2. 内蒙古伊利实业集团股份有限公司, 呼和浩特 011500
2. Inner Mongolia Yili Dairy(Group) Co., Ltd., Hohhot 011500, China
近年来,我国奶牛规模化养殖快速发展,从2008年规模化牧场比例不足25%增加到2019年的64%,成母牛年单产也从2008年的4.0 t增加到2019年的7.4 t。一方面归功于包括育种和繁殖技术在内的奶牛全产业链的升级,另一方面优质粗饲料的使用和全混合日粮(TMR)技术的普及起到了重要的助推作用。尽管国内苜蓿和燕麦草生产总量逐年增加,但仍无法满足快速扩张的牧场对于牧草的需求[1]。据我国海关统计数据显示,2019年我国活牛的进口头数为19.93万头,同比增长27%;进口苜蓿135.6万t,平均到岸价347.42美元/t,同比增长10.8%;进口燕麦草24.09万t,平均到岸价359.56美元/t,同比增长19.9%。2018—2019年进口美国苜蓿干草的量价波动已经使国内的牧场经历了缺草和成本上涨的危机,因此迫使我们需要将目光放在本土的非常规粗饲料资源,科学合理评定这些廉价非常规饲料的营养价值,用这些本土饲草资源,缓解我国饲草料资源的紧张。刘艳芳等[2]对我国北方地区的稻草、谷子秸秆和小麦秸秆等非常规饲料进行了营养价值评定,为这些粗饲料的规模化使用提供了很好的数据支撑;黎力之等[3]对长江中下游地区的大豆秸和油菜秸等原料进行了营养价值评定,发现此类秸秆可作为反刍动物的优质粗饲料;刘华[4]研究了新疆地区的薰衣草和番茄渣等饲料的营养成分及其瘤胃降解特性,为牧场使用更多的优质廉价的副产品提供了科学依据。我国国土辽阔,各地区的种植特点不同,应因地制宜地开发农作物副产品作为饲料资源使用。因此,本研究主要针对我国鲁东地区的花生秧,云南地区的青稞草和荞麦秸秆,河北廊坊的蛋白桑青贮和安徽蚌埠小麦主产区的小麦青贮进行营养价值评定,通过尼龙袋技术评价以上非常规粗饲料的营养成分在瘤胃中的降解规律,以期为科学合理地利用非常规粗饲料资源提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验设计试验采用瘤胃原位尼龙袋法,设置6、12、24、30、36、48和72 h 7个取样时间点,每个时间点4个平行,以3头健康体况相近的泌乳中期奶牛作为重复。通过测定不同时间点消化前后干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)含量,探究5种非常规粗饲料的常规营养成分含量及瘤胃降解规律。
1.2 试验材料试验选取5种非常规粗饲料,包括花生秧、青稞草、荞麦秸秆、蛋白桑青贮和小麦青贮,5种非常规粗饲料的样品信息见表 1。青贮样品在65 ℃烘箱中烘干至恒重,计算初水分含量。饲料样品粉碎后,一部分样品通过1.0 mm筛,用于测定常规营养成分含量,另一部分样品通过2.5 mm筛,用于瘤胃降解试验。
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表 1 5种非常规粗饲料的样品信息 Table 1 Sample information of 5 unconventional roughages |
选用4头体况良好,体重、胎次和产奶量等相近的泌乳中期荷斯坦奶牛,安装有永久性瘤胃瘘管。试验在北京中地种畜良种奶牛科技园进行,根据《奶牛营养需要和饲养标准》[5]配制基础饲粮。基础饲粮组成及营养水平见表 2。每天饲喂3次,挤奶3次,自由饮水。
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表 2 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) |
准确称取风干样的饲料样品4 g装入尼龙袋底部,每4个袋用橡皮筋固定在一根长约50 cm的软性塑料管上,塑料软管的另一端系结实的尼龙绳,尼龙绳固定在瘘管外的铁环上。晨饲前1 h将尼龙袋经瘘管全部放入瘤胃中培养,按“同时投入,依次取出”的原则,于投入后6、12、24、30、36、48和72 h取出,用自来水冲洗取出的尼龙袋,直至流水澄清,放入65 ℃恒温干燥箱内烘48 h,回潮后称重记录备测。
尼龙袋中残余物经粉碎机粉碎,过1 mm分析筛后检测常规指标。饲料样品DM、CP、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量分别参照参照张丽英[6]《饲料分析及饲料质量检测技术》中方法进行测定;NDF和ADF含量采取滤袋法(美国ANKOM公司的ANKOM-2000全自动纤维分析仪)测定。
1.5 数据处理和统计分析 1.5.1 降解率及动态降解模型
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根据∅rskov等[7]提出的模型计算动态降解模型参数和有效降解率(ED):
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式中:P为某营养成分t时刻的实时降解率(%);t为饲料在瘤胃中的滞留时间(h);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为瘤胃外流速率(%/h),参考宫福臣[8]取0.031%/h。
1.5.2 统计分析采用SAS 9.2软件中非线性指数模型计算快速降解部分、慢速降解部分和慢速降解部分的降解速率。数据用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA),Duncan氏多重比较法进行差异显著性检验,显著水平定为P < 0.05,结果以平均值±标准差表示。
2 结果与分析 2.1 5种非常规粗饲料的常规营养成分含量由表 3可知,5种非常规粗饲料的营养成分含量差异比较大。青贮饲料中,蛋白桑青贮的DM含量显著高于小麦青贮(P < 0.05);3种干草(花生秧、青稞草、荞麦秸秆)的DM含量均在95%左右,差异不显著(P>0.05)。蛋白桑青贮的CP含量最高,显著高于其他粗饲料(P < 0.05);荞麦秸秆的CP含量最低,显著低于其他粗饲料(P < 0.05)。荞麦秸秆的NDF和ADF含量均显著高于其他粗饲料(P < 0.05);花生秧的NDF含量与青稞草、小麦青贮差异不显著(P>0.05),但ADF含量显著高于青稞草和小麦青贮(P < 0.05)。蛋白桑青贮和小麦青贮的EE含量显著高于其他3种粗饲料(P < 0.05)。蛋白桑青贮和花生秧的Ash含量显著高于其他粗饲料(P < 0.05)。
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表 3 5种非常规粗饲料的常规营养成分含量(干物质基础) Table 3 Common nutrient component contents of 5 unconventional roughages (DM basis) |
由图 1和表 4可知,蛋白桑青贮的DM降解率总体高于其他粗饲料;荞麦秸秆和蛋白桑青贮在48 h后DM降解率仍有所上升,其他粗饲料在48 h后趋于稳定。荞麦秸秆6 h的DM降解率显著低于其他粗饲料(P < 0.05);蛋白桑青贮各个时间点的DM降解率显著高于其他粗饲料(P < 0.05);花生秧、青稞草、荞麦秸秆和小麦青贮72 h的DM降解率趋于一致,差异不显著(P>0.05)。荞麦秸秆的快速降解部分显著低于其他粗饲料(P < 0.05);青稞草和花生秧的慢速降解部分显著低于其他粗饲料(P < 0.05);蛋白桑青贮的DM有效降解率显著高于其他粗饲料(P < 0.05),花生秧、青稞草和小麦青贮的DM有效降解率差异不显著(P>0.05)。
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图 1 5种粗饲料在瘤胃不同时间的DM降解率曲线 Fig. 1 DM degradation rate curves of 5 roughages in rumen at different time |
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表 4 5种粗饲料在瘤胃不同时间里的DM降解率及动态降解模型参数 Table 4 DM degradation rates of 5 roughages in rumen at different time and parameters of dynamic degradation model |
由图 2和表 5可知,花生秧的CP降解率在6~36 h变化最大,其他粗饲料的CP降解率随时间推移总体较平稳。蛋白桑青贮各个时间点的CP降解率最高,显著高于其他粗饲料(P < 0.05);荞麦秸秆各个时间点的CP降解率最低,显著低于其他粗饲料(P < 0.05);小麦青贮和花生秧72 h的CP降解率趋于一致,均达到73%左右,差异不显著(P>0.05)。蛋白桑青贮的CP快速降解部分显著高于其他粗饲料(P < 0.05);花生秧的CP慢速降解部分显著高于其他粗饲料(P < 0.05);青稞草和小麦青贮的CP快速降解部分和慢速降解部分均差异不显著(P>0.05);蛋白桑青贮的CP有效降解率高达80.41%,显著高于其他粗饲料(P < 0.05)。
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图 2 5种粗饲料在瘤胃不同时间的CP降解率曲线 Fig. 2 CP degradation rate curves of 5 roughages in rumen at different time |
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表 5 5种饲料在瘤胃不同时间里的CP降解率及动态降解模型参数 Table 5 CP degradation rates of 5 roughages in rumen at different time and parameters of dynamic degradation model |
由图 3和表 6可知,12 h时青稞草的NDF降解率最高,但12 h后小麦青贮的NDF降解率高于其他粗饲料。小麦青贮6 h时的NDF降解率显著高于其他粗饲料(P < 0.05);5种粗饲料72 h的NDF降解率差异显著(P < 0.05),其中小麦青贮最高,花生秧最低。5种粗饲料的NDF快速降解部分均不高,且差异不显著(P>0.05);小麦青贮的慢速降解部分和有效降解率均显著高于其他粗饲料(P < 0.05)。
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图 3 5种粗饲料在瘤胃不同时间的NDF降解率曲线 Fig. 3 NDF degradation rate curves of 5 roughages in rumen at different time |
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表 6 5种饲料在瘤胃不同时间里的NDF降解率及动态降解模型参数 Table 6 NDF degradation rates of 5 roughages in rumen at different time and parameters of dynamic degradation model |
由图 4和表 7可知,小麦青贮的ADF降解率总体高于其他粗饲料;蛋白桑青贮、花生秧与青稞草在30 h前的ADF降解率较为相似。小麦青贮6 h的ADF降解率显著高于其他粗饲料(P < 0.05),其中花生秧、青稞草和蛋白桑青贮差异不显著(P>0.05);小麦青贮72 h的ADF降解率显著高于其他粗饲料(P < 0.05)。5种粗饲料的ADF快速降解部分均不高,且差异不显著(P>0.05);小麦青贮的慢速降解部分和有效降解率均显著高于其他粗饲料(P < 0.05)。
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图 4 5种粗饲料在瘤胃不同时间的ADF降解率曲线 Fig. 4 ADF degradation rate curves of 5 roughages in rumen at different time |
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表 7 5种饲料在瘤胃不同时间里的ADF降解率及动态降解模型参数 Table 7 ADF degradation rates of 5 roughages in rumen at different time and parameters of dynamic degradation model |
饲料的单一营养成分不能够代表其营养价值,为有效利用非常规饲草料,需综合评定各项营养指标[9]。花生秧作为一种优质秸秆类饲料,其营养水平受季节、气候和品种等多因素影响。本试验中,花生秧CP、NDF和ADF含量分别为7.51%、58.88%、48.75%,其中CP的含量与前人报道结果[2, 10-11]相符,但NDF和ADF含量较高。
青稞草结构疏松、柔软、易熟化、适口性好、营养含量高,是高原家畜的优质饲料。随着绿色农业的兴起和消费者对低脂健康的青稞的需求,青稞的种植量加大,其副产物青稞草的产量也增加。但大部分的秸秆被焚烧作为草木灰使用,只有少部分的青稞草凭牧民的养殖经验饲喂牲畜,造成一定程度的资源浪费和环境污染。本试验测定了青稞草的基础营养成分含量,与杨得玉等[12]和刘贵芳等[13]的报道不一致,可能是因为收割的时期和地域不同。
我国年产荞麦秸秆7.5×104 t,大部分均被焚烧或丢弃,只有少部分饲用[14],主要是牧场对其营养特性不了解。本试验对云南荞麦秸秆的CP、NDF、ADF含量进行了测定,但各营养指标含量均高于赵艳兵等[15]报道的山西产区的荞麦秸秆。
据报道,蛋白桑CP含量与苜蓿相近,为16%~30%,是位列大豆、蚕豆之后的第三大类高蛋白质植物[16],而本试验中蛋白桑青贮的CP含量较低,仅为14.91%,可能与蛋白桑刈割时期及茎叶比有关[16]。蛋白桑青贮的DM含量显著高于小麦青贮,与苜蓿青贮DM要求的35%~45%一致[17],可能是因为高蛋白质原料贮藏时,提高干物质含量,可防止梭菌发酵,导致丁酸含量升高发臭腐败[18]。
3.2 不同粗饲料的DM降解特性不同饲料品种DM降解率具有一定差异。饲料DM的降解率可影响奶牛干物质采食量(DMI),进而影响饲料利用效率,进而影响反刍动物生产性能,DM降解率与DMI呈正相关。粗饲料DM降解率随着消化时间推移而升高,但各时间点之间上升幅度各有不同。李莉娜等[19]发现粗饲料DM消化率受NDF含量影响,NDF含量越高,越不易消化。本试验中,不同粗饲料各时间点DM降解率差异较大,可能是5种粗饲料间NDF含量不同的影响。而随着时间的推移,72 h时花生秧、青稞草、小麦青贮和荞麦秸秆的DM降解率趋于一致,但荞麦秸秆的DM有效降解率显著低于花生秧、青稞草和小麦青贮,这说明荞麦秸秆比较难消化。赵艳兵等[15]也证实了荞麦秸秆的降解率较低,指出随着荞麦秸秆的添加比例的增加,DMI明显下降。牧场饲喂可依据荞麦秸秆瘤胃降解慢的特点,结合围产期奶牛需求饲喂围产前期奶牛,既可确保围产期前期瘤胃的充盈度,又可帮助产后快速恢复采食量[20]。
本试验中,花生秧的DM有效降解率与刘艳芳等[2]、郑向丽等[21]报道的基本一致,且花生秧的降解主要集中于慢速降解阶段,这可能与花生秧的营养成分组成有关[11]。本试验中,蛋白桑青贮的DM有效降解率显著高于其他4种粗饲料,但其降解特性在奶牛方面未见相关报道,仅有Salinas-Chavira等[22]报道用桑叶代替秸秆可提高羔羊瘤胃DM降解率。
3.3 不同粗饲料的CP降解特性评价反刍动物蛋白质饲料在瘤胃中的降解意义重大。一方面,在瘤胃中瘤胃微生物区系需要蛋白质分解提供氮源;另一方面,机体的必需氨基酸部分由瘤胃合成的微生物蛋白(MCP)和饲料未降解过瘤胃蛋白在小肠分解提供。不同的饲草料具有不同的CP降解特性,为高效利用不同粗饲料资源,需对其进行瘤胃CP降解率研究。蛋白桑青贮和苜蓿青贮均是饲草料中优质的蛋白质来源。苜蓿作为优质蛋白质来源[2],其降解率高且降解速率快,而本试验中蛋白桑青贮72 h时CP降解率达到90%以上,但蛋白桑青贮的快速降解部分和有效降解率分别为68.53%和80.41%,高于一级苜蓿的31.69%和75.15%,这说明蛋白桑通过青贮加工,使得蛋白质更易消化。小麦青贮与花生秧72 h的CP降解率均为70%以上,差异不显著;但36 h前小麦青贮的快速降解部分显著高于花生秧,CP降解率差异亦显著,这可能与不同品种粗饲料的蛋白质组成相关。本试验结果与Larry等[23]报道一致,粗饲料的CP降解率、快速降解部分和慢速降解部分在不同粗饲料中的结果不同。
3.4 不同粗饲料的NDF和ADF降解特性NDF和ADF有效降解率是评价反刍动物粗饲料的重要指标之一。本试验中,花生秧、青稞草和小麦青贮的NDF降解率差异不显著,但3种粗饲料的NDF有效降解率差异显著,分别为19.55%、28.28%和32.01%。这可能是因为不同品种粗饲料的NDF中的纤维素、半纤维素、木质素和硅酸盐的比例不同而导致的有效降解率不同[19]。小麦青贮的NDF和ADF有效降解率显著高于其他报道[2]中的小麦秸秆,可能是因为青贮可提高秸秆类饲料的瘤胃利用率[19]。
目前关于青稞草和荞麦秸秆在奶牛瘤胃内的降解率的研究资料不多。本试验的青稞草NDF有效降解率与李春雷[24]报道的羊草的降解率基本一致,但ADF的有效降解率低于羊草,可能是不同原料的ADF中各成分含量不同,在瘤胃中的降解率不同引起的。荞麦秸秆NDF、ADF有效降解率与刘艳芳等[2]报道的小麦秸秆相一致。
4 结论① 5种粗饲料中蛋白桑青贮的DM、CP有效降解率显著高于其他粗饲料,均在50%以上;荞麦秸秆的DM、CP有效降解率最低;蛋白桑青贮的瘤胃降解特性最好。
② 结合DM和CP的降解特性,花生秧价的DM和CP降解率较高,可在中后期泌乳牛及后备牛的饲粮中饲喂替代部分国产燕麦、国产苜蓿;蛋白桑青贮的CP含量高,DM和CP降解率高,可饲喂泌乳牛,降低苜蓿使用量;青稞草和荞麦秸秆的纤维含量较高,DM和CP降解率偏低,可搭配营养价值较高的牧草混合饲喂后备牛和干奶期奶牛;小麦青贮的有效降解率较高,可以在全株玉米缺乏地区使用。
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