青贮处理对3种燕麦草养分和奶牛瘤胃降解性能的影响

2022-04-29刘桃桃杨燕燕李秋凤曹玉凤沈宜钊王思伟李建国

饲料工业 2022年8期

■刘桃桃杨燕燕李秋凤曹玉凤* 王昆沈宜钊王思伟李建国

（1.河北农业大学动物科技学院，河北保定 071000；2.河北省农林科学院粮油作物研究所，河北石家庄 050035）

随着我国草食家畜养殖量的急剧增加，对牧草的需求量日益增大，漫长的冬春枯草季给畜牧业生产造成了很大的影响。燕麦草是反刍动物的优质粗饲料之一，具有产量高、适口性好、消化率高等特点，但由于晾晒方法和晾晒时间等的影响，营养损失率高，且受雨季影响大[1-2]，使我国燕麦干草的营养价值低于进口燕麦干草[3]。而将粗饲料制作成青贮，不仅能有效降低燕麦干草加工调制过程中的营养损失，受雨季影响小，而且乳酸发酵产生芳香酸味，能刺激反刍动物的食欲，增加采食量，提高畜产品产量。陈秋菊等[4]研究表明燕麦青贮的粗蛋白（CP）和瘤胃降解蛋白高于青贮前的燕麦草。张佩华等[5]研究表明青贮能降低稻草的中性洗涤纤维（NDF）含量，提高干物质（DM）和NDF的瘤胃有效降解率。燕麦草在青贮过程中由于品种本身特性及营养成分含量的影响，其青贮品质有很大差别。杨云贵等[6]研究白燕2号、白燕7号和白燕8号3个燕麦品种青贮前后的营养价值，发现燕麦青贮的营养价值高于燕麦青干草，且3个品种的燕麦青贮在CP、粗纤维、灰分、脂肪等营养成分之间有显著差异。不同品种的燕麦草在相同青贮条件下表现的营养价值不同。燕麦鲜草产量高而DM 含量低则不适合制作青贮，因此本试验采用尼龙袋法[7]研究H44号、张莜13号、坝莜3号3个燕麦品种青贮前后的营养价值和瘤胃降解特性的变化，旨在筛选适合河北省青贮制作的燕麦品种，为其在反刍动物日粮中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验样品采自河北省石家庄市，采样时间为2018年6月20日，包括H44号、张莜13号、坝莜3号等3个品种的燕麦草（乳熟后期）及青贮样品（青贮60 d）。青贮时采集部分新鲜样品，切成2～3 cm后混合均匀，用30 L的青贮桶青贮60 d后，开盖去掉上层5 cm，然后倒出来采用四分法取样，每个样品3个重复。样品采集后，105 ℃杀青15 min，65 ℃烘干48 h至恒重，用粉碎机粉碎至10目和40目，装入样品袋中保存备用。

1.2 常规营养指标的测定

DM采用常温烘干法，CP按常规法测定样品中的含量，粗灰分（Ash）采用高温灰化法测定，粗脂肪（EE）采用GB/T 6434—2006中的方法测定，NDF采用GB/T 20806—2006 中的方法测定，酸性洗涤纤维（ADF）采用GB/T 20806—2006中的方法测定，酸性洗涤木质素（ADL）采用72%硫酸法测定，中性洗涤不溶蛋白（NDIP）和酸性洗涤不溶蛋白（ADIP）采用AOAC推荐的方法测定[8]，可溶性粗蛋白（SCP）含量采用周荣[9]方法进行测定，淀粉（Starch）含量采用高氯酸水解-蒽酮比色法[10]测定。

1.3 燕麦草青贮前后瘤胃降解试验

1.3.1 试验动物及饲养管理

试验动物来自保定市满城宏达牧场，选择3头体重相近、健康状况良好、安装永久性瘤胃瘘管的荷斯坦阉牛，试验牛在畜舍自由活动，每天饲喂两次，自由饮水，预试期15 d。试验期基础日粮组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平（干物质基础）

1.3.2 利用尼龙袋法评定燕麦草的降解特性

称5 g左右风干样品（精确至0.000 1 g）于已知重量的尼龙袋（12 cm×17 cm）中，试验时，将固定有尼龙袋的半橡胶管于晨饲前1 h 全部放入瘤胃腹囊中，橡胶管上端用尼龙线将其固定于瘘管盖上，以消除个体间数据的差异，每头瘘管牛每个时间点设3个重复。采用“同时投入、分别取出”的原则，培养4、8、16、24、36、48、72 h后取出，立即用清水洗去草渣，然后用洗衣机清洗至水澄清为止，在65 ℃烘箱烘至恒重，称重备测。

1.3.3 瘤胃降解率的计算

饲草各营养成分在不同时间点降解率的计算。

A=[（B-C）/B]×100

式中：A—待测饲草某成分的瘤胃降解率（%）；

B—待测饲草某成分质量（g）；C—残留物中某成分质量（g）。

饲草降解率及有效降解率参照Ørskov 等[12]提出的瘤胃动力学数学指数模型测定并计算。

Pt=a+b（1-e-ct）

ED=a+b×c/（k+c）

式中：a—快速降解部分含量（%）；

b—慢速降解部分含量（%）；

c—b的降解速率（%/h）；

Pt—某成分在瘤胃内停留t小时的瘤胃降解率；

ED—某成分瘤胃有效降解率（%）；

k—待测饲草的瘤胃外流速率常数（%/h），k=0.025%/h。

1.3.4 数据处理与分析

试验数据采用SAS 9.4 软件进行统计分析，先进行双因素方差分析（two-way ANOVA），以检验燕麦品种和青贮处理及其交互作用对各指标平均值影响的显著性。燕麦品种对指标平均值的影响，进行Tukey’s多重比较；青贮处理对各类指标平均值的影响采用独立样本t检验。试验结果采用“平均值”表示，P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 3种燕麦草青贮前后的营养成分含量（见表2）

由表2可知，青贮前，坝莜3号和张莜13号的DM显著高于H44号（P<0.05）；坝莜3号的CP、EE 含量显著高于H44 号和张莜13 号，ADF、ADL、ADIP 含量显著低于H44 号（P<0.05）；张莜13 号和坝莜3 号的SCP显著高于H44号（P<0.05）。青贮处理后，与同品种燕麦草相比，燕麦青贮的CP、EE、ASH、ADF、SCP的含量均有不同程度的提高（P<0.05），DM、NDF、ADL、NDIP、ADIP、Starch 的含量则显著下降（P<0.05）。张莜13号青贮的DM含量显著高于H44号青贮和坝莜3号青贮（P<0.05）；坝莜3 号青贮和张莜13 号青贮的CP 和SCP 含量显著高于H44 号青贮（P<0.05）；坝莜3号青贮的EE含量显著高于H44号青贮和张莜13号青贮（P<0.05）；张莜13号青贮的NDF与坝莜3号无显著差异（P>0.05），显著低于H44号青贮（P<0.05）；张莜13号青贮和坝莜3号青贮的NDIP 显著低于H44 号青贮（P<0.05）；坝莜3号青贮的Ash、ADF、ADL、ADIP 均显著低于H44号青贮和张莜13号青贮（P<0.05）。

表2 3种燕麦草青贮前后的营养成分含量（干物质基础）

2.2 3种燕麦草青贮前后的干物质降解特性（见表3）

由表3 可知，青贮前，张莜13 号的快速降解部分显著高于H44 号和坝莜3 号（P<0.05），慢速降解部分显著低于H44 号和坝莜3 号（P<0.05）；坝莜3 号的慢速降解部分的降解速率最高，显著高于H44号和张莜13号（P<0.05）；张莜13 号和坝莜3 号的DM 有效降解率显著高于H44 号（P<0.05），前两者无显著差异（P>0.05）。与青贮前同品种的燕麦草相比，3种燕麦青贮的快速降解部分显著升高，慢速降解部分显著降低（P<0.05）；燕麦青贮的DM 有效降解率显著高于燕麦草（P<0.05）。坝莜3号青贮的慢速降解部分显著高于张莜13 号青贮（P<0.05）；3 种燕麦青贮的DM 有效降解率有显著差异（P<0.05），坝莜3 号青贮的DM 有效降解率最高，张莜13号青贮次之，H44号青贮最低。

表3 3种燕麦草青贮前后的干物质降解率及降解参数

2.3 3种燕麦草青贮前后的粗蛋白降解特性（见表4）

由表4可知，青贮前，坝莜3号的快速降解部分显著高于H44 号和张莜13 号，慢速降解部分值显著低于H44号和张莜13号（P<0.05）；坝莜3号的CP有效降解率显著高于H44 号和张莜13 号（P<0.05）。青贮处理后，与青贮前同品种燕麦草相比，3种燕麦青贮的快速降解部分和CP有效降解率显著提高（P<0.05），慢速降解部分显著降低（P<0.05）。其中，坝莜3号青贮的快速降解部分显著高于H44号青贮和张莜13号青贮（P<0.05），慢速降解部分则显著低于H44号青贮和张莜13号青贮（P<0.05）；坝莜3号青贮的CP有效降解率最高，其次是H44号，张莜13号最低，三者之间差异显著（P<0.05）。

表4 3种燕麦草青贮前后的粗蛋白降解率及降解参数

2.4 3 种燕麦草青贮前后的中性洗涤纤维降解特性（见表5）

由表5可知，青贮前，张莜13号的快速降解部分、慢速降解部分的降解速率显著高于H44 号和坝莜3号（P<0.05），慢速降解部分显著低于H44 号和坝莜3号（P<0.05），后两者无显著差异（P>0.05）；3种燕麦草的NDF 有效降解率无显著差异（P>0.05）。青贮处理后，与青贮前同品种燕麦草相比，3种燕麦青贮的快速降解部分显著提高（P<0.05），慢速降解部分显著降低（P<0.05），NDF有效降解率也显著提高（P<0.05）。3种燕麦青贮的NDF有效降解率无显著差异（P>0.05）。

表5 3种燕麦草青贮前后的中性洗涤纤维降解率及降解参数

2.5 3 种燕麦草青贮前后的酸性洗涤纤维降解特性（见表6）

由表6可知，青贮前，3种燕麦草的快速降解部分有显著差异（P<0.05），坝莜3 号的快速降解含量部分最高，张莜13号次之，H44号最低；3种燕麦草的ADF有效降解率有显著差异（P<0.05），坝莜3号的ADF有效降解率最高，H44 号次之，张莜13 号再次之。青贮处理后，与青贮前同品种燕麦草相比，3种燕麦青贮的快速降解部分显著提高（P<0.05），慢速降解部分显著降低（P<0.05），ADF 有效降解率显著提高（P<0.05）。坝莜3 号青贮的快速降解部分显著高于H44 号青贮和张莜13号青贮（P<0.05），坝莜3号青贮的慢速降解部分与H44号青贮无显著差异（P>0.05），显著高于张莜13号青贮（P<0.05），3种燕麦青贮的ADF有效降解率差异不显著（P>0.05）。

表6 3种燕麦草青贮前后的酸性洗涤纤维降解率及降解参数

3 讨论

3.1 3种燕麦草青贮前后的常规营养成分含量

品种是影响燕麦草产量和品质的重要因素。杨拙萌等[3]和蒋兆雄[13]的研究表明，不同品种的燕麦草由于茎叶比及产量等方面差异，导致燕麦全株营养成分含量的不同。在本试验中，青贮前坝莜3号的CP含量显著高于H44号和张莜13号，NDIP和ADIP含量显著低于H44 号和张莜13 号，说明燕麦坝莜3 号的CP营养价值最高。青贮比干草能更好地保存燕麦的营养价值[14]，本研究中3 种燕麦青贮的CP 含量显著提高，NDIP 和ADIP 均显著降低，青贮前3 种燕麦草的SCP 占CP 的41.77%～50.70%，青贮后达到了68.94%～72.37%，说明在青贮过程中改变了CP的组分，使不可降解蛋白含量降低，可溶性粗蛋白和非蛋白氮的含量显著增加[15]，主要是由于牧草中蛋白质水解酶的作用，大量的蛋白质被降解为可溶性蛋白[16]，可溶性蛋白含量的增加，会显著提高饲料的CP降解率[17]。

NDF、ADF和ADL是反映饲料纤维品质的重要指标，由于ADL 对纤维素和半纤维素的保护作用，使瘤胃微生物无法充分接触到底物，影响反刍动物对粗纤维的利用，因此ADL 含量越低，饲用价值越高。试验研究表明，品种对青贮前3种燕麦草的NDF无显著影响，但显著影响ADF 和ADL 的含量，坝莜3 号的ADF显著低于H44号，ADL 显著低于张莜13号，因此青贮前坝莜3 号的纤维利用率较好。青贮处理能显著降低3 种燕麦的NDF 和ADL 含量，提高ADF 含量，与贾婷婷等[18]、郭金桂等[19]研究结果一致。

3.2 3种燕麦草青贮前后的干物质降解特性

干物质降解率可反映饲料在瘤胃中降解的难易程度，是影响干物质采食量的重要因素之一。饲料的干物质降解率取决于饲料的纤维含量及木质化程度[20-21]，纤维含量高而木质化程度低的饲料[22]，其DM有效降解率高，动物对其采食量也高。在本试验中，青贮前燕麦坝莜3号的DM有效降解率显著高于H44号，是因为坝莜3号的纤维含量和木质素含量低；青贮前张莜13号的ADL最高，但其DM有效降解率显著高于H44号，可能是张莜13号的NDF快速降解部分高，使其DM降解率高。饲料青贮处理可提高饲料营养成分的降解率[23]，本研究中，3 种燕麦青贮的DM 有效降解率都有所提高，DM的有效降解率与燕麦ADL 含量呈负相关。说明青贮处理能部分改变燕麦的化学结构，增加快速降解部分，提高燕麦青贮的DM有效降解率。

3.3 3种燕麦草青贮前后的粗蛋白降解特性

饲料蛋白质可分为快速降解、慢速降解和不易降解3个部分，不同饲料各部分所占的比例不同[24]。CP在瘤胃内的降解主要取决于蛋白质的溶解性、植物细胞壁的纤维素结构和木质化程度[25]，饲料可溶性蛋白含量越高、木质化程度越低，越能提高反刍动物瘤胃DM、CP、半纤维素、纤维素的降解率[26]。在本试验中，青贮前3种燕麦草粗蛋白的慢速降解部分远高于快速降解部分；青贮处理后，燕麦青贮的快速降解部分显著提高，慢速降解部分降低，主要是由于青贮改变了蛋白质成分和纤维素的结构，可溶性蛋白和非蛋白氮含量增加，纤维素的密闭结构被破坏，使NDIP和ADIP的含量显著降低，增加了微生物与饲料的接触面积，提高了CP有效降解率。本试验中，以坝莜3号的CP有效降解率最高，主要是坝莜3号的木质素、NDIP和ADIP含量低。因为木质素与细胞壁蛋白质结合，形成美拉德反应蛋白或木质素结合蛋白等，成为在瘤胃和小肠中不能被消化的不溶性蛋白影响其CP降解率[27-28]。

3.4 3种燕麦草青贮前后的中性洗涤纤维降解特性

粗饲料中NDF 含量约占70%～80%，因此NDF 的瘤胃降解率反映饲料降解的难易程度，在其他条件不变的情况下，提高NDF瘤胃降解率能提高动物的干物质采食量[29]。NDF的降解率与NDF的组成、纤维分解菌的数量、纤维分解菌与底物的接触面积有关[30]。本研究结果表明，青贮前3种燕麦草的NDF有效降解率显著低于燕麦青贮，可能是因为燕麦草茎秆中空，可发酵碳水化合物含量低，瘤胃内碳氮不平衡导致真菌和纤维降解菌的减少，抑制纤维的降解。经过青贮处理后，燕麦青贮的快速降解部分提高，慢速降解部分降低，说明青贮处理能打破纤维素-半纤维素-木质素之间的密闭结构[31]，提高纤维分解菌与底物的接触面积，从而使燕麦青贮的NDF有效降解率提高。

3.5 3种燕麦草青贮前后的酸性洗涤纤维降解特性

饲料中的ADF主要由纤维素和木质素组成，与动物的消化率呈负相关，ADL在动物体内几乎不能被利用，木质素含量高或与可降解纤维结合紧密，会影响纤维素分解菌附着并分解饲料中的纤维物质，故ADL越低，ADF 的瘤胃降解率越高[32]。本研究中青贮前H44号、张莜13号、坝莜3号燕麦草的ADL占ADF的比值分别为13.08%、13.92%、12.88%，坝莜3号的ADF降解率最高，张莜13号的ADF降解率最低，符合ADL/ADF低，ADF降解率高的趋势，与王赛[33]的研究结果一致。

燕麦草的ADF 快速降解部分较少，说明燕麦草的ADF降解率以慢速降解为主，微生物对其消化过程缓慢。经过青贮处理后，H44号青贮、张莜13号青贮、坝莜3 号青贮的ADL 占ADF 的比值分别为11.94%、12.54%、11.72%，ADL/ADF的比值降低，燕麦青贮的快速降解部分显著提高，慢速降解部分降低，说明青贮处理能够降低木质素含量或破坏木质素与可降解纤维的紧密结构，从而使燕麦草青贮的ADF降解率提高。