苜蓿、燕麦草与全贮玉米、藜麦的组合效应评估

罗 晶， 高爱民， 赵生国*， 王正文

（1.甘肃农业大学动物科学技术学院，甘肃兰州 730070；2.甘肃农业大学机电工程学院，甘肃兰州 730070）

反刍动物与单胃动物相比消化生理不同，更易受饲料组合效应影响（郭冬生，2004）。不同饲料组合后通过彼此之间营养物质、非营养物质及抗营养物质相互作用的效应称之为饲料组合效应（卢德勋，2000），可通过体外试验、体内消化代谢试验和动物试验法来研究（陈伟健等，2011）。饲料中添加苜蓿（Medicago sativa）、燕麦（Avena sativaL）、玉米（Zea mays）、藜麦（Chenopodium quinoa）合理搭配秸秆类饲料能促进营养物质在瘤胃的发酵，促进瘤胃微生物的生长，改善动物体内营养平衡，提高动物的生产性能，进而显著提高饲料的利用率（Sun等，2020；胡发成等，2006），具有作为优质粗饲料的开发潜力（李妍等，2017）。国内外秸秆类饲料研究主要集中在玉米秸秆、稻草秸秆和小麦秸秆方面，然而对于燕麦草、全贮藜麦及其组合的研究很少。因此，深入探究苜蓿与燕麦草、全贮玉米、全贮藜麦间的组合效应对开发新饲料具有重要的作用和应用价值。本研究利用体外产气法（杨红建等，1988；Menke等，1979），研究苜蓿与燕麦草、全贮玉米、全贮藜麦间的不同配比，通过分析各组合的单项指标和综合效应，筛选出最优组合，以期为苜蓿与燕麦草、全贮玉米、全贮藜麦资源开发利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料 苜蓿、全贮玉米、全贮藜麦采自甘肃省农业科学院天祝藜麦高寒试验示范基地；燕麦草采自甘肃农业大学试验基地。试验材料于65℃烘箱中烘干，0.85 mm筛筛选后粉碎备用。饲料营养水平见表1。

表1 饲料营养水平（风干基础）%

1.2 试验设计 苜蓿与燕麦草进行组合，筛选出最优组合后分别再与全贮玉米、全贮藜麦进行组合，进一步筛选出与全贮玉米、全贮藜麦的最优组合，每处理4个重复，组合及比例见表2。

表2 饲料间不同的组合及比例

1.3 瘤胃液供体动物及饲养管理 瘤胃液供体为6只1周岁安装永久瘤胃瘘管的小尾寒羊（公羊）。每天08∶00和16∶00饲喂全混合饲粮，晨饲前取6只瘘管羊的瘤胃液，混合后4层纱布过滤到预热的暖壶，持续通CO2，快速转移至实验室，待用，饲粮组成及营养水平见表3。

表3 全混合饲粮组成及营养水平（风干基础）

1.4 体外发酵培养程序 称取不同比例的饲料（0.2000±0.0010）g（DM基础）于尼龙袋后置于体外产气管，加入用CO2气体饱和的微生物培养液30 mL（20 mL缓冲液+10 mL瘤胃液），缓冲液配制方法参照Menke等（1979）方法制备，排出气体后封住产气管前端并记录刻度值。放于39℃恒温水浴锅架上，在2、4、6、9、12、24、36 h及48 h记录读数（mL）。读数后轻微振动模拟瘤胃运动。某时刻GP（mL）＝该时刻样品GP-该时刻空白管GP。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 产气量测定

式中：t为发酵过程中某时间点，h；GPt为t时刻产气管读数，mL；Vo为产气管0 h读数，mL；Vt为体外培养t h后产气管读数，mL；W为产气管内样品干物质重，mg。

1.5.2 体外发酵参数的测定 采用pHS-3C酸度计测定pH；NH3-N浓度用苯酚-次氯酸钠比色法测定（覃方锉，2014）；气相色谱法测定VFA浓度（袁翠林，2015），气相色谱仪型号为岛津GC-2010。

DMD=[（底物质量-残渣质量）/底物质量]×100。

1.5.3 组合效应计算

SFAEI＝（各组合实测值－加权估算值）×100/加权估算值；

加权估算值＝一种饲料的实测定值×配比（%）+另一种饲料的实测定值×配比（%）；

MFAEI=ΣSFAEI=GP24h的组合效应+DMD的组合效应+VFA的组合效应+NH3-N的组合效应。

1.6 数据处理与统计分析 处理数据使用Excel 2010，单因子方差分析采用SPSS 25.0，结果用“平均值±平均标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 苜蓿与燕麦草的组合效应

2.1.1 不同比例组合对产气量变化的影响A与B所有组合的产气量在0～24 h均有显著提高，24 h之后上升比较平缓，24 h产气量差异极显著高于其他时间（P＜0.01），80∶20组在所有时间段都高于其他各组，表明具有最好的产气特性（表4）。

表4 A与B不同组合比例对不同体外发酵时间产气量的影响

2.1.2 不同比例组合对发酵参数的影响A与B不同比例组合后的pH、DMD、NH3-N、TVFA均比A、B组高。各组pH在6.58～6.70。各组合NH3-N差异不显著（P＞0.05），各组合DMD差极显著（P＜0.01）。A∶B比为80∶20时，GP24h极显著高于其他处理（P＜0.01），比A组和B组分别提高了9.65 mL和11.90 mL。A与B在80∶20时DMD、NH3-N、TVFA均为最高，DMD比A组和B组分别提高了12.66个百分点和11.83个百分点，NH3-N比A组和B组分别提高了0.59 mg/100 mL和1.12%，TVFA比A组和B组分别提高了16.91 mmol/L和14.44 mmol/L（表5）。

表5 A、B外混合培养48 h后的发酵参数

2.1.3 苜蓿：燕麦草的组合效应A与B组合后GP24h、DMD、pH、TVFA、NH3-N在80：20组的SFAEI均高于其他各组。GP24h与最低相比高出14.14个百分点、DMD与最低相比高出15.11个百分点、TVFA与最低相比高出22.03个百分点、NH3-N与最低相比高出5.11个百分点。TVFA的SFAEI差异极显著（P＜0.01），pH、NH3-N的SFAEI差异不显著（P＞0.05）（表6）。

表6 苜蓿、燕麦草体外混合培养48 h后的SFAEI和MFAEI %

2.2 （苜蓿-燕麦草）与全贮玉米、（苜蓿-燕麦草）与全贮藜麦的组合效应

2.2.1 不同比例组合对产气量变化的影响 （AB）∶CC、（A-B）∶DD所有组的产气量在0～24 h均有显著提高，24 h后上升比较平缓，（A-B）∶CC在40∶60、（A-B）∶DD在50∶50组产气量高于其他各组，表明这两组分别在不同组合中所有阶段具有最好的产气特性（表7）。

表7 不同组合比例对不同体外发酵时间产气量的影响

2.2.2 不同比例组合对发酵参数的影响 （AB）：CC以 不 同 比 例 组 合 时，pH、DMD、NH3-N、TVFA均比A-B、CC组高。GP24h在50：50时达到最大值，差异极显著（P＜0.01），比A-B、CC组分别提高了12.27 mL和15.90 mL。各组间pH变化在6.65～6.93。DMD在50：50时达到最大值，各组合间差异达极显著水平（P＜0.01），比A-B、CC组分别提高了6.82个百分点和14.74个百分点。NH3-N各组合间差异达极显著水平（P＜0.01），在50：50时比A-B、CC组分别提高了0.93 mg/100 mL和0.81 mg/100 mL。（A-B）∶DD以不同比例组合时，pH、DMD、NH3-N均比A-B、DD组高。GP24h差异极显著（P＜0.01）。各组间pH变化在6.70～6.88。各组合间DMD差异达极显著水平（P＜0.01），随DD比例的增加总体呈增加趋势，在20：80时达最高大值，比A-B、DD组分别提高了8.23个百分点和11.8个百分点。NH3-N各组合间差异不显著（P＞0.05），在20∶80时达最高大值，比A-B、DD组分别提高了2.29 mg/100 mL和2.32 mg/100 mL（表8）。

表8 体外混合培养48 h后的发酵参数

2.2.3 组合效应 （A-B）：CC以不同比例组合时，GP24h差异显著（P＜0.05），在50∶50时为最大，比A-B组80:20时高2.97个百分点。DMD差异不显著（P＞0.05），在20∶80时达最大，比50∶50组高6.13个百分点。pH差异极显著高于其他组（P＜0.01）。TVFA差异不显著（P＞0.05），在40∶60时达最大，比50∶50组高4.16个百分点。NH3-N差异显著（P＜0.05），在40∶60时显著高于其他组，比50∶50组高7.55个百分点。MFAEI差异不显著（P＞0.05），在50∶50时达75.55，为最佳组合。（A-B）：DD以不同比例组合时，GP24h差异不显著（P＞0.05），在50∶50时为最大，比A-B组80:20时低2.68个百分点。DMD差异不显著（P＞0.05），在20∶80时达18.24。pH差异显著（P＜0.05）。TVFA差异达极显著水平（P＜0.01），在20∶80时达最大，NH3-N差异显著（P＜0.05），在20∶80时显著高于其他组，比A-B组80:20时高4.22个百分点。MFAEI差异不显著（P＞0.05），在20∶80时达最佳组合（表9）。

表9 体外混合培养48 h后的SFAEI和MFAEI %

3 讨论

3.1 各组合的GP碳水化合物主要通过微生物发酵产生大量气体，而产气量大说明瘤胃微生物活性越高、底物发酵越充分，产气量小说明瘤胃微生物活性低、底物发酵不足（张吉鹍等，2014；雷冬至等，2009）。本试验中所有组合产气量均在24 h前显著升高，说明在快速产气阶段所有组均有较快的产气速度，而在24 h后产气趋于稳定。苜蓿∶燕麦草的产气量均比（苜蓿-燕麦草）∶全贮玉米、（苜蓿-燕麦草）∶全贮藜麦的低，原因可能是全贮玉米、全贮藜麦中瘤胃可降解蛋白含量较高，瘤胃液在细菌、厌氧真菌、原生虫的作用下易于发酵。而苜蓿、燕麦草自身粗蛋白质含量较低，微生物生长所需的氮源供应不足，导致产气量比较低，在瘤胃中，发酵水平越高，则水解的肽和氨基酸越多，加快瘤胃氮素循环（Zhang等，2007）。

3.2 各组合发酵参数及组合效应 瘤胃内pH为6.2～7.0是正常发酵的重要指标，本研究中pH为6.63～6.93，说明瘤胃微生物适合正常生长繁殖。瘤胃内NH3-N能调节瘤胃微生物的活性，与含氮物降解速率、饲粮蛋白质、合成MCP的速度、能量和碳架供给有关（Dereters等，1986）。本试验中，NH3-N浓度为8.12～9.24 mg/100 mL，在正常范围内，添加了全贮玉米、全贮藜麦后NH3-N浓度显著高于其他组，可能是蛋白质含量高，降解速率快，氨气的释放又加快了MCP的合成（王正文等，2021；袁翠林等，2015），或是这两种饲料在营养结构下粗蛋白质更容易被利用且NH3-N浓度的增加可以刺激纤维分解菌的生长（Xu等，2018）。DMD能够衡量饲料营养价值和可利用性，试验中添加了全贮玉米、全贮藜麦的组合DMD比苜蓿：燕麦草的组合有所增加，可能是玉米青贮中含有大量易被瘤胃微生物利用分解的非结构性碳水化合物（李蓓蓓等，2017），藜麦中含有大量能调节反刍动物瘤胃内微生物的皂素（Gee等，1969），所以微生物消耗碳水化合物时不断产生纤维分解酶，而纤维分解酶又可以持续分解粗纤维，形成一个连续循环的过程，全贮玉米、全贮藜麦的组合中不同饲料养分之间所含不同氨基酸互补作用明显，使得瘤胃微生物养分释放不同步，全贮后的饲料能降低蛋白质的降解率，加大非蛋白质含氮物转化，从而改善瘤胃内环境（郝怀志等，2019）。VFA约占机体总能量需要量的70%～80%，能反映动物瘤胃微生物活性的强弱和代谢（Wang等，2008），不同饲料间的组合提供更多的氮和不同的化学物质，从而促进瘤胃微生物的生长、发酵（Niderkorn等，2011）。本试验中全贮玉米和、全贮藜麦的组合中TVFA含量显著高于苜蓿：燕麦草组合，说明在初级发酵的基础上，二糖和单糖能很好的被瘤胃微生物摄取，丙酮酸通过各种途径生成各类挥发性脂肪酸。GP随乙酸产量的增多而增加，这表明合理的饲料组合可增加瘤胃微生物活性，提高对纤维素的消化，产生更多的发酵物质从而导致VFA增加（唐德富等，2019）。组合效应机制极其复杂，饲料营养价值不能从某一单项指标来评价，通过综合各项指标来进行评价更全面，因此本试验测定了不同时间点产气量、各单项指标，通过单项组合效应指数综合评价来评估饲料的合理配比（覃方锉等，2014）。结果表明，混合饲料与单一饲料相比可以显著提高其营养价值，可能是不同饲料以适宜比例配比后，其营养物质相互作用进而提高了饲料的发酵程度，最大化提高了粗饲料的利用率。

4 结论

本试验结果表明，苜蓿：燕麦草为80∶20，（苜蓿-燕麦草）：全贮玉米为50∶50、（苜蓿-燕麦草）：全贮藜麦为20∶80时的MFAEI最优，出现最大组合效应。故选取苜蓿∶燕麦草最优组合比例为80∶20后添加全贮玉米50∶50、全贮藜麦20∶80可作为较优饲料组合及适宜添加量在生产实践中应用。