利用尼龙袋法比较3 个全株玉米品种青贮前后肉牛瘤胃降解特性

刘桃桃，王思伟，李秋凤，曹玉凤，王昆，王丽娟，沈宜钊，孙雪丽，张美琦，闫金玲，李建国，高艳霞，王美美

（1.河北农业大学动物科技学院，河北 保定071000；2.河北省农林科学院粮油作物研究所，河北 石家庄050035；3.河北省农业农村厅，河北 石家庄050035）

随着畜牧业集约化经营程度的提高，养殖水平不断提升，优质饲草需求量越来越大。专用青贮玉米具有适应性强、产量高、适口性好等特点，直接青饲效果好，但只限于青绿季节使用，而青贮加工则能最大限度延长饲料的保存期，避免冬春两季饲草不足给畜牧业带来的影响，同时能保持青绿植物的营养特性，改善适口性，提高饲料的消化率。不同的青贮玉米品种由于全株植物产量、茎叶比、穗重等因素的影响，使其营养成分含量及饲用价值存在显著差异，青贮后的全株玉米的营养成分含量及消化率也因品种的不同特性存在差异［1］。张元庆等［2］采用体外产气法和尼龙袋法评价5 种全株玉米青贮的饲用价值发现，不同品种的全株玉米青贮的营养价值有很大的差异；郝林峰等［3］研究发现玉米品种不同，青贮后的全株玉米的营养成分、饲用价值及营养物质的消化特性存在显著差异。在肉牛养殖中饲喂全株玉米青贮能够提高饲料的消化率，降低肉牛的养殖成本。但市面上的青贮玉米品种参差不全，优质全株玉米品种的利用流程是先选择产量高和品质好的品种，进行青贮处理，评定青贮质量好坏，再饲喂肉牛或奶牛，忽略了玉米品种前后营养成分变化及在反刍动物体内的真实利用情况。尼龙袋法能清晰地反映饲料在反刍动物瘤胃内的降解速度和程度，从而评价饲料的营养价值，此种方法所需样本量少，减少人力物力，且测定结果准确［4］。本试验探讨不同品种全株玉米青贮前后的营养成分及瘤胃降解特性的变化，筛选出适合制作青贮饲料的全株玉米品种，对河北省畜牧业的高效发展具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 全株玉米青贮前后样品的采集

本试验于2018 年9 月21 日收割3 个品种的全株玉米（玉米7367 号、玉米7377 号、玉米7387 号），收割时期为乳熟后期。将全株玉米样品切短至1～2 cm 后混匀，取部分切短的新鲜全株玉米样品；全株玉米青贮制作时，将切短的全株玉米装入30 L 的青贮桶中，压紧排尽空气，密封保存，然后室温保存60 d 后，开桶取出上层5 cm 的样品，然后将桶中青贮样品混匀，采用四分法采样，每个样品3 个重复。将采集好的青贮前后的全株玉米样品分别称重，105 ℃杀青15 min，65 ℃烘干48 h，回潮24 h，制成风干样品，用粉碎机粉碎成2.0 和0.425 mm 样品，放入自封袋保存备用。

1.2 试验设计

本试验采用3×2 试验设计，选择3 个品种的全株玉米（玉米7367 号、玉米7377 号、玉米7387 号），分别采用常规营养成分测定法和尼龙袋法比较3 种全株玉米青贮前和青贮后（青贮60 d）的营养成分和干物质（dry matter，DW）、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的瘤胃降解特性。

1.3 测定指标

1.3.1 常规营养成分指标 粗蛋白（crude protein，CP）：按凯氏定氮法测定样品的粗蛋白含量；粗灰分（crude ash，Ash）：采用高温灰化法测定；钙（calcium，Ca）：采用高锰酸钾滴定法测定；总磷（phosphorus，P）：采用钼黄比色法测定；粗脂肪（ether extract，EE）：采用索氏脂肪提取器法进行测定；采用Licitra 等［5］的方法测定饲料中的中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）含量；非蛋白氮（nonprotein nitrogen，NPN）用三氯乙酸法测定［5］。各常规营养指标测定时均设3 个重复。

1.3.2 全株玉米青贮前后的瘤胃降解特性研究 试验动物及饲养管理：试验动物选择3 头体重相近、健康状况良好、安装永久性瘤胃瘘管的荷斯坦阉牛，试验牛在畜舍自由活动，每天饲喂两次，自由饮水，预饲期15 d。试验期日粮组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平Table 1 Composition and nutrient levels of basal diets

尼龙袋试验：称取5 g（精确至0.0001）饲料样品放入已知袋重的尼龙袋中，将尼龙袋绑在橡胶管上并用橡皮筋固定。在晨饲前将尼龙袋投入牛瘤胃中，试验用3 头瘘管牛消除个体差异，每头瘘管牛每个时间点有3 个尼龙袋，共设7 个时间点，分别在投入4、8、16、24、36、48、72 h 后取出（即每个时间点6 个重复），立即用清水洗去尼龙袋上的残渣，然后用洗衣机清洗尼龙袋至水澄清为止。将尼龙袋放入65 ℃烘箱至恒重，取样品残渣测定DM、CP、NDF、ADF 含量，计算其有效降解率。

瘤胃降解动力学参数的测定：饲料各营养成分在不同时间点降解率的计算

式中：A为待测饲料某成分的瘤胃降解率（%）；B为待测饲料某成分质量（g）；C为残留物中某成分质量（g）。

饲料降解率及有效降解率参照Ørskov 等［6］提出的瘤胃动力学数学指数模型测定和计算。

式中：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（%·h−1）；Dp为某成分在瘤胃内停留t 小时的瘤胃降解率；e 为欧拉常数；ED为某成分瘤胃有效降解率（%）；k为待测饲料的瘤胃外流速率常数（%·h−1），k=0.025%·h−1。

1.4 数据统计分析

采用SAS 软件进行分析，先进行双因素有重复方差分析，以检验品种和青贮处理及其交互作用对各指标平均值影响的显著性。玉米品种对各指标的显著影响采用Tukey’s 多重比较，青贮前后对各指标的影响则进行独立样本t检验。各指标数据采用“平均值”表示，P＜0.05 表示差异显著，P＞0.05 表示差异不显著。

2 结果与分析

2.1 3 个全株玉米品种青贮前后的常规营养成分的变化

青贮前玉米7377 的CP 含量、NPN 含量显著高于玉米7367 和玉米7387（P＜0.05）；玉米7367 和玉米7377 的NDF 显著低于玉米7387（P＜0.05）；玉米7367 的ADF 含量显著低于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）；玉米7377和玉米7387 的Ash 和P 含量显著高于玉米7367（P＜0.05）（表2）。

与青贮前同品种全株玉米相比，3 种全株玉米青贮后的CP、NPN、EE、Ash、Ca、P 的含量显著提高（P＜0.05），NDF 含量显著下降（P＜0.05）。

玉米7367 青贮后的CP 和NPN 含量显著高于玉米7377 青贮和7387 青贮（P＜0.05）；玉米7367 和7377 青贮后的NDF 和ADF 含量显著低于玉米7387（P＜0.05）；玉米7367 和玉米7387 青贮后的EE 含量显著高于玉米7377（P＜0.05）；玉米7387 青贮后的Ash、Ca、P 含量显著高于玉米7367 和玉米7377（P＜0.05）。

2.2 3 个全株玉米品种青贮前后的干物质降解特性

青贮前玉米7377 的快速降解部分显著高于玉米7367 和玉米7387（P＜0.05），玉米7367 的DM 有效降解率显著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）（表3）。

经过青贮处理后，与同品种全株玉米相比，3 种全株玉米的DM 的慢速降解部分显著降低（P＜0.05），快速降解部分和有效降解率显著提高（P＜0.05）。

玉米7367 青贮后的DM 慢速降解部分显著低于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05），DM 快速降解部分和DM有效降解率显著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）。

2.3 3 个全株玉米品种青贮前后的粗蛋白降解特性

玉米品种和青贮处理对3 种全株玉米CP 的快速降解部分、慢速降解部分、慢速降解部分的降解速率及CP 有效降解率均有显著影响（P＜0.05）。青贮前玉米7377 的CP 快速降解部分和有效降解率显著高于玉米7367 和玉米7387（P＜0.05），玉米7387 的CP 慢速降解部分显著低于玉米7367（P＜0.05），玉米7387 的CP 慢速降解部分的降解速率显著高于玉米7377（P＜0.05）（表4）。

与青贮前相比，3 种全株玉米青贮后CP 的快速降解部分和CP 有效降解率显著提高（P＜0.05）；玉米7367 和玉米7377 青贮后的慢速降解部分显著降低（P＜0.05）。

表2 3 个全株玉米品种青贮前后的常规营养成分Table2 The contents of normal nutrient composition of three varieties of whole plant corn before and after ensiling（%DM）

青贮后，玉米7367 和玉米7377 的CP 快速降解部分显著高于玉米7387（P＜0.05），CP 的慢速降解部分显著低于玉米7387（P＜0.05），玉米7367 青贮后CP 有效降解率显著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）。

2.4 3 个全株玉米品种青贮前后的中性洗涤纤维降解特性

青贮前玉米7367 和玉米7387 的快速降解部分显著高于玉米7377（P＜0.05），玉米7367 的NDF 有效降解率显著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）（表5）。

与青贮前同品种全株玉米相比，3 种全株玉米青贮NDF 的快速降解部分、慢速降解部分的降解速率及NDF有效降解率显著提高（P＜0.05），NDF 的慢速降解部分显著降低（P＜0.05）。

玉米7367 青贮后的NDF 快速降解部分和NDF 有效降解率显著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）；玉米7367 青贮后的NDF 的慢速降解部分显著低于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）；青贮处理后，玉米7367 和玉米7387 的NDF 慢速降解部分的降解速率显著高于玉米7377（P＜0.05）。

2.5 3 个全株玉米品种青贮前后的酸性洗涤纤维降解特性

青贮前玉米7367 ADF 的快速降解部分显著高于玉米7377 和玉米7387（P＜0.05），3 种全株玉米ADF 的慢速降解部分、慢速降解部分的降解速率及ADF 有效降解率无显著差异（表6）。

与青贮前同品种全株玉米相比，3 种全株玉米青贮后ADF 的快速降解部分显著提高（P＜0.05），慢速降解部分显著降低（P＜0.05），玉米7367 青贮后的ADF 有效降解率显著提高（P＜0.05），玉米7377 和玉米7387 青贮后ADF 有效降解率与青贮前同品种全株玉米相比无显著差异。

表3 3 个全株玉米品种青贮前后的DM 降解率及降解参数Table 3 DM degradation rate and degradation parameters of three varieties of whole plant corn before and after ensiling

青贮处理后，玉米7367 和玉米7377 ADF 的快速降解部分和慢速降解部分显著高于玉米7387（P＜0.05），玉米7387 青贮后ADF 的慢速降解部分的降解速率显著高于玉米7367 和玉米7377（P＜0.05），3 种全株玉米青贮后的ADF 有效降解率由大到小依次为玉米7367，玉米7377 和玉米7387（P＜0.05）。

3 讨论

3.1 3 个全株玉米品种青贮前后的营养成分含量

饲料蛋白质是反刍动物所需氮素的主要来源。非蛋白氮在反刍动物体内微生物作用下生成氨，并与酮酸作用生成氨基酸，进而转化为微生物蛋白，为机体提供氮源［7］。在本试验中，青贮前玉米7377 的CP 和NPN 含量最高，说明玉米7377 的快速降解蛋白含量高，能提高可降解蛋白的含量，与本试验中CP 降解率一致。由于发酵过程中糖分的消耗和微生物数量增加［8］，3 种全株玉米青贮后的CP 显著高于青贮前，与苗树君等［9］和黄运青［10］研究结果一致。青贮后3 种全株玉米的NPN 含量也显著提高，可能是在青贮发酵过程中由于植物蛋白酶和微生物酶的作用，将蛋白质中的真蛋白分解为肽、氨基酸、氨及胺类等非蛋白氮［11］。当饲料NPN 含量显著增加时，将有利于提高饲料快速降解蛋白含量，并为瘤胃微生物提供氮源。在本试验中，玉米7367 青贮后的CP 和NPN 含量高于玉米7377，说明玉米7367 青贮后的CP 利用率更好。

表4 3 个全株玉米品种青贮前后的CP 降解率及降解参数Table 4 CP degradation rate and degradation parameters of three varieties of whole plant corn before and after ensiling

在本试验中青贮前后玉米7367 的NDF 和ADF 含量最低，可能与其品种不同有关，不同品种的全株玉米其生物学特性有所差异，引起其营养成分含量的差异，纤维含量低的全株玉米，反刍动物更容易消化利用。余汝华等［12］研究表明不同玉米品种的青贮原料对青贮发酵产物及青贮饲料营养物质含量有显著影响。3 种全株玉米青贮的NDF 显著降低，ADF 含量无显著差异，可能是乳酸菌在繁殖过程中将可利用纤维合成乳酸等营养物质的原因。CP 含量高而纤维含量低的饲料其饲用价值更高，在本试验中，玉米7367 青贮的NDF 和ADF 含量最低，在反刍动物瘤胃中更容易消化。综合青贮前后的常规营养成分含量发现，玉米7367 更适合制作青贮饲料。

3.2 3 个全株玉米品种青贮前后的DM 降解特性

饲料DM 降解率反映了饲料被瘤胃微生物利用的程度，与反刍动物的干物质采食量呈正相关。反刍动物饲草结构性碳水化合物的消化利用是影响饲料DM 消化率的重要因素，饲料纤维含量增加，会导致DM 降解率降低［13−14］。本试验中各全株玉米原料的常规营养成分存在显著差异，玉米7367 的NDF 和ADF 含量最低，DM 消化率最高，说明青贮前玉米7367 能使奶牛有更高的采食量和产奶量。本研究结果表明，3 种全株玉米青贮的DM 有效降解率分别为67.49%、64.16%、64.97%，显著高于青贮前同品种的全株玉米，与张文举等［15］和张佩华等［16］的研究结果一致，其原因是青贮处理改善了全株玉米细胞壁的结构，降低了纤维含量，从而提高了营养物质的短期降解率［17］。饲料营养组分及DM 快速降解或慢速降解部分比例的不同，会导致DM 瘤胃降解率存在显著差异。本试验中，3 种全株玉米青贮的DM 降解率存在显著差异，玉米7367 青贮后的DM 降解率显著高于玉米7377 和玉米7387，与Ballard 等［18］研究结果相似，可能是玉米7367 青贮的粗蛋白等易降解物质含量高，纤维等不易降解部分含量低，导致DM 快速降解部分含量高，慢速降解部分含量低。

表5 3 种全株玉米青贮前后的NDF 降解率及降解参数Table 5 NDF degradation rate and degradation parameters of three varieties of whole plant corn before and after ensiling

3.3 3 个全株玉米品种青贮前后的粗蛋白降解特性

影响饲草蛋白质降解的主要因素是可溶性蛋白质的含量及植物细胞壁的纤维素结构，可溶性蛋白质含量越高，纤维含量及木质化程度越低，粗蛋白的降解率越高［11，19−20］。在本试验中，青贮前玉米7377 的蛋白质降解率显著高于玉米7367 和玉米7387。青贮发酵过程中由于植物蛋白酶和微生物酶的水解作用，增加非蛋白氮和可溶性粗蛋白含量，能提高可降解蛋白的含量［21］；其次青贮处理破坏了饲料纤维素的密闭结构，增加了微生物与饲料的接触面积，因此CP 的快速降解部分显著提高，慢速降解部分显著降低，提高了CP 有效降解率。本试验中3 种全株玉米青贮的CP 有效降解率显著高于同品种青贮前的全株玉米，与刘桂要等［22］和王英楠［17］的研究结果一致，其中玉米7367 青贮的CP 有效降解率显著高于玉米7377 青贮，主要是由于青贮处理后玉米7367 的非蛋白氮含量和纤维消化率高。

3.4 3 个全株玉米品种青贮前后的NDF 和ADF 降解特性

NDF 和ADF 是评定饲料结构性碳水化合物消化利用程度的重要指标，纤维含量越低，饲草的消化率越高，其利用程度主要取决于饲料在瘤胃内的滞留时间、瘤胃内纤维分解菌的活性、饲料纤维组成等［23−24］。瘤胃微生物在降解纤维素时首先要破坏其与木质素之间的化学键，木质素是一种高分子化合物，几乎不会被酶及微生物所降解，与NDF 和ADF 降解率呈显著负相关，因此木质素含量越高，化学键结合越紧密，纤维素降解越困难［25−26］。在本试验中，青贮前玉米7367 的NDF 和ADF 降解率均显著高于玉米7377 和玉米7387，玉米7367 的NDF 和ADF 含量相对较低，说明玉米7367 在反刍动物瘤胃中更容易被消化。在其他条件不变的情况下，提高饲料的NDF 降解率有利于提高反刍动物干物质采食量和干物质降解率［27］。经过青贮处理后，3 种全株玉米的NDF 的快速降解部分显著提高，慢速降解部分显著降低，提高了NDF 的瘤胃降解率，与张佩华等［16］和王英楠［17］的研究结果一致，与此同时，青贮处理显著提高了玉米7367 的ADF 降解率，与陶莲［28］的研究结果一致，由于青贮过程中乳酸发酵破坏了木质素与可利用纤维的紧密结构，使难降解成分降低，易降解成分提高，进而促进瘤胃微生物附着并降解饲料中的NDF 和ADF，从而使纤维的降解率提高。Benefield 等［29］的指出不同品种的全株玉米青贮的NDF和ADF 含量有明显差异，ADF 含量低有利于提高ADF 降解率［30］。玉米7367 青贮后的NDF 和ADF 有效降解率显著高于玉米7377 青贮和玉米7387 青贮，是由于玉米7367 青贮的纤维含量低，NDF 和ADF 的快速降解部分含量高，在反刍动物瘤胃内降解率高。NDF 和ADF 的降解率提高，产生更多的挥发性脂肪酸（volatile fatty acid，VFA）作为瘤胃发酵的能量来源，为合成菌体蛋白提供更多碳架［31］，因此玉米7367 更适合制作青贮饲料，提高反刍动物干物质采食量和生产性能。

表6 3 个全株玉米品种青贮前后的ADF 降解率及降解参数Table 6 ADF degradation rate and degradation parameters of three varieties of whole plant corn before and after ensiling

4 结论

青贮处理能显著改善3 种全株玉米的常规营养成分含量，同时能提高全株玉米的DM、CP、NDF 和ADF 的瘤胃降解率。

综合青贮前后的全株玉米的常规营养成分含量和瘤胃降解特性，玉米7367 饲用价值最高，其次是玉米7377，玉米7387 的饲用价值最低。