油菜及其秸秆在肉羊瘤胃降解率的研究

武莹莲，屠 焰，薛颖昊，康凌云，哈丽代·热合木江，孔路欣，马长永，徐志宇

（1.中国农业科学院饲料研究所，北京 100081；2.农业农村部农业生态与资源保护总站，北京 100125；3.北京市昌平区崔村动物防疫站，北京 102200）

粮食安全的根本是饲料粮安全。2021 年我国饲料粮消费量占粮食总消费量的48%，大豆、玉米进口量逐年递增，大豆的进口依赖度达到80%（马有祥，2022）。因此，开发新型饲料资源，实现大豆玉米减量替代势在必行。

油菜是我国第一大油料作物，2018 年油菜秸秆约3807 万t，其中被饲料化的仅占2%，大部分油菜秸秆被废弃或焚烧，不但造成了资源浪费，还污染环境（张建丽等，2022 ；中国农学会，2009）。油菜秸秆的粗脂肪、粗蛋白质的含量明显高于小麦秸、玉米秸和豆秸（乌兰等，2010），具有较高的饲用价值。但其物理结构紧密，不利于动物消化，还含有硫甙等抗营养因子，适口性差，在反刍动物应用中受到了限制，黄瑞鹏（2013）在肉牛饲料中的添加比例为20% 以上的油菜秸秆替代黑麦草，发现牛的采食量和日增重呈降低趋势。

为了更全面地评价油菜秸秆的营养价值，需要对其在反刍动物瘤胃中消化降解的特性进行研究，为后期提质增效技术提供准确的数据支持。本研究旨在完善油菜作为饲草资源的营养参数，为促进其在反刍动物日粮上的饲料化应用提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料 于2021 年6 月采集来自不同地区和品种的油菜9 种，其中6 种油菜秸秆（油菜成熟后将菜籽单独收获，剩余的包含茎和叶的地上部分，本文称为“油菜秸秆”），3 种全株油菜（油菜成熟后，未单独收获菜籽，将菜籽、茎、叶等地上部分全部收集所得到的样品，本文称为“全株油菜”）。原料详细信息见表1。

表1 样品详细信息

1.2 试验动物和日粮 试验在北京市昌平区中国农业科学院南口中试基地进行。试验选用健康、体重（50±3）kg、装有瘤胃瘘管的湖羊9 只，单笼独饲，本试验日粮精粗比为56 ：44，营养水平参照《中国肉用绵羊营养需要量》（刁其玉，2019），营养水平见表2。每天7 ：00 和19 ：00 饲喂2 次，每次饲喂500 g，自由饮水。

表2 日粮营养水平（干物质基础） %

1.3 试验设计 试验将9 只瘘管羊随机分为3组，每组3 个重复，每组羊分别测定1 种全株油菜和2 种油菜秸秆，每种样品在每个时间点最后收回6 个尼龙袋。尼龙袋在瘤胃中的消化时间为6、12、24、48、72 和96 h，尼龙袋法具体操作参照张暄梓等（2021）的方法进行。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 营养成分 参照AOAC（2002）的方法测定样品营养成分。采用纤维仪（ANKOMA 2000）测定中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和酸性洗涤木质素（ADL）含量；采用杜马斯燃烧定氮仪（DumatecTM8000）测定日粮粗蛋白质（CP）含量。

半纤维素含量的计算公式如下：

计算变异系数：

式中：CV 为变异系数；SD 为标准偏差；x为平均数。

1.4.2 瘤胃降解率 计算各时间点的降解率。

式中：A 为某时间点的降解率；B 为样品DM 和CP 含量，% ；C 为残渣中DM 和CP 含量，%。

根据Фrskov 等（1979）提出的瘤胃动力学模型计算瘤胃降解参数：

式中：P 为降解率；a 为快速降解部分，%；b 为慢速降解部分，% ；c 为慢速降解部分的降解速率，%/h ；t 为样品在瘤胃中的滞留时间，h。

根据a、b、c，计算瘤胃有效降解率。

式中：ED 为有效降解率；k 为样品在瘤胃中的流通速率，本研究中k=0.034%/h（张暄梓等，2021）。

1.5 数据统计与分析 所有试验数据采用SPSS 21.0 软件进行单因素方差分析（one-way ANOVA），采用独立样本t 检验进行显著性检验，采用SAS 9.4 计算瘤胃降解参数a、b 和c，结果以“平均值± 标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 不同油菜秸秆饲料营养成分含量 由表3可知，9 种样品的干物质（DM）含量在88.07%～94.3%；不同油菜CP 和粗纤维（EE）含量差异较大，其中全株油菜总平均CP 和EE 含量均高于油菜秸秆；NDF 与ADF 含量也存在较大差异，秸秆中的含量高于全株油菜；全株油菜和秸秆的ADL含量CV 值分别为33.41% 和22.05% ；秸秆的总平均半纤维素含量明显高于全株油菜。

表3 9 种油菜及秸秆的营养成分含量（干物质基础） %

2.2 油菜及秸秆的瘤胃降解特性 由图1 可知，全株油菜和秸秆的DM 降解率为24.62%～47.90%和12.14% ～29.12%。全株油菜DM 的降解率在任何时间点都显著高于秸秆（P＜0.05）；全株油菜和秸秆的NDF 降解率为7.43% ～19.92%和6.05% ～18.70%。6、12 和96 h 时，同一时间点全株油菜的NDF 降解率显著高于秸秆（P＜0.05）；油菜及秸秆的ADF 瘤胃降解率随滞留时间的增长呈逐渐升高的趋势，24 和48 h 时全株油菜的ADF 瘤胃降解率显著低于秸秆（P＜0.05），其他时间点无显著差异（P＞0.05）；在不同时间点油菜及秸秆CP 瘤胃降解率不同，且同DM 降解率类似，在任一时间点全株油菜的CP降解率显著高于秸秆（P＜0.05）。

图1 不同时间点油菜及秸秆营养成分的降解率曲线

由表4 可知，在瘤胃降解参数方面，全株油菜DM 快速降解部分和慢速降解部分均显著高于秸秆（P＜0.05），而b 的降解速率差异不显著（P＞0.05），且全株油菜的有效降解率显著高于秸秆（P＜0.05）；NDF 和ADF 的降解参数均无显著差异（P＞0.05）；全株油菜CP 的快速降解部分、慢速降解部分和有效降解部分均显著高于秸秆（P＜0.05），而b 的降解速率没有显著差异（P＞0.05）。

表4 油菜及秸秆营养成分的瘤胃降解参数

3 讨论

3.1 油菜及秸秆的营养成分含量 饲料的营养成分可反映其营养特性的基础。在本试验中，全株油菜的总平均CP、EE 含量明显高于秸秆，NDF 和ADF 含量明显低于秸秆。其中油菜秸秆的总平均CP、NDF 和ADF 含量分别为4.56%、74.15% 和55.13%，与黎力之等（2016）和杨雪海等（2017）测得的结果相似，但NDF 和ADF 含量略高，与孟春花等（2020）对照组相比，本试验油菜秸秆NDF 和ADF 含量明显低于其研究结果，但CP 含量高于其研究结果。研究结果之间存在一定的差异，原因可能和油菜品种、土壤肥沃程度和样品收割、存放时间等因素有关。从营养成分看，与常见粗饲料相比，油菜秸秆的CP 含量高于荞麦秸秆CP 含量（卢娜等，2020），也是一种具有潜力的粗饲料来源，但与玉米秸秆、小麦秸秆、苜蓿干草和羊草相比，油菜秸秆NDF 和ADF 含量较高，不利于动物消化利用（郝生燕等，2022 等；许梦婷，2022 ；王吉东等，2022）。

3.2 油菜秸秆瘤胃降解特性 粗饲料在瘤胃中的降解对反刍动物至关重要。本试验测得的全株油菜各个时间点的DM 降解率都显著高于秸秆，并且其有效降解率为35.04%，显著高于秸秆，表明全株油菜在瘤胃中的降解能力优于秸秆，利用程度更高。

纤维在瘤胃中的降解率是评价粗饲料营养价值的重要指标，可反映纤维物质在反刍动物瘤胃内消化程度。在本研究中，全株油菜和秸秆的NDF 和ADF 降解率均随消化时间的增长逐渐变缓，快速降解部分均处于较低值，说明油菜秸秆中的纤维类物质在瘤胃内难以被快速降解。本试验结果测得，油菜秸秆的NDF 和ADF 有效降解率分别为10.36% 和6.15%，低于孟春花等（2020）的试验结果，原因可能是油菜品种和试验动物不同。油菜秸秆中的主要成分为木质纤维素，而木质纤维素包括纤维素、半纤维素和木质素（Lee，1997）。木质素在瘤胃中几乎不能被微生物降解、利用，是粗饲料中最难消化的部分（张颖等，2019）。在本研究中，油菜秸秆纤维可有效降解率较低，原因可能是油菜秸秆中木质素占比较高，导致其纤维有效降解率较低，不利于动物的消化利用。木质化程度较高，木质素与纤维素之间存在坚固的酯键结构，瘤胃微生物难以降解，而反刍动物体内没有可以降解木质素的酶，成为油菜秸秆利用的主要限制因素之一（Tian 等，2018）。半纤维素与木质素分子之间形成了网状结构，进而增加了植物细胞壁对微生物的抵抗能力，使细胞壁不易被瘤胃微生物破坏（Nathan Mosier 等，2003 ；Saha Badal，2003）。与常见粗饲料相比，本研究中的全株油菜和秸秆的半纤维素含量均高于苜蓿干草和荞麦秸秆，但低于玉米秸秆、小麦秸秆和羊草的半纤维素含量，表明全株油菜和秸秆比玉米秸秆、小麦秸秆以及羊草更易被降解（王吉东等，2022 ；郝生燕等，2022 ；许梦婷，2022 ；卢娜等，2020）。

CP 瘤胃降解率主要受饲料CP 含量、组成及在瘤胃中滞留时间的影响（冯仰廉，2004）。全株油菜的CP 瘤胃降解率和有效降解率在所有时间点均高于秸秆，原因是菜籽CP 含量较高，更易被消化降解。赵娜等（2020）用山羊测得结荚饲用油菜CP 的有效降解率为76.5%，本试验测得的全株油菜的CP 有效降解率为30.3%，研究结果相差较大，可能是产地、刈割时节、试验动物的不同导致的差异。

针对油菜秸秆纤维降解率低这一特点也有学者进行了探究。张建丽等（2022）对油菜秸秆进行氨化处理，提高了CP 含量，降低了NDF 和ADF 含量，黄瑞鹏（2013）研究发现，40% 添加量能显著提高黄牛日增重，降低料重比。董瑷榕等（2019）和陈宇等（2018）研究发现，添加一定量的发酵油菜秸秆可提高山羊日增重，但陈宇等（2018）研究发现，添加20% 的发酵油菜秸秆替代粗料对麻羊生长性能无显著影响。

综上所述，油菜秸秆是一种可饲用的粗饲料来源，具有极大的饲料化利用和开发潜力。

4 结论

（1）油菜秸秆各品种的营养成分具有较大差异。不同品种油菜由于育种目标不同，遗传基因也有差异，建议未来育种将饲用价值也作为育种目标之一，提升秸秆饲料化应用效果。

（2）全株油菜和秸秆在瘤胃中的降解率较低，不易被动物利用，需进一步加工处理。

（3）与油菜秸秆相比，全株油菜更易被羊瘤胃消化。