于騰飛 張杰杰 孫國(guó)強(qiáng)

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，青島266109）

花生是我國(guó)北方地區(qū)廣泛種植的一種經(jīng)濟(jì)作物?；ㄉ╬eanut vine，PV）營(yíng)養(yǎng)豐富，蛋白質(zhì)、粗纖維、維生素含量豐富，適口性好，是一種值得重視的粗飼料來(lái)源。我國(guó)PV年產(chǎn)量在2 000萬(wàn)～3 000萬(wàn)t，除少數(shù)用于畜牧生產(chǎn)外，大多數(shù)PV被浪費(fèi)掉，因此，開(kāi)發(fā)利用秸稈飼料資源是緩解我國(guó)人畜爭(zhēng)糧矛盾，保證畜牧業(yè)持續(xù)發(fā)展的一條有效途徑［1－2］。目前有關(guān)飼料組合效應(yīng)的研究很多。19世紀(jì)末，德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了飼糧中過(guò)高的淀粉會(huì)阻礙干草的消化，這是最早的關(guān)于組合效應(yīng)的報(bào)道。1931年，首次有學(xué)者提出了混合飼料的非加性效應(yīng)（nonadditivity effects）或組合效應(yīng)（associative effects），也有學(xué)者報(bào)道用不同飼料組成的飼糧飼喂反芻動(dòng)物時(shí)，飼糧的表觀消化率必定不等于各個(gè)飼料的表現(xiàn)消化率的加權(quán)值之和［3］。Mould等［4］以飼糧中可利用能值或消化率的實(shí)測(cè)值與各飼料組分加權(quán)估算值之間的差異作為衡量飼料間組合效應(yīng)的唯一指標(biāo)，這種對(duì)飼料間組合效應(yīng)的理解局限于“非加性”的概念。Gill等［5］認(rèn)為，采食量的變化也應(yīng)該作為衡量飼料組合效應(yīng)的指標(biāo)，這種看法明顯突破了組合效應(yīng)僅限于“非加性”的觀念。目前用于衡量組合效應(yīng)的指標(biāo)，主要是包括能量在內(nèi)的所有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的各種利用率指標(biāo)和動(dòng)物對(duì)飼糧或飼糧中某種飼料的采食量。由于產(chǎn)氣量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率高度相關(guān)［6－7］，且體外產(chǎn)氣技術(shù)簡(jiǎn)便易行，因此目前多用體外產(chǎn)氣法研究飼料的組合效應(yīng)［8－13］。王旭［14］采用體外法研究了粗飼料混合后的組合效應(yīng)，并首次運(yùn)用了多項(xiàng)指標(biāo)綜合指數(shù)（MFAEI），該指數(shù)綜合了產(chǎn)氣量、有機(jī)物消化率、揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、微生物蛋白質(zhì)（MCP）等多項(xiàng)指標(biāo)。張吉鹍等［11］通過(guò)分析24h培養(yǎng)液中的有關(guān)指標(biāo)，對(duì)組合效應(yīng)進(jìn)行研究，并用MFAEI對(duì)組合效應(yīng)程度做出綜合評(píng)價(jià)。這些研究方法大多以某項(xiàng)單一指標(biāo)或者將幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行累加，缺乏科學(xué)性，蘇海涯［8］提出將產(chǎn)氣量和MCP 2個(gè)反映組合效應(yīng)的關(guān)鍵指標(biāo)根據(jù)消耗底物的不同進(jìn)行擬合，建立一個(gè)綜合評(píng)定的指標(biāo)，取得了較好的結(jié)果。目前，有關(guān)PV與其他飼料組合效應(yīng)的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)擬利用體外瘤胃發(fā)酵技術(shù)，研究PV與4種粗飼料間的組合效應(yīng)，旨在探究PV與4種粗飼料的合理搭配，進(jìn)而為提高反芻動(dòng)物對(duì)粗飼料的利用率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

PV、青貯玉米秸（corn stover silage，CS）、干玉米秸（dry maize straw，DMS）、全 株 玉 米 青 貯（whole corn silage，WCS）、羊草（Leymus chinensis，LC）均來(lái)自山東即墨同一牛場(chǎng)。以上飼料制成風(fēng)干樣品粉碎過(guò)40目篩，然后烘干至恒重備用。經(jīng)測(cè)定PV及4種粗飼料營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1。

表1 花生蔓與4種粗飼料營(yíng)養(yǎng)成分（干物質(zhì)基礎(chǔ)）Table 1 Nutrient composition of peanut vine and four roughages（DM basis） %

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物

選擇3頭健康營(yíng)養(yǎng)狀況良好、體重（40±3）kg、安裝有永久性瘺管的3歲嶗山奶山羊。每天飼喂3次（06：00、12：00、18：00），采用先精后粗的飼喂方式，精料限量飼喂，飼喂量為500g／（d·頭），粗料為PV和LC（各占1／2），自由采食，自由飲水。精料組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表2。

1.3 人工瘤胃

1.3.1 體外產(chǎn)氣裝置設(shè)計(jì)

裝置主體為水浴溫度可調(diào)的電熱恒溫水浴鍋，作發(fā)酵培養(yǎng)管之用的玻璃注射器（可計(jì)量容積為100mL），注射器每次使用之前洗凈烘干，使用前用少量凡士林均勻涂在活塞筒周?chē)脕?lái)減少摩擦和防止漏氣。

1.3.2 培養(yǎng)液的制備

緩沖液Ⅰ：23.5g Na2HPO4·12H2O、12.5g NaHCO3和11.5g NH4HCO3溶于400mL蒸餾水中；緩沖液Ⅱ：23.5g NaCl、28.5g KCl、6.0g MgCl2·6H2O、2.63g CaCl2·2H2O 溶 于1 000mL蒸餾水中；混合培養(yǎng)液：取400mL緩沖液Ⅰ和50mL緩沖液Ⅱ混合，然后加入蒸餾水使這種混合的緩沖液達(dá)到500mL。緩沖液和混合培養(yǎng)液均現(xiàn)用現(xiàn)配。

1.3.3 瘤胃液的采集

于06：00飼喂前，將羊綁定后，將真空泵管通過(guò)瘤胃瘺管緩緩插入瘤胃中，3只羊各抽取200mL左右瘤胃液，并迅速將抽取的瘤胃液轉(zhuǎn)移到已通入CO2并預(yù)熱至39℃的保溫壺中，充分混合均勻，經(jīng)4層紗布過(guò)濾至接收瓶中，置于39℃水浴中保存，持續(xù)通入CO2待用。

1.3.4 人工瘤胃液的制備

量取312.5mL過(guò)濾后的瘤胃液加入到準(zhǔn)備好的容器中，容器中預(yù)先加入1 000mL蒸餾水并在39℃水浴中預(yù)熱，然后加入250mL預(yù)先配制好并在39℃水浴中預(yù)熱的混合培養(yǎng)液，并持續(xù)通入CO210min左右。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

PV分別與4種粗飼料（LC、CS、WCS和DMS）以0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0比例進(jìn)行組合，共24個(gè)組合，每個(gè)組合3個(gè)重復(fù)。

表2 精料組成及營(yíng)養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）Table 2 Composition and nutrient levels of the concentrate（air－dry basis） %

1.5 指標(biāo)測(cè)定與方法

1.5.1 產(chǎn)氣量

產(chǎn)氣量測(cè)定參照蘇海涯［8］方法，將48h產(chǎn)氣量換算成每克飼料干物質(zhì)產(chǎn)氣的毫升數(shù)。

式中，Vt為樣品發(fā)酵t h后，培養(yǎng)管刻度讀數(shù)；Vo為樣品在開(kāi)始培養(yǎng)時(shí)，空白培養(yǎng)管刻度讀數(shù)（mL）；W 為樣品干物質(zhì)重（g）。

1.5.2 產(chǎn)氣參數(shù)

將各種樣品不同時(shí)間點(diǎn)（3、6、9、12、24、36、48h）的產(chǎn)氣量代入模型 GP＝a＋b（1－e－ct）［15］，根據(jù)非線(xiàn)性最小二乘法原理，求出a、b、c值。式中a為快速產(chǎn)氣部分；b為緩慢產(chǎn)氣部分；c為b的產(chǎn)氣速度常數(shù)；a＋b為潛在產(chǎn)氣量；GP為t時(shí)刻產(chǎn)氣量。

1.5.3 MCP

MCP測(cè)定采用菌體蛋白質(zhì)分離采用差速離心法，參照Cotta等［16］的方法，將其含量換算成每毫升混合培養(yǎng)液中粗蛋白質(zhì)的毫克數(shù)。

1.5.4 組合效應(yīng)（associative effects，AE）

1.5.5 綜 合 組 合 效 應(yīng) （synthetically associative effects，AEs）

綜合指標(biāo)組合效應(yīng)的計(jì)算參照蘇海涯［8］的方法。

式中：GP實(shí)測(cè)值為實(shí)際測(cè)定的產(chǎn)氣量（mL）；

MCP實(shí)測(cè)值為實(shí)際測(cè)定的MCP產(chǎn)量（mg）；

加權(quán)估算值為配合飼糧中各樣品的實(shí)際測(cè)定值乘以各自的百分含量并累加；

SUBGP為用于生成氣體所需的飼料底物樣品數(shù)量（mg）；

SUBMCP為用于生成微生物所需的飼料底物樣品數(shù)量（mg）。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003初步處理后，對(duì)單位產(chǎn)氣量、MCP產(chǎn)量采用SPSS 17.0軟件的一般線(xiàn)性模型（GLM）程序進(jìn)行方差分析和Duncan氏法多重比較，對(duì)單項(xiàng)組合效應(yīng)值進(jìn)行t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同組合產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣參數(shù)及其組合效應(yīng)

由表3～表6可知，12、24，48h各組產(chǎn)氣量隨著PV比例的提高呈現(xiàn)非線(xiàn)性的先增加后減小的趨勢(shì)，PV以20∶80與CS、DMS及LC組合時(shí)產(chǎn)氣量達(dá)到最大值，均顯著高于其他組合（P＜0.05），PV與WCS組合，產(chǎn)氣量在40∶60組合達(dá)到最大值，顯著高于 60∶40、80∶20和 20∶80組 合（P＜0.05）。在產(chǎn)氣特性上，各組合在產(chǎn)氣參數(shù)a、b、a＋b、c方面差異顯著（P＜0.05），PV產(chǎn)氣速率顯著高于其他4種粗飼料（P＜0.05），潛在產(chǎn)氣量以WCS最高，CS次之。

?

?

從產(chǎn)氣量組合效應(yīng)（AEGP）來(lái)看，12、24和48h時(shí)，在PV與CS、PV與DMS、PV與LC組合中，當(dāng)PV比例占20%時(shí)，均出現(xiàn)最大正組合效應(yīng)（P＜0.01），隨著PV比例的增大AEGP值逐漸下降，當(dāng)PV比例占80%時(shí)為顯著的負(fù)組合效應(yīng)（P＜0.01或P＜0.05）；PV與 WCS組合，12、24和48h的AEGP值先增大后減小，最后變?yōu)樨?fù)組合效應(yīng)，20∶80和40∶60組合均產(chǎn)生正組合效應(yīng)（P＜0.01或P＜0.05），PV比例占40%時(shí)正組合效應(yīng)最大（P＜0.01），當(dāng)PV比例為60%時(shí)，轉(zhuǎn)為產(chǎn)生顯著的負(fù)組合效應(yīng)（P＜0.01或P＜0.05），當(dāng)PV比例占80%時(shí)，負(fù)組合效應(yīng)達(dá)到最大值（P＜0.01或P＜0.05）。12、24，48h的 AEGP從數(shù)值上看不盡一致，但總體變化趨勢(shì)一致。最大組合效應(yīng)均在同一組合比例出現(xiàn)。

2.2 48hMCP產(chǎn)量及其組合效應(yīng)

由表7可知，各組合48hMCP產(chǎn)量隨PV比例的增加呈非線(xiàn)性增加趨勢(shì)，PV比例為0時(shí)MCP產(chǎn)量最低，PV比例為100%時(shí)產(chǎn)量最高，均差異顯著（P＜0.05）。

從MCP組合效應(yīng)來(lái)看，各組合組合效應(yīng)均極顯著（P＜0.01），PV與 CS、DMS和 WCS組合均產(chǎn)生負(fù)組合效應(yīng)，隨著PV比例的提高，負(fù)組合效應(yīng)值逐漸增大；PV與LC組合先為正組合效應(yīng)后轉(zhuǎn)為負(fù)組合效應(yīng)，隨著PV比例的提高，正組合效應(yīng)逐漸減小繼而轉(zhuǎn)為負(fù)組合效應(yīng)，且隨著PV比例的提高，負(fù)組合效應(yīng)值逐漸增大。

表7 花生蔓與4種粗飼料組合微生物蛋白質(zhì)產(chǎn)量及其組合效應(yīng)Table 7 Microbial protein yield and its associative effects in PV with four roughages combinations（n＝3）

2.3 48h綜合組合效應(yīng)

由表8可知，用AEs評(píng)價(jià)，PV與CS、DMS及LC以PV比例占20%時(shí)均出現(xiàn)組合效應(yīng)最大值，分別為23.48%、13.30%和8.46%，隨著PV比例增大，其正組合效應(yīng)值逐漸減小或轉(zhuǎn)為負(fù)組合效應(yīng)后隨著PV比例增大負(fù)組合效應(yīng)值逐漸增大，當(dāng)PV比例占80%時(shí)，其負(fù)組合效應(yīng)值最大，分別為－1.61%、－17.10%和－8.16%；PV 與 WCS組合隨著PV比例增大，其正組合效應(yīng)值先增大后減小，至PV比例占40%時(shí)出現(xiàn)最大正組合效應(yīng)12.31%，PV比例占60%時(shí)轉(zhuǎn)為負(fù)組合效應(yīng)，且負(fù)組合效應(yīng)逐漸增大，當(dāng)PV比例占80%時(shí)負(fù)組合效應(yīng)達(dá)到最大值－7.28%。

3 討 論

3.1 不同組合產(chǎn)氣量、產(chǎn)氣參數(shù)及產(chǎn)氣量組合效應(yīng)

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，PV產(chǎn)氣速率最大，原因可能是PV營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，蛋白質(zhì)含量高，潛在產(chǎn)氣量以WCS和CS最大，原因可能是青貯過(guò)程使玉米秸稈中的可消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量增大，且易于被微生物利用。產(chǎn)氣量是一個(gè)綜合反映飼料可發(fā)酵程度的指標(biāo)，表現(xiàn)了瘤胃微生物活動(dòng)的總體趨勢(shì)。飼料的可發(fā)酵性越強(qiáng)，瘤胃微生物的活性越高，產(chǎn)氣量就越大。飼料中的可發(fā)酵有機(jī)物含量越少，瘤胃微生物的活性越弱，產(chǎn)氣量也相應(yīng)越少［12］。飼料的可發(fā)酵程度在很大程度上取決于能氮釋放的同步性，瘤胃中碳水化合物的發(fā)酵和蛋白質(zhì)降解速率是否同步?jīng)Q定了底物的消化率和蛋白質(zhì)的利用率［13］。由表3～表6可知，各組合產(chǎn)氣量隨著PV比例的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，PV 與 CS、PV與 DMS、PV與 LC組合均在20∶80組合產(chǎn)氣量最大，PV與 WCS組合在40∶60組合產(chǎn)氣量最大，而后呈下降趨勢(shì)，原因可能是這2個(gè)組合可發(fā)酵程度高，消化充分，因此產(chǎn)氣量高，但是由于PV半纖維素的含量較低，隨著PV比例的增大，易于被瘤胃微生物利用的產(chǎn)氣底物減少，故產(chǎn)氣量逐漸減小。從AEGP來(lái)看，PV與CS、PV與DMS，PV與LC以20∶80組合產(chǎn)氣量組合效應(yīng)最高，這可能是由于PV營(yíng)養(yǎng)成分如粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、維生素等高于CS、DMS和LC，且PV屬于豆科植物，消化速率快［17］，為瘤胃微生物的活動(dòng)提供了充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)了組合的消化，從而產(chǎn)生正組合效應(yīng)，但反芻動(dòng)物對(duì)豆科植物粗纖維總體消化率要低于禾本科植物［17］，且隨著PV比例的提高，組合中易于發(fā)酵的半纖維素的含量減少，導(dǎo)致組合能氮比例不平衡，可發(fā)酵程度降低，故組合效應(yīng)逐漸減小，直至產(chǎn)生負(fù)值；PV與WCS組合中當(dāng)PV比例占20%～40%時(shí)均產(chǎn)生正組合效應(yīng)，呈增加趨勢(shì)，原因可能是 WCS能量較高，當(dāng)PV比例占20%～40%時(shí)，組合可發(fā)酵程度高，瘤胃微生物充分增殖，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)得以充分發(fā)酵，當(dāng)PV比例增高到60%以上時(shí)，能氮比例失衡，組合的可發(fā)酵程度降低，從而導(dǎo)致組合效應(yīng)的減小。劉太宇等［18］研究發(fā)現(xiàn)，在玉米青貯中添加15%的PV效果最為理想，與對(duì)照組相比，粗蛋白質(zhì)、粗脂肪的含量分別提高了23.6%和15.5%，維生素、胡蘿卜素也明顯增加，同時(shí)混合青貯使青貯味美、柔軟，適口性得到進(jìn)一步地提高，與本試驗(yàn)結(jié)果相近。張吉鹍等［11］研究發(fā)現(xiàn)，用體外法評(píng)定苜蓿與玉米秸稈之間的組合效應(yīng)，從產(chǎn)氣量結(jié)果上看，用20%～40%的苜蓿替代玉米秸稈效果最好，苜蓿與PV同屬豆科，故該試驗(yàn)結(jié)果與本試驗(yàn)相似。

表8 綜合組合效應(yīng)Table 8 Synthetically associative effects（n＝3） %

3.2 48hMCP產(chǎn)量及組合效應(yīng)

MCP是反芻動(dòng)物最主要的氮源供應(yīng)者，能提供蛋白質(zhì)需要量的40%～80%，其合成需要各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)，包括碳水化合物、維生素、微量元素及常量元素等，維持微生物生長(zhǎng)最主要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是能量和蛋白質(zhì)。MCP濃度間接地反映培養(yǎng)體系中微生物種群的數(shù)量［12］。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，MCP的產(chǎn)量隨PV比例的提高呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，原因可能是PV蛋白質(zhì)含量較其余4種粗飼料高，為瘤胃微生物提供了更多的氮源，因此MCP的產(chǎn)量隨PV比例的提高而增大；本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，MCP的產(chǎn)量和產(chǎn)氣量具有一定的負(fù)相關(guān)性，即產(chǎn)氣量高時(shí) MCP低，這與Blümeel等［19］的試驗(yàn)結(jié)果相似，Hespell等［20］、張吉鹍等［11］的研究也有類(lèi)似結(jié)果，這可能與能氮釋放速率的同步性有關(guān)，也反映了飼料組合的可發(fā)酵程度。在微生物蛋白質(zhì)組合效應(yīng)（AEMCP）方面，隨著PV比例的提高，PV與3種玉米秸組合均產(chǎn)生負(fù)組合效應(yīng)，PV與LC組合由正組合效應(yīng)逐漸變?yōu)樨?fù)組合效應(yīng)，且負(fù)組合效應(yīng)均逐漸增大，分析原因可能是由于PV比例提高，飼料組合發(fā)酵程度降低，能氮失衡；也可能是一些其他尚不清楚的原因，有待于進(jìn)一步研究。

3.3 48h綜合組合效應(yīng)

由表3～表7可知，以AEGP及AEMCP評(píng)定PV與幾種粗飼料組合的體外培養(yǎng)的組合效應(yīng)，其數(shù)值和變化趨勢(shì)不盡一致，結(jié)果存在一定的差異，如PV與 WCS組合48h的AEGP，當(dāng)PV比例為20%、40%、60%和80%時(shí)，AEGP分別為6.59%、12.56%、－4.22%和－7.30%，而 AEMCP分別為－2.53%、－3.69%、－4.91%和－6.95%，在產(chǎn)氣量上是正組合效應(yīng)在MCP卻是負(fù)組合效應(yīng)，即兩者具有不一致性，PV與其他粗飼料組合也有類(lèi)似的結(jié)果。產(chǎn)氣量反映的是飼料組合中可利用能量和碳水化合物的發(fā)酵，而MCP反映的是飼料組合提供微生物可利用蛋白質(zhì)的能力，主要受飼料可降解氮和可發(fā)酵能平衡程度的影響。因此，單一指標(biāo)雖然能從一定程度上反映組合效應(yīng)，但是不全面的，只有把二者綜合起來(lái)考慮才可能得到較為準(zhǔn)確的結(jié)果。盧德勛［21］指出，飼料組合效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是來(lái)自不同飼料的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、非營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以及抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)之間互作的整體效應(yīng)，并且根據(jù)利用率或采食量等指標(biāo)分為“正組合效應(yīng)”、“負(fù)組合效應(yīng)”和“零組合效應(yīng)”3種類(lèi)型。負(fù)組合效應(yīng)可降低有效代謝能，正組合效應(yīng)可以提高粗飼料的消化率和采食量。如果飼料組合合理，則可能發(fā)生正組合效應(yīng)，提高對(duì)飼料的利用率，反之，如果組合不恰當(dāng)，則會(huì)降低其利用率，造成不必要的浪費(fèi)。因此，在選擇適合的飼料組合時(shí)，應(yīng)考慮整體消化率高、整體發(fā)酵效果好的組合。

4 結(jié) 論

① 在產(chǎn)氣特性上，PV產(chǎn)氣速率最高，WCS潛在產(chǎn)氣量最大，CS次之。

② 用12、24，48h的AEGP作為衡量指標(biāo)，PV與CS、DMS及LC的最佳組合比例均為20∶80，PV與 WCS的最佳組合比例為40∶60。

③ 用AEMCP作為衡量指標(biāo)，各組合最佳組合比例均為20∶80。

④ 用AEs作為衡量指標(biāo)，PV與CS、DMS及LC的最佳組合比例均為20∶80，PV與 WCS的最佳組合比例為40∶60。

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