羊常用饲料原料瘤胃有效降解率与各时间点降解率相关关系的研究

王雨菲 李 森 索朗卓嘎 栾银银 党世彬 和立文 张 微*

(1.中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京 100193；2.西藏那曲市班戈县普保镇农牧综合服务中心，那曲 852500)

饲料营养价值的准确评价是动物营养与饲料专业研究中的重要组成部分，是进行饲粮配制的前提和基础。对于反刍动物来说，可用体内法、体外法和半体内法来评价饲料在瘤胃中的降解情况。其中，半体内法又称瘤胃尼龙袋技术或尼龙袋法，与体内法相比，尼龙袋法简便易行，成本更低，可以进行大量样品的测定；与体外法相比，尼龙袋法在瘤胃内测定，更接近体内法检测结果。因此，尼龙袋法是目前国内外评定饲料瘤胃降解率最常用的方法[1]。

1938年Quin等[2]用天然丝袋来测定饲料在羊瘤胃中的消化率。据冯仰廉等[3]报道，1972年Schoeman等曾用尼龙袋法评定甲醛处理饲料对蛋白质在瘤胃中降解率的影响。1977年Mehrez等[4]发表了利用纤维袋技术测定饲料瘤胃降解率的方法。1979年Ørskov等[5]在前人工作的基础上加以完善，提出饲料营养物质在尼龙袋内的动态降解模型，推动了尼龙袋法由静态研究向动态研究方向的发展。

测定瘤胃有效降解率时，需要设计多个尼龙袋瘤胃培养时间点，由每个时间点的瘤胃降解率代入公式得出瘤胃有效降解率。目前国内外普遍采用5～7个时间点[6-10]，然而多时间点设置增加了该方法的繁琐性。每次取出或投入袋子均需打开瘤胃瘘管的橡胶塞并于操作完成后重新塞回，而且在取袋过程中，存在试验羊瘤胃蠕动致使瘤胃液漏出、实验员操作不当而未能迅速取出袋子导致瘤胃与外界空气接触时间过长等问题，容易使试验动物产生应激，对其造成伤害，甚至缩短试验动物的寿命。Calsamiglia等[11]利用尼龙袋法获得的瘤胃残渣测定小肠可消化蛋白质时发现，12～18 h的瘤胃培养时间对小肠蛋白质的消化率没有显著影响。Hvelplund等[12]认为，在采用移动尼龙袋法测定瘤胃非降解饲料蛋白质的小肠消化率时，16 h的瘤胃预培养时间能反映到达小肠前瘤胃代谢的状况，且适用于所有饲料。可见，饲料12～18 h的瘤胃降解率与其有效降解率高度相关，可以作为简化饲料有效降解率测定方法研究的切入点。

王立明[13]、陶鲲[14]、陈彦廷[15]、刘晓莲等[16]曾报道了在奶牛上关于简化饲料瘤胃有效降解率方法的相关研究，而在羊上尚未见到这方面的系统性研究。而且，国内关于简化饲料瘤胃有效降解率方法的研究多集中在瘤胃有效降解率与各时间点降解率相关性高低的比较上[13-16]，忽略了各时间点降解率与有效降解率相近程度的比较，并且多将精饲料与粗饲料分开，分别拟合各时间点降解率与有效降解率的回归方程。因此，本试验针对羊常用饲料原料瘤胃有效降解率与各时间点降解率的相关关系进行研究，通过分析精饲料、粗饲料，以及精饲料和粗饲料合在一起时各时间点降解率和有效降解率之间的相对误差，筛选可以用来估算有效降解率的单一时间点降解率，进而拟合该时间点降解率与有效降解率之间的回归方程，为简化饲料瘤胃有效降解率的测定和提高试验效率提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验动物与饲养管理

本试验选用8只2周岁、体重(58.2±2.2) kg、健康状况良好并装有永久性瘤胃瘘管的云南半细毛羊，随机分为2组，每组测定不同的饲料原料，每组4只为4个重复。试验所用饲粮参照1.3倍NRC(2007)[17]维持营养需要配制，试验羊精饲料和粗饲料分开饲喂，饲粮精粗比为3∶7。每只试验羊每天饲喂精饲料390 g、豆秸580 g、小黑麦全株秸秆330 g。每天在08:00、17:30分2次等量饲喂，先喂小黑麦全株秸秆，后饲喂加水调制的精饲料和豆秸混合料。试验期间，每只试验动物单栏饲养，自由饮水。试验于云南昆明易兴恒畜牧科技有限公司种羊场进行。饲粮组成及营养水平见表1。

表1 饲粮组成及营养水平(干物质基础)

1.2 试验设计与样品采集

选择300目(孔径48 μm)的新尼龙布裁剪成规格为6 cm×10 cm的尼龙袋。采用尼龙袋法测定15种精饲料、10种粗饲料共25种羊常用饲料原料的DM和CP的瘤胃降解特性。试验采用“同时投放，依次取出”原则进行，正式开始前预饲10 d，每期完成之后，试验羊休息2 d。饲料样品粉碎过2.5 mm筛，称取精饲料5 g或粗饲料3 g左右，放入已知重量的尼龙袋，每只羊每个待测时间点2个袋子，4只羊为4个重复。本试验设置7个时间点，共14个袋子，于晨饲前1 h送入瘤胃腹囊，并分别将精饲料于2、4、8、16、24、36、48 h，粗饲料于4、8、16、24、36、48、72 h从瘤胃瘘管中取出。取出的尼龙袋立即用自来水冲洗至水澄清，将清洗干净的尼龙袋在65 ℃烘箱中烘48 h至恒重，并称取尼龙袋和残渣的重量。将尼龙袋中瘤胃未降解残渣转入自封袋密封保存。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 常规营养物质的测定

饲粮中常规营养物质以及瘤胃未降解残渣中干物质(DM)、粗蛋白质(CP)的含量依据张丽英[19]编写的《饲料分析及饲料质量检测技术(第3版)》中方法测定。

1.3.2 瘤胃有效降解率的测定

瘤胃有效降解率按照Ørskov等[5]的方法测定。

某饲料营养成分的实时瘤胃降解率符合指数曲线：

dp=a+b(1-e-ct)。

式中：dp为t时刻某营养成分的实时瘤胃降解率(%)；a为某营养成分的快速降解部分(%)；b为某营养成分的慢速降解部分(%)；c为b的降解速率(%/h)；t为饲料在瘤胃内停留的时间(h)。

根据上式得出a、b、c后，按照下式计算待测饲料营养成分的瘤胃有效降解率：

ED=a+b×c/(c+k)。

式中：ED为瘤胃有效降解率(%)；k为某营养成分的瘤胃外流速率(%/h)，本研究中干草类饲料瘤胃外流速率取3.14%/h，糟渣类取3.99%/h，青贮类取2.53%/h，饼粕类取5.00%/h[20]。

1.4 相对误差的计算

相对误差(%)=[(某时间点降解率-有效降解率)/有效降解率]×100。

1.5 数据处理与分析

所有数据用Excel 2016进行初步整理，选定时间点降解率和有效降解率的回归关系用Excel 2016进行分析，P<0.05为差异显著判断标准。

2 结果与分析

2.1 各时间点降解率和有效降解率及其相对误差

2.1.1 DM各时间点降解率、有效降解率及其相对误差

由表2可知，随着在瘤胃内的培养时间的延长，DM降解率逐渐增加。25种饲料原料中，云南小麦麸的有效降解率最高，为77.20%；小麦秸的有效降解率最低，为27.28%；大部分饲料原料的有效降解率在40%～60%。

表2 25种饲料原料DM各时间点降解率与有效降解率

由表3可知，15种精饲料原料DM的16 h降解率与有效降解率之间的平均相对误差最小，为9.81%；10种粗饲料原料DM也是16 h降解率与有效降解率之间的平均相对误差最小，为9.13%；全部25种饲料原料DM的16 h降解率与有效降解率之间的平均相对误差最小，为9.54%。

表3 25种饲料原料DM各时间点降解率与有效降解率的相对误差

2.1.2 CP各时间点降解率、有效降解率及其相对误差

由表4可知，随着在瘤胃内的培养时间的延长，CP降解率逐渐增加。25种饲料原料中，云南小麦麸的有效降解率最高，为75.70%；小麦秸的有效降解率最低，为27.77%；大部分饲料原料的有效降解率在40%～60%。

表4 25种饲料CP各时间点的降解率及有效降解率

由表5可知，15种精饲料CP的16 h降解率与有效降解率之间的平均相对误差最小，为8.78%；10种粗饲料CP的24 h降解率与有效降解率之间的平均相对误差最小，为7.13%，不过16 h降解率与有效降解率的平均相对误差与24 h的相差不大，为8.36%；全部25种饲料原料CP的16 h降解率与有效降解率之间的平均相对误差最小，为8.61%。

表5 25种饲料原料CP各时间点降解率与有效降解率的相对误差

2.2 16 h降解率与有效降解率的线性回归

对于DM，精饲料和粗饲料均是16 h降解率与有效降解率之间的平均相对误差最小；对于CP，精饲料的16 h降解率与有效降解率之间的平均相对误差最小，粗饲料的24 h降解率与有效降解率之间的平均相对误差最小，但粗饲料的16 h结果与24 h结果相差不大；25种饲料原料综合来看，DM和CP均是16 h降解率与有效降解率的相对误差最小。

2.2.1 25种饲料原料DM的16 h降解率与有效降解率的线性回归

对25种饲料原料DM的16 h降解率(X)与有效降解率(Y)做回归分析，得到回归方程Y=0.793 1X+10.767(R2=0.682 1，P<0.01，n=25)。由图1可以看出，DM的16 h降解率与有效降解率的线性拟合趋势较好。

图1 25种饲料原料DM的16 h降解率与有效降解率的线性回归

2.2.2 25种饲料原料CP的16 h降解率与有效降解率的线性回归

对25种饲料原料CP的16 h降解率(X)与有效降解率(Y)做回归分析，得到回归方程Y=0.761 8X+13.535，(R2=0.821 0，P<0.01，n=25)。由图2可以看出，CP的16 h降解率与有效降解率的线性拟合程度较高。

图2 25种饲料原料CP的16 h降解率与有效降解率的线性回归

3 讨 论

本试验分别对15种精饲料和10种粗饲料各时间点降解率与有效降解率的相对误差进行分析，并同时对全部25种饲料原料的结果进行处理，发现精饲料和粗饲料的结果基本一致，且全部饲料原料的DM和CP均是16 h降解率与有效降解率的平均相对误差最小，分别为9.54%和8.61%。本试验结果表明，在所测定的动态瘤胃实时降解率中，以16 h瘤胃实时降解率来衡量瘤胃有效降解率是最准确的，即16 h的瘤胃预培养可以相对准确地反映饲料到达小肠前在瘤胃的降解情况，且不需要将精饲料与粗饲料分开研究。这一结果与Calsamiglia等[11]、Hvelplund等[12]的研究结果一致。因此，饲料原料的16 h瘤胃降解率可以作为简化羊饲料有效降解率测定的方法之一。

刘晓莲[16]对荷斯坦奶牛饲料的实时降解率与有效降解率进行了相关分析，得到8种粗饲料、10种精饲料的16 h降解率和有效降解率相关性最高的结论。陶鲲[14]对荷斯坦奶牛饲料的实时降解率与有效降解率进行了相关性拟合，得出12种精饲料的16 h降解率、6种粗饲料的8 h降解率与有效降解率相关性最高。陈彦廷[15]对不同饲喂水平和泌乳阶段的荷斯坦奶牛饲料的DM和CP有效降解率与各时间点降解率的相关关系进行了研究，发现在1.3倍维持需要饲喂水平下，18种精饲料的DM有效降解率与12 h降解率相关性最高，CP有效降解率与16 h降解率相关性最高。这些研究结果表明，饲料DM和CP的有效降解率与8～16 h的实时降解率高度相关。本试验通过计算15种精饲料和10种粗饲料各时间点降解率与有效降解率的相对误差，得出16 h降解率与有效降解率的平均相对误差最小，进一步对25种饲料原料DM和CP的16 h降解率与有效降解率进行回归分析，得出饲料DM的16 h降解率和有效降解率间的回归方程为Y=0.793 1X+10.767(R2=0.682 1，P<0.01，n=25)，饲料CP有效降解率和16 h CP降解率间的拟合方程为Y=0.761 8X+13.535(R2=0.821 0，P<0.01，n=25)。因此，饲料原料的瘤胃有效降解率可以用瘤胃16 h降解率的拟合方程进行计算。

综上分析，羊常用饲料原料瘤胃16 h降解率可用于衡量和预测其瘤胃有效降解率，随着饲料样本量的增加，可以对瘤胃有效降解率预测模型作进一步优化。

4 结 论

① 饲料原料的瘤胃16 h降解率可以作为简化羊饲料瘤胃有效降解率测定的方法之一。

② 饲料原料DM的瘤胃有效降解率(Y)与其16 h降解率(X)的线性回归方程为：Y=0.793 1X+10.767(R2=0.682 1，P<0.01，n=25)；CP的瘤胃有效降解率(Y)与其16 h降解率(X)的线性回归方程为：Y=0.761 8X+13.535(R2=0.821 0，P<0.01，n=25)。