青贮时间对全株玉米常规营养成分及瘤胃降解率的影响

颜欣超，　宣晶晶，　王立克，　胡忠泽，　任清长

(安徽科技学院 动物科学学院，安徽 凤阳　233100)

近几年来,随着我国畜牧业的快速发展,优质饲草资源日渐匮乏,同时伴着大量农作物秸秆被浪费,而秸秆等粗饲料是反刍动物不可或缺的营养来源之一[1]。因此,利用谷物秸秆加工成饲料饲喂动物成为热潮。据崔蜜蜜等研究统计,2012年我国农作物秸秆产量达8.486×108吨[2]。其中大部分是小麦、玉米等农作物的秸秆[3]。而秸秆营养中占比重较大的是纤维类碳水化合物,其中还有占小部分的营养价值不高的蛋白质及含氮化合物[4]。一般动物对于秸秆很难吸收和利用,反刍动物的利用率也不高。研究表明,青贮处理能够有效保存秸秆的营养成分,减少养分的无故消耗,且能够提高动物的采食性能和粗饲料利用率,减少瘤胃中甲烷气体的生成[5]。

玉米秸秆青贮后不仅能作为牛羊等牲畜的优质饲粮,也能够增加玉米收获后余下的秸秆的资源化利用。现如今,对青贮玉米秸秆营养成分和饲喂效果,以及青贮玉米饲喂奶牛后对奶牛生产性能的影响的研究比较多[5-7]。但青贮时间对全株玉米的营养成分及其在瘤胃中的降解情况的影响研究却鲜有报道。本试验利用牛羊更喜欢采食的全株玉米作为研究材料,研究青贮时间对全株玉米常规营养含量及干物质(DM)、粗蛋白(CP)与中性洗涤纤维(NDF)瘤胃降解率的影响,探寻最佳的青贮时间,为更好利用全株玉米提供科学依据。

1　材料与方法

1.1　供试材料

试验材料:苏玉23号全株玉米安徽省蚌埠市固镇县利民羊场提供,运用打包青贮法,分别青贮0、1、2和3个月后,采用四分法采集样品,所采样品分作两份,一份装入灭菌封口袋,测定瘤胃降解率;一份制成风干样品,袋装保存,待测常规营养成分。

尼龙袋:选用300目的尼龙布,制成长×宽为12×8 cm的尼龙袋。

1.2　试验动物及管理

选择10只1岁左右,体重相近(55±5 kg)且健康的小尾寒羊母羊作为试验动物。试验前一个月,小尾寒羊通过外科手术,安装永久性瘤胃瘘管。每3只羊饲养在9 m2的围栏内,围栏内放有竹板制成的高床,每天早晚两次(6∶00和18∶00)饲喂,自由饮水和接触矿物盐舔砖。饲养期间每周对羊舍进行彻底清洗、消毒。羊舍通风良好,并保持所需的温度和湿度;饲料参照GB NY/T 816-2004肉羊饲养标准进行配制,营养及其组成见表1。本试验在安徽科技学院实验动物中心进行。

表1　基础日粮组成和营养水平

注：1.每千克预混料 含有154.44 KIU 维生素 A, 43.75 mg 维生素 B1, 12.5 mg 维生素 B2, 100 mg 烟酸,94 KIU 维生素 D3, 338.2 KIU 维生素 E, 120 mg 碘, 280 mg 铜, 2240 mg 铁, 1,740 mg 锰, 1370 mg 锌, 60 mg 硒, 16.8 mg 钴, 50 mg 赖氨酸 and 50 mg 蛋氨酸。2.非纤维碳水化合物(%)=100-(中性洗涤纤维+粗蛋白+粗脂肪提取物+粗灰分)。

Note:1.Per kilogram of premix contains Vtamin A 154.44 KIU, Vtamin B143.75 mg, Vtamin B212.5 mg, Vtamin B3100 g, Vtamin D394 KIU, Vtamin E 338.2 KIU, 120 mg I, 280 mg Cu,2240 mg Fe,1740 mg Mn,1370 mg of Zn, 60 mg of Se, 16.8 mg of Co, 50 mg Lys and 50 mg Met.2.NFC(%)=100-(NDF+CP+EE+Ash).

1.3　试验设计

将蜡熟期收获的全株玉米分别青贮0、1、2和3个月后，每组采用四分法随机选取三个平行样品，测定其粗蛋白等各项常规营养成分含量。干物质、粗蛋白及中性洗涤纤维瘤胃降解率的测定：将青贮0、1、2和3个月后的全株玉米分别制成干物质样品，在其基础上，利用尼龙袋装入5 g青贮全株玉米，每试验组两只羊作重复，每只羊瘤胃中投入16只尼龙袋，分别于0、4、8、16、24、36、48和72 h后取出，每个时间点制定两个平行。取出后的尼龙袋洗净后，65 ℃干燥36 h，取袋内残渣测其干物质、粗蛋白及中性洗涤纤维的含量。

1.4　测定指标及方法

尼龙袋内取出的残余物的DM、灰分、钙磷、粗脂肪、CP、NDF、酸性洗涤纤维(ADF)的测定按《饲料分析及饲料质量检测技术》进行[8-10]。

利用指数模型dP=a+b(1-ect)[11]和ED=a+bc/(k+c),按照不同时间点计算瘤胃降解率。

其中dp,瞬时降解率;

t,饲料在瘤胃中的驻留时间;

k,饲料通过瘤胃的外流速度;

a,快速降解组分;

b,慢速降解组分;

c,慢速降解组分的降解率;

ED,瘤胃有效降解率。

1.5　数据处理及统计方法

数据采用SAS 9.2做混合模型分析相关研究指标。不同处理组之间采用邓肯多重比较进行方差分析。模型由随机效应和固定效应组成:

Yij=μ+Ai+Tj+εij

其中Yij为因变量,μ为均值,Ai为试验动物的随机效应(i=10),Tj为青贮时间固定效应(j=0,1,2 和3),εij为误差。通过正交线计算青贮时间的线性和二次效应。在数据统计中,如果P值小于或等于0.05,则认定为处理组之间的差异是显著的。

2　结果与分析

2.1　青贮时间对全株玉米常规营养成分含量的影响

表2　青贮时间对全株玉米常规营养成分含量的影响

注:DM,干物质;Ca,钙;P,磷;CP,粗蛋白;EE,乙醚提取物;NDF,中性洗涤纤维;ADF,酸性洗涤纤维;NFC,非纤维碳水化合物,NFC=100-Ash-CP-EE-NDF。以下同。

Note:DM, Dry matter; Ca, Calcium; P, Phosphorus; CP, Crude protein; EE, Ether extract; NDF, Neutral detergent fiber; ADF, Acid detergent fiber; NFC, Non-fibrous carbohydrates, NFC=100-Ash-CP-EE-NDF. The same below.

由表2可知,全株玉米青贮后与青贮前相比,钙的含量提高了256%(P=0.001),磷的含量提高了200%(P=0.005),NDF降低了17.1%(P=0.001),非纤维类碳水化合物(NFC)提高了82.3%(P<0.001)。CP含量提高了25%(P=0.089)和粗脂肪(EE)含量提高了19.7%(P=0.085),含量趋于提高,但ADF含量降低了17.3%(P=0.061),含量有降低趋势。伴随青贮的时间不断延长,全株玉米钙(P=0.005)含量分别线性提高260%、260%、250%,磷(P=0.018)含量分别线性提高200%、200%、200%,NFC(P=0.002)含量分别线性提高77.1%、83.1%、86.7%,NDF(P=0.008)含量分别线性降低16.8%、17.1%、17.5%。

2.2　青贮时间对全株玉米干物质瘤胃降解率的影响

表3　青贮时间对全株玉米干物质瘤胃降解率的影响

注:a,快速降解成分(%);b,慢速降解成分(%);c,慢速降解成分的降解率(%/h);k,饲料瘤胃流通速率(h-1)。以下同。

Note:a, Rapid degradation of components(%); b, Slowly degradation of components(%); c, The degradation rate of slowly degradation of components(%/h); k, Feed rumen flow rate(h-1).The same below.

全株玉米与青贮前相比,青贮后干物质中快速降解成分的含量提高了16.3%(P=0.076),含量趋于提高。慢速降解成分的含量降低了5.35%(P=0.007),慢速降解成分的降解率提高了23.8%(P=0.003),K=0.02时,全株玉米的有效降解率提高了3.92%(P=0.145),K=0.05时,全株玉米的有效降解率提高了6.68%(P=0.071)。随着青贮时间的延长,快速降解成分(P=0.085)含量分别线性提高13.4%、16.0%、19.5%,慢速降解成分(P=0.004)含量分别线性降低3.79%、5.54%、6.84%,慢速降解成分的降解率(P=0.009)分别线性提高21.5%、24.3%、25.4%。

2.3　青贮时间对全株玉米干物质中粗蛋白的瘤胃降解率的影响

表4　青贮时间对全株玉米粗蛋白瘤胃降解率的影响

全株玉米青贮后比青贮之前干物质中快速降解成分的含量提高了15.3%(P=0.250),慢速降解成分的含量降低了5.08%(P=0.690),慢速降解成分的降解率提高了5.99%(P=0.150),K=0.02时,全株玉米的有效降解率提高了3.07%(P=0.814),K=0.05时,全株玉米的有效降解率提高了4.27%(P=0.750)。

2.4　青贮时间对全株玉米干物质中中性洗涤纤维的瘤胃降解率的影响

表5　青贮时间对全株玉米中性洗涤纤维瘤胃降解率的影响

全株玉米青贮后干物质中快速降解成分的含量比青贮前提高了10.3%(P=0.068),含量趋于提高。慢速降解成分的含量降低了4.41%(P=0.107),慢速降解成分的降解率提高了10.3%(P=0.088),含量趋于降低,K=0.02时,全株玉米的有效降解率提高了1.38%(P=0.168),K=0.05时,全株玉米的有效降解率提高了2.67%(P=0.089),含量有提高趋势。

3　结论与讨论

饲料青贮是利用新鲜青绿饲料中所存在的乳酸菌,将饲料原料切短后进行厌氧发酵,一段时间后取出用来饲喂动物的一种饲料[11]。青贮使得农作物秸秆的利用率大大提高,减轻了秸秆焚烧导致的空气污染,有利于缓解优质饲草资源匮乏的问题,推动了畜牧业和饲料行业向前发展。

本试验中,随着青贮时间的延长,全株玉米纤维类碳水化合物含量线性降低,NFC含量线性提高,这可能是由于乳酸菌在繁殖过程中,厌氧微生物利用碳水化合物为原料合成自身代谢产物引起的。郭刚等[12]对玉米秸秆青贮早期优良乳酸菌进行鉴定,发现三种优良乳酸菌,分别为屎肠球菌、植物乳杆菌、蒙氏肠球菌,并且这三种乳酸菌均属硬壁菌门[13]。杨文琦等研究发现硬壁菌门是一类具有能够降解纤维素、淀粉等生物大分子合成乳酸、乙酸等有机酸能力的菌类[14]。因此,本试验中NDF含量显著降低,可能由于屎肠球菌、植物乳杆菌、蒙氏肠球菌等快速增殖降解纤维碳水化合物所致,这与公美玲的研究结果相似[15]。琚泽亮等研究了青贮时间对燕麦与箭筈豌豆混播捆裹青贮品质的影响,发现随着青贮由0延长至80天,水溶性碳水化合物逐渐升高。在本试验中,当青贮时间逐渐延长时, NFC含量不断提高,这也与琚泽亮等的研究发现相一致[16]。

由于乳酸菌的蛋白质含量占50～60%,磷的含量占1.0～2.5%,钙、钾的含量占0.1～0.5%。因此,当乳酸菌增殖后,能够提高全株玉米中钙、磷和粗蛋白的含量。刘桂要等研究发现,在青贮初期乳酸菌数量增长很快, 6、7 d呈现出高峰,随后数量逐渐下降,20 d左右进入数量相对稳定状态[17]。张慧杰等也发现整个青贮过程中,乳酸菌数量能够在发酵两天后增长到较高水平[18],5 d达到最大,5 d过后数量开始逐渐下滑,发酵7 d后又开始缓慢上升,20 d时又一次达到小高峰后开始下降,35 d后乳酸菌在青贮饲料中的数量无太大变化,达到稳定状态。因此,乳酸菌等微生物的这种繁殖规律,造成了不同青贮时间的全株玉米的营养成分含量及其在瘤胃中的有效降解率差异不显著。乳酸菌生长代谢过程中会利用全株玉米中的纤维类碳水化合物合成乳酸等营养,因而会明显减少纤维的含量。但是,随后青贮时间的延长,青贮玉米秸秆中有益微生物(乳酸菌)在趋于稳定后下降,分解碳水化合物生成的有机酸量含量会降低。因此,随着青贮时间的延长,全株玉米中的CP等营养成分不再大幅度提高。

全株玉米青贮后与青贮前相比,易消化吸收的CP、EE、NFC等快速降解成分的含量提高,会减少瘤胃中难吸收的慢速降解成分的含量。因此，碳水化合物等营养的降解率会增加,这利于反刍动物对全株玉米的消化利用,与Ferraretto等的研究相一致[19]。此外,赵彩艳等研究了影响青贮饲料的品质的一些因素,并指出适宜的水分含量(65～70%)、含糖量(至少达到鲜重的1%)、发酵温度(26.7～37.8 ℃)及严格厌氧能够提高青贮饲料的品质[20]。

本试验中,通过青贮能够显著改善全株玉米中的常规营养成分含量,同时提高全株玉米的DM、CP及NDF的瘤胃有效降解率,有利于全株青贮玉米在反刍动物生产中的应用。在本试验条件下,全株玉米的适宜青贮时间为一个月。