2. 内蒙古自治区草原勘察规划院, 呼和浩特 010051;
3. 内蒙古农业大学动物科学学院, 呼和浩特 010019;
4. 中国科学院内蒙古草业中心, 呼和浩特 010031
2. Inner Mongolia Autonomous Region Grassland and Planning Institute, Hohhot 010051, China;
3. College of Animal Science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019, China;
4. Inner Mongolia Prataculture Research Center, Chinese Academy of Sciences, Hohhot 010031, China
随着我国畜牧业的转型升级，以及近年来实施的草原生态保护补助奖励机制等具有战略性的草地生态治理措施，使肉羊市场供应的主要来源开始由草原牧区为主逐步转向半农半牧区和农区的舍饲养殖为主。而农区长期形成人畜共粮、粮畜农业的生产方式，单纯追求高精料饲喂草食家畜，不仅增加了养殖成本，而且导致家畜对粗饲料的采食量和消化率下降，肉品质及肉品风味变劣。再加上我国长期饲草储备品种单一，饲草严重匮乏，饲草利用率低。因此，对饲草组合效应的研究就显得尤为重要。谭支良等[1]、张吉鹍[2]经过大量的研究发现，饲草间的组合确实能够产生不同程度的正负组合效应。然而大多数养殖场在配制草食家畜饲粮时并没有考虑饲草间的组合效应，尤其是当饲草间产生负组合效应时，会大大降低饲草营养价值，对动物生产性能的发挥产生极大的不利影响[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]。如果有意识地利用饲草的正组合效应来提高动物对饲草料的采食量和利用率，所产生的正面经济效应则是不容忽视的。因此在家畜饲粮配制技术中应当重视饲草之间的组合效应，充分利用和发挥营养措施及非营养措施，促使最大程度的产生正组合效应，控制和消除负组合效应，最终优化饲粮的整体营养水平。本试验依据农牧交错区饲草资源分布与利用状况，研究引入组合效应综合指数(multiple-factors associative effects index，MFAEI)以及优化饲养设计，采用体外发酵的研究方法，利用MFAEI对饲草组合进行优化组合和筛选的研究，最终筛选出2个饲草组合，旨在为草食家畜的优化饲养设计及饲草科学利用提供一个可靠的理论依据。将饲草间的组合效应应用于草食家畜实际生产中，不仅可以节约饲养成本，显著增加农牧民的养殖效益，还可以为我国现代肉羊发展提供技术支持，从而保障畜产品安全，缓解人畜争粮，增加经济收入，促进畜牧业发展，解决饲草料短缺，最终实现畜牧业转型升级。
1 材料与方法 1.1 试验材料本试验以初花期“草原2号”苜蓿、沙打旺、高丹草、狼尾草、黑麦草为试验原料，均于2013年8月取自内蒙古通辽市奈曼旗。按四分法从所采集的饲草样品中各取500 g在105 ℃条件下干燥6 h，然后经粉碎机粉碎，再通过40目筛，置于干燥处备用。5种饲草营养成分见表1。
 | 表1 5种饲草营养成分(干物质基础) Table 1 Nutrient components of 5 kinds of forage grass (DM basis) |
本试验选择3只1.5周岁、体重(35±1.3) kg、健康且装有永久性瘤胃瘘管的成年绵羊作为瘤胃液的供给体。试验瘘管羊饲粮配制参照内蒙古自治区地方标准《细毛羊饲养标准》(DB15/T 30—92)。饲粮组成：青干草65.00%，玉米21.17%，小麦麸5.25%，豆粕7.00%，磷酸氢钙0.87%，食盐0.36%，预混料0.35%。营养水平：干物质(DM)85.81%，代谢能10.33 MJ/kg，粗蛋白质(CP)11.19%。代谢能为维持需要的1.2倍，精粗比为30 ∶ 70，日饲喂2次(08:30和16:00)，自由饮水、常规光照。
1.3 试验设计试验设计以饲草分级指数(grading index，GI)和饲草相对饲喂价值(relative feeding value，RFV)为基础，将苜蓿、沙打旺、高丹草、狼尾草、黑麦草5种饲草，初步设计出138种饲草组；依据GI最大化与成本较低的原则初步筛选出20种优化组合；再从20种饲草组合中，结合饲草的GI和有机物体外降解率(in vitro digestibility organic matter，IVDOM)的最大化及其成本的最小化，得出最终6种饲草组合见表2。
| 表2 混合饲草组合 Table 2 Combination of mixed forage grass |
本次试验将6种饲草组合，进行体外发酵，分别取样0.2 g进行体外3、6、9、12、18和24 h培养，对pH、24 h累积产气量(gas production，GP)、微生物蛋白(microbial protein，MCP)含量、挥发性脂肪酸(volatile fatty acid，VFA)含量、IVDOM等指标进行测定，通过所测定的指标计算出MFAEI进行综合评定，筛选出2种最佳饲草组合。
1.4 缓冲液制备根据Mauricio等[8]的方法配制缓冲液。缓冲液包括5部分：微量元素溶液、碳酸盐缓冲液、常量元素溶液、指示剂溶液和还原剂溶液。
1.5 体外发酵晨饲前2 h从3只瘘管羊的瘤胃内上、中、下3点采集足量的瘤胃液，灌入预热到39 ℃并且通入一定量CO2的保温瓶中，立即封严瓶口，迅速返回实验室经过3层纱布过滤，通入足量的CO2与预热到39 ℃的缓冲溶液以1 ∶ 2的比例混合，预先称取0.2 g样品分装到培养管(国产100 mL注射器)中，迅速将30 mL混合液分装到培养管中，排尽培养管内的空气，封严针头部分，记录初始刻度，放入恒温水浴摇床中开始培养。
试验设1个空白组，即无底物的混合液，每种组合设置18个重复，每次取出3个培养管。分别在培养开始后3、6、9、12、18和24 h取样。发酵结束后，迅速将注射器放入冷水浴中终止发酵，每次取15 mL，分别装于3只5 mL的离心管中，冷冻保存，用于pH、MCP含量、VFA含量的测定。将3个发酵终止后残留物过滤、洗涤、烘干称量后，转入烘干的坩埚于马弗炉中烘至恒重，用于测定IVDOM。
1.6 测定指标与分析方法 1.6.1 pH的测定采用雷磁25型高精度pH酸度计，分别测定3、6、9、12、18和24 h的pH，测定数据取3次测定结果的平均值。
1.6.2 GP的测定记录培养3、6、9、12、18和24 h时每个注射器活塞的位置读数(mL)。
某时间点的积累GP=该段时间内样品的积累GP:该段时间空白样的积累GP。 1.6.3 MCP含量的测定MCP含量测定采用菌体蛋白质分离采用差速离心法，参照Wang等[9]，将其换算成每毫升混合培养液中CP的毫克数。
1.6.4 VFA含量的测定参照Khorasani等[10]气相色谱的方法测定；TVFA含量是乙酸、丙酸、丁酸含量之和。
1.6.5 IVDOM的测定将发酵终止后残留物过滤、洗涤、烘干称量后，然后转入马福炉中烘至恒重。
1.7 各组饲草配方组合效应的计算
数据的前期处理均采用Excel 2007软件，试验数据统计采用SAS 9.0统计软件中的ANOVA进行均值的方差分析，结果表示为平均值±标准差，P＜0.05为差异显著。
2 结果与分析 2.1 各组饲草组合体外发酵24 h内pH变化24 h内各时间点pH变化表明(表3)，6种组合的饲草在体外发酵过程中pH均呈下降趋势，A组和B组的下降幅度最为平缓，且二者24 h的pH差异显著(P＜0.05)，均显著高于D组(P＜0.05)，D组的pH下降幅度最大。
| 表3 6组混合饲草24 h内pH变化 Table 3 The change of pH in 24 hours of 6 kinds of mixed forage grass |
24 h内各时间点GP的变化表明(表4)，B组的24 h累积GP最高，显著高于其他各组(P＜0.05)，其次是A组和D组。A组在前12 h内GP增加平缓，12 h后开始快速增加，D组则是从9 h后GP积累速度开始加快。C组、E组和F组的24 h内累积GP差异不显著(P>0.05)。
| 表4 6组混合饲草24 h内GP变化 Table 4 The change of gas production in 24 hours of 6 kinds of mixed forage grass |
24 h内各时间点MCP含量的变化表明(表5)，B组的24 h MCP含量显著高于其他各组(P＜0.05)，E组的24 h MCP含量最小，A组和C组的24 h MCP含量显著高于D组、F组(P＜0.05)，但A组和C组之间、D组和F组之间的24 h MCP含量差异不显著(P>0.05)。
| 表5 6组混合饲草24 h内MCP含量变化 Table 5 The change of MCP content in 24 hours of 6 kinds of mixed forage grass |
24 h内各时间点VFA的含量变化表明(表6)，3～9 h各组饲草VFA的含量都有一个缓慢上升的趋势，9～12 h VFA的含量急剧上升，12 h后A组的VFA含量上升平缓，B组则出现缓慢下降的趋势，D组、E组、F组在体外发酵18 h后均出现缓慢下降趋势。24 h的VFA含量以B组的VFA含量最高，F组最低，各组之间均差异显著(P＜0.05)。
| 表6 6组混合饲草24 h内VFA含量变化 Table 6 The change of VFA content in 24 hours of 6 kinds of mixed forages grass |
24 h内各时间点IVDOM变化表明(表7)，各组饲草在0～12 h内IVDOM急剧上升，12 h后上升趋势开始较为平缓，24 h时B组的IVDOM显著高于C组、D组、E组(P＜0.05)；C组、D组、E组之间的IVDOM差异不显著(P>0.05)，但是显著低于A组、B组(P＜0.05)。
| 表7 6组混合饲草24 h内IVDOM变化 Table 7 The change of IVDOM in 24 hours of 6 kinds of mixed forages grass |
本试验将5种饲草以不同比例混合，通过测定GP、MCP、VFA、IVDOM几个因素，根据SFAEI得出MFAEI，用以评定各饲草组合间的组合效应。从表8的结果分析可以看出，各组饲草间均发生了正组合效应。尤其以A组苜蓿 ∶ 沙打旺 ∶ 狼尾草 为40 ∶ 40 ∶ 20(MFAEI ∶ 1.13)和B组苜蓿 ∶ 沙打旺 ∶高丹草为40 ∶ 40 ∶ 20(MFAEI ∶ 1.21)这2组组合效应值较大，而E组苜蓿 ∶ 沙打旺 ∶ 高丹草为30 ∶ 50 ∶ 20(MFAEI ∶ 0.7)最小。MFAEI从高到低的排序依次是：B组>A组>C组>D组>F组>E组。
| 表8 6组混合饲草组合效应评价 Table 8 The evaluation of associate effects of 6 kinds of mixed forages grass |
草食家畜的饲粮是以粗饲料为主的，反刍家畜的生产性能在很大程度上受到粗饲料在其瘤胃中分解发酵的方式和程度。瘤胃发酵可以将难以被其他动物消化吸收的纤维分解成可利用的VFA，并可利用非蛋白氮(NPN)将各种必需氨基酸合成MCP，同时还能够利用发酵产物合成各种对机体有益的B族维生素，从而提高粗饲料转化率。
瘤胃pH一定程度上能够反映瘤胃内发酵状况，过高或过低都会影响到粗饲料中纤维物质的正常消化。大量研究表明，反刍动物瘤胃pH一般在6.0~7.0。从本试验的研究结果来看，经过24 h的体外发酵，A组和B组的pH更接近6.0。在这种环境下瘤胃中大多细菌和微生物活动旺盛，饲料中的IVDOM也较高，从而延缓了pH的下降，进而说明A组和B组具有较高的能氮同步性。
饲草中所含有的可发酵有机物含量越高，微生物活性越大，GP就会越高。本试验研究结果表明B组GP最大，且显著高于其他各组，原因可能是B组营养物质丰富，蛋白质含量高。碳水化合物及CP作为底物发酵时的主要产气来源物质，直接影响着底物在体外培养时的产气发酵特性。因此以GP为组合效应的评定指标来看，B组和A组的GP组合效应最好。
MCP是反刍动物最主要的氮源供应者，能提供蛋白质需要量的40%～80%，其合成需要各种营养物质的供应，包括碳水化合物、维生素、微量元素及常量元素等，维持微生物生长最主要的营养物质是能量和蛋白质。MCP含量间接地反映培养体系中微生物种群的数量。GP反映的是饲料组合中可利用能量和碳水化合物的发酵，而MCP反映的是饲料组合提供微生物可利用蛋白质的能力，主要受饲料可降解氮和可发酵能平衡程度的影响。因此，单一指标虽然能从一定程度上反映组合效应，但是不全面的，只有把二者综合起来考虑才可能得到较为准确的结果。
Macrae等[11]研究表明，在粗饲料中添加酪蛋白以增加绵羊饲粮中的氨基酸供应量，其代谢能利用率可以提高12%。本试验将蛋白质含量高的豆科牧草与能量较高的禾本科牧草进行一定比例的组合，促进了饲料间的能氮平衡，从而促使饲草间产生正组合效应，这与Sanson等[12]的研究结果相符。A组和B组在pH、GP、MCP、VFA和IVDOM这几个指标中效果均优于其他各组。A组和B组的组合效应最好，主要是因为其快速降解部分能迅速为瘤胃微生物提供能量及蛋白质等营养物质，促进微生物的生长，进而促进了消化，并产生较好的组合效应。这一结果与Liu等[13]的研究结果一致。
3.2 SFAEI与MFAEI家畜饲粮各组分间存在着广泛的组合效应，这对反刍动物吸收利用饲料中的营养物质及其生产性能的发挥有着不可忽视的影响。王旭等[14]采用体外法，应用MFAEI对饲料的组合效应进行量化，取得了良好效果，表明MFAEI可很好地量化饲料间的组合效应，直接进行组合效应的大小评定。谭支良等[1]研究认为，将饲草间的组合效应充分应用到饲粮配制技术中可有效提高粗饲料的利用效率。组合饲粮不仅在营养成分上要比单一牧草或秸秆的营养组成更全面更合理，在利用效率上，组合饲粮也比单一饲草更加高效。将饲草进行合理组合后，不仅其营养物质的供给将更加全面、平衡，微生物的繁殖与生长也更加活跃，微生物活力也可大大提高，从而使牧草中的可发酵蛋白质和非结构性碳水化合物的体外发酵发挥更大的潜力。如果不同粗饲料进行预处理后再进行组合，有可能使正组合效应更显著[15, 16, 17]。
4 结 论本试验利用体外发酵法，引进MFAEI对6种组合饲草配方的组合效应进行综合评定，经全面分析比较，最终从6种饲草配方中优化筛选出2个最优组合：A组为苜蓿 ∶ 沙打旺 ∶ 狼尾草=40 ∶ 40 ∶ 20，组合为效应综合指数为1.13；B组为苜蓿 ∶ 沙打旺 ∶ 高丹草=40 ∶ 40 ∶ 20，组合为效应综合指数为1.21。
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