不同品系青貯甜高粱的營養(yǎng)價(jià)值比較分析

蔣 濤, 宣晶晶, 馬 雙, 馬 帥, 顏欣超, 李 偉，王立克, 胡忠澤， 任清長*， 王 福, 史文玉， 趙克勤(.安徽科技學(xué)院 動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，安徽 鳳陽 00；.霍山縣畜牧獸醫(yī)局,安徽 霍山 70；.固鎮(zhèn)縣利民羊業(yè)養(yǎng)殖有限公司,安徽 固鎮(zhèn) 7；.霍山縣水口寺農(nóng)業(yè)有限公司,安徽 霍山 70)

飼草是畜牧生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ),可以占到日糧組成的60%～90%,日供給量可以達(dá)到奶牛體重的1%～5%。每頭高產(chǎn)奶牛每年需要青綠牧草約7 000 kg、干草約1 500 kg、青貯牧草約5 500 kg。優(yōu)質(zhì)的飼草不僅能夠滿足反芻動(dòng)物的生長需要,還能夠提高其生產(chǎn)性能,增加生產(chǎn)效益。然而,鑒于我國特殊的人多地少國情,每年需從北美、歐洲等進(jìn)口大量的苜蓿、黑麥草、燕麥等優(yōu)質(zhì)飼草用以滿足日益增加的畜牧生產(chǎn),這種需求的依賴嚴(yán)重制約了我國現(xiàn)代畜牧業(yè)的發(fā)展。因此,在國內(nèi)開辟新的飼料資源具有十分重要意義。

甜高粱(Sorghumbicolor(L.)Moench.),又稱為糖高粱、蘆粟、甜秫秸、甜稈等,是一種古老的禾本科作物。與其它作物相比,甜高粱具有抗逆性強(qiáng),同時(shí)具有抗旱、耐澇、耐貧瘠、耐鹽堿性及很強(qiáng)的適應(yīng)性,種植地域廣。此外,甜高粱還具有生物產(chǎn)量高、含糖量高、乙醇轉(zhuǎn)化率高等生物特性[1]。因此,甜高粱在作為飼料、糖料和可再生能源作物等諸方面均具有巨大的應(yīng)用潛力。然而,關(guān)于甜高粱飼料化的應(yīng)用研究目前較少,制約了甜高粱在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用。本試驗(yàn)利用不同品系的青貯甜高粱為材料,通過體外與體內(nèi)法相結(jié)合,比較分析其營養(yǎng)價(jià)值,能夠?yàn)樾竽辽a(chǎn)中科學(xué)應(yīng)用甜高粱提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 儀器設(shè)備 試驗(yàn)材料:五種不同品系的成熟期一茬全株甜高粱,分別打包青貯3個(gè)月后,待測。尼龍袋:選用300目的尼龍布,制成長×寬為12×8 cm的袋子。器材:萬用電爐(DDL-4X1KW,常州國宇儀器制造有限公司);電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DGG-92408,上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司);數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-6,常州潤華電器有限公司);分析天平(FA2004N,上海菁海儀器有限公司);CAU纖維濾袋(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)肉牛研究中心研制);封口機(jī)(AIE-200,上海高新電熱器材廠);定量濾紙(杭州特種紙業(yè)有限公司);容量瓶(泰州市明鶴化玻有限公司);分光光度計(jì)(UV-2550,島津企業(yè)管理(中國)有限公司);石墨消解儀(SH22N,山東海能科學(xué)儀器有限公司);自動(dòng)凱氏定氮儀(K9840,山東海能科學(xué)儀器有限公司)。

1.1.2 試劑 無水乙醚(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);濃硫酸(分析純,上海振企化學(xué)試劑有限公司);鹽酸(分析純,上海博河精細(xì)化學(xué)品有限公司);濃硝酸(分析純,上海振企化學(xué)試劑有限公司);甲基紅(分析純,上海展云化工有限公司);氨水(分析純,天津市永大化學(xué)試劑有限公司);草酸銨(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);高錳酸鉀(天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠);釩鉬酸銨;磷酸氫二鉀(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);五水硫酸銅(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);無水硫酸鉀(分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)等。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物及管理

選擇10只1歲左右,體重55±5 kg的小尾寒羊母羊作為試驗(yàn)動(dòng)物。試驗(yàn)前一個(gè)月,小尾寒羊通過外科手術(shù),安裝永久性瘤胃瘺管,每日進(jìn)行創(chuàng)口護(hù)理。每3只羊飼養(yǎng)在9 m2的圍欄內(nèi),圍欄內(nèi)放有竹板制成的高床,每天早晚兩次(6∶00和18∶00)飼喂,自由飲水和接觸礦物鹽舔磚。飼養(yǎng)期間每周對(duì)羊舍進(jìn)行徹底清洗、消毒。羊舍通風(fēng)良好,并保持所需的溫度和濕度。日糧由40%精料+60%青貯甜高粱組成,其中精料含有64%的玉米,16%的麩皮,12.8%的豆粕和7.2%的預(yù)混料組成。其中每千克預(yù)混料含有154.44 KIU 維生素 A, 43.75 mg 維生素 B1,12.5 mg 維生素B2,100 mg 煙酸,94 KIU 維生素D3,338.2 KIU 維生素E,120 mg 碘,280 mg銅,2 240 mg鐵,1 740 mg錳,1 370 mg鋅,60 mg硒,16.8 mg鈷,50mg賴氨酸和50mg蛋氨酸。試驗(yàn)動(dòng)物管理按照安徽科技學(xué)院動(dòng)物管理中心相關(guān)管理規(guī)定進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將青貯3個(gè)月后的甜高粱分別取樣測定其干物質(zhì)、粗灰分、粗蛋白、鈣、磷等營養(yǎng)成分的含量。利用尼龍袋技術(shù),分別在0、4、8、16、24、36、48和72 h測定干物質(zhì)瘤胃降解率。將試驗(yàn)動(dòng)物分成5組,每組2只,開展5×5拉丁方試驗(yàn)。每個(gè)試驗(yàn)周期為18 d,包括15 d的預(yù)飼期和3 d的采樣期。采樣期內(nèi)每天在飼喂前2 h采集瘤胃內(nèi)容物,經(jīng)四層醫(yī)用紗布過濾后,混合,用于瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的測定[2]。

1.4 測定指標(biāo)及方法

常規(guī)營養(yǎng)成分包括干物質(zhì)、粗灰分、鈣磷、粗蛋白及碳水化合物等指標(biāo)參照AOAC(2012)標(biāo)準(zhǔn)等所述方法進(jìn)行測定[3]。瘤胃干物質(zhì)降解率參照劉勝華等所述方法進(jìn)行測定[4]。瘤胃揮發(fā)性脂肪酸濃度參照Yang所述方法進(jìn)行測定[5]。

1.5 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)經(jīng) Excel 2003 整理后,采用 SAS 9.2進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用鄧肯多重比較研究不同組之間的差異。在揮發(fā)性脂肪酸指標(biāo)統(tǒng)計(jì)時(shí),采用混合模型,其中不同品系的甜高粱作為主效應(yīng),試驗(yàn)動(dòng)物及采用時(shí)期等作為隨機(jī)效應(yīng)。在所用數(shù)據(jù)中,用*表示P<0.05,用**表示P<0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品系的青貯甜高粱的常規(guī)營養(yǎng)成分比較分析

表1 不同品系青貯甜高粱常規(guī)營養(yǎng)成分比較分析Table 1 Analysis of nutrition in sorghum silage

注:1.DM,干物質(zhì);Ca,鈣;P,磷;CP,粗蛋白;EE,乙醚提取物;NDF,中性洗滌纖維;ADF,酸性洗滌纖維;NFC,非纖維碳水化合物,NFC=100-Ash-CP-EE-NDF。下同。2.*表示P<0.05;**表示P<0.01。下同。

Note:1.DM, Dry matter; Ca, Calcium; P, Phosphorus; CP, Crude protein; EE, Ether extract; NDF, Neutral detergent fiber; ADF, Acid detergent fiber; NFC, Non-fibrous carbohydrates, NFC=100-Ash-CP-EE-NDF.The same as blow.2.*meansP<0.05;**meansP<0.01.The sarme as below.

根據(jù)表1可知,全株甜高粱青貯的常規(guī)營養(yǎng)成分差異顯著。對(duì)于干物質(zhì)含量,品系2的干物質(zhì)含量最高,次之為品系3、1和4,品系5最低(P<0.05)。在本試驗(yàn)中,各品系的青貯甜高粱的粗灰分含量差異不顯著。對(duì)于鈣磷,品系2的鈣磷含量最高,品系5的鈣含量最低,品系3的磷含量最低。對(duì)于粗蛋白,品系2的最高,品系4的最低。對(duì)于粗脂肪,品系3的最高,品系4的最低。對(duì)于纖維類碳水化合物,品系1的最高,品系4的最低,兩者相差6.40%(P<0.01)和6.24%(P<0.05)。但是,品系4的非纖維類碳水化合物最高,比品系3的高27.91%(P<0.01)。

2.2 青貯甜高粱的干物質(zhì)瘤胃降解率的分析

根據(jù)表2可知,品系4的干物質(zhì)快速降解成分最高,比品系2的高92.91%(P<0.01)。但是,品系2的干物質(zhì)慢速降解成分最高,比品系4的高57.09%(P<0.05)。在所有品系中,青貯甜高粱品系5的瘤胃干物質(zhì)的降解速率最高,品系4和2次之,品系3最低。在不同的外流速度下,甜高粱品系4青貯的瘤胃干物質(zhì)有效降解率最高,品系3的最低。

表2 青貯甜高粱的干物質(zhì)瘤胃降解率的比較分析Table 2 Analysis in dry matter of rumen degradation in sorghum silage

注:a,快速降解成分(%);b,慢速降解成分(%);c,降解率(%/h);k,飼料瘤胃流通速率(h-1)。

Note:a, Rapid degradation of components(%); b, Slowly degradation of components(%); c, The degradation rate of slowly degradation of components(%/h); k, Feed rumen flow rate(h-1).

2.3 不同品系的甜高粱對(duì)瘤胃揮發(fā)性脂肪酸(Volatile fatty acid, VFA)的影響

不同品系的青貯甜高粱對(duì)瘤胃pH和揮發(fā)性脂肪酸的影響差異較大:與品系3相比,飼喂其余品系青貯后,瘤胃pH分別降低1.24%,0.31%,1.55%和1.40%(P< 0.01)。與此同時(shí),總瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的濃度分別提高1.86%,2.57%,5.15%和3.28%(P< 0.05)。此外,飼喂不同品系的甜高粱青貯后,瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的發(fā)酵類型發(fā)生顯著差異:與品系3相比,品系4的瘤胃乙酸摩爾百分比低4.97%,丙酸摩爾百分比高16.95%,瘤胃乙酸/丙酸值低16.95%(P<0.05)。品系2的丁酸和戊酸摩爾百分比最高,品系1的最低。品系5的支鏈揮發(fā)性脂肪酸摩爾百分比最高,比品系1的高21.35%(P<0.05)。

表3 不同品系的甜高粱對(duì)瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的影響Table 3 Effect of sorghum silage on rumen volatile fatty acids profile

注:總揮發(fā)性脂肪酸(mM)=乙酸+丙酸+丁酸+戊酸+支鏈揮發(fā)性脂肪酸;支鏈揮發(fā)性脂肪酸=異戊酸+異丁酸。

Note:Tvibntyrin(mM)=acetic acid+propionic acid+butyric acid+Branched-chain wdatile fatty acid; Branched-chain wdatile fatty acid=isopentoic acid+isobutyric acid.

3 結(jié)論與討論

高粱(Sorghumbicolor(L.) Moench),又稱烏禾、蜀黍,是重要的耐旱作物,具有高產(chǎn)、抗旱、抗?jié)场⒖果}堿、耐貧瘠等特點(diǎn)。高粱已有三千多年歷史,種植面積和產(chǎn)量僅次于小麥、玉米和大麥,居世界第五位。根據(jù)用途不同可將栽培高粱劃分為甜高粱、籽粒高粱、帚高粱和飼用高粱四種類型。依據(jù)高粱籽粒中酚酸化合物有無,將高粱分為單寧高粱和無單寧高粱[6]。由于甜高粱具有含糖量高(17%～21%)、產(chǎn)量大(1 500～6 000 kg/hm2)、纖維含量低(< 50%)等一系列的優(yōu)點(diǎn),其一直作為能源用作物進(jìn)行乙醇生產(chǎn),但是關(guān)于高粱在反芻動(dòng)物日糧中應(yīng)用的研究很少報(bào)道。因此,開展甜高粱飼料化的研究具有十分重要的科學(xué)和實(shí)踐意義。

在本次試驗(yàn)中,各品系的甜高粱青貯在常規(guī)營養(yǎng)成分上差異顯著,這可能是由于不同品系的甜高粱的生物學(xué)特性不同造成的。宋金昌等報(bào)道稱,不同品系的甜高粱,其在株高、葉層數(shù)、葉長、葉寬、分蘗數(shù)及株鮮重等生物學(xué)特性及產(chǎn)量上存在顯著差異,由此引起甜高粱全株干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、鈣、磷、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、酸洗木質(zhì)素等常規(guī)營養(yǎng)成分含量的差異[7]。本試驗(yàn)表明,從常規(guī)營養(yǎng)成分含量上,品系3的營養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較低,品系4的營養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較高。尼龍袋試驗(yàn)進(jìn)一步表明,品系4的營養(yǎng)價(jià)值相對(duì)高于品系3,這可能是由于其纖維類碳水化合物含量較高造成的。碳水化合物按照其組織結(jié)構(gòu)可分為兩大類:一類是非纖維類碳水化合物,包括蔗糖、果膠、淀粉及短鏈纖維素類似物;另一類是纖維碳水化合物,主要是植物細(xì)胞壁的組成成分,包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等[8]。在品系4中,非纖維類碳水化合物含量很高,易于消化且發(fā)酵徹底,因而具有較高的瘤胃有效降解率。

揮發(fā)性脂肪酸,包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸及異戊酸和異丁酸,是瘤胃發(fā)酵的重要產(chǎn)物,能夠?yàn)榉雌c動(dòng)物提供其所需能量的70%～85%[9]。因此,通過瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的濃度及其類型能夠科學(xué)評(píng)價(jià)不同品系甜高粱青貯的營養(yǎng)價(jià)值 Van Soest指出,瘤胃揮發(fā)性脂肪酸的濃度不僅受日糧精粗比的影響,而且與非纖維類碳水化合物有關(guān)。鑒于非纖維類碳水化合物比纖維類碳水化合物易消化,因而能夠產(chǎn)生更多的揮發(fā)性脂肪酸。在本試驗(yàn)中,飼喂品系4甜高粱青貯后,瘤胃內(nèi)總揮發(fā)性性脂肪酸濃度最高,有利于肉羊的生長和生產(chǎn)。

甜高粱具有很高的生物學(xué)產(chǎn)量,可生產(chǎn)鮮莖葉6～10.5萬 kg/hm2, 比青飼玉米增產(chǎn)3～4.5萬 kg/hm2[10]。此外,甜高粱莖稈鮮嫩,葉片柔軟,葉汁含量多,適口性好[11]。因此,在我國種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中,大面積推廣種植甜高粱作為一種優(yōu)良飼料,符合我國國情。在本試驗(yàn)中,甜高粱品系4的飼用營養(yǎng)價(jià)值相對(duì)較高,適宜推廣種植。

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