體外產(chǎn)氣法對蘇丹草與棉稈間組合效應(yīng)的研究

賽迪古麗·賽買提，張志軍

（1.新疆畜牧科學(xué)院畜牧業(yè)質(zhì)量標準研究所，烏魯木齊 830000；2.新疆畜牧科學(xué)院飼料研究所，烏魯木齊 830000）

很多學(xué)者通過試驗研究發(fā)現(xiàn)動物飼料間普遍存在著組合效應(yīng)[1-2]。當飼料由單一的原料混合配制成動物飼料時，不同飼料之間由于組合效應(yīng)會影響混合飼料的消化率。當混合飼料飼喂動物消化率高于單一飼料飼喂時就會發(fā)生正組合效應(yīng)。通過利用飼料間的正組合效應(yīng)可節(jié)約飼料成本，同時可以獲得較好的飼喂效果。由此可知，利用好飼料間的正組合效應(yīng)是提高畜牧業(yè)飼料利用效率的重要途徑。棉花種植業(yè)是新疆地區(qū)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，每年生產(chǎn)的棉花秸稈超過了300萬t，但是棉稈的含氮量較低、養(yǎng)分供給不足，具有厚實的細胞壁結(jié)構(gòu)，動物往往難以消化，需要與其他飼料配合利用，才能發(fā)揮好其作用；而蘇丹草為高粱屬一年生禾本科牧草，營養(yǎng)豐富，且消化率高，營養(yǎng)期粗脂肪和無氮浸出物較高，抽穗期粗蛋白質(zhì)含量較高，粗蛋白質(zhì)中各類氨基酸含量也很豐富。為了獲得棉稈和蘇丹草最佳的混合發(fā)酵比例，本文依據(jù)瘤胃微生物的發(fā)酵特點，將棉稈和蘇丹草按照不同比例在人工瘤胃中進行發(fā)酵試驗，收集產(chǎn)氣量、VFA、NH3-N等指標，計算棉稈和蘇丹草的不同比例發(fā)酵后的組合效應(yīng)，同時以此為依據(jù)設(shè)計反芻動物飼料配方中優(yōu)質(zhì)牧草和秸稈之間的比例，進而應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，提高兩類飼草料的利用效率。

1 材料與方法

1.1 飼草料來源

本試驗所使用的棉稈采自于新疆喀什地區(qū)岳普湖縣，蘇丹草采自于新疆昌吉州奇臺縣，整株采集后60℃的溫度條件下烘干48 h，直至恒重，180目粉碎過篩后常溫干燥保存待用。

1.2 人工瘤胃

1.2.1 體外產(chǎn)氣裝置設(shè)計和緩沖液制備

本試驗采用注射器法（100 mL），參考自 Menke（1979）和于騰飛（2012）[3-4]。

1.2.2 瘤胃液采集

選擇身體健康狀況良好、體重45 kg左右即將屠宰的三只公羊，飼喂15 d后屠宰時在瘤胃處切開一小口，使用紗布過濾收集瘤胃液，同時立即保存至溫度為39℃的保溫瓶（已提前通入CO2）。

1.2.3 人工瘤胃液的制備

從前述收集到的瘤胃液中取312.5 mL放至預(yù)先備好的容器，容量瓶中預(yù)先裝入含有CO2氣體的1 000 mL 39℃ 的蒸餾水，再加入前述配備好的39℃水浴中預(yù)熱1.2.2中的混合培養(yǎng)液250 mL，向其中通入10 min CO2氣體，人工瘤胃液制備成功。

1.3 試驗設(shè)計

將提前粉碎的蘇丹草與棉稈分別按照 0∶100、100∶0、25∶75、50∶50、75∶25 充分混合， 設(shè) 3 個重復(fù)樣本，每個樣本組合取樣0.2 g，發(fā)酵時長72 h。

1.4 氨態(tài)氮和VFA的測定

氨態(tài)氮利用比色法測定[5]；VFA利用GC2010氣象色譜儀測定[6]。

1.5 飼草組合效應(yīng)的估算[7]

單項組合效應(yīng)值(AE)=(實測值-理論值)/理論值×100%；

式中，實測值是實際測定的值；理論值=飼草I的實際測定值×飼草I配比（%）+飼草II的實際測定值×飼草II的配比（%）+飼草Ⅲ的實際測定值×飼草Ⅲ配比（%）；

組合效應(yīng)綜合指數(shù)(AEs)=（AEGP+AENH3-N+AEVFA）。

1.6 統(tǒng)計分析

本試驗數(shù)據(jù)采用Excel2007進行整理后，利用SPSS 16.0的ANOVA（方差分析）功能進行比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同組合在各時間點的產(chǎn)氣量分析（見圖1）

圖1 蘇丹草與棉稈不同組合的產(chǎn)氣量（單位：ML）

由圖1可知，蘇丹草和棉稈為50∶50和25∶75的組合時，產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣速率高于其他組合，隨著時間的推移，棉稈的產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率在24 h后明顯降低，說明24 h之后棉稈的發(fā)酵基本結(jié)束，其他組合仍進行著發(fā)酵。

不同組合效應(yīng)的產(chǎn)氣量如表1所示，整個試驗過程中，每個組合均產(chǎn)生了正組合效應(yīng)，尤其是24～72 h比例為50∶50與25∶75產(chǎn)生的正組合效應(yīng)正值高，25∶75的比例產(chǎn)生的組合效應(yīng)最高。

表1 蘇丹草與棉稈不同比例發(fā)酵產(chǎn)氣量組合效應(yīng)分析

2.2 VFA組合效應(yīng)分析

不同比例組合的VFA值如表2所示，其中比例為75∶25的試驗組VFA均為正值。比例為75∶25的乙酸組合效應(yīng)最高,為0.37。比例為50∶50的戊酸的組合效應(yīng)為負值，其他酸均為正值。

表2 蘇丹草與棉稈不同比例發(fā)酵VFA的組合效應(yīng)分析

2.3 72 h參數(shù)組合效應(yīng)分析

表3為各比例組合下72 h參數(shù)指標統(tǒng)計。其中，氨態(tài)氮（NH3-N）的組合效應(yīng)最高，且均為正值，比例為25∶75組合效應(yīng)值為0.57。三種比例組合的TVFA的組合效應(yīng)都為正值，75∶25組的組合效應(yīng)值最高。GP數(shù)據(jù)表明25∶75的組合效應(yīng)最高，且綜合組合效應(yīng)（AE）達1.08，為最高值。

表4 蘇丹草與棉稈不同比例發(fā)酵72h單項參數(shù)組合效應(yīng)比較

3 討 論

3.1 不同組合產(chǎn)氣量組合效應(yīng)

作為反芻動物粗飼料，蘇丹草營養(yǎng)豐富，且消化率高。瘤胃的產(chǎn)氣總量通常用來判定飼料的營養(yǎng)價值。具有越高的產(chǎn)氣量或者越快的產(chǎn)氣速率，表明飼料更易于被微生物降解[8]。本試驗中，不同比例組合的產(chǎn)氣量隨著時間累加，其產(chǎn)氣量均有不同程度的增加（圖1），各組在36 h之后的產(chǎn)氣速率明顯降低，在48～72 h之間各組的產(chǎn)氣量增加不明顯。試驗結(jié)果表明，蘇丹草和棉稈為50∶50和25∶75的組合時，產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣速率高于其他組合，蘇丹草和棉稈單獨使用的效果較差，但棉稈的產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣速率在24 h后明顯降低，說明棉桿經(jīng)歷過較長時間的發(fā)酵，能夠為微生物提供營養(yǎng)的物質(zhì)明顯不足。從產(chǎn)氣量組合效應(yīng)來看，從2～24 h，各比例組合所產(chǎn)生的均為正組合效應(yīng)，然而這種正組合效應(yīng)差異并不顯著。自24 h至72 h，組合為50∶50和25∶75的正組合效應(yīng)最高，分析其原因可能與蘇丹草含有較高的粗蛋白質(zhì)、維生素與組合效應(yīng)有關(guān)[8]，消化的初始階段蘇丹草提供給微生物的大量能量與氨，使得微生物的繁殖和生長速度大為增加，體量巨大的微生物又反過來促使了蘇丹草與棉桿的深度降解。國外學(xué)者研究灌木體外產(chǎn)氣量試驗[9]，結(jié)果表明粗蛋白含量與發(fā)酵過程所產(chǎn)生的氣量間具有一定的正相關(guān)關(guān)系。我國的一些學(xué)者研究了豆科牧草與蓼科牧草的組合效應(yīng)[10]，結(jié)果表明不同組合間的產(chǎn)氣量與牧草中含有的粗蛋白量之間呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系，上述研究成果與本文試驗結(jié)果有相似之處，也有相悖之處。究其原因可能是不同牧草組合后，其中的營養(yǎng)成分極為復(fù)雜，不同營養(yǎng)組分之間的生化作用影響了牧草的發(fā)酵特性，進而導(dǎo)致了不同組合的牧草發(fā)酵特性存在一定差異。

3.2 不同組合發(fā)酵參數(shù)及其組合效應(yīng)

本試驗兩種草料不同比例的混合發(fā)酵的NH3都產(chǎn)生了正組合效應(yīng)，作為營養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃中降解的最終產(chǎn)物，NH3-N可被瘤胃微生物合成微生物蛋白（MCP），這表明MCP的合成有了較多的底物，為提高動物生產(chǎn)性能提供了基礎(chǔ)。另外，部分NH3-N可通過氮素循環(huán)進入其他消化系統(tǒng)[11]。盡管這與孫林在對5種飼草不同組合的體外發(fā)酵產(chǎn)生的NH3-N含量并無顯著變化的實驗結(jié)果有差別，其原因可能是孫林驗用所使用的牧草本身蛋白質(zhì)含量高，能夠提供足量的微生物營養(yǎng)物質(zhì)，所以引起的變化不顯著[12]。

國外學(xué)者研究證明，優(yōu)質(zhì)飼草間的組合效應(yīng)并沒有劣質(zhì)飼草的組合效應(yīng)顯著[13]。VFA濃度可以衡量瘤胃碳水化合物發(fā)酵狀況，其本身也是反芻動物主要的能量來源，并可合成乳脂和體脂[14]。從本試驗的組合效應(yīng)來看，75∶25的乙酸、丙酸和丁酸的正組合效應(yīng)最高，這對于難以被動物消化的棉稈來說，有助于瘤胃微生物對棉稈的利用。

4 結(jié) 論

在本試驗設(shè)計條件下，蘇丹草和棉稈的比例為50∶50和25∶75時，發(fā)酵所產(chǎn)生的產(chǎn)氣量與產(chǎn)氣速率較高，且在2～24 h，產(chǎn)生了較好的正組合效應(yīng)；另外24～72 h的50∶50和25∶75組的其他指標也產(chǎn)生了較好的正組合效應(yīng)。其中以25∶75組的綜合組合效應(yīng)最好。