紫花苜蓿與玉米秸稈混貯對延邊黃牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

■趙夢迪 唐澤宇 曹 雪 邸凌峰 李成云，2*

（1.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林延吉133002；2.延邊大學(xué)肉?？茖W(xué)與產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，吉林延吉133002）

紫花苜蓿（Medicago Sativa）是一種高蛋白的豆科牧草，具有營養(yǎng)豐富、產(chǎn)量高、適口性好等特點，被譽為“牧草之王”[1-2]，由于紫花苜蓿碳水化合物含量低、緩沖能值高而降低了其青貯的成功率[3]。玉米秸稈（Corn Straw）作為我國主要農(nóng)作物秸稈，因其價格低廉、來源廣泛、數(shù)量龐大且富含碳水化合物而具有較大的開發(fā)潛力，但據(jù)統(tǒng)計，我國70%左右的玉米秸稈被焚燒而導(dǎo)致資源浪費[4-5]。本試驗將紫花苜蓿與玉米秸稈按照不同比例混合青貯后對延邊黃牛進行體外發(fā)酵試驗，以期篩選出能夠改善延邊黃牛瘤胃發(fā)酵的同時，又可提高飼料利用率的紫花苜蓿與玉米秸稈混貯的最佳設(shè)計方案。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紫花苜蓿來源于吉林延邊長白山地區(qū)，于二茬初花期對其進行采集；玉米秸稈由吉林龍井動物科學(xué)基地提供，選取早熟全株并去除籽粒。將試驗樣品進行自然晾曬處理（水分約60%左右）后，玉米秸稈粉碎至2 cm左右，紫花苜蓿粉碎至1～2 cm與3～4 cm兩種長度規(guī)格。

1.2 試驗動物及飼養(yǎng)管理

選用4頭體況良好且相近、體重均在400 kg左右并且安裝永久性瘤胃瘺管的延邊黃牛為試驗動物。每天07:00、16:00進行飼喂，常規(guī)光照，自由采食、飲水和活動。

1.3 試驗基礎(chǔ)日糧

基礎(chǔ)日糧參照肉牛營養(yǎng)需要及飼養(yǎng)標準（美國NRC 2000）進行搭配(見表1)。粗精比均以7∶3的比例混合后進行飼喂。試驗期間保證飼養(yǎng)環(huán)境一致。

表1 試驗日糧組成及營養(yǎng)水平

1.4 試驗方法

1.4.1 試驗設(shè)計

根據(jù)紫花苜蓿粉碎規(guī)格及其與玉米秸稈混合比例，將試驗分為8組，具體見表2。

表2 試驗設(shè)計

1.4.2 體外培養(yǎng)過程

瘤胃液采集的時間為飼喂前2 h，等量采集4頭牛瘤胃液并充分混合，帶回實驗室4層紗布過濾得到試驗瘤胃液，與人工唾液[6]按照1∶2的比例（30 ml∶60 ml）混合后添加到發(fā)酵瓶中（內(nèi)含底物500 mg），通入二氧化碳并迅速封口置于39℃恒溫振蕩培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h。

1.4.3 體外發(fā)酵指標測定方法

pH值利用賽多利斯PB-10酸度計進行即時測定；利用注射器直接讀取微生物產(chǎn)氣量，與空白的瘤胃液培養(yǎng)瓶的差值作為凈產(chǎn)氣量；體外發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵液離心（3 500 r/min）15 min，烘干殘渣底物至恒重，稱重后即可知干物質(zhì)降解率；氨態(tài)氮測定利用苯酚-次氯酸鈉比色法進行測定；揮發(fā)性脂肪酸利用氣相色譜法進行分析（安捷倫GC-7890A型色譜儀）[7]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel作初步處理，用SPSS 19.0統(tǒng)計處理軟件程序進行單因子方差分析和多重比較，P＜0.05設(shè)為差異顯著水平，結(jié)果用“平均數(shù)±標準差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對體外發(fā)酵產(chǎn)氣量、pH值的影響

由圖1可知，紫花苜蓿與玉米秸稈混貯對延邊黃牛瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣量整體呈上升趨勢，3 h各組產(chǎn)氣量較為相近，6～12 h，8條曲線比較平緩，表明發(fā)酵速度慢，產(chǎn)氣速率也相對較慢，12 h以后，8條曲線斜率增加，表明發(fā)酵速度快，產(chǎn)氣速率也相對較快；從表3可以看出，發(fā)酵結(jié)束后（72 h），除35%的玉米秸稈添加組外，體外培養(yǎng)液累計產(chǎn)氣量各組之間差異顯著（P＜0.05），最小值出現(xiàn)在第7組[玉米秸稈（2 cm）單貯]，且顯著低于其他組（P＜0.05），最大值出現(xiàn)在第8組[紫花苜蓿（1～2 cm）單貯]，且顯著高于其他組（P＜0.05），相同紫花苜蓿處理組的體外培養(yǎng)液累計產(chǎn)氣量均隨著玉米秸稈添加量的增加呈下降趨勢，并且1～2 cm紫花苜蓿處理組中的15%、25%玉米秸稈添加組延邊黃牛瘤胃發(fā)酵累計產(chǎn)氣量均顯著高于相同玉米秸稈添加量的3～4 cm紫花苜蓿處理組（P＜0.05）。由表3可知，在整個體外發(fā)酵過程中，各組pH值之間差異不顯著（P＞0.05）。其中，最大值出現(xiàn)在CSMS2，最小值出現(xiàn)在第7組[玉米秸稈（2 cm）單貯]。玉米秸稈的添加量由15%增加到25%時，1～2 cm與3～4 cm紫花苜蓿處理組pH值均呈上升趨勢。當(dāng)玉米秸稈的添加量增加到35%時，1～2 cm紫花苜蓿處理組pH值出現(xiàn)降低趨勢，但3～4 cm紫花苜蓿處理組pH值仍處于上升趨勢。

圖1 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對延邊黃牛瘤胃發(fā)酵72 h產(chǎn)氣量的影響

表3 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對延邊黃牛瘤胃發(fā)酵72 h累積產(chǎn)氣量及pH值的影響

2.2 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對體外發(fā)酵NH3-N濃度及干物質(zhì)降解率的影響

圖2 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對延邊黃牛瘤胃發(fā)酵NH3-N濃度的影響

由圖2可知，各試驗處理組NH3-N含量隨著玉米秸稈添加量的增加均呈下降趨勢，且1～2 cm紫花苜蓿處理組的NH3-N含量略高于3～4 cm紫花苜蓿處理組，最大值與最小值分別出現(xiàn)在第8組[紫花苜蓿（1～2 cm）單貯]與第7組[玉米秸稈（2 cm）單貯]。

圖3 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對延邊黃牛瘤胃發(fā)酵干物質(zhì)降解率的影響

由圖3可知，隨著玉米秸稈添加量的增加，干物質(zhì)降解率在3～4 cm紫花苜蓿處理組下降較為明顯，且1～2 cm紫花苜蓿處理組的干物質(zhì)降解率略高于同玉米秸稈添加量的3～4 cm紫花苜蓿處理組，最小值出現(xiàn)在第七組[玉米秸稈（2 cm）單貯]。從表4可看出，NH3-N含量在1～2 cm與3～4 cm紫花苜蓿處理組中均與玉米秸稈的添加量成反比，在1～2 cm與3～4 cm各紫花苜蓿處理組中NH3-N含量差異顯著（P＜0.05），但在不同紫花苜蓿處理相同玉米秸稈添加量組中，NH3-N含量在15%、35%的玉米秸稈添加組之間差異顯著（P＜0.05），在25%的玉米秸稈添加組之間差異不顯著（P＞0.05）；干物質(zhì)降解率最小值出現(xiàn)在第7組[玉米秸稈（2 cm）單貯]，1～2 cm紫花苜蓿處理組干物質(zhì)降解率差異不顯著（P＞0.05），3～4 cm紫花苜蓿處理組中15%玉米秸稈添加組與25%的玉米秸稈添加組干物質(zhì)降解率之間差異不顯著（P＞0.05），但顯著高于35%的玉米秸稈添加組（P＜0.05），第8組[紫花苜蓿（1～2 cm）單貯]干物質(zhì)降解率顯著高于第7組[玉米秸稈（2 cm）單貯]（P＜0.05）。

表4 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對延邊黃牛瘤胃發(fā)酵NH3-N濃度及干物質(zhì)降解率的影響

2.3 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對體外發(fā)酵VFA的影響

由表5可知，在相同紫花苜蓿處理組中，總揮發(fā)性脂肪酸的含量隨著玉米秸稈添加量的增加呈下降趨勢，并且1～2 cm紫花苜蓿處理組中的總揮發(fā)性脂肪酸含量要高于相同玉米秸稈的添加量3～4 cm紫花苜蓿處理組，玉米秸稈單獨青貯（第7組）時的總揮發(fā)性脂肪酸的含量最低，并且顯著低于其他組（P＜0.05），不同紫花苜蓿處理相同玉米秸稈的添加量組之間總揮發(fā)性脂肪酸含量差異不顯著（P＞0.05）；乙酸含量最大值出現(xiàn)在第1組[CSMS1：15%玉米秸稈（2 cm）和85%紫花苜蓿（1～2 cm）]，并且顯著高于其他組（P＜0.05），1～2 cm紫花苜蓿處理組中15%、25%玉米秸稈添加組的乙酸含量要顯著高于相同玉米秸稈的添加量3～4 cm紫花苜蓿處理組（P＜0.05），但不同紫花苜蓿處理組35%玉米秸稈添加組之間差異不顯著（P＞0.05）；玉米秸稈(2 cm)單獨青貯（第7組）時的丙酸含量最低，并且顯著低于其他組（P＜0.05），不同紫花苜蓿處理組中15%、25%玉米秸稈添加組的丙酸含量顯著高于相同紫花苜蓿處理組中35%玉米秸稈添加組（P＜0.05）；丁酸含量在相同苜蓿處理組中隨著玉米秸稈添加量的增加呈先上升后下降趨勢，玉米秸稈(2 cm)單獨青貯（第7組）時的丁酸含量最低，并且顯著低于其他組（P＜0.05），不同紫花苜蓿處理相同玉米秸稈的添加量組之間丁酸含量差異不顯著（P＞0.05）；乙酸與丙酸比值最大值出現(xiàn)在第8組[苜蓿（1～2 cm）單貯]，除1～2 cm紫花苜蓿處理組中35%玉米秸稈添加組外，各玉米秸稈添加處理組的乙酸與丙酸比值與玉米秸稈單貯（第7組）和紫花苜蓿單貯（第8組）的乙酸與丙酸比值差異不顯著（P＞0.05）。

表5 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對延邊黃牛瘤胃發(fā)酵VFA的影響

3 討論

3.1 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對延邊黃牛瘤胃發(fā)酵pH值、產(chǎn)氣量的影響

作為評定反芻動物瘤胃內(nèi)環(huán)境是否穩(wěn)定的重要指標之一，pH值對瘤胃內(nèi)微生物活性起著至關(guān)重要的作用[8]。影響pH值的因素有，飼糧類型組成、加工方式，唾液分泌、采食速度以及揮發(fā)性脂肪酸等[9-10]。pH值在5.5～7.5范圍內(nèi)可以保證瘤胃微生物的正?；顒覽11]。研究發(fā)現(xiàn)，pH值低于6.0時，會較大程度抑制纖維素分解菌，從而降低飼料消化率[12]。揮發(fā)性脂肪酸的形成及纖維素的降解皆得益于穩(wěn)定且適宜的pH值環(huán)境[13]，本試驗中，pH值處在6.65～6.81之間，不會抑制纖維素的降解，并且可以滿足瘤胃微生物的正常代謝。產(chǎn)氣量的多少在一定程度上可以反映出瘤胃微生物活性的高低。本試驗中，隨著玉米秸稈比例的增加，微生物活性被抑制的程度也不斷增強，其中，1～2 cm紫花苜蓿處理組的15%、25%玉米秸稈添加組延邊黃牛瘤胃發(fā)酵72 h累計產(chǎn)氣量均顯著高于相同玉米秸稈添加量的3～4 cm紫花苜蓿處理組（P＜0.05），說明將紫花苜蓿處理成1～2 cm在優(yōu)化瘤胃發(fā)酵方面起到良好的作用，并且15%、25%的玉米秸稈添加組對改善瘤胃發(fā)酵更具有潛力。

3.2 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對體外發(fā)酵NH3-N、干物質(zhì)降解率的影響

氨作為蛋白質(zhì)在微生物降解過程中的重要中間產(chǎn)物，在其合成過程中也起著至關(guān)重要的作用，是合成微生物蛋白的主要前體物質(zhì)[9]。因為飼料中的粗蛋白質(zhì)大多數(shù)在瘤胃中被降解為NH3-N而成為瘤胃微生物利用氮的主要來源，尤其是瘤胃細菌[14-15]，因此NH3-N濃度對瘤胃影響頗深。嘎爾迪等[16]研究表明，NH3-N濃度的正常范圍是0.35～29.92 mg/100 ml，也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)NH3-N濃度大于5 mg/100 ml時，更適合瘤胃微生物蛋白質(zhì)的合成[17]。本試驗中，體外培養(yǎng)液的平均NH3-N濃度在28.62～37.92 mg/100 ml之間，可滿足瘤胃微生物蛋白質(zhì)的合成條件，其中只有第七組（玉米秸稈單貯）NH3-N濃度在正常范圍內(nèi)，其余各組均高于最大范圍，可能是因為紫花苜蓿屬于高蛋白牧草，其較高的蛋白含量使氨氣的釋放速率高于利用速率，進而導(dǎo)致體外培養(yǎng)液的NH3-N濃度升高，也可能由于體外發(fā)酵限制因素，無法被微生物利用的氨氣得不到及時釋放而導(dǎo)致NH3-N濃度升高[18]。綜合來看，NH3-N濃度隨著玉米秸稈添加量的增加而呈下降趨勢，可能是因為蛋白質(zhì)含量與玉米秸稈的添加量成反比；1～2 cm紫花苜蓿處理組的NH3-N含量略高于3～4 cm紫花苜蓿處理組，可能是因為1～2 cm紫花苜蓿青貯發(fā)酵效果更好。

作為可以直接反映反芻動物對飼料利用程度的指標之一，干物質(zhì)消化率受采食量、飼料在瘤胃內(nèi)停留時間、瘤胃微生物活性以及食糜流通速度等因素的影響[19-20]。本試驗中，干物質(zhì)消化率與玉米秸稈的添加量成反比，可能是因為玉米秸稈中粗纖維含量較高，使其消化率降低，進而導(dǎo)致本試驗的干物質(zhì)消化率隨著玉米秸稈添加量的增加而呈下降趨勢[21]；并且1～2 cm紫花苜蓿處理組的干物質(zhì)消化率略高于3～4 cm紫花苜蓿處理組，可能由于牧草的粉碎程度影響了青貯效果以及反芻動物對其的消化吸收，粉碎程度較大的組別更有利于延邊黃牛的消化系統(tǒng)。

3.3 紫花苜蓿與玉米秸稈單貯和混貯對體外發(fā)酵VFA的影響

反芻動物的主要能量來源及合成體脂肪和乳脂肪的原料是瘤胃發(fā)酵時所產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和異戊酸等，直接影響著瘤胃微生物的活性[22-23]。張建勛等[24]研究表明，隨著在羊日糧中逐漸提高精料的比例，乙酸/丙酸比值逐漸下降，但總揮發(fā)性脂肪酸濃度差異并不顯著。而楊宏波等[25]研究表明，提高斷奶犢牛日糧中精料比例可以提高犢牛總揮發(fā)性脂肪酸、乙酸和乙酸/丙酸水平。本試驗結(jié)果顯示，各紫花苜蓿處理組總揮發(fā)性脂肪酸隨著玉米秸稈添加量的增加而呈下降趨勢，但乙酸/丙酸比值并無顯著差異，可能由于玉米秸稈中富含纖維素，各紫花苜蓿處理組中的纖維素含量隨著玉米秸稈添加量的增加而增加，不利于瘤胃發(fā)酵；1～2 cm紫花苜蓿處理組的揮發(fā)性脂肪酸含量略高于3～4 cm紫花苜蓿處理組，并且1～2 cm紫花苜蓿處理組中玉米秸稈15%與25%添加量效果更佳。

4 結(jié)論

綜合分析可知，1～2 cm苜蓿處理組的瘤胃發(fā)酵效果較好，其中玉米秸稈15%與25%的添加組更有利于優(yōu)化瘤胃發(fā)酵環(huán)境，增加飼料的利用率。