紫花苜蓿与玉米秸秆混贮对延边黄牛瘤胃发酵参数的影响

2019-01-02赵梦迪唐泽宇邸凌峰李成云

饲料工业 2018年17期

■赵梦迪唐泽宇曹雪邸凌峰李成云，2*

（1.延边大学农学院，吉林延吉133002；2.延边大学肉牛科学与产业技术协同创新中心，吉林延吉133002）

紫花苜蓿（Medicago Sativa）是一种高蛋白的豆科牧草，具有营养丰富、产量高、适口性好等特点，被誉为“牧草之王”[1-2]，由于紫花苜蓿碳水化合物含量低、缓冲能值高而降低了其青贮的成功率[3]。玉米秸秆（Corn Straw）作为我国主要农作物秸秆，因其价格低廉、来源广泛、数量庞大且富含碳水化合物而具有较大的开发潜力，但据统计，我国70%左右的玉米秸秆被焚烧而导致资源浪费[4-5]。本试验将紫花苜蓿与玉米秸秆按照不同比例混合青贮后对延边黄牛进行体外发酵试验，以期筛选出能够改善延边黄牛瘤胃发酵的同时，又可提高饲料利用率的紫花苜蓿与玉米秸秆混贮的最佳设计方案。

1 材料与方法

1.1 试验材料

紫花苜蓿来源于吉林延边长白山地区，于二茬初花期对其进行采集；玉米秸秆由吉林龙井动物科学基地提供，选取早熟全株并去除籽粒。将试验样品进行自然晾晒处理（水分约60%左右）后，玉米秸秆粉碎至2 cm左右，紫花苜蓿粉碎至1～2 cm与3～4 cm两种长度规格。

1.2 试验动物及饲养管理

选用4头体况良好且相近、体重均在400 kg左右并且安装永久性瘤胃瘘管的延边黄牛为试验动物。每天07:00、16:00进行饲喂，常规光照，自由采食、饮水和活动。

1.3 试验基础日粮

基础日粮参照肉牛营养需要及饲养标准（美国NRC 2000）进行搭配(见表1)。粗精比均以7∶3的比例混合后进行饲喂。试验期间保证饲养环境一致。

表1 试验日粮组成及营养水平

1.4 试验方法

1.4.1 试验设计

根据紫花苜蓿粉碎规格及其与玉米秸秆混合比例，将试验分为8组，具体见表2。

表2 试验设计

1.4.2 体外培养过程

瘤胃液采集的时间为饲喂前2 h，等量采集4头牛瘤胃液并充分混合，带回实验室4层纱布过滤得到试验瘤胃液，与人工唾液[6]按照1∶2的比例（30 ml∶60 ml）混合后添加到发酵瓶中（内含底物500 mg），通入二氧化碳并迅速封口置于39℃恒温振荡培养箱中培养72 h。

1.4.3 体外发酵指标测定方法

pH值利用赛多利斯PB-10酸度计进行即时测定；利用注射器直接读取微生物产气量，与空白的瘤胃液培养瓶的差值作为净产气量；体外发酵结束后，将发酵液离心（3 500 r/min）15 min，烘干残渣底物至恒重，称重后即可知干物质降解率；氨态氮测定利用苯酚-次氯酸钠比色法进行测定；挥发性脂肪酸利用气相色谱法进行分析（安捷伦GC-7890A型色谱仪）[7]。

1.5 数据处理

试验数据用Excel作初步处理，用SPSS 19.0统计处理软件程序进行单因子方差分析和多重比较，P＜0.05设为差异显著水平，结果用“平均数±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对体外发酵产气量、pH值的影响

由图1可知，紫花苜蓿与玉米秸秆混贮对延边黄牛瘤胃发酵产气量整体呈上升趋势，3 h各组产气量较为相近，6～12 h，8条曲线比较平缓，表明发酵速度慢，产气速率也相对较慢，12 h以后，8条曲线斜率增加，表明发酵速度快，产气速率也相对较快；从表3可以看出，发酵结束后（72 h），除35%的玉米秸秆添加组外，体外培养液累计产气量各组之间差异显著（P＜0.05），最小值出现在第7组[玉米秸秆（2 cm）单贮]，且显著低于其他组（P＜0.05），最大值出现在第8组[紫花苜蓿（1～2 cm）单贮]，且显著高于其他组（P＜0.05），相同紫花苜蓿处理组的体外培养液累计产气量均随着玉米秸秆添加量的增加呈下降趋势，并且1～2 cm紫花苜蓿处理组中的15%、25%玉米秸秆添加组延边黄牛瘤胃发酵累计产气量均显著高于相同玉米秸秆添加量的3～4 cm紫花苜蓿处理组（P＜0.05）。由表3可知，在整个体外发酵过程中，各组pH值之间差异不显著（P＞0.05）。其中，最大值出现在CSMS2，最小值出现在第7组[玉米秸秆（2 cm）单贮]。玉米秸秆的添加量由15%增加到25%时，1～2 cm与3～4 cm紫花苜蓿处理组pH值均呈上升趋势。当玉米秸秆的添加量增加到35%时，1～2 cm紫花苜蓿处理组pH值出现降低趋势，但3～4 cm紫花苜蓿处理组pH值仍处于上升趋势。

图1 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对延边黄牛瘤胃发酵72 h产气量的影响

表3 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对延边黄牛瘤胃发酵72 h累积产气量及pH值的影响

2.2 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对体外发酵NH3-N浓度及干物质降解率的影响

图2 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对延边黄牛瘤胃发酵NH3-N浓度的影响

由图2可知，各试验处理组NH3-N含量随着玉米秸秆添加量的增加均呈下降趋势，且1～2 cm紫花苜蓿处理组的NH3-N含量略高于3～4 cm紫花苜蓿处理组，最大值与最小值分别出现在第8组[紫花苜蓿（1～2 cm）单贮]与第7组[玉米秸秆（2 cm）单贮]。

图3 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对延边黄牛瘤胃发酵干物质降解率的影响

由图3可知，随着玉米秸秆添加量的增加，干物质降解率在3～4 cm紫花苜蓿处理组下降较为明显，且1～2 cm紫花苜蓿处理组的干物质降解率略高于同玉米秸秆添加量的3～4 cm紫花苜蓿处理组，最小值出现在第七组[玉米秸秆（2 cm）单贮]。从表4可看出，NH3-N含量在1～2 cm与3～4 cm紫花苜蓿处理组中均与玉米秸秆的添加量成反比，在1～2 cm与3～4 cm各紫花苜蓿处理组中NH3-N含量差异显著（P＜0.05），但在不同紫花苜蓿处理相同玉米秸秆添加量组中，NH3-N含量在15%、35%的玉米秸秆添加组之间差异显著（P＜0.05），在25%的玉米秸秆添加组之间差异不显著（P＞0.05）；干物质降解率最小值出现在第7组[玉米秸秆（2 cm）单贮]，1～2 cm紫花苜蓿处理组干物质降解率差异不显著（P＞0.05），3～4 cm紫花苜蓿处理组中15%玉米秸秆添加组与25%的玉米秸秆添加组干物质降解率之间差异不显著（P＞0.05），但显著高于35%的玉米秸秆添加组（P＜0.05），第8组[紫花苜蓿（1～2 cm）单贮]干物质降解率显著高于第7组[玉米秸秆（2 cm）单贮]（P＜0.05）。

表4 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对延边黄牛瘤胃发酵NH3-N浓度及干物质降解率的影响

2.3 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对体外发酵VFA的影响

由表5可知，在相同紫花苜蓿处理组中，总挥发性脂肪酸的含量随着玉米秸秆添加量的增加呈下降趋势，并且1～2 cm紫花苜蓿处理组中的总挥发性脂肪酸含量要高于相同玉米秸秆的添加量3～4 cm紫花苜蓿处理组，玉米秸秆单独青贮（第7组）时的总挥发性脂肪酸的含量最低，并且显著低于其他组（P＜0.05），不同紫花苜蓿处理相同玉米秸秆的添加量组之间总挥发性脂肪酸含量差异不显著（P＞0.05）；乙酸含量最大值出现在第1组[CSMS1：15%玉米秸秆（2 cm）和85%紫花苜蓿（1～2 cm）]，并且显著高于其他组（P＜0.05），1～2 cm紫花苜蓿处理组中15%、25%玉米秸秆添加组的乙酸含量要显著高于相同玉米秸秆的添加量3～4 cm紫花苜蓿处理组（P＜0.05），但不同紫花苜蓿处理组35%玉米秸秆添加组之间差异不显著（P＞0.05）；玉米秸秆(2 cm)单独青贮（第7组）时的丙酸含量最低，并且显著低于其他组（P＜0.05），不同紫花苜蓿处理组中15%、25%玉米秸秆添加组的丙酸含量显著高于相同紫花苜蓿处理组中35%玉米秸秆添加组（P＜0.05）；丁酸含量在相同苜蓿处理组中随着玉米秸秆添加量的增加呈先上升后下降趋势，玉米秸秆(2 cm)单独青贮（第7组）时的丁酸含量最低，并且显著低于其他组（P＜0.05），不同紫花苜蓿处理相同玉米秸秆的添加量组之间丁酸含量差异不显著（P＞0.05）；乙酸与丙酸比值最大值出现在第8组[苜蓿（1～2 cm）单贮]，除1～2 cm紫花苜蓿处理组中35%玉米秸秆添加组外，各玉米秸秆添加处理组的乙酸与丙酸比值与玉米秸秆单贮（第7组）和紫花苜蓿单贮（第8组）的乙酸与丙酸比值差异不显著（P＞0.05）。

表5 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对延边黄牛瘤胃发酵VFA的影响

3 讨论

3.1 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对延边黄牛瘤胃发酵pH值、产气量的影响

作为评定反刍动物瘤胃内环境是否稳定的重要指标之一，pH值对瘤胃内微生物活性起着至关重要的作用[8]。影响pH值的因素有，饲粮类型组成、加工方式，唾液分泌、采食速度以及挥发性脂肪酸等[9-10]。pH值在5.5～7.5范围内可以保证瘤胃微生物的正常活动[11]。研究发现，pH值低于6.0时，会较大程度抑制纤维素分解菌，从而降低饲料消化率[12]。挥发性脂肪酸的形成及纤维素的降解皆得益于稳定且适宜的pH值环境[13]，本试验中，pH值处在6.65～6.81之间，不会抑制纤维素的降解，并且可以满足瘤胃微生物的正常代谢。产气量的多少在一定程度上可以反映出瘤胃微生物活性的高低。本试验中，随着玉米秸秆比例的增加，微生物活性被抑制的程度也不断增强，其中，1～2 cm紫花苜蓿处理组的15%、25%玉米秸秆添加组延边黄牛瘤胃发酵72 h累计产气量均显著高于相同玉米秸秆添加量的3～4 cm紫花苜蓿处理组（P＜0.05），说明将紫花苜蓿处理成1～2 cm在优化瘤胃发酵方面起到良好的作用，并且15%、25%的玉米秸秆添加组对改善瘤胃发酵更具有潜力。

3.2 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对体外发酵NH3-N、干物质降解率的影响

氨作为蛋白质在微生物降解过程中的重要中间产物，在其合成过程中也起着至关重要的作用，是合成微生物蛋白的主要前体物质[9]。因为饲料中的粗蛋白质大多数在瘤胃中被降解为NH3-N而成为瘤胃微生物利用氮的主要来源，尤其是瘤胃细菌[14-15]，因此NH3-N浓度对瘤胃影响颇深。嘎尔迪等[16]研究表明，NH3-N浓度的正常范围是0.35～29.92 mg/100 ml，也有学者研究发现，当NH3-N浓度大于5 mg/100 ml时，更适合瘤胃微生物蛋白质的合成[17]。本试验中，体外培养液的平均NH3-N浓度在28.62～37.92 mg/100 ml之间，可满足瘤胃微生物蛋白质的合成条件，其中只有第七组（玉米秸秆单贮）NH3-N浓度在正常范围内，其余各组均高于最大范围，可能是因为紫花苜蓿属于高蛋白牧草，其较高的蛋白含量使氨气的释放速率高于利用速率，进而导致体外培养液的NH3-N浓度升高，也可能由于体外发酵限制因素，无法被微生物利用的氨气得不到及时释放而导致NH3-N浓度升高[18]。综合来看，NH3-N浓度随着玉米秸秆添加量的增加而呈下降趋势，可能是因为蛋白质含量与玉米秸秆的添加量成反比；1～2 cm紫花苜蓿处理组的NH3-N含量略高于3～4 cm紫花苜蓿处理组，可能是因为1～2 cm紫花苜蓿青贮发酵效果更好。

作为可以直接反映反刍动物对饲料利用程度的指标之一，干物质消化率受采食量、饲料在瘤胃内停留时间、瘤胃微生物活性以及食糜流通速度等因素的影响[19-20]。本试验中，干物质消化率与玉米秸秆的添加量成反比，可能是因为玉米秸秆中粗纤维含量较高，使其消化率降低，进而导致本试验的干物质消化率随着玉米秸秆添加量的增加而呈下降趋势[21]；并且1～2 cm紫花苜蓿处理组的干物质消化率略高于3～4 cm紫花苜蓿处理组，可能由于牧草的粉碎程度影响了青贮效果以及反刍动物对其的消化吸收，粉碎程度较大的组别更有利于延边黄牛的消化系统。

3.3 紫花苜蓿与玉米秸秆单贮和混贮对体外发酵VFA的影响

反刍动物的主要能量来源及合成体脂肪和乳脂肪的原料是瘤胃发酵时所产生的挥发性脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和异戊酸等，直接影响着瘤胃微生物的活性[22-23]。张建勋等[24]研究表明，随着在羊日粮中逐渐提高精料的比例，乙酸/丙酸比值逐渐下降，但总挥发性脂肪酸浓度差异并不显著。而杨宏波等[25]研究表明，提高断奶犊牛日粮中精料比例可以提高犊牛总挥发性脂肪酸、乙酸和乙酸/丙酸水平。本试验结果显示，各紫花苜蓿处理组总挥发性脂肪酸随着玉米秸秆添加量的增加而呈下降趋势，但乙酸/丙酸比值并无显著差异，可能由于玉米秸秆中富含纤维素，各紫花苜蓿处理组中的纤维素含量随着玉米秸秆添加量的增加而增加，不利于瘤胃发酵；1～2 cm紫花苜蓿处理组的挥发性脂肪酸含量略高于3～4 cm紫花苜蓿处理组，并且1～2 cm紫花苜蓿处理组中玉米秸秆15%与25%添加量效果更佳。