张震，朱双，姜宁，张爱忠，李婉，祁丽，李栋，卜登攀，熊本海

（1.黑龙江八一农垦大学动物科技学院，大庆163319；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所）

不同粗饲料与精料间组合效应的发酵效果研究

张震1，朱双1，姜宁1，张爱忠1，李婉1，祁丽1，李栋1，卜登攀2，熊本海2

（1.黑龙江八一农垦大学动物科技学院，大庆163319；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所）

为探讨饲料中精饲料和粗饲料间的组合效应，利用多项指标综合指数（MFAEI），应用体外批次培养法测定产气量、pH值、氨态氮浓度、干物质和有机物质及中性洗涤纤维的消失率，研究单一粗饲料与相同精料间的组合效应。结果表明，不同粗饲料与相同精料之间均产生了明显的正组合效应。与相同种类单一粗饲料的发酵参数比较，禾本科牧草和秸秆类饲料与精料组合效果较好，MFAEI在1.273～1.620之间，明显高于苜蓿与精料的组合效果（0.819），尤以小叶章和玉米秸与精料组合后效果最好；单一粗饲料及不同粗饲料与精料组合后，其发酵指标的MFAEI以苜蓿最高，分别为1.585和1.029。说明精料与粗饲料组合后提高了日粮的整体发酵水平。

体外批次培养法；组合效应；粗饲料；精饲料

我国精料和优质粗饲料资源有限，秸秆等非常规饲料资源十分丰富，但对非常规饲料的科学利用水平较低，导致秸秆等低质粗饲料的焚烧和浪费比较严重，如何合理开发、利用粗饲料资源，提高粗饲料利用率越来越受到人们的普遍关注，这也是促进畜牧业发展的一个研究内容［1］。近年来，关于粗饲料对反刍动物生产上的研究不断增加。王肖宁等［2］以高压快速氨化稻草为主要粗饲料，研究了不同粗饲料配比的TMR日粮对羔羊生产性能的影响。管红等［3］根据大庆市奶牛生产的实际情况，提出了大庆市奶牛粗饲料供应体系的保障措施。随着人们对非常规饲料资源的开发与利用的重视，饲料之间的组合效应研究越来越广泛。组合效应是指来自不同饲料源的营养性物质、非营养性物质以及抗营养物质之间互作的整体效应［4］。通过组合效应技术的研究与应用，不仅可以对饲料的营养价值进行综合评定，充分地利用非常规饲料，还可以利用正组合效应提高动物采食量和饲料转化率，使动物的生长性能得到提高［5-8］。研究已表明，由于体外批次培养法具有操作简便、易于标准化、可重复性好等优点，已被广泛应用到评价饲草组合效应中［9-13］。试验通过体外培养法测定了黑龙江省6种单一粗饲料与相同精料混合后的瘤胃降解情况，旨在研究绒山羊不同粗饲料与同一精料的组合效应，为探讨绒山羊充分利用非常规饲料及合理搭配饲料使其达到正组合效应提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验选用的6种粗饲料来源于黑龙江省建三江地区，分别为：小叶章、无芒雀麦、稻草、玉米秸、豆秸、苜蓿。

1.2 试验用瘤胃液供体动物

试验选择5只体况良好，体重相近（20±2 kg）并且安装永久性瘤胃瘘管的辽宁绒山羊，该试验羊供采集瘤胃液用。试验羊日粮参照NRC（1981）山羊的饲养水平的1.2倍维持需要配制，其中精粗比为3∶7。基础日粮为豆饼、玉米和羊草组成，具体见表1。试验羊单笼饲养，每日于8：00和20：00两次饲喂，常规光照，自由饮水、正常驱虫与管理。

表1 试验用瘤胃液供体羊基础日粮的组成与营养水平Table 1 The composition and nutrient levels of basal ration of experimented rumen fluid donor sheep

1.3 试验设计

试验先采用单因素6处理重复试验设计，分别称取2 g样品对6种粗饲料进行体外6 h、12 h和24 h培养，以测定6种单一粗饲料的各项体外发酵指标。然后用相同的试验设计与试验方法，测定6种粗饲料分别与相同精料按精粗比3∶7混合（粗饲料+ C）后的各项体外发酵指标。为了保持培养液与瘤胃内环境一致，试验中采用培养底物的精料与试验动物基础日粮精料相同，以充分提高粗精饲料组合效应的准确性。

1.4 试验方法

1.4.1 体外批次培养装置

批次培养装置主要由恒温水浴摇床（振荡频率和水浴温度可调）、培养瓶（150 mL，瓶口为带塑料管的橡皮塞）、塑料三通阀、医用玻璃注射器（30 mL）等组成。

1.4.2 缓冲液配制

缓冲液由缓冲试剂及、常量元素溶液、微量元素溶液、还原剂溶液组成，其配制方法参照王旭［14］的方法。量取790.4 mL常量元素溶液，8 mL微量元素溶液，充分混和持续通CO218 h，在培养前1 h加1.6 mL还原剂溶液，混合均匀，将其分装培养瓶内（40 mL·瓶-1），通入CO210 min后，将其放于恒温水浴中待用（39℃）。

1.4.3 瘤胃液的采集

5只绒山羊在晨饲前，由瘤胃内上下左右不同位点采集充足的瘤胃液，采集后立即灌入保温瓶（经预热达39℃并通有CO2）中，满后快速盖严瓶口，快速返回试验室。

1.4.4 测定指标和方法

试验在不同时间点监测样品体外培养的产气量、pH值、氨态氮（NH3-N）浓度、干物质（DM）和有机物质（OM）及中性洗涤纤维（NDF）的消失率。在各时间点培养结束后，记录此时的总产气量，同时取出培养瓶测定培养液pH值，并测定培养液中NH3-N含量，分析方法按冯宗慈等［15］的方法进行。

1.5 数据处理

采用SAS9.0软件包中的ANOVA过程进行方差分析，采用Duncan氏法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 产气量

6种单一粗饲料及粗饲料+C的体外产气量见表2。由表2可知，6种单一粗饲料在各时间点，产气量大多数达到极显著差异（P＜0.01）。到24 h，体外培养结束时，各种粗饲料的累积产气量以苜蓿最高，无芒雀麦最低；粗饲料+C产气量都比单一粗饲料体外培养时高，其中产气量提高程度明显的是无芒雀麦+C和小叶章+ C。24 h体外培养结束时，苜蓿+C组产气量极显著高于其他5组（P＜0.01）。豆秸+C和无芒雀麦+C组差异不显著，其余各组间都达到极显著差异（P＜0.01）。

2.2 pH值变化

6种单一粗饲料及粗饲料+C的体外pH变化见表3。由表3可知，24 h时，单一粗饲料pH下降幅度小叶章的最小，玉米秸和豆秸的最大，其他三种居中。小叶章各点均值极显著高于其他5种粗饲料（P＜0.01），玉米秸和豆秸各点均值极显著低于其他各组（P＜0.01）。粗饲料+C与粗料单独培养时pH值的变化相近。小叶章+C的pH值下降幅度还是最小，各点的pH值都极显著高于另外5组（P＜0.01）。

表2 单一粗饲料及粗饲料+C体外培养24 h内产气量变化Table 2 Gas production changes by in vitro cultivation between single roughage and roughage with concentrate in 24 h

2.3 干物质（DM）消失率

6种单一粗饲料及粗饲料+C的体外DM消失率见表4。由表4可知，苜蓿的体外干物质消失率在三个不同时间点极显著高于其他5种粗饲料（P＜0.01）。24 h培养结束时，除苜蓿外其他5种粗饲料体外干物质消失率间无显著差异。干物质体外消失率由高到低依次是苜蓿>无芒雀麦>稻草>豆秸>玉米秸>小叶章。6种粗饲料与精料组合后，干物质消失率较单一粗饲料单独培养时有较大幅度提高。24 h培养结束时，干物质消失率以禾本科牧草小叶章+C和无芒雀麦+C最高，极显著高于其它粗饲料组合（P＜0.01），苜蓿+C次之，极显著高于稻草和豆秸（P＜0.01），3种秸秆的干物质消失率由高到低的顺序为玉米秸+C＞稻草+C＞豆秸+C。

表3 单一粗饲料及粗饲料+C体外培养24 h内pH变化Table 3 pH changes by in vitro cultivation between single roughage and roughage with concentrate in 24 h

2.4 有机物质消失率

6种单一粗饲料及粗饲料+C的体外有机物质消失率见表5。由表5可知，6种粗饲料中苜蓿的体外培养有机物质的体外消失率（IVDOM）最高，各点均值相比较，苜蓿极显著高于其他5种粗饲料（P＜0.01）。24 h时高低顺序为：苜蓿>稻草>无芒雀麦>豆秸>玉米秸>小叶章。6种粗饲料与相同精料组合后，有机物质发酵程度比单一粗饲料体外培养时有明显的提高。6 h时，只有稻草+C极显著低于苜蓿组合（P＜0.01）；12 h时，豆秸+C的体外有机物消失率显著高于无芒雀麦+C和玉米秸+C（P＜0.05），与其他组间差异不显著。24 h时，小叶章+C极显著高于其他5种组合（P＜0.01）。

表5 单一粗饲料及粗饲料+C体外培养24 h内有机物质消失率（%OM）Table 5 Elimination rate of OM by in vitro cultivation between single roughage and roughage with concentrate in 24 h

表4 单一粗饲料及粗饲料+C体外培养24 h内DM消失率Table 4 Elimination rate of DM by in vitro cultivation between single roughage and roughage with concentrate in 24 h

2.5 NDF消失率

6种单一粗饲料及粗饲料+C的体外NDF消失率见表6。由表6可知，6种单一粗饲料苜蓿在各点的体外NDF消失率最高，在6 h时，苜蓿极显著高于其余5种单一粗饲料（P＜0.01）；豆秸次之，但也极显著高于其他4种单一粗饲料（P＜0.01）；除苜蓿、豆秸外的4种粗饲料间差异不显著；在12 h时，除苜蓿、豆秸外的4种单一粗饲料的NDF消失率有较大提升，但各组间差异都不显著；在24 h培养结束时，苜蓿、豆秸、无芒雀麦单一粗饲料的NDF消失率都较高，并且三者间差异不显著。6 h时，豆秸+C和稻草+ C极显著低于剩余4个组合（P＜0.01），并且剩余的4个组合间差异不显著；12 h时，6个组合间差异并不显著；24 h培养结束时，NDF消失率小叶章+C和无芒雀麦+C最高，极显著高于剩余四个粗饲料+C（P＜0.01）。

表6 单一粗饲料及粗饲料+C体外培养24 h内NDF消失率（%NDF）Table 6 Elimination rate of NDF by in vitro cultivation between single roughage and roughage with concentrate in 24 h

2.6 NH3-N浓度变化

6种单一粗饲料的体外NH3-N浓度见表7。由表7可知，单一粗饲料NH3-N浓度值都在5.39～18.69 mg/100mL之间。6 h、12 h和24 h时，小叶章和苜蓿的NH3-N浓度最高，并极显著高于剩余4种单一粗饲料（P＜0.01）。粗饲料+C组合后3种秸秆极显著低于其它3种牧草（P＜0.01），但较单独发酵时有所提高。在6 h时，苜蓿+C的NH3-N浓度最高，极显著高于其他组合（P＜0.01）。在24 h时，苜蓿+C的NH3-N浓度平均值最高（22.19 mg/100 mL），与小叶章+C组无显著差异，但极显著高于其它组合（P＜0.01），3个秸秆+C的组合最低。

表7 单一粗饲料及粗饲料+C体外培养24 h内NH3-N浓度（mg·100 m L-1）Table 7 Concentration of NH3-N by in vitro cultivation between single roughage and roughage with concentrate in 24 h

2.7 综合效应值

2.7.1 不同粗饲料与相同精料的组合效应值

由各单项组合效应值可发现（见表8），与单一粗饲料的体外发酵指标相比，体外OM消失率效应值最大，分别为：小叶章（0.714）>玉米秸（0.661）>豆秸（0.586）>稻草（0.517）>无芒雀麦（0.513）>苜蓿（0.404），小叶章最为突出，苜蓿最低，并且3种秸秆的组合效应也较大。从MFAEI可看出，单种粗料与精料组合后发生了正组合效应，以3种秸秆和低质禾本科牧草为最高，玉米秸、豆秸、稻草的MFAEI分别为1.620、1.378、1.294。禾本科牧草的组合效应小叶章的最高，MFAEI为1.452，其中组合效应最小的为苜蓿（MFAEI：0.819）。

表8 不同粗料与相同精料的组合效应Table 8 Combined effect of different roughage with the same concentrate

（3）A1系单一粗料各个培养时间点各指标数值；A2为复合饲料各个培养时间点各指标数值；A3是在每个时间点A2总和的平均数。

2.7.2 以豆秸为对照的其他单一粗饲料的综合效应

以豆秸为对照，其他单一粗饲料的单项指标效应值（见表9），禾本科牧草的NH3-N浓度效应值最大，分别为：苜蓿（0.694）>小叶章（0.688）>无芒雀麦（0.584）。稻草、玉米秸秆类单一粗饲料相对于豆秸的单项指标效应值都不高，其中产气量组合效应最低。从MFAEI可看出，玉米秸相对于豆秸的MFAEI最低，苜蓿的最高为1.585。

表9 以豆秸单一粗饲料为对照其他单一粗饲料的综合指标Table 9 Integrated indicators of other single roughage using single bean stalk roughage as the control group

3 讨论

在试验中，苜蓿的NDF极显著低于其余单一粗饲料，而体外有机物消化率极显著高于其余单一粗饲料。中国农业大学动物科技学院反刍动物营养实验室用持续动态人工瘤胃对7种秸秆和粗饲料的研究结果表明，粗饲料有机物中的NDF与OM的瘤胃消化率呈线性负相关关系［16］，与试验结果相似。微生物最佳生长的NH3-N浓度为6.3～27.5 mg·100 mL-1之间。在试验中NH3-N浓度，除3种秸秆单独体外发酵外，均在微生物生长的最佳NH3-N浓度范围内，所以可以满足微生物生长，而在三种秸秆粗饲料+C体外发酵过程中NH3-N浓度也在微生物最佳生长范围内。Nsahlai等［17］对豆科田菁属牧草的研究发现，理论最大产气量与NDF的含量呈显著负相关，与CP含量呈正相关，与该试验结果一致。禾本科牧草小叶章与无芒雀麦24 h内的产气量一直都不高，与3种秸秆的产气量相近。

与单一粗饲料相比，从单项组合效应值可发现，各组组合效应指标中IVOMD效应值最大，小叶章最为突出，3种秸秆的组合效应也较大，苜蓿的组合效应相对较小，这很可能是苜蓿自身发酵效果就很好，添加精料相对于秸秆类饲料来说发酵效果提高的幅度就小。同时也可以说明精料的添加，改善了低质牧草（秸秆）在培养液中的OM的发酵能力。从结果分析中可看出，精料的添加对于品质较好的豆科苜蓿的DM、OM、NDF消化率的改善幅度没有低质禾本科牧草以及秸秆大，在添加精料以后，低质禾本科牧草以及以及秸秆DM、OM、NDF的发酵能力明显得到改善。精粗饲料间发生组合效应的实质是精料中快速发酵的淀粉和少量粗料中的NDF发生了组合效应。段志勇［18］采用体外试验研究饲料间组合效应时发现，当组合饲料样品的精粗比完全一致的条件下，组合效应仍有很大的不同，与试验结果一致。这就是因为组合效应的更深层次的原因是发生在营养素之间的。组合效应在消化层次上最突出的表现为纤维降解率的提高。影响纤维消化率的决定因素是瘤胃纤维分解菌的数量、活性以及其分泌的纤维素酶活性。组合效应发生时，降解纤维素的两种关键酶，内切型羧甲基纤维素酶和外切型微晶纤维素酶活性均比纯NDF培养时高，且显著高于NDF与淀粉的加权平均值。不易消化的NDF较易消化的NDF与淀粉产生的组合效应要明显，效应值要大。秸秆中含有大量的不易消化的NDF，与精料中的淀粉发生了明显的正组合效应。

从MFAEI可看出，单种粗料与精料组合后发生了明显的正组合效应，以3种秸秆和低质禾本科牧草为佳，禾本科牧草的组合效应以小叶章为佳，MFAEI为1.452，苜蓿在自身发酵效果就很好的前提下添加精料，综合指数也有所提高只是幅度没有低质禾本科牧草和秸秆类高。这说明高碳水化合物含量的禾本科牧草和秸秆与精料组合后，营养素（能、氮）更加平衡，产生了较大的正组合效应，可提高动物生产性能。从而证实在低质粗料为基础的日粮中，适当补充蛋白质补充料（或氨基酸）、可发酵氮源，则可以激发饲料间正组合效应，充分发挥饲料的生产率。

从综合效应可看出，六种粗饲料间比较，玉米秸综合指标不如豆秸，禾本科牧草综合指标高于秸秆类综合指标，苜蓿的综合指标最高（1.585），明显高于低质禾本科牧草和秸秆类，这很可能是苜蓿蛋白含量高，并且大多为可消化蛋白，对于低质禾本科牧草以及秸秆来说，由于其蛋白含量较低或品质较差，单独发酵性能很差。从粗饲料+C综合效应可看出，添加精料后玉米秸、小叶章综合效应都有很大的提高，无芒雀麦也有微量的提升，苜蓿的综合效应增幅略有降低但仍是最高的。产气量和pH值指标的单项指标值都有不同程度的降低，说明精料的添加使pH值产生了负效应，这可能是由于精料中淀粉等可溶性碳水化合物快速发酵，产酸增加，促使pH值下降。

4 结论

（1）苜蓿的体外24 h累积产气量，在六种单一粗饲料中最高，各组间差异极显著（P＜0.01）。苜蓿的OM、DM、NDF消失率都极显著高于剩余5种单一粗饲料（P＜0.01）。

（2）单一粗饲料分别与相同精料组合，都发生了明显的正组合效应，添加精料对秸秆和低质禾本科牧草发酵效果影响较大，对苜蓿的发酵影响相对最小。

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Research on Ferment Results of Combined Effect of Different Roughage and Concentrate

Zhang Zhen1，Zhu Shuang1，Jiang Ning1，Zhang Aizhong1，Li W an1，Qi Li1，Li Dong1，Bo Dengpan2，Xiong Benhai2
（1.College of Animal Science and Technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319；2.Institute of Animal Sciences of CAAS）

Multiple-factors associative effects index（MFAEI）was used to investigate the combined results of concentrate and roughage feed.The combined effect of single roughage and same concentrate was studied by using in vitro batch culture method to test gas production，pH，concentration of ammoniacal nitrogen，and the elimination rate of dry matter，organic matter and neutral detergent fiber.The results indicated that there were obviously positive effects in different roughage with same concentrate.Compared with fermentation parameters of same kind of single roughage feed，MFAEI of gramineous forage grass and straw mixed with concentrate（the MFAEI was 1.273～1.620）was higher than that of alfalfa mixed with concentrate（0.819），especially the effect of the Deyeuxia angustifolia and corn straw mixed with concentrate feed was the best.After a single and different roughage feed combined with concentrate feed，alfalfa’s the fermentation index of MFAEI was the highest，1.585 and 1.029 respectively.The results showed that combination of roughage and concentrate improved the overall fermentation of ration.

in vitro batch culture method；combined effect；roughage；concentrate

S816.8

A

1002-2090（2016）03-0036-07

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.03.008

2014-03-19

黑龙江省农垦总局科技攻关项目（HNK10A-08-05-02，HNK125B-11-05）；“十二五”国家科技支撑计划课题（2012BAD12B02）资助。

张震（1988-），男，黑龙江八一农垦大学动物科技学院2010级硕士研究生。

姜宁，教授，硕士研究生导师，E-mail：jiangng_2008@sohu.com。