2. 辽宁省畜牧科学研究院, 辽阳 111000
2. Institute of Animal Husbandry of Liaoning Province, Liaoyang 111000, China
许多试验证明饲料间普遍存在组合效应[1, 2, 3],饲料原料在配合成混合饲料的过程中由于饲料之间的组合效应使得混合饲料的消化率与单种饲料消化率的加权和不同。当混合饲料的某种成分的利用率高于单一饲粮的相应指标时即发生了正组合效应。当饲料之间出现正组合效应时不仅能大大节省饲料成本得到较好的饲养效果,而且饲料本身也得到最大程度的利用。因此研究饲料之间的组合效应是提高饲料利用率的一个重要方法。研究表明,在低质粗饲料中更容易产生饲料组合效应[2]。苜蓿(AH)和羊草(CW)是辽宁绒山羊饲养中常用的粗饲料原料,但是关于苜蓿和羊草间组合效应的研究较少,为了得到苜蓿和羊草的最佳配比组合,为绒山羊的科学饲养提供依据,以期更好地指导绒山羊的喂养,本试验以辽宁绒山羊为瘤胃液供体,利用体外产气法研究了苜蓿和羊草的饲料组合效应。
试验选择体况良好、体重[(54.05±4.67) kg]相近、1.5岁左右的辽宁绒山羊公羊8只,试验前进行统一的瘤胃瘘管手术,经过1个月的恢复后作为试验瘤胃液供体。试验从2012年7月至2012年11月在辽宁省畜牧科学研究院辽宁绒山羊科技示范场进行。
试验饲粮的配制参考NRC(2007)山羊的营养需要推荐量并结合本实验室的研究成果,试验羊在1.3倍的维持需要水平下饲养。饲粮组成及营养水平见表1。
![]() | 表1 饲粮组成及营养水平 Table 1 Composition and nutrient levels of the diet % |
试验羊单栏单饲,试验前按照常规程序进行消毒免疫。试验期间自由饮水,每天饲喂2次(08:00和16:00),粗饲料统一粉碎,精、粗饲料分别称重后混合均匀饲喂。
采用单因子试验设计,苜蓿和羊草分别以20∶ 80(AH20∶ CW80)、40∶ 60(AH40∶ CW60)、60∶ 40(AH60∶ CW40)、80∶ 20(AH80∶ CW20)的比例进行组合,每个组合3个重复。
根据Mauricio等[4]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。
微量元素溶液(A):称取13.2 g的CaCl2·2H2O 、10.0 g的MnCl2·4H2O、1.0 g的CoCl2·6H2O、8 g的FeCl3·6H2O,放入烧杯中,加蒸馏水溶解,定容至100 mL。
碳酸盐缓冲液(B):称取4 g的NH4HCO3和35 g的NaHCO3,放入烧杯中,用蒸馏水溶解,定容到1 000 mL。
常量元素溶液(C):称取5.7 g的Na2HPO4、6.2 g的KH2PO4和0.6 g的MgSO4·7H2O,放入烧杯中,用蒸馏水溶解,定容到1 000 mL。
指示剂溶液(D):即0.1%(m/V)刃天青溶液。准确称取100 mg的刃天青,溶解于100 mL蒸馏水中。
还原剂溶液(E):准确称量625 mg Na2S·9H2O和4.0 mL的NaOH(1N)放入烧杯中,加入95 mL的蒸馏水溶解。
缓冲液的配制:量取400 mL的蒸馏水,加入0.1 mL的A、200 mL的B、200 mL的C、1 mL的D,混合均匀后通入CO2使溶液饱和,放入39 ℃的恒温水浴箱中保存,使用前加入40 mL的E,然后持续通入CO2使溶液由淡蓝色变为无色,缓冲液配制完成。
晨饲前2 h从8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4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。分别于4、8、12、24、48、72 h进行相关指标测定。
测定不同培养时间点的累积产气量、挥发性脂肪酸(VFA)产量、pH、微生物蛋白(MCP)产量。
底物为0.2 g时累积产气量的计算按文献[5]提供的方法:
GPt=(200/W)×(Vt-V0)。式中:GPt为样品在t时刻的累积产气量(mL);Vt为样品发酵t h后培养管的刻度读数;V0为空白对照管的刻度读数;W为样品的干物质重(mg)。
用TP-2060气相色谱仪测定VFA产量,色谱柱长2 m,玻璃钢柱内径3 mm。柱温120 ℃,气化室温度220 ℃,检测器温度220 ℃,氢气流量30 mL/min,空气流量300 mL/min,载气(氩气)流量30 mL/min,进样量1 μL。
MCP产量的测定采用文献[6]提供的差速离心法。先用4层纱布滤去饲料残渣,然后150×g离心15 min以除去大颗粒的饲料和原虫,准确量取20 mL的上清液16 000×g离心20 min分离出细菌,弃去上清液然后用15 mL 0.85%的生理盐水洗涤2次,沉淀即为细菌成分。将上述细菌成分无损失地转移到消化管中,通过微量凯氏定氮法测定MCP产量。
用25型酸度计(上海雷磁分析仪器厂,玻璃电极)测定pH。
式中:A1为苜蓿各个时间点的各单一指标的实测值;A2为羊草各个时间点的各单一指标的实测值;A3为A1和A2以不同比例构成的混合物在各个时间点各单一指标的组合效应值;C为苜蓿在混合饲料中所占的比例;1-C为羊草在混合饲料中所占比例;A4为各个时间点A3的和。
MFAEI为各指标的SFAEI的加和。
采用SAS 8.0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。
由表2可知,各组的累积产气量均随时间延长而不断增加。各时间点的累积产气量AH80∶ CW20组均显著高于其余各组(P<0.05);48 h之内的各时间点,AH60∶ CW40组显著高于与AH40∶ CW60组和AH20∶ CW80组(P<0.05),而AH40∶ CW60组和AH20∶ CW80组之间差异不显著(P>0.05);72 h时,AH20∶ CW80组、AH40∶ CW60组和AH20∶ CW80组差异不显著(P>0.05)。
![]() | 表2 苜蓿、羊草不同组合比例对发酵液累积产气量的影响 Table 2 Effects of different combination percentages of alfalfa hay and Chinese wildrye on accumulated GP of fermentation fluid mL |
由表3可知,乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸(TVFA)的产量随着时间的推移不断增加。在4和48 h,AH80∶ CW20组乙酸产量显著高于AH60∶ CW40组(P<0.05),其他各时间点无显著差异(P>0.05);在8和24 h,AH20∶ CW80组乙酸产量与AH40∶ CW60组差异不显著(P>0.05),其他各时间点均显著低于余下的3组(P<0.05)。AH80∶ CW20组丙酸产量除4和12 h显著高于AH60∶ CW40组(P<0.05)外,其余各时间点2组间无显著差异(P>0.05);丙酸与乙酸变化趋势相似。除4和12 h外,AH80∶ CW20组与AH60∶ CW40组的TVFA产量差异不显著(P>0.05),总体来看这2组高于AH40∶ CW60组和AH20∶ CW80组。因此,从VFA产量来看,AH80∶ CW20组与AH60∶ CW40组要优于其余2组。
![]() | 表3 苜蓿、羊草不同组合比例对发酵液挥发性脂肪酸产量的影响 Table 3 Effects of different combination percentages of alfalfa hay and Chinese wildrye on VFA production of fermentation fluid mmol/L |
由表4可知,AH80∶ CW20组和AH60∶ CW40组的MCP产量在0.70~0.79 mg/mL,除4、8和24 h外,AH80∶ CW20组均显著高于AH60∶ CW40组(P<0.05);AH40∶ CW60组和AH20∶ CW80组的MCP产量在0.85~1.11 mg/mL,8、24和72 h AH40∶ CW60组MCP产量显著高于AH20∶ CW80组(P<0.05),而12和48 h则显著低于AH20∶ CW80组(P<0.05);AH40∶ CW60组和AH20∶ CW80组的MCP产量均显著高于其他2组(P<0.05)。
![]() | 表4 苜蓿、羊草不同组合比例对发酵液微生物蛋白产量的影响 Table 4 Effects of different combination percentages of alfalfa hay and Chinese wildrye on MCP production of fermentation fluid mg/mL |
由表5可知,各组随着时间的不断推移pH均缓慢下降,但是下降的幅度有所不同。AH20∶ CW80组的发酵液pH在4~12 h显著高于其他各组(P<0.05),48和72 h各组发酵液pH差异不显著(P>0.05)。AH60∶ CW40组的pH的下降趋势明显,从4 h时的7.08下降到72 h时的6.24,而AH20∶ CW80组的pH变化较小,从4 h时的7.11下降到72 h的6.55。
![]() | 表5 苜蓿、羊草不同组合比例对发酵液pH的影响 Table 5 Effects of different combination percentages of alfalfa hay and Chinese wildrye on pH of fermentation fluid |
由表6可知,SFAEI中AH60∶ CW40的产气量效应值最高,AH80∶ CW20的VFA产量的SFAEI最高,AH20∶ CW80的MCP产量的SFAEI最高。但是通过MFAEI对累积产气量、TVFA和MCP的综合评定可以看出,AH60∶ CW40组和AH40∶ CW60组较好,其中AH60∶ CW40组略胜于AH40∶ CW60组。
![]() | 表6 组合效应综合评定结果 Table 6 The results of synthetic evaluation of combination effects |
本试验各组合累积产气量有随苜蓿在组合中所占比例的增加而增加的趋势,但是产气量增加量与苜蓿增加量不呈线性关系,因此可以看出饲料间出现了组合效应。这与张吉鹍等[8]研究苜蓿与玉米秸的组合效应时得出的48 h内(不含48 h)产气量随苜蓿在组合中所占比例的增加而增加的结论类似。布同良[9]也得出类似结论。产气量是一个可以综合反映饲料的可发酵程度的指标,饲料中所含有的可发酵有机物含量越高,微生物活性越大,产气量就会越高。因此以产气量作为组合效应的评定指标来看,AH80∶ CW20的产气量组合效应最好。
本试验各组不同时间点乙酸的产量要明显高于丙酸产量,这是因为粗饲料在瘤胃中产生较高比例的乙酸[10],粗饲料含有较多的纤维素和半纤维素,它们在发酵过程中产生的乙酸比例要高,粗饲料在瘤胃内发酵乙酸比例可以达到TVFA的62.9%~9.3%,而丙酸比例只有18.6%~30.1%[11]。在反刍动物的前段消化道中微生物的发酵作用可以降解80%~90%的具有消化潜力的纤维成分,而其中2/3的可消化碳水化合物将转化为VFA。因此,苜蓿和羊草的不同配合比例中,AH80∶ CW20组与AH60∶ CW40组的可消化碳水化合物含量较高,微生物活性较大,从而VFA产量较高(表3)。
MCP的产量与累积产气量和VFA产量的增长趋势不同,Blümmel等[12]研究表明,体外累积产气量与MCP产量之间存在着负相关关系。因此,AH40∶ CW60组和AH20∶ CW80组的累积产气量较低而MCP产量较高。苜蓿比例高的AH80∶ CW20组和AH60∶ CW40组MCP产量较低,而羊草比例的增加使得MCP产量有所增加,但是两者并不存在线性关系。韩兴泰[13]研究表明,瘤胃微生物的产生与瘤胃中可利用的能量与氮有关。本试验基础饲粮中粗蛋白质含量为10.07%代谢能为6.98 MJ/kg,基本满足试验羊的能氮需要,在此基础上,粗饲料的组合效应在MCP产量上表现明显,从数据中可以看出苜蓿和羊草比例为40∶ 60和20∶ 80时,即AH40∶ CW60组和AH20∶ CW80组MCP产量较高。
本试验结果同组合的pH变化范围都在瘤胃液正常允许范围(6~7)内。Depeters等[14]研究发现瘤胃液pH在6.6~6.8之间时对于纤维素的消化分解是最适宜的,当pH低于6.4时就会影响纤维素的消化。因此从表中可以看出,在12~48 h之间的pH是较适合纤维素消化的。pH的变化反映了饲料在瘤胃内被利用的情况,pH低说明饲料被利用产生的酸较多,Strobel等[15]研究表明,当pH为5.7时,瘤胃细菌的数量就会降低50%。饲粮中所含有的粗饲料成分较高时瘤胃液的pH较高,粗饲料中含有的纤维素和半纤维素比淀粉等碳水化合物难分解,产生的VFA的量少,因此使得pH升高[16]。从pH的变化情况来看,各组的饲料均得到了很好地分解利用,组合效应对pH的影响不显著。
单纯的累积产气量的数据很难准确地预测底物的降解率[17],只有与其他指标,如MCP、VFA产量等综合评定才能使得评定更加全面准确[18]。因此,评定饲料之间的组合效应时应该将累积产气量、VFA和MCP产量进行综合的评价。王旭[19]根据体外培养法评定组合效应的特点提出了MFAEI,较为整体和动态地评价了不同饲料间的组合效应。组合效应的综合指数是由SFAEI加和得到的。张吉鹍等[7]对MFAEI进行了改进和完善。本试验通过MFAEI对累积产气量、VFA和MCP产量的综合评定可以看出,AH60∶ CW40组最佳,因此苜蓿和羊草的最佳配比为60∶ 40。
通过综合评价得出,饲喂辽宁绒山羊时苜蓿和羊草的最佳配合比例为60∶ 40。
[1] | SILVA A T,ØRSKOV E R.Fibre degradation in the rumens of animals receiving hay,untreated or ammonia-treated straw[J]. Animal Feed Science and Technology,1988,19(3):277-287. (![]() |
[2] | BLVMMEL M,SXHRODER A,SVDEKUM K H,et al.Estimating ruminal microbial efficiencies in silage-fed cattle:comparison of an in vitro method with a combination of in situ and in vivo measurements[J]. Animal Physiology and Animal Nutrition,1999,81(2):57-67. (![]() |
[3] | HADDAL S G.Associative effects of supplementing barley straw diets with alfalfa hay on rumen environment and nutrient intake and digestibility for ewes[J]. Animal Feed Science and Technology,2000,87(3/4):163-171. (![]() |
[4] | MAURICIO R M,MOULD F L,DHANOA M S,et al.A semi-automated in vitro gas production technique for ruminant feedstuff evaluation[J]. Animal Feed Science and Technology,1999,79(4):321-330. (![]() |
[5] | 苏海涯.反刍动物日粮中桑叶与饼粕类饲料间组合效应的研究[D]. 硕士学位论文.杭州:浙江大学,2002. (![]() |
[6] | BRODERICK G A,RUSSELL J B.Effect of peptides and amino acids on efficiency of rumen bacterial protein synthesis in continuous culture[J]. Journal of Dairy Science,1982,65(2):226-234. (![]() |
[7] | 张吉鹍,邹庆华,王金芬,等.稻草与多水平苜蓿混合瘤胃体外发酵组合效应的整体研究[J]. 饲料工业,2011,32(17):40-48. (![]() |
[8] | 张吉鹍,刘建新.玉米秸秆与苜蓿之间组合效应的综合评定研究[J]. 饲料博览,2007(5):5-10. (![]() |
[9] | 布同良.体外产气法评定青贮玉米、羊草和苜蓿草之间的组合效应[D]. 硕士学位论文.杭州:浙江大学,2006. (![]() |
[10] | SATTER L D,SUTTIE J W,RAUMGARDT B R.Dietary induced changes in volatile fatty acid formation from α-cellulose-C14 and hemicellulose-C14[J]. Journal of Dairy Science,1964,47(12):1365-1370. (![]() |
[11] | 陈伟健,段智勇,阎伟杰,等.反刍动物饲料组合效应在养分吸收和能量利用上的研究进展[J]. 中国畜牧杂志,2007,43(7):47-49. (![]() |
[12] | BLVMMEL M,STEINGAB H,BECKER K.The relationship between in vitro gas production,in vitro microbial biomass yield and N15 incorporation and its implications for the prediction of voluntary feed intake of roughages[J]. British Journal of Nutrtion,1997,77(6):911-921. (![]() |
[13] | 韩兴泰.影响反刍动物瘤胃微生物蛋白合成的因素[J]. 青海畜牧兽医杂志,1993,23(4):36-40. (![]() |
[14] | DEPETERS E J,BATH D L.Canola meal versus cottonseed meal as the protein supplement in dairy diets[J]. Journal of Dairy Science,1986,69(1):148-154. (![]() |
[15] | STROBEL H J,RUSSELL J B.Effect of pH and energy spilling on bacterial protein synthesis by carbohydrate-limited cultures of mixed rumen bacteria[J]. Journal of Dairy Science,1986,69(11):2941-2947. (![]() |
[16] | 冯仰廉.反刍动物营养学[M]. 北京:科学出版社,2004:136-138. (![]() |
[17] | BEEVER D E,MOULD F L.Forage evaluation for efficient ruminant livestock production[M]//GICENS D I,OWEN E,AXFORD R R E,et al.Forage evaluation in ruminant nutrition.Wallingford:CABI Publishing,2000:15-42. (![]() |
[18] | SCHOFIELD P.Gas production methods[M]//D'MELLO J P F.Farm animal metabolism and nutrition.Wallingford:CAB International,2000:189-213. (![]() |
[19] | 王旭.利用GI技术对粗饲料进行科学搭配及绵羊日粮配方系统优化技术的研究[D]. 硕士学位论文.呼和浩特:内蒙古农业大学,2003. (![]() |