体外产气法评价青贮茭白鞘叶与玉米/豆粕的组合效应

张品佳，曹凯，王雁坡，汤志宏，杨怡，叶均安

体外产气法评价青贮茭白鞘叶与玉米/豆粕的组合效应

张品佳，曹凯，王雁坡，汤志宏，杨怡，叶均安*

（浙江大学动物科学学院奶业科学研究所，浙江杭州310058）

本试验旨在研究不同比例的青贮茭白鞘叶与玉米、豆粕组合对体外瘤胃发酵及其组合效应的影响。通过研究青贮茭白鞘叶与玉米（0%、15%、30%）、豆粕（0%、15%、30%）组合的体外发酵参数及其组合效应值的变化，探索优化组合效果。结果表明：随着玉米比例的增加，微生物蛋白（MCP）、总挥发性脂肪酸（TVFA）、乙酸、丙酸和丁酸生成量也相应上升，同时pH、氨态氮（NH3-N）和乙丙比相应下降。随着豆粕比例的增加，所有发酵指标生成量基本呈上升趋势。当青贮茭白鞘叶∶玉米∶豆粕为40∶30∶30时，NH3-N、MCP、TVFA、产气参数48 h产气量（48 h GP）、产气速率（a+b）和有机物消化率（OMD）都显著高于其他组（P＜0.01），相比较最低值，NH3-N浓度提高了196%，MCP提高了131%，TVFA提高了81%，48 h GP提高了98%，OMD提高了70%。同时该组的48 h GP、TVFA、MCP和OMD的组合效应值以及综合组合效应值都极显著升高（P＜0.01）。以48 h GP、MCP、TVFA浓度和OMD的组合效应值以及综合组合效应值AEs为主要衡量指标，青贮茭白鞘叶：玉米：豆粕为40：30：30时正组合效应最大（P＜0.01）。综上所述，在本试验条件下，青贮茭白鞘叶∶玉米∶豆粕为40∶30∶30组合的营养成分较均衡，瘤胃发酵效率最高，为最优组合，在这个比例下能够有效的提高青贮茭白鞘叶的利用率。

青贮茭白鞘叶；玉米；豆粕；组合效应

随着畜牧产业结构的调整，我国畜牧业呈现出规模化和集约化的发展趋势，对于饲料资源相对缺乏的南方地区，充分利用农业生态链中的废弃原料，实现生态循环农业显得尤为重要。茭白是一种营养价值很高同时很受欢迎的水生蔬菜，种植范围及面积都在逐年增长。茭白鞘叶是茭白产业的副产品，主要包括茭白采收后上部的叶片和下部残留的叶鞘。目前，茭白鞘叶的主要处理方法是大范围的遗弃、腐烂或焚烧，然而这种处理方法一方面会造成资源的严重浪费，另一方面会引起严重的环境污染。因此，将茭白鞘叶用于畜牧产业特别是反刍动物的养殖上是一种很好的解决措施。但是将茭白鞘叶直接饲喂牛羊，不但适口性差，而且只能解决茭白产出时的极少部分茭白鞘叶，具有一定时间局限性（胡理明，2015）。青贮发酵可以很好地解决适口性以及青绿饲料整年均衡供给问题，同时保证了营养价值。朱雯等（2015）研究发现，适当添加乳酸菌可以显著提高茭白鞘叶青贮品质。杨泉灿等（2014）报道茭白鞘叶青贮料粗蛋白质含量为14.32%，纤维含量较高，可以较好地替代羊草作为肉羊的粗饲料。配合饲料之间的组合效应，可以很大程度地提高饲料利用率。Silva等（1988）发现，反刍动物饲料间的组合效应通常在精饲料和粗饲料之间表现得最为明显；卢德勋（2000）根据日粮内营养成分利用率与各种饲料加权值的关系，将饲料间的整体互作效应分为正组合效应、负组合效应以及零组合效应。本试验通过体外产气技术，评价茭白鞘叶青贮料的营养价值，并探索茭白鞘叶青贮料与玉米/豆粕最优的组合，为茭白鞘叶青贮料在反刍动物日粮中的优化利用提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验时间及地点青贮试验于2015年11月在浙江省桐乡市运北秸秆处理中心进行。体外产气试验于2016年1～3月在浙江大学奶业科学研究所进行。

1.2 供试样品青贮茭白鞘叶由桐乡市运北秸秆处理中心提供，玉米、豆粕从市场购入。

1.3 供试瘤胃液瘤胃液取自3头装有瘤胃瘘管的湖羊，4层纱布过滤，39℃水浴保温，并连续冲入CO2备用。

1.4 供试人工唾液人工唾液按Menke等（1988）方法配制。

1.5 试验设计试验分为9个处理组，将玉米比例（0%、15%、30%），豆粕比例（0%、15%、30%）进行组合，其余为茭白鞘叶比例（见表1）。

试验采用Mauricio等（1997）的压力读取式体外产气系统（RPT）进行体外瘤胃发酵培养。按不同处理的底物比例准确称500 mg的底物至120 mL产气瓶中，在持续通入CO2气流下加入45 mL人工唾液，密封后在39℃恒温培养箱中预处理培养12 h。次日早晨将用四层纱布过滤后的瘤胃液5 mL加入到产气瓶中，同时设空白对照和标准羊草对照，每个处理4个重复，培养时间分别为48 h，试验重复2次。

表1 茭白鞘叶青贮料与玉米、豆粕的组合效应试验设计

1.6 测定指标及方法供试饲料干物质（DM），粗蛋白质（CP）用凯氏定氮法测定，粗脂肪（EE）用抽滤法测定，粗灰分（Ash）按高温灰化（550℃）的方法测定，有机物（OM）为绝干重去除粗灰分部分，钙（Ca）用高锰酸钾法测定和磷（P）用比色法测定（杨胜，1993），中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）按Van等（1991）法测定。根据段智勇（2006）的方法计算产气量和有机物消化率（OMD）。发酵终止后，使用SartoriusPB-20型pH计测定pH，用气相色谱仪（GC-2010，Shimad扎u）测定乙酸、丙酸、丁酸和总挥发性脂肪酸的含量，采用比色法测定NH3-N浓度（Moss，2000），采用Makkar和Becker（2000）的试验方法，用嘌呤法测定微生物蛋白（MCP）产量。根据苏海涯（2002）的方法计算组合效应值和综合组合效应（AEs）值。

1.7 统计分析试验数据用SAS 9.2软件处理，用GLM模型进行二因素方差分析，采用邓肯法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 供试饲料常规营养成分由表2可知，青贮茭白鞘叶具有较高的营养价值，粗蛋白质含量近12%，同时粗纤维含量很高，从而表明将青贮茭白鞘叶作为一种反刍动物的粗饲料资源，具有一定的开发潜力。

2.2 青贮茭白鞘叶与玉米、豆粕组合对发酵参数的影响由表3可知，随着玉米比例的增加，MCP、TVFA、乙酸、丙酸和丁酸生成量相应上升，同时pH、NH3-N和乙丙比相应下降。随着豆粕比例的增加，除了pH无明显差异（P＞0.05），其余所有发酵指标生成量基本上呈上升趋势。第3、6和9组的NH3-N浓度极显著高于其他组（P＜0.01），第9组的NH3-N、MCP、TVFA、乙酸、丙酸和丁酸浓度均极显著高于其他组（P＜0.01），相比较最低值（第1组），NH3-N浓度提高了196%，MCP提高了131%，TVFA提高了81%。除了NH3-N浓度，玉米对其他发酵参数均有极显著影响（P＜0.01）；除了瘤胃pH，豆粕对其他发酵参数均有极显著影（P＜0.01）；玉米和豆粕在所有发酵指标上都有极显著的交互作用（P＜0.01）。上述结果表明，青贮茭白鞘叶通过与适当比例的玉米和豆粕进行组合，可导致瘤胃pH下降，但微生物蛋白和挥发性脂肪酸的浓度提高，同时乙丙比降低，瘤胃发酵作用提高，从而青贮茭白鞘叶作为反刍动物粗饲料资源的利用率显著提高。

表2 饲料原料的常规营养成分（绝干基础）%

表3 青贮茭白鞘叶与玉米、豆粕组合对发酵参数的影响

2.3 青贮茭白鞘叶与玉米、豆粕组合对组合效应的影响由表4可知，第9组产气参数48 h GP、a+b和OMD都极显著高于其他组（P＜0.01），相比较最低值（第1组），48 h GP提高了98%，OMD提高了70%。同时第9组48 h GP、TVFA、MCP和 OMD的组合效应值及综合组合效应值都极显著高于其他组（P＜0.01），玉米对产气参数a+b、c有显著影响（P＜0.05），对产气参数48 h GP和OMD及所有组合效应值都有极显著的影响（P＜0.01）；豆粕对产气参数a+b、c和综合组合效应值无影响（P＞0.05），对产气参数48 h GP、OMD及其他组合效应值都有极显著影响（P＜0.05）；玉米和豆粕对产气参数a+b、c无交互作用（P＜0.05），对产气参数48 h GP、OMD以及所有组合效应值都有极显著的交互作用（P＜0.01）。以上结果表明，以48 h GP、TVFA、MCP和OMD的组合效应值以及综合组合效应值为主要指标，以第9组为最优组合。

表4 青贮茭白鞘叶与玉米、豆粕组合对产气参数及组合效应的影响

3 讨论

3.1 青贮茭白鞘叶与玉米、豆粕组合对pH、NH3-N、MCP及组合效应的影响瘤胃液的pH是反映瘤胃发酵状况的一个重要指标，是日粮性质、唾液分泌及瘤胃内酸、碱性物质等复杂因素相互作用的结果，其高低直接关系到瘤胃内微生物的生存（赵广永等，2000）。Depeters等（1984）研究表明，瘤胃pH在6.6～6.8可以保证纤维分解菌的正常活动。本试验中，茭白鞘叶与玉米、豆粕进行不同比例组合pH为6.62～6.74，相对比较稳定。研究表明，饲料中碳水化合物和蛋白质的发酵产物会综合作用于瘤胃pH，同时碳水化合物的分解作用明显强于含氮物质的发酵作用，碳水化合物分解产生挥发性脂肪酸的速度和数量都能引起pH值的变化，速度越快、生成量越多，pH值下降的趋势越明显。蛋白质的分解使得氨浓度升高，从而引起pH值的上升，但本试验中蛋白质的分解作用效果不明显。玉米的比例对pH有极显著影响，豆粕的比例对pH无影响，同时玉米和豆粕对于pH有显著的交互作用，从而玉米豆粕的比例可以作为瘤胃pH的调控因子。

瘤胃液中的NH3-N反映了蛋白质降解与生物蛋白合成间的动态平衡，可反映出饲料的含氮量、蛋白质的降解性与可溶性，饲料不同会有较大变动（林奕，2009）。郑琛等（2004）研究表明，瘤胃最佳的NH3-N浓度为10～50 mg/dL。然而McDonald等（1976）认为，最适浓度为5～25 mg/dL。本试验中，青贮茭白鞘叶与玉米、豆粕组合各组NH3-N浓度为17.35～46.31 mg/dL，与郑琛的研究结果相似。其中第3、6和9组NH3-N浓度显著高于其他组，可能因为这3组的豆粕比例较高，由豆粕降解的NH3-N未被微生物充分利用导致，也有可能是因为青贮料特殊的发酵作用所导致的，这与闫伟杰等（2006）的研究结果相一致。本试验中，玉米对NH3-N浓度无影响，豆粕对NH3-N浓度有极显著的影响，而两者之间交互作用也极显著，同时各组的NH3-N浓度基本上表现出微弱的正组合效应。

MCP作为反刍动物重要的蛋白原料，占反刍动物蛋白质总需要量的60%～70%，同时MCP也是衡量饲料营养价值的主要指标。当瘤胃中氨和能量释放不同步时，导致可发酵底物利用率下降和MCP合成量减少（马慧等，2005）。本试验中，随着玉米豆粕比例的升高，MCP浓度呈上升趋势。同时不同组合中，由于玉米豆粕的比例不同，发酵底物的能量和蛋白水平有着很大的差别，从而MCP浓度差异较显著，表明能量和蛋白质是影响微生物细胞合成的重要因素。玉米、豆粕对MCP浓度有极显著的影响，而两者之间交互作用也极显著，进一步表明了能量和蛋白质的作用。第9组MCP的组合效应值显著高于其他组，说明此时瘤胃环境更适宜MCP的生成。

3.2 青贮茭白鞘叶与玉米、豆粕组合对VFA、GP及组合效应的影响瘤胃中VFA浓度是衡量瘤胃微生物活力的重要指标。VFA是由碳水化合物经多种微生物降解的主要产物，其提供的能量几乎占反刍动物吸收利用的营养物质总能的2/3（唐赛涌等，2009）。瘤胃发酵中乙酸、丙酸、丁酸约占TVFA的95%，这些挥发性脂肪酸是反刍动物生存、生长、泌乳、繁殖的主要能源，能够提供绝大部分的能量。本试验中，随着玉米豆粕比例的升高，TVFA、乙酸、丙酸、丁酸的浓度都在升高，同时乙丙比有下降的趋势。其中第9组的TVFA、乙酸、丁酸浓度都极显著高于其他组，可能原因是玉米和豆粕的比例较高，可提供更多的可发酵碳水化合物。第6组VFA的组合效应值显著高于其他组，表明此时瘤胃环境适宜挥发性脂肪酸的生成。

体外产气量与日粮中含有可发酵有机物和瘤胃微生物活性成正相关，是反映饲料整体发酵程度的重要指标。研究表明，体外产气量和化学成分结合估算的消化率与体内法测定的消化率高度相关，而体外瘤胃发酵的产气量与反刍动物饲料体内消化率呈正相关（Blümmel等，1997）。本试验中，随着玉米豆粕比例的升高，48 h GP和潜在产气量呈上升趋势，而产气速率相应下降。第9组的48 h GP和潜在产气量都极显著高于其他组，表明精料比例越高，日粮越容易被消化吸收，从而产气量最高，此结果与段智勇、闫伟杰等人的研究结果相一致。同时第9组的产气量组合效应值最高，说明该组的日粮为瘤胃提供了足够的营养成分，促进了瘤胃发酵，进而产生了更多气体。

由于饲料之间的组合效应机制很复杂，通过一种或者数种组合效应值往往不能够准确的反映出饲料的营养价值，从而需要采用综合性的指标进行全面科学的评价。苏海崖（2002）利用体外产气法研究桑叶与饼粕之间的组合效应时，发现组合效应值的综合指标（AEs）可合理地评定饲料的组合效应，可对饲料的营养价值做出客观的判定。本试验中，除第6组外，其他各组均产生了正组合效应，其中第9组青贮茭白鞘叶∶玉米∶豆粕为40∶30∶30时综合组合效应值显著高于其他组。表明第9组相比较于其他组在饲料日粮配比中更为合理，营养成分之间的平衡性和互补性更好，从而有效的提高了瘤胃发酵作用及饲料的利用率。

4 结论

在本试验条件下，通过将青贮茭白鞘叶与玉米、豆粕进行组合，以48 h GP、MCP、TVFA浓度和OMD的组合效应值以及综合组合效应值AEs为主要衡量指标，青贮茭白鞘叶∶玉米∶豆粕为40∶30∶40即第9组正组合效应最大，底物营养较平衡，瘤胃发酵效率最高，能够显著提高青贮茭白鞘叶的利用率，为最佳组合。

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This study was conducted to investigate the effects ofmixture ofsilage Zi扎ania leafsheath，corn and soybean mealon rumen fermentation and associative effects.The silage Zi扎ania leafsheath were mixed with corn at proportion of 0%，15%，30%and soybean meal at proportion of 0%，15%，30%respectively，the mixtures were incubated in vitro using reading pressure technique（RPT）system to evaluate the bestcombination by rumen fermentation parameters and associative effects. The results showed thatwith the rise ofthe ratio ofcorn，the yield ofacetate，propionate，byrate，totalvolatile fatty acids（TVFA）and microprotein（MCP）were increased，butthe ration ofacetate and propionate，pH，NH3-N were decreased.With the rise of the ratio of soybean meal，the amount of all the fermentation parameters were basically increased.NH3-N，MCP，TVFA，the totalgas production（GP），potentialgas production，and organic matter digestibility（OMD）ofgroup with corn atproportion 30%and soybean mealatproportion 30%were higher than other group（P＜0.01）.Comparison with minimum value，NH3-N concentration increased by 196%，MCP increased by 131%，TVFA increased by 81%，48 h GP increased by 98%，OMD increased by 70%.The associative effects of gas production，MCP，TVFA，OMD and the associative effect（AEs）were higher than other group（P＜0.01）.When the associative effects ofgas production，MCP，TVFA，OMD and AEs were used as the evaluation indexs，the value of associative effects of group with corn at proportion 30%and soybean meal at proportion 30%was higher than other group（P＜0.01）.In concusion，the group with cron at proportion 30%and soybean mealatproportion 30%was greatest，which had scientific usefulto improve the utili扎ation rate ofsilage Zi扎ania leafsheath.

silage Zi扎ania leaf sheath；corn；soybean meal；associative effects

S816.17

A

1004-3314（2017）15-0015-05

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20171504

浙江省科技厅团队科技特派员专项

*通讯作者