不同生育期白羊草的瘤胃降解特性及其对瘤胃内环境的影响

姬奇武，韩汝旦，董宽虎

(山西农业大学 动物科技学院，山西 太谷 030801)

不同生育期白羊草的瘤胃降解特性及其对瘤胃内环境的影响

姬奇武，韩汝旦，董宽虎

(山西农业大学 动物科技学院，山西 太谷 030801)

以安装永久性瘘管的本地绵羊15只为试验动物，采用尼龙袋法对不同生育期白羊草的绵羊瘤胃降解特性及其对瘤胃内环境的影响进行研究。结果表明：干物质(DM)和粗蛋白质(CP)的有效降解率均在拔节期为最高，且拔节期DM的有效降解率显著高于其他3个生育期(P<0.05)。DM的有效降解率随着生育期的推进不断降低，而CP的有效降解率无一定变化规律；加入不同生育期白羊草后，瘤胃液铵态氮浓度和总挥发性脂肪酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和异丁酸浓度均呈现先上升后下降的趋势，并在4 h时达到峰值，且4 h时，拔节期的铵态氮浓度和总挥发性脂肪酸、乙酸、丙酸浓度显著高于开花期(P<0.05)，其中以拔节期白羊草的增加幅度最大，开花期的最低，表明拔节期白羊草具有较高的瘤胃降解特性，最利于瘤胃发酵，由此可见，添加装有不同生育期白羊草的尼龙袋后均会对绵羊的瘤胃内环境产生影响，其原因主要与不同生育期白羊草的蛋白质含量和结构有关。

白羊草；生育期；瘤胃降解率；瘤胃内环境

反刍动物的瘤胃是反刍动物的重要消化器官，占全胃的80%，饲料营养物质在瘤胃中的降解率及其对瘤胃内环境的影响反映着饲料的营养价值，体现着饲料的优劣水平。目前，对反刍动物饲料营养价值的评价的方法很多，其中，尼龙袋法能系统的研究饲料在瘤胃中的降解规律及有效降解率等，具有简单方便，试验期短等优点[1]。白羊草(Bothriochloaischaemum)为禾本科孔颖草属，喜温，中旱生，具有产量高、耐践踏、适口性好等特点，是优良牧草[2]，其作为山西暖性灌草丛草地的建群种，在山西中南部地区，分布较广[3]。有关山西白羊草的研究，许多学者先后从白羊草草地的产量[4]、草地群落[3]、种群繁殖[2]、营养[5]、抗旱性[6]等方面进行报道，但较多地集中于对白羊草草地的研究，而培育适应山西省生长的白羊草品种的研究仍较少，武路广等[7，8]2011年对山西不同居群白羊草进行人工栽培选育，并对不同居群白羊草的农艺性状、生产性能等进行了研究报道，而有关人工栽培不同居群白羊草的瘤胃降解特性及其对瘤胃内环境的影响还未见报道，因此，试验以此为出发点，利用尼龙袋法对不同生育期白羊草的瘤胃降解率及其对瘤胃内环境的影响进行研究，并探究其变化规律，以期为不同生育期白羊草的合理利用及白羊草的育种工作提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 样品的准备

样品取自山西农业大学动物科技学院牧草站试验田2011年栽培的白羊草(野生种源于太谷)。2013年按白羊草的生育期进行采样，分别于拔节期、孕穗期、抽穗期和开花期进行刈割，留茬高度为5 cm，然后105℃下杀青30 min，65℃下烘干至恒重。烘干后的样品用植物粉碎机进行粉碎，过40目筛后于干燥阴凉处密封保存。

1.2 试验动物及饲养管理

选择12只生长健康的装有永久性瘤胃瘘管的肉用绵羊，体重为34.6±0.57 kg，单圈饲养，随机分为4组，每组3只，试验羊于每天8∶00和20∶00饲喂2次，自由饮水，试验羊日粮供给量为1.3倍维持需要的饲喂量，精粗比为4∶6，预饲期为15 d。日粮组成及营养水平(表1)。

表1 基础日粮组成及营养水平(干物质基础)Table 1 The composition and nutrient level of diet for the tested sheep (DM basis)

注：预混料为每公斤日粮提供：碳酸钠 250 g，矿物质 250 g，VA20 000 IU，VD3 500 IU，VE500 IU

1.3 试验设计

每个待测样品准确称取3.000 0 g，放入已知重量的尼龙袋底部，袋口用尼龙线系紧，设置3个重复，每个重复的每个待测时间点设置2个平行，将平行样系紧后固定于一长约20 cm的半软塑料管上。投放尼龙袋时，将塑料管的另一端系绳并固定在瘘管盖上，于饲喂前2 h将尼龙袋放入瘤胃腹囊食糜中，瘤胃中培养时间点设定为4，8，12，24，48，72 h，即每个样品称装42个尼龙袋，除3组0 h的尼龙袋外，其余的分别放入3只羊的瘤胃中，每只羊放入12个尼龙袋，按时间点取出后用水冲洗直至水清为止，然后65℃下烘干至恒重后称重置于干燥阴凉处保存。

1.4 测定项目和方法

1.4.1 常规营养成分的测定 待测样品降解前及瘤胃降解后残渣DM和CP的测定方法均参照文献[9]的方法进行。

1.4.2 DM和CP的降解率的计算 待测样品DM和CP的瘤胃降解率(%)=100%×(待测样品某成分的量-残留物中某成分的量)/待测样品某成分的量。

1.4.3 DM和CP降解参数及有效降解率的计算 参照文献[10]的公式计算DM和CP降解参数及有效降解率。

p=a+b(1-e-ct)

式中：p为t时刻的瘤胃降解率；a为快速降解部分；b为慢速降解部分；c为b部分的降解速率；t为样品在瘤胃内停留的时间h。

利用各培养时间点的瘤胃降解率(p)和时间(t)，采用最小二乘法，计算a，b和c值。

待测样品DM和CP的瘤胃有效降解率：

ED=a+b×c/(c+k)

式中：ED为样品的瘤胃有效降解率；k为瘤胃食糜的外流速率，试验中k值取0.031/h。

1.4.4 瘤胃液的采集与测定 0，4和8 h分别通过瘤胃瘘管取25 mL瘤胃液，用尼龙袋过滤后加6 mol/L的盐酸5 mL作为保护剂，然后4℃下以3 500 r/min离心15 min，取上清液后于-20℃保存，用于铵态氮(NH3-N)和挥发性脂肪酸(VFA)的测定。铵态氮采用苯酚—次氯酸钠比色法进行测定[11]。挥发性脂肪酸采用GC102AF型气相色谱仪进行测定[12]。

1.5 数据处理

采用Excel 2007进行数据整理，SAS 8.0软件中的非线性回归程序计算瘤胃降解模型参数a，b和c值，方差分析采用单因素方差分析，并用duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同生育期白羊草DM和CP瘤胃降解特性

2.1.1 不同生育期白羊草DM降解特性 不同生育期白羊草的DM降解率除了8、12 h之外，均差异显著(P<0.05)。从时间分析0、24、48 h和72 h时，拔节期的DM降解率显著高于其他3个时期(P<0.05)。在第72 h时的拔节期的DM降解率为最高，可达到78.57%。整体分析，白羊草的DM在绵羊瘤胃的降解能力随着生育期不断降低(表2)。

不同生育期白羊草DM的降解模型中降解速率c差异不显著(P>0.05)。其中，快速降解部分a以拔节期最高，与抽穗期差异不显著(P>0.05)，而与孕穗期和开花期差异显著(P<0.05)。拔节期白羊草的DM有效降解率显著高于其他3个时期(P<0.05)，为54.30%。

2.1.2 不同生育期白羊草CP降解特性 不同生育期白羊草的CP降解率随着在瘤胃中停留的时间越长，降解率不断增加。在0，4和8 h时，CP降解率存在显著差异(P<0.05)，其中，4 h时，拔节期的降解率为最高，达到34.03%，显著高于孕穗期的21.36%和抽穗期的25.89%(P<0.05)。从12～72 h，各生育期的降解率均差异不显著(P>0.05)，在72 h时，拔节期的降解率为最高，达到69.47%(表3)。

不同生育期白羊草的CP的降解模型中除了快速降解部分a之外均差异不显著(P>0.05)。其中快速降解部分a在拔节期为最大，慢速降解部分b在孕穗期为最大，有效降解率在拔节期为最高。

表2 不同生育期白羊草DM降解动态和降解模型参数Table 2 DM dynamic degradation rate and characteristics for B.ischaemum in different growth periods %

注：同行不同字母表示差异显著(P<0.05)，下同

表3 不同生育期白羊草CP降解动态和降解模型参数Table 3 CP dynamic degradation rate and characteristics for B.ischaemum in different growth periods %

2.2 不同生育期白羊草对瘤胃内环境的影响

2.2.1 不同生育期白羊草对瘤胃液铵态氮浓度的影响 放入装有不同生育期白羊草的尼龙袋后，瘤胃液铵态氮浓度在4 h时达到峰值，其中，拔节期为最高，为19.94 mg/(100 mL)，开花期最低为，13.70 mg/(100 mL)，两者差异显著(P<0.05)，随着时间的延长，铵态氮浓度降低，在8 h时，各生育期的铵态氮浓度均低于0 h的浓度(表4)。试验表明，拔节期对瘤胃液铵态氮浓度的影响最大，开花期为最低。

2.2.2 不同生育期白羊草对瘤胃液挥发性脂肪酸的影响 不同生育期白羊草在瘤胃内产生的VFA浓度不同，加入草粉后，4 h时的总挥发性脂肪酸，乙酸，丙酸，丁酸，戊酸和异丁酸的浓度达到最高，其中，总挥发性脂肪酸、乙酸、丙酸、丁酸和异丁酸均是在拔节期时最高，开花期最低，且总挥发性脂肪酸、乙酸、丙酸在两个生育期间差异显著(P<0.05)，丁酸和异丁酸在2个生育期之间差异不显著(P>0.05)。戊酸在抽穗期达到最高，开花期最低，在整个生育期内差异不显著(P>0.05)。异戊酸在白羊草整个生育期内均差异不显著(P>0.05)。乙酸与丙酸的比值在各生育期内均随时间呈现先降低后升高的趋势，而且，0和4 h时均差异不显著(P>0.05)，8 h时孕穗期显著大于其他3个生育期(P<0.05)。说明不同生育期白羊草的瘤胃发酵类型随着时间的推移不断变化的趋势是相同的，其发酵类型偏向于乙酸—丙酸型(表5)。

表4 不同生育期白羊草在瘤胃液中不同时间点的铵态氮浓度Table 4 Variation of NH3-N concentration in the rumen by adding B.ischaemum in different growth periods mg /(100 mL)

表5 不同生育期白羊草在瘤胃液中不同时间点的挥发性脂肪酸浓度Table 5 Variation of VFA concentration in the rumen by adding B.ischaemum in different growth periods mmol/L

3 讨论与结论

3.1 不同生育期白羊草DM和CP的降解特性

牧草DM的降解率是影响干物质采食量的主要因素，其受牧草品种、产地、生育期、采样方式、动物种类等多因素的影响。试验中，白羊草DM降解动态随生育期的推进不断降低，而随瘤胃培养时间的延长逐渐升高，但不同生育期的升高幅度不同。这与聂芙蓉等[13]、夏科等[14]、陈晓琳等[15]的研究结果一致。黄锋华等[5]的研究结果表明，拔节期白羊草各时间点的DM降解率均高于其他生育期，与本试验的研究结果一致，可能与拔节期白羊草的CP含量较高，而NDF、ADF含量较低有关。在DM降解模型中，慢速降解部分b和有效降解率均随生育期的推进不断降低，其中拔节期的有效降解率显著高于其他3个生育期，与黄秀声等[16]、弓剑等[17]的研究结果一致。试验中白羊草拔节期的DM有效降解率为54.30%，比余苗等[1]对虎尾草拔节期的DM有效降解率高15.97%，表明白羊草具有较高的DM瘤胃降解特性。

牧草CP降解率是评价牧草营养价值重要指标，其受牧草CP与纤维的含量、结构的影响[15]。本试验中，白羊草的CP降解动态随生育期的推进呈不断下降的趋势，这与聂芙蓉等[13]的研究结果一致。试验中不同生育期白羊草72 h的CP降解率在63.14%～69.47%，与弓剑等[17]对不同生育期柠条的72 h的CP降解率相近，表明白羊草的CP降解特性与柠条的降解特性相近，具有利用价值。CP降解模型中参数a和b分别在13.81%～21.96%和43.42%～56.84%，与余苗等[1]对虎尾草的研究结果相比，本试验的结果变化幅度较大，这与牧草品种、试验动物及日粮组成不同有关。陈晓琳等[15]研究报道中盛花期苜蓿的CP有效降解率为72.22%，远高于本试验的开花期白羊草的CP有效降解率，而本试验中抽穗期的白羊草的CP有效降解率为49.83%，高于陈晓琳等[15]对抽穗期象草和狗尾草的测定结果，表明白羊草的CP降解率低于苜蓿而高于象草和狗尾草。

3.2 不同生育期白羊草对瘤胃内环境的影响

铵态氮浓度是影响微生物蛋白合成的一个重要指标，在加入不同生育期白羊草样品4 h后，瘤胃液铵态氮浓度均达到最大，试验表明在加入白羊草样品初期，微生物的利用率，瘤胃上皮对氨氮的吸收量均低于蛋白质的降解率，其中，拔节期增加了4.06 mg/100 mL，孕穗期增加了3.88 mg/(100 mL)，抽穗期增加了3.10 mg/(100 mL)，开花期增加了2.47 mg/(100 mL)，拔节期的增加幅度大于其他3个生育期，这可能与拔节期白羊草的CP含量和4 h时的降解率较高有关，与李国祥等[18]、格根图等[19]、吴仙等[20]的研究结果一致。同时，研究中各生育期白羊草在0～8 h的铵态氮浓度在8.50～19.94 mg/(100 mL)，符合Preston[21]提出的最适合微生物生长的瘤胃铵态氮浓度的临界范围6.0～30.0 mg/(100 mL)，表明不同生育期的白羊草均适合微生物的生长。

挥发性脂肪酸是碳水化合物消化后的终产物，是反刍动物维持生命活动和瘤胃微生物合成菌体蛋白的主要能量来源，挥发性脂肪酸的产量和比例情况可以显著的影响反刍动物的营养吸收状况和生产水平[22]。加入不同生育期白羊草样品4 h后，总挥发性脂肪酸，乙酸，丙酸，丁酸，戊酸和异丁酸均达到最大值，其中拔节期的总挥发性脂肪酸，乙酸，丙酸，丁酸和异丁酸产量最高，开花期的产量最低，孕穗期和抽穗期居中，表明装有白羊草样品的尼龙袋在瘤胃中迅速发酵，产生大量的挥发性脂肪酸，随着时间推移，尼龙袋数量减少，微生物对其的利用以及瘤胃壁的吸收导致其浓度下降，同时也表明随着白羊草生育期的推进，牧草中的纤维素和半纤维素含量不断增加，而碳水化合物含量不断降低。吴仙[20]的研究结果表明，添加装有不同种类牧草的尼龙袋均会对山羊瘤胃挥发性脂肪酸含量产生影响，本研究的结果与其一致。

不同生育期白羊草的DM和CP的瘤胃降解特性及其对瘤胃内环境的影响均有较大差异，其中拔节期白羊草的DM和CP有效降解率均为最高，且瘤胃液的铵态氮浓度为最高，表现出较高的降解特性，表明拔节期白羊草最有利于瘤胃发酵，但关于白羊草的最佳利用时期还需结合草产量、其他营养成分等做进一步的研究。

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Ruminal degradability and influence on ruminal environment ofBothriochloaischaemumduring different growth periods

JI Qi-wu，HAN Ru-dan，DONG Kuan-hu

(CollegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

Fifteen local sheep fitted with permanent rumen fistula were selected to study the rumen degradation dynamics and the influence on ruminal environment ofBothriochloaischaemumduring different growth periods by using the nylon bag technique.Results showed that the degradability of dry matter (DM) and crude protein (CP) were highest in jointing stage,and the degradability of DM in jointing stage was significantly higher than other stages (P<0.05).The degradability of DM declined along with the growth and the degradability of CP did not show a regular pattern.The concentration of NH3-N and total volatile fatty acid,acetate,propionate,butyrate,valerate and isobutyrate showed a downward trend after the peak value (occurred after 4 hours).The concentration of NH3-N and total volatile fatty acid,acetate,propionate in jointing stage were significantly higher than that in flowering period (P<0.05).The highest increment was in jointing stage,and the lowest increment was in flowering period，which indicated that the jointing stage had the highest ruminal degradation characteristics.It suggested that nylon bags filled withB.ischaemumin different growth periods could affect the ruminal environment,and it was caused by the protein content and structure ofB.ischaemumin different growth periods.

Bothriochloaischaemum;growth stage;ruminal degradability；ruminal environment

2015-04-14；

2015-05-04

山西省科技攻关项目(20120311011-1)；山西省科技基础条件平台建设项目(2012091004-0101)资助

姬奇武(1989-)，男，山西运城人，在读研究生。 E-mail：qiwu_ji@126.com 董宽虎为通讯作者。

S 543；S 815.4

A

1009-5500(2015)05-0017-06