周 波 韋家周 邵鵬程 莫瑞玻 韋志堅(jiān) 張 宇 鄒彩霞** 何仁春

(1.廣西大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，南寧 530005；2.廣西農(nóng)墾金光乳業(yè)有限公司，南寧 530001；3.廣西畜牧研究所，南寧 530002)

我國(guó)飼料資源豐富種類繁多，如何準(zhǔn)確地評(píng)定不同飼料原料的能量，在生產(chǎn)實(shí)際中科學(xué)配制飼糧滿足動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需要具有重要的意義[1-2]。消化能(DE)是飼糧可消化養(yǎng)分所含有的能量，其可以通過動(dòng)物攝入的飼糧總能(GE)與糞能(FE)之差計(jì)算。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究飼糧中DE的方法主要有體內(nèi)法、半體內(nèi)法、體外法[3-4]和預(yù)測(cè)法[5]。然而，體外法不夠準(zhǔn)確，體內(nèi)法和半體內(nèi)法試驗(yàn)雖較為準(zhǔn)確但是操作比較繁瑣，因此，基于化學(xué)成分的預(yù)測(cè)模型被視為獲得飼料或飼糧DE的有效的方法[6-7]。在反芻動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定時(shí)，通過飼糧原料的化學(xué)成分建立DE的預(yù)測(cè)模型已有相關(guān)報(bào)道[8-10]，但對(duì)含甘蔗副產(chǎn)物飼糧的可消化養(yǎng)分與DE的相關(guān)研究尚未見諸報(bào)道。我國(guó)廣西是甘蔗的主要產(chǎn)區(qū)，每年的甘蔗收獲季節(jié)有大量的甘蔗尾葉和榨糖后剩余的甘蔗渣。甘蔗渣具有數(shù)量多、來源集中、質(zhì)量均一、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)，但由于纖維素和木質(zhì)素含量較高，不適宜于直接飼喂動(dòng)物[11-12]，而70%～80%甘蔗副產(chǎn)物被直接用作糖廠鍋爐燃料，得不到有效利用，除造成資源浪費(fèi)，還對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定的污染[13]。研究顯示，甘蔗渣經(jīng)化學(xué)、生物技術(shù)處理后可作為反芻動(dòng)物的粗飼料[14-15]。通常甘蔗收獲季節(jié)在每年12月至翌年3、4月，恰逢南方冬春季節(jié)缺草期，大宗甘蔗副產(chǎn)物可有效緩解南方冬春飼草料供應(yīng)短缺問題。目前在我國(guó)飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中還沒有甘蔗副產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定數(shù)據(jù)，因此亟需測(cè)定營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相關(guān)數(shù)據(jù)，來解決甘蔗副產(chǎn)物實(shí)際運(yùn)用的難題。本試驗(yàn)通過分析牛含甘蔗副產(chǎn)物飼糧的DE與可消化養(yǎng)分之間的相關(guān)關(guān)系，建立DE預(yù)測(cè)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)含甘蔗副產(chǎn)物飼糧的牛DE的預(yù)測(cè)，為甘蔗副產(chǎn)物飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定及生產(chǎn)運(yùn)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用甘蔗尾葉青貯、膨化蔗渣和堿化蔗渣均由廣西農(nóng)墾綠姆山牛場(chǎng)提供，具體制作方法如下。

甘蔗尾葉青貯制作：將新鮮的甘蔗尾葉切碎后按2 mL/kg噴灑含有植物乳桿菌(活菌數(shù)7.70×107CFU/mL)和枯草芽孢桿菌(活菌數(shù)1.20×108CFU/mL)的混合菌液后，轉(zhuǎn)移至干凈的青貯池后壓實(shí)覆膜青貯，甘蔗尾葉青貯90 d后即為甘蔗尾葉青貯料，用于后續(xù)試驗(yàn)。

膨化蔗渣制作：將干物質(zhì)為50%的蔗渣在膨化罐內(nèi)使用溫度為220～250 ℃，壓力為20 kg/cm2，處理4 min，將處理后的蔗渣放置于干凈的青貯池內(nèi)常溫儲(chǔ)存120 d后即為膨化甘蔗渣，用于后續(xù)試驗(yàn)。

堿化蔗渣制作：采用干物質(zhì)為50%的蔗渣按12 g/kg添加燒堿，并用混合機(jī)混勻后放置于干凈的青貯池內(nèi)常溫保存90 d后即為堿化蔗渣，用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)配制含3種甘蔗副產(chǎn)物(甘蔗尾葉青貯、堿化蔗渣和膨化蔗渣)的TMR，并配制1種含象草的TMR作為對(duì)照。飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)成分見表1。精料補(bǔ)充料組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表2。試驗(yàn)選取約1周歲體重(350±10) kg左右的體況良好的西門塔爾牛36頭，分為4個(gè)組，每組9頭牛。4組分別為象草組(elephant grass，EG)組、甘蔗尾葉青貯(sugarcane tail silage，SS)組、堿化蔗渣(堿化蔗渣alkalized sugarcane bagasse，ASB)組和膨化蔗渣(steam explosion sugarcane bagasse，SESB)組，飼喂對(duì)應(yīng)的飼糧。試驗(yàn)分為2期進(jìn)行，每期14 d，其中預(yù)試期9 d，采樣期5 d，2期中間過渡期為15 d。

表1 飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平

表2 精料補(bǔ)充料組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.3 樣品采集及處理

于試驗(yàn)正式開始后進(jìn)行糞樣采集工作，每頭牛每天分別在08:00和14:30通過直腸采集100 g新鮮糞樣，每天采集200 g新鮮糞樣，連續(xù)采集5 d，加入20 mL濃度為10%硫酸進(jìn)行固氮后放在-20 ℃的冰箱保存，同時(shí)采集各組飼糧500 g。

1.4 常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定

將每頭牛每天采集的糞樣充分混合，然后用烘箱在65 ℃下烘干至恒重，再將5 d的糞樣或飼糧樣混合均勻后粉碎過40目篩后干燥保存。飼糧和糞樣中的干物質(zhì)(DM)含量測(cè)定方法參照GB/T 6435—2014，粗灰分(Ash)含量測(cè)定法參照GB/T 6438—2007；中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量采用濾袋法(ANKOM-200纖維分析儀，美國(guó))測(cè)定；粗蛋白質(zhì)(CP)含量采用凱氏定氮法(Gerhart Vap50s全自動(dòng)凱氏定氮儀，德國(guó))測(cè)定，總能(GE)采用氧彈式量熱儀(Sundy SDC5015，長(zhǎng)沙)測(cè)定。

1.5 可消化養(yǎng)分的測(cè)定

采用鹽酸不溶灰分(AIA)法測(cè)定飼糧養(yǎng)分表觀消化率，AIA含量測(cè)定方法參照GB/T 23742—2009。養(yǎng)分表觀消化率計(jì)算公式如下：

某養(yǎng)分表觀消化率(%)=100-
100×(a×B)/(A×b)。

式中：A為飼糧中該養(yǎng)分含量(%)；a為糞樣中該養(yǎng)分含量(%)；B為飼糧中AIA含量(%)；b為糞樣中AIA含量(%)。

根據(jù)飼糧養(yǎng)分含量和表觀消化率計(jì)算可消化養(yǎng)分，計(jì)算公式如下：

飼糧中某可消化養(yǎng)分=飼糧中該養(yǎng)分的含量×該養(yǎng)分的表觀消化率。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行初步處理后，采用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)飼糧的DE和可消化養(yǎng)分進(jìn)行相關(guān)分析、主成分分析及回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 含甘蔗副產(chǎn)物飼糧可消化養(yǎng)分與DE的相關(guān)性

含甘蔗副產(chǎn)物飼糧的養(yǎng)分表觀消化率和可消化養(yǎng)分見表3。由表4可知，飼糧DE與可消化有機(jī)物(DOM)、可消化中性洗滌纖維(DNDF)和可消化酸性洗滌纖維(DADF)呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；飼糧DOM與DNDF和DADF呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；飼糧可消化干物質(zhì)(DDM)與可消化粗蛋白質(zhì)(DCP)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，與DADF呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；飼糧DCP與DADF呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)；飼糧DNDF與DADF呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

2.2 含甘蔗副產(chǎn)物飼糧可消化養(yǎng)分對(duì)DE影響的主成分分析

碎石圖是按照特征根大小排列的主要成分散點(diǎn)圖，利用碎石圖的直觀效果能夠確立最優(yōu)的因子數(shù)量。碎石圖中各成分點(diǎn)間連線坡度的陡緩程度可以比較清楚的看出成分的重要程度。由圖1可知，前3個(gè)點(diǎn)之間的連線較陡，與表5中前3個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)86.165%一致。

表3 養(yǎng)分表觀消化率和可消化養(yǎng)分(干物質(zhì)基礎(chǔ))

表4 可消化養(yǎng)分與DE的相關(guān)性

圖1 含甘蔗副產(chǎn)物飼糧主成分碎石圖

由表5可知，按照累積貢獻(xiàn)率達(dá)到70%以上的要求選取第1主成分、第2主成分，二者累積為75.706%的總貢獻(xiàn)率能反映大部分信息。第1主成分的特征根為2.189，貢獻(xiàn)率為43.773%。根據(jù)計(jì)算出的特征向量(表6)，第1主成分關(guān)系式為：DE=0.220DDM+0.488DOM-0.327DCP+0.564DNDF+0.537DADF。第2主成分的特征根1.597，貢獻(xiàn)率為31.933%，根據(jù)計(jì)算出的特征向量(表6)，第2主成分關(guān)系式為：DE=-0.626DDM+0.431DOM+0.561DCP+0.307DNDF-0.116DADF。

2.3 含甘蔗副產(chǎn)物飼糧可消化養(yǎng)分對(duì)DE的預(yù)測(cè)方程

由表7可知，由一種可消化養(yǎng)分作為預(yù)測(cè)因子的DE預(yù)測(cè)方程為DE=0.320+18.088DOM(R2=0.967,n=72,P<0.001)時(shí)R2較大，由多種可消化養(yǎng)分作為預(yù)測(cè)因子的DE預(yù)測(cè)方程為DE=-0.537+2.913DDM+17.260DOM+3.169DNDF-1.668DADF(R2=0.976,n=72,P<0.001)、DE=-0.502+17.239DOM+2.591DDM+2.616DNDF(R2=0.975,n=72,P<0.001)和DE=-0.753+3.337DDM+17.279DOM-0.206DCP+3.091DNDF-1.351DADF(R2=0.976,n=72,P<0.001)時(shí)R2較大。

表5 可消化養(yǎng)分與DE的特征根與貢獻(xiàn)率

表6 主成分的特征根和特征向量

表7 應(yīng)用飼糧可消化養(yǎng)分作為預(yù)測(cè)因子的DE預(yù)測(cè)方程

2.4 含甘蔗副產(chǎn)物飼糧DE預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的比較

表8比較了由表7中DE預(yù)測(cè)方程推算得出DE的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值，由表8數(shù)據(jù)可知使用預(yù)測(cè)方程DE=0.320+18.088DOM和DE=0.389-0.727DCP+18.082DOM對(duì)飼糧DE進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的誤差較小，象草組、甘蔗尾葉青貯組、堿化蔗渣組和膨化蔗渣組使用DE=0.320+18.088DOM預(yù)測(cè)時(shí)的誤差分別為0.04、-0.04、-0.02、0.03，使用DE=0.389-0.727DCP+18.082DOM預(yù)測(cè)時(shí)的誤差分別為0.04、-0.03、-0.03、0.01。

3 討 論

3.1 含甘蔗副產(chǎn)物飼糧可消化養(yǎng)分與DE的相關(guān)性

DE是飼糧可消化養(yǎng)分所含有的能量，其可以通過計(jì)算動(dòng)物攝入飼糧GE與FE之差得出。一般情況下，F(xiàn)E是影響飼糧DE的最大因素，粗飼料中由于纖維含量較高，造成能量利用效率較低，代謝能(ME)和DE下降，F(xiàn)E上升。Hales等[16]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧蛋白質(zhì)水平一定時(shí)，隨著粗纖維水平的提高，F(xiàn)E線性增加，DE線性下降。Norris等[17]的研究也發(fā)現(xiàn)，隨著單寧提取物在飼糧中添加量的增加，動(dòng)物的FE增加，DE降低。飼糧中的粗飼料是反芻動(dòng)物重要的能量來源，粗飼料中的纖維經(jīng)過瘤胃微生物的發(fā)酵產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸被反芻動(dòng)物利用。Stergiadis等[8]和Sung等[18]研究指出，飼糧中的ADF和NDF含量與飼糧DE和ME呈顯著的負(fù)相關(guān)，同時(shí)也是預(yù)測(cè)DE的最佳預(yù)測(cè)因子。類似的，Schrama等[19]和Seo等[20]的研究也指出飼糧中的可消化養(yǎng)分與其ME有明顯的相關(guān)性，可以使用可消化養(yǎng)分作為預(yù)測(cè)因子來預(yù)測(cè)飼糧的DE。Martínez Marín等[21]在馬的DE預(yù)測(cè)方程研究中得出DE與飼糧中CP、粗脂肪(EE)含量呈正相關(guān)關(guān)系，但與粗纖維(CF)含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，該研究還發(fā)現(xiàn)飼糧中的能量消化率與有機(jī)物消化率之間存在密切的線性關(guān)系。萬凡等[22]的研究指出DDM、DOM、DCP與DE、ME呈顯著正相關(guān)，與DNDF和DADF呈負(fù)相關(guān)。本試驗(yàn)中,綜合DE與可消化養(yǎng)分的相關(guān)性、主成分分析和預(yù)測(cè)方程，DDOM、DNDF與DE均為正相關(guān)關(guān)系，這與萬凡等[22]的結(jié)果不一致，可能是由于粗飼料中CP、NDF和ADF含量差異較大導(dǎo)致DE與可消化養(yǎng)分之間的相關(guān)性受到影響。

3.2 基于含甘蔗副產(chǎn)物飼糧可消化養(yǎng)分的DE預(yù)測(cè)方程

精確估計(jì)DE對(duì)于準(zhǔn)確設(shè)計(jì)飼糧配方和降低飼料成本至關(guān)重要。然而，通過傳統(tǒng)的體內(nèi)代謝試驗(yàn)來測(cè)量DE會(huì)消耗大量的時(shí)間和金錢，而通過建立預(yù)測(cè)方程來估測(cè)DE已經(jīng)證明是一種極具潛力的飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定方法。目前已有用于粗飼料[3]、能量飼料、飼糧[9,22]及精料[4]的DE預(yù)測(cè)方程，上述研究中預(yù)測(cè)方程的R2在0.748～0.972，與本試驗(yàn)中預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值誤差較小的預(yù)測(cè)方程DE=0.320+18.088DOM(R2=0.967)和DE=0.389-0.727DCP+18.082DOM(R2=0.967)相比，大部分預(yù)測(cè)方程的R2小于本試驗(yàn)的2個(gè)預(yù)測(cè)方程。本試驗(yàn)中用飼糧可消化養(yǎng)分對(duì)DE進(jìn)行預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)方程DE=3.495+26.833DNDF(R2=0.586)，由于R2較小，并不能作為單一可消化養(yǎng)分對(duì)DE進(jìn)行預(yù)測(cè)，但在使用DOM作為主要預(yù)測(cè)因子參與DE預(yù)測(cè)時(shí)R2均較高，這可能由于EE屬于有機(jī)物，使用DOM作為主要預(yù)測(cè)因子參與DE預(yù)測(cè)彌補(bǔ)了EE含量對(duì)回歸方程的影響。劉潔[23]在研究不同精粗比飼糧對(duì)DE的影響時(shí)指出，隨著飼糧精粗比的增加，DE顯著增加，精粗比在40∶60～56∶44時(shí)對(duì)DE沒有顯著影響。Dong等[24]給小母牛飼喂不同精粗比的飼糧，結(jié)果表明，隨著精料比例增加，飼糧的DE也隨之增加。Fuller等[25]也報(bào)道，隨著飼糧精粗比的增加，ME增加，而ME是由DE計(jì)算而來。本試驗(yàn)中各組飼糧的精粗比在44∶56～50∶50，表明在各組飼糧總能相似情況下DE類似。本試驗(yàn)中使用DE預(yù)測(cè)方程對(duì)預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較時(shí)發(fā)現(xiàn)，使用DE=0.320+18.088DOM和DE=0.389-0.727DCP+18.082DOM對(duì)DE進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)誤差較小，預(yù)測(cè)結(jié)果更為準(zhǔn)確。

3.3 消化能預(yù)測(cè)關(guān)鍵指標(biāo)

能量評(píng)定是評(píng)定飼糧營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)，必須估計(jì)飼糧的精確能量值，以便最大限度地降低投入成本或使飼糧供應(yīng)適應(yīng)動(dòng)物的能量需求。楊剛等[26]通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)GE、CP、Ash含量與DE有顯著相關(guān)性，并建立了以GE及CP、Ash含量作為預(yù)測(cè)因子的生長(zhǎng)育肥豬木薯DE的預(yù)測(cè)方程；Guo等[27]研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合使用牧草的化學(xué)成分和養(yǎng)分消化率參數(shù)可以提高新鮮牧草中DE預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，EE、Ash、NDF含量是關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子。

Huang等[28]運(yùn)用化學(xué)成分分析的方法建立了玉米DDGS的DE預(yù)測(cè)方程，發(fā)現(xiàn)NDF、DM和EE含量是豬玉米DDGS中DE的最佳預(yù)測(cè)因子。趙明明[3]利用OM、CP、GE、NDF含量對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率進(jìn)行估測(cè)，建立了肉用綿羊常用粗飼料的DE預(yù)測(cè)方程；袁翠林等[29]研究肉羊精飼料的CP、NDF含量是DE的關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子。本研究中以DOM作為預(yù)測(cè)因子所得DE預(yù)測(cè)方程的R2較趙明明[3]得到的結(jié)果高，說明本試驗(yàn)所建DE預(yù)測(cè)方程準(zhǔn)確性較好。已有研究發(fā)現(xiàn)飼料能值與CF、ADF、NDF、Ash含量呈顯著相關(guān)，可通過回歸方程利用飼料養(yǎng)分含量來預(yù)測(cè)其DE。但本研究在常規(guī)養(yǎng)分含量基礎(chǔ)上以可消化養(yǎng)分作為預(yù)測(cè)因子，避免了一些抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的干擾，提高了DE預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。以上學(xué)者基于飼料養(yǎng)分含量預(yù)測(cè)得到的預(yù)測(cè)方程中預(yù)測(cè)因子各有不同，可能是飼料種類和試驗(yàn)動(dòng)物的因素造成的，本研究的預(yù)測(cè)因子采用了DOM、DCP等與DE相關(guān)性高，并且得到的預(yù)測(cè)方程R2高。飼糧有效能值可通過常規(guī)養(yǎng)分含量建立相關(guān)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行估測(cè)，但并不是所有養(yǎng)分都與有效能值有相關(guān)性，采用相關(guān)性較強(qiáng)的指標(biāo)有利于建立簡(jiǎn)便準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型。

4 結(jié) 論

① 含甘蔗副產(chǎn)物飼糧DOM、DNDF與DE具有極顯著正相關(guān)關(guān)系。

② 含甘蔗副產(chǎn)物飼糧中DOM是影響DE的主要因子。

③ 使用預(yù)測(cè)方程DE=0.320+18.088DOM和DE=0.389-0.727DCP+18.082DOM對(duì)牛含甘蔗副產(chǎn)物飼糧的DE進(jìn)行預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較高。