稻草與多水平苜蓿混合瘤胃體外發酵組合效應的整體研究

張吉鹍 鄒慶華 王金芬 熊立根

稻草與多水平苜蓿混合瘤胃體外發酵組合效應的整體研究

張吉鹍 鄒慶華 王金芬 熊立根

就稻草（RS）與苜蓿（MSL）混合瘤胃體外發酵組合效應進行整體評定。采用單因子試驗設計，體外批次培養48 h，應用經改進的組合效應多項指標綜合指數（IMFAEI）對RS分別添補0、20%、40%、60%、80%與 100%MSL（MSL0、MSL20、MSL40、MSL60、MSL80與 MSL100）在 12、24與48 h研究瘤胃體外發酵的組合效應。各組各時間點的 pH 值 6.75～6.88，NH3-N 3.11～28.74mg/100ml，微生物氮 2.91～14.57mg/ml，48 h各組累計產氣量與總揮發性脂肪酸分別為120.1～162.4 ml/g OM與41.51～55.45 mmol/l。各組的IMFAEI自高到低的排序為：MSL60（1.2711）、MSL40（1.2603）、MSL20（0.8265）與 MSL80（0.6333）。本研究RS與MSL適宜添補量為40%～60%。

稻草；苜蓿；體外發酵；組合效應；整體

稻草（RS）是我國南方的主要農作物秸稈，由于其自身營養素的缺乏及硅、木質素等抗營養因子含量較高，不僅使得飼喂單一RS的反芻動物過瘤胃蛋白與生葡萄糖物質水平低，而且使得RS在瘤胃內不能很好地被微生物發酵而導致消化率降低，從而不能有效地利用日糧的能量[1]。提供纖維分解菌的生長所需的氮源，優化秸稈在瘤胃的發酵，是提高反芻動物生長的重要措施。可是，常規蛋白資源如餅粕類短缺價高，限制了其在像我國這樣的發展中國家的普及使用。此外，現流行的日補喂兩次精料，對于飼喂低質秸稈基礎日糧的反芻動物，只能短暫升高瘤胃的氨、硫化物等營養素的濃度，也就是說全天僅有部分時間能氮較平衡，有利于瘤胃微生物特別是纖維分解菌的生長進而促進纖維的消化[2]。因此，很有必要探討其它氮源補充料，來改善我國反芻動物的營養狀況。Dixon[3]報道，豆科牧草在瘤胃降解緩慢釋放出氮、硫及其它營養物質，可為瘤胃微生物提供能被纖維分解菌同步利用的可降解氮與可發酵能。對低質秸稈基礎日糧補飼豆科牧草必能促進纖維分解菌的生長，從而提高秸稈的消化率[4]。苜蓿（Medicago sativa L.，MSL）不僅是反芻動物的蛋白質補充飼料，而且還是反芻動物的主要能量飼料[2]。因此，選擇MSL進行補飼，已引起越來越多學者的關注[5-6]。利用飼料間的組合效應來改善進入反芻動物體內的營養平衡，促進瘤胃發酵，是提高稻草等秸稈飼料利用率的重要舉措[7-8]。然而迄今，體外法研究反芻動物秸稈基礎飼料補飼苜蓿多見于體外發酵特征的影響[9-10]或幾個發酵參數組合效應的綜合評定[11-12]，而將體外發酵特征與發酵參數組合效應綜合評定結合起來進行整體研究的報道鮮見。故本研究擬通過體外批次培養，探討RS添補不同水平MSL的瘤胃體外發酵特征，并應用經改進的組合效應多項指標綜合指數（MFAEI）對體外發酵參數組合效應進行綜合評定以探討出RS的MSL適宜添補量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

RS為收獲稻谷后的晚稻草，MSL為整株植株。粉碎過40目篩，備作常規化學成分分析與體外產氣試驗。

1.2 化學成分分析

試驗所用 RS、MSL中干物質（DM）、粗蛋白（CP）、粗脂肪（EE）與粗灰分（Ash）的測定依據 AOAC[13]的方法進行，而中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）與酸性洗滌木質素（ADL）則采用Van Soest等[14]的方法進行測定。體外發酵所用RS與MSL的常規營養成分見表1。MSL的粗蛋白含量高，纖維含量低，是較為理想的稻草補充飼料。

表1 試驗用粗飼料的常規營養成分(g/kg DM)

1.3 試驗設計

本試驗采用單因子6處理重復試驗設計，RS與 MSL 分別以 100： 0(MSL0)、80： 20(MSL20)、60： 40(MSL40)、40： 60(MSL60)、20： 80(MSL80) 與 0： 100(MSL100)的比例組成6個組合進行體外發酵，共進行2個批次。在進行批次發酵時，每個樣品設3個重復，同時設1個空白對照組與1個標準干草組，用于校正各時間點因取樣、培養瓶的體積差異、大氣壓變化以及瘤胃液菌源變異所引起的產氣量變化。

1.4 瘤胃液供體動物

選 3只體況良好、體重相近（33±1）kg、安裝有永久性瘤胃瘺管的山羊供采集瘤胃液用。日糧的精粗比為3：7，以混合粗飼料（RS與MSL各半）700 g/d為基礎飼料，另按干物質計日補充300 g精料。日喂兩次（08：00 和 18：00）、自由飲水、常規光照。

1.5 體外培養裝置及發酵液的配制

采用由Theodorou等[15]建立并經Mauricio等[16]改進的壓力傳感器體外產氣技術進行體外批次培養，壓力傳感技術主體裝置由若干產氣瓶、產氣瓶支架、壓力傳感器、帶特定軟件的計算機及恒溫培養箱等組成。每批可同時培養60個樣品。本試驗所用發酵液的配制按照Mauricio等[16]介紹的配制。

1.6 體外批次培養液的取樣與有關指標分析

本試驗所測定的反映體外批次培養發酵性能的指標為體外批次培養液中的pH值、氨氮（NH3-N）濃度、產氣量（GP）、揮發性脂肪酸（VFAs）與微生物氮（MN）。在12、24和48 h記錄產氣量時迅速取樣測定有關指標。

1.6.1 pH值

用SartoriusPB-20型pH值計直接測定。

1.6.2 NH3-N濃度

參照馮宗慈等[17]的比色方法進行測定。

1.6.3 GP

每個批次培養48 h，分別記錄在培養后的12、24與48 h的壓力，每次讀數后即將瓶內的氣體放掉。

1.6.4 VFAs

用島津GC-2010型氣相色譜儀測定。

1.6.5 MN

其中，RNA含氮量為17.83%，細菌氮中RNA含氮量為10%。

1.6.6 稻草添補苜蓿單個時間點特定指標組合效應的計算

單個時間點特定指標（如產氣量）的組合效應計算公式[20]如下：

式中，實測值為實際測定的樣品特定指標值[如產氣量（m l）]，加權估算值＝苜蓿的實測值×苜蓿配比(%)＋秸稈基礎料的實測值×秸稈基礎料的配比(%)。

2 結果與討論

2.1 pH值（見表2）

瘤胃液pH值是衡量瘤胃發酵狀況的敏感指標，瘤胃pH值影響微生物合成效率。Henning等[21]研究表明，體外培養一般在6 h后開始出現累積現象，pH值下降。培養液pH值高低能反映底物被發酵利用的程度，pH值越低，說明發酵產酸累積越多，而發酵終產物累積會影響細菌的生長[22]。由表2可見，所測定時間點的培養液pH值為6.75～6.88。RS與不同比例MSL組合體外發酵的pH值，除MSL60的pH值較高外，其次為MSL40，而以MSL80最低，且各組pH值均隨培養時間的延長而降低。但是，所測定的pH值均在瘤胃微生物特別是纖維分解菌生長所需的pH值范圍（6.2～7.0）內[23]。瘤胃發酵加強時，VFAs等（如乳酸等其它有機酸）增加引起pH值下降，同時由于飼料蛋白質分解加速使得氨的濃度增加，導致pH值上升。瘤胃的最終pH值是飼料中碳水化合物與含氮物質在瘤胃發酵產物綜合作用的結果。體外批次發酵的pH值還與所用緩沖液的緩沖能力有關，發酵基質中添補的豆科牧草（如本研究中所用的苜蓿）中所含的豐富礦物質會加強這種緩沖能力。本研究表明RPT體外培養體系所采用的緩沖液緩沖能力較強，足以維持培養液的pH值在正常范圍之內，段智勇[24]在用此系統研究稻草NDF添加不同水平的玉米淀粉組合效應時，測得的稻草NDF和玉米淀粉混合物培養液24 h pH值在6.68～6.84范圍，并沒有隨玉米淀粉含量的增加與培養時間的延長而顯著降低。Sommart等[25]在用瓶子產氣系統研究稻草或5%尿素處理稻草添補不同水平的木薯對體外微生物發酵特性與微生物蛋白合成的影響時，發現盡管pH值受到木薯的添加水平及粗飼料的影響，且隨培養時間的延長而顯著降低，但pH值在6.70～6.88范圍。本研究的pH值與這些研究結果相似。

表2 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養48 h pH值的變化

2.2 NH3-N濃度（見表3）

表3 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h NH3-N的變化（mg/100ml）

瘤胃內NH3-N既是瘤胃氮代謝過程中外源（飼料）蛋白質、內源含氮物質降解的重要產物，同時也是在有能量和碳鏈的情況下，瘤胃微生物合成菌體蛋白的原料。Clark等[26]通過體外批次發酵研究證明，在瘤胃微生物區系中，約80%的瘤胃細菌以NH3作為生長的唯一氮源，約50%的細菌既可以NH3-N，也可以氨基酸作為生長的氮源，另26%的細菌其生長離不開NH3-N。因此，瘤胃內NH3-N濃度是瘤胃內環境參數的重要指標，是瘤胃內飼料蛋白降解及微生物對NH3-N利用的綜合反映。體外批次發酵體系中的NH3-N濃度，主要取決于：首先，發酵基質中的蛋白質含量及其降解率與理化特性；其次，含氮物質與能量載體物質的比例，能氮釋放是否同步；再次為微生物蛋白的合成效率與微生物自溶。這三個因素關系緊密、相互影響，存在著一個動態平衡關系。NH3-N濃度過低會影響微生物蛋白產量，過高表明氨釋放速度高于其利用與吸收速度，造成氨的損失。Owens等[27]指出，瘤胃內微生物蛋白合成所需的NH3-N濃度為0.35～29mg/100ml。本研究的NH3-N濃度位于3.11～28.74mg/100ml。NH3-N濃度隨MSL比例的提高而增加（P＜0.05），隨發酵時間的增加而降低，所測定的時間點均以MSL的比例達100%時的NH3-N濃度最高，這與苜蓿蛋白的降解率較高有關[28]，但所測定值均在有關文獻報道的范圍之內。一些學者就適于微生物生長的最佳NH3-N濃度作了較為深入的探討，Schaefer等[29]報道，體外培養液中滿足微生物生長需要的理想NH3-N濃度為 2～5mg/100ml。Petersen[30]報道，放牧反芻動物瘤胃液中NH3-N濃度在1～2mg/100ml時，就可滿足細菌對纖維降解的需要。Hoover[31]則認為，瘤胃微生物生長適宜氨氮濃度為3.3～8.0 mg/100ml，由于日糧蛋白質及碳水化合物（CHO）發酵的差異，實際上瘤胃液中氨氮的變化幅度多在1～76 mg/100ml，從而影響瘤胃微生物活性。Clark等[26]證實奶牛瘤胃液中的NH3-N濃度在2 mg/100ml時，就能滿足瘤胃微生物合成蛋白的需要。可見瘤胃微生物以氨作氮源合成瘤胃微生物氮的效率相當高，即使瘤胃液中的NH3-N濃度很低，亦能為微生物利用[29]。因此，可以認為本研究中的NH3-N濃度足以滿足瘤胃微生物生長的需要，有效能成為合成微生物蛋白的主要制約因素。而通過添補MSL來提高瘤胃微生物消化RS中難以消化的纖維的能力是組合效應發生的基礎。

2.3 產氣量及其組合效應

2.3.1 產氣量

RS與不同比例MSL混合培養在所選定時間點的累計產氣量見表4。各組的產氣量均隨MSL在混合物中比例的增加而增加，與其他學者報道的相似[32,33]，組間差異隨培養時間的延長降低，到24 h時MSL60、MSL80與MSL100的產氣量差異不顯著（P＞0.05），并保持至48 h。此外，在48 h MSL20與MSL40的差異亦不顯著（P＞0.05）。產氣量隨MSL在混合發酵基質中比例的增加而非線性地增加，說明在產氣量上存在著組合效應。

表4 稻草與不同比例苜蓿混合培養在所選定時間點的累計產氣量(ml/1 gOM)

2.3.2 產氣量的組合效應(見表5)

表5 稻草與不同比例苜蓿組合在產氣量（GP）上的組合效應

表5反映的是RS與MSL混合培養時的產氣量及其單獨培養時產氣量的加權值之差的百分比（本研究中定義為RS與MSL混合培養時在產氣量上的組合效應值），即各混合發酵基質在不同培養時間點累計產氣量的組合效應值，表5同時還標明了應用t檢驗比較分析各組合的觀察值與預測值顯著水平。從表5可以看出，除MSL80在培養到12 h組合效應達到峰值外 (P＜0.05)，其余 3 組（MSL20、MSL40、MSL60）均在24 h達到峰值(P＜0.05或 P＜0.01)，而以 MSL60組亦即當苜蓿添加比例占發酵基質總量的60%時，組合效應最大為10.51%(P＜0.01)。各組的組合效應在達到峰值后，隨著培養時間的延長緩慢下降。12 h MSL80的組合效應最大，其次是MSL40。MSL80在12 h后急劇下降至 24 h的 1.84%（P＞0.05），MSL40 與 MSL20 在 12 h后上升至24 h的峰值(P＜0.05)。24 h以MSL60最大，其次是MSL40與MSL20，48 h的組合效應只有MSL 60 達到顯著水平(P＜0.05)，其余差異不顯著（P＞0.05），最差的是MSL80。Liu等[20]的研究證明，稻草或碳酸氫銨（NH4HCO3）處理的稻草與禾本科干草或桑葉混合培養時，自12至96 h幾乎所有水平（25%、50%、75%與100%）的組合效應均為正值，且組合效應值總的趨勢是隨培養時間延長而降低，但同樣并非所有時間點的組合效應均達到顯著水平。本研究結果與這些結果相似。同樣有人在未經處理的秸稈中添補棉粕以及在尿素處理的秸稈中添補花生粕觀察到了正組合效應，但未達到顯著水平（P＞0.05）。可是，Sampath[34]等用體外產氣法（自12、52至166 h）研究未經處理的粟秸添補不同比例的花生粕觀察到正組合效應，且達顯著水平（P＜0.05）。與本研究中的苜蓿相似，花生粕、棉粕與桑葉均含有較多的快速可發酵碳水化合物與蛋白質。Cone等[35]與Groot[36]的研究證明初期產氣主要是基質中水溶組分如糖與蛋白質等的發酵所貢獻。因此，可以認為稻草基礎日糧添補苜蓿的組合效應可能是由于苜蓿為纖維分解菌提供了可發酵的能量與蛋白質（氨基酸或肽），加速纖維分解菌的增殖引起。就單一的產氣指標評定組合效應而言，稻草基礎日糧中添補苜蓿的比例以占整個日糧總量的60%為宜。

2.4 揮發性脂肪酸產量及其組合效應

2.4.1 揮發性脂肪酸產量

RS添補不同比例的MSL，對體外培養12～48 h乙酸、丙酸與丁酸及總VFAs產量，以及乙酸與丙酸比的影響見表6～表10，從這些表可以看出，乙酸、丙酸與丁酸及總VFAs產量自12～48 h，均隨時間延長而增加，且各時間點均隨MSL比例的增加而增加，與Sommart[37]及王旭[32]等的結論相似，顯著水平見相應表。表明基質中MSL水平影響VFAs的生成，本研究中48 h總VFAs位于41.51 mmol/l到55.45 mmol/l的范圍，與瘤胃液中的濃度相似[25]，表明沒有發生體外批次培養常見的酸累積現象，從而保證微生物的正常生長。體外培養時所產生的氣體與揮發性脂肪酸有很大的關系，產氣量高的揮發性脂肪酸產量亦高，不同MSL水平組總VFAs產量隨培養時間延長的變化規律與前述產氣量的變化結果相一致。丙酸是反芻動物主要的生糖前體物質，易發酵碳水化合物有利于形成丙酸發酵型[38]，本研究中丙酸產量隨MSL在混合發酵基質中比例的增加而增加，有關顯著水平見表7，可能與苜蓿細胞內容物中所含的非結構性碳水化合物有關。反芻動物揮發性脂肪酸的產量與其能量代謝密切相關，總VFAs的提高表明底物的消化率上升，而若總VFAs中丙酸的比例上升，則表明消化后能量的利用率較高，再結合考察表10中的乙酸/丙酸摩爾比值（多數組間差異不顯著）可知，MSL40、MSL60、MSL80與MSL100四個混合組的能量利用率均隨總VFAs的提高而略有提高，這與段智勇[24]在研究稻草NDF與玉米淀粉的組合效應時，發現基質經體外培養發酵后，基質的消化率和能量的消化率均上升，但能量的利用率并沒有提高的研究結果相反，可能與所用的發酵基質不同有關，段智勇[24]所用的稻草NDF為純營養素，而玉米則為營養素載體的飼料形式，本研究中的RS與MSL均為營養素載體的不同飼料形式，MSL除含有可降解蛋白、苜蓿總苷外，還含有水溶性物質等。

表6 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h乙酸產量的變化（mmol/l）

表7 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h丙酸產量的變化（mmol/l）

表8 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h丁酸的變化（mmol/l）

表9 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h總揮發性脂肪酸的變化（mmol/l）

表10 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h乙酸/丙酸摩爾比的變化

至于乙酸/丙酸比，RS與不同比例MSL組合體外培養12～48 h乙酸/丙酸摩爾比在所測定的時間點均隨MSL比例的增加而減少，隨培養時間的延長而增加，顯著水平見表10。乙酸/丙酸比值在Sommart等[25]與段智勇[24]報道的范圍內（2.11～2.56），較王旭[32]報道的要高，但純稻草的乙酸/丙酸比值較Sommart等[25]報道的2.56與段智勇[24]報道的純稻草NDF的2.53要低，造成這些差異的原因可能與發酵的基質、基質內不同組分的互作有關。Sinclair等[39]研究表明，根據碳水化合物和蛋白質在瘤胃的降解特性，通過日糧組分間的互補組合而使碳水化合物與蛋白質發酵同步，不僅可以改變瘤胃發酵類型，同時有利于維持瘤胃內環境的穩定。并指出能氮同步性高的日糧瘤胃揮發性脂肪酸（VFAs）穩定，且同步性效應對丙酸產量影響總趨勢是同步性高，丙酸產量高，間接說明隨著MSL的提高，基質的同步性提高。從表10還可以說明，RS添補不同比例的MSL沒有改變瘤胃微生物的發酵類型，表明總體而言，總揮發性脂肪酸（VFAS）、乙酸與丙酸的摩爾比不受MSL所含瘤胃可降解蛋白的影響。但從表7可看出丙酸產量趨向隨MSL水平的提高而提高，丙酸產量提高的速度要高于乙酸，乙酸與丙酸的摩爾比隨MSL水平的提高而降低是由于丙酸產量提高所至。由于丙酸是反芻動物利用效率較高的一種揮發性脂肪酸，說明在適當的比例范圍內（本研究中為40%～100%），尤其是在 60%～100%，“RS-MSL”組合的能量利用效率有提高的趨勢，且這種能量利用效率似乎主要與MSL的添加比例成正比，這與段智勇[24]報道的能量的利用效率不存在正的組合效應甚至負的組合效應相一致。

2.4.2 總揮發性脂肪酸的組合效應(見表11)

表11 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h總揮發性脂肪酸的組合效應

從表11可以看出，稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h總VFAs的組合效應，除MSL40外，其余3組在不同時間點多為負值，即組合效應為負值。除在12 h，MSL40與MSL60組合效應顯著（P＜0.01）外，其余差異均不顯著（P＞0.05）。所測定時間點“RS-MSL”的組合效應變化不具規律性，在12 h與48 h MSL40的組合效應最大，而在24 h MSL60組合效應最大，表明對于多時間點的體外培養，用單項指標很難準確評定RS添補MSL的組合效應。

2.4.3 乙酸/丙酸摩爾比的組合效應(見表12)

表12 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h乙酸/丙酸摩爾比的組合效應

從表12可知，稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h乙酸/丙酸摩爾比的組合效應較小，甚至出現負值。負值表明乙酸/丙酸值降低，在能量利用率上表現了略正的組合效應。總體而言，稻草基礎日糧添補不同比例的苜蓿后，在總VFAs與乙酸/丙酸摩爾比上不像產氣那樣表現出明顯的組合效應。段智勇[24]在研究不同飼料（稻草、羊草與苜蓿）來源的NDF與不同來源的淀粉（玉米淀粉與小麥淀粉）的組合效應時發現，多數組合在產氣量上發生正組合效應的同時，總揮發性脂肪酸濃度發生了正效應，乙丙酸比例也為正效應，表明脂肪酸濃度上升了，乙丙酸比例亦隨之上升，即在發生組合效應時，能量的消化率上升，而其利用率則下降，本研究結果除乙酸/丙酸摩爾比的組合效應與段智勇[24]略有差異外，其余與段智勇[24]報道的基本相似。

2.5 微生物氮產量及其組合效應

2.5.1 微生物氮產量(見表13)

表13 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h微生物氮的變化（mg/100ml）

從表13可以看出，微生物氮（MN）隨發酵基質中MSL比例的提高而增加，24 h前隨發酵時間的延長而增加，在24 h達到最大值，隨后下降，有關顯著水平詳見表13。培養初期可能由于底物中苜蓿細胞內容物中的非結構性碳水化合物，能為瘤胃微生物提供可消化的能量及苜蓿瘤胃降解蛋白所提供的營養素如氨（NH3）、肽與含硫氨基酸以及支鏈脂肪酸等，故可啟動細菌生長，刺激纖維分解菌增殖，細菌總群落迅速增殖，直到底物中可利用能和可利用氮受到限制時，菌體蛋白合成開始下降。各處理組MN迅速增殖期均出現在培養24 h前，在24 h達到峰值，此后逐漸下降。Sommart等[37]亦發現體外微生物的合成效率在24 h后下降，這種下降與36 h后的NH3-N濃度下降同步。微生物的合成效率在24 h后下降可能與發酵基質減少有關，或與瘤胃微生物發生溶菌有關。本研究48 h的NH3-N濃度比24 h低，看來主要與發酵基質減少有關。

體外產氣間接反映了用于發酵的底物中碳水化合物組分的降解，與揮發性脂肪酸（VFA）的產量呈正相關，但與微生物產量不一定呈正相關，甚至是負相關。Blümmer等[40]的研究證明，產氣量或VFA與微生物產量呈負相關。本研究中的產氣量、總VFA與MN除產氣量的個別組外均隨苜蓿在混合發酵基質中的比例升高而升高，也就是說這三者之間未出現負相關。

2.5.2 微生物氮產量的組合效應

稻草基礎日糧添補不同比例苜蓿在微生物氮（MN）上的組合效應見表14，均為正組合效應。根據系統整體營養調控理論[41]原理，與單個粗飼料相比，由于多個粗飼料組成的混合發酵底物具有正組合效應，優化了微生物整體利用可發酵底物的能力[26]，同時更接近供體瘤胃內底物組成，理論上菌體蛋白產量應該最大。Lee等[42]以稻草與精料配置了兩種能氮釋放同步和極不同步的日糧，體外培養結果表明同步性高的日糧微生物氮產量高。從本試驗結果看，各時間點均以MSL60的組合效應最大，其次為MSL40的，說明稻草中添補60%或40%的苜蓿后營養素（能、氮）更加平衡，能氮釋放同步性高于其它組，更能提高動物生產性能[43]。從而證實在以低質秸稈為基礎的日糧中，適當補充蛋白質飼料（或氨基酸）、可發酵氮源，可以實現能氮的同步釋放，激發飼料間正組合效應，充分發揮飼料的生產率。王旭[32]的研究亦證實了這一點，她在將玉米秸、谷草分別與沙打旺等量混合后，再將此混合粗飼料與精料按7：3混合，發現其微生物氮產生量遠高于混合前各單個粗飼料以及各單個粗飼料與精料混合的產生量(P＜0.05)。

在瘤胃內，日糧含氮物質和能量載體物質經瘤胃微生物的同化作用，以可利用養分的形式在微生物和動物機體之間協調分配。微生物對蛋白質和碳水化合物的利用具有明顯的互作效應[44,45]，瘤胃微生物氮的產量在很大程度上依賴于瘤胃內可利用能與可利用氮的利用率。瘤胃微生物生長受許多因素制約，其中當能量和養分之間的供給不匹配，尤其是當微生物對可利用能和可利用氮的利用不同步時，會限制微生物的生長。如果蛋白質不足或利用不充分，則會降低碳水化合物（CHO）的利用率；反之，如果CHO和蛋白質的利用不匹配，則會造成氮素（主要以氨的形式）損失。

表14 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12～48 h微生物氮的組合效應

2.6 稻草與添補不同比例苜蓿體外發酵組合效應的綜合評定

碳水化合物在瘤胃發酵釋放的碳原子，主要被用于合成氣體（CO2與CH4）、VFAs與微生物。其中VFAs與微生物經代謝為宿主（反芻動物）提供能量（占機體總能的70%～80%）與蛋白質，而氣體則呼出體外。故在進行稻草與不同比例苜蓿體外發酵參數組合效應的綜合評定時，主要選擇產氣量、總VFAs與微生物氮3個指標進行綜合評定。

盧德勛[46]針對體外培養中多時間點、多指標組合效應的計算，提出了組合效應綜合指數（MFAEI），對飼料間的組合效應進行了整體量化，由此可對飼料間組合效應的大小進行了直觀而明確的比較。筆者集成現有組合效應的評定技術，改進了盧德勛[46]的MFAEI，經改進的組合效應綜合評定指數（IMFAEI）的計算見下列公式。IMFAEI繼承了盧德勛[46]MFAEI的整體觀、動態觀，不同點在于引入了現流行的單個時間點、單個指標組合效應的計算方法[20]。本研究在計算時IMFAEI只考慮產氣量、總VFAs與微生物氮（MN）3個單項指標對組合效應的整體貢獻。

單項組合效應值（SFAEI）的計算為：

注：A1系單一基礎飼料秸稈（此為稻草，下同）各培養時間點（此為12 h、24 h與48 h，下同）各單一指標（此為GP,總 VFAs及MN）的組合效應值；A2為單一添補飼料（此為苜蓿）各培養時間點各單一指標的組合效應值；A3為A1與A2以不同比例構成的混合物各培養時間點各單一指標的組合效應值；C為基礎飼料秸稈在混合飼料中的比例，（1-C）為添補飼料在混合飼料中的比例，A4為每個時間點A3總和。n為測定各單一指標組合效應值時間點的個數（此為3）。

多項組合效應值（MFAEI）的計算是將GP、總VFAs與MN的單項組合效應值（SFAEI）相加。

表15 稻草與不同比例苜蓿組合體外培養12-48 h組合效應的綜合評定

從表15可以看出，稻草添補不同比例苜蓿的組合效應經 IMFAEI綜合評定的結果為：MSL60＞MSL40＞MSL20＞MSL80，與 GP、總 VFAs與 MN 評定結果的排序并不一致。本研究的結果表明，稻草基礎日糧以添補40%～60%的苜蓿效果較好，能夠實現組合效應的最大化。同時從表15還可以看出，稻草基礎日糧中即使添補20%的苜蓿亦能取得較好的效果，添加80%的苜蓿組合效應值則顯著降低。正如盧德勛[41]所指出的，任何問題都有一個“度”，而不是越多越好，適量才會出現正面效應，反之，出現負面效應。參木有[47]的研究證明反芻動物日糧中適宜的飼草替換秸稈的比例為30%～60%，本研究稻草基礎日糧添補苜蓿的適宜比例在此范圍內。

3 結論

本研究表明：稻草基礎日糧以添補40%～60%的苜蓿效果較好。

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（編輯：劉敏躍，lm-y@tom.com）

Com prehensive study of associative effects of rice straw m ixed w ith vary levels of M edicago sativa L.on in vitro fermentation parameters

Zhang Jikun,Zou Qinghua,Wang Jinfen,Xiong Ligen

To overall evaluation research the associative effects of rice straw(RS)supplemented with Medicago sativa L.(MSL)on in vitro fermentation parameters.48 h in vitro batch incubation was practiced in a single-factor randomized design to investigate the associative effects of RSmixed with varying MSL levels of 0,20%,40%,60%,80%and 100%(MSL0,MSL20,MSL40,MSL60,MSL80 and MSL100)on in vitro fermentation traits at 12,24 and 48 h individually,and the improved multiple-factors associative effects index (IMFAEI)was used.The range of parameters of various groups at different time was：pH 6.75～6.88,NH3-N 3.11～28.74 mg/100ml,MN 2.91～14.57 mg/ml.48 h cumulative gas production and total volatile fatty acids were 120.1～162.4ml/g OM and 41.51-55.45mmol/l individually.The IMFAEI ranked from greatest to least in the following order：MSL60(1.2711),MSL40(1.2603),MSL20(0.8265),and MSL80(0.6333).40%～60%MSL is the optimal volume supplemented to ruminant RS basal diet.

rice straw；medicago sativa L.；in vitro fermentation；associative effects；comprehensiveevaluation

S816.32

A

1001-991X（2011）17-0040-09

張吉鹍，江西省農業科學院畜牧獸醫研究所，博士，研究員，330200，江西南昌蓮塘南蓮路602號。

鄒慶華、熊立根，單位及通訊地址同第一作者。

王金芬，山東省濱州職業學院。

2011-04-25

反芻動物飼料安全評價項目、國家自然科學基金[31060313]與江西自然科學基金[2008GZN0007]資助