杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草不同配比的体外消化特性及组合效应

吴 璇， 张正帆， 郭春华， 李 鑫， 刘尚群

（西南民族大学生命科学与技术学院，四川成都610041）

构树（Broussonetiapapyrifera Linn.）为桑科构树属落叶乔木，广泛分布于我国大部分地区（Liao等，2014）， 杂 交 构 树 （Hybrid Broussonetiapapyrifera Linn.，HBP） 是中国科学院植物研究所利用现代生物技术和传统杂交育种方法培育出的新树种，蛋白质含量较高，经科学加工后可用于生产配合饲料，是一种绿色、高效的饲料来源（屠焰等，2008）。 研究报道指出，杂交构树的粗蛋白质含量大约高出常规饲用苜蓿草粉8%（Broderick 等，1991），且粗脂肪高于玉米和豆粕（周贵等，2016），因此，杂交构树叶可以在草食动物日粮中应用（谭桂华等，2017），且用构树叶饲喂猪，有较好的经济效益 （王永树等，2016； 屠焰等，2009； 米允政，1958）。 玉米秸秆（CS）和燕麦青干草（OGH）是目前国内外研究最多的饲料作物。 玉米秸秆具有非结构性碳水化合物含量高、粗蛋白质水平低、木质化程度高、消化率低的特点，可以将玉米秸秆进行青贮发酵处理，做成玉米秸秆青贮（CSS），以提高干物质和粗蛋白质含量， 降低中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量（王启芝等，2017；赵政等，2009），使玉米秸秆能被动物更好地消化利用。 燕麦青干草富含非结构性碳水化合物， 含有易消化的纤维素和半纤维素（唐亮，2008），适口性好，具有较高的干物质消化率。

饲料被采食后， 它们在动物体内并不是孤立存在的，而是通过协同、拮抗等作用影响着动物对摄入营养物质的吸收和利用。 组合效应最明显的特点就是饲料混合后日粮的表观消化率不等于组成该日粮的各饲料消化率的加权之和。 卢德勋（2000）对组合效应做了明确的定义：日粮的组合效应实质上是指来自不同饲料源的营养性物质、非营养性物质以及抗营养物质之间互作的整体效应。 当前对全混合日粮的研究热点主要集中于对其中粗饲料的来源、配比、组合效应和利用效率等（刘丽英等，2017）。本试验旨在利用玉米秸秆青贮和燕麦青干草的高纤维、 低蛋白营养特性（丁雪等，2016；薛红枫等，2010；闫贵龙等，2006），使其与具有高蛋白营养特性的杂交构树配制混合粗饲料，从而提升粗料利用率和饲用品质，研究不同比例杂交构树、 玉米秸秆青贮和燕麦青干草饲料组合对山羊瘤胃液体发酵pH 和营养物质体外消化率的影响，通过相关指标的对比，选出3 种粗饲料间的最佳组合，为杂交构树、玉米秸秆和燕麦草粗饲料的组合使用在山羊生产中的科学合理利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料 全株杂交构树，采自重庆市荣昌区；玉米秸秆青贮，采自成都蜀新黑山羊产业发展有限公司； 燕麦青干草， 采自四川省阿坝州红原县； 羊用精料为成都市威莱特科技有限公司育肥羊精料112 号。将采集到的样品65 ℃烘干制成风干样后粉碎，过40 目筛，密封袋装好后室温保存、待测。 试验用粗饲料的具体营养成分见表1。

表1 各粗饲料的营养成分%

1.2 瘤胃液的采集 选取3 只体重接近、体况良好的川中黑山羊成年公羊， 于晨饲前屠宰取瘤胃液。 将每头羊瘤胃液混合并用4 层纱布过滤后立即装入保温瓶中通入CO2保持厌氧条件，迅速带回实验室进行体外产气试验。

1.3 试验设计 采用单因素试验设计， 将杂交构树、玉米秸秆青贮、燕麦青干草3 种饲草按不同比例混合后作为发酵底物， 具体比例见表2； 在150 mL 的培养管中加入准确称量的1 g 发酵底物，吸取50 mL 人工配置的培养液，每个比例设置三个重复，以不添加底物的空白管为对照，校正产气量。

表2 饲料原料的组合及比例

1.4 体外发酵 按照Menke 等（1988）的方法配制缓冲液， 将瘤胃液和人工瘤胃培养液以1:2 的比例配合而成。

准确称量1 g 饲料样品置于150 mL 培养管中，以不添加基础日粮的培养管作为空白对照管。样品管加入50 mL 经CO2充分饱和的人工瘤胃培养液，排出培养液中气泡后密封，记录初始刻度后置于39 ℃恒温培养箱中培养。 分别于2、4、6、9、12、16、20、24、28、36、48 h 快速取出读数，记录产气量（mL）并进行产气动力学分析。

1.5 测定的指标及方法

产气量/mL=不同时间点记录的各管产气量-该时间点空白管的产气量。

产气动力学数据计算参照France 等（2000）提出的计算模型：

式中：GP 为t 时间点1 g 发酵底物的产气量，mL；b 为最大理论产气量，mL；c 为产气速率常数，h；L 为产气前的延滞时间，h；e 为自然对数。

pH 的测定： 体外培养48 h 后立即用冰水浴终止发酵，并将培养液无损地转移至50 mL 离心管中，立即用PHB-5 型便携式pH 计测定培养液的pH。

氨态氮（NH3-N）的测定：按冯宗慈等（2010）的方法进行氨态氮含量的测定。

微生物蛋白（MCP）的测定：MCP 含量采用考马斯亮蓝法（高雨飞，2016）在波长595 nm 处用721 型分光光度计比色。

干物质体外消化率（DMD）、中性洗涤纤维体外消化率 （NDFD）、 酸性洗涤纤维体外消化率（ADFD）计算公式如下：

式中：M1为放入发酵玻璃培养管底物的DM质量；M2为发酵残渣的DM 质量。

式中：NDF1为发酵前样品的NDF 含量，%；NDF2为发酵后残渣中的NDF 含量，%。 ADFD 的计算方法与NDFD 的计算方法相同。

单项组合效应（ SFAEI） =（实测值-理论值） /理论值×100。多项组合效应（ MFAEI）为各单项组合效应值之和。

1.6 数据分析 采用Excel 2010 进行数据整理，单因素方差分析采用SPSS Statistics 20 软件进行。以P ＜0.01 为差异极显著，P ＜0.05 为差异显著，P ＞0.05 表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 不同饲草组合对体外发酵产气参数的影响由表3 可见，各组合之间48 h 累积产气量差异极显著（P ＜0.01），在玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时48 h 累积产气量D 组最低， 与E 组、F 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树与燕麦青干草混合时48 h 累积产气量G 组最低， 与H 组、I 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树与玉米秸秆青贮混合时48 h 累积产气量K 组最低， 与J 组、L 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草混合时48 h 累积产气量N 组最高，与M 组、O 组差异不显著（P ＞0.05）。 各组合中最大理论产气量差异极显著（P ＜0.01），玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时最大理论产气量E 组最高，与D 组、F 组差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树与燕麦青干草混合时最大理论产气量H 组显著高于G 组（P ＜0.05），I 组与H 组、G 组差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树与玉米秸秆青贮混合时最大理论产气量L 组最高，与J 组、K 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草混合时最大理论产气量O 组最高， 与M 组、N组差异不显著（P ＞0.05）。 各组中产气速率差异极显著（P ＜0.01），在玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时产气速率差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树与燕麦青干草混合时产气速率H 组显著低于G 组（P ＜0.05），I 组与H 组、G 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树与玉米秸秆青贮混合时产气速率差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草混合时产气速率差异不显著（P ＞0.05）。 各组合中产气前的延滞时间差异极显著（P ＜0.01），玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时产气前的延滞时间E 组最高， 与D 组、F组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树与燕麦青干草混合时产气前的延滞时间H 组显著高于G组、I 组（P ＜0.05）。 杂交构树与玉米秸秆青贮混合时产气前的延滞时间N 组最低，与M 组、O 组差异不显著（P ＞0.05）。

表3 不同饲草组合的累积产气量及参数模型

2.2 不同饲草组合对pH、NH3-N 浓度、MCP 含量的影响 由表4 可见，各组合饲草pH 差异极显著（P ＜0.01），在玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时D 组pH 显著高于E 组、F 组（P ＜0.05）。杂交构树与燕麦青干草混合时I 组pH 最低，与G 组、H 组差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树与玉米秸秆青贮混合时L 组pH 显著高于J 组和K组，J 组、K 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草混合时N 组pH 显著低于M 组和O 组，M 组、O 组差异不显著（P ＞0.05）。 各组合饲草NH3-N 浓度差异极显著（P ＜0.01），在玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时D 组NH3-N 浓度显著高于E 组、F 组（P ＜0.05）。 杂交构树与燕麦青干草混合时I 组NH3-N 浓度显著低于G 组和H 组，G 组、H 组差异不显著 （P ＞0.05）。 杂交构树与玉米秸秆青贮混合时L 组NH3-N 浓 度 显 著 高 于J 组 和K 组，J 组、K 组 差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草混合时N 组NH3-N 浓度显著低于M组，M 组、O 组差异不显著（P ＞0.05）。 各组合饲草MCP 含量差异极显著（P ＜0.01），在玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时E 组MCP 含量显著高于D 组 和F 组，D 组、F 组 差 异 不 显 著 （P ＞0.05）。 杂交构树与燕麦青干草混合时I 组MCP含量最高，与G 组、H 组差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树与玉米秸秆青贮混合时L 组MCP 含量显著高于J 组，J 组、K 组差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草混合时O组MCP 含量显著低于M 组和N 组，M 组、N 组差异不显著（P ＞0.05）。

2.3 不同饲草组合对降解率的影响 由表5 可见， 各组合饲草干物质降解率差异极显著 （P ＜0.01）， 在玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时F 组DMD 最低，与D 组、E 组差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树与燕麦青干草混合时I 组DMD 最高， 与G组、H 组差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树与玉米秸秆青贮混合时L 组DMD 最高， 与J 组、K 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草混合时O 组DMD 最高，与M 组、N 组差异不显著（P ＞0.05）。 各组合饲草中性洗涤纤维降解率差异极显著（P ＜0.01），在玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时E 组NDFD 最高，与D 组、F 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树与燕麦青干草混合时H 组NDFD 最高，与G 组、I 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树与玉米秸秆青贮混合时L 组NDFD 最高，与J 组、K 组差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树、 玉米秸秆青贮和燕麦青干草混合时O组NDFD 最高， 与M 组、N 组差异不显著 （P ＞0.05）。 各组合饲草酸性洗涤纤维降解率差异极显著（P ＜0.01），在玉米秸秆青贮与燕麦青干草混合时E 组ADFD 最高，与D 组、F 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树与燕麦青干草混合时G 组ADFD显著高于I 组，H 组、I 组差异不显著（P ＞0.05）。杂交构树与玉米秸秆青贮混合时L 组ADFD 最高，与J 组、K 组差异不显著（P ＞0.05）。 杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草混合时O 组ADFD 最高，与M 组、N 组差异不显著（P ＞0.05）。

表4 不同饲草组合的pH、NH3-N 浓度和MCP 含量

2.4 不同饲草组合的组合效应 由表6 可见，D组的NH3-N 浓度出现负组合效应，F 组的pH、NH3-N 浓 度、MCP 含 量 均 出 现 负 组 合 效 应，G 组和H 组的MCP 含量出现负组合效应，I 组的NH3-N 浓 度、MCP 含 量、ADFD 出 现 负 组 合 效应，J 组的NH3-N 浓度出现负组合效应，K 组的48 h 总产气量、pH、NH3-N 浓度均出现负组合效应，L 组、O 组 的48 h 总 产 气 量、NH3-N 浓 度 出现负组合效应，M 组和N 组的NH3-N 浓度、MCP含量均出现负组合效应， 其他组合的指标出现正组合效应或不存在组合效应。 从多项组合效应来看，E 组效应值最高，其次是D 组和O 组，H组、I 组和K 组多项组合效应为负值。

表5 不同饲草组合的DMD、NDFD 和ADFD%

3 讨论

3.1 不同饲草组合对体外发酵产气参数的影响瘤胃内消化产生的气体主要为挥发性脂肪酸、氨气、甲烷等，主要来源于碳水化合物和饲粮中的粗蛋白质。 产气量可反映瘤胃内可消化物质的含量及微生物活性。 本研究中，不同饲草组合之间的产气量存在差异， 组内不同比例之间的产气量差异不明显。 Nsahlai 等（1994）研究发现，体外发酵的累积产气量与发酵底物的CP 含量呈正相关， 而与底物的NDF 含量呈负相关关系。 本试验中杂交构树、玉米秸杆青贮、燕麦青干草的蛋白质含量依次减少， 中性洗涤纤维含量依次增加， 除单一饲草杂交构树以外杂交构树:玉米秸秆青贮为75:25 时48 h 累积总产气量最高，与前人研究结果相一致。

3.2 不同饲草组合对pH、NH3-N 浓度、MCP含量的影响 瘤胃微生物区系和瘤胃的正常发酵受瘤胃pH 影响较大， 瘤胃的pH 过低或过高都会导致瘤胃微生物的活性降低和瘤胃发酵的不正常。 而影响瘤胃pH 的主要因素是日粮组成、唾液分泌、瘤胃内酸性和碱性物质等，pH 还可反映易溶性碳水化合物的发酵速率，使pH 变动于5.0 ～7.5 （Murphy 等，1849）。 本试验各组pH 为5.72 ～6.32，均处于瘤胃发酵的正常生理范围内。 张立涛等（2017）报道，瘤胃pH 与饲料中NDF 含量在一定范围内呈正相关， 日粮中NDF 含量的增加可刺激反刍动物唾液分泌的增加，从而稀释瘤胃液，导致瘤胃液pH 的逐渐升高。 本试验中在杂交构树：燕麦青干草为25:75时出现最高值，与张立涛（2017）试验结果一致。

表6 不同饲草组合的组合效应

NH3-N 是饲料蛋白、 内源性蛋白及非蛋白氮的降解产物，也是菌体蛋白的合成原料，其浓度一定程度可反映瘤胃微生物分解含氮物质产生NH3-N 的速度及其对NH3-N 的摄取利用情况，NH3-N 浓度过高或过低都不利于瘤胃微生物的生长（Yu-Shuai 等，2017）。 Illius（1989）研究指出， 瘤胃NH3-N 正常浓度为6 ～30 mg/100 mL， 本研究中48 h 的NH3-N 浓度为19.21 ～29.77 mg/100 mL，均在正常范围，适宜瘤胃微生物的生长。

MCP 是反刍动物小肠中可消化蛋白的重要来源，占其总量的60% ～85%。MCP 含量的高低可以反映瘤胃内微生物的数量及活性。 反刍动物MCP 的合成主要需要可发酵碳水化合物和氮（于锦皓等，2018）。 各饲草组合中添加了玉米秸秆青贮的组合较不添加玉米秸秆青贮的组合MCP 含量高，这与李妍等（2017）的研究一致。 宋百军等（2012）通过饲喂梅花鹿青贮玉米、青干草、 玉米秸粉和黄柞叶四种不同粗饲料的试验发现， 青贮玉米的氮流量显著高于其他三种粗饲料，结合本试验结果，说明添加玉米秸秆青贮在发酵过程中能量和含氮物质的释放量和比例更容易被微生物利用。

3.3 不同饲草组合对降解率的影响 据Cheema 等（1991）研究发现，日粮中蛋白质水平较高，能让干物质在瘤胃中的降解更加完全。 本研究中在单一饲草中杂交构树的DMD 最高与饲草CP 含量最高一致，在组合饲草中玉米秸秆青贮：燕麦青干草为50:50 时的DMD 与MCP 含量都为最高。

日粮中的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维在瘤胃中的降解主要受纤维素分解菌种类、 数量和活性的影响， 纤维素分解菌分泌的纤维水解酶能有效地分解纤维素， 从而被动物利用。Broderick 等（2003）的研究表明，日粮中蛋白质水平的增加会显著提高NDF 和ADF 的消化率。本试验中随着饲草组合蛋白质水平的增高，NDFD 和ADFD 有上升的趋势，同时在杂交构树水平一定的情况下，玉米秸秆青贮:燕麦青干草为1:1 时的NDFD 和ADFD 较其他组合略高。与崔占鸿等（2011）发现的青贮玉米秸秆与燕麦青干草以50:50 组合时有较好的发酵效果一致。

3.4 不同饲草组合的组合效应 本试验通过将48 h 总 产 气 量、pH、NH3-N 浓 度、MCP 含 量、DMD、NDFD 和ADFD 进行单项组合效应对比与多项组合效应的叠加，从产气参数、瘤胃环境及瘤胃降解率多个方面综合考评。 发现多种饲草组合优于单一饲草，多出现正组合效应，但不适的组合比例也会出现负组合效应， 与杨义等（2018）对荞麦秸秆、大豆秸秆、冰草配比苜蓿，李妍等（2017）对玉米秸秆、谷草和玉米秸秆青贮饲料组合的研究结果一致。 根据不同饲草的营养特性，将不同种类的饲草进行混合后，原本并不均衡的营养物质由于各种饲草的互补而更加全面， 饲草混合后可提高低质饲草的消化吸收率和饲用品质。

4 结论

在本试验中， 通过多项评定指标的叠加数值，两种饲草组合玉米秸秆青贮:燕麦青干草为50:50、玉米秸秆青贮:燕麦青干草为25:75 及三种饲草组合杂交构树:玉米秸秆青贮:燕麦青干草为50:25:25 时出现最优组合效应， 且玉米秸秆青贮:燕麦青干草比例1:1 时组合效应较好。