氨化對油菜秸稈營養(yǎng)成分及山羊瘤胃降解特性的影響

孟春花　喬永浩　錢　勇　王子玉　王慧利　曹少先*

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所，南京210014；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物品種改良和繁育重點實驗室，南京210014;3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，南京210095)

氨化對油菜秸稈營養(yǎng)成分及山羊瘤胃降解特性的影響

孟春花1,2喬永浩1,3錢勇1,2王子玉3王慧利1,2曹少先1,2*

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧研究所，南京210014；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物品種改良和繁育重點實驗室，南京210014;3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，南京210095)

摘要：本試驗旨在研究氨化對油菜秸稈營養(yǎng)成分及山羊瘤胃降解特性的影響。將粉碎的油菜秸稈用30%水和不同比例(10%、15%、20%)碳酸氫銨進(jìn)行氨化處理，并于處理后7、14和21 d采集樣品，與未氨化處理的油菜秸稈(對照)同時進(jìn)行營養(yǎng)成分分析。然后采用尼龍袋法測定氨化和未氨化處理油菜秸稈的干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的瘤胃降解率。結(jié)果表明：氨化后油菜秸稈CP含量增加，粗脂肪(EE)、NDF和ADF含量下降，DM、粗灰分含量基本保持不變。氨化組油菜秸稈DM和CP有效降解率均顯著高于對照組(P<0.05)；15%、20%碳酸氫銨氨化處理油菜秸稈ADF有效降解率均顯著高于對照組(P<0.05)。綜合得出，添加15%和20%碳酸氫銨氨化能顯著提高油菜秸稈DM、CP和ADF的山羊瘤胃降解率，油菜秸稈經(jīng)15%碳酸氫銨、30%水分條件下氨化處理效果最好、最經(jīng)濟(jì)。

關(guān)鍵詞：油菜秸稈；氨化；瘤胃降解；山羊

據(jù)統(tǒng)計，我國每年產(chǎn)生的農(nóng)作物秸稈大約為6億t，居世界之首，但秸稈綜合利用工作相對滯后，焚燒秸稈現(xiàn)象屢禁不止，由此造成的空氣污染已成為一個社會問題[1]。油菜是我國第一大油料作物，主產(chǎn)區(qū)在長江中下游平原等南方地區(qū)，每年種植面積約670萬畝(1畝≈666.7 m2)，年產(chǎn)油菜秸稈約2 000萬t，其轉(zhuǎn)化利用是一個亟需解決的問題[1-4]。此外，南方農(nóng)區(qū)粗飼料資源短缺，成為制約草食畜牧業(yè)發(fā)展的瓶頸。油菜秸稈含有較高的粗蛋白質(zhì)(CP)、粗纖維等營養(yǎng)成分，可部分替代常規(guī)粗飼料[4-5]。但油菜秸稈適口性差、采食率低，自然狀態(tài)下體積大、易霉變，不便于運(yùn)輸、貯存和飼喂，這些都使油菜秸稈的飼料化利用率很低[4]。秸稈氨化就是在密閉的條件下，將氮源(液氨、氨水、尿素溶液、碳酸氫銨溶液)按一定的比例噴灑到秸稈上，在適宜的溫度條件下，經(jīng)過一定時間的化學(xué)反應(yīng)，從而提高飼用價值的一種秸稈處理方法。氨化有望改善油菜秸稈的適口性和消化率等，提高CP含量，延長保存時間，從而滿足反芻動物飼喂的需要。本研究比較了不同碳酸氫銨添加量對油菜秸稈氨化效果的影響，通過營養(yǎng)成分測定和營養(yǎng)成分瘤胃降解率測定，確定油菜秸稈的最佳氨化方法，為油菜秸稈的飼料化利用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料與試驗動物

油菜秸稈從江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所實驗基地收集。3頭裝有永久性瘤胃瘺管的波雜山羊為試驗動物。試驗在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合動物科學(xué)基地開展。

1.2試驗方法

油菜秸稈收集后曬干(含水量9.31%)，揉搓粉碎成0.3～3.0 cm的小段，分為4組，1個對照組為未處理的油菜秸稈(風(fēng)干)，3個氨化油菜秸稈組，添加30%水和分別添加不同比例(10%、15%、20%)碳酸氫銨，混勻后用塑料袋包裝后抽真空，室溫密封保存，每個處理設(shè)置3個重復(fù)，分別于氨化后7、14和21 d采集樣品進(jìn)行相關(guān)檢測。

1.3營養(yǎng)成分檢測

采用凱氏定氮法測定風(fēng)干樣中的CP含量，用乙醚浸提法(索氏抽提法)測定樣品的粗脂肪(EE)含量。用Van Soest法測定中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量，烘箱干燥法測定干物質(zhì)(DM)含量，灼燒法測定粗灰分(ash)含量，比色法測定鈣(Ca)、磷(P)含量，具體方法詳見張麗英主編《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》。

1.4瘤胃降解試驗羊飼養(yǎng)管理及樣品采集

試驗瘺管羊為3只2周歲的波雜山羊母羊，其飼糧的粗飼料為青貯玉米秸稈，精料由玉米、豆粕等組成，基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。采用單獨圈舍飼養(yǎng)，每天飼喂2次，自由飲水。

對照組和試驗組油菜秸稈樣品分別稱取2 g左右的樣品多份，放入已知質(zhì)量的尼龍袋(用孔徑50 μm的尼龍布使用細(xì)滌綸線雙線縫合制成，規(guī)格12 cm×8 cm，使用前在瘤胃內(nèi)培養(yǎng)72 h，取出、洗凈、65 ℃烘干)內(nèi)，每個樣品分別在3只瘺管羊瘤胃內(nèi)培養(yǎng)3、6、12、24、36、48、72 h后取出，洗凈，烘干，每只羊每個時間點設(shè)置2個重復(fù)，測定并計算各不同時間點的樣品的DM、CP、NDF和ADF的瘤胃實時降解率。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析方法

參照?rskov等[6]提出的瘤胃動力學(xué)數(shù)學(xué)指數(shù)模型測定和計算。某飼料營養(yǎng)成分的實時瘤胃降解率符合指數(shù)曲線：

dp=a+b(1-e-ct)。

式中：a為快速降解部分(%)；b為慢速降解部分(%)；c為b部分的降解速率(%/h)；dp為t時刻某營養(yǎng)成分的瘤胃實時降解率(%)；t為飼料在瘤胃內(nèi)停留的時間(h)。

飼糧營養(yǎng)成分的瘤胃有效降解率按以下公式計算：

ED=a+bc/(c+k)。

式中：ED為有效降解率(%)；k為某營養(yǎng)成分的瘤胃外流速率，其值取0.031[7]。

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析(one-way ANOVA)進(jìn)行差異顯著性檢驗，試驗結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

表1　基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1)預(yù)混料為每千克飼糧提供 The premix provided the following per kg of the diet: VA 15 000 IU，VD 4 000 IU，VE 50 mg，VK30.5 mg，VB11.4 mg，VB25 mg，VB63 mg，F(xiàn)e 75 mg，Cu 8 mg，Mn 90 mg，Zn 80 mg，Se 0.3 mg，I 0.8 mg。

2)實測值 Measured values。

2結(jié)果與分析

2.1氨化處理不同時間油菜秸稈的感官和常規(guī)營養(yǎng)成分變化

與對照組相比，氨化21 d后各組油菜秸稈呈偏黃色，濕度適中，質(zhì)地柔軟，有較濃的氨味。飼喂前打開密閉包裝，適當(dāng)釋放氨味，與精粗料攪拌混勻，采用全混合日糧(TMR)形式飼喂，不影響采食。由表2可見，21 d后氨化組CP含量均增加了2倍以上，NDF、ADF含量下降10%以上，EE含量隨氨化時間的延長逐漸下降，氨化21 d后下降約70%，DM和ash含量在氨化過程中基本保持不變。

2.2氨化油菜秸稈DM降解率和動態(tài)降解模型

由表3可以看出，所有氨化組48、72 h DM降解率均顯著高于對照組(P<0.05)；15%、20%氨化組24、36 h DM降解率也顯著高于對照組(P<0.05)；隨著碳酸氫銨添加比例的升高，24、36、48、72 h DM降解率有升高趨勢。不同時間點間比較，前24 h的DM降解速率升高較快，24 h后降解速率增長減慢。

表3　氨化處理油菜秸稈在瘤胃中不同時間點的DM降解率

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)，相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。表5、表7、表9同。

Values in the same row with different letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with the same or no letter superscripts mean significant difference (P>0.05). The same as Table 5, Table 7 and Table 9.

由表4可以看出，氨化組油菜秸稈DM有效降解率均顯著高于對照組(P<0.05)，15%氨化組最高，顯著高于其他氨化組(P<0.05)。

2.3氨化油菜秸稈CP降解率和動態(tài)降解模型

由表5可以看出，所有氨化組各時間點的CP降解率都顯著高于對照組(P<0.05)。隨著碳酸氫銨添加比例的增加，CP降解率有增高的趨勢。

由表6可以看出，對照組氨化油菜秸稈的CP快速降解部分降解速度顯著低于氨化組(P<0.05)，而10%和20%氨化組慢速降解部分顯著高于對照組(P<0.05)。氨化組油菜秸稈的CP有效降解率(ED)均顯著高于對照組(P<0.05)。

表4　氨化處理油菜秸稈DM動態(tài)降解模型參數(shù)

a為快速降解部分；b為慢速降解部分；c為b部分的降解速率；ED為有效降解率。同列肩標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)，相同字母表示差異不顯著(P>0.05)。表6、表8、表10同。

a was rapidly degraded fraction; b was slowly degraded fraction; c was the degradation rate of b; ED was effective degradability. Values in the same column with different letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with the same or no letter superscripts mean significant difference (P>0.05). The same as Table 6, Table 8 and Table 10.

表5　氨化處理油菜秸稈在瘤胃中不同時間點的CP降解率

表6　氨化處理油菜秸稈CP動態(tài)降解模型參數(shù)

2.4氨化油菜秸稈NDF降解率和動態(tài)降解模型

由表7可以看出，油菜秸稈的NDF降解率普遍偏低，其72 h降解率在20%左右。氨化組隨著碳酸氫銨添加比例增加，NDF降解率有增高趨勢，15%、20%氨化組36、48、72 h降解率顯著高于對照組(P<0.05)。

由表8可以看出，所有秸稈的NDF有效降解率均在20%以下。隨著碳酸氫銨添加比例升高，NDF快速降解部分有降低趨勢，NDF慢速降解部分有升高趨勢。20%氨化組NDF有效降解率最高(P<0.05)。氨化油菜秸稈的NDF有效降解率隨碳酸氫銨比例升高而增加。

2.5氨化油菜秸稈ADF降解率和動態(tài)降解模型

由表9可以看出，所有氨化組油菜秸稈的72 h ADF降解率顯著高于對照組(P<0.05)，且隨著碳酸氫銨比例的增加，氨化油菜秸稈的72 h ADF降解率呈升高趨勢。

由表10可以看出，經(jīng)氨化處理的秸稈ADF快速降解部分均降低，15%和20%氨化組降低顯著低于對照組(P<0.05)；氨化組慢速降解部分均顯著高于對照組(P<0.05)；隨氨碳酸氫銨添加比例的增加，ADF有效降解率呈上升趨勢，15%、20%氨化組油菜秸稈ADF有效降解率均顯著高于對照組(P<0.05)。

表7　氨化處理油菜秸稈在瘤胃中不同時間點的NDF降解率

表8　氨化處理油菜秸稈NDF動態(tài)降解模型參數(shù)

表9　氨化處理油菜秸稈在瘤胃中不同時間點的ADF降解率

表10　氨化處理油菜秸稈ADF動態(tài)降解模型參數(shù)

3討論

3.1不同比例碳酸氫銨對油菜秸稈氨化效果評價

氨化處理時間受環(huán)境溫度的影響較大，溫度越高，氨化所需的時間越短，氨化效果越好[8]。本研究開展時間為油菜成熟的夏季，氣溫在25 ℃以上，這可能也是快速氨化的原因。不同氮源氨化的效果各異，本試驗中所用氮源為碳酸氫銨，它比尿素更易于分解，比氨水安全、方便，是一種來源廣泛、成本低且效果好的氮源[9]。碳酸氫銨中氨的含量約為17%，本試驗中添加10%、15%和20%的碳酸氫銨，折算后氨的添加量分別為1.7%、2.6%和3.4%。秸稈氨化效果受含水量的影響較大，黃瑞鵬[10]的研究表明添加30%水和3.5%氨的尿素氨化效果最好，與本試驗中添加30%的水分和折合3.4%氨的碳酸氫銨結(jié)果類似。添加15%和20%的碳酸氫銨均能取得較好的氨化效果，但考慮到節(jié)約成本，以添加15%的碳酸氫銨為最佳。

3.2不同比例碳酸氫銨氨化油菜秸稈的營養(yǎng)成分變化

油菜秸稈直接飼喂適口性差，采食率低，加上體積大，易霉變，運(yùn)輸、貯存的不便使油菜秸稈一直沒有得到很好的開發(fā)利用，飼料化的僅占2%，飼料化利用潛力巨大[4,11]。油菜秸稈的營養(yǎng)價值優(yōu)于稻草、小麥秸，氨化能增加油菜秸稈的CP含量，降低NDF和ADF的含量，改善其適口性[12]。采用碳酸氫銨氨化處理是油菜秸稈飼料化利用的一種簡便途徑，既可以將這一寶貴資源充分利用，減少環(huán)境污染，又可在一定程度上緩解南方農(nóng)區(qū)反芻動物粗飼料短缺的困難[4,11]。本試驗測得的對照組的CP含量為3.37%，油菜秸稈中CP含量可能與油菜的品種有關(guān)。氨化后油菜秸稈的CP含量從3.37%提高到7%以上，這與黃瑞鵬[10]的研究結(jié)果一致。氨化21 d后油菜秸稈NDF和ADF含量均下降了10%以上，有效降解率也顯著升高，這可能是因為氨化破壞了油菜秸稈纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使纖維之間的氫鍵結(jié)合變?nèi)?，同時也打斷了木質(zhì)素與纖維素和半纖維素之間的酯鍵，破壞木質(zhì)化纖維的鑲嵌結(jié)構(gòu)，淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)被釋放出來，提高了油菜秸稈的營養(yǎng)價值[10]。氨化處理后秸稈變蓬松、空隙增多，吸附纖維素酶的表面積增大，有助于酶解的進(jìn)行[13]。氨化過程中形成的銨鹽可作為氮源為瘤胃微生物的生長、繁殖提供有利條件。

3.3不同比例碳酸氫銨氨化油菜秸稈營養(yǎng)物質(zhì)的瘤胃降解特性

本研究采用尼龍袋法測定氨化油菜秸稈的瘤胃降解率，該方法屬測定粗飼料營養(yǎng)價值的半體內(nèi)法，目前被廣泛用來測定飼料中各種養(yǎng)分的瘤胃降解率[12]。DM有效降解率作為影響反芻動物干物質(zhì)采食量(DMI)的一個主要因素，因飼料種類的不同而變化。不同種類飼料的DM降解率會隨培養(yǎng)時間的延長呈現(xiàn)不同程度的增加。本研究表明，氨化處理能有效提高油菜秸稈DM、CP、NDF和ADF的有效降解率。經(jīng)山羊瘤胃降解72 h后，無論是對照組還是氨化組，油菜秸稈DM降解率均在30%左右，這遠(yuǎn)低于青貯玉米秸稈72 h DM瘤胃降解率(69.09%)[14]，但與大豆秸72 h DM的瘤胃降解率相似，高于麥秸DM 72 h的瘤胃降解率(25.38%)[14]。本研究中，氨化組CP瘤胃降解率和有效降解參數(shù)均顯著高于對照組，表明氨化都能顯著提高油菜秸稈的CP降解率以及有效降解率，是較好的改善秸稈營養(yǎng)價值的方法[9]。另外，由于經(jīng)過碳酸氫銨氨化處理的秸稈的CP快速降解部分降解速度顯著增加，慢速降解部分下降，說明其CP在山羊瘤胃內(nèi)降解主要發(fā)生在早期。NDF和ADF的瘤胃降解率都是評價粗飼料營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)，受飼料NDF和ADF組成的影響[13]。本試驗中，氨化均能提高油菜秸稈NDF和ADF瘤胃降解率，且降解主要在慢速降解部分，快速降解部分低于對照組，說明油菜秸稈較難降解，這可能與油菜秸稈的纖維素與半纖維素之間、半纖維素與木質(zhì)素之間的化學(xué)鍵不同有關(guān)，醚鍵等結(jié)構(gòu)不能被消化道內(nèi)厭氧微生物產(chǎn)生的酶分解，因而降低了秸稈瘤胃內(nèi)的可消化性[13]。反芻動物主要利用細(xì)菌、真菌和原蟲這些可以分泌的纖維素酶分解利用纖維素物質(zhì)[15]，氨化在一定程度上破壞了木質(zhì)素和半纖維素形成的牢固的酯鍵，有利于瘤胃微生物的消化，所以，氨化后的油菜秸稈CP、NDF、ADF的瘤胃降解率均升高。

4結(jié)論

① 碳酸氫銨氨化處理能提高油菜秸稈CP含量，降低NDF和ADF的含量，且對干物質(zhì)含量無影響。

② 氨化能提高油菜秸稈營養(yǎng)成分DM、CP、NDF和ADF的瘤胃降解率。

③ 油菜秸稈在15%碳酸氫銨、30%水分條件下氨化處理效果最好、最經(jīng)濟(jì)。

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(責(zé)任編輯王智航)

Ammonification of Rape Straw: Effects on Nutrient Composition and Rumen Degradation Characteristics in Goats

MENG Chunhua1,2QIAO Yonghao1,3QIAN Yong1,2WANG Ziyu3WANG Huili1,2CAO Shaoxian1,2*

(1. Institute of Animal Science, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China;2. Key Laboratory of Animal Breeding and Reproduction, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China; 3. College of Animal Science,Nanjing Agriculture University, Nanjing 210095, China)

Abstract:This study was conducted to investigate the effects of ammonification of rape straw on nutrient composition and rumen degradation characteristics in goats. Crushed rape straw was ammonified using 30% water and different percentages (10%, 15% and 20%) of ammonium bicarbonate for 7, 14 and 21 d, respectively. The samples of ammonified and un-ammonified rape straw (control) were collected to measure nutrient composition, and rumen degradation rates of dry matter (DM), crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) were also determined using nylon-bag technique. The results showed as follows: after ammonification, CP content in rape straw was increased, ether extract, NDF, ADF contents were decreased, and DM and ash contents remained unchanged. The effective degradability of DM and CP of ammonification groups were significantly higher than those of control group (P<0.05); the effective degradability of ADF in 15% and 20% ammonification groups was significantly higher than that of control group (P<0.05). In conclusion, ammonfication with 15% and 20% ammonium bicarbonate can significantly increase the effective degradability of DM, CP and ADF of rape straw in goats, and 15% ammonium bicarbonate with 30% water supplement is the best and the most economical condition.[Chinese Journal of Animal Nutrition, 2016, 28(6)：1796-1803]

Key words:rape straw; ammonification; rumen degradation; goat

doi：10.3969/j.issn.1006-267x.2016.06.022

收稿日期：2015-12-17

基金項目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201303143-06)；江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金(CX(15)1007)

作者簡介：孟春花(1979—)，女，山東單縣人，副研究員，博士，從事動物營養(yǎng)與繁殖的研究。E-mail: mengchunhua@jaas.ac.cn *通信作者：曹少先，研究員，碩士生導(dǎo)師，E-mail: sxcao@jaas.ac.cn

中圖分類號：S826

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1006-267X(2016)06-1796-08

*Corresponding author， professor， E-mail: sxcao@jaas.ac.cn