農(nóng)戶養(yǎng)殖模式下育肥羊瘤胃食糜外流速度及棉籽殼有效降解率的評定

■劉晨黎 趙偉利 何佳文 孔 平 劉保倉 陳傲東 高 巍

（石河子大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，新疆石河子 832003）

棉籽殼為棉籽脫殼榨油后的副產(chǎn)物之一，而新疆是我國重要的棉花種植基地,棉花年產(chǎn)量約150萬噸,占全國總產(chǎn)量的1/3,棉籽餅粕和棉籽殼年產(chǎn)量分別為58萬噸和70萬噸。由于棉籽殼對羊的適口性好，采食量較大，在廣大農(nóng)區(qū)和半農(nóng)半牧區(qū)，是農(nóng)戶養(yǎng)殖育肥羊的一種非常重要的粗飼料資源，特別是在冬季飼草料匱乏的情況下，甚至是一些農(nóng)戶飼養(yǎng)育肥羊的唯一粗飼料。由于飼喂量過大，飼喂時(shí)間長，而棉籽殼中棉酚含量一般在700～1 400 mg/kg(劉芳等，2008)，常引發(fā)尿結(jié)石癥，給廣大農(nóng)戶帶來經(jīng)濟(jì)損失。為引導(dǎo)廣大農(nóng)戶科學(xué)合理利用好當(dāng)?shù)剡@一豐富的農(nóng)副產(chǎn)物飼料資源，有必要深入開展棉籽殼對育肥羊的營養(yǎng)價(jià)值評定工作。為此，本文對棉籽殼中的DM、OM及CP等養(yǎng)分在育肥羊瘤胃內(nèi)的有效降解率(ED)進(jìn)行了評定，以期為棉籽殼在育肥羊飼養(yǎng)及全混合日糧的配方設(shè)計(jì)提供營養(yǎng)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物及飼養(yǎng)

試驗(yàn)選用北疆地區(qū)飼養(yǎng)數(shù)量最大的哈薩克羊當(dāng)年出生的體重在(28.0±2.97)kg左右的3只公羔作為試驗(yàn)動(dòng)物。羊只經(jīng)過隔離檢疫、去勢和肌肉注射阿維菌素驅(qū)蟲后，手術(shù)安裝永久性瘤胃瘺管，在代謝籠內(nèi)單籠飼養(yǎng)?？紤]到本地區(qū)育肥羊養(yǎng)殖主要分散養(yǎng)殖于廣大農(nóng)戶家里，受條件和成本制約，多數(shù)沒有玉米青貯和苜蓿干草等優(yōu)質(zhì)粗飼料，主要以玉米秸或小麥秸和棉籽殼為主，為此，試驗(yàn)羊采用如下飼喂方案：每天飼喂棉籽殼200 g，精料補(bǔ)充料500 g，小麥秸自由采食，每天小麥秸的采食量大約在400～500 g，飼槽中的剩余量不超過飼喂量的10%。每天等量飼喂2次，飼喂時(shí)間為早晨9：00和晚上21：00，自由飲水。飼養(yǎng)水平約為維持ME需要量的1.8倍。精料補(bǔ)充料的飼料配方及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)羊精料補(bǔ)充料配方及營養(yǎng)水平

1.2 固相與液相食糜標(biāo)記物的制備

本試驗(yàn)采用的固相食糜標(biāo)記物為Cr媒染的小麥秸NDF，液相食糜標(biāo)記物為Cr-EDTA溶液，均按Udén等的方法制備。為避免固相和液相食糜標(biāo)記物中的Cr相互干擾測定分析，采用分別標(biāo)記測定外流速度的辦法進(jìn)行。首先測定固相食糜的外流速度，糞樣采集結(jié)束1周后，再進(jìn)行液相食糜外流速度的測定。

1.3 標(biāo)記物的投放與取樣

固相和液相食糜標(biāo)記物均采用通過瘤胃瘺管一次性投放標(biāo)記物的方法。將制備好的Cr-NDF按每2 g包裹于軟吸水紙中。早晨9：00臨飼喂前，采集每只羊的新鮮糞便，以供測定糞便中Cr的本底值。然后由瘤胃瘺管一次性投放40 g Cr-NDF（實(shí)測Cr濃度為10.08 mg/g DM），正常飼喂。于晨飼后8 h后每隔4 h收集鮮糞1次，12～24 h，每隔8 h收集鮮糞1次。24～120 h每隔12 h收集鮮糞1次。每次采集糞樣30 g(鮮重)。于-20℃冰柜冷凍保存。120 h取樣結(jié)束后，全部樣品于65℃烘箱中烘干、粉碎過1 mm篩后，測定DM含量及Cr濃度。

試驗(yàn)羊經(jīng)1周的恢復(fù)期后,于晨飼前每只羊由瘤胃瘺管采集50 ml瘤胃液，以供測定Cr的本底值。然后將150 ml Cr-EDTA經(jīng)采樣管通過瘤胃瘺管注入瘤胃不同位點(diǎn)，然后沖洗采樣管3次。于灌入后的0、1、2、4、6、9、12、24 h用取樣管在瘤胃不同位點(diǎn)采集瘤胃液50 ml，在10 000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10 min(Hitarchi,CR22GII)，取上清液裝入凍存管內(nèi)于-20℃冰柜冷凍保存，以待測定Cr濃度。本試驗(yàn)所有樣品中Cr含量的測定均采用GB/T 13088—2006的分光光度法測定。

1.4 固相與液相食糜外流速度的計(jì)算

固相食糜的外流速度(Kp)由糞中鉻濃度下降曲線來確定，數(shù)學(xué)模型為：b=e-kt。

式中：b——t時(shí)刻糞中鉻的濃度；

t——糞中鉻濃度出現(xiàn)高峰后的采樣時(shí)間；

k——Kp值，即固相食糜離開瘤胃的外流速度，表示為%/h；

e——自然對數(shù)的底。

瘤胃液相食糜外流速度k的計(jì)算是根據(jù)瘤胃液中Cr濃度隨時(shí)間變化建立曲線方程Cr(t)=Cr(0)×e-kt。

式中：Cr(0)——零時(shí)間點(diǎn)的Cr濃度；

k——瘤胃液相外流速度；

t——時(shí)間點(diǎn)。

根據(jù)不同時(shí)間點(diǎn)固相食糜或瘤胃液中的Cr含量數(shù)據(jù)采用SAS統(tǒng)計(jì)軟件包(8.01)[4]中的NLIN過程錯(cuò)位法(DUD)來擬合上述曲線方程，求出各項(xiàng)參數(shù)。

1.5 棉籽殼的瘤胃降解動(dòng)力學(xué)參數(shù)測定

采用國際上推薦的標(biāo)準(zhǔn)的尼龍袋技術(shù)來測定棉籽殼DM、OM及CP在育肥羊瘤胃內(nèi)的降解動(dòng)力學(xué)參數(shù)。尼龍袋尺寸為5 cm×8 cm，孔徑在40～50 μm 之間。棉籽殼粉碎過2 mm篩。準(zhǔn)確稱取3.0 g樣品裝入袋中，用尼龍線扎口后綁在鐵鏈子上。每條鏈子上綁9個(gè)尼龍袋。將尼龍袋在晨飼前由瘤胃瘺管投入到瘤胃腹囊中，鏈條末端用尼龍繩連接一鐵夾子，固定在瘤胃瘺管外部被毛上，以防止鏈條脫落入瘤胃內(nèi)。然后正常飼喂。于晨飼前0、3、6、9、12、24、36、48、72、96 h分別從3只羊瘤胃內(nèi)各取出1個(gè)尼龍袋，用自來水沖洗干凈后，放入-20℃冰柜中冷凍保存。待全部尼龍袋取完后，再在水龍頭下用自來水反復(fù)沖洗擠壓尼龍袋，直至擠壓出的水澄清為止。0 h的尼龍袋不放入瘤胃內(nèi)，按同樣的洗滌方法沖洗后冷凍保存，以供測定分析。各時(shí)間點(diǎn)尼龍袋中殘?jiān)腄M、OM及CP含量的測定按楊勝方法進(jìn)行。棉籽殼的DM、OM及CP的降解動(dòng)力學(xué)曲線及各項(xiàng)參數(shù)采用SAS統(tǒng)計(jì)軟件包（8.01）的NLIN過程Marquadt法進(jìn)行擬合，計(jì)算出快速降解組分（A）、慢速降解組分（B）及降解速率（Kd），按?rskov等的方法計(jì)算瘤胃有效降解率(ED)。計(jì)算公式為：ED(%)=A+B×Kd/(Kd+Kp)。據(jù)此公式計(jì)算棉籽殼DM、OM及CP在瘤胃內(nèi)的有效降解率。棉籽殼DM在瘤胃停留時(shí)間(RRT)按Noziere等的公式計(jì)算。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SAS統(tǒng)計(jì)軟件包(8.01)[4]中的ANOVA過程對各時(shí)間點(diǎn)DM、OM及CP降解率及各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行方差分析，用Duncan參數(shù)進(jìn)行多重比較。就CP動(dòng)態(tài)降解率(CPd)與DM動(dòng)態(tài)降解率(DMd)及OM動(dòng)態(tài)降解率(OMd)之間的相關(guān)性做時(shí)間序列回歸分析。選用最大似然法(Maximum likelihood)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)。收斂準(zhǔn)則設(shè)為0.01，最大迭代次數(shù)為100次。

2 結(jié)果與討論

2.1 固相食糜外流速度

3只試驗(yàn)羊不同時(shí)間點(diǎn)采集的糞樣中Cr含量的散點(diǎn)圖見圖1。每個(gè)點(diǎn)的數(shù)值為3只羊糞樣中Cr含量的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差（扣除本底）。糞樣中Cr元素出現(xiàn)的峰值時(shí)間是在投放標(biāo)記物后的60 h左右。Bruining等報(bào)道，15～25 mm Cr-NDF標(biāo)記物一次性瘤胃灌注,在不同時(shí)間點(diǎn)直腸取糞樣,無法求得時(shí)間與糞中Cr濃度的曲線，因而不能得到流通速率值；而當(dāng)粒度為0.6～1.0 mm，求得的Kp值差異不顯著。本試驗(yàn)采用的Cr-NDF為過1 mm篩孔的粒度，糞樣中Cr含量變化曲線說明該粒度是合適的。60 h峰值后Cr濃度的線性下降的斜率即為固相食糜的外流速度。利用SAS統(tǒng)計(jì)軟件中的NLIN過程的DUD法計(jì)算出的3只羊的平均Kp值為1.84%/h(SD：0.01)。

圖1 一次性瘤胃灌注Cr-媒染小麥秸NDF后不同時(shí)間點(diǎn)糞樣中Cr濃度變化散點(diǎn)

2.2 液相食糜外流速度

3只試驗(yàn)羊不同時(shí)間點(diǎn)采集的瘤胃液中Cr含量的散點(diǎn)圖見圖2。每個(gè)點(diǎn)的數(shù)值為3只羊瘤胃液中Cr濃度的平均值與標(biāo)準(zhǔn)差（扣除本底）。瘤胃液中Cr濃度隨時(shí)間呈遞降趨勢，24 h后趨于零值。利用SAS統(tǒng)計(jì)軟件包的NLIN過程DUD法計(jì)算出的外流速度為12.33%/h(SE：0.0151)。由此可以看出，瘤胃固相與液相食糜的外流速度有很大的差異，這種差異對于瘤胃后消化道不同部位瘺管取樣的代表性將有很大的影響。必須采用雙相標(biāo)記物來測定瘤胃后消化道食糜的流通速度和流通量。

圖2 一次性瘤胃灌注Cr-EDTA后不同時(shí)間點(diǎn)瘤胃液中Cr濃度變化散點(diǎn)

2.3 棉籽殼DM、OM及CP降解動(dòng)力學(xué)參數(shù)

通過測定不同時(shí)間點(diǎn)尼龍袋內(nèi)一定數(shù)量的飼料消失的數(shù)量，利用SAS的NLIN過程Marquadt法可擬合求出飼料在瘤胃內(nèi)降解的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。3只羊?qū)γ拮褮M、OM及CP的不同時(shí)間點(diǎn)降解率測定散點(diǎn)圖見圖3。計(jì)算得出的各項(xiàng)降解動(dòng)力學(xué)參數(shù)及ED見表1。由圖3可以看出，在整個(gè)72 h培養(yǎng)期內(nèi)，CP的降解率最高，DM與CP的降解率非常接近；而OM的降解率在24 h之前，降解率最低，DM降解率居中，而CP的降解率最高(P＜0.01)。這主要是由于OM中的細(xì)胞壁成分（纖維素、半纖維素等）的降解速率較慢所致。此外，從圖中還反映出，這3種養(yǎng)分在瘤胃內(nèi)的降解存在一個(gè)明顯的延滯期，時(shí)間大約在4 h左右。

從表1可以發(fā)現(xiàn)，棉籽殼的DM、OM及CP三種養(yǎng)分在瘤胃內(nèi)降解動(dòng)力學(xué)各有不同。就A組分而言，CP的比例最高，其次是DM，而OM的最低(P＜0.01)。說明OM中可快速降解的營養(yǎng)物質(zhì)，特別是水溶性物質(zhì)的含量較低，而細(xì)胞壁成分（纖維素與半纖維素等）的含量很高，這從其B組分比例最高得到應(yīng)證(P＜0.05)。雖然DM的Kd值最高，而CP與OM的非常接近，但由于CP的B組分高于DM，而OM的A組分又不到CP的1/3，因而，就最終的ED而言，CP最高，其次是DM，而OM比DM略低。此結(jié)果比NRC(2001)給出的奶牛精粗比50∶50條件下的RDP（44.3%）略高。

圖3 棉籽殼DM、OM及CP在育肥羊瘤胃內(nèi)動(dòng)態(tài)降解率散點(diǎn)

表1 棉籽殼DM、OM及CP在育肥羊瘤胃內(nèi)降解動(dòng)力學(xué)參數(shù)

2.4 棉籽殼CP動(dòng)態(tài)降解率與DM及OM降解率的相關(guān)性分析

三種養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)降解率的自相關(guān)回歸方程為CPd=12.007+0.083DMd+0.787OMd。DM(P＜0.05)與 OM(P＜0.01)對CP動(dòng)態(tài)降解率的貢獻(xiàn)均達(dá)到顯著性意義。CP的降解率與OM降解率之間高度正相關(guān)(Durbin-Watson=1.73＜2)。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)證實(shí)，育肥羊在以小麥秸作為主要粗飼料、缺乏苜蓿干草及玉米青貯等優(yōu)質(zhì)粗飼料，飼養(yǎng)水平為1.8倍的飼養(yǎng)條件下，固相食糜的外流速率為1.84%/h，瘤胃液外流速率為12.33%/h，棉籽殼的DM、OM及CP的有效降解率分別為46.37%、46.00%和52.88%。CP降解率與DM及OM降解率之間呈顯著正相關(guān)。據(jù)此推算的棉籽殼DM在瘤胃內(nèi)的停留時(shí)間RRT接近30 h，此參數(shù)為進(jìn)一步研究棉籽殼DM及RUP-AA小腸消化率提供了重要參數(shù)。

（參考文獻(xiàn)9篇，刊略，需者可函索）