應用體外產氣法評定廣西區內3種臂形草和2種堅尼草的營養價值

鄒彩霞 楊炳壯 羅榮太 韋升菊 梁賢威 楊純 夏中生

我國南方土地肥沃、日照充足、雨量豐富，適合熱帶和亞熱帶牧草的種植。飼養水牛等反芻動物需要種類多樣的飼草，但就廣西區內目前的情況來看作為反芻動物的飼草多數是象草，種類單一，為此，廣西需要引進一些優質的飼草品種，豐富反芻動物的飼草種類。臂形草（Brachiaria spp）也稱旗草，是多年生熱帶禾本科牧草，原產熱帶非洲稀樹草原地區（年降雨量800 mm以上），莖稈匍匐或稍向上，細小，株高50～150cm。該屬植物在熱帶地區表現出生長快、適應性強、耐酸瘦土等優點，是優良的放牧型和水保型草種[1-2]。堅尼草又名大黍（Panicum maximum），隸屬禾本科黍亞族黍屬[3]。堅尼草為植株高大、生長旺盛、粗大叢生型多年生禾草，它喜熱帶潮濕氣候和季風氣候，耐旱，耐火燒，耐蔭，適宜海拔1 000 m以下，年降雨750 mm以上的熱帶、亞熱帶地區生長，只耐短期輕微[4]。目前為止，有較多的文獻報道了有關臂形草和堅尼草的適應性研究和引種栽培、產量等[1,5,7,8]，但對這些草的飼草營養價值評定的報道較少，廣西壯族自治區牧草工作站于2002年從中國熱帶農業科學院品熱帶作物品種資源所引進臂形草和堅尼草。因此，本研究試圖結合常規飼料營養化學成分分析和應用注射器式體外產氣法來評定栽培于廣西牧草工作站的3種臂形草和2種堅尼草的營養價值。

1 材料與方法

1.1 飼草原料的來源

本文測定的樣本為成熟期新鮮堅尼草TD58、堅尼草CIAT6799、珊狀臂形草、雜交臂形草和俯仰臂形草。試驗樣本采集地位于廣西壯族自治區牧草工作站牧草試驗基地，屬亞熱帶濕潤季風氣候，海拔在91.5～120 m，土壤屬石灰巖風化而成的酸性紅黃壤，pH值為5.5～5.8，土層深厚，有機質含量達2.44%～3.95%[2]。鮮樣采集后立即送往廣西水牛研究所研究與開發中心實驗室經65℃干燥48 h，粉碎、過40目篩，密封保存。

1.2 瘤胃液供體動物及其飼養

試驗動物為2頭裝有永久性瘤胃瘺管的水牛(飼養于廣西水牛研究所水牛養殖示范場內)，體重(500±25)kg。飼喂日糧精粗比為30∶70，精飼料為象草和玉米苞葉及芯。每天喂料兩次(8:00和16:30)，自由飲水。在早飼前抽取2頭瘺管水牛的瘤胃液，混合后經4層紗布過濾至預熱處理過的收集瓶，39℃下連續通入CO2。

1.3 常規營養成分測定

干物質、粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維測定參照楊勝(1993)[9]方法。

1.4 累計產氣量的測定

測定方法參考Menke等(1988)[10]。記錄了2、4、6、9、12、24、36、48、72、96 h的產氣量。根據GP=a+b(1-e-ct)計算出a、b、c值。

1.5 揮發性脂肪酸的測定方法

取體外發酵培養96 h后的上清液1 ml，加入相同體積8.2%的偏磷酸，4℃、20 000×g下離心10 min，取離心后的上清液置于冰箱中備用，所用儀器為島津2010型氣相色譜儀，配氫火焰離子化檢測器(FID)，色譜柱為HP-INNOWAX(19091N—133)毛細管柱，規格為30 m×0.25 m×0.25 μm。按Hu等（2005）[11]方法測定上清液中乙、丙、丁酸的含量。

1.6 氨態氮的測定方法

取體外發酵培養的瘤胃液5 ml，3 500～4 000 r/min離心10 min，取上清液，采用Searle(1984)[12]、馮宗慈等(1993)[13]改進方法，使用氯化銨作為標準品，用可見分光光度計(721型)測定700 nm波長條件下上清液中氯化氨濃度。

1.7 可消化有機物的計算方法

可消化有機物（digestible organic matter,DOM）的計算方法是根據體外產氣法得到的培養24 h后的產氣量來進行計算的，公式如下：DOM=7.65(±0.062)×GP24h+353（±0.59）(Menke等,1979)[14]，其中DOM的單位為g/kg，GP24h的單位為ml。

1.8 RFV的計算方法

樣品的飼料相對值（RFV）為：RFV=DMI(%BW)×DDM(%DM)/1.29，其中：DMI(Dry Matter Intake，DMI，占%BW)為粗飼料干物質的隨意采食量，單位為占體重的百分比即%BW；DDM(Digestible Dry Matter，DDM)為可消化的干物質含量，單位為%DM。DMI與DDM的預測模型分別為：DMI(%BW)=120/NDF(%DM)；DDM(%DM)=88.9-0.779×ADF(%DM)。

1.9 ME的計算方法

基于85份干草樣本，得到有機物的消化率(DO，Digestibility of the organic matter)與代謝能有以下的回歸關系，即公式ME(MJ/kg DM)=-0.20+0.1410×DO（Menke，1988）[10]，其中DO=17.04+1.1085GP24（Menke和Steingass,1988）[10]。

1.10 數據處理

所有的分析數據為3次重復測定結果的平均值。

2 結果

2.1 常規營養成分測定結果(見表1)

表1 3種臂形草和2種堅尼草的常規化學營養成分

2.2 體外產氣量、有機物消化率、代謝能和發酵動力學參數(見表2)

3種臂形草和2種堅尼草在2、4、6、9、12、24、36、48、72、96 h各時間點累積產氣量動態變化見圖1，總體產氣特點：臂形草在各時間點的累積產氣量大于堅尼草，而對于臂形草而言，俯仰臂形草在各時間點的產氣量最大，珊狀臂形草的最小，對于堅尼草而言，堅尼草CIAT6299的產氣量大于堅尼草TD58。從體外發酵動力學參數來看，這幾種牧草的快速產氣部分a皆為負值，即在快速降解開始前都存在一個延滯時間；慢速產氣部分b，珊狀臂形草最大，堅尼草TD58最小；產氣速率最高的是雜交臂形草。可消化有機物含量、可消化有機物消化率和代謝能最高的是珊狀臂形草。

表2 3種臂形草和2種堅尼草的發酵動力學參數、GP24h、有機物消化率（DO）、代謝能、pH值、氨態氮（NH3-N）和微生物蛋白（MCP）及揮發性脂肪酸濃度

圖1 產氣量動態變化

2.3 體外發酵終止物氨態氮、揮發性脂肪酸含量(見表2)

3種臂形草和2種堅尼草的氨態氮含量為22.25～26.96 mg/100 ml；總揮發性脂肪酸最高的是珊狀臂形草。臂形草的乙酸與丙酸之比都小于2。而堅尼草的乙酸與丙酸之比略大于2。乙酸含量最低的是珊狀臂形草，最高的是堅尼草CIAT6799。

3 討論

一定時間內產氣量的多少反映了底物被瘤胃微生物利用的程度，它代表著底物營養價值的高低，是用產氣法預測干物質降解率最主要的指標[15]，再結合原料的化學成分的組成，其預測結果將更加準確。從本試驗各種飼料體外發酵產氣量動態變化曲線來看，飼料發酵有一個過程，在初始階段發酵不完全，產氣量較少；當到一定的時期，產氣量開始達到最高峰，然后逐漸下降，不同的飼料產氣量達到最高峰的時間不同。本次測定的禾本科牧草3種臂形草和2種堅尼草產氣最高峰在96 h。這一結果與嚴學兵[16]、張潔和王洪榮[17]的相關試驗研究結果一致。

根據Menke最早提出的人工瘤胃產氣量法評價飼草料的營養價值，體外發酵產氣量是反芻動物瘤胃底物發酵一個很重要的指標，它與飼料有機物的發酵強度成正相關。飼料的體外發酵產氣量與瘤胃內的可利用能量顯著相關。

飼料體外培養液中pH值反映的是飼糧發酵產生的總酸度，可以反映瘤胃的發酵水平；氨態氮濃度和微生物蛋白可反映出飼料氮降解速度和微生物對氨的利用，本試驗通過測定各種飼料體外發酵后培養液中pH值、氨態氮濃度和微生物蛋白產量來研究常用飼料在瘤胃內降解與利用情況。

NH3-N不但是瘤胃內飼料蛋白質、肽、氨基酸、氨化物、尿素和其它非蛋白氮化合物分解的終產物，還是微生物合成菌體蛋白的主要原料[18]。即NH3-N濃度是評價瘤胃內環境的重要指標，其取決于飼料中蛋白質在瘤胃中的降解、吸收以及瘤胃微生物對NH3-N的利用程度[19]。

本試驗是模擬靜態的瘤胃發酵，故氨氮濃度的高低受發酵底物本身蛋白質含量和降解率的影響，主要由瘤胃微生物分解蛋白質和利用氨合成微生物蛋白質的速度決定的。瘤胃中NH3-N濃度過高或過低都不利于微生物的生長繁殖，因此保持瘤胃液中的最適NH3-N濃度是保證微生物蛋白合成的首要條件。本試驗研究3種臂形草和2種堅尼草的發酵液中NH3-N濃度在22.25～26.96 mg/100 ml范圍內，高于瘤胃微生物最佳生長所需的NH3-N濃度在5～28 mg/100 ml范圍內的要求[20]。這可能是由于發酵系統不同造成，另外，體外發酵試驗中缺少瘤胃壁對氨態氮的吸收，可能會使其在培養管中累積，造成氨態氮濃度升高。

反芻動物瘤胃內VFA濃度與飼料中可溶性碳水化合物含量呈正相關。瘤胃碳水化合物發酵的主要產物是乙酸、丙酸和丁酸等VFA，它們是反芻動物主要的能量來源及合成乳脂和體脂的原料。VFA濃度在很大程度上影響瘤胃pH值，而反過來瘤胃pH值對瘤胃微生物群落也有重要影響。因此VFA的產量及其比例可顯著影響反芻動物對營養物質的吸收、利用和生產能力的發揮。其中乙酸數量最多，其次是丙酸和丁酸，它們的比例主要受到日糧結構的影響，一般而言，日糧中淀粉含量高，淀粉分解菌占優勢，丙酸和乳酸產量提高；粗料日糧中纖維含量高，纖維分解菌占優勢，乙酸和甲烷產量提高。當日糧結構相似時，瘤胃中各VFA的摩爾百分數也相似。韓正康[21]等報道，瘤胃中等發酵水平的TVFA濃度應該為60～120 mM，本試驗測定各種飼料培養液中的TVFA濃度為68.21～74.86 mM，在正常發酵水平的范圍內。一般認為，乙酸與丙酸之比大于3.5時，稱乙酸發酵型；比例在2.0～3.5時，稱乙酸／丙酸發酵型；比例小于2.0時，稱丙酸發酵型，本試驗測定的3種臂形草的乙酸／丙酸比例小于2，屬于丙酸發酵型，而堅尼草的乙酸／丙酸比例在2.0～3.5，屬于乙酸／丙酸發酵型。

4 結論

根據飼料相對評定指數(RFV)計算公式得到RFV值，從大到小排列順序為：雜交臂形草(81.85)＞俯仰臂形草(74.60)＞珊狀臂形草(72.91)＞堅尼草CIAT6299(66.4)＞堅尼草TD58(63.13)；可消化有機物質含量和代謝能從大到小的順序為：堅尼草TD58(509.72 g/kg，5.4 MJ/kg DM)，堅尼草CIAT6299(531.09 g/kg，5.84 MJ/kg DM)，珊狀臂形草(552.28 g/kg，6.27 MJ/kg DM)，雜交臂形草(596.80 g/kg，7.18 MJ/kg DM)，俯仰臂形草(614.78 g/kg，7.55 MJ/kg DM)。

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