奶牛日糧中復合處理玉米秸與苜蓿及精料的最佳組合研究

青島農業大學動物科技學院 呂永艷 蔡李逢 崔海凈 孫國強＊

對作物秸稈進行加工調制可以提高其飼用價值（孫國強等，2012；王成章和王恬，2004）。 此外，飼用價值還受飼料之間不同組合的影響。飼料之間不同比例的組合可影響干物質采食量、養分消化率以及瘤胃發酵參數等飼用價值指標。關于加工調制玉米秸在反芻動物養殖中的應用效果已有大量報道，但關于復合處理玉米秸與其他粗飼料間及其與精料之間適宜組合比例的研究鮮見報道。本試驗通過人工瘤胃技術測定復合處理玉米秸與苜蓿及精飼料間不同比例組合對奶牛瘤胃發酵的影響，探討復合處理玉米秸與苜蓿之間，復合處理玉米秸與精飼料之間以及復合處理玉米秸與苜蓿間的最優組合再與精飼料之間的理想組合比例，旨在為提高飼料飼用價值提供試驗依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 復合處理玉米秸，尿素和氫氧化鈣的添加量均為玉米秸干物質重的4%、苜蓿干草、精飼料均來自青島市，經65℃干燥48 h、粉碎、過40目篩，密封保存待用，日糧精飼料組成及營養水平見表1。

表1 日糧精飼料組成及營養水平

1.2 試驗用瘤胃液供體動物與日糧 選用2頭健康、體重相近的成年荷斯坦奶牛，作為試驗用瘤胃液供體動物。試驗期間每天每頭飼喂精飼料4 kg，精飼料分3次飼喂，自由采食羊草，自由飲水。精料配方：玉米58.5%、麩皮9%、豆粕12%、棉籽粕6%、花生粕8%，磷酸氫鈣2.5%、碳酸氫鈉1.5%、貝殼粉0.5%、預混料1%、食鹽1%。

1.3 試驗設計 將復合處理玉米秸與苜蓿、復合處理玉米秸與精料均以 0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0 比例進行兩兩組合（表2）。篩選出復合處理玉米秸與苜蓿的最優組合后再與精飼料分別以 0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0 比例進行兩兩組合（表3），每個組合3個重復。

表2 復合處理玉米秸、苜蓿和精飼料的組合比例%

表3 復合處理玉米秸苜蓿最優組合與精飼料的組合比例%

1.4 人工瘤胃

1.4.1 人工瘤胃裝置 人工瘤胃裝置主體為水浴溫度可調的電熱恒溫水浴鍋 （北京市長風儀器儀表公司）和作發酵培養管之用的玻璃注射器（可計量容積為100 mL）。注射器每次使用之前洗凈晾干，然后用少量凡士林涂在活塞筒4周，用來減少摩擦和防止漏氣（孫獻忠，2007）。

1.4.2 培養液的制備 培養液的制備參照郭冬生（2004）培養液配制法進行配制。

1.4.3 瘤胃液的采集 在早晨飼喂前抽取瘤胃液。將牛保定于六柱欄，戴上開口器，取液器從開口器經口腔徐徐插入食道再進入瘤胃，在瘤胃中不斷變換方位，取液器另一端與真空抽慮瓶相連，真空抽慮瓶接真空泵，開動真空泵抽取足量瘤胃液，灌入經預熱達39℃并通有CO2氣體的保溫瓶中，立即蓋嚴瓶口，迅速返回實驗室，兩頭牛的瘤胃液混合，經四層紗布過濾于接收瓶中，置于39℃水浴中保存，持續通入CO2氣體。

1.4.4 人工瘤胃液的制備 將250 mL預先配制好并在39℃水浴中預熱的培養液與1000 mL在39℃水浴中預熱的蒸餾水混合之后再加入312.5 mL過濾后并持續通入CO2氣體的瘤胃液，混合，攪拌均勻置于39℃恒溫水浴鍋中保存，人工瘤胃液始終用CO2氣體飽和，待用。

1.4.5 操作步驟 準確稱取飼料樣品200.0 mg，置于玻璃注射器的前端，取30 mL始終用CO2氣體飽和的人工瘤胃液加到每一個注射器中，排凈注射器中的空氣，密封，然后在39℃的水浴鍋中培養24 h。培養開始后每隔8 h搖動一次。每個樣品設3個重復，另設置3個空白樣品，分別排列于培養框架的前位與后位，以消除試驗誤差。

1.5 測定指標與方法 將注射器于培養24 h后取出，迅速放入冷水浴中終止發酵，并將注射器中發酵液排出至離心管中，立刻測定瘤胃液pH，然后將瘤胃液離心（4000 r/min，15 min），上清液制樣以備測定瘤胃液氨氮（NH3-N）濃度、微生物蛋白（MCP）產量和揮發性脂肪酸（VFA）濃度。

1.5.1 瘤胃液pH 采用25型酸度計測定 （北京哈納科儀科技有限公司）。

1.5.2 瘤胃液氨氮（NH3-N）濃度 參照馮宗慈和高民的比色法（1993）進行測定。

1.5.3 瘤胃液微生物蛋白（MCP）產量 參照Cotta和Russell（1982）的差速離心法進行測定。

1.5.4 瘤胃液揮發性脂肪酸（VFA）濃度 按照曹慶云等（2006）的氣相色譜法測定瘤胃液VFA濃度。

1.6 數據處理 試驗數據采用SPSS軟件進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 復合處理玉米秸與苜蓿及精料不同組合對瘤胃液pH、NH3-N濃度及MCP產量的影響由表4可知，復合處理玉米秸與苜蓿、復合處理玉米秸與精料的各不同比例組合對瘤胃液pH的影響均不顯著（P＞0.05）。對瘤胃液NH3-N濃度有顯著或極顯著影響（P＜0.05或P＜0.01），在復合處理玉米秸與苜蓿的不同比例組合中，當復合處理玉米秸比例為60%時，瘤胃液NH3-N濃度最高，顯著或極顯著高于其他比例的組合 （P＜0.05）；在復合處理玉米秸與精飼料的不同比例組合中復合處理玉米秸比例為40%時，瘤胃液NH3-N濃度最高，顯著或極顯著高于其他比例的組合 （P＜0.05或P＜0.01）。在復合處理玉米秸與苜蓿及復合處理玉米秸與精飼料的不同比例組合中，均以80∶20的比例組合時MCP產量極顯著或顯著高于其他比例的組合（P＜0.05）。

2.2 復合處理玉米秸與苜蓿及精料不同組合對瘤胃液VFA濃度的影響 由表5可知，在乙酸濃度及三種揮發性脂肪酸總濃度上，復合處理玉米秸與苜蓿比例為60∶40及80∶20的組合均極顯著高于其他比例的組合（P＜0.01）；復合處理玉米秸與苜蓿比例為60∶40及80∶20的組合的丙酸濃度均極顯著或顯著高于其他比例的組合 （P＜0.01或P＜0.05）；復合處理玉米秸比例為20%、60%和100%時，乙酸/丙酸均極顯著或顯著高于其他比例的組合（P＜0.01或P＜0.05）。復合處理玉米秸與精料比例為60∶40和80∶20的組合的乙酸和三種揮發性脂肪酸總濃度均極顯著或顯著高于其他比例的組合（P＜0.01或P＜0.05），但這兩個比例組合之間無顯著差異 （P＞0.05）；精料比例為100%的組合的丙酸濃度極顯著高于其他比例的組合 （P＜0.01）；乙酸/丙酸上，精飼料比例為80%～100%的組合均低于2.0，且均極顯著低于其他比例的組合 （P＜0.01），精飼料比例為20%組合的乙酸/丙酸極顯著高于其他比例的組合（P ＜ 0.01）。

表4 復合處理玉米秸與苜蓿及精料不同組合對瘤胃液pH、NH3-N濃度及MCP產量的影響

表5 復合處理玉米秸與苜蓿及精料不同組合對瘤胃液VFA濃度的影響mmoL/L

正常情況下瘤胃中乙酸、丙酸、丁酸占總揮發性脂肪酸的比例分別為 50%～65%、18%～25%和12%～20%（李建國和安永福，2003）。所以乙酸/丙酸為2.0～3.6屬于正常范圍。由于在乙酸/丙酸的正常范圍之內，三種揮發性脂肪酸總濃度越高說明瘤胃發酵效果越好，因而復合處理玉米秸與苜蓿比例為60∶40及80∶20的組合、復合處理玉米秸與精料比例為60∶40和80∶20的組合均最有利于瘤胃發酵產生VFA。

因為復合處理玉米秸與苜蓿及精料的不同比例組合對瘤胃液pH影響均不顯著，而NH3-N濃度為13.59～18.35 mg/100 mL，均在正常變動范圍內（崔海凈等，2010）。因此，在本試驗中，復合處理玉米秸與苜蓿及精料不同組合對瘤胃發酵的影響就取決于MCP產量和VFA濃度，綜合考慮MCP產量和VFA濃度，在復合處理玉米秸與苜蓿的不同組合中，以80∶20的比例組合為最優組合，在復合處理玉米秸與精飼料的不同比例組合中也以80∶20為最優組合。

2.3 復合處理玉米秸與苜蓿的最優組合與精料的不同組合對瘤胃發酵參數的影響 由表6可知，復合處理玉米秸與苜蓿的最優組合（80∶20）與精料不同組合對體外瘤胃液pH影響均不顯著（P＞0.05）。在NH3-N濃度方面，當復合處理玉米秸與苜蓿的最優組合占40%和80%時NH3-N濃度極顯著高或顯著高于其他比例組合 （P＜0.05或P＜0.05）；在MCP產量方面，當復合處理玉米秸苜蓿的最優組合與精飼料比例為60∶40時，MCP產量最高，極顯著或顯著高于其他比例（P＜0.05或 P＜0.05）。

表6 復合處理玉米秸苜蓿的最優組合與精料組合對瘤胃液pH、NH3-N濃度及MCP產量的影響

由表7可知,在乙酸濃度和三種揮發性脂肪酸總濃度及乙酸/丙酸上，復合處理玉米秸與苜蓿的最優組合與精料比例為60∶40和80∶20的組合均極顯著高于其他比例的組合（P＜0.01），而兩組合間無顯著差異（P＞0.05）；在丙酸濃度上，精料比例為100%的組合極顯著高于其他比例的組合 （P＜0.01）；因此，在復合處理玉米秸與苜蓿的最優組合與精料不同比例的組合中，以比例為60∶40和80∶20的組合對瘤胃發酵產生VFA最為有利。

表7 復合處理玉米秸苜蓿的最優組合與精料不同比例組合對體外瘤胃液VFA濃度影響mmol/L

3 討論

3.1 復合處理玉米秸、苜蓿與精料不同組合對體外瘤胃液pH、NH3-N濃度及MCP產量的影響pH是反映瘤胃發酵最重要的參數之一，維持正常pH范圍是保證瘤胃正常發酵的前提條件之一。一般而言，瘤胃液pH隨采食時間而呈周期性變化，瘤胃液正常pH變動范圍為6～7（馮仰廉，2004）。本試驗所有組合的pH均在正常范圍內，說明飼料的不同比例組合對瘤胃液pH無明顯影響。

瘤胃液中的NH3-N反映了特定日糧組成下蛋白質降解與微生物蛋白合成的動態平衡關系，一方面飼料被瘤胃微生物分解產生NH3-N；另一方面瘤胃中的微生物利用飼料降解的NH3-N與酮酸合成微生物蛋白質。瘤胃液中的NH3-N濃度因不同的飼料變動較大，總體上反映了飼料的含氮量、飼料蛋白的可溶性和降解特性。NH3是瘤胃內合成菌體蛋白的主要前體物質，瘤胃中NH3的濃度過高或過低均不利于微生物的生長繁殖，進而影響 MCP 的產量（Bandle 和 Gupta，1997）。 因此保持瘤胃液最適NH3-N濃度是保證MCP合成的首要條件。試驗表明，瘤胃液最適NH3-N濃度為 8～10 mg/100 mL，但 6.3～27.5 mg/100 mL 時也屬正常變動范圍，不影響微生物的活性，NH3-N濃度過高會造成氮源浪費，NH3-N濃度過低將影響瘤胃能氮平衡，降低瘤胃微生物活性，降低MCP的合成和纖維類物質的降解（劉哲等，2005）。本試驗中，所有組合瘤胃液NH3-N濃度為（13.59±1.28） ～ （18.35±1.65）mg/100 mL，均在正常變動范圍，說明瘤胃微生物活性正常。

MCP產量的高低實際上就是瘤胃微生物生長繁殖的快慢，是反映瘤胃消化能力的最重要指標之一，MCP產量高即說明瘤胃微生物生長繁殖快和瘤胃消化能力強，該指標主要取決于瘤胃能氮平衡，飼料中所含的碳水化合物在瘤胃中降解為揮發性脂肪酸（VFA）同時釋放能量，飼料中的蛋白質和含氮化合物在瘤胃中被微生物降解為NH3和CO2，瘤胃中的微生物利用能量和NH3合成MCP，因此，MCP的合成數量主要取決于碳水化合物和蛋白質（含氮化合物）降解的數量和速度是否協調和匹配，當二者降解的數量和速度越協調就可能產生越多的MCP。復合處理玉米秸與苜蓿以80∶20的組合時MCP產量最高，在復合處理玉米秸與精飼料的組合中也以80∶20為最高，說明在上述比例組合下，瘤胃能氮平衡狀況以及瘤胃液pH、NH3-N濃度等瘤胃內環境均對MCP的生成最為有利，同時，MCP的大量生成又促進了瘤胃發酵，促進了飼料在瘤胃中消化代謝。

3.2 復合處理玉米秸、苜蓿與精料不同組合對體外瘤胃液VFA濃度的影響 瘤胃是反芻動物消化粗飼料的主要場所。瘤胃微生物每天消化的碳水化合物占采食粗纖維和無氮浸出物的70%～90%。日糧碳水化合物在瘤胃中發酵的主要產物是乙酸、丙酸、丁酸等VFA，其是反芻動物的能量來源。Gray（1992）研究認為，反芻動物 60%～80%的消化能由瘤胃VFA提供。瘤胃發酵產生的VFA以乙酸、丙酸、丁酸為主，占總VFA的95%左右（馮仰廉，2004）。本試驗復合處理玉米秸與精料的組合中，以精料比例為100%時三種VFA總量較多，但乙酸低，而粗飼料比例為100%時則相反，這與王中華（2003）的結論是一致的。飼料不同組合VFA濃度的高低不僅說明了碳水化合物在瘤胃中消化率的高低，同時，瘤胃中VFA濃度也是衡量瘤胃微生物活力的重要指標，因為在發酵產生VFA的過程中有能量釋放產生ATP，這些ATP可被微生物作為能源用于維持和生長，尤其是用于MCP的合成（馮仰廉，2004）。

3.3 復合處理玉米秸與苜蓿的最佳組合與精料的不同組合對瘤胃發酵參數的影響 本試驗中，復合處理玉米秸與苜蓿的最優組合再與精料的不同比例組合中，pH和NH3-N均在正常范圍內；而在MCP產量方面以復合處理玉米秸苜蓿的最優組合占60%時最高；在復合處理玉米秸與苜蓿的最優組合再與精飼料的不同比例組合中，精料比例為100%時，乙丙比極顯著低于100%的最優組合粗飼料，但是在三種VFA總量上100%的精料與100%的最優組合粗飼料差異不顯著，這與王中華（2003）的結論不完全一致，這可能就是最優組合粗飼料與單一的粗飼料的區別。上述說明三種飼料在最優比例組合下，瘤胃能氮平衡及瘤胃內環境均有利于MCP的合成及VFA的產生。

4 結論

綜合考慮瘤胃發酵參數，在本試驗設計條件下，最佳組合為：（1）復合處理玉米秸與苜蓿比例為80∶20的組合；（2）復合處理玉米秸與精飼料比例為80∶20的組合；（3）復合處理玉米秸與苜蓿的最優組合（80∶20）與精飼料比例為 60∶40 的組合。

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