不同精粗比和菜粕水平对饲粮组合效应的影响

袁玖，万欣杰，张金萍，杨海文

(1．甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃兰州730070;2．兰州联邦饲料有限公司，甘肃兰州730060)

饲料间组合效应(associated effect，AE)是指来自不同饲料来源的营养物质、非营养物质及抗营养物质间互作的整体效应［1］。AE的类型:1)当饲料的整体互作使饲粮内某养分的利用率或采食量指标高于各个饲料原料数值的加权值时，为“正AE”;2)若饲粮的整体指标低于各个饲料原料数值的加权值，为“负AE”;3)若二者相等，为“零AE”。作为反刍动物的饲料，包括小麦秸(wheat straw，WS)在内的所有农作物秸秆都存在着含氮量低、采食量少、消化性差、可利用能低等缺陷，单独饲喂仅可作维持用能量饲料，严重制约了反刍动物生产水平的提高，限制了农作物秸秆的广泛应用。为了有效地利用农作物秸秆资源，研究人员提出补饲适量易发酵碳水化合物和氮源等精饲料对于提高WS和氨化小麦秸(ammonium bicarbonate treated wheat straw，ABWS)的合理利用非常有必要。刘建新等［2］发现，补充氨态氮、蛋白质(尤其是对瘤胃蛋白)及可消化纤维源，可有效提高秸秆饲料的干物质采食量和消化率，改善反刍动物的生产性能。谭支良［3］发现在中等或较低饲料水平条件下，提供适宜的易发酵碳水化合物，可为微生物生长提供可利用能量，实现微生物对粗饲料的高效利用。

饲粮精粗比是决定瘤胃发酵特征的主要因素之一。反刍动物饲料间的AE在精饲料和粗饲料之间表现得最明显。给生产水平较高的动物饲喂典型饲粮，当其采食量受到自身因素的限制而需用精料补充料的添加来满足其能量需要时，就有可能发生饲料间负AE。王加启和冯仰廉［4］发现精料和粗料的负AE点为精粗比大于70%。孟庆翔和熊易强［5］发现精料的比例为20% ～60%时对日粮干物质的消化率无显著影响。在精粗比完全一致的前提下，AE仍有很大的不同。Bodine和Purvis［6］研究发现非结构性碳水化合物的补饲效果很大程度上取决于饲粮中蛋白质的水平。在相同精粗比下，蛋白质水平和能量与可利用氮的比例也可能会对AE产生影响。孙利娜等［7］认为饲料组合效应中补饲的应用主要包括补饲能量营养和含氮物质、过瘤胃蛋白、微量元素及易消化纤维等。陈伟健［8］报道，低精粗比条件下，稻草基础饲粮中补饲适宜菜粕能提高动物的生产性能，产生正AE。研究AE的方法分为体外试验、体内消化代谢试验和动物试验3种［9］。自Menke等［10］发现由于气体产量同有机物消化率高度相关以来，体外产气法被众多学者应用于不同种类的饲料间组合AE研究。本试验以WS和ABWS为基础料，通过添加不同比例的玉米和菜粕，运用体外产气法研究不同精粗比和菜粕水平对AE的影响。

1 材料与方法

1．1 试验材料

试验材料为WS和ABWS，WS取自甘肃省永登县。试验时间为2011年12月。晾干的小麦秸秆切断至3～5 cm保存备用。ABWS是以尿素为氨源，每kg WS(按干物质计)，尿素用量为40 g，以适量水(使麦秸含水量为45%)均匀喷洒WS，密封后，25℃恒温条件下贮存20 d。

1．2 试验设计

试验分别以WS和ABWS作为粗料，玉米(corn)和菜粕(rapeseed meal，RSM)为精料，共设置5个精粗比(70∶30，60∶40，50:50，40∶60，30∶70)，每个精粗比(concentrate∶roughage，C∶R)设 4 个菜粕比例(6%，12%，18%，24%)。各组合详见表1。

1．3 试验方法

1．3．1 体外培养体系 进行活体外瘤胃发酵培养，人工瘤胃缓冲液的配制按Menke和Steingass［11］方法配制，配方为:400 mL蒸馏水+0．1 mL微量元素溶液(A)+200 mL缓冲液(B)+200 mL常量元素溶液(C)+1．0 mL刃天青溶液(D)，用CO2气体饱和并升温至39℃后，加40 mL还原液(E)，继续通入CO2，直至溶液由淡蓝色转变为无色。

调制成人工唾液的 A、B、C、D、E 各溶液配方如下，A、微量元素溶液:13．2 g CaCl2·2H2O+10．0 g MnCl2·4H2O+1．0 g CoCl2·6H2O+8 g FeCl3·6H2O，加蒸馏水溶解，定容至1000 mL;B、缓冲溶液:4．0 g NH4HCO3+35 g NaHCO3，加蒸馏水溶解，定容至1000 mL;C、常量元素溶液:5．7 g Na2HPO4(无水)+6．2 g KH2PO4(无水)+0．6 g MgSO4·7H2O，加蒸馏水溶解，定容至1000mL;D、指示剂溶液:0．1%(W/V)刃天青溶液，即100mg刃天青溶解于100 mL蒸馏水;E、还原剂溶液(现配现用):4．0 mL NaOH+625 mg Na2S·9H2O+95 mL蒸馏水。微生物培养液:将瘤胃液与人工唾液按1∶2的体积比混合，搅拌均匀即可。

表1 小麦秸或氨化小麦秸基础料中添加不同比例的玉米和菜粕Table 1 Mixtures of the different corn and RSM w ith WS or ABWS basal diet

1．3．2 瘤胃液供体动物及其饲养 试验动物为3只装有永久性瘤胃瘘管的青年小尾寒羊，体重(30±5)kg。饲喂饲粮精粗比为30∶70，即小麦秸秆700 g/d和精料补充料300 g/d。每天喂料2次(8:00和16:30)，自由饮水。在早饲前抽取3只瘘管羊的瘤胃液，混合后经4层纱布过滤至预热处理过的收集瓶，置于39℃恒温水浴箱中保存，连续通入CO2，待用。

1．3．3 体外培养程序 准确称取待测饲料样品约200 mg(干物质基础)，置于体外产气管中，加入始终用CO2气体饱和的微生物培养液30 mL，排出注射器中气体，用胶管和夹子封住注射器前端，记录下产气管活塞的初始刻度读数(mL)。在39℃恒温水浴锅上放上自制72孔有机玻璃支架，将注射器头朝下插入支架孔中培养(水浴锅水面高度必须要淹没注射器内培养液高度)(图1)分别培养各饲料组合和4种饲料原料2，4，6，9，12，24，36，48，72，96 h。每个饲料组合3个重复。每批样品培养时做3个空白样，记录注射器活塞的位置读数(mL)，并记录培养过程中空白管以上10个时间点的产气量(gas production，GP)。在每次产气管读数后，均需两手掌相对转动注射器，起到振荡器的作用以模拟瘤胃运动。某时间点的GP(mL)=该段时间样品GP－对应时间段内空白管GP。

1．4 测定项目和方法

图1 体外产气培养设备Fig．1 The instrument of gas production in vitro

1．4．1 饲料常规营养水平 按常规法(AOAC)［12］测定WS、ABWS、玉米和菜粕的干物质(dry matter，DM)、粗蛋白质(crude protein，CP)、粗脂肪(ether extract，EE)和粗灰分(Ash)含量，按 Van Soest等［13］的方法测定中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)含量。

1．4．2 体外 GP 测定 2，4，6，9，12，24，36，48，72，96 h 的 GP。

式中，t为发酵开始后的某一时间(h);GPt为样品在t时刻的产气量(mL);Vt为样品发酵t小时后培养管刻度读数;Vo为样品在开始培养时空白培养管刻度读数;W为样品干物质重(mg)。

1．4．3 产气参数计算 利用‘fit curve’软件(MLP;Lawes Agricultural Trust)，根据Фrskov和 McDonald［14］的产气模型公式将各种样品在2，4，6，9，12，24，36，48，72，96 h 时间点的 GP 代入，计算消化动力参数。模型公式为:

式中，t为发酵开始后的某一时间(h);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。

1．4．4 组合效应的估算

组合效应=(实测值－加权估算值)×100/加权估算值

式中，实测值为实际测定的样品产气量(mL)，加权估算值=WS(ABWS)的实测值×WS(ABWS)配比(%)+玉米实测值×玉米配比(%)+菜粕实测值×菜粕配比(%)

1．5 统计分析

采用SPSS 16．0软件进行统计分析，结果用平均值±标准差表示。采用ANOVA对数据进行多水平的二因子方差分析，当差异显著时采用Tukey法进行多重比较，P＜0．05为差异显著，P＜0．01为差异极显著，P＞0．05为差异不显著。

2 结果与分析

2．1 饲料营养水平及产气参数

各饲料的营养水平及产气参数见表2。氨化处理显著提高WS的CP含量，从对照组2．07%提高到7．19%，增加了253．5%;EE含量增加了85．9%;降低了NDF的含量。各饲料中菜粕的CP含量最高达到35．07%，而玉米的体外潜在产气量最高为86．3 mL，具有最高的消化率。

2．2 小麦秸组各组合产气参数及组合效应

通过二因素方差分析得到结果(表3)，各精粗比间的24 h产气量(GP24h)，70∶30组极显著高于其他4个精粗比组(P＜0．01);60∶40组显著高于50∶50组(P＜0．05)，极显著高于40∶60和30∶70组(P＜0．01);50∶50组极显著高于30∶70组(P＜0．01);40∶60组极显著高于30∶70组(P＜0．01)。各精粗比间的潜在产气量值(a+b)，70∶30组与60∶40组无显著差异(P＞0．05)，极显著高于其他3组(P＜0．01);60∶40组极显著高于其他3组(P＜0．01);50∶50组极显著高于30∶70(P＜0．01);40∶60组与50∶50组差异不显著(P＞0．05)，极显著高于30∶70组(P＜0．01)。各精粗比间的缓慢产气速度常数值(c)，70∶30组极显著高于其他4组(P＜0．01);60∶40组显著高于50∶50组(P＜0．05)，极显著高于其他3组(P＜0．01);50∶50组显著高于60∶40组(P＜0．05)，与40∶60组无显著差异(P＞0．05);40∶60组极显著高于30∶70组(P＜0．01)。各菜粕水平间的缓慢产气速度常数c值，6%和12%组极显著高于18%和24%组(P＜0．01)。各精粗比间的组合效应值(AE)，70∶30组极显著高于40∶60组和30∶70组(P＜0．01);40∶60组显著高于30∶70组(P＜0．05)，其他各组间无显著差异(P＞0．05)。

表2 饲料营养水平及产气参数Table 2 Nutrient levels and in vitro gas parameters of experimental diets

2．3 氨化小麦秸组各组合产气参数及组合效应

由表4可见，各精粗比组间的24 h产气量(gas production，GP24h)和潜在产气量值(a+b)，70∶30组与60∶40组无显著差异(P＞0．05)，极显著高于其他3组(P＜0．01);60∶40组极显著高于50∶50组(P＜0．01)、40∶60组(P＜0．01)和30∶70组(P＜0．01);50∶50组极显著高于40∶60组(P＜0．01)和30∶70组(P＜0．01);40∶60组极显著高于30∶70组(P＜0．01)。各菜粕水平间的GP24h，6%组显著高于18%组(P＜0．05)。各菜粕水平间的潜在产气量值(a+b)无显著差异(P＞0．05)。各精粗比间的缓慢产气速度常数(c)，70∶30组极显著高于其他4组(P＜0．01);60∶40组显著高于50∶50组(P＜0．05)和40∶60组(P＜0．05)，极显著高于30∶70组(P＜0．01);50∶50组与40∶60组无显著差异(P ＞0．05)，极显著高于30∶70组(P ＜0．01);40∶60组极显著高于30∶70组(P＜0．01)。各菜粕水平间的缓慢产气速度常数(c)，6%与12%组差异不显著(P＞0．05)，与18%组差异显著(P＜0．05)，与24%组差异极显著(P＜0．01);12%组与18%组差异显著(P＜0．05)，与24%组差异极显著(P＜0．01);18%组与24%组无显著差异(P＞0．05)。各精粗比间的组合效应值AE，30∶70组显著高于70∶30组(P＜0．05)。各菜粕水平间的AE值，24%组显著高于12%组(P＜0．05)。

由表3和表4可见，24 h产气量(GP24h)、潜在产气量(a+b)、缓慢产气速度常数(c)、组合效应值(AE)4个指标在小麦秸(WS)基础料和氨化小麦秸(ABWS)基础料中不同精粗比和不同菜粕水平互作效应方面均未达到显著水平(P ＞0．05)。

表3 小麦秸基础料中添加不同比例玉米、菜粕体外培养后的产气参数及24 h产气量的组合效应值Table 3 Gas production character and associated effect at 24 h when different combinations of rapeseed meal and corn were incubated w ith WS

3 讨论

通过分析，发现氨化处理提高了小麦秸含氮量，部分降低了中性洗涤纤维的含量，但是氨化小麦秸各时间点产气量及潜在产气量降低了。这可能是试验操作时氨化小麦秸单独培养时的3个重复中有2个发生注射器漏气，导致可使用的数据只有1个。因此造成本试验结果氨化小麦秸产气量降低。不过，在氨化小麦秸与玉米、菜粕不同配比后(20个饲粮组合)，所表现出的正AE值，证明了氨化处理可以降低植物细胞壁结构性多糖含量，部分溶解细胞壁内的木质素和半纤维素，使中性洗涤纤维略有下降，改善秸秆的溶胀、持水力和脆性等物理特性，从而提高小麦秸的消化性。这与以往报道的研究结果一致［15］。

Sampth等［16］利用体外产气技术测定了基础饲粮与补充料混合物的产气量，从而研究基础饲粮与补充料之间的AE，该试验显示，少量易发酵的精饲料补充料能促进粗饲料的降解，从而产生正的AE。王典等［17］给40只5月龄白萨杂交母羊分别饲喂40%精料+60%全株玉米青贮料(对照组)、40%精料+45%全株玉米青贮料+15%马铃薯淀粉渣－玉米秸秆混合青贮料、40%精料+30%全株玉米青贮+30%马铃薯淀粉渣－玉米秸秆混合青贮、40%精料+15%全株玉米青贮+45%马铃薯淀粉渣－玉米秸秆混合青贮。结果表明，3个试验处理组间乙酸等挥发性脂肪酸浓度、总挥发酸浓度、各种脂肪酸的摩尔比以及乙酸/丙酸和(乙酸+丁酸)/丙酸、各项血清指标、总蛋白含量均无显著差异。马铃薯淀粉渣－玉米秸秆混合青贮料可以替代肉羊饲粮中75%的全株玉米青贮料，与精料组合后能产生正组合效应值。

表4 氨化小麦秸基础料中添加不同比例玉米、菜粕体外培养后的产气参数及24 h产气量的组合效应值Table 4 Gas production character and associated effect at 24 h when different combinations of rapeseed meal and corn were incubated w ith ABWS

本试验中，在小麦秸基础料中添加不同比例精料(玉米和菜粕)多产生了负的AE，20个饲粮组合中有15个饲粮组合为负AE，但在精粗比70∶30时，在高菜粕水平18%和24%时产生了正AE;精粗比为40∶60时，菜籽粕为6%时AE最大，进一步表明对于反刍动物来讲，保证能氮平衡非常重要，即高能需要高蛋白质饲粮，低能需要搭配低蛋白质饲粮，只有能氮比恒定，才能让瘤胃内微生物发挥最大的降解效率。另外，在小麦秸基础日粮中，不同精粗比间的AE值以70∶30组极显著高于40∶60和30∶70组，表明小麦秸基础日粮中以高精粗比和高菜粕水平组合时AE值应最大。本试验中，氨化小麦秸组多表现出不同程度的正AE，即样品的产气量要高于各组成成分的加权产气量，精粗比对AE有显著的影响。氨化小麦秸基础日粮中，各精粗比间AE值，30∶70组显著高于70∶30组(P＜0．05)。各菜粕水平间AE值，24%组显著高于12%组(P＜0．05)。说明使用氨化小麦秸时低精粗比和高菜粕水平组合时AE值最大。可见，使用氨化小麦秸要比使用小麦秸更能充分利用粗饲料，节省精饲料。对于充分利用非常规粗饲料资源，节约粮食意义重大。

崔占鸿等［18］采用体外产气法评价了燕麦(Avena fatua)青干草分别与藏嵩草(Kobresia)、金露梅(Potentilla fruticosa)+珠芽蓼(Polyqonum viviparum)、线叶嵩草(Kobresia)3种天然牧草均按0∶100，25∶75，50∶50，75∶25，100∶0的比例两两组合后的发酵产气特性。结果表明，不同牧草组合在发酵12～24 h的正组合效应较高，且随着发酵时间的延长，各组合均呈组合效应量逐渐减弱的变化趋势;且以燕麦青干草作为该地区天然草地反刍家畜的冷季营养补饲时，燕麦青干草分别与藏嵩草、金露梅+珠芽蓼、线叶嵩草草地型牧草均以50∶50比例组合较为合适。崔占鸿等［19］发现，青贮玉米秸秆与苜蓿青干草以25∶75、青贮玉米秸秆与燕麦青干草以50∶50、苜蓿青干草与燕麦青干草以25∶75或50∶50组合时AE较大，随着发酵时间的延长，各组合呈现AE量逐渐减弱的变化趋势。吕永艳等［20］报道，将苜蓿干草、青贮玉米秸和羊草(Leymus chinensis)分别按100∶0，80∶20，60∶40，40∶60，20∶80，0∶100比例两两组合，根据发酵结束后的产气量、微生物蛋白产量和代谢能分别计算单项AE指数和多项AE指数(MFAEI)，结果表明，用单项AE指数评价AE的结果不完全一致，采用MFAEI进行综合评价时，青贮玉米秸－苜蓿、青贮玉米秸－羊草、苜蓿－羊草3组依次按60∶40，40∶60，80∶20时能产生最大正AE，3组的MFAEI依次为0．12，0．83，0．09。本试验通过给WS和ABWS补饲不同比例的玉米和菜粕，再次证明了反刍动物饲粮间存在AE，尤其是ABWS各组合间均表现出正AE值。

高静等［21］依据组合效应综合指数(MFAEI)理论，采用体外法测定苜蓿、番茄皮渣、玉米秸与小麦秸不同组合的pH值、24 h累积产气量、有机物质降解率、微生物蛋白产生量、挥发性脂肪酸产量，并结合MFAEI筛选出4组最优饲草配方，即苜蓿/番茄渣/玉米秸=30/10/60;苜蓿/玉米秸=50/50;苜蓿/番茄渣/小麦秸=30/20/50;苜蓿/小麦秸=60/40。4组配方的多项组合效应值依次为0．80，0．85，0．82和0．78，以最大限度地发挥饲草间的正AE，控制和消除饲料间的负AE。张吉鹍等［22］就稻草与苜蓿(MSL)混合进行瘤胃体外发酵AE整体评定发现，经改进的AE多项指标综合指数(IMFAEI)对稻草分别添补0，20%，40%，60%，80%，100%的苜蓿在12，24，48 h时各组的 IMFAEI自高到低的排序依次为 MSL60(1．2711)，MSL40(1．2603)，MSL20(0．8265)，MSL80(0．6333)。

卢广林等［23］研究了相同营养条件下肉牛秸秆型、苜蓿－秸秆型、青贮－秸秆型、苜蓿－青贮－秸秆型、黄贮－秸秆型、黄贮－苜蓿－秸秆型6组饲粮瘤胃体外发酵的AE，结果发酵参数变化显著不同，进一步证实了反刍动物饲粮中饲料营养价值的非加性。本试验结果与此一致。

4 结论

小麦秸基础料中，20个饲粮组合中有15个饲粮组合为负AE，高精粗比70∶30高菜粕18%和24%时表现出正AE，低精粗比40∶60低菜粕6%和12%时表现出正AE;高精粗比和高菜粕水平组合时AE值最大。氨化小麦秸基础料中，20个饲粮组合中有19个组合为正AE值;低精粗比和高菜粕水平组合时AE值最大。可见，使用氨化小麦秸要比使用小麦秸更能充分利用粗饲料，节省精饲料。

致谢:感谢兰州联邦饲料有限公司、甘肃正合生物科技有限公司在试验材料等方面给予的大力支持。感谢甘肃农业大学动物科学技术学院李发弟博士和郑琛博士对本试验的指导和帮助。感谢浙江大学动物科技学院刘建新博士和王佳堃博士在试验方法上给予我的无私帮助。

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