豆秸、花生秧和青贮玉米秸间的组合效应研究

袁翠林 于子洋 王文丹 王利华林英庭（青岛农业大学动物科技学院，青岛266109）

豆秸、花生秧和青贮玉米秸间的组合效应研究

袁翠林 于子洋 王文丹 王利华∗林英庭∗
（青岛农业大学动物科技学院，青岛266109）

摘 要：本试验旨在研究豆秸、花生秧和青贮玉米秸间的组合效应。试验将豆秸、花生秧和青贮玉米秸分别以0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0比例进行两两组合，利用体外瘤胃发酵技术，分析不同组合对产气量及产气参数、pH、氨态氮、菌体蛋白的影响，计算各组合的单项组合效应值和综合组合效应值，进而筛选各饲料组合的适宜比例。结果表明：豆秸－花生秧、豆秸－青贮玉米秸、花生秧－青贮玉米秸组合在产气参数上差异显著（P＜0．05），豆秸－花生秧和豆秸－青贮玉米秸均以20∶80时各产气参数最优，花生秧－青贮玉米秸以60∶40时各产气参数为最优；各组合对体外瘤胃液pH影响差异不显著（P＞0．05）；不同组合的氨态氮浓度差异显著（P＜0．05），在39～64 mg／dL变化；豆秸－花生秧和花生秧－青贮玉米秸的菌体蛋白浓度随花生秧比例增多而增多，豆秸－青贮玉米秸的菌体蛋白浓度在两者比例为20∶80时最高。以多项组合效应评定指数评定各组合效应，豆秸与花生秧、青贮玉米秸均以20∶80的比例较为适宜，花生秧与青贮玉米秸比例以60∶40时较为适宜，综合组合效应指数均达到最大。

关键词：粗饲料；组合效应；产气量；pH；氨态氮；菌体蛋白

粗饲料是反刍动物重要营养来源，但其有效利用率并不高，如何合理有效地利用低质粗饲料一直是业内研究热点。自德国学者在19世纪末首次发现饲料间存在组合效应，相关学者证实了饲料间广泛存在这种互作效应［1－2］。随后，卢德勋［3］明确定义了组合效应的概念，指出当饲料间的互作使饲料中某养分利用率或采食量高于各饲料的加权值时即产生正组合效应，有利于提高饲料的采食量和利用率。由于消化生理和饲粮结构的不同，反刍动物较单胃动物更易受饲料组合效应影响，且低质粗饲料间更容易产生组合效应［4］。为合理有效地利用我国丰富的粗饲料资源，充分发挥饲料间的正组合效应，进行粗饲料组合效应的研究是有必要的。试验采取山东省羊饲料中常用的豆秸、花生秧和青贮玉米秸3种粗饲料，利用体外发酵法对3种饲料间的不同组合比例进行发酵产气试验，并结合瘤胃降解试验来综合评定3种饲料的适宜组合比例，以期为进一步研究粗饲料组合效应并合理利用粗饲料资源提供理论依据。

1　材料与方法

1．1 试验材料

豆秸、花生秧、青贮玉米秸均采自山东省规模化羊场，参照国家相关营养成分的分析结果，取各成分指标均接近平均值的样本，经65℃干燥制成风干样，粉碎过18目筛，密封保存以备用。经测定3种粗饲料营养成分见表1。瘤胃液取自装有永久瘤胃瘘管的崂山奶山羊。

表1　3种粗饲料营养成分（风干基础）Table 1 Nutrient components of 3 kinds of roughage（air⁃dry basis）　%

1．2 试验动物及饲养管理

试验选择体重（58．70±3．17）kg、体况良好、安装永久性瘤胃瘘管的成年崂山奶山羊去势公羊3只，供试羊按常规饲养，每日于06：00、11：00、15：00、20：00饲喂4次，自由饮水。其精料组成及营养水平见表2。

表2　精料组成及营养水平Table 2 Composition and nutrient levels of the concentrate　%

1．3 试验设计

豆秸、花生秧和青贮玉米秸3种粗饲料分别以0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0比例进行两者组合。每种组合3个重复。

1．4 测定指标与方法

1．4．1 人工瘤胃液的制备

参照郭冬生［4］所用制备方法。

1．4．2 指标及测定方法

准确称取组合饲料样品300 mg，装入4．0 cm× 1．5 cm尼龙袋中之后，置于培养瓶底部。取30 mL 用CO2气体饱和的人工瘤胃液加到每个管中，混合摇匀并向其中充入CO2，使溶液和培养瓶内空间全部充满CO2。立即盖上带有连有注射器的橡皮塞（橡皮试管塞中心打一小孔，安入一细玻璃管，另一端用橡胶管与注射器紧密相连），盖紧密闭后，放入38～39℃的恒温水浴摇床中进行培养。分别在2、4、6、8、12、24、36、48 h记录注射器上的读数，即产气量（gas production，GP）。发酵结束后，迅速将注射器放入冷水浴中终止发酵，每个注射器中发酵液均排除至离心管中，测定瘤胃液pH，然后将瘤胃液离心（4 000 r／min，15 min），上清液制样以待测瘤胃氨态氮（ammonia nitrogen，NH3⁃N）和菌体蛋白（microbial crude protein，MCP）浓度。

1．4．2．1 产气量的测定

GPt＝（Vt－V0）／W。

式中：GPt为样品在t时刻的产气量（mL）；Vt为样品发酵t h后，培养管刻度读数；V0为样品在开始培养时，空白培养管刻度读数；W为样品干物质重（mg）。

1．4．2．2 产气参数的计算

采用Schofield等［5］的模型拟合不同组合饲料的体外发酵动力学特征，模型公式为：

GP＝A×exp｛－exp［1＋b×e×（LAG－t）／A］｝。

式中：A表示理论最大产气量（mL）；b表示曲线拐点处最大产气速率（mL／h）；e为欧拉常数；LAG表示延滞时间（h）；t表示反应时间（h）。

1．4．2．3 瘤胃液pH

采用PHS－3C型酸度计测定。

1．4．2．4 瘤胃液NH3⁃N浓度的测定

将瘤胃发酵液离心（4 000 r／min，15 min）后，取上清液制样采用凯氏微量定氮法进行测定。

NH3⁃N（mg／dL）＝（C×V×0．014×17）×100 000／（14×V）。

1．4．2．5 MCP浓度的测定

参照Cotta等［6］的差速离心法测定，结果换算为每毫升混合培养液中粗蛋白质的毫克数。

MCP（mg／mL）＝0．014×6．25×C×（V1－V2）／5×1 000。

式中：C为滴定用HCl的浓度（mol／L）；V1为滴定试样时所需盐酸标准滴定溶液体积；V2为空白滴定所需盐酸标准滴定溶液体积。

1．4．3 组合效应的计算

单项组合效应指数（single⁃factor associative effects index，SFAEI）和综合组合效应指数（multi⁃ple⁃factors associative effects index，MFAEI）参照王旭［7］所用方法。

SFAEI＝（组合后实测值－加权估算值）／加权估算值；加权估算值＝一种饲料的实际测定值×所占比例＋另一种饲料的实际测定值×所占比例。MFAEI为各单项组合效应值之和。

运用八纲辨证理论开展中药用药咨询的实践体会…………………………………………………… 徐良辉等（11）：1569

1．5 数据处理与分析

试验数据采用Excel 2003初步处理后，再采用SPSS 19．0软件的一般线性模型（GLM）程序进行方差分析，非线性回归程序计算模型拟合参数，并进行Duncan氏SSR法多重比较。结果采用“平均值±标准差”表示。

2　结果与分析

2．1 不同组合比例粗饲料对产气特性的影响

由表3可知，豆秸、花生秧和青贮玉米秸分别按不同比例进行不同组合后，其发酵产气量和产气参数有一定差异。各组合的理论最大产气量所表现的趋势与48 h时产气量趋势相同，而各组合在产气过程中有一定的延滞时间，且延滞时间与产气量趋势相反。豆秸－花生秧组合和豆秸－青贮玉米秸组合中，均以豆秸比例占20%时48 h产气量及理论最大产气量显著高于同组合的其他不同组合比例（P＜0．05），之后随着豆秸比例的增加逐渐减少，且豆秸占20%时的曲线拐点处的最大产气速率为最高，延滞时间则为最小；花生秧－青贮玉米秸组合时，则以比例60∶40时理论最大产气量和最大产气速率为最高，且延滞时间为最低。总体来看，组合饲料各产气参数均优于单一饲料的产气参数。

2．2 不同组合比例粗饲料对48 h发酵瘤胃液pH及NH3⁃N、MCP浓度的影响

由表4可知，豆秸、花生秧和青贮玉米秸分别按不同比例进行组合后，在体外瘤胃发酵各指标上有着不同的差异。各组合的pH均在6．7～7．0变化，但花生秧－青贮玉米秸组合时的pH要高于其他2个组合。豆秸－花生秧和豆秸－青贮玉米秸的NH3⁃N浓度均是随着豆秸比例的增加而减少，花生秧－青贮玉米秸的NH3⁃N浓度则是随着花生秧比例的增加先增加，当花生秧占60%时达到最大值，随后逐渐减少。豆秸－花生秧、花生秧－青贮玉米秸的MCP浓度均是随着花生秧比例的减少而减少；豆秸－青贮玉米秸的MCP浓度在青贮玉米秸占80%时最高，之后随着青贮玉米秸比例的减少而减少。

2．3 组合效应综合评定指数结果

由表5可知，各比例各组合分别以产气量、NH3⁃N和MCP浓度计算的SFAEI所体现的趋势并不相同。以SFAEI评定时，豆秸－花生秧和豆秸－青贮玉米秸均在比例为20∶80时产气量效应值最高，花生秧－青贮玉米秸则以60∶40时产气量效应值最高；NH3⁃N组合效应中，豆秸－花生秧以60∶40时最高，豆秸－青贮玉米秸以20∶80最高，花生秧－青贮玉米秸以60∶40时最高；以MCP计算SFAEI时，豆秸－花生秧比例为20∶80时MCP效应值最高，豆秸－青贮玉米秸和花生秧－青贮玉米秸均是比例为40∶60时MCP效应值最高，花生秧－青贮玉米秸组合除40∶60外，其他比例均产生了MCP效应负值。以MFAEI对产气量、NH3⁃N和MCP进行综合评定时，各组合均产生了正组合效应。其中，豆秸－花生秧、豆秸－青贮玉米秸均以20∶80时产生最大正组合效应，花生秧－青贮玉米秸以60∶40时产生最大正组合效应。

表3　不同组合比例粗饲料对产气量及产气参数的影响Table 3 Effects of different combination proportion of roughages on gas production and gas parameters

表4　不同组合比例粗饲料对48 h发酵瘤胃液pH及NH3⁃N、MCP浓度的影响Table 4 Effects of different combination proportion of roughages on pH and NH3⁃N and MCP concentration of fermented rumen fluid

表5　组合效应综合评定指数结果Table 5 The results of multiple⁃factors associative effects index

3　讨 论

3．1 不同秸秆饲料组合对瘤胃产气特性及其组合效应值的影响

产气量能够反映饲料的可发酵程度和饲料的蛋白质价值，碳水化合物和粗蛋白质是底物发酵时的主要产气来源，一般饲料可发酵性和瘤胃微生物的活性越高，产气量也就越大［8］。Zhao等［9］、Sebata等［10］研究均发现体外发酵产气量与饲料有机物的发酵程度有较高的相关性［9－10］。试验中，豆秸－花生秧和豆秸－青贮玉米秸组合均以豆秸占20%时组合效应值最大，理论最大产气量、产气量和产气速率均为最高，且延滞时间最低；之后随着豆秸比例的增大，组合效应值、产气量和产气速率逐渐减少，延滞时间增长。这可能是由于花生秧的蛋白质含量较高，为豆秸－花生秧的组合的发酵提供了较充足的氮源，而青贮玉米秸中含有较易发酵的碳水化合物，其发酵程度高，所以产气量较高，花生秧和青贮玉米秸的纤维含量相对较低，使组合饲料的产气延滞时间相对较短。金海等［11］在利用体外发酵多项指标综合评定法优选泌乳牛饲粮配方的研究中表明，用干秸秆代替部分青贮其效果比饲喂单一青贮好。但由于豆秸中所含的易发酵物质较少，其易于被瘤胃微生物利用的产气底物量减少，故随着豆秸比例的增多，产气量组合效应值和产气量呈下降趋势，而延滞时间增长。花生秧－青贮玉米秸组合比例为60∶40时产气量和组合效应值为最高，这与孙国强等［12］研究全株玉米青贮与花生秧比例为70∶30组合时最高的结果并不一致，可能是由于试验所用为青贮玉米秸，与其全株玉米青贮营养结构有所差异，且所用人工瘤胃装置不同所致。各组合在产气量方面均产生了正组合效应，且其效应值大小趋势与产气量趋势相同，说明2种粗饲料间组合后提高了其自身的发酵降解能力。总体来看，饲料的合理组合能够缩短其产气延滞时间，增大其产气量和产气速率，即其发酵能力有所提高，组合效应值也有所增加。

3．2 不同秸秆饲料组合对瘤胃pH的影响

瘤胃pH一定程度上能够反映瘤胃内发酵状况，过高或过低都会影响到粗饲料中纤维物质的正常消化。大量研究表明，反刍动物瘤胃pH一般在6．0～7．0。pH在6．2～6．8时，纤维素分解菌有较高的活性；pH低于6．2时，会抑制到纤维素分解菌的生长繁殖，反刍动物对粗饲料的消化能力降低甚至消失［13］。由于粗饲料的采食与反刍会需要较长时间，增加了进入瘤胃的唾液量和唾液中缓冲物质的再循环，并且粗饲料中多为结构性碳水化合物，在瘤胃中发酵缓慢，减慢了微生物的挥发性脂肪酸和其他一些有机酸的产生速度，故粗饲料在瘤胃中发酵的pH一般来说会相对较高［14］。试验中，pH为6．7～7．0，在较适宜的范围内，保证了瘤胃正常的发酵环境。吴仙等［15］研究表明，饲料原料的粗蛋白质含量高而粗纤维含量低，瘤胃的pH不变或略有增加。试验中，花生秧－青贮玉米秸组合的pH略高于其他2个组合，与其结论相似。

3．3 不同秸秆饲料组合对瘤胃NH3⁃N浓度及其组合效应值的影响

NH3⁃N是瘤胃含氮物质的主要分解产物和瘤胃MCP合成的主要原料，其浓度可反映瘤胃内饲料蛋白质的降解状况和微生物利用NH3⁃N的状况。瘤胃中适宜的NH3⁃N浓度有利于MCP的合成，过低的NH3⁃N浓度会影响MCP产量，而过高的NH3⁃N浓度则表明利用与吸收氨的速度要低于氨释放速度，氨不能得到及时有效的利用［16］。Hoover［17］表明瘤胃微生物生长适宜的NH3⁃N浓度为3．3～8．0 mg／dL，实际上NH3⁃N浓度多在1～76 mg／dL变化，以影响瘤胃微生物活性。试验中，NH3⁃N浓度为39～64 mg／dL，在正常变化范围内。豆秸－花生秧和豆秸－青贮玉米秸组合时，NH3⁃N浓度随着豆秸比例的增加而减少，且豆秸以80%比例与青贮玉米秸组合时产生负组合效应，其余比例均产生了正组合效应。这主要是由于花生秧和青贮玉米秸均含有较高的蛋白质，其比例的减少也减少了组合饲料中的蛋白质含量，而豆秸的蛋白降解率较低，当其所占比例较高时所提供用于NH3⁃N合成的物质也较少，故产生负组合效应，影响NH3⁃N的利用。花生秧－青贮玉米秸组合的NH3⁃N浓度和组合效应值较豆秸－花生秧和豆秸－青贮玉米秸组合高，可能是由于花生秧和青贮玉米秸组合后蛋白含量较高，瘤胃中较多的NH3⁃N不能被及时用来合成MCP，使NH3⁃N在瘤胃内积累，也可能由于瘤胃微生物对不同发酵底物所要求的NH3⁃N浓度不同所致。

3．4 不同秸秆饲料组合对瘤胃MCP及其组合效应值的影响

MCP浓度反映发酵体系中微生物种群数量和微生物对NH3⁃N的利用能力［7］。能量和蛋白质是维持微生物生长的主要营养物质，当反刍动物所需的能氮比例适宜时，瘤胃微生物合成MCP的效率能够最大限度的提高［18］。吴仙［19］在不同饲料山羊瘤胃降解率及其对瘤胃内环境影响的研究中表明，瘤胃中的NH3⁃N浓度和MCP含量均与饲料原料的蛋白质含量存在正相关关系。本试验中，豆秸－花生秧和花生秧－青贮玉米秸组合的MCP浓度均随着花生秧比例的增加而增加，由于花生秧含有较高的蛋白质，补充了豆秸和青贮玉米秸较低的蛋白质含量，为瘤胃微生物提供了较充足的氮源，故MCP浓度随之升高。豆秸－青贮玉米秸的MCP浓度则随着青贮玉米秸比例的增加而增加，这可能是由于青贮玉米秸比豆秸更易于发酵，为瘤胃微生物活动提供了充足的发酵底物。就MCP组合效应值而言，豆秸－花生秧和豆秸－青贮玉米秸组合均产生了正组合效应，而花生秧－青贮玉米秸组合产生了不显著的负组合效应。可能由于豆秸与花生秧和青贮玉米秸组合后能氮比例较为适宜，利于MCP的生成；而花生秧－青贮玉米秸饲料组合后并未能为MCP提供产生显著组合效应的条件，能氮比例不是十分均衡，引起瘤胃微生物蛋白合成效率下降，出现负值；也可能是因其他一些尚不清楚的原因。

3．5 MFAEI

以单一指标来评定组合效应时各结果并不一致，因此需要结合各指标来进行综合评定。王旭［7］首次采用MFAEI综合评定了组合粗饲料对瘤胃发酵产物的影响，得到较满意的结果。从表4可知，MFAEI的评定结果与以产气量为指标的SFAEI结果较为一致，这与布同良［20］研究青贮玉米、羊草和苜蓿间组合效应的结果相似。发酵能力差的豆秸与发酵能力较好的花生秧和青贮玉米秸组合后均产生了正组合效应，说明低质粗饲料和优质粗饲料进行组合后，能够通过营养成分间的互补而提高组合饲料的整体发酵水平，使两者均得到有效利用。由于MFAEI的大小受到所采用单项评定指标种类的影响，且试验动物的瘤胃液状况、饲料种类和质量及试验设备等诸多因素均会影响到体外发酵参数的结果，本试验MFAEI的大小与前人试验结果有一些差距；而本研究结果也具有一定的局限性，但相关饲料的组合效应的对比研究较少，更为具体的饲料组合比例仍需进一步探讨研究。

4　结 论

试验研究表明，豆秸、花生秧和青贮玉米秸以不同比例进行两两组合后，瘤胃液指标均受到一定影响，正组合效应对提高饲料的消化利用有很好的作用。豆秸与花生秧、青贮玉米秸均以20∶80的比例较为适宜，花生秧与青贮玉米秸比例为60∶40时较为适宜，MFAEI均达到最大。

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（责任编辑 武海龙）

Research of Associative Effects of Soybean Stalk，Peanut Vine and Corn Stalk Silage

YUAN Cuilin YU Ziyang WANG Wendan WANG Lihua∗LIN Yingting∗
（College of Animal Science and Technology，Qingdao Agricultural University，Qingdao 266109，China）

∗Corresponding authors，LIN Yingting，professor，E⁃mail：lyt0701＠aliyun．com．cn；WANG Lihua，professor，E⁃mail：lhwang2007＠sina．com

Abstract：This experiment was conducted to investigate the associative effects of soybean stalk（SS），peanut vine（PV）and corn stalk silage（CS）．CS and SS，PV and SS，CS and PV were mixed in rations of 0∶100，20∶80，40∶60，60∶40，80∶20 and 100∶0 with 3 replicates，respectively．The associative effects of CS，SS and PV were assessed by the in vitro rumen fermentation technology to monitor gas production（GP），gas parame⁃ters，pH，ammonia nitrogen（NH3⁃N），microbial crude protein（MCP），single⁃factor associative effects in⁃dex（SFAEI）and multiple⁃factors associative effects index（MFAEI）．The results showed as follows：there were significant differences in gas production among different combinations（P＜0．05），both SS⁃PV and SS⁃CS in ration of 20∶80 had the maximum gas production，and PV⁃CS in ration of 60∶40 had the maximum gas production．There were no significant differences in pH among different combinations（P＞0．05）．The NH3⁃N concentration of different combinations had significant difference（P＜0．05），changed in the range of 39 to 64 mg／dL．The MCP concentration of SS⁃PV and PV⁃CS was increased with PV increased．The SS⁃CS ration of highest MCP concentration was 20∶80．It is include from MFAEI that the combination of SS⁃PV，SS⁃CS and PV⁃CS in rations of 20∶80，60∶40 are appropriate，respectively．［Chinese Journal of Animal Nutrition，2015，27（2）：647⁃654］

Key words：roughages；associative effects；gas parameters；pH；ammonia nitrogen；microbial crude protein

通信作者：∗王利华，教授，硕士生导师，E⁃mail：lhwang2007＠sina．com；林英庭，教授，硕士生导师，E⁃mail：lyt0701＠yahoo．com．cn

作者简介：袁翠林（1989—），女，内蒙古呼伦贝尔人，硕士研究生，从事反刍动物营养与饲料科学研究。E⁃mail：630679498＠qq．com

基金项目：山东省现代农业产业技术体系羊产业创新团队（SDAIT⁃09⁃011⁃04）

收稿日期：2014－09－05

doi：10．3969／j．issn．1006⁃267x．2015．02．038

文章编号：1006⁃267X（2015）02⁃0647⁃08

文献标识码：A

中图分类号：S816．4