常规与非常规粗饲料在奶牛瘤胃中的降解特性

刘艳芳 马 健 都 文 王雅晶 曹志军 李胜利** 余 雄*

(1.新疆农业大学动物科学学院，乌鲁木齐 830052；2.中国农业大学动物科技学院，动物营养学国家重点实验室，北京市生鲜乳质量安全工程技术研究中心，北京 100193)

受国际市场的影响，2016年1—11月我国原料奶收购价为3.47元/kg，较2015年同期(3.43元/kg)仅提高了1.2%[1]，我国生鲜奶价格低迷还将持续，这对我国奶牛养殖业提出了更高的要求。畜牧业的发展导致优质粗饲料需求量增加，进而导致养殖成本高等问题[2]。我国优质粗饲料主要依赖进口，2017年1—6月，我国进口干草累计97.72万t，同比增长21.89%，其中进口苜蓿干草83.45万t，同比增长20.41%。不同品种以及不同生长阶段的草食动物对营养物质的需求不一样，饲粮中合理使用一部分中低质粗饲料可以在不降低其生产性能的前提下大幅度降低饲料成本，所以，中低质粗饲料的开发利用也不容忽视。

除概略养分分析外，研究饲料营养物质在瘤胃内的降解特性也是反映其营养价值的常用方法。我国具有丰富的饲料资源，马健等[3]以禾王草为研究对象，发现禾王草瘤胃降解特性高于羊草；黎力之等[4]研究了大豆秸、甘蔗梢、油菜秸、苎麻、花生藤和莲叶6种经济副作物，发现莲叶营养价值最高，油菜秸最低。在国外，De Andrade等[5]研究了玉米青贮、新鲜甘蔗和3种甘蔗青贮对奶牛生产性能和消化率的影响，结果表明新鲜甘蔗和青贮甘蔗可在奶牛生产中应用。为更好衡量粗饲料的营养价值，需要对粗饲料的营养成分及其降解率进行分析。本试验分析了10种粗饲料的常规营养成分，并采用尼龙袋技术研究其营养成分在瘤胃中的降解规律，为合理利用饲料资源，补充我国饲料营养价值库提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验选用的10种粗饲料包括：苜蓿青贮、全株玉米青贮、全株小麦青贮、苜蓿干草、燕麦草(2种)、稻草、花生秧、谷子秸秆和小麦秸秆。饲料的详细描述见表1。收集的青贮样品在65 ℃烘箱中烘干至恒重，计算初水分，所有饲料样品粉碎，一部分样品通过1.0 mm筛，用于测定营养常规指标，另一部分样品通过2.5 mm筛，用于瘤胃降解试验。

表1 粗饲料详细信息描述

1.2 试验操作过程

选用孔径40～60 μm的尼龙布，缝成8 cm×12 cm的尼龙袋，准确称取风干样的饲料样品4 g装入尼龙袋底部，每个时间点每头牛共设4个平行，每4个袋用橡皮筋固定在一根长约50 cm的软性塑料管上，塑料软管的另一端系结实的尼龙绳，尼龙绳固定在瘘管外的铁环上。晨饲前1 h将尼龙袋经瘘管全部放入瘤胃中培养，按“同时投入，依次取出”的原则，于投入后4、8、12、24、30、36、48和72 h取出，用自来水冲洗取出的尼龙袋，直至流水澄清，放入65 ℃恒温干燥箱内烘48 h，回潮后称重记录，备测。

1.3 试验动物及饲养管理

选用4头体况良好，体重、胎次和产奶量等相近的泌乳后期中国荷斯坦奶牛，安装有永久性瘤胃瘘管。试验在北京中地种畜良种奶牛科技园进行，根据《奶牛营养需要和饲养标准》配制基础饲粮。基础饲粮组成及营养水平见表2。每天饲喂2次，自由饮水。

表2 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)

续表2项目Items含量Content碳酸氢钾KHCO30.26预混料Premix1)0.31氧化镁MgO0.12合计Total100.00营养水平Nutrientlevels2)产奶净能NEL/(MJ/kg)5.68粗蛋白质CP15.01粗脂肪EE3.40中性洗涤纤维NDF41.03酸性洗涤纤维ADF26.69钙Ca0.55磷P0.39

1)每千克预混料含有One kilogram of premix contains the following：VA 1 000 000 IU，VD3280 000 IU，VE 10 000 IU，烟酸 nicotinic acid 1 000 mg，Cu (as copper sulfate) 3 250 mg，Mn 4 800 mg，Zn 12 850 mg，I 140 mg，Se 150 mg，Co 110 mg。

2)产奶净能为计算值，产奶净能=0.550 1×消化能-0.094 6[6]；其余营养水平为实测值。NELis a calculated value, NEL=0.550 1×DE-0.094 6[6]; while the other nutrient levels are measured values.

1.4 测定指标与方法

尼龙袋中残余物经粉碎机粉碎过1 mm分析筛后，烘箱干燥法测定样品干物质(DM)、凯氏定氮法测定粗蛋白质(CP)、Van Soest法测定中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量。以上具体操作参考《饲料分析及饲料质量检测技术》[7]。

1.5 计算公式

饲料样品某养分实时降解率(%)=100×

(降解前某养分含量-降解后某养分含量)/降解前某养分含量。

根据Ørskov等[8]提出的模型计算动态降解模型参数和有效降解率(ED)：

P=a+b(1-e-ct)；有效降解率=a+b×c/(k+c)。

式中：t为饲料在瘤胃中的滞留时间(h)；P为某营养成分t时刻的实时降解率(%)；a为该营养成分的快速降解部分(%)；b为慢速降解部分(%)；c为慢速降解部分的降解速率(%/h)；k为该营养成分的瘤胃外流速率(%/h)，参考宫福臣[9]k取0.031%/h。

1.6 数据统计分析

采用SAS 9.2软件中非线性指数模型计算a、b、c值，再用ANOVA和Duncan氏法进行平均值的方差分析和多重比较，结果用平均值±标准差表示，以P<0.05作为差异显著性的判断标准。

2 结果与分析

2.1 10种不同粗饲料的常规营养成分含量

由表3可知，10种粗饲料的营养成分含量存在很大差异。青贮中DM含量最高的是苜蓿青贮，显著高于另外2种青贮(P<0.05)，干草DM含量在90%左右。CP含量处于3.05%～20.39%，苜蓿青贮CP含量最高，苜蓿青贮和干草的CP含量显著高于其他粗饲料(P<0.05)，小麦秸秆的CP含量在所有饲料中处于最低水平，仅为3.05%。所有饲料的NDF含量在41.93%～83.62%，小麦秸秆的NDF含量最高，为83.62%，显著高于其他粗饲料(P<0.05)，全株玉米青贮NDF含量显著低于全株小麦青贮(P<0.05)。与NDF测定结果类似，小麦秸秆的ADF含量最高，为54.03%，显著高于其他粗饲料(P<0.05)，ADF含量最低的为全株玉米青贮。

2.2 DM降解特性

由表4可知，苜蓿青贮在4 h的DM降解率为40.14%，3种青贮在36 h的DM降解率均已达到60%以上，苜蓿青贮在72 h的DM降解率显著高于全株玉米青贮(P<0.05)，但与全株小麦青贮无显著差异(P>0.05)。苜蓿干草在各个时间点的DM降解率均显著高于其他几种干草(P<0.05)，2种燕麦草在72 h内的降解率均差异不显著(P>0.05)。花生秧在72 h的DM降解率显著高于谷子秸秆(P<0.05)，谷子秸秆和小麦秸秆在前24 h的降解率处于较低水平，小麦秸秆在24 h内的降解率低于谷子秸秆，但24 h之后其DM降解加快，72 h时DM降解率显著高于谷子秸秆(P<0.05)。

由表5可知，粗饲料的DM降解参数存在很大差异。DM快速降解部分含量最高的是苜蓿青贮，为34.28%，与全株玉米青贮差异不显著(P>0.05)，显著高于其他粗饲料(P<0.05)，小麦秸秆的快速降解部分最低，仅为0.72%。小麦秸秆的慢速降解部分含量最高，显著高于其他饲料(P<0.05)。苜蓿青贮和苜蓿干草的有效降解率差异不显著(P>0.05)，显著高于其他粗饲料(P<0.05)，2种燕麦草的有效降解率差异不显著(P>0.05)，谷子秸秆和小麦秸秆的有效降解率较低，分别为34.74%和34.20%。

表3 10种粗饲料的常规营养成分含量(干物质基础)

同列数据肩标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)。下表同。

In the same column, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same below.

表4 粗饲料在瘤胃不同时间点的DM降解率

表5 粗饲料的DM动态降解模型参数

a为快速降解部分，b为慢速降解部分，c为慢速降解部分的降解速率，a+b为潜在降解部分。表7、表9和表11同。

a is the fraction of immediately degraded, b is the fraction of slowly degraded, c is the degradation rate of the fraction of slowly degraded, and a+b is the potentially degraded fraction. The same as Table 7, Table 9 and Table 11.

2.3 CP降解特性

由表6可知，苜蓿干草在8 h时CP降解率已经达到了58.85%，72 h降解率已高达82.79%，显著高于其他粗饲料(P<0.05)。苜蓿青贮在12 h之前的CP降解率均显著低于全株小麦青贮(P<0.05)，但72 h的CP降解率显著高于全株小麦青贮(P<0.05)。除48 h外，2种燕麦草的CP降解率无显著差异(P>0.05)，燕麦草30 h之后CP降解变缓。花生秧在12 h的CP降解率显著低于稻草(P<0.05)，但72 h时差异不显著(P>0.05)，花生秧在4 h时CP降解率较低，24 h之后CP降解变缓，说明花生秧CP主要在12～24 h降解。

表6 粗饲料在瘤胃不同时间点的CP降解率

续表6项目Items取样时间点Samplingtime/h48122430364872谷子秸秆Milletstraw28.97±0.76e30.50±0.63h38.16±1.14f47.66±1.23ef49.66±1.46g51.83±1.38e55.56±0.82f60.22±1.15g小麦秸秆Wheatstraw31.50±0.43e35.76±0.74g38.72±1.88f47.15±1.67f48.92±1.21g51.08±1.03e55.02±0.85f57.91±0.78g

由表7可知，全株小麦青贮的CP快速降解部分含量最高，显著高于其他粗饲料(P<0.05)，其次为苜蓿青贮和全株玉米青贮，两者之间差异不显著(P>0.05)，花生秧的CP快速降解部分含量最低，仅为1.55%。与CP快速降解部分含量相反，花生秧的CP慢速降解部分含量显著高于其他粗饲料(P<0.05)。有效降解率最高的是苜蓿干草，花生秧最低，与谷子秸秆和小麦秸秆差异不显著(P>0.05)，这3者显著低于其他粗饲料(P<0.05)。

表7 粗饲料的CP动态降解模型参数

2.4 NDF降解特性

由表8可知，72 h时NDF降解率最高的是全株小麦青贮，与全株玉米青贮差异不显著(P>0.05)，显著高于其他饲料(P<0.05)。苜蓿干草和苜蓿青贮在24 h以前NDF降解速度快，之后增长缓慢。4 h时除苜蓿干草外，其他干草的NDF降解率均在10%以下，小麦秸秆的72 h NDF降解率最低，显著低于其他粗饲料(P<0.05)。

表8 粗饲料在瘤胃不同时间点的NDF降解率

续表8项目Items取样时间点Samplingtime/h48122430364872苜蓿干草Alfalfahay11.34±1.18a18.56±1.95a23.95±2.75ab35.59±4.51a40.45±3.12a42.31±2.37abc45.91±2.86bcd48.36±1.39b燕麦草1Oathay19.81±1.37a16.79±1.04b25.88±2.40a35.50±2.59a38.94±2.57ab42.84±2.27abc46.83±4.29bcd51.62±3.13b燕麦草2Oathay29.91±1.20a16.24±0.49b26.04±2.63a36.73±2.79a38.34±2.49ab44.44±2.93ab47.54±3.11bc51.00±3.13b稻草Ricestraw7.82±0.88b15.29±0.82bc21.69±2.65bc30.29±1.83b35.56±2.32b39.64±3.04cd45.27±1.19bcd49.53±1.13b花生秧Peanutvine5.82±0.21cd10.35±0.47d14.80±0.53ef24.69±0.99c29.85±2.38cd36.38±1.84d44.71±2.61bcd51.40±2.82b谷子秸秆Milletstraw7.12±1.38bc10.38±0.48d13.93±1.08f26.12±3.44c31.25±4.73c35.62±4.72d42.75±2.43d48.98±5.73b小麦秸秆Wheatstraw4.45±0.58d10.93±0.61d13.67±0.91f23.19±1.11c26.80±1.48d30.58±1.08e35.02±1.86e42.77±1.63c

由表9可知，所有粗饲料的NDF快速降解部分含量均不高，且彼此之间差异不显著(P>0.05)，最高的是苜蓿干草，也仅为2.28%。全株小麦青贮的NDF慢速降解部分含量最高，与全株玉米青贮和花生秧差异不显著(P>0.05)，显著高于其他粗饲料(P<0.05)。2种燕麦草的NDF有效降解率之间差异不显著(P>0.05)，小麦秸秆的NDF有效降解率最低。

表9 粗饲料的NDF动态降解模型参数

2.5 ADF降解特性

由表10可知，4 h时，全株小麦青贮的ADF降解率最高，为11.79%，小麦秸秆的最低，为4.18%。72 h时，小麦秸秆的ADF降解率显著低于其他粗饲料(P<0.05)，花生秧的ADF降解率超过了50%。

由表11可知，稻草的ADF快速降解部分含量最高，燕麦草1、燕麦草2较低。ADF的慢速降解部分含量差异较大，在43.60%～79.39%，花生秧的慢速降解部分含量显著高于其他粗饲料(P<0.05)。有效降解率最高的是全株小麦青贮，小麦秸秆的有效降解率在所有粗饲料中处于最低水平。

表10 粗饲料在瘤胃不同时间点的ADF降解率

表11 粗饲料的ADF动态降解模型参数

3 讨 论

3.1 粗饲料的常规营养成分含量

粗饲料的营养价值不仅受品种的影响，其收获时间、生长环境以及制作方式都会影响到营养价值。本试验中，苜蓿青贮的DM含量显著高于另外2种青贮；苜蓿青贮CP含量显著高于全株小麦和全株玉米青贮。张晓娜[10]研究指出，苜蓿青贮具有较高的CP含量，本试验结果与其一致。本试验中，干草类饲料与秸秆类饲料DM含量差异不大，但CP和NDF含量差异较大，这与前人研究结果[11]一致。苜蓿干草CP含量最高，这也符合苜蓿“牧草之王”的称谓。2种燕麦草NDF和ADF含量差异不显著，但燕麦草2的CP比燕麦草1高出43.55%，这与品种有关。裘燕[12]研究结果显示，小麦秸秆CP含量为3.60%，NDF含量为74.94%。本试验结果CP含量低于裘燕[12]数据，NDF含量较高，这可能跟收获期有关；花生秧的CP含量高于稻草和秸秆，而NDF和ADF含量相对较低。这说明花生秧的营养价值较高，品质较好，这与李洋等[2]试验结果一致。

3.2 不同粗饲料的DM降解特性

DM降解率是影响奶牛干物质采食量(DMI)的重要因素，DM降解率越高，DMI就越大。从本试验结果可以看出，不同粗饲料的DM降解率随着时间的延长，其上升的幅度不同。本试验中全株玉米青贮72 h的DM降解率低于夏科等[13]测定的结果，这可能与试验动物有关。苜蓿青贮的有效降解率略高于苜蓿干草，说明青贮过程不仅能保存营养成分，还能提高消化率。2种燕麦草的有效降解率差别不大，其动态降解率也相似，可以推测2种燕麦草的DMI相近。

农作物中，花生秧的DM有效降解率显著高于稻草、谷子秸秆和小麦秸秆，这说明花生秧较容易消化；花生秧的DM降解率在24 h就达到了47.81%，之后稳定上升，说明花生秧同苜蓿一样，主要在24 h以内降解。相对于花生秧来说，谷子秸秆和小麦秸秆植株成熟度高，植物的细胞内容物增加，细胞壁含量降低导致DM降解率低。本试验花生秧DM降解率结果与郑向丽等[14]基本一致，由此可以推测，相对于谷子秸秆和小麦秸秆，花生秧能更好地被奶牛消化利用。

3.3 不同粗饲料的CP降解特性

CP降解率主要受饲料蛋白质的含量、组成及饲料在瘤胃内的滞留时间等因素的影响[15]。本试验中，苜蓿干草和全株玉米青贮的有效降解率为69.85%和63.63%，与前人研究结果[13]相似；全株小麦青贮的CP含量低于苜蓿青贮，但其有效降解率略高于苜蓿青贮，这可能与蛋白质的组成有关，需要进一步研究；3种青贮的CP降解率在24 h时都超过了60%，说明青贮中CP的降解主要在24 h以前，姚庆[16]也得出相似结论。

Larry[17]指出，饲料的CP降解率受饲料本身性质影响很大，快速降解部分、慢速降解部分和不易降解部分在不同饲料中比例不同，本试验中，花生秧72 h的CP降解率高于谷子秸秆和小麦秸秆，因其快速降解部分很低，所以有效降解率略低于谷子秸秆和小麦秸秆。综合不同饲料CP含量来看，粗饲料中的CP含量高低顺序与粗饲料在瘤胃中的降解率顺序不完全一致，由此可以看出，仅通过化学分析方法不能完全判断粗饲料的营养价值，需要结合粗饲料被动物采食或与瘤胃液接触后判断其可利用性。

3.4 不同粗饲料的NDF和ADF降解特性

NDF和ADF的瘤胃降解率是衡量粗饲料品质的重要指标，其高低能反映饲料消化的难易程度。粗纤维由木质素、纤维素和半纤维素组成，其中木质素不被微生物利用，因而纤维在瘤胃中的消化主要受木质素的影响，裘燕[12]指出不同粗饲料的NDF和ADF含量不同，因此瘤胃有效降解率不同。夏科等[13]研究指出，饲料的营养成分经青贮后，可降解性提高，但在本试验中，苜蓿青贮与苜蓿干草的NDF降解率差异不明显，这可能与饲料品种有关。从动态变化趋势看，3种青贮饲料的NDF和ADF降解率在12 h之前普遍较低，72 h降解率较高，说明NDF和ADF的降解在青贮类饲料中主要发生在12 h以后。

在试验中，小麦秸秆的NDF有效降解率较低，这是因为随着植株的成熟，含有的可消化成分降低。本试验结果表明，苜蓿干草的ADF有效降解率小于燕麦草。这与前人研究结果[12]不一致；但侯玉洁等[18]试验结果与本试验结果相似，这可能跟饲料来源以及试验动物等因素有关。Jung等[19]指出禾本科牧草的潜在可降解纤维成分高于豆科牧草，但降解速率低于豆科牧草，这与本试验结果基本一致。豆科牧草NDF慢速降解部分降解速度快，但不能降解部分也多，因此与禾本科牧草NDF降解率相近，这与Hoffman等[20]研究结果一致。ADF是粗饲料中最难消化的部分，因此ADF的瘤胃降解率普遍偏低。

4 结 论

① 不同粗饲料在瘤胃中随培养时间的延长，其DM、CP、NDF和ADF的降解率均呈现不同程度的上升趋势。

② 苜蓿干草和苜蓿青贮的瘤胃降解率较高，营养价值较高，小麦秸秆和谷子秸秆品质相对较差，花生秧与上述秸秆饲料比具有一定的优势。

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*Contributed equally