喀斯特山区牧草青贮养分变化及其在黔北麻羊瘤胃体外发酵特性研究

田兴舟，莘海亮,2，李凌云，韩晓洁，赵丽丽，段永邦，吴文旋,4*

(1.贵州大学 动物科学学院，贵州 贵阳 550025；2.黔东南民族职业技术学院，贵州 凯里 556000；3.凯里畜牧兽医管理办公室，贵州 凯里 556000；4.贵州大学新农村发展研究院·中国西部发展能力研究中心，贵州 贵阳 550025)

喀斯特山区牧草青贮养分变化及其在黔北麻羊瘤胃体外发酵特性研究

田兴舟1，莘海亮1,2，李凌云1，韩晓洁1，赵丽丽1，段永邦3，吴文旋1,4*

(1.贵州大学 动物科学学院，贵州 贵阳 550025；2.黔东南民族职业技术学院，贵州 凯里 556000；3.凯里畜牧兽医管理办公室，贵州 凯里 556000；4.贵州大学新农村发展研究院·中国西部发展能力研究中心，贵州 贵阳 550025)

试验以苜蓿、鸭茅、全株玉米为原料，测定其在青贮过程中不同时段的营养成分含量，应用瘤胃体外发酵产气技术测定产气参数，探讨喀斯特山区牧草青贮的合理周期与其在黔北麻羊瘤胃体外发酵基本参数。结果表明：(1)随着青贮时间的延长，3种牧草的CP、NDF和ADF含量均显著下降(P<0.05)，Ash含量显著上升(P<0.05)；(2)苜蓿青贮100 d内，GP72、a+b、OMD值变幅平缓，数值差异不大(P>0.05)；(3)随着青贮时间的延长，鸭茅GP72、a+b、OMD值逐渐降低，差异显著(P<0.05)；(4)全株玉米在整个青贮期内，GP72、a+b、OMD值波动不大，差异不显著(P>0.05)。试验结果表明，青贮可降低CP、NDF、ADF水平，增加Ash水平；以黔北麻羊瘤胃体外发酵产气参数为依据，苜蓿青贮以100 d内为宜，鸭茅不宜青贮，全株玉米可长期青贮。

苜蓿；鸭茅；全株玉米；青贮；瘤胃体外发酵

青贮作为牧草加工常用的调制方法，对提高反刍动物生产性能具有重要的意义。众多研究对青贮原理、操作、生物化学变化等内容作了详尽介绍，近年来，添加剂青贮[1-2]、裹包青贮[3-4]等方面的研究不断拓展了青贮的内涵和形式。

贵州地处我国西南山区，喀斯特地貌发育充分，在地貌、土壤、气候、降水等方面与北方、中原地带存在明显差异。由于种种原因，目前该省山羊饲养技术水平不高，技术性因素制约明显，其中之一就是缺乏牧草青贮过程中养分含量变化的基础性数据，不利于山羊日粮的科学配制。黔北麻羊是贵州独有的三大优良地方山羊品种之一，为国家级山羊新遗传资源品种[5]，极具学术研究价值。目前，有关黔北麻羊的研究报道集中在品种介绍、杂交改良、分子遗传学、肉质特性等方面[6-7]；而对其瘤胃发酵方面的研究报道较少，主要来自本课题组的报道[8-9]。瘤胃体外发酵产气技术具有操作简单、可批次检测、重复性好等优点，能较好地模拟瘤胃发酵历程和预测饲料消化率[10]，已成为反刍动物营养研究的重要手段[11]，对合理配制日粮具有重要的指导意义，并得到了广大研究者的认同。

据此，本文对喀斯特山区原产牧草在青贮过程中的养分变化与其在黔北麻羊瘤胃体外发酵特性进行研究，探寻牧草合理的青贮周期和瘤胃体外发酵基本参数，为开发黔北麻羊饲料资源和科学配制日粮提供数据积累和技术参考。

1 材料与方法

1.1 牧草材料准备与取样

以贵州省山羊3种常用牧草为原料：苜蓿、鸭茅、全株玉米。其中，苜蓿、鸭茅生育期均为初花期，采自贵州大学草业科学试验基地；全株玉米生育期为蜡熟期，由贵阳三联乳业有限公司卫城奶牛养殖基地提供，购自当地农田。

将原料用铡草机铡短至3～5 cm，称重，烘干至水分含量为65%，装入30cm×20cm塑料薄膜袋中压实，用真空抽气机(多奇牌，DZ-300A)将空气抽干，封口，编号，室温下避光密封保存。为了增加苜蓿和鸭毛的可溶性糖分含量，在将原料装袋过程中均匀混入3%(质量比)的玉米面。分别在鲜样装袋前(即0 d)与装袋青贮结束后取样。苜蓿、鸭茅采样时间为0、14、21、28、42、72、84、100、114、128和142 d；全株玉米采样时间为0、7、14、28、42、56、70、86、98和120 d。样品置于恒温通风干燥箱内105 ℃灭酶15 min，65 ℃烘干8～12 h，回潮24 h，粉碎，制成分析试样，4℃保存备测。每种牧草每个时间点设有3～4袋，保证分析试样质量不低于400 g。

1.2 瘤胃体外发酵检测

以3只体况良好，体重为35 kg左右的黔北麻羊去势瘘管公羊为试验动物，单笼饲养，自由饮水。每天分别在9∶00、17∶00饲喂2次，日粮供应量(干物质基础)为600 g/(h·d)，组成为花生秧、青干草、精料，比例为25∶25∶50；精料包括玉米65%、豆粕12%、麸皮20%、食盐1%、预混料2%。日粮主要营养水平为：粗蛋白12.0%、中性洗涤纤维34.6%、酸性洗涤纤维25.4%。

晨饲前采集瘤胃液，迅速用4层纱布过滤，并将其与人工唾液按1∶2的比例配制人工唾液，置于39.0 ℃磁力搅拌器上不断搅拌，持续通入CO2，使溶液由蓝色变成粉红色最后变成无色透明状态。以上述牧草青贮样品为发酵底物，参照Menke和Steningass[12]建立的瘤胃体外发酵产气法进行试验。每个时间点设4个重复，每个重复1支发酵管，依次装入200 mg牧草样品，用100 mL玻璃注射器(德国HBERLE公司生产)准确抽取30 mL人工瘤胃液于发酵管中，置于39.0～39.5 ℃水浴摇床(江苏省金坛市吉特实验仪器公司生产)连续培养72 h后终止发酵。

1.3 测定指标和方法

1.3.1 概略养分 包括粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、粗灰(Ash)。其中，CP采用凯氏定氮法，NDF、ADF按照Van Soest[13]采用方法测定，Ash采用灰化法检测，每个时间点样品检测3次。

1.3.2 产气参数 分别读取3、6、9、12、24、36、48、72 h累积产气量。根据Ørskov和McDonald[14]报道的产气模型公式：GP=a+b(1-e-ct)计算消化动力学参数(a、b、c)。式中：a为饲料快速发酵部分的产气量(mL)，b为慢速发酵部分的产气量(mL)，a+b为潜在产气量(mL)；c为b的产气速率(mL/h)。

1.3.3 有机物消化率(OMD) 根据Menke and Steningass[12]提出的公式：OMD(%)=0.986 GP+0.0606 CP+11.03计算。式中：GP为24 h累积产气量(mL)，CP为粗蛋白百分数(%)。

1.4 数据统计

试验数据以平均值±标准差(mean±SD)表示。使用SAS 9.3软件中Proc GLM程序对试验数据进行方差分析，平均值的多重比较采用Duncan's法进行。平均值差异显著性水平定为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 牧草青贮养分变化

2.1.1 苜 蓿 由表1可见，苜蓿CP含量以鲜样最高，随着青贮时间的延长而递减，青贮至142 d时与鲜样相比下降了15.27%，差异显著(P<0.05)；青贮至100 d时，CP含量保持在20%以上。NDF和ADF由0 d的45.18%、35.24%分别下降至第142 d的30.45%和29.04%，分别降低了14.73和6.20个百分点，也随贮存时间的延长而逐渐降低(P<0.05)。相反，苜蓿青贮后Ash含量明显增加，由0 d的8.27%增至142 d的11.72%，增幅为41.72%，差异显著(P<0.05)。

表1 苜蓿青贮养分水平变化Table 1 Nutrients variation of alfalfa during silage treatment periods %

注：同列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Notes: Values within a column with various superscripts indicate significant difference (P<0.05).The same as below.

2.1.2 鸭 茅 鸭茅青贮养分含量变化见表2。与苜蓿类似，CP水平以0 d最高，青贮后逐渐降至142 d最低水平，下降了15.29%，差异显著(P<0.05)。NDF和ADF水平也从鲜样的47.49%、39.46%降至青贮142 d的37.63%、29.71%，降幅分别为20.76%、24.71%，差异显著(P<0.05)。Ash水平在青贮过程逐渐增加，由0 d的9.71%上升至142 d的11.00%，增幅13.29%，差异显著(P<0.05)。

表2 鸭茅青贮主要营养物质含量的变化Table 2 Nutrients variation of orchardgrass during silage treatment periods %

2.1.3 全株玉米 全株玉米青贮养分水平变化趋势与苜蓿、鸭茅经青贮处理一致(表3)。青贮至120 d与0 d相比，CP含量损失率为12.58%，差异显著(P<0.05)；NDF和ADF分别下降了10.13%和14.93%，差异显著(P<0.05)；Ash含量整体上升，与0 d相比，青贮120 d增幅31.86%，差异也呈显著水平(P<0.05)。

表3 全株玉米青贮主要营养物质含量的变化Table 3 Nutrients variation of whole-plant corn during silage treatment periods %

2.2 青贮牧草瘤胃体外发酵特性

2.2.1 苜 蓿 总体而言，青贮苜蓿各时段的体外产气量在3～36 h内增速较高(表4)，之后增幅趋缓；苜蓿青贮21～100 d内72 h累积产气量之间差异不明显(P>0.05)，114～142 d则显著下降(P<0.05)；快速产气部分以青贮100 d时最低、128 d时最高；潜在产气量以28 d最高、128 d最低。苜蓿青贮100 d时OMD值最大。

2.2.2 鸭 茅 在整个发酵期内，与苜蓿类似，累积产气量在36 h内增幅明显，之后趋于平缓(表5)。青贮处理时间的延长，使72 h累积产气量较鲜样大幅下降，至142 d时与鲜样差值最大(39.07%)，差异显著(P<0.05)。除青贮72、114、142 d外，其余快速产气部分均为负值。潜在产气量、OMD值均以142 d最低，与鲜样相比分别下降了39.16%、32.04%，差异显著(P<0.05)。

表4 不同时间点青贮苜蓿瘤胃体外发酵特性Table 4 In vitro rumen fermentation of alfalfa during silage treatment periods

注：a.快速发酵部分产气量；b.慢速发酵部分产气量；a+b.潜在产气量；c.b的产气速度。下同。

Notes:a.gas production of rapid fermentation part;b.gas production of slow fermentation part.a+d.potential gas production;c.production speed of b.The same as below.

2.2.3 全株玉米 由表6知，发酵初期(3 h)，0 d与84 d产气量接近；随着培养时间的延长，各时间点样品产气量逐渐增加，至发酵72 h累积产气量变幅平缓，虽然也存在差异显著(P<0.05)，但累积产气量绝对增值变化不大。对快速产气量和潜在产气量，青贮处理时间的影响不大，数值变化不明显，差异不显著(P>0.05)。OMD值以青贮14 d最低。

3 讨 论

3.1 青贮对牧草养分变化的影响

CP含量是评价饲料营养价值的重要指标。从本试验结果来看，苜蓿、鸭茅、全株玉米在青贮结束后CP含量均下降，分别损失了15.27%、14.79%、12.58%(P<0.05)，即青贮降低了CP含量。造成这一现象的可能原因有两个方面。一是青贮过程的微生物(主要是乳酸菌)需要利用青贮底物自身所含的CP为营养源保证其大量繁殖，杀死其它非优势菌，形成菌群优势，保证青贮成功。这在本试验中得到了体现，即样品青贮成功，未出现霉烂、粘结等外观表象。王加启等[15]报道，苜蓿青贮时间的延长使其CP损失率上升，在青贮60 d和240 d时损失率分别为11.01%、16.05%，这与本试验结果一致。Colombari 等[16]、王林[17]有类似报道，与此不同，也有青贮使CP含量增加的报道[18-19]，这可能与青贮料制作方式和添加剂不同有关。对于全株玉米，由于其固有CP含量没有苜蓿的高，青贮后CP变幅绝对值也没有苜蓿的大，本试验结果也表现出这一现象(1.44% vs.3.49%)。就鸭茅而言，研究多集中在其种质资源等方面[20-22]。在鸭茅饲料化利用这一领域，高杨等[23]、董起飞等[24]分别作了鲜样和青贮处理的初步研究，但其饲料来源均未采自贵州境内。鸭茅目前在喀斯特山区被大量应用于草地畜牧业生产与生态环境治理，取得了良好的经济效益和生态效益；针对该区域鸭茅青贮的研究，是值得今后进一步研究的工作。青贮降低CP含量的另一个原因与青贮过程中牧草汁液渗出使养分流失有关。这是因为青贮牧草含水量往往较高，导致青贮渗出液流失的机率增大[25]，无疑降低了青贮饲料CP水平。这提示，降低青贮液的流失，可在一定程度上稳定青贮饲料CP含量。在实践操作中，采取降低原料含水量、将干草垫在青贮窖底部等方式吸收青贮渗出液，可缓解牧草青贮过程中CP降低的幅度。

表5 不同时间点青贮鸭茅瘤胃体外发酵特性Table 5 In vitro rumen fermentation of orchardgrass during silage treatment periods

NDF和ADF作为牧草固有的物质，对调控反刍动物日粮精粗比、促进反刍功能、保证瘤胃健康具有重要的意义。在一定水平范围内，NDF含量越低，动物的采食量越高，NDF被利用的程度越高；ADF很难被动物消化，其含量越高，消化率越低。因此，在配制山羊日粮时，应选取NDF和ADF含量较低的牧草。青贮处理正是降低NDF和ADF的有效方法，其原因可能是，青贮饲料所携带的微生物分泌的纤维素酶可将纤维类物质部分降解。由本试验结果可见，随着青贮时间的延长，牧草NDF、ADF逐渐下降，与张文举等[26]、刘桂要[27]在玉米秸秆中的报道一致。马春晖等[28]利用添加剂青贮苜蓿60 d后，也发现NDF和ADF含量降低。黄其芬[29]报道，杂交象草青贮后NDF和ADF的下降幅度高达30%。但余汝华等[30]研究指出，玉米秸秆青贮后NDF、ADF的含量变化还与不同品种、不同生育期有关。青贮后NDF和ADF含量的降低，可能是灰分含量相对增加的原因之一。

表6 不同时间点青贮全株玉米瘤胃体外发酵特性Table 6 In vitro rumen fermentation of whole-plant corn during silage treatment periods

Ash主要为氧化物、盐类或矿物质等无机物，是不易被动物吸收利用的成分，一般在青贮发酵过程中不会损失。本试验结果表明，3种青贮牧草的Ash含量都较鲜样明显增加(P<0.05)。刘桂要[27]也有类似的报道。这可能是因为CP、NDF、ADF及粗脂肪(EE)等有机物在青贮过程中，由于受微生物的降解作用被转化为CO2、H2O等而损失，导致有机物含量减少，使Ash的比例增加。

生产实践表明，青贮是保存青绿类饲料的最佳方法，除了本文研究初步的结果外，明确喀斯特山区牧草在青贮过程中微生物数量、区系的衍变，对深入阐明其养分的变化规律具有重要的学术意义，并可用于指导黔北麻羊生产实践。对于相关深入研究有待于进一步研究。

3.2 牧草青贮对瘤胃体外发酵产气的影响

瘤胃体外发酵产气法是基于饲料样品在体外人工瘤胃液消化所产气体(CO2和CH4)的比例来估计有机物消化率的快速方法，反映了底物可被发酵的程度。其原理是：消化率不同的各种饲料，在相应的时间内(一般为24 h)产气量与产气速率不同。用该法测得的有机物消化率与在反刍动物体内测定的结果呈显著正相关。其中，累积产气量、潜在产气量、OMD值是用来反映饲料养分被瘤胃微生物利用程度的可靠指标，也可间接衡量其利用率大小。

就苜蓿而言，在青贮100 d内，除青贮14 d外，其余时间段内72 h累积产气量、潜在产气量、OMD值均与鲜样相差不大，能被瘤胃微生物发酵的程度相似，差异不显著(P>0.05)。这一结果提示，苜蓿青贮处理100 d内能稳定瘤胃发酵产气参数。对鸭茅来说，与鲜样相比，经青贮处理后，其72 h发酵终止时的累积产气量、潜在产气量、OMD值均普遍显著下降(P<0.05)，说明其可被瘤胃微生物利用的程度低于鲜样，因此建议生产中鸭茅宜鲜喂而不青贮。与苜蓿、鸭茅相比，全株玉米青贮瘤胃体外发酵72 h的累积产气量、潜在产气量、OMD水平数值变幅较小，表明青贮处理对全株玉米瘤胃体外发酵的影响不明显，这似乎为反刍动物生产中长期保存全株玉米青贮提供了依据。产生上述牧草青贮处理在瘤胃发酵的差异，可能与其固有结构和养分含量不同有关。同时，结合反刍动物日粮组合效应的规律，本试验结果为该省黔北麻羊常用的3种粗饲料产生组合效应提供了研究空间。详细情况有待于进一步研究。

4 结 论

苜蓿、鸭茅、全株玉米青贮后，CP、NDF、ADF含量逐渐下降，Ash含量增加。以黔北麻羊瘤胃体外发酵产气参数为依据，苜蓿青贮以100 d内为宜；鸭茅不宜青贮；全株玉米可长期青贮。

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SilageNutrientsVariationofForagefromKarstAreaanditsFermentationCharacteristicsinVitroinQianbeiMaGoats

TIAN Xing-zhou1,XIN Hai-liang1,2,LI Ling-yun1,HAN Xiao-jie1,ZHAO Li-li1,DUAN Yong-bang3,WU Wen-xuan1,4*

(1.CollegeofAnimalScience,GuizhouUniversity,Guiyang550025;2.QiandongnanNationalPolytechnic,Kaili556000;3.KailiBureauofAnimalHusbandry,Kaili556000;4.InstituteofNewRuralDevelopment·ChinaResearchCenterforWesternDevelopmentCapacity,GuizhouUniversity,Guiyang550025)

This study aimed to establish the appropriate silage treatment period of forage originated from Karst area and its fermentation parameter in vitro in Qianbei Ma goats by measuring the nutrients variation of forage during silage treatment and gas production in vitro.Firstly,alfalfa,orchardgrass,and whole-plant corn were ensilaged and the variation of nutrients including crude protein,neutral detergent fiber(NDF),acid neutral detergent fiber(ADF),and ash were tested during silage treatment.Alfalfa and orchardgrass were ensilaged for 142d while whole-plant corn for 120d.Secondly,in vitro gas production technique was used to analyze the fermentation parameters in vitro in Qianbei Ma goats.Parameters included cumulative gas production at 72 h (GP72),potential gas production (a+b),and organic matter degradability (OMD).The contents of NDF and ADF for alfalfa,orchardgrass,and whole-plant corn were significantly decreased(P<0.05) while the content of ash increased (P<0.05) with silage treatment proceeding on.The GP72,a+b,and OMD for alfalfa kept unchanged with 100 d silage treatment (P>0.05).Orchardgrass was observed to have a lower GP72,a+b,and OMD within silage treatment process (P<0.05).There was no significant difference in GP72,a+b,and OMD for whole-plant corn within the silage treatment period (P>0.05).The above results indicated that silage treatment could decrease CP,NDF,and ADF levels,and increase ash concentration.Taking account of the fermentation parameters in vitro in Qianbein Ma goats,it was suggested that 100d silage treatment was appropriate for alfalfa; silage treatment was not suitable for orchardgrass,and whole-plant corn could be ensilaged longer in the practice.

alfalfa; orchardgrass; whole-plant corn; silage; in vitro fermentation

2014-01-08，

2014-02-27

国家自然科学基金(31160468；31360563)；贵州省农业科技攻关项目(黔科合[2009]3085)；贵州大学SRT项目(贵大SRT字(2013)088)；贵州大学教改项目(JG2013067)

田兴舟(1989-)，男，贵州长顺人，硕士研究生，从事反刍动物营养研究。E-mail:527163364@qq.com

吴文旋(1979-)，男，贵州安顺人，博士，教授，研究方向：动物营养与饲料科学。E-mail:wwx3419@126.com

S811.6

A

1005-5228(2014)08-0034-08