玉米是畜牧生产中被广泛利用的一种饲料,提高玉米的利用率是当前饲料研究的重要部分。青贮是提高玉米秸秆利用率的一个重要手段。国家粮改饲政策的实施,大力发展全株玉米青贮,推广规模化养殖,为玉米饲料的利用研究提供了一个方向。
体外产气法和尼龙袋法是2种评定全株玉米青贮饲用价值的方法[1]。体外产气法通过模拟瘤胃的发酵环境,比较各种饲料在体外瘤胃液的消化作用下所产生气体[二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)]以及体外干物质(DM)降解率的差异,此方法操作步骤简便,可同时测定大量样本。饲料中可发酵的有机物含量越多,产气量越高。但是产气量不能直接衡量不同饲料降解程度,还需结合DM、中性洗涤纤维(NDF)等的降解率来评价[2]。尼龙袋法是评价饲料在瘤胃中降解效率的一种方法,通过比较饲料在反刍动物瘤胃内的降解速度和程度,来评价饲料的营养价值。此种方法所需样本量少,减少人力物力,且测定结果准确[3],但是对大量样本进行评价时,会受到时间及动物数量的限制。体外产气法结合尼龙袋法可以测定饲料的降解程度,对其饲养价值进行合理评价。本试验采用体外产气法和尼龙袋法对5种山西朔州地区高产青贮玉米制作的全株玉米青贮的饲用价值进行评价,以期为全株玉米青贮的推广利用提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料2017年9月7日选择5种产量高的青贮玉米(大丰26号、晋单65号、登海679号、潞研10号、屯玉168号),切短至2 cm,制作桶装全株玉米青贮。2个月后开桶,按照四分法取样,65 ℃烘干后粉碎,过40目筛,制成试样。
1.2 试验方法 1.2.1 体外产气试验人工瘤胃缓冲溶液的配制[4]:蒸馏水400 mL+微量元素溶液A液0.1 mL+缓冲溶液B液200 mL+常量元素溶液C液200 mL+刃天青1 mL+还原剂溶液40 mL。还原剂在混合过滤瘤胃液之前配制添加即可。加入刃天青溶液后混合液变为红色,通入无氧CO2并预热至39 ℃,混合溶液颜色变淡或无色。
人工瘤胃培养液的配制:将采集的晋南阉牛瘤胃液过滤后与人工瘤胃缓冲溶液按照1 : 2的比例混合制成人工瘤胃培养液,同时通无氧CO2直至溶液退为无色。
称取试样0.22 g送至培养管的前端,以空白管作为对照,加入30 mL人工瘤胃培养液后,在水浴恒温振荡器中反应,记录不同时间的产气量(0、1、2、3、4、6、8、10、12、16、20、24、28、32、36、40、48、54、60、72 h)。体外发酵72 h后,将培养管中发酵液排至50 mL离心管中,离心(4 ℃,5 400 r/min离心15 min),取上清液,测定pH后-80 ℃冷藏测定氨态氮含量。
1.2.2 尼龙袋试验称取2 g(精确到0.000 1 g)左右试样装入尼龙袋(12 cm×6 cm,50 μm孔径)中,每个样品每个时间点设置3个重复,然后放入装有永久性瘤胃瘘管的晋南阉牛的瘤胃中,依次在发酵时间为4、8、16、24、36、48、72 h将尼龙袋取出,冰水冷却终止反应,用自来水冲洗尼龙袋直至水澄清,然后于65 ℃烘箱中烘干至恒重,取样品残渣测定DM含量,计算DM降解率。
1.3 常规营养成分含量测定采用GB/T 6435—2006[5]中方法测定试样的水分含量后计算DM含量,分别采用GB/T 6432—2018[6]、GB/T 6433—2006[7]、GB/T 20806—2006[8]、NY/T 1459—2007[9]、GB/T 6438—2007[10]中方法测定试样的粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、NDF、酸性洗涤纤维(ADF)、粗灰分(Ash)含量。
1.4 参数模拟采用体外发酵模型计算产气参数,计算公式[11]如下:
式中:GP为t时间点的0.2 g底物的产气量(mL);b为0.2 g底物的理论最大产气量(mL);c为产气速度(h-1);t为体外培养时间(h);Lag为产气延滞时间(h)。
DM降解率和降解参数的计算公式[12]如下:
式中:P(t)为t时间点DM降解率(%);a为快速降解部分(%);b为慢速降部分(%);t为饲料在瘤胃中留滞时间(h);c为慢速降解部分的降解速率(%/h);ED为DM有效降解率(%);k为待测饲料的瘤胃流通速率(%/h),k=0.025 3 h-1[13]。
1.5 数据处理与分析试验数据用Excel 2016进行整理,SPSS 21.0进行单因素方差分析,Duncan氏法进行多重比较。P<0.05表示差异显著。
2 结果与分析 2.1 5种全株玉米青贮的常规营养成分含量5种全株玉米青贮的常规营养成分含量见表 1。5种全株玉米青贮的DM含量在91.99%~93.54%,登海679号的DM含量显著高于其他品种(P < 0.05),其余由高到底依次为晋单65号、大丰26号、屯玉168号、潞研10号。潞研10号的NDF、ADF含量最高,晋单65号的NDF、ADF含量最低。5种全株玉米青贮的CP含量在5.46%~7.27%,大丰26号的CP含量显著高于晋单65和登海679(P < 0.05)。晋单65号、登海679号、屯玉168号的EE含量分别为5.46%、5.29%、5.56%,显著高于大丰26号、潞研10号(分别为4.78%和4.52%)(P < 0.05)。
图 1为5种全株玉米青贮的体外发酵动态产气曲线,可以发现发酵过程主要分为2个阶段,前期的产气速度较快,后期速度减慢直至达到平台期。从0~24 h产气量上升很快,24~54 h产气速率降低,54~72 h产气量基本趋于平缓。在72 h内5种全株玉米青贮的产气量呈递增的趋势。发酵时间为1~6 h时,屯玉168号的产气量最高,大丰26号的产气量居第2。发酵时间达到6 h之后,晋单65号的产气量最高,大丰26号的产气量在5种全株玉米青贮中最低。
由表 2可知,潞研10号72 h发酵液的氨态氮含量最高,显著高于大丰26号、晋单65号、登海679号(P < 0.05)。5种全株玉米青贮的体外发酵液pH在6.64~7.19。晋单65号的72 h产气量最高(86.70 mL),随后由高到低依次为登海679号、潞研10号、屯玉168号、大丰26号,72 h产气量分别为82.33、78.38、74.57和69.95 mL。通过体外发酵模型预测的理论最大产气量略小于实际产气量,但差值不大。晋单65号的理论最大产气量显著高于其他4个品种(P < 0.05)。晋单65号的产气速度显著高于登海679号和屯玉168号(P < 0.05),与大丰26号和潞研10号差异不显著(P>0.05)。登海679号的产气延滞时间最长,屯玉168号的产气延滞时间最短,各品种间差异显著(P < 0.05)。
由表 3可知,是尼龙袋法测定5种全株玉米青贮的不同时间体内DM降解率,随着发酵时间递增,5种全株玉米青贮的DM降解率递增。发酵时间为4 h时,晋单65号的DM降解率最高,且在整个发酵阶段,晋单65号的DM降解率一直处于最高,当发酵时间达到72 h时,晋单65号的DM降解率(76.01%)显著高于其他4个品种(P < 0.05)。根据模型计算降解参数,发现晋单65的DM快速降解部分、慢速降解部分、慢速降解部分的降解速率和有效降解率最高。
全株玉米青贮的常规营养成分含量是决定其饲喂价值的关键因子之一。DM含量是衡量青贮品质的重要指标,也关系到全株玉米青贮在奶牛饲粮中的添加比例[14]。5种全株玉米青贮的DM含量在91.99%~93.54%,大小依次为登海679号、晋单65号、大丰26号、屯玉168号、潞研10号。淀粉和NDF是瘤胃内产生挥发性脂肪酸(VFA)的主要底物,而VFA可以为动物提供70%~80%的能量,结构性碳水化合物含量高的饲料是反刍动物的主要能量来源[3]。本试验中不同品种全株玉米青贮的NDF(21.89%~37.12%)、ADF(9.33%~17.51%)含量与刘月等[14]测定结果(ADF含量均高于20%)略有差异。不同品种全株玉米青贮的NDF、ADF含量有差异,与Sewanson等[15]和Terler等[16]研究结果相同。有研究表明,CP含量高、ADF含量低的全株玉米青贮是肉牛粗饲料的理想来源[17]。CP的可降解部分可为瘤胃微生物的繁殖提供足够的氮源,剩余不可发酵的部分在小肠中被消化、吸收利用。5种全株玉米青贮的CP含量在5.46%~7.27%,低于刘月等[14]的测定结果(8.26%~9.24%),可能是因为品种差异,也有可能是因为采样时植株所处的生长期不同。
3.2 体外产气法测定5种全株玉米青贮的消化性能体外产气法是目前常用来评价反刍动物饲料饲用价值的技术之一[18]。通过研究饲料不同发酵时间的产气量来分析饲料的消化性能。5种全株玉米青贮的产气量随着发酵时间的延长均呈递增的趋势,在24 h之前迅速增加,在24~48 h增速放缓,在48~72 h时变化较小。由此可知,不同的发酵时间会对全株玉米青贮的发酵特性产生影响。5种全株玉米青贮的72 h产气量均保持在72.23~86.70 mL,各个时间点晋单65号的产气量均为最高。发酵时间达72 h时,晋单65号的产气量达到最高(86.70 mL),说明晋单65号含有较高的可发酵碳水化合物和易发酵成分。李袁飞等[19]研究表明,NDF/CP会影响发酵停滞期和发酵速度,NDF为不易发酵成分,CP为易发酵成分,当NDF/CP过高时,发酵速度较慢。本试验中大丰26号、晋单65号、登海679号、潞研10号、屯玉68号NDF/CP分别为4.38、3.28、5.41、5.33、4.79,以晋单65号NDF/CP最低,产气速度最快,同李袁飞等[19]研究结果相同。潞研10号体外发酵72 h后发酵液的氨态氮含量最高,可能是潞研10号的蛋白质代谢较多,也可能与潞研10号CP含量高有关。一般适合微生物生长的pH在6.6~7.0[20],本试验中,5种全株玉米青贮体外发酵72 h的发酵液pH均处于6.64~7.19,可能是发酵时间72 h已达到发酵的最长时间,各种代谢物积累较多,致pH略高。
3.3 尼龙袋法测定5种全株玉米青贮的消化性能瘤胃DM降解率的高低会受到反刍动物干物质采食量(DMI)的影响,当DMI高时,相应的DM降解率也会增加,促进动物生长,提高生产性能。本试验采用的原位尼龙袋法减少了因品种差异造成的饲料在瘤胃中滞留时间的不同,通过尼龙袋法测定的5种全株玉米青贮的体内DM降解率,5种全株玉米青贮的DM降解率随着滞留时间的延长呈递增趋势,说明饲料在瘤胃中的滞留时间越长其DM降解率会越高,可以在生产中考虑改进饲料工艺提高饲料在瘤胃中的滞留时间来提高全株玉米青贮的消化率。晋单65号的DM降解率一直处于最高,表明晋单65号相较于其他4个品种来说更容易消化。登海679号在前期DM降解率较低,随着时间的增长,DM降解率逐渐增加,在72 h时于5个品种中居第2位,可能与登海679号的营养成分组成有关,其CP、NDF和ADF含量相对较低,所以在前期降解较慢,后期降解程度逐渐增加。晋单65号的体外产气法测定的产气速度与尼龙袋法测定的DM降解率均为最高,说明晋单65号的可消化营养成分含量较高。
4 结论晋单65号的常规营养成分中CP、EE含量适宜,72 h最大产气量也为最高,且通过尼龙袋法测定的72 h体内DM降解率最高,说明晋单65号可消化营养成分含量高,容易发酵,易于消化。
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