动物营养学报    2019, Vol. 31 Issue (4): 1765-1772    PDF    
体外产气法研究葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳与苜蓿不同配比饲粮的组合效应
袁玖1, 唐德富1, 万欣杰2, 霍润明1, 赵海文1, 王燕娜1, 王娟丽1, 崔仲勇1, 寇伟1, 刘自强1, 赵祥民1, 张泽岩1     
1. 甘肃农业大学动物科学技术学院, 兰州 730070;
2. 甘肃正合生物科技有限公司, 兰州 730060
摘要: 本试验旨在通过研究葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳与苜蓿不同配比饲粮的组合效应,确定饲粮中葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳与苜蓿的适宜配比。采用体外产气法,测定在精粗比为40:60,精料补充料:某干果壳(葵花籽壳、打瓜籽壳或花生壳):苜蓿干草为40:50:10、40:40:20、40:30:30、40:20:40、40:10:50时15种组合饲粮及5种单独原料(精料补充料、葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳、苜蓿干草)分别培养2、4、6、9、12、24、36、48、72、96 h的产气量,并通过24 h产气量(GP24 h)和各组合的加权估算值计算出各组合饲粮的组合效应。结果表明:10%葵花籽壳组GP24 h显著高于40%、50%葵花籽壳组(P < 0.05)。10%葵花籽壳组组合效应极显著高于50%、40%葵花籽壳组(P < 0.01),显著高于30%葵花籽壳组(P < 0.05),10%和20%葵花籽壳组差异不显著(P>0.05)。20%打瓜籽壳组组合效应显著高于50%打瓜籽壳组(P < 0.05)。40%花生壳组GP24 h和组合效应均显著高于50%花生壳组(P < 0.05)。30%、20%、10%花生壳组组合效应均有高于50%花生壳组的趋势(P=0.056、P=0.084、P=0.072)。由此得出,精粗比为40:60条件下,葵花籽壳:苜蓿以10:50和20:40、打瓜籽壳:苜蓿以20:40、花生壳:苜蓿以40:20配比时饲粮具有较优的组合效应。
关键词: 组合效应     葵花籽壳     打瓜籽壳     花生壳     苜蓿     精料补充料    
Associative Effects of Diets with Different Ratios of Sunflower Seed Shell, Watermelon Seed Shell or Peanut Shell to Alfalfa by Gas Production Method in Vitro
YUAN Jiu1, TANG Defu1, WAN Xinjie2, HUO Runming1, ZHAO Haiwen1, WANG Yanna1, WANG Juanli1, CUI Zhongyong1, KOU Wei1, LIU Ziqiang1, ZHAO Xiangmin1, ZHANG Zeyan1     
1. College of Animal Science and Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China;
2. Gansu Zhenghe Biotechnology Co., Ltd., Lanzhou 730060, China
Abstract: This experiment was conducted to investigate the associative effects of diets with different ratios of sunflower seed shell, watermelon seed shell or peanut shell to alfalfa, and to determine the suitable ratios of sunflower seed shell, watermelon seed shell or peanut shell to alfalfa in diets. Fifty combined diets were prepared with the forage-to-concentrate ratio (C:R) was 40:60 and the concentrate supplement:dry fruit shell (sunflower seed shell, watermelon seed shell or peanut shell):alfalfa were 40:50:10, 40:40:20, 40:30:30, 40:20:40 and 40:10:50, respectively. Gas production (GP) of 15 combined diets and 5 individual feed (sunflower seed shell, watermelon seed shell, peanut shell, concentrate supplement and alfalfa) fermented at 0, 2, 4, 6, 9, 12, 24, 36, 48, 72 and 96 h was measured by gas production method in vitro, respectively. The associative effects of combined diets were calculated by taking the GP24 h and the weighted estimated value from each combination. The results showed as follows:the GP24 h of the group of 10% sunflower seed shell was significantly higher than that of the groups of 40% and 50% sunflower seed shell (P < 0.05). The associative effect of the group of 10% sunflower seed shell was significantly higher than that of the groups of 50% (P < 0.01), 40% (P < 0.01) and 30% sunflower seed shell (P < 0.05), and the associative effect of groups of 10% and 20% sunflower seed shell was not significant difference (P>0.05). The associative effect of the group of 20% watermelon seed shell was significantly higher than that of the group of 50% watermelon seed shell (P < 0.05). The GP24 h and associative effect of the group of 40% peanut shell were significantly higher than those of the group of 50% peanut shell (P < 0.05). The associative effect of the groups of 30%, 20% and 10% peanut shell were inclined to be higher than those of the group of 50% peanut shell (P=0.056, P=0.084 and P=0.072). It is concluded that the associative effects of diets are better when sunflower seed shell:alfalfa=10:50 or 20:40, watermelon seed shell:alfalfa=20:40 and peanut shell:alfalfa=40:20 under the condition of C:R is 40:60.
Key words: associative effect     sunflower seed shell     watermelon seed shell     peanut shell     alfalfa     concentrate supplement    

混合饲料或饲粮的可利用能值或消化率不等于组合成该饲料或饲粮的各饲料原料的可利用能值或消化率的加权值,这就意味着产生了组合效应(associative effective,AE)。饲粮的组合效应实质上是指来自不同饲料源的营养物质之间互作的整体效应,包括营养因素与非营养因素或措施之间的互作效应[1]。反刍动物饲料间的组合效应在精、粗饲料间最明显,即使精粗比完全相同,组合效应仍有很大不同[2]。有关饲料间组合效应的研究方法分为体外试验、体内消化代谢试验和动物试验[2]。自Menke等[3]发现体外产气量(gas production,GP)与有机物消化率高度相关,体外产气法越来越多的被学者们应用于不同种类饲料间组合效应的研究。

向日葵(Helianthus annuus L.)、打瓜(Citrullus lanatus ssp. vulgaris convar. megalaspermus Lin et Chao.)、花生(Arachis hypogaea Linn.)在我国种植面积广泛。然而,向日葵、打瓜、花生收获后,剩余的葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳除一小部分作为锅炉燃料外,大多数被当成废弃物或直接焚烧。葵花籽含壳率在22%~40%,其蛋白质的氨基酸组成与大麦秸秆近似,但比大麦秸秆品质更好,用50%的葵花籽壳加工成的颗粒饲料饲喂育肥羊,平均日增重比全部喂大麦秸秆制成的颗粒料约高10%[4]。我国花生壳年产量达500万t,花生壳中富含黄酮类化合物、粗蛋白质、膳食纤维、粗脂肪、低聚木糖,还含有一些钙、磷、镁、铁、氮、钾等矿物质。用益生菌发酵过的花生壳粉替代15%的全价饲料饲喂生长育肥猪,增重和料重比与完全饲喂全价饲料的对照组无显著差异,并能降低腹泻发生率和减少粪臭[5]。目前,将打瓜籽壳作为饲料的报道甚少。为充分开发饲料资源,降低养殖成本,本试验拟将葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳作为粗饲料,分别与苜蓿(Medicago sativa L.)按照不同比例组合,研究各组合饲粮的组合效应,为反刍动物粗饲料资源的开发利用提供基础数据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳均来源于兰州市某农贸市场。苜蓿干草来源于甘肃省临洮县。精料补充料来源于兰州联邦饲料有限公司。精料补充料的组成为:玉米(Zea mays L.)85.17%,豆粕7.22%,棉籽粕3.46%,食盐1.65%,预混料2.50%。

1.2 试验设计

设定精粗比为40 : 60,精料补充料占40%,干果壳+苜蓿干草占60%。按照精料补充料:某干果壳(葵花籽壳、打瓜籽壳或花生壳) :苜蓿干草为40 : 50 : 10、40 : 40 : 20、40 : 30 : 30、40 : 20 : 40、40 : 10 : 50的比例,共组成15种组合饲粮。

1.3 试验方法 1.3.1 瘤胃液供体动物及其饲养

瘤胃液供体动物为3只装有永久性瘤胃瘘管的青年小尾寒羊,体重(30±5) kg,饲喂的粗饲料为小麦(Triticum aestivum L.)秸秆,饲喂量为700 g/d,精料补充料饲喂量为300 g/d。每天喂料2次(09:00和17:30),自由饮水。晨饲前采集3只瘘管羊的瘤胃液,混合后经4层纱布过滤至预热过的保温瓶中,置于39 ℃恒温水浴箱中,连续通入二氧化碳(CO2),保存待用。

1.3.2 体外培养体系

人工唾液按Menke等[6]的方法配制,配方为:400 mL蒸馏水+0.1 mL微量元素溶液(A)+200 mL缓冲溶液(B)+200 mL常量元素溶液(C)+1.0 mL刃天青溶液(D),用CO2气体饱和并升温至39 ℃后,加40 mL还原剂溶液(E),继续通入CO2,直至溶液由淡蓝色转变为无色。人工唾液中各溶液配方如下。微量元素溶液:13.2 g CaC12·2H2O+10.0 g MnC12·4H2O+1.0 g CoCl2·6H2O+8 g FeC13·6H2O,加蒸馏水溶解,定容至1 000 mL;缓冲溶液:4.0 g NH4HCO3+35 g NaHCO3,加蒸馏水溶解,定容至1 000 mL;常量元素溶液:5.7 g Na2HPO4(无水)+6.2 g KH2PO4(无水)+0.6 g MgSO4·7H2O,加蒸馏水溶解,定容至1 000 mL;刃天青溶液:0.1%(质量体积分数)刃天青溶液,即100 mg刃天青溶解于100 mL蒸馏水;还原剂溶液(现配现用):4.0 mL NaOH+625 mg Na2S·9H2O+95 mL蒸馏水。

体外发酵培养液的配制:将采集来的瘤胃液与人工唾液按1 : 2的体积比混合,搅拌均匀。

1.3.3 体外培养程序

准确称取15种组合饲粮和精料补充料、葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳、苜蓿干草5种原料各约200 mg(干物质基础),送入体外产气管底部,加入预热39 ℃的体外发酵培养液30 mL,迅速排出产气管中气体,用胶管和夹子密封产气管前端,记录产气管初始刻度(mL)。将专制72孔有机玻璃支架置于39 ℃恒温水浴锅上,产气管前端朝下插入支架孔中培养(水浴锅水面高度必须始终淹没产气管培养液面)2、4、6、9、12、24、36、48、72、96 h。每种饲粮或原料做3个重复,同时做3个空白管。记录各产气管各时间点GP(mL)。每次读数后,两手掌相对夹住产气管小心转动,模拟瘤胃运动。

1.4 测定指标与方法 1.4.1 饲料常规营养水平

参照AOAC(1997)[7]中方法测定葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳、苜蓿、精料补充料的干物质、有机物、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、钙、磷和无氮浸出物含量。

1.4.2 体外GP

培养2、4、6、9、12、24、36、48、72、96 h时测定GP。

某时间点GP(mL)=该段时间样品GP-产气管初始刻度-该段时间空白管GP。

1.4.3 体外产气参数计算

利用CurveFit软件,根据Ørskov等[8]的产气模型GP=a+b(l-e-ct),将各样品在2、4、6、9、12、24、36、48、72、96 h时的GP代入,计算体外产气参数。产气模型中,t为发酵开始后某一时间(h);a为快速产气部分(mL);b为缓慢产气部分(mL);cb的产气速率常数(%/h);a+b为潜在产气量(mL)。

1.4.4 组合效应的估算

式中:实测值为实测样品GP24 h(mL);加权估算值=干果壳实测GP24 h×饲粮中干果壳所占比例(%)+精料补充料实测GP24 h×饲粮中精料补充料所占比例(%)+苜蓿实测GP24 h×饲粮中苜蓿所占比例(%)。

1.5 统计分析

采用SPSS 16.0软件包对数据进行单因素方差分析,结果以平均值±标准差(mean±SD)表示,以P < 0.05为差异显著判断标准,以P < 0.01为差异极显著判断标准,以0.05≤P < 0.10为有变化趋势判断标准。差异显著时,采用Tukey’s法进行多重比较。

2 结果与分析 2.1 葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳、苜蓿及精料补充料的营养水平及体外产气参数

各饲料的营养水平及体外产气参数见表 1。在粗蛋白质含量上,精料补充料最高,葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳均低于苜蓿。在粗纤维含量上,葵花籽壳(58.11%)、打瓜籽壳(59.77%)均低于花生壳(66.58%),三者远远高于苜蓿(29.39%)和精料补充料(7.88%)。在有机物含量上,葵花籽壳、打瓜籽壳均低于花生壳。在GP24 h上,精料补充料大于花生壳、打瓜籽壳、葵花籽壳和苜蓿。在潜在产气量(a+b)上,打瓜籽壳、葵花籽壳均高于花生壳、精料补充料和苜蓿。在快速产气部分(a)上,葵花籽壳、精料补充料、苜蓿均为负值,即该3种饲料均不同程度地存在产气滞后效应,精料补充料产气最滞后,打瓜籽壳和花生壳产气不滞后。

表 1 各饲料的营养水平及体外产气参数 Table 1 Nutrient levels and in vitro gas parameters of experimental feeds
2.2 各组合饲粮的体外产气参数及组合效应

表 2可知,在含葵花籽壳的组合中,各组a、缓慢产气部分(b)无显著差异(P>0.05);各组a+b亦无显著差异(P>0.05),但10%葵花籽壳组(表示葵花籽壳所占比例为10%的组合饲粮,即精料补充料:葵花籽壳:苜蓿为40 : 10 : 50的组合,命名方法下同)有大于30%葵花籽壳组的趋势(P=0.065);20%葵花籽壳组缓慢产气部分速率常数(c)显著大于50%葵花籽壳组(P < 0.05),30%葵花籽壳组有大于50%葵花籽壳组的趋势(P=0.070);10%葵花籽壳组GP24 h显著大于50%、40%葵花籽壳组(P < 0.05);10%葵花籽壳组组合效应极显著大于50%、40%葵花籽壳组(P < 0.01),显著大于30%葵花籽壳组(P < 0.05),10%和20%葵花籽壳组在组合效应上差异不显著(P>0.05)。各组的组合效应均为正值,尤其是10%、20%、30%葵花籽壳组均大于100%,依次为201.69%、133.00%、102.37%。结果表明,在含葵花籽壳的组合中,10%葵花籽壳组的GP24 h、a、b、a+b、组合效应均为最大,20%葵花籽壳组次之,即精料补充料:葵花籽壳:苜蓿以40 : 10 : 50、40 : 20 : 40组合时饲粮的组合效应较优。

表 2 不同葵花籽壳:苜蓿组合饲粮体外产气参数及GP24 h上的组合效应 Table 2 In vitro gas parameters and AE based GP24 h for different sunflower seed shell : alfalfa combined diets

表 3可知,在含打瓜籽壳的组合中,各组a、b、c、a+b、GP24 h均无显著差异(P>0.05);各组组合效应均为正值,尤其是20%打瓜籽壳组,其组合效应最大,为112.82%;10%、30%打瓜籽壳组次之,分别为79.56%、78.65%。结果表明,20%打瓜籽壳组的GP24 h、组合效应均最大,10%、30%打瓜籽壳组次之,即精料补充料:打瓜籽壳:苜蓿以40 : 20 : 40组合时饲粮的组合效应最优。

表 3 不同打瓜籽壳:苜蓿组合饲粮体外产气参数及GP24 h上的组合效应 Table 3 In vitro gas parameters and AE based GP24 h for different watermelon seed shell : alfalfa combined diets

表 4可知,在含花生壳的组合中,各组a、b、c、(a+b)无显著差异(P>0.05);40%花生壳组GP24 h显著大于50%花生壳组(P < 0.05);40%花生壳组组合效应显著大于50%花生壳组(P < 0.05),10%、20%、30%花生壳组有大于50%花生壳组的趋势(P=0.072、P=0.084、P=0.056)。各组组合效应均为正值,40%、30%、20%、10%花生壳组组合效应依次为95.20%、79.04%、79.74%、78.88%。结果表明,40%花生壳组的GP24 h、a+b、组合效应均为最大,30%、20%、10%花生壳组次之,即精料补充料:花生壳:苜蓿以40 : 40 : 20组合时饲粮的组合效应最优。

表 4 不同花生壳:苜蓿组合饲粮体外产气参数及GP24 h上的组合效应 Table 4 In vitro gas parameters and AE based GP24 h for different peanut shell : alfalfa combined diets
3 讨论

本试验结果可见,精粗比40 : 60条件下,在不同葵花籽壳:苜蓿组合饲粮中,以精料补充料:葵花籽壳:苜蓿为40 : 10 : 50的组合饲粮的组合效应最大;在不同打瓜籽壳:苜蓿组合饲粮中,以精料补充料:打瓜籽壳:苜蓿为40 : 20 : 40的组合饲粮的组合效应最大;在不同花生壳:苜蓿组合饲粮中,以精料补充料:花生壳:苜蓿为40 : 40 : 20的组合饲粮的组合效应最大。在含葵花籽壳的组合中,以10%葵花籽壳组的组合效应最大,其原因是,在3种干果壳中,葵花籽壳的粗蛋白质含量(5.91%)最高,粗纤维含量(58.11%)最低,b(57.52 mL)最高,因此,其与优质的苜蓿配比,只需要10%的比例就可以使组合饲粮达到最大的组合效应;在含花生壳的组合中,以40%花生壳组的组合效应最大,30%、20%、10%花生壳组次之,原因是花生壳的粗蛋白质含量(5.43%)稍低于葵花籽壳,粗纤维含量(66.58%)最高,b(44.25 mL)最低,GP24 h(36.50 mL)最高,因此40%、30%、20%、10%的花生壳配比苜蓿时饲粮的组合效应均较高,尤其以花生壳比例为40%时组合效应最优;在含打瓜籽壳的组合中,以20%打瓜籽壳组的组合效应最大,打瓜籽壳粗蛋白质含量(3.40%)最低,粗纤维含量(59.77%)居中,GP24 h(34.25 mL)居中,因此以打瓜籽壳比例为20%时组合效应最优。本试验结果充分说明了饲料之间存在互补效应,验证了葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳都是开发潜力较大的新型粗饲料资源。

张勇等[9]发现油菜秆:玉米:豆粕为55 : 30 : 15时体外瘤胃发酵效率最高,正组合效应最优,表明精粗比为45 : 55时瘤胃发酵性能较佳,与本试验设计的精粗比40 : 60相近。袁玖等[10]发现,精粗比为40 : 60时,低比例洋芋蔓(0、10%、30%)或冰草(10%、20%)与高比例苜蓿配比,以及高比例大豆秸秆(50%)或荞麦秸秆(40%)与低比例苜蓿配比可获得较高的饲粮组合效应。王典等[11]将精料:全株玉米青贮料:马铃薯(Solanum tuberosum)淀粉渣-玉米秸秆混合青贮料为40 : 60 : 0、40 : 45 : 15、40 : 30 : 30、40 : 15 : 45的组合饲粮饲喂5月龄母羊后发现,40 : 15 : 45组产生了正组合效应。孟梅娟等[12]研究发现,小麦秸秆:米糠粕为75 : 25时GP组合效应、干物质降解率组合效应最优,小麦秸秆:米糠粕为25 : 75时纤维降解率组合效应最优。袁玖等[13]报道,精粗比为40 : 60时,苜蓿:小麦秸为60 : 0、50 : 10时和苜蓿:氨化小麦秸为20 : 40、10 : 50时饲粮的组合效应较优。以上研究结果表明,精粗比在40 : 60左右时,使用新型的粗饲料替代常规粗饲料可以取得正组合效应。本试验设计的精粗比为40 : 60,与此相一致。Sampths等[14]通过体外产气试验发现,少量易发酵的精料补充料能促进粗饲料的降解,产生正组合效应。上述研究均证实非常规粗饲料必须与精料进行科学配比,才能获得正组合效应。

刘绘汇等[15]报道,精粗比为40 : 60条件下,谷草:苜蓿为50 : 10时组合效应较优;精粗比为30 : 70条件下,谷草:苜蓿为40 : 30、20 : 50、10 : 60时组合效应较优。于满满等[16]将苜蓿与氨化玉米秸秆按20 : 80组合后组合效应最优。袁玖等[17]研究发现,氨化小麦秸配比10%的苜蓿产生正组合效应,小麦秸配比30%与20%的苜蓿产生正组合效应。孙国强等[18]发现,全株玉米青贮:花生蔓:羊草[Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.]为56 : 24 : 20时组合效应最优,全株玉米青贮:花生蔓为70 : 30时组合效应最优。王法明[19]发现青贮:羊草为90 : 10、青贮:苜蓿为85 : 15、青贮:羊草:苜蓿为70 : 5 : 25、青贮:羊草:苜蓿:玉米秸秆为80 : 5 : 10 : 5的组合中,GP48 h依次递增。高静等[20]发现,苜蓿:玉米秸为0 : 50、苜蓿:番茄渣:小麦秸为30 : 20 : 50、苜蓿:番茄渣:玉米秸为30 : 10 : 60、苜蓿:小麦秸为60 : 40的组合的多项组合效应指数(MFAEI)依次为0.85、0.82、0.80、0.78。崔占鸿等[21]发现,燕麦(Avena fatua)青干草与线叶嵩草(Kobresia capillifolia)、藏嵩草(Kobresia tibetica)、珠芽蓼(Puccinia vivipari)+金露梅(Potentilla fruticosa)均以50 : 50组合时组合效应较优。袁玖等[22]发现,精粗比30 : 70条件下,茴香、向日葵、棉花副产品与苜蓿、精料补充料配比后,秕壳类副产品(茴香秕壳、向日葵盘、棉桃壳)的GP组合效应高于秸秆类副产品(茴香秸秆、向日葵秸秆、棉花秸秆)。精料补充料:秸秆或秕壳:苜蓿为30 : 21 : 49、30 : 14 : 56、30 : 7 : 63的组合饲粮的GP组合效应较优,尤以7%向日葵盘组的组合效应最大,为143.84%,7%、14%棉桃壳组的组合效应分别为139.05%、100.09%。韩肖敏等[23]发现,玉米秸秆:稻草为60 : 40、玉米秸秆:稻草:玉米秸秆青贮为14 : 16 : 60、玉米秸秆:稻草:玉米秸秆青贮:精料为9.6 : 6.4 : 24.0 : 60.0时,组合饲粮的MFAEI较大。本试验中,以10%葵花籽壳组、20%打瓜籽壳组、40%花生壳组的组合效应较优,说明精料补充料、苜蓿、干果壳3种原料产气性能不同,营养价值不同,通过科学合理的配比才能达到最优的组合效应。这与上述研究结果一致,进一步证实了各饲料间存在组合效应,只有将精饲料和粗饲料、优质粗饲料(苜蓿干草)和非常规粗饲料(干果壳)进行合理配比,才能达到最优的组合效应。通过充分利用干果壳等非常规粗饲料,可节省苜蓿干草的使用量。应充分地开发、研究和利用葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳和上述研究中橘子皮、苹果渣、番茄渣等新型的非常规饲料资源,变废为宝,以缓解人畜争粮矛盾。

4 结论

精粗比为40 : 60条件下,葵花籽壳:苜蓿以10 : 50和20 : 40、打瓜籽壳:苜蓿以20 : 40、花生壳:苜蓿以40 : 20组合时饲粮具有较优的组合效应。葵花籽壳、打瓜籽壳、花生壳均可以作为新型粗饲料,搭配优质苜蓿饲喂反刍动物,以节省苜蓿的用量。

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