不同品種甜高粱青貯體外產(chǎn)氣量及瘤胃降解特性比較

阿依古麗·艾買爾，王嬌，張?zhí)K江1,

(1.兵團(tuán)塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆 阿拉爾 843300；2.塔里木大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300)

隨著畜牧業(yè)的興起，我國可利用草地面積逐年縮小，人工草地發(fā)展緩慢，不能滿足畜牧業(yè)快速發(fā)展的需要[1].飼草青貯廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)，可以降低飼草供給壓力，延長飼草使用時(shí)間等[2].青貯是保護(hù)和開發(fā)飼料資源，發(fā)展“節(jié)糧性”畜牧業(yè)的有效手段[3].青貯飼料在華東地區(qū)的實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用[4].

甜高粱在我國栽培歷史久遠(yuǎn)，屬禾本科一年生草本植物C4植物，是光合速率最高的作物.甜高粱莖稈富含糖分，含糖錘度多在13%～20%[5].甜高粱具有耐鹽堿、抗旱、耐澇、耐高溫、耐貧瘠、光合效率高、高生物產(chǎn)量等特性[6-8].甜高粱作為飼用植物已經(jīng)引起了世界各國的普遍重視，是荒漠鹽堿化地區(qū)極具開發(fā)潛力的作物[5,9].甜高粱制作青貯飼料是目前甜高粱的重要利用形式之一[10].甜高粱作為青貯飼料具有轉(zhuǎn)化率高、營養(yǎng)豐富的特點(diǎn).研究表明[11]，甜高粱青貯的干物質(zhì)(DM)產(chǎn)量、蛋白質(zhì)、有氧穩(wěn)定性高于玉米青貯，干物質(zhì)降解率、中性洗滌纖(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)在反芻動(dòng)物體內(nèi)消化率也高于玉米青貯，pH值、乳酸含量與玉米青貯相近.趙通等[12]用甜高粱青貯后飼喂肉牛，增質(zhì)量比玉米秸稈青貯和全株玉米青貯提高44.37%和7.8%，頭均日收益分別提高93.49%和29.64%.

不同品種的甜高粱主要生物學(xué)性狀存在很大差異.《中國高粱品種目錄》中收錄了1 500多份種質(zhì)資源，其中包括國內(nèi)種質(zhì)380余份，國外引入種質(zhì)1 000余份[13].本研究以4個(gè)品種甜高粱青貯為材料，以裝有永久性瘤胃瘺管的奶牛作為試驗(yàn)動(dòng)物，通過體外產(chǎn)氣法和體內(nèi)尼龍袋法評價(jià)不同品種甜高粱青貯的降解特性和營養(yǎng)價(jià)值，為甜高粱青貯飼料的科學(xué)利用提供數(shù)據(jù)參考.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 甜高粱青貯 選擇‘吉甜1號’‘麗歐’‘大力士’和‘蘭巴斯’4個(gè)品種甜高粱于2015年4月28日播種(4種甜高粱品種由提供)，播種行距為60 cm，株距20 cm，人工播種，按常規(guī)方法進(jìn)行田間管理.‘大力士’在乳熟初期收割，其他3個(gè)品種甜高粱均于蠟熟期收割.收割時(shí)使用糖錘度計(jì)(ATAGO，Japan)測得4個(gè)品種甜高粱糖錘度分別為‘吉甜1號’21.08%、‘麗歐’22.54%、‘大力士’11.57%、‘蘭巴斯’18.22%.采用罐裝青貯方式，選用容量體積為2.5 kg塑料瓶作為青貯容器，用粉草機(jī)將收割的甜高粱粉碎至2～3 cm，人工填裝于塑料罐中，每種青貯制作10灌.填裝青貯原料過程中，用短木棒不斷搗壓，使青貯原料被最大限度壓實(shí)壓緊.之后在灌口上附近封墊密，擰緊蓋口，室溫(15～25 ℃)避光保存90 d后，將每個(gè)甜高粱品種的3個(gè)青貯瓶全部倒出、混勻，采用四分法取樣,在65 ℃烘箱中烘干至恒質(zhì)量、粉碎過1 mm孔篩，制備分析樣品，用于體外模擬瘤胃發(fā)酵試驗(yàn)和體內(nèi)瘤胃降解試驗(yàn).4個(gè)品種甜高粱青貯的化學(xué)成分見表1.

表1 甜高粱青貯的化學(xué)組成

1.1.2 試驗(yàn)動(dòng)物 選用1頭體況良好，裝有永久性瘤胃瘺的荷斯坦奶牛，供采集瘤胃液進(jìn)行體外發(fā)酵產(chǎn)氣試驗(yàn)和體內(nèi)尼龍袋降解試驗(yàn).試驗(yàn)?zāi)膛Ｋ┫碉曫B(yǎng)，每日上午和下午各飼喂一次，自由飲水，常規(guī)管理，瘺管牛自由采食干草，精料補(bǔ)充料購于天康飼料公司，主要成分為玉米粉、麩皮、豆粕、礦物質(zhì)和維生素添加劑等組成.試驗(yàn)在塔里木大學(xué)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行.飼料組成與營養(yǎng)水平見表2.

表2 飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.2 方法

1.2.1 體外模擬瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣試驗(yàn) 瘤胃液采集：在試驗(yàn)?zāi)膛ｏ曃购? h，通過瘤胃瘺管從瘤胃的上、中、下3個(gè)不同部位分別采集瘤胃液1 L左右，經(jīng)4層紗布過濾，濾液置于溫?zé)岬谋仄恐醒杆賻Щ貙?shí)驗(yàn)室.

培養(yǎng)液：緩沖液按文獻(xiàn)[14]提供的方法配制.培養(yǎng)液由過濾瘤胃液和緩沖液按2∶1比例配制而成.

體外培養(yǎng)：采用100 mL玻璃注射器進(jìn)行體外培養(yǎng)，稱取500 mg不同品種甜高粱青貯飼料樣品，放置于玻璃注射器底部中進(jìn)行體外產(chǎn)氣試驗(yàn)，將緩沖液與瘤胃液按體積比2∶1的混合發(fā)酵液作為培養(yǎng)液，用分液器向注射器培養(yǎng)管中分裝20 mL培養(yǎng)液，排除氣泡，放置39 ℃恒溫振蕩培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng).記錄培養(yǎng)發(fā)酵2、4、6、8、12、24、36、48 h時(shí)的產(chǎn)氣量，每個(gè)品種甜高粱分析樣品設(shè)3個(gè)重復(fù)，并設(shè)置3支未加分析樣品的對照空白培養(yǎng)管，共需要15只玻璃注射器進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn).

1.2.2 體內(nèi)瘤胃尼龍袋降解試驗(yàn) 用300目尼龍布制成 8 cm×12 cm的長方形尼龍袋，尼龍袋邊緣雙線縫合后用酒精燈將邊烤焦，以免脫絲.準(zhǔn)確稱量4 g分析樣品裝入已知質(zhì)量的尼龍袋中，以備瘤胃降解率的測定.

設(shè)定分析測定甜高粱青貯飼料在瘤胃內(nèi)6、12、24、36、48 h時(shí)間點(diǎn)的降解率，同一時(shí)間點(diǎn)4個(gè)品種甜高粱青貯飼料分別放置尼龍袋3個(gè)重復(fù)，一根塑料軟管上按編號捆系12個(gè)尼龍袋.每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的所有尼龍袋按編號系在一根塑料軟管上，共使用5根塑料軟管60個(gè)尼龍袋.將裝入樣品的尼龍袋編號標(biāo)記，系緊尼龍袋口，然后將系好的尼龍袋系在塑料軟管的一端.在早上喂料前1 h，將系有尼龍袋一端的塑料軟管置于瘤胃內(nèi)，塑料軟管的另一端固定在瘺管上.尼龍袋在瘤胃內(nèi)放置6 h時(shí)，取出系有12個(gè)尼龍袋的一根塑料軟管，用清水沖洗塑料軟管和尼龍袋，直到水澄清，將尼龍袋放入65 ℃烘箱內(nèi)烘48 h至恒質(zhì)量.在尼龍袋放置瘤胃后的8、12、24、48 h時(shí)，重復(fù)以上過程.具體參考文獻(xiàn)[15]的方法.瘤胃降解前后青貯飼料樣品NDF和ADF的含量采用張麗英[16]介紹的粗纖維范氏(Van Soest)分析方案進(jìn)行測定.

待測飼料在瘤胃中不同時(shí)間點(diǎn)DM、NDF和ADF的降解率，按下式計(jì)算：

A(%)=(B-C)/B×100%

式中：A是飼料營養(yǎng)素的瘤胃降解率，%；B為待測飼料降解前營養(yǎng)物質(zhì)的含量，g；C為待測飼料瘤胃降解后營養(yǎng)物質(zhì)含量，g.

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種甜高粱青貯的體外產(chǎn)氣量變化

從圖1可以看出，隨發(fā)酵時(shí)間的延長，不同品種甜高粱青貯飼料產(chǎn)氣量均呈上升趨勢，在0～24 h時(shí)間段產(chǎn)氣速率較高，24～72 h產(chǎn)氣量上升趨勢趨于平緩.在發(fā)酵的相同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行比較，‘麗歐’甜高粱青貯體外發(fā)酵產(chǎn)氣量最多，顯著大于其他3個(gè)甜高粱品種(P<0.05)，其次為‘吉甜1號’和‘蘭巴斯’，‘大力士’甜高粱青貯產(chǎn)氣量最小.在發(fā)酵12 h前，‘麗歐’和‘吉甜1號’的產(chǎn)氣量均顯著高于‘大力士’和‘蘭巴斯’，在發(fā)酵24 h時(shí)，‘麗歐’體外發(fā)酵產(chǎn)氣量達(dá)到了50.33 mL，而‘大力士’產(chǎn)氣量僅為26.43 mL，‘吉甜1號’和‘蘭巴斯’分別為43.67，40.00 mL；在發(fā)酵48和72 h時(shí)，不同品種甜高粱青貯體外發(fā)酵產(chǎn)氣量順序與24 h是一致的.

2.2 不同品種甜高粱青貯的DM降解率

由表3可見，隨著青貯飼料在瘤胃內(nèi)滯留時(shí)間的延長，DM降解率逐漸增加.不同品種甜高粱青貯飼料的DM瘤胃降解率存在顯著性差異(P<0.05)，其中，在12 h時(shí)，‘麗歐’的DM降解率為30.46%，‘吉甜1號’和‘大力士’DM降解率均接近29%，‘蘭巴斯’最低，為25%.在48 h時(shí)，各品種甜高粱青貯瘤胃DM降解率差異進(jìn)一步增大，‘麗歐’比‘蘭巴斯’瘤胃DM降解率高出53%(P<0.05).

圖1 不同品種甜高粱青貯體外降解72 h產(chǎn)氣量變化Figure 1 Effects of in vitro gas production of different cultivar sweet sorghum silages

表3 不同品種甜高粱青貯瘤胃DM降解率比較

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

Different lower case letters on peer date shouders indicate signifcant differenceP<0.05.

2.3 不同品種甜高粱青貯的瘤胃NDF降解率比較

由表4可知， NDF降解率在6～48 h內(nèi)呈逐漸增加趨，不同品種甜高粱青貯6 h瘤胃降解率存在顯著性差異(P<0.05)，‘麗歐’NDF降解率最大為 30.35%，‘蘭巴斯’最低為21.41%，‘吉甜1號’和‘大力士’降解率居中，降解率均超過27%，但二者不存在顯著性差異(P>0.05)，而且在24 h前不同品種甜高粱青貯降解率均保持了相同的順序.在24～48 h時(shí)，‘大力士’NDF降解率增幅較小，其降解率與‘蘭巴斯’相似(P<0.05).

表4 不同品種甜高粱青貯的瘤胃NDF降解率比較

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

Different lower case letters on peer date shouders indicate signifcant differenceP<0.05.

2.4 不同品種甜高粱青貯瘤胃ADF降解率比較

在0～6 h期間，‘麗歐’的降解率最大，達(dá)到了36.1%，顯著高于其它品種(P<0.05)，‘蘭巴斯’ADF降解率最低，為30.14%，‘大力士’和‘吉甜1號’居中.在24～48 h時(shí)間段，‘麗歐’和‘吉甜1號’ADF降解率基本一致，顯著高于‘大力士’和‘蘭巴斯’(P<0.05).

表5 不同品種甜高粱青貯的瘤胃ADF降解率比較

同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05).

Different lower case letters on peer date shouders indicate signifcant differenceP<0.05.

3 討論

3.1 不同甜高粱青貯體外發(fā)酵產(chǎn)氣量

飼料在瘤胃中產(chǎn)生的氣體主要來源于微生物對飼料中碳水化合物和蛋白質(zhì)含碳部分的分解，體外產(chǎn)氣量可反映瘤胃中微生物的降解活性和飼料降解率[17].在本研究中，‘麗歐’產(chǎn)氣量和‘吉甜1號’的72 h產(chǎn)氣量均超過了50 mL，顯著高于‘大力士’和‘蘭巴斯’2個(gè)甜高粱青貯飼料，這是由于這2種甜高粱均屬于高糖甜高粱品種，其莖稈錘度均超過了20%，同時(shí)這2個(gè)甜高粱品種的籽實(shí)還含有一定量的淀粉.甜高粱莖稈糖分及淀粉均屬于可發(fā)酵性碳水化合物，含量越高，越容易被發(fā)酵培養(yǎng)液中的瘤胃微生物所利用，會產(chǎn)生較多的揮發(fā)性脂肪酸、CH4、CO2等氣體.‘大力士’產(chǎn)氣量最低，也是由于其莖稈含糖量低(只有11.57%)、無籽實(shí)淀粉造成的.張?zhí)K江等[18]的研究也證實(shí)了甜高粱青貯在體外發(fā)酵的累積產(chǎn)氣量大于玉米和普通高粱青貯.體外氣化法是目前國內(nèi)外常用的一種評估牧草資源飼養(yǎng)價(jià)值的方法，飼料中的可發(fā)酵有機(jī)物含量高，微生物的活性就越高，產(chǎn)氣量就越大，反之，微生物的活性較弱，產(chǎn)氣量就較少[19].

3.2 不同甜高粱DM、NDF和ADF的瘤胃降解特性

活體外人工瘤胃產(chǎn)氣量法具有操作簡便、重復(fù)性好，可以通過體外產(chǎn)氣量較真實(shí)地模擬牧草在瘤胃內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)消化率、從而初步估測飼料的營養(yǎng)價(jià)值.但是，體外產(chǎn)氣法作為一種體外模擬技術(shù)，有別于動(dòng)物實(shí)際生理狀況，試驗(yàn)結(jié)果會受諸多試驗(yàn)環(huán)境因素的影響，如發(fā)酵產(chǎn)物的累積不同于體內(nèi)發(fā)酵，因此，為了更好客觀評價(jià)飼料營養(yǎng)價(jià)值，還需要結(jié)合DM、粗纖維的瘤胃降解率等指標(biāo)綜合評定某種原料的營養(yǎng)價(jià)值[20].

飼料DM在瘤胃內(nèi)的降解率高低，反映了飼料綜合營養(yǎng)素的可消化特性，一般來講，同一種飼料在瘤胃中滯留時(shí)間越長，則降解率越高，越有利于動(dòng)物的生長和生產(chǎn)，反之，則降解率較低[21].本研究表明，不同品種甜高粱青貯瘤胃DM降解率之間存在顯著差異，‘麗歐’DM瘤胃降解率最大為43.11%，‘蘭巴斯’最低為26.85%，‘吉甜1號’和‘大力士’降解率居中，均超過了35%.干物質(zhì)在瘤胃降解率反映了飼料中可易降解部分的多少，顯而易見，甜高粱糖分及淀粉均是容易被瘤胃微生物消化降解的成分，因此，豐富的莖稈糖分及淀粉含量應(yīng)該是‘麗歐’DM降解率較高主要原因，相反，‘蘭巴斯’可能因糖分和淀粉含量偏低而導(dǎo)致其DM降解率較低，說明該品種甜高粱可降解性較差，對動(dòng)物的營養(yǎng)價(jià)值不高.‘大力士’雖然糖分和淀粉含量較低，但‘大力士’在收割時(shí)僅處于乳熟初期，此時(shí)，‘大力士’莖稈木質(zhì)化程度較低，因此，可以被瘤胃微生物更好地消化降解，這可能是引起‘大力士’青貯DM降解率較高的原因所在.

飼料NDF和ADF的瘤胃降解率大小反映了飼料消化的難易程度，是評價(jià)粗飼料營養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo).飼料粗纖維物質(zhì)的組成會影響其在瘤胃內(nèi)的降解率，故不同飼料原料的NDF和ADF在瘤胃中的降解率往往存在很大差異[22-23].在本研究中，‘麗歐’和‘吉甜1號’較高的NDF、ADF降解率正是其粗纖維組成存在差異的反映，也有可能是其可發(fā)酵碳水化合物糖分和淀粉含量較多，導(dǎo)致瘤胃微生物消化能力增加所引起的.NDF和ADF都是植物細(xì)胞壁成分，包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等物質(zhì)，NDF和ADF的消化降解主要依靠瘤胃微生物產(chǎn)生的纖維素降解酶類進(jìn)行消化[24]，因此，含量豐富的可發(fā)酵糖類可以通過促進(jìn)瘤胃微生物的增殖，進(jìn)而增加纖維素降解酶的產(chǎn)量及活性，間接影響NDF和ADF的消化降解程度.

4 結(jié)論

‘麗歐’和‘吉甜1號’甜高粱青貯體外發(fā)酵產(chǎn)氣量和瘤胃NDF、ADF粗纖維降解率顯著大于‘大力士’和‘蘭巴斯’，從瘤胃DM降解率看，‘麗歐’最大，顯著大于其他3個(gè)品種甜高粱品種.因此，‘麗歐’甜高粱青貯營養(yǎng)價(jià)值最好，其次是‘吉甜1號’，‘大力士’和‘蘭巴斯’營養(yǎng)價(jià)值和可消化性較差.