花生(Arachis hypogaea Linn.)在我国种植面积广泛,且随着农业种植结构的改变,花生种植面积不断增加,随之而来的是丰富的花生秸秆[1]。花生秧不仅产量高且营养丰富、价格低廉,是一种优质粗饲料资源[2-3]。春花生和夏花生麦垄套种是河南地区主要种植方式。河南地区夏直播花生播种于小麦等夏收作物收获后,习惯上称夏花生,春花生一般在4月下旬至5月上中旬播种,夏花生生育期低于春花生。春花生与夏花生由于播种季节不同,且其生育期长短不同,花生秧营养成分的积累受到温度、光照、降水等气候条件的影响,二者营养成分是否有差异,还未见相关研究。在反刍动物饲粮中添加适量花生秧能够提高粗饲料的转化效率、提高生产性能、缩减成本[4-5];家兔饲粮添加适量花生藤粉,不仅能够提高家兔生产性能,还能提高免疫力,降低死亡率[6]。花生秧不仅可制作青贮、晒制干草,还可与苜蓿、玉米秸秆等粗饲料混合青贮,其营养成分互补,可提高青贮饲料的消化率[7-8]。充分了解春生秧与夏花生秧的降解特征,并根据不同家畜消化特点,选择适合的加工方式,因地制宜,添加入不同畜禽饲粮中,能够有效提高花生秧的利用率,不仅能有效缓解我国粗饲料匮乏现状,还能缓解秸秆焚烧、堆放造成的生态环境压力。因此,本试验测定并比较春花生秧与夏花生秧的营养成分,及其在奶牛瘤胃中降解率的差异,并运用康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(CNCPS)计算花生秧的碳水化合物和蛋白质组分,为花生秧的有效利用提供数据参考。
1 材料与方法 1.1 试验地点与材料试验在郑州科教园区奶牛试验站,试验所用春花生秧样品16个,罗汉果品种,黄棕壤土;夏花生秧样品28个,罗汉果品种,黄棕壤土,花育23品种,沙壤土。自然条件生长,无人工灌溉,饱果成熟期整株收获。
1.2 试验设计与饲养管理采用单因子试验设计,选择3头装有永久性瘤胃瘘管的干奶期的中国荷斯坦奶牛,饲喂相同的全混合日粮(TMR),于05:00、17:00饲喂,自由饮水。饲粮组成及营养水平见表 1,精料补充料组成及营养水平见表 2。
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表 1 饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the diet (DM basis) |
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表 2 精料补充料组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the concentrate supplement (DM basis) |
样品干物质(DM)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)、磷(P)含量分别参照GB/T 6435—2006、GB/T 6433—2006、GB/T 6438—2007、GB/T 6436—2002、GB/T 6437—2002方法测定;粗蛋白质(CP)含量经全自动凯氏定氮仪(K9860,济南海能仪器有限公司)测定;中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和酸性洗涤木质素(ADL)含量采取滤袋法(ANKOM A200i型半自动纤维分析仪,美国Ankom公司)测定;总能(GE)采用氧弹测热法(ZDHW-8000微机全自动量热仪,鹤壁华诺电子科技有限公司)测定;参考Licitra等[10]的方法测定非蛋白氮(NPN)和可溶性蛋白(SCP)含量;中性洗涤不溶氮(NDFIP)和酸性洗涤不溶氮(ADFIP)含量的测定:滤袋法测定NDF和ADF后的样品残渣,采用全自动凯氏定氮法测定残渣中的含氮量,即为样品的NDFIP和ADFIP含量(ANKOM A200i型半自动纤维分析,美国Ankom公司;K9860全自动凯氏定氮仪,济南海能仪器有限公司);蒽酮比色法测定淀粉(Starch)含量[11](TU-1810系列紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司)。
1.3.2 瘤胃降解率的测定尼龙袋法测定花生秧瘤胃降解率:采集的花生秧样品,于烘箱中65 ℃烘干,粉碎烘干花生秧过6目筛,准确称取5.0 g样品,装入孔径为50 μm、大小为8 cm×12 cm规格的尼龙袋中,橡皮筋扎紧袋口;准备1根长约50 cm的聚氯乙烯塑料管,距端口2 cm处划开一道裂缝,另一端打孔系尼龙绳;每2个尼龙袋用橡皮筋固定于1根聚氯乙烯塑料管裂缝处,于同一时间点(晨饲前2 h)将21根塑料管投入3头试验牛瘤胃中,每头牛投入7根,并在投入后4、8、16、24、36、48、72 h各取出1根管,取下尼龙袋,立即用冷水缓缓冲洗,直至尼龙袋洗净为止,并65 ℃条件下烘干,测定尼龙袋中样品的DM、CP、NDF和ADF含量。另取装样的尼龙袋不投入瘤胃,只用水清洗,作为空白对照。
1.3.3 瘤胃降解率的计算实时降解率的计算公式如下:
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降解参数参照∅rskov等[12]的方法计算,公式如下:
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式中:P为实时降解率(%);a为快速降解部分(%);b为慢速降解部分(%);c为慢速降解部分的降解速率(%/h);t为饲料在瘤胃内的滞留时间(h)。
有效降解率计算公式如下:
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式中:ED为有效降解率;a为快速降解部分(%);b为慢速降解部分(%);c为慢速降解部分的降解速率(%/h);k为饲料成分的瘤胃外流速率,取0.025 3%/h[13]。
1.3.4 CNCPS组分的计算参照Sniffen等[14]的方法计算花生秧的CNCPS组分。
碳水化合物组分:
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式中:CHO为碳水化合物;CA为快速降解碳水化合物;CB1为中速降解碳水化合物;CB2为慢速降解碳水化合物;CC为不可降解碳水化合物;NSC非结构性碳水化合物。饲料中不可消化纤维的数量为木质素的2.4倍。
蛋白质组分:
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式中:PA为NPN;PBl为快速降解真蛋白质;PB2为中速降解真蛋白质;PB3为慢速降解真蛋白质;PC为不可降解真蛋白质。
1.4 数据处理与分析:试验数据经Excel 2016整理和计算,SPSS 22.0进行独立样本t检验分析,结果以平均值±标准差表示。P < 0.05为差异显著。
2 结果与分析 2.1 春花生秧与夏花生秧的营养成分差异如表 3所示,春花生秧的CP、Ash、Ca、SCP含量极显著高于夏花生秧(P < 0.01),ADF、NDF、ADL含量和GE极显著低于夏花生秧(P < 0.01),P含量显著低于夏花生秧(P < 0.05)。春花生秧的EE、NPN含量高于夏花生秧,ADFIP和NDFIP含量低于夏花生秧,但差异均不显著(P>0.05)。
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表 3 春花生秧与夏花生的营养成分差异(干物质基础) Table 3 Difference of nutrient composition between spring-grown peanut vine and summer-grown peanut vine (DM basis) |
如表 4所示,春花生秧与夏花生秧的DM实时降解率随培养时间的延长均逐渐增加,春花生秧的24 h实时降解率显著高于夏花生秧(P < 0.05),36、48、72 h实时降解率极显著高于夏花生秧(P < 0.01),慢速降解部分比例极显著高于夏花生秧(P < 0.01),有效降解率显著高于夏花生秧(P < 0.05)。这表明春花生秧的DM在瘤胃中的利用率较高。
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表 4 春花生秧与夏花生秧DM瘤胃实时降解率及降解参数的差异 Table 4 Difference of real-time degradation rate and degradation parameter of DM in rumen between spring-grown peanut vine and summer-grown peanut vine |
如表 5所示,春花生秧与夏花生秧的CP实时降解率随培养时间的延长均逐渐增加,春花生秧的36、48、72 h实时降解率极显著高于夏花生秧(P < 0.01),快速降解部分比例显著低于夏花生秧(P < 0.05),慢速降解部分比例极显著高于夏花生秧(P < 0.01),有效降解率显著高于夏花生秧(P < 0.05)。这表明春花生秧的CP在瘤胃中的利用率较高。
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表 5 春花生秧与夏花生秧CP瘤胃实时降解率及降解参数的差异 Table 5 Difference of real-time degradation rate and degradation parameter of CP in rumen between spring-grown peanut vine and summer-grown peanut vine |
如表 6所示,春花生秧与夏花生秧的NDF实时降解率随培养时间的延长均逐渐增加,春花生秧的36 h实时降解率极显著高于夏花生秧(P < 0.01),48、72 h实时降解率显著高于夏花生秧(P < 0.05),慢速降解部分比例和有效降解率显著高于夏花生秧(P < 0.05)。这表明春花生秧的NDF更易于被瘤胃微生物消化利用。
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表 6 春花生秧与夏花生秧NDF瘤胃实时降解率及降解参数的差异 Table 6 Difference of real-time degradation rate and degradation parameter of NDF in rumen between spring-grown peanut vine and summer-grown peanut vine |
如表 7所示,春花生秧与夏花生秧的ADF实时降解率随培养时间的延长均逐渐增加,春花生秧的36、72 h实时降解率极显著高于夏花生秧(P < 0.01),48 h实时降解率显著高于夏花生秧(P < 0.05),慢速降解部分比例极显著高于夏花生秧(P < 0.01),有效降解率显著高于夏花生秧(P < 0.05)。这表明春花生秧的ADF更易于被瘤胃微生物消化利用。
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表 7 春花生秧与夏花生秧ADF瘤胃实时降解率及降解参数的差异 Table 7 Difference of real-time degradation rate and degradation parameter of ADF in rumen between spring-grown peanut vine and summer-grown peanut vine |
如表 8所示,春花生秧的快速降解真蛋白质(PB1)、中速降解真蛋白质(PB2)含量极显著高于夏花生秧(P < 0.01),NPN(PA)含量显著低于夏花生秧(P < 0.05),不可降解真蛋白质(PC)含量极显著低于夏花生秧(P < 0.01)。春花生秧的快速降解碳水化合物(CA)、非结构性碳水化合物(NSC)含量极显著高于夏花生秧(P < 0.01),碳水化合物、慢速降解碳水化合物(CB2)含量显著低于夏花生秧(P < 0.05),不可降解碳水化合物(CC)含量极显著低于夏花生秧(P < 0.01)。
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表 8 春花生秧与夏花生秧CNCPS蛋白质和碳水化合物组分含量的差异 Table 8 Difference of protein and carbohydrate component contents of CNCPS between spring-grown peanut vine and summer-grown peanut vine |
花生秧作为一种优质秸秆饲料资源,其营养价值受收获季节及气候条件等的影响[14]。本试验中,春花生秧的CP、ADF、NDF、EE、Ash含量分别为10.44%、34.50%、37.70%、2.41%、16.80%,与李洋等[15]研究中花生秧各营养成分含量相比,CP、EE、Ash含量较高,ADF、NDF含量较低,夏花生秧CP含量为7.16%,与李洋等[15]研究中测得结果相似,ADF、NDF和EE含量则相对较高。春花生秧与夏花生秧相比,CP含量较高,而纤维含量低,饲喂价值优于夏花生秧。夏花生播种于小麦等夏收作物收获后,即6月中旬左右,生育期110 d左右,所处季节温度较高,降水量相对较多;春花生一般在4月下旬至5月上中旬播种,生育期一般在120~140 d,温度适宜。播种时节的差异、花生秧生育期所处温热条件不同、降水量不同,对花生的各生育阶段的DM积累和光合势产生影响,使得春花生秧与夏花生秧营养成分不同。
3.2 春花生秧与夏花生秧DM和CP瘤胃降解率的差异DM的降解率会影响DM的采食量,粗饲料的降解率与饲料本身的营养成分组成有关,与饲草相比,秸秆类饲料CP含量相对较低,纤维含量偏高,影响瘤胃DM降解率[16]。本试验结果中,春花生秧与夏花生秧的DM降解率随瘤胃中培养时间的延长逐渐增延长,最终趋于稳定,与前人研究结果[16]一致。本结果显示,春花生秧与夏花生秧在24 h后DM降解速率显著提高,表明花生秧的降解主要集中在慢速降解阶段,这可能与花生秧的纤维含量较高有关。春花生秧DM实时降解率及有效降解率均高于夏花生秧。饲草在瘤胃内,经瘤胃微生物及其所分泌的酶降解,饲草化学结构不同,其降解程度有所差异,夏花生秧的纤维含量高,而CP含量较低,是其有效降解率较低的原因之一。
饲料CP在瘤胃中发酵的难易程度及在瘤胃中的滞留时间决定了CP降解率[13]。本试验结果中,春花生秧与夏花生秧DM的有效降解率低于秦雯霄等[17]研究中的结果(56.49%~59.62%),而CP的有效降解率则高于其研究结果(40.45%~47.36%),这可能是由于奶牛个体与饲喂的TMR不同,使得尼龙袋内微生物的数量与活性以及周围瘤胃消化环境不同[18],导致花生秧降解率有差异。本试验中,春花生秧CP的有效降解率显著高于夏花生秧,牧草CP的降解率与其CP含量呈正相关[19],春花生秧的CP含量显著高于夏花生秧,其有效降解率也高于夏花生秧,表明与夏花生秧相比,春花生秧具有更高的饲用价值和应用潜力。
3.3 春花生秧与夏花生秧瘤胃纤维降解率的差异饲料中某养分降解程度,取决于其性质及其在饲料中的结构,因此饲料中NDF和ADF在瘤胃内的降解率与其化学组成有关[20]。本研究中,春花生秧NDF、ADF的有效降解率分别为38.25%、37.42%,高于包淋斌等[21]研究中花生秸秆在成年锦江黄牛瘤胃中的NDF、ADF有效降解率(26.44%、35.38%),而夏花生秧NDF、ADF的有效降解率相对较低(31.48%、30.64%)。刘艳芳等[22]研究了几种常规与非常规饲料在奶牛瘤胃中的降解率,其中花生秧NDF、ADF的有效降解率分别为27.01%、52.02%,与本试验结果相比,NDF降解率较低,ADF降解率略高,这可能是由于花生秧来自不同地区以及奶牛饲喂饲粮不同所造成的。本研究中,春花生秧的纤维降解率显著高于夏花生秧,可能是由于季节气候原因造成花生秧秸秆的木质素化程度不同。饲草中纤维含量越高,其瘤胃降解率越低,春花生秧的纤维含量显著低于夏花生秧,是春花生秧纤维降解率较高的另一原因。DM降解率与CP、ADF、NDF降解率有一定相关性[23],且随着粗饲料NDF降解率提高奶牛干物质采食量显著升高,产奶量也有显著上升[24],春花生秧的各养分的降解率均显著高于夏花生秧,说明相比于夏花生秧,春花生秧更易于被消化,饲喂价值更优。
3.4 春花生秧与夏花生秧CNCPS蛋白质和碳水化合物组分的差异CNCPS作为一种纯化学分析方法,可与粗饲料在瘤胃中的利用情况直接联系起来,反映反刍动物对粗饲料的利用率,更细致准确地反映粗饲料的品质[25]。春花生秧与夏花生秧相比,PC含量较低,CP、PB1、PB2含量较高,这表明春花生秧不仅蛋白质含量较高,且其可消化利用蛋白质也高于夏花生秧,这可能是由于夏花生秧的ADL含量高,使得其慢速降解真蛋白质(PB3)和PC的含量高于春花生秧。本研究中,春花生秧与夏花生秧的蛋白质组分中,以PB2含量最高,表明花生秧蛋白质在瘤胃中的降解以中速降解为主,这与本试验中花生秧瘤胃降解率的结果一致,说明CNCPS与瘤胃降解率均可反映粗饲料的营养价值。
本试验中,虽然夏花生秧碳水化合物含量较高,但其NSC和CA含量却显著低于春花生秧,且夏花生秧的CC含量极显著高于春花生秧,这可能与夏花生秧的ADL含量显著高于春花生秧有关。CNCPS碳水化合物组分的分析表明,春花生秧的碳水化合物可利用性更高,更利于瘤胃降解,作为粗饲料其价值更高。
4 结论① 春花生秧的DM、CP、NDF、ADF瘤胃有效降解率均显著高于夏花生秧。
② 春花生秧的可利用蛋白质含量高于夏花生秧,碳水化合物在瘤胃中降解率更高。
③ 春花生秧的营养价值优于夏花生秧,是较好的粗饲料资源。
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