象草与4种经济作物副产物间组合效应的研究

马俊南，司丙文，李成旭，王世琴，刁其玉，屠 焰

（1.中国农业科学院饲料研究所，北京 100081；2.金陵科技学院，江苏 南京 211169）

营养与饲料

象草与4种经济作物副产物间组合效应的研究

马俊南1，司丙文1，李成旭2，王世琴1，刁其玉1，屠 焰1

（1.中国农业科学院饲料研究所，北京 100081；2.金陵科技学院，江苏 南京 211169）

通过体外产气法研究象草与柑橘渣、桑叶、红苕藤、油菜秸秆4种经济作物副产物之间的组合效应，以探究其在反刍动物饲料中使用的适宜组合及比例，提高经济作物副产物的有效利用率。采集肉牛瘤胃液，通过体外发酵实验并采用批次培养法，将象草以100%、75%、50%、25%、0%的比例分别与柑橘渣、桑叶、红苕藤、油菜秸秆（干物质基础）进行组合后在体外条件下培养120 h，在培养过程中分别记录0、2、4、6、8、10、12、16、20、24、30、36、42、48、60、72、84、96、120 h各个时间点的产气量，通过分析以上系列数据以及产气量组合效应、产气速率组合效应、发酵参数来评价组合效应。结果表明：各个组合产气量均随发酵时间的延长先逐渐升高最后趋于平衡，其中象草以25%的比例与红苕藤组合时24 h及48 h时的正组合效应突出，产气特性也相对较好（P＜0.01）；象草以75%的比例与桑叶组合、以25%的比例与油菜秸秆组合也出现了正组合效应。说明象草以25%的比例与红苕藤组合最佳；象草以75%比例与桑叶组合、以25%比例与油菜秸秆组合均能改善发酵状况；单一柑橘渣的产气特性较好，与象草间的组合效应不太理想。

象草；肉牛；经济作物副产物；体外产气；组合效应

象草是广西地区反刍动物最常用的饲草，营养物质丰富，但仅饲喂象草过于单一。柑橘渣、桑叶、红苕藤、油菜秸秆等南方经济作物及其副产物，具有营养丰富且产量大的特点［1］。但现在我国对于这些副产物的利用率较低，有的甚至被随意堆放、丢弃或焚烧，造成环境污染。因此开发新的饲料应用技术，提高经济作物副产物的利用率，成为了现在促进畜牧业发展的一条有效途径［2］。研究者已证实在饲养体系中，饲草料间存在着广泛的正组合效应或负组合效应，当饲料之间出现正组合效应时不仅能大大降低饲料成本得到较好的饲养效果，而且饲料本身也得到最大程度的利用［3-5］。因此，研究饲料之间的组合效应是提高饲料利用率的一个重要方法［6］。Blaster等［7］指出，用不同饲料组合的日粮饲喂草食家畜，日粮表观消化率必定不等于各个饲料表观消化率的加权。卢德勋等［8］提出饲料间组合效应的实质，即来自不同饲料源的营养性物质、非营养性物质以及抗营养性物质之间互作的整体效应。Leng等［9］用体外发酵法研究秸秆和苜蓿或酒糟混合青贮，结果表明，混合青贮可以提高秸秆的消化率。饲草多样化、科学搭配的主要依据是饲草间存在着的组合效应。柑橘渣、桑叶、红苕藤、油菜秸秆等营养物质含量丰富，但饲料利用率低，缺乏一定的利用可信度、利用方法及依据。本试验通过应用体外产气法比较4个组合不同比例条件下的发酵特性，为反刍动物饲养尤其是南方地区寻求新的粗饲料资源以及最佳组合及配比提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采自南方地区的象草、柑橘渣、桑叶、红苕藤、油菜秸秆，制成风干样品后粉碎过40目筛，象草与柑橘渣分别按100%∶0%、75%∶25%、50%∶50%、25%∶75%、0%∶100%的比例混合均匀备用。象草与桑叶、红苕藤、油菜秸秆的混合比例与柑橘渣完全相同。

1.2 试验动物及饲粮组成

挑选体重600 kg±40 kg、装有永久性瘤胃瘘管的健康利木赞牛×复州黄牛杂交阉牛3头作为试验动物，预饲2周，使瘤胃内环境达到稳定状态。试验期于晨饲前采集瘤胃液。试验牛的日粮精粗比为3∶7，饲粮组成及营养水平见表1。每天饲喂2次（08：00和16：00），自由饮水，单槽饲养。

表1 饲养日粮组成及营养水平（干物质基础）%

1.3 试验方法

1.3.1 产气装置的准备及称样 准确称取待测样品约200 mg（干物质基础），置于体外培养管底部。样品称取完毕后，管塞上均匀涂抹凡士林以减少摩擦和防止漏气，将管塞塞回对应的外管，扣好夹子后将培养管置于65℃恒温箱内保存待用。

1.3.2 人工瘤胃培养液的配制 微量元素溶液A：称取13.2 gCaCl2·2H2O、10.0 g MnCl2·4H2O、1.0 g CoCl2·6H2O、8.0 gFeCl3·6H2O，加蒸馏水至100 mL。

缓冲液B：称取4.0 gNH4HCO3、35.0 gNaHCO3，加蒸馏水至1 000 mL。

常量元素溶液C：称取5.7 gNa2HPO4、6.2 gKH2PO4、0.6 gMgSO4·7H2O，加蒸馏水至1 000 mL。

刃天青溶液：0.1%（w/v）。

还原剂溶液：量取4.0mL1mol/LNaOH溶液、625.0mg Na2S·9H2O，加蒸馏水至100 mL。

人工瘤胃营养液：蒸馏水400 mL+微量元素溶液A 0.1mL+缓冲液B200 mL+常量元素溶液C200mL+刃天青溶液1mL+还原剂溶液40 mL。每次使用前新鲜配制，再用CO2饱和，并预热至39℃，配制成人工瘤胃营养液。

1.3.3 人工瘤胃培养液的配制 晨饲前采用抽取法采集3头牛的瘤胃液，放入保温瓶内，迅速带回实验室，以防止微生物区系发生改变。混合均匀后经四层纱布过滤，以瘤胃液∶人工瘤胃营养液体积比为1∶2的比例混合均匀，制成人工瘤胃培养液。边加热边用磁力搅拌器搅拌，同时通入无氧CO2，39℃水浴30 min。

1.3.4 产气培养 待水浴完成后，用自动分液器向每个称完样品的培养管中加入30 mL上述人工瘤胃培养液。记录初始刻度值（mL），同时做5个空白（只有培养液而没有试验样品）。将培养管迅速放入已预热（39℃）的水浴箱中，开始培养，记录起始时间。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 试验样品营养成分 干物质（DM）含量测定参照张丽英［10］的方法；粗蛋白（CP）含量采用全自动凯氏定氮仪测定；粗灰分含量采用马弗炉灰化法，有机物（OM）= 100-粗灰分含量；粗脂肪（CF）采用ANKOM全自动仪测定，中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）采用Van Soest［11］纤维分析方法。非纤维碳水化合物（non-fiber carbohydrate，NFC）=100-（NDF%+CP%+FAT% +ASH%）［12］。

1.4.2 累积净产气量 当培养时间分别至0、2、4、6、8、10、12、16、20、24、30、36、42、48、60、72、84、96、108、120 h时，取出培养管，快速读取并记录注射器当时所处的刻度值（mL）。若在某一时间点读数超过80 mL，应在读数后及时排气并记录排气后的刻度值，以防止气体超过刻度而无法读数。

净产气量（mL/0.2 gDM）=某时间段产气量（mL/0.2 g DM）-对应时间段5支空白管平均产气量（mL/0.2 gDM）1.4.3发酵参数 根据不同时间点的产气量，代入Orskov产气模型［13］：

GP=a+b（l-e-ct）［13］

式中：GP为t时刻的产气量，mL；a为快速产气部分，%；b为慢速产气部分，%；c为慢速产气部分的产气速度常数，mL/s；a+b为潜在产气量，mL。

1.4.4 组合效应 组合效应（associative effects，AE）=（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。

1.5 数据统计分析

数据采用Excel 2013进行初步整理，采用SAS9.2软件NLIN（nonlinear regression）程序计算a、b、c值等发酵参数。采用单因素方差分析程序进行分析，差异显著时用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 样品的主要营养成分含量

通过进行实验室样品常规成分测定，样品的常规营养成分见表1。

表1 试验样品的营养成分（干物质基础）%

2.2 产气量

由图1～4可知，各个不同比例组合的产气趋势相似，累计产气量在最初的0～24 h迅速增加，24～48 h、48～72 h两个阶段产气量增加减慢，72 h后产气量积累逐渐达到平衡阶段，产气量几乎不再增加。

图1显示，在象草与柑橘渣组合的情况下，各个比例产气量差异较大（P＜0.05）。随着柑橘渣所占比例的增加，产气量不断增加。象草比例为100%时，24 h时的产气量为28.77 mL，而柑橘渣比例为100%时的产气量则达到了57.90 mL；在120 h时，象草比例为100%时的累积产气量为40.88 mL，柑橘渣比例为100%时，此时的产气量则为66.41 mL。

图2显示，象草比例为100%和0%时在120 h的累积产气量分别为40.88 mL和46.75 mL，在相同时间点不同比例的产气量随着象草所占比例的增加而降低，象草比例为75%、25%时各个时间点的产气量接近，均低于象草比例为50%时的产气量（P＜0.05）。

图3显示，象草比例为100%、75%时的产气量在各个时间点极其相近，象草比例为75%组合的累积产气量最高（P＜0.05），在120 h为41.28 mL。在0～48 h，象草比例为25%、50%组合的产气量接近，48 h后象草比例为50%组合的产气量稍高（P＜0.05）。

图4显示，象草与油菜秸秆组合时，产气量随着象草比例的增加而增加，尤其在6 h后，差异显著（P＜0.05），象草比例为100%时在120 h的累积产气量达到最大值40.88 mL，象草比例为25%、50%组合的产气量相近，在120 h的累积产气量分别为 25.31 mL和28.48 mL。

图1 象草与柑橘渣组合的累积产气量动态变化

图2 象草与桑叶组合的累积产气量动态变化

图3 象草与红苕藤组合的累积产气量动态变化

图4 象草与油菜秸秆组合的累积产气量动态变化

2.3 发酵参数及产气量组合效应值、产气速率组合效应值

表3～6显示，在由6、12、24、48、72、96、120 h产气量计算出的组合效应值以及由产气速率计算的组合效应值中，不同饲料组合均出现了正、负组合效应。AEGP为各个时间点的产气量的组合效应值，AEc为c值即慢速发酵部分的发酵速率的组合效应值，a为快速发酵部分，b为慢速发酵部分，c为慢速发酵部分的发酵速率。

由表3可知，与柑橘渣组合下，当象草比例为25%时，各个时间点AEGP均出现正组合效应，并在6 h时数值最大；象草比例为75%时，发酵12、24、48、120 h的AEGP值为负值，其他时间则为正值；象草比例为50%时，除发酵48 h及72 h的AEGP值出现负值外，其他时间点均为正值，且12 h时数值最大，为0.362。发酵6 h时各组合间AEGP值差异显著（P＜0.05），其中以象草比例为25%、50%时较高。AEc值只有象草比例为50%时为正值，其他比例下均为负值或0，且在象草比例为25%时负值达到最小（P＜0.05），为-0.892。由发酵参数来看，象草比例为25%时的a值即慢速发酵部分值最大（P＜0.05），为0.640；柑橘渣比例为100%时的b值、c值以及a+b值均高于其他组合（P＜0.05），且这3个值均随着柑橘渣所占比例的降低而逐渐降低。

表4表明了在象草与桑叶组合中，象草比例为75%时，除72 h外，其余时间点的AEGP均为正值，并在6 h时达到最大，为0.062。当象草比例为25%时，各个时间点的AEGP均为负值，且在6 h时负值达到最小。由表4所显示的发酵参数值可以看出，象草与桑叶组合各个比例的发酵参数相差不大，尤其是c值，维持在0.052～0.059之间，极其相近。桑叶比例为100%时的b值和a+b值均高于其他组合的相应值（P＜0.05）。象草与桑叶各个组合的AEc均为负值或0，且在象草比例为25%时，负值达到最小，为-0.034。

由表5可看出，象草与红苕藤组合的7个时间点的AEGP均为正值（除50%象草组合在24 h为负值外），象草比例为25%时为最大，并在发酵时间为6 h时达到0.418，显著高于其他组合（P＜0.05）。象草比例为50%的正组合效应值较小，且在24 h表现为负组合效应。由表5中的发酵参数可知，象草比例为0%时的a值达到了2.387，而其他几个组合的a值均为负值。象草比例为25%时的c值显著高于100%、75%和0%象草组合（P＜0.05）。象草比例为25%时，AEc为1.306，显著高于其他比例组合（P＜0.05）。

如表6所示，象草与油菜秸秆组合时，象草比例为25%时，在发酵至72 h之前AEGP均为正值，并在6 h时达到最大值，为0.441，显著高于其他组合（P＜0.05）。在72 h之后AEGP渐变为负值。象草比例为75%和50%时，AEGP在6 h为正值，其他时间点均为负值。由表6中的发酵参数可知，象草比例为100%时的b值以及a+b值均要高于其他比例组合。象草比例为25%的c值最大，为0.070，极显著高于其他组合（P＜0.01）。由AEc值来看，象草比例为75%、50%和25%的3种组合均在产气速率方面发生了负组合效应，以象草比例为50%组合的负组合作用最明显，AEc值为-0.100。

表3 象草与柑橘渣组合发酵参数及产气量、产气速率组合效应值

表4 象草与桑叶组合发酵参数及产气量、产气速率组合效应值

表5 象草与红苕藤组合发酵参数及产气量、产气速率组合效应值

表6 象草与油菜秸秆组合发酵参数及产气量、产气速率组合效应值

3 讨论

混合饲料中的单个饲料不是单独存在的，而是相互作用、相互影响的［14］。根据饲料间互作关系的性质不同，饲料间组合效应可分为3种类型：①当饲料间的整体互作使日粮内某种养分的利用率或采食量指标高于各个饲料原来数值的加权值时，为“正组合效应”，发生这种组合效应能够使饲料的采食量和消化率有所提高［15］；②日粮的整体指标低于各个饲料原料相应指标的加权值时为“负组合效应”，饲料间若是产生负组合效应，则会降低混合饲料的有效能值，并对营养物质消化吸收造成影响［16］；③二者相等，则“零组合效应”。不同饲料组合后，其营养成分之间的互作更为复杂，对组合饲料降解率的影响也更为复杂，不同饲料在组合料中所占比例的改变都会引起组合料发酵特性的变化［17］。

3.1 产气量

体外发酵累积产气量是反刍动物瘤胃底物发酵一个很重要的指标［18］，与营养物质的消化率高度相关［19］，可作为一个很好的指标来评价牛日粮的营养价值［20］。饲料的可发酵性越强，即可发酵有机物含量越高，瘤胃微生物的活性越高，产气量就越大［21］。一般含可溶性碳水化合物多的能量饲料体外累积产气量达到最高峰是在24 h之内［22］，蛋白质饲料在 48 h可达到较高的降解率高峰［23］。

本试验发现，产气量较高的是象草与柑橘渣及其组合，而较低的是象草与油菜秸秆组合。由组合样品的营养成分含量可知，柑橘渣的碳水化合物含量较其他几种粗饲料要高，且柑橘渣中的NFC主要为可溶性糖和果胶质［24］，较易被发酵，而油菜秸秆和象草的粗纤维含量较高，这与汤少勋等［25］的研究结果一致。碳水化合物含量较高时，饲料会在瘤胃中快速发酵。从组合的产气量情况看来，柑橘渣与象草组合的产气量均少于单一柑橘渣，这可能与二者CP、粗纤维以及NFC等的含量相差较大有关，而这几项营养物质含量会直接影响产气量，组合后可相互补充。同样效果的还有象草与油菜秸秆组合。象草与油菜秸秆均含有大量的粗纤维，二者的产气量均相对较低，但在不同的时间段各组合产气量的差异有变化，0～12 h时差异不大，而随后则差异加大，原因可能是组合后，随着时间的改变发酵的难易程度及发酵顺序发生改变。在象草与桑叶组合中，单一桑叶的产气量最高，桑叶相对象草含有较高的蛋白质，在0～16 h之间，各组合的产气量极为相似，16 h后象草比例为75%的组合产气量相对另外两个比例的组合要大，可能原因为组合后对各个比例所含的蛋白含量影响偏大，这与以上提到的蛋白质类饲料的产气高峰在48 h间的产气量差异较大相一致。象草与红苕藤组合中，产气量较多的是象草比例为25%的组合，原因可能是红苕藤的NFC、CP含量较高，促进了组合的消化。

3.2 发酵参数及产气量组合效应值、产气速率组合效应值

由表3～6可知，根据所抽取出的7个时间点的产气量的组合效应值来看，体外培养120 h各时间点的组合效应并不全为正值，且大部分时间点的组合效应均未达到显著水准。象草与红苕藤组合均发生正组合效应，正组合效应值最高的是象草比例为25%的组合。同时发生正组合效应的还有象草比例为25%时的象草与柑橘渣、象草与油菜秸秆组合；象草比例为75%时的象草与桑叶组合。其中象草与桑叶以及象草与油菜秸秆发生正组合效应的培养时间均为0～72 h，且所有组合效应值均随着时间的延长而减小。原因可能是随着发酵时间的延长，营养物质不断发酵完成，可能造成能氮比例失衡等，从而导致组合效应降低。为瘤胃微生物的活动提供了充足的营养物质，促进了该比例组合的消化，从而产生了正组合效应，但随着发酵的进行，组合中易于发酵的部分逐渐减少，剩下部分不易发酵的纤维素、半纤维素等，导致组合能氮不平衡，可发酵程度降低，故组合效应逐渐减小，直至产生负值。这与于腾飞等［26］的研究结果相一致。从AEc值的结果来看，能提高产气速率的组合为象草与红苕藤组合。

有研究表明，快速降解部分即a值与CP含量正相关，b值和a+b值主要与无灰分NDF的含量和消化性成正相关［27］，有对豆科田菁属牧草的研究证明，产气速率与NDF、木质素和半纤维素的含量呈显著负相关，与CP含量呈显著正相关关系［28］，这与本试验中桑叶及红苕藤的发酵状况相一致。而柑橘渣的产气速率及产气量则主要与其含有较高的NFC有关。

以上试验结果显示，组合效应产生的机制及相关效果的评估目标可以深入到营养素之间，用以深入准确地研究组合效应，分析营养素互作机制，找到产生组合效应的原因，便于更进一步分析饲料原料间相互作用的机理［3］。

4 结论

柑橘渣在产气特性上效果较好，但与象草组合的效果不佳，可作为单一饲料适量添加饲喂或寻求其他组合方法应用。

从AEGP和AEC值的结果来看，组合效果最好的是象草以25%比例与红苕藤的组合。另外，象草以75%的比例与桑叶组合、以25%的比例与油菜秸秆组合均能产生一定程度的正组合效应，改善其利用率及其在瘤胃内的发酵状况。

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Associative Effects of Combinations of Napier Grass with Four Kinds of Economic Crop By-products

Ma Junnan，Si Bingwen，Tu Yan，et al
（Feed Research Institute，Chinese AcademyofAgricultural Sciences，Beijing100081，China）

This experiment was conducted to investigate the associative effects of napier grass mixed with citrus pulp，mulberry leaf，ipomoea batatas vine，rape strawin South China byin vitro gas production method.The napier grass byaccountingfor 100%，75%，50%，25%，0%respectively were mixed with the four kinds of economic crop by-products base on dry matter basis，3 replicates for each combination，the in vitro rumen fermentation was adopted to evaluate associative effects by analysis of gas production at 0，2，4，6，8，10，12，16，20，24，30，36，42，48，60，72，84，96，120 h.The results showed that the gas production of each combination increased with fermentation time went on and finallytended tobe a balance.Accordingtothe associative effects of gas production and gas production rate and other gas characteristics，the combination with napier grass at the proportion of 25%with ipomoea batatas vine was better than others（P＜0.01）.The combination of napier grass at the proportion of 75% with mulberryleaves appeared positive associative effect.The combination of napier grass at the proportion of 25%with rape straw was also good.It was conduded that under the conditions of this experiment，the combination ofnapier grass at the proportion of 25%with ipomoea batatas vine was the best；the combination of napier grass at the proportion of 75%with mulberryleafwas better，sodid the proportion ofnapier grassat 25%with rape straw；single citrus citrus pulp had relatively good gas production characteristics，but no ideal associative effects with napier grass.

napier grass；beefcattle；economic crop by-products；in vitro gas production technique；associative effect

S816.32

A

2095-3887（2016）05-0018-07

10.3969/j.issn.2095-3887.2016.05.005

2016-06-17

公益性行业（农业）科研专项（201303143）

马俊南，女，硕士。

屠焰，女，研究员。