茴香、向日葵、棉花副产品配比苜蓿对饲粮组合效应研究

袁玖，万欣杰(1.甘肃农业大学动物科学技术学院, 甘肃 兰州 730070；.兰州联邦饲料有限公司，甘肃 兰州 730060)

饲料间组合效应(associative effective，AE)是指来自不同饲料来源的营养物质、非营养物质及抗营养物质间互作的整体效应[1]。当饲料的整体互作使饲粮内某养分的利用率或采食量指标高于各个饲料原料数值的加权值时，为“正AE”；若饲粮的整体指标低于各个饲料原料数值的加权值，为“负AE”；若二者相等，为“零AE”。反刍动物饲料间的AE在精饲料和粗饲料之间表现得最明显。在精粗比完全一致的前提下，AE仍有很大的不同。研究AE的方法分为体外试验、体内消化代谢试验和动物试验3种[2]。自Menke等[3]发现由于气体产量同有机物消化率高度相关以来，体外产气法被众多学者应用于不同种类的饲料间组合AE研究。饲粮精粗比是决定瘤胃发酵特征的主要因素之一。反刍动物饲料间的AE在精饲料和粗饲料之间表现得最明显。给生产水平较高的动物饲喂典型饲粮，当其采食量受到自身因素的限制而需用精料补充料的添加来满足其能量需要时，就有可能发生饲料间负AE。王加启等[4]发现精料和粗料的负AE点为精粗比大于70%。孟庆翔等[5]发现精料的比例为20%～60%时对日粮干物质的消化率无显著影响。在精粗比完全一致的前提下，AE仍有很大的不同。

我国非常规粗饲料资源极其丰富，各种可饲用的作物秸秆、藤蔓、荚壳等农副产品总产量估计年产量达7.6亿t，其中秸秆占全世界秸秆总产量的20%～30%[6]。农作物秸秆都存在着含氮量低、采食量少、消化性差、可利用能低等缺陷，单独饲喂仅可作维持用能量饲料，严重制约了反刍动物生产水平的提高，限制农作物秸秆的广泛应用。为此，研究人员提出给农作物秸秆补饲优质牧草苜蓿以提高其利用率。向日葵(Helianthusannuus)、棉花(Gossypiumspp.)、茴香(Foeniculumvulgare)在我国西北地区种植面积很广。然而，向日葵、棉花、茴香收获后的农副产品却没有被充分利用起来。本试验是在精粗比30∶70下，运用体外产气法研究不同水平苜蓿配比茴香秸秆、茴香秕壳、向日葵秸秆、向日葵盘、棉花秸秆、棉桃壳后对饲粮AE的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

茴香秸秆、茴香秕壳、向日葵秸秆、向日葵盘、棉花秸秆、棉桃壳6种农副产品均来源于甘肃省民勤县。苜蓿干草来源于甘肃省临洮县。精料补充料配方组成为：玉米84.87%，豆粕7.32%，棉籽粕3.66%，食盐1.71%，预混料2.44%。

1.2 试验设计

精粗比(concentrate∶roughage, C∶R)为30∶70，精料补充料占30%，茴香秸秆等农副产品、苜蓿(Medicagosativa)干草占70%。具体为：精料补充料(concentrate)∶秸秆或秕壳(straw or shell)∶苜蓿(alfalfa)分别为30∶70∶0，30∶63∶7，30∶56∶14，30∶49∶21，30∶42∶28，30∶35∶35，30∶28∶42，30∶21∶49，30∶14∶56，30∶7∶63，30∶0∶70共11种组合，茴香秸秆、茴香秕壳、向日葵秸秆、向日葵盘、棉花秸秆、棉桃壳6种秸秆或秕壳与苜蓿、精料补充料配比，共组成(11×6)+8个原料，共计74种饲粮。

1.3 试验方法

1.3.1体外培养体系 人工唾液按Menke等[7]方法配制，配方为：400 mL蒸馏水+0.1 mL微量元素溶液(A)+200 mL缓冲液(B)+200 mL常量元素溶液(C)+1.0 mL刃天青溶液(D)，用CO2气体饱和并升温至39 ℃后，加40 mL还原液(E)，继续通入CO2，直至溶液由淡蓝色转变为无色。人工唾液中A、B、C、D、E各溶液配方如下，A、微量元素溶液：13.2 g CaCl2·2 H2O+10.0 g MnCl2·4 H2O +1.0 g CoCl2·6 H2O +8 g FeCl3·6 H2O，加蒸馏水溶解，定容至1000 mL；B、缓冲溶液：4.0 g NH4HCO3+35 g NaHCO3，加蒸馏水溶解，定容至1000 mL；C、常量元素溶液：5.7 g Na2HPO4(无水)+6.2 g KH2PO4(无水)+0.6 g MgSO4·7 H2O，加蒸馏水溶解，定容至1000 mL；D、指示剂溶液：0.1%(W/V)刃天青溶液，即100 mg刃天青溶解于100 mL蒸馏水；E、还原剂溶液(现配现用)：4.0 mL NaOH+625 mg Na2S·9 H2O +95 mL蒸馏水。

体外发酵培养液配制：将瘤胃液与人工唾液按1∶2的体积比混合，搅拌均匀即可。

1.3.2瘤胃液供体动物及其饲养 试验动物为3只装有永久性瘤胃瘘管的青年小尾寒羊，体重(30±5) kg。饲喂饲粮精粗比为30∶70，即小麦(Triticumaestivum)秸秆700 g·d-1和精料补充料300 g·d-1。每天喂料两次(8:00和16:30)，自由饮水。在早饲前抽取3只瘘管羊的瘤胃液，混合后经4层纱布过滤至预热处理过的收集瓶，置于39 ℃恒温水浴箱中保存，连续通入CO2，待用。

1.3.3体外培养程序 准确称取待测饲料样品约200 mg(干物质基础)，置于体外产气管中，加入始终用CO2气体饱和的微生物培养液30 mL，排出注射器中气体，用胶管和夹子封住注射器前端，记录下产气管活塞的初始刻度读数(mL)。在39 ℃恒温水浴锅上放上自制72孔有机玻璃支架，将注射器头朝下插入支架孔中培养(水浴锅水面高度必须要淹没注射器内培养液液面高度),分别培养各饲料组合和8种饲料原料2，4，6，9，12，24，36，48，72，96 h。每个饲料组合3个重复。每批样品培养时做3个空白样，记录注射器活塞的位置读数(mL)，并记录培养过程中空白管以上10个时间点的产气量(gas production，GP)。在每次产气管读数后，均需两手掌相对转动注射器，起到振荡器的作用以模拟瘤胃运动。某时间点的GP(mL)=该段时间样品GP-对应时间段内空白管GP。

1.4 测定项目和方法

1.4.1饲料常规营养水平 按常规法(AOAC)[8]测定茴香秸秆、茴香秕壳、向日葵秸秆、向日葵盘、棉花秸秆、棉桃壳、苜蓿干草、精料补充料的干物质(dry matter，DM)、粗蛋白质(crude protein，CP)、粗脂肪(ether extract，EE)、粗纤维(crude fiber，CF)和粗灰分(Ash)含量，按Van Soest等[9]方法测定中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)含量。

1.4.2体外GP 测定2，4，6，9，12，24，36，48，72，96 h的GP。GPt=200×(Vt-Vo)/W。式中：t为发酵开始后的某一时间(h)；GPt为样品在t时刻的产气量(mL)；Vt为样品发酵t小时后培养管刻度读数；Vo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)。

1.4.3产气参数计算 利用‘fit curve’软件(MLP；Lawes Agricultural Trust)，根据Фrskov等[10]的产气模型公式将各种样品在2，4，6，9，12，24，36，48，72，96 h时间点的GP代入，计算消化动力参数。模型公式为：GP=a+b(1-exp-ct)。式中：t为发酵开始后的某一时间(h)；a为快速产气部分；b为缓慢产气部分；c为b的产气速度常数；a+b为潜在产气量。

1.4.4组合效应的估算 组合效应=(实测值-加权估算值)×100/加权估算值。式中：实测值为实际测定的样品产气量(mL)，加权估算值=某一粗饲料的实测值×某一粗饲料的配比(%)+精料补充料实测值×精料补充料配比(%)+苜蓿实测值×苜蓿配比(%)。

1.5 统计分析

数据采用SPSS 16.0软件，采用ANOVA对数据进行单因子方差分析，差异显著时采用Tukey法进行多重比较，P<0.05为差异显著，P<0.01为差异极显著，P>0.05为差异不显著。

2 结果与分析

2.1 饲料营养水平及产气参数

各饲料的营养水平及产气参数见表1。各粗饲料原料的粗蛋白质含量，向日葵盘(11.84%)大于向日葵秸秆(5.72%)，棉桃壳(10.53%)大于棉花秸秆(6.50%)，茴香秕壳(7.61%)大于茴香秸秆(4.33%)。8种原料的快速产气部分a值均为负值，说明8种饲料均不同程度地存在产气滞后效应。对于粗纤维和中性洗涤纤维，向日葵秸秆(30.15%和53.09%)的均比向日葵盘(12.48%和23.51%)高出两倍多。

表1 饲料营养水平及产气参数Table 1 Nutrient levels and in vitro gas parameters of experimental diets

DM: Dry matter; OM: Organic matter; CP: Crude protein; EE: Ether extract; CF: Crude fiber; NFE: Nitrogen free extract; NDF: Neutral detergent fiber; GP: Gas production. 各饲料的营养水平均为实测值 The nutrient levels of ingredients were measured actually.

2.2 各饲粮组合产气参数及组合效应

由表2可见，63%茴香秸秆组GP24 h显著低于14%组(P<0.05)，极显著低于0组(P<0.01)。14%、7%组(a+b)显著大于63%组(P<0.05)，0组极显著高于63%组(P<0.01)。随着茴香秸秆所占比例的减少各组GP24 h和(a+b)缓慢增加。14%、7%、0组缓慢产气部分b极显著高于63%组(P<0.01)，28%、35%、49%组b显著高于63%组(P<0.05)。缓慢产气速度常数c和快速产气部分a各组间无显著差异(P>0.05)。14%、7%和0组AE值依次为58.74%、54.18%和77.91%，0组AE极显著大于70%、63%和56%组(P<0.01)，14%、7%组AE极显著大于63%组(P<0.01)。其他5组的AE值分布在12.63%～29.75%范围内，均为正值。

由表3可见，茴香秕壳各组间a、b、c、(a+b)、GP24 h、AE均无显著差异(P>0.05)。各组AE均为正值，分布在45.03%～129.91%，其中，70%、63%、49%、42%、21%茴香秕壳组AE值均大于100。

由表4可见，28%、21%和7%向日葵秸秆组GP24 h显著大于42%组(P<0.05)。7%组b显著大于42%组(P<0.05)。a和c各组间差异不显著(P>0.05)。7%、28%和21%组(a+b)极显著大于49%和42%组(P<0.01)；14%组(a+b)显著大于70%、63%和35%组(P<0.05)。42%组AE为-4.61%，其他10组AE均为正值。7%组AE为124.84%，极显著大于70%、63%、56%、49%、42%、35%组(P<0.01)；7%、14%、21%、28%、0组AE值极显著大于70%、63%、56%、49%、42%组(P<0.01)；35%组AE与其他10组无显著差异(P>0.05)。

由表5可见，70%向日葵盘组的b、(a+b)和GP24 h均显著大于0组(P<0.05)。a、c各组间差异不显著(P>0.05)。各组AE均为正值，分布在40.88%～143.84%。7%向日葵盘组AE极显著大于63%、56%组(P<0.01)；7%组AE显著大于70%、49%、42%、35%组(P<0.05)。7%组AE最大为143.84%，14%组为102.75%。

表2 茴香秸秆补饲苜蓿体外培养后的产气参数及24 h产气量上的组合效应Table 2 Gas production characteristics and associative effect at 24 h when alfalfa was incubated with fennel straw

注：同列无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下同。

Note: In the same line, values with no letter or the same letter mean no significant difference (P>0.05), while with different small letters mean significant difference (P<0.05), with different capital letters mean significant difference (P<0.01). The same below. *平均标准误Standard error of mean，SEM. The same below.

表3 茴香秕壳补饲苜蓿体外培养后的产气参数及24 h产气量上的组合效应Table 3 Gas production characteristics and associative effect at 24 h when alfalfa was incubated with fennel shell

表4 向日葵秸秆补饲苜蓿体外培养后的产气参数及24 h产气量上的组合效应Table 4 GP characteristics and associative effect at 24 h when alfalfa was incubated with sunflower straw

表5 向日葵盘补饲苜蓿体外培养后的产气参数及24 h产气量上的组合效应Table 5 Gas production characteristics and associative effect at 24 h when alfalfa was incubated with sunflower plate

由表6可见，70%棉花秸秆组GP24 h极显著高于42%组(P<0.01)；70%、63%组显著高于49%、35%、21%、14%组(P<0.05)。70%组b极显著高于49%、42%、35%、21%和14%组(P<0.01)，显著高于7%组(P<0.05)，与56%、28%和0组无显著差异(P>0.05)。70%组(a+b)极显著高于42%、35%组(P<0.01)，显著高于49%、28%、21%、14%组(P<0.05)，与63%、56%、28%、0组无显著差异(P>0.05)。a和c各组间差异不显著(P>0.05)。42%组AE最小,为-15.30%，其他10组均为正值。0、70%棉花秸秆组AE最大，分别为77.91%和57.76%，二组极显著高于42%组(P<0.01)；0、7%组AE值显著高于42%、49%和35%组(P<0.05)。

表6 棉花秸秆补饲苜蓿体外培养后的产气参数及24 h产气量上的组合效应Table 6 Gas production characteristics and associative effect at 24 h when alfalfa was incubated with cotton straw

由表7可见，棉桃壳各组间的a、b、c、(a+b)、GP24 h均无显著差异(P>0.05)。各组AE均为正值，分布在39.39%～139.05%。7%棉桃壳组AE最大,为139.05%，显著高于63%、56%、49%和28%组(P<0.05)。14%、21%和0组AE分别为100.09%、86.22%和77.91%。

表7 棉桃壳补饲苜蓿体外培养后的产气参数及24 h产气量上的组合效应Table 7 Gas production characteristics and associative effect at 24 h when alfalfa was incubated with cotton shell

3 讨论

本试验可见，1) 63%、70%茴香秸秆组AE为负值，其余9组(2.44%～77.91%)均为正值，以0、14%、7%茴香秸秆组AE最大。茴香秕壳各组AE均为正值(45.03%～129.91%)，70%、63%、49%、42%、21%茴香秕壳组AE值均大于100%。茴香秕壳之所以比茴香秸秆表现正组合效应值的范围更宽，是因为茴香秕壳的粗蛋白质含量(7.61%)高于茴香秸秆(4.33%)，而粗纤维含量茴香秕壳(23.31%)低于茴香秸秆(36.41%)。因此，茴香秸秆需要配比更多比例的苜蓿来弥补其低蛋白高纤维的特点。2) 7%、14%、21%、28%、0向日葵秸秆组的AE较大(82.88%～124.84%)，7%组(124.84%)最大，42%组(-4.61%)最小，其他5组AE在0.81%～34.48%。向日葵盘各组AE均为正值(40.88%～143.84%)，7%组(143.84%)和14%组(102.75%)最大。向日葵盘补饲苜蓿比向日葵秸秆更容易达到好的组合效应。原因是向日葵盘(11.84%)的粗蛋白质含量高于向日葵秸秆(5.72%)，粗纤维含量向日葵盘(12.48%)低于向日葵秸秆(30.15%)。3) 42%棉花秸秆组AE为-15.30%，其他10组AE在12.91%～77.91%，以0、70%、7%组AE较大。7%棉桃壳组AE最大,为139.05%，14%、21%和0组分别为100.09%、86.22%和77.91%。棉桃壳的11组的AE值(39.39%～139.05%)明显高于棉花秸秆组(-15.30%～77.91%)，原因是棉桃壳(10.53%)的粗蛋白质含量高于棉花秸秆(6.5%)，中性洗涤纤维含量棉桃壳(45.77%)小于棉花秸秆(70.11%)。总之，与苜蓿、精料补充料配比成饲粮后，6种秕壳和秸秆饲料均呈现了正AE值，且高蛋白低纤维的茴香秕壳、向日葵盘、棉桃壳分别比高纤维低蛋白的茴香秸秆、向日葵秸秆、棉花秸秆AE更高。因此，生产中可以用低质秸秆、秕壳类粗饲料适量取代优质苜蓿干草，以节约苜蓿使用量。

孟梅娟等[11]采用体外产气法评价小麦秸秆与米糠粕按100∶0,75∶25,50∶50,25∶75,0∶100的比例组合发现，从产气量及干物质降解率AE看，最优组合是75∶25；从纤维降解率AE看，最优组合是25∶75。张勇等[12]用体外产气法评价油菜秆与玉米、豆粕的组合效应发现，当油菜秆∶玉米∶豆粕为55∶30∶15时，瘤胃发酵效率最高，正AE值最大，为最优组合。孙国强等[13]利用体外发酵法发现，全株玉米青贮∶花生蔓为70∶30的组合、全株玉米青贮∶花生蔓∶羊草为56∶24∶20的组合具有最大组合效应。王典等[14]给5月龄白萨杂交母羊饲喂精料∶全株玉米青贮料∶马铃薯淀粉渣-玉米秸秆混合青贮料分别为40∶60∶0，40∶45∶15，40∶30∶30，40∶15∶45。结果表明，4组间各种挥发性脂肪酸浓度及各项血清指标、总蛋白含量均无显著差异。马铃薯淀粉渣-玉米秸秆混合青贮料能替代75%的全株玉米青贮料，与精料组合后产生了正AE值。Sampth等[15]利用体外产气技术测定了基础饲粮与补充料混合物的产气量，结果表明少量易发酵的精饲料补充料能促进粗饲料的降解，产生正的AE。以上研究均说明，粗饲料需要搭配适量的精料补充料，才能达到最优的AE。本试验结果与此一致。本试验中，6种劣质秸秆或秕壳不仅需要与优质苜蓿适量搭配外，也要与精料补充料合理配比，才能达到最优AE。本试验中，精粗比设为30∶70表现出正AE值，与孟梅娟等[11]的米糠粕∶小麦秸秆25∶75产气AE最优的结果一致。

崔占鸿等[16]采用体外产气法评价了燕麦(Avenafatua)青干草分别与藏嵩草(Kobresiawilld)、金露梅(Potentillafruticosa)+珠芽蓼(Pucciniavivipari)、线叶蒿草(Kobresiawilld)3种天然牧草均按0∶100，25∶75，50∶50，75∶25，100∶0两两组合得出不同牧草组合在发酵12～24 h的正AE较高，随着发酵时间的延长，各组合效应量均逐渐减弱；以燕麦青干草分别与藏嵩草、金露梅+珠芽蓼、线叶蒿草均以50∶50比例组合较合适。这与本试验中6种秸秆或秕壳类饲料多数以7%、14%秸秆或秕壳组的AE较高结果不一致，原因是6种秸秆或秕壳的营养价值远远低于藏嵩草、金露梅+珠芽蓼、线叶蒿草。张锐等[17]利用体外产气法评价苜蓿和羊草比例为20∶80、40∶60、60∶40和80∶20情况下的组合效应，测定发酵4、8、12、24、48、72 h的累积产气量，得出结果饲喂辽宁绒山羊苜蓿和羊草的最佳配比为60∶40。王法明[18]采用人工瘤胃持续发酵法对4种优化粗饲料混合日粮的体外发酵情况研究发现，各时间点累积产气量：8511苜蓿>尖山青贮>肇东羊草>8511玉米秸秆；筛选出4个优化配方组合：①青贮+羊草(90∶10)；②青贮+苜蓿(85∶15)；③青贮+羊草+苜蓿(70∶5∶25)；④青贮+羊草+苜蓿+玉米秸秆(80∶5∶10∶5)。体外发酵48 h累积产气量为：配方④>③>②>①。崔占鸿等[19]发现，青贮玉米秸秆与苜蓿青干草以25∶75，青贮玉米秸秆与燕麦青干草以50∶50，苜蓿青干草与燕麦青干草以25∶75或50∶50组合时AE较大。本试验中7%、14%秸秆或秕壳组的AE较高结果与此不一致，原因主要是本试验中6种秸秆或秕壳的营养价值低于羊草、青贮、燕麦青干草，因此使用量少。

高静等[20]依据组合效应综合指数(MFAEI)理论，采用体外法测定苜蓿、番茄皮渣、玉米秸与小麦秸不同组合发现苜蓿∶番茄渣∶玉米秸30∶10∶60、苜蓿∶玉米秸0∶50、苜蓿∶番茄渣∶小麦秸30∶20∶50、苜蓿∶小麦秸60∶40时的多项组合效应值最优，依次为0.80，0.85，0.82和0.78。吕永艳等[21]报道，将苜蓿干草、青贮玉米秸和羊草分别按100∶0，80∶20，60∶40，40∶60，20∶80，0∶100两两组合，结果表明用单项AE指数评价AE的结果不完全一致，采用MFAEI进行综合评价时，青贮玉米秸-苜蓿、青贮玉米秸-羊草、苜蓿-羊草3组依次按60∶40，40∶60，80∶20时能产生最大正AE,依次为0.12，0.83，0.09。张吉鹍等[22]将稻草与苜蓿进行体外发酵发现，经改进的AE多项指标综合指数(IMFAEI)对稻草分别添补0，20%，40%，60%，80%，100%的苜蓿在12，24，48 h时的IMFAEI自高到低依次为苜蓿水平60(1.2711)，40(1.2603)，20(0.8265)，80(0.6333)。卢广林等[23]研究了相同营养条件下肉牛秸秆型、苜蓿-秸秆型、青贮-秸秆型、苜蓿-青贮-秸秆型、黄贮-秸秆型、黄贮-苜蓿-秸秆型6组饲粮瘤胃体外发酵的AE，结果发酵参数变化显著不同，进一步证实了反刍动物饲粮中饲料营养价值的非加性。以上研究说明了小麦秸、玉米秸、羊草、青贮玉米秸等与苜蓿干草配比后，组合效应最优，本试验结果与此一致，只是在配比比例上有些差异，这主要是因为本试验中的秸秆或秕壳的营养价值低造成的。

4 结论

茴香、向日葵、棉花副产品与苜蓿、精料补充料配比后，秕壳类(茴香秕壳、向日葵盘、棉桃壳)的产气AE高于秸秆类(茴香秸秆、向日葵秸秆、棉花秸秆)。以7%、14%、21%秸秆或秕壳组的产气AE较高。因此，生产中可以用低比例秸秆或秕壳配比高比例苜蓿，既能提高饲粮AE值，又能节省优质苜蓿干草的使用量。

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