花生蔓与4种粗饲料间组合效应的研究

于腾飞 张杰杰 孙国强

（青岛农业大学动物科技学院，青岛266109）

花生是我国北方地区广泛种植的一种经济作物。花生蔓（peanut vine，PV）营养丰富，蛋白质、粗纤维、维生素含量丰富，适口性好，是一种值得重视的粗饲料来源。我国PV年产量在2 000万～3 000万t，除少数用于畜牧生产外，大多数PV被浪费掉，因此，开发利用秸秆饲料资源是缓解我国人畜争粮矛盾，保证畜牧业持续发展的一条有效途径［1－2］。目前有关饲料组合效应的研究很多。19世纪末，德国科学家发现了饲粮中过高的淀粉会阻碍干草的消化，这是最早的关于组合效应的报道。1931年，首次有学者提出了混合饲料的非加性效应（nonadditivity effects）或组合效应（associative effects），也有学者报道用不同饲料组成的饲粮饲喂反刍动物时，饲粮的表观消化率必定不等于各个饲料的表现消化率的加权值之和［3］。Mould等［4］以饲粮中可利用能值或消化率的实测值与各饲料组分加权估算值之间的差异作为衡量饲料间组合效应的唯一指标，这种对饲料间组合效应的理解局限于“非加性”的概念。Gill等［5］认为，采食量的变化也应该作为衡量饲料组合效应的指标，这种看法明显突破了组合效应仅限于“非加性”的观念。目前用于衡量组合效应的指标，主要是包括能量在内的所有营养物质的各种利用率指标和动物对饲粮或饲粮中某种饲料的采食量。由于产气量与营养物质的消化率高度相关［6－7］，且体外产气技术简便易行，因此目前多用体外产气法研究饲料的组合效应［8－13］。王旭［14］采用体外法研究了粗饲料混合后的组合效应，并首次运用了多项指标综合指数（MFAEI），该指数综合了产气量、有机物消化率、挥发性脂肪酸（VFA）、微生物蛋白质（MCP）等多项指标。张吉鹍等［11］通过分析24h培养液中的有关指标，对组合效应进行研究，并用MFAEI对组合效应程度做出综合评价。这些研究方法大多以某项单一指标或者将几项指标进行累加，缺乏科学性，苏海涯［8］提出将产气量和MCP 2个反映组合效应的关键指标根据消耗底物的不同进行拟合，建立一个综合评定的指标，取得了较好的结果。目前，有关PV与其他饲料组合效应的研究尚未见报道。本试验拟利用体外瘤胃发酵技术，研究PV与4种粗饲料间的组合效应，旨在探究PV与4种粗饲料的合理搭配，进而为提高反刍动物对粗饲料的利用率提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

PV、青贮玉米秸（corn stover silage，CS）、干玉米秸（dry maize straw，DMS）、全 株 玉 米 青 贮（whole corn silage，WCS）、羊草（Leymus chinensis，LC）均来自山东即墨同一牛场。以上饲料制成风干样品粉碎过40目筛，然后烘干至恒重备用。经测定PV及4种粗饲料营养成分见表1。

表1 花生蔓与4种粗饲料营养成分（干物质基础）Table 1 Nutrient composition of peanut vine and four roughages（DM basis） %

1.2 试验动物

选择3头健康营养状况良好、体重（40±3）kg、安装有永久性瘘管的3岁崂山奶山羊。每天饲喂3次（06：00、12：00、18：00），采用先精后粗的饲喂方式，精料限量饲喂，饲喂量为500g／（d·头），粗料为PV和LC（各占1／2），自由采食，自由饮水。精料组成及营养水平见表2。

1.3 人工瘤胃

1.3.1 体外产气装置设计

装置主体为水浴温度可调的电热恒温水浴锅，作发酵培养管之用的玻璃注射器（可计量容积为100mL），注射器每次使用之前洗净烘干，使用前用少量凡士林均匀涂在活塞筒周围，用来减少摩擦和防止漏气。

1.3.2 培养液的制备

缓冲液Ⅰ：23.5g Na2HPO4·12H2O、12.5g NaHCO3和11.5g NH4HCO3溶于400mL蒸馏水中；缓冲液Ⅱ：23.5g NaCl、28.5g KCl、6.0g MgCl2·6H2O、2.63g CaCl2·2H2O 溶 于1 000mL蒸馏水中；混合培养液：取400mL缓冲液Ⅰ和50mL缓冲液Ⅱ混合，然后加入蒸馏水使这种混合的缓冲液达到500mL。缓冲液和混合培养液均现用现配。

1.3.3 瘤胃液的采集

于06：00饲喂前，将羊绑定后，将真空泵管通过瘤胃瘘管缓缓插入瘤胃中，3只羊各抽取200mL左右瘤胃液，并迅速将抽取的瘤胃液转移到已通入CO2并预热至39℃的保温壶中，充分混合均匀，经4层纱布过滤至接收瓶中，置于39℃水浴中保存，持续通入CO2待用。

1.3.4 人工瘤胃液的制备

量取312.5mL过滤后的瘤胃液加入到准备好的容器中，容器中预先加入1 000mL蒸馏水并在39℃水浴中预热，然后加入250mL预先配制好并在39℃水浴中预热的混合培养液，并持续通入CO210min左右。

1.4 试验设计

PV分别与4种粗饲料（LC、CS、WCS和DMS）以0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0比例进行组合，共24个组合，每个组合3个重复。

表2 精料组成及营养水平（风干基础）Table 2 Composition and nutrient levels of the concentrate（air－dry basis） %

1.5 指标测定与方法

1.5.1 产气量

产气量测定参照苏海涯［8］方法，将48h产气量换算成每克饲料干物质产气的毫升数。

式中，Vt为样品发酵t h后，培养管刻度读数；Vo为样品在开始培养时，空白培养管刻度读数（mL）；W 为样品干物质重（g）。

1.5.2 产气参数

将各种样品不同时间点（3、6、9、12、24、36、48h）的产气量代入模型 GP＝a＋b（1－e－ct）［15］，根据非线性最小二乘法原理，求出a、b、c值。式中a为快速产气部分；b为缓慢产气部分；c为b的产气速度常数；a＋b为潜在产气量；GP为t时刻产气量。

1.5.3 MCP

MCP测定采用菌体蛋白质分离采用差速离心法，参照Cotta等［16］的方法，将其含量换算成每毫升混合培养液中粗蛋白质的毫克数。

1.5.4 组合效应（associative effects，AE）

1.5.5 综 合 组 合 效 应 （synthetically associative effects，AEs）

综合指标组合效应的计算参照苏海涯［8］的方法。

式中：GP实测值为实际测定的产气量（mL）；

MCP实测值为实际测定的MCP产量（mg）；

加权估算值为配合饲粮中各样品的实际测定值乘以各自的百分含量并累加；

SUBGP为用于生成气体所需的饲料底物样品数量（mg）；

SUBMCP为用于生成微生物所需的饲料底物样品数量（mg）。

1.6 数据处理

数据采用Excel 2003初步处理后，对单位产气量、MCP产量采用SPSS 17.0软件的一般线性模型（GLM）程序进行方差分析和Duncan氏法多重比较，对单项组合效应值进行t检验。

2 结果与分析

2.1 不同组合产气量、产气参数及其组合效应

由表3～表6可知，12、24，48h各组产气量随着PV比例的提高呈现非线性的先增加后减小的趋势，PV以20∶80与CS、DMS及LC组合时产气量达到最大值，均显著高于其他组合（P＜0.05），PV与WCS组合，产气量在40∶60组合达到最大值，显著高于 60∶40、80∶20和 20∶80组 合（P＜0.05）。在产气特性上，各组合在产气参数a、b、a＋b、c方面差异显著（P＜0.05），PV产气速率显著高于其他4种粗饲料（P＜0.05），潜在产气量以WCS最高，CS次之。

?

?

从产气量组合效应（AEGP）来看，12、24和48h时，在PV与CS、PV与DMS、PV与LC组合中，当PV比例占20%时，均出现最大正组合效应（P＜0.01），随着PV比例的增大AEGP值逐渐下降，当PV比例占80%时为显著的负组合效应（P＜0.01或P＜0.05）；PV与 WCS组合，12、24和48h的AEGP值先增大后减小，最后变为负组合效应，20∶80和40∶60组合均产生正组合效应（P＜0.01或P＜0.05），PV比例占40%时正组合效应最大（P＜0.01），当PV比例为60%时，转为产生显著的负组合效应（P＜0.01或P＜0.05），当PV比例占80%时，负组合效应达到最大值（P＜0.01或P＜0.05）。12、24，48h的 AEGP从数值上看不尽一致，但总体变化趋势一致。最大组合效应均在同一组合比例出现。

2.2 48hMCP产量及其组合效应

由表7可知，各组合48hMCP产量随PV比例的增加呈非线性增加趋势，PV比例为0时MCP产量最低，PV比例为100%时产量最高，均差异显著（P＜0.05）。

从MCP组合效应来看，各组合组合效应均极显著（P＜0.01），PV与 CS、DMS和 WCS组合均产生负组合效应，随着PV比例的提高，负组合效应值逐渐增大；PV与LC组合先为正组合效应后转为负组合效应，随着PV比例的提高，正组合效应逐渐减小继而转为负组合效应，且随着PV比例的提高，负组合效应值逐渐增大。

表7 花生蔓与4种粗饲料组合微生物蛋白质产量及其组合效应Table 7 Microbial protein yield and its associative effects in PV with four roughages combinations（n＝3）

2.3 48h综合组合效应

由表8可知，用AEs评价，PV与CS、DMS及LC以PV比例占20%时均出现组合效应最大值，分别为23.48%、13.30%和8.46%，随着PV比例增大，其正组合效应值逐渐减小或转为负组合效应后随着PV比例增大负组合效应值逐渐增大，当PV比例占80%时，其负组合效应值最大，分别为－1.61%、－17.10%和－8.16%；PV 与 WCS组合随着PV比例增大，其正组合效应值先增大后减小，至PV比例占40%时出现最大正组合效应12.31%，PV比例占60%时转为负组合效应，且负组合效应逐渐增大，当PV比例占80%时负组合效应达到最大值－7.28%。

3 讨 论

3.1 不同组合产气量、产气参数及产气量组合效应

本试验研究结果表明，PV产气速率最大，原因可能是PV营养物质丰富，蛋白质含量高，潜在产气量以WCS和CS最大，原因可能是青贮过程使玉米秸秆中的可消化营养物质含量增大，且易于被微生物利用。产气量是一个综合反映饲料可发酵程度的指标，表现了瘤胃微生物活动的总体趋势。饲料的可发酵性越强，瘤胃微生物的活性越高，产气量就越大。饲料中的可发酵有机物含量越少，瘤胃微生物的活性越弱，产气量也相应越少［12］。饲料的可发酵程度在很大程度上取决于能氮释放的同步性，瘤胃中碳水化合物的发酵和蛋白质降解速率是否同步决定了底物的消化率和蛋白质的利用率［13］。由表3～表6可知，各组合产气量随着PV比例的增大呈现先增大后减小的趋势，PV 与 CS、PV与 DMS、PV与 LC组合均在20∶80组合产气量最大，PV与 WCS组合在40∶60组合产气量最大，而后呈下降趋势，原因可能是这2个组合可发酵程度高，消化充分，因此产气量高，但是由于PV半纤维素的含量较低，随着PV比例的增大，易于被瘤胃微生物利用的产气底物减少，故产气量逐渐减小。从AEGP来看，PV与CS、PV与DMS，PV与LC以20∶80组合产气量组合效应最高，这可能是由于PV营养成分如粗蛋白质、粗脂肪、维生素等高于CS、DMS和LC，且PV属于豆科植物，消化速率快［17］，为瘤胃微生物的活动提供了充足的营养物质，促进了组合的消化，从而产生正组合效应，但反刍动物对豆科植物粗纤维总体消化率要低于禾本科植物［17］，且随着PV比例的提高，组合中易于发酵的半纤维素的含量减少，导致组合能氮比例不平衡，可发酵程度降低，故组合效应逐渐减小，直至产生负值；PV与WCS组合中当PV比例占20%～40%时均产生正组合效应，呈增加趋势，原因可能是 WCS能量较高，当PV比例占20%～40%时，组合可发酵程度高，瘤胃微生物充分增殖，营养物质得以充分发酵，当PV比例增高到60%以上时，能氮比例失衡，组合的可发酵程度降低，从而导致组合效应的减小。刘太宇等［18］研究发现，在玉米青贮中添加15%的PV效果最为理想，与对照组相比，粗蛋白质、粗脂肪的含量分别提高了23.6%和15.5%，维生素、胡萝卜素也明显增加，同时混合青贮使青贮味美、柔软，适口性得到进一步地提高，与本试验结果相近。张吉鹍等［11］研究发现，用体外法评定苜蓿与玉米秸秆之间的组合效应，从产气量结果上看，用20%～40%的苜蓿替代玉米秸秆效果最好，苜蓿与PV同属豆科，故该试验结果与本试验相似。

表8 综合组合效应Table 8 Synthetically associative effects（n＝3） %

3.2 48hMCP产量及组合效应

MCP是反刍动物最主要的氮源供应者，能提供蛋白质需要量的40%～80%，其合成需要各种营养物质的供应，包括碳水化合物、维生素、微量元素及常量元素等，维持微生物生长最主要的营养物质是能量和蛋白质。MCP浓度间接地反映培养体系中微生物种群的数量［12］。

本试验结果表明，MCP的产量随PV比例的提高呈现增加趋势，原因可能是PV蛋白质含量较其余4种粗饲料高，为瘤胃微生物提供了更多的氮源，因此MCP的产量随PV比例的提高而增大；本试验还发现，MCP的产量和产气量具有一定的负相关性，即产气量高时 MCP低，这与Blümeel等［19］的试验结果相似，Hespell等［20］、张吉鹍等［11］的研究也有类似结果，这可能与能氮释放速率的同步性有关，也反映了饲料组合的可发酵程度。在微生物蛋白质组合效应（AEMCP）方面，随着PV比例的提高，PV与3种玉米秸组合均产生负组合效应，PV与LC组合由正组合效应逐渐变为负组合效应，且负组合效应均逐渐增大，分析原因可能是由于PV比例提高，饲料组合发酵程度降低，能氮失衡；也可能是一些其他尚不清楚的原因，有待于进一步研究。

3.3 48h综合组合效应

由表3～表7可知，以AEGP及AEMCP评定PV与几种粗饲料组合的体外培养的组合效应，其数值和变化趋势不尽一致，结果存在一定的差异，如PV与 WCS组合48h的AEGP，当PV比例为20%、40%、60%和80%时，AEGP分别为6.59%、12.56%、－4.22%和－7.30%，而 AEMCP分别为－2.53%、－3.69%、－4.91%和－6.95%，在产气量上是正组合效应在MCP却是负组合效应，即两者具有不一致性，PV与其他粗饲料组合也有类似的结果。产气量反映的是饲料组合中可利用能量和碳水化合物的发酵，而MCP反映的是饲料组合提供微生物可利用蛋白质的能力，主要受饲料可降解氮和可发酵能平衡程度的影响。因此，单一指标虽然能从一定程度上反映组合效应，但是不全面的，只有把二者综合起来考虑才可能得到较为准确的结果。卢德勋［21］指出，饲料组合效应的实质是来自不同饲料的营养物质、非营养物质以及抗营养物质之间互作的整体效应，并且根据利用率或采食量等指标分为“正组合效应”、“负组合效应”和“零组合效应”3种类型。负组合效应可降低有效代谢能，正组合效应可以提高粗饲料的消化率和采食量。如果饲料组合合理，则可能发生正组合效应，提高对饲料的利用率，反之，如果组合不恰当，则会降低其利用率，造成不必要的浪费。因此，在选择适合的饲料组合时，应考虑整体消化率高、整体发酵效果好的组合。

4 结 论

① 在产气特性上，PV产气速率最高，WCS潜在产气量最大，CS次之。

② 用12、24，48h的AEGP作为衡量指标，PV与CS、DMS及LC的最佳组合比例均为20∶80，PV与 WCS的最佳组合比例为40∶60。

③ 用AEMCP作为衡量指标，各组合最佳组合比例均为20∶80。

④ 用AEs作为衡量指标，PV与CS、DMS及LC的最佳组合比例均为20∶80，PV与 WCS的最佳组合比例为40∶60。

［1］ 布同良.体外产气法评定青贮玉米、羊草和苜蓿草之间的组合效应［D］.硕士学位论文.杭州：浙江大学，2006.

［2］ 张峰，李保普，王昆，等.花生蔓的营养特点及在畜牧生产中的应用［J］.中国饲料，2006（11）：38－39.

［3］ 郭冬生，彭小兰.反刍动物日粮组合效应的研究进展［J］.家畜生态学报，2003，29（2）：109－112.

［4］ MOULD F L，ORSKOV E R，MANN S O.Associative effects of mixed feeds in effects of type and level of supplementation and the influence of the rumen fluid pH on cellulolysis in vivo and dry matter digestion of various roughages［J］.Animal Feed Science Technology，1983，10：15－30.

［5］ GILL M C，POWELL C.Prediction of associative effect of mixing feed［R］.FAO：International Conference on Animal Production with Local Resources，1993：393－405.

［6］ 闫伟杰，刘建新，吴跃明.反刍动物饲料间组合效应评估参数及评估方法［J］.中国饲料，2004，15：36－38.

［7］ MEKEN K H，RAAD L，STEINGASS H，et al.The estimation of the digestibility and metabolisable energy content of ruminant feeding stuffs from the gas production when they are incubated with rumen in vitro［J］.Journal of Animal Science，1979，（93）：217－222.

［8］ 苏海涯.反刍动物日粮中桑叶与饼粕类饲料间组合效应的研究［D］.硕士学位论文.杭州：浙江大学，2002.

［9］ 陈伟健，王翀，段智勇，等.反刍动物饲料组合效应的衡量指标及评估方法综述［J］.中国牛业科学，2011，37（2）：61－65.

［10］ 唐赛勇，张永根.体外法评定玉米青贮与稻秸之间组合效应的研究［J］.饲料工业，2009，30：26－29.

［11］ 张吉鹍，刘建新.玉米秸秆与苜蓿之间组合效应的综合评定研究［J］.饲料博览，2007（5）：5－9.

［12］ 雷冬至，金曙光，乌仁塔娜.用体外产气法评价不同粗饲料与相同精料间的组合效应［J］.饲料工业，2009（3）：30－33.

［13］ 史良，刁其玉，屠焰，等.反刍动物日粮组合效应发生机制的研究进展［J］.黑龙江畜牧兽医，2006（12）：23－25.

［14］ 王旭.利用Gl技术对粗饲料进行科学搭配及绵羊日粮配方系统优化技术的研究［D］.硕士学位论文.呼和浩特：内蒙古农业大学，2003.

［15］ ØRSKOV E R，MCDONALD L.The estimation of protein degradability in the rumen from incubation measurements weighted according to the rate of passage［J］.Journal of Agricultural Science Cambridge，1979，92：499－503.

［16］ COTTA M A，RUSSELL J R.Effect of Peptides and amino acids on efficiency of rumen bacterial protein synthesis in continuous culture［J］.Journal Dairy Science，1982，65：226－234.

［17］ 魏宏阳，位振军，译.影响粗纤维消化和利用的限制因素［J］.国外畜牧学：饲料，1998，5：13－16.

［18］ 刘太宇，郭孝.花生秧在青贮饲料中的应用探讨［J］.中国草食动物，2003，23（5）：27－28.

［19］ BLÜMEEL M，BEEKER K.The degradability characteristics of 54roughages and neutral detergent fibres as described by gas production and their relationship to voluntary feed take［J］.British Journal of Nu－trition，1997，77：757－768.

［20］ HESPELL R B，BRYANT M P.Efficiency of rumen microbial growth influence of some theoretical and experimental factors on YATP［J］.Journal of Animal Science，1979，49：1940－1959.

［21］ 卢德勋.饲料组合效应研究［M］.北京：中国农业出版社，2000.