利用人工瘤胃模拟系统研究秸秆不同处理方式对绵羊体外瘤胃发酵参数的影响

陈晓霞

（吉林农业科技学院，吉林吉林 132101）

目前，玉米秸秆利用率极低，回收加工二次利用的成本高，导致玉米秸秆不能充分回收利用（卜毓坚等，2006）。因此，大部分秸秆都是秋收之后就地焚烧，这样不仅造成空气污染（曹国良等，2005；Duan等，2004），严重危害人类的健康，而且造成资源的浪费（王丽等，2008；黄金华等，2009）。 因此，如何充分、高效的利用秸秆资源是目前首要任务。

秸秆应用于畜牧业生产中，主要是秸秆饲料化，传统的方法是秸秆不经过任何处理直接饲喂牛羊，导致利用率和消化率极低（冯仰廉，2004）。由于秸秆粗纤维含量高，适口性差，经过适当的处理饲喂牛羊等反刍动物，才能提高秸秆消化利用率（孟庆翔，1995），所以本试验主要是研究秸秆经过氨化和青贮处理后对绵羊瘤胃发酵参数的影响。

人工瘤胃技术又称瘤胃体外模拟培养法,是体外接种后用瘤胃液进行培养发酵的方法。此方法的优点是操作简单、省时省力，最重要的是节约试验成本，不需要很多试验动物，只需供体瘤胃液的动物。本研究设计了一套人工瘤胃体外模拟系统，经过前期试验研究，已经趋于稳定，可以进行正式试验。

目前有关氨化和青贮玉米秸秆饲料的应用报道很多，但是应用于绵羊体外瘤胃发酵的报道较少，为了探索玉米秸秆饲料在绵羊生产中的应用，本研究采用自行设计的人工瘤胃体外培养系统，进行了氨化和青贮玉米秸秆饲料应用于绵羊瘤胃发酵的对比试验，旨在为进一步研究开发不同玉米秸秆处理方式饲料的综合利用打下基础，同时，为开发新型饲料资源和畜牧业生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物及饲养 试验选用健康、年龄大小、体重一致的绵羊5头，进行瘤胃瘘管手术，术后做好消炎工作，待恢复健康后做瘤胃液的供体动物。每日饲喂两次,分别为8:00、16:00，全天可自由饮水。

1.2 人工瘤胃设备 本试验所用的体外培养设备为在前人的研制的基础上，自行设计开发的人工瘤胃体外培养系统（ZL200920094956.7）。本系统主要有6部分组成。分别为发酵培养系统、搅拌系统、缓冲液输入系统、食糜收集系统以及电控和恒温培养系统。

1.3 试验设计 试验采用单因素完全随机化试验设计。共设计三种日粮，分为A、B、C三组，每组4个重复。A组为对照组，玉米秸秆不经过任何处理，B组为氨化玉米秸秆组，C组为青贮玉米秸秆组。试验日粮精料配方见表1。

表1 精料补充料组成及营养水平

1.4 样品采集及指标测定 每天7:30在饲喂前分别采集发酵罐内的瘤胃液，瘤胃液体取出后取上清液后立即采用pHS-3B型高精度酸度计测定pH。然后剩下的将其分成两部分,一部分3500 r/min离心测定NH3-N，另一部分3000 r/min离心后取上清液5 mL加偏磷酸1 mL，-20℃保存待测挥发性脂肪酸（VFA）。

1.5 数据统计 数据用Excel初步的处理和统计，采用SPSS 16.0进行统计分析，数据用“平均值±标准误”表示，p＜0.05为差异显著。

2 结果

2.1 氨化和青贮玉米秸秆对人工瘤胃体外培养pH的影响 由图1可知，A、B、C三个处理组pH动态变化趋势基本一致,随着培养时间的延长，pH先下降，后趋于平缓然后又升高，当饲喂半小时后达到最低值。

图1 氨化和青贮玉米秸秆对人工瘤胃体外培养pH的影响

氨化处理组pH较对照组提高6.47%，差异显著（p＜0.05），其他两组差异不显著。但均处于正常生理范围内（pH 5.5～7.5）。

2.2 氨化和青贮玉米秸秆对人工瘤胃体外培养NH3-N浓度的影响 由图2可知，早上饲喂日粮后，A、B、C三组NH3-N浓度均出现下降的趋势，三组整体发酵趋势一致。发酵2 h后NH3-N浓度达到最高，尤其以氨化组产氨量为最高，氨化处理组NH3-N浓度高于其他两组，但差异不显著（P ＞ 0.05）。

图2 氨化和青贮玉米秸秆对人工瘤胃体外培养NH3-N浓度的影响

2.3 各VFA摩尔比例的变化 由表2我们可以看出，玉米秸秆经过不同处理后，氨化组乙酸摩尔比例较青贮组提高8.23%（p＜ 0.01），青贮组和氨化组丙酸和丁酸摩尔比例与对照组相比差异不显著（P＞0.05）。氨化组TVFA较青贮组和对照组分别提高50.28%和36.3%，氨化组乙/丙比例较青贮组和对照组分别提高26.67%和49.2%，差异极显著（P ＜ 0.01）。

3 讨论

瘤胃pH的波动可反映瘤胃的综合发酵水平，其受日粮性质、积聚的有机酸和唾液分泌量的影响，对瘤胃内微生物群落生存起着至关重要的作用（刘春龙，2004；Calsamiglia，2002）。 本研究表明，三种不同处理的日粮是在饲喂后下降，这可能是饲料在瘤胃液中被微生物作用，饲料中碳水化合物在发酵罐中被发酵产生大量的挥发性脂肪酸，使pH下降。试验中各处理组培养液pH均处于正常生理范围内 （pH 5.5～7.5），发酵2 h后pH达到最低，之后随着瘤胃液缓冲作用的发挥、VFA的吸收以及氨的生成等因素的影响，瘤胃液pH又逐渐回升，直至接近饲喂前水平。各组的变化趋势基本相同，总的变化趋势与刘春龙等（2004）所获得的结论基本一致。

表2 各VFA摩尔比例的变化

NH3-N是瘤胃内合成菌体蛋白的主要前体物质，瘤胃中NH3-N的浓度过高或过低都不利于微生物的生长繁殖，因此保持瘤胃液中的最适NH3-N浓度是保证微生物蛋白合成的首要条件（Calsamiglia，2002）。日粮体外发酵后其培养液中的NH3-N浓度可以反映日粮各组分饲料中的蛋白质降解后进入培养液当中的情况。其浓度越大，说明进入培养液中的降解蛋白量高，这样可使培养液中的瘤胃微生物获得更多的氮源，微生物合成量增加，流入真胃的微生物蛋白的量也相应的增加。氨是瘤胃微生物蛋白合成的重要氮源。有研究表明，NH3-N浓度主要受日粮来源和精粗比类型的影响（Agustina等，2016）。本研究表明，三种不同处理的日粮是在饲喂后下降，发酵2 h后NH3-N浓度达到最高，氨化处理组NH3-N浓度高于其他两组，但差异不显著（P＞0.05）。三组整体发酵趋势一致。氨化秸秆是提高秸秆营养价值较成功的方法。氨呈弱碱性，但其膨胀纤维的能力却与氢氧化钠相当，更主要的是氨化能使秸秆的粗蛋白质含量显著提高，可为低蛋白水平下瘤胃微生物提供更多的氮源。

牛羊等反刍动物将饲料等经过瘤胃微生物发酵而获得主要能量来源，VFA的成分主要是乙酸、丙酸、丁酸等。因此，评定VFA产量及比例，对进一步提高反刍动物能量利用率具有重要意义。本试验结果表明，秸秆经过不同处理后，各VFA比例均不同程度增长，有利于瘤胃发酵，氨化组显著高于青贮组和对照组。

综上所述，玉米秸秆经过氨化和青贮处理后，应用人工瘤胃体外培养发酵系统，氨化处理玉米秸秆更有利于瘤胃发酵。