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稻草与不同饲料混合在体外消化率上的组合效应研究

2010-03-31张吉鹍包赛娜李龙瑞

草业科学 2010年11期
关键词:反刍动物粗饲料消化率

张吉鹍,包赛娜,李龙瑞

(1.江西省农业科学院动物种质资源创新与营养调控重点实验室,江西南昌 330200;2.内蒙古农牧业科学院动物营养研究所,内蒙古呼和浩特 010030;3.华南农业大学兽医学院,广东广州 510642)

评价反刍动物粗饲料品质的指标有常规营养成分、采食量、消化率和利用率等。常规成分分析只能说明粗饲料自身的品质,即其营养素含量的高低,但在粗饲料品质评定中,最为关键的是动物对粗饲料的采食和利用状况(消化率与利用率)[1-2]。就饲料因素而言,粗饲料品质随品种、温度、成熟阶段、叶茎比率、施肥、收割和贮存的不同而异[3-4]。任何一种饲料的消化率与利用率均是动物因素与饲料因素相互作用的结果。稻草是我国南方的主要农作物秸秆,但其利用率低,主要是因为:第一,稻草的硅、木质素等抗营养因子含量高,使得其适口性差,采食量低;第二,稻草自身的营养素不平衡,所含可发酵氮源,可发酵碳水化合物低,缺乏某些必需的矿物质元素,而其所含的矿物质元素利用率又低等因素,不仅使得饲喂单一稻草的反刍动物过瘤胃蛋白与生葡萄糖物质水平低,而且使得稻草在瘤胃内不能很好地被微生物发酵而导致消化率降低。致使采食单一稻草的反刍动物生产性能低下、疾病多发,严重的甚至死亡。对饲喂以稻草为基础饲料的反刍动物进行补饲,为瘤胃微生物提供足够的营养源(可发酵氮源、碳源和一些必需的矿物质元素),利用饲料间的组合效应来改善进入反刍动物体内的营养平衡,促进瘤胃发酵,是提高稻草等秸秆饲料利用率的重要举措[5]。本研究旨在以体外消化率(in vitro dry matter digestibility,IVDMD)为指标对我国南方反刍动物常用粗饲料进行品质评定,并探讨以稻草为秸秆基础饲料分别补饲粗饲料在IVDMD上的组合效应。

1 材料与方法

1.1 试验材料试验用材料为:1)近年来我国南方大力推广的品种鲁梅克斯K-1(Rumex patientia,RP)、苜蓿(Medicago sativa,MS)、高丹草(Sorghum hybrid Sudangrass,SHS)与矮象草(Pennisetum purputeumcv.mott,PPM);2)我国南方普遍栽培的苏丹草(S.sudanense,SS)与稻田最主要的冬季绿肥作物紫云英(Astragalussinicus,AS);3)木薯干草(cassva hay,CH);4)我国南方主要农作物秸秆稻草(rice straw,RS)与氨化稻草(ammoniated rice straw,ARS);5)木薯渣(cassva residues,CR)。RP在现蕾期刈割、晒制干草备用,MS与AS在初花期刈割、晒制干草备用,SHS与SS均在开花期刈割、晒制干草备用。PPM在株高为90~100 cm时进行刈割,CH为收获木薯块根后的全部地上生物量。RS为收获稻谷后的早稻草,ARS为以早稻草为原料,以碳酸氢铵(简称碳铵)为氨源,用刘建新等[6]的方法氨化制作的氨化稻草。CR为木薯块根经机器削皮后加工木薯淀粉后的残渣。

1.2 化学成分分析试验所用草料中干物质(dry matter,DM)、粗蛋白(crude protein,CP)的测定依据AOAC的方法进行[7],而中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)则采用 Van Soest等[8]的方法进行测定。试验所用草料 RP、AS、SHS 、SS 、PPM 、MS 、CH 、RS 、ARS 与 CR 的 CP分别为占干物质的 26.3%、22.7%、12.9%、9.6%、12.3%、22.3%、21.4%、5.2%、12.7%与13.6%,而 NDF则分别为 36.5%、41.3%、54.3%、60.4%、56.2%、41.2%、43.3%、67.4%、57.9%与19.4%。

1.3 试验设计根据过去用体外产气法对秸秆基础饲料补饲优质牧草干草单个产气量[9-10]及体外发酵指标组合效应的综合评定[5,11-12],秸秆基础饲料均在50%以上的结果,本研究设计如下组合:组合1,60%RS+10%CR分别与30%的X1组合,记作60%RS+10%CR+30%X1,X1分别代表 RP、AS 、SHS 、SS 、PPM 、MS 、CH 和 ARS;组合2,60%ARS+10%CR分别与30%的X2组合,记作60%ARS+10%CR+30%X2,X2分别代表 RP、AS 、SHS、SS、PPM 、MS 和 CH;组合 3,60%ARS+20%SS分别与 20%的X3组合,记作60%ARS+20%SS+20%X3,X3分别代表RP、AS、SHS、PPM、MS、CH 和 CR;组 合 4,50%ARS+20%SS分别与30%的X4组合,记作50%ARS+20%SS+30%X4,X4同X3;组合 5,60%RS+20%SS分别与20%的X5组合,记作60%RS+20%SS+20%X5,X5分别代表 RP、AS 、SHS 、PPM 、MS 、CH 、ARS 和 CR;组合 6,50%RS+20%SS分别与30%的X6组合,记作50%RS+20%SS+30%X6,X6同X5。

1.4 试验用单个饲料及混合饲料IVDMD的测定采用Tilley和Terry[13]两级离体消化法测定10种单个饲料及其6个组合的IVDMD。

1.5 瘤胃液供体动物选3只体况良好、体质量相近[(32±1.4)kg]、安装有永久性瘤胃瘘管的山羊为瘤胃液供体。以混合粗饲料(稻草与木薯干草各半)700 g/d为基础饲料,另按干物质计日补充300 g精料,日粮精粗比为3∶7。日喂2次(08:30和18:00)、自由饮水、常规光照。

1.6 稻草添补不同饲料IVDMD组合效应的计算稻草添补不同饲料组合效应的计算参考Zhang和Liu[9]的方法。

式中,实测值为实际测定的样品的IVDMD(%)。

1.7 统计分析用SAS(6.12)软件的一般线性模型(GLM)程序进行方差(ANOVA)分析和邓肯氏多重比较。

2 结果与分析

2.1 饲料的IVDMD 从表1可以看出,CR的IVDMD最高,为77.63%,显著高于其他9种粗饲料(P<0.05)。RS的 IVDMD最低,为26.63%(P<0.05)。除MS与AS 2种豆科牧草间的差异不显著外(P>0.05),其余饲料间的差异显著(P<0.05)。

表1 所测定的9种粗饲料及木薯渣的干物质体外消化率(IVDMD) %

2.2 稻草或氨化稻草补饲不同粗饲料的组合效应从表2可以看出,60%RS+10%CR与30%的MS混合组合效应最大,为4.95%,其次为AS与CH,分别为4.72%与4.68%,这3个组合间的差异不显著(P>0.05),但显著高于其他组合(P<0.05),RP与CH的差异亦不显著(P>0.05)。SHS与 PPM的差异同样不显著(P>0.05),其余各组间差异显著(P<0.05)。最小的为与ARS的组合,组合效应值为2.49%(P<0.05)。

从表3可以看出,60%ARS+10%CR与30%的MS混合组合效应最大,为6.95%,其次为RP与AS的,分别为6.90%与6.56%,这3个组合间差异不显著(P>0.05),但显著高于其他组合(P<0.05),CH与AS间差异亦不显著(P>0.05)。最小的SS为 4.37%,与SHS、PPM 的差异不显著(P>0.05),但与其余各组间差异显著(P<0.05)。组合效应的排序为:MS(6.95%)>RP(6.90%)>AS(6.56%)>CH(6.43%)>SHS(4.69%)>PPM(4.60%)>SS(4.37%)。

从表4可以看出,60%ARS+20%SS与20%的MS混合组合效应最大,为7.35%,其次为AS与CH,分别为7.29%与6.89%,这3个组合间差异不显著(P>0.05),但显著高于其他组合(P<0.05)。SHS、PPM 间的差异亦不显著(P>0.05)。CR的最低,为2.76%(P<0.05)。

从表5可以看出,50%ARS+20%SS与30%的MS混合组合效应最大,为6.69%,显著高于其他各组(P<0.05)。其次为AS,与其他各组的差异亦显著(P<0.05)。CR的最低,为1.94%,与各组间差异显著(P<0.05)。CH与RP的分别为5.48%与5.36%,组间差异不显著(P>0.05),2个禾本科牧草SHS、PPM 间差异亦不显著(P>0.05)。

从表6可以看出,60%RS+20%SS与20%的MS混合组合效应最大,为8.14%,显著高于其他各组(P<0.05)。其次为CH与AS,分别为7.21%与7.12%,组间的差异不显著(P>0.05)。SHS与PPM、SHS与RP的差异亦不显著(P>0.05)。ARS最低,为3.14%,除与CR的差异不显著外(P>0.05),与其余各组间的差异显著(P<0.05)。

从表7可以看出,50%RS+20%SS与30%的MS混合组合效应最大,为7.95%,显著高于其他各组(P<0.05)。其次为CH与AS,分别为7.11%与7.02%,组间差异不显著(P>0.05)。SHS与RP的差异亦不显著(P>0.05),但PPM显著高于SHS与 RP(P<0.05)。ARS的最低,为2.87%,与各组间差异显著(P<0.05)。

表 2 60%RS+10%CR 分别与 30%的 RP、AS、SHS、SS、PPM、MS、CH和 ARS的组合效应 %

表3 60%ARS+10%CR分别与30%的 RP、AS、SHS、SS、PPM、MS和 CH的组合效应 %

表 4 60%ARS+20%SS分别与 20%的 RP、AS、SHS、PPM、MS、CH 和 CR的组合效应 %

表 5 50%ARS+20%SS分别与 30%的 RP、AS、SHS、PPM、MS、CH 和 CR的组合效应 %

表 6 60%RS+20%SS分别与 20%的 RP、AS、SHS、PPM、MS、CH、ARS 和 CR 组合效应 %

表7 50%RS+20%SS分别与30%的RP、AS、SHS、PPM、MS、CH、ARS和 CR的组合效应 %

3 讨论

3.1 对低质秸秆基础饲料进行补饲,均能提高其IVDMD,而以MS最佳无论是低质RS基础秸秆饲料还是中等品质的ARS基础秸秆饲料,添补CR或是SS后,再补饲其他饲料,无论20%的比例还是30%的比例,均观察到在IVDMD上的正组合效应,且以MS的组合效应最大,这与过去以产气量[9-10]或以体外发酵综合指标[5,11-12]的研究结果相一致,其他学者的研究[14-16]也得出了类似的结论。表明补饲均能改善秸秆基础饲料的营养不平衡,这是因为补饲不仅为瘤胃微生物提供可消化纤维[17],而且含蛋白高的粗饲料还为瘤胃微生物生长提供了生长所必需的氨氮、肽与氨基酸及支链脂肪酸。而瘤胃微生物可以直接高效地利用瘤胃液中的氨基酸与肽合成微生物蛋白[18]。有研究表明,在低蛋白日粮中添补支链脂肪酸可以增加瘤胃细菌总数[19]与微生物蛋白总量[20-21],进而改善纤维的消化[22]。本研究以MS的补饲效果最好,这可能与MS营养成分较全面有关。MS中的蛋白75%~80%可在瘤胃中降解,其余部分过瘤胃[23-24]。MS瘤胃降解蛋白可为饲喂秸秆基础日粮的反刍动物瘤胃纤维分解菌提供生长所必需的挥发性支链脂肪酸[25-26]。此外,MS的10种必需氨基酸含量较高,维生素含量丰富,苜蓿还含有未知生长因子[27]。

3.2 基础秸秆饲料的品质影响秸秆IVDMD的组合效应组合60%RS+10%CR+30%X1和60%ARS+10%CR+30%X2的基础秸秆饲料分别为RS和ARS,2个组合均在补饲10%CR的基础上 ,再分别补饲 RP、AS 、SHS、SS 、PPM 、MS和CH等粗饲料(X1还包括ARS),不仅组合效应(AE)自高到低的排序二者不同,而且60%ARS+10%CR与30%X2(除ARS外)的组合效应要大于60%RS+10%CR与30%X1的,说明60%ARS+10%CR+30%X2的能氮同步性要优于60%RS+10%CR+30%X1的,可能与ARS所含的可消化纤维高于RS有关。Dixon[28]报道,豆科牧草在瘤胃降解缓慢释放出氮、硫及其他营养物质,可为瘤胃微生物提供能被纤维分解菌同步利用的可降解氮与可发酵能。对低质秸秆基础日粮RS补饲豆科牧草必能促进纤维分解菌的生长,从而提高秸秆的消化率[29]。组合60%ARS+10%CR+30%X2中基础秸秆饲料ARS的体外干物质消化率(IVDMD)较60%RS+10%CR+30%X1中基础秸秆饲料RS的 IVDMD高10百分点(36.88%vs.26.63%)。因此,组合60%ARS+10%CR+30%X2的基础秸秆饲料较60%RS+10%CR+30%X1含有更多的可发酵纤维。RP的IVDMD是所有粗饲料中最高的(61.32%),仅次于精料CR(77.63%),第 3为 MS(55.26%)与 AS(54.91%),而补饲料中SS的最低(34.15%)。除MS外,60%ARS+10%CR+30%X2中组合效应自高到低的排序基本上与所补饲的粗饲料的IVDMD自高到低的排序相一致。MS的IVDMD不是最高,但其组合效应却是最大,这可能与苜蓿不仅如上所述营养素含量丰富,而且其所含的非结构型糖类(NDS)与瘤胃可降解蛋白相对平衡[27]有关。

3.3 对中等品质的秸秆进行补饲,亦可以提高IVDMD的组合效应组合60%ARS+20%SS+20%X3的秸秆基础饲料及比例均同60%ARS+10%CR+30%X2,即 60%的 ARS,所不同的是在固定添补20%的SS后,再分别补饲RP、AS、SHS、PPM 、MS、CH 与 CR。组合 60%ARS+20%SS+20%X3中MS、AS、CH 与 PPM改善ARS的IVDMD的组合效应比60%ARS+10%CR+30%X2的相应值高,而 RP与SHS则比相应值略有降低,表明用20%的SS取代10%的CR,同时降低10%的添补料X3的量,可以进一步改善60%ARS基础秸秆的能氮平衡。组合50%ARS+20%SS+30%X4是在60%ARS+20%SS+20%X3的基础上降低10%的基础饲料秸秆ARS,同时添补料X4增加10%,尽管组合效应自高到低的排序与60%ARS+20%SS+20%X3相同,但组合效应值普遍下降,尤其是PPM 与SHS 2个禾本科牧草下降较大,下降最大的是CR,这是因为提高PPM与SHS的补饲量,尤其是增加CR的补饲量,所增加的可发酵氮源较少,甚至没有增加,使得50%ARS+20%SS+30%X4的能氮平衡较60%ARS+20%SS+20%X3差。

3.4 对秸秆基础饲料的补饲要适度组合60%RS+20%SS+20%X5的秸秆基础饲料同60%RS+10%CR+30%X1,添补料除增加了ARS外,其余添补料及添加比例均同60%ARS+20%SS+20%X3,但其改善低质秸秆基础饲料稻草IVDMD的组合效应最大,且组合效应自高到低的排序亦不相同。组合60%RS+20%SS+20%X5中,IVDMD为52.97%的CH与54.91%的AS的组合效应分别为7.21%与7.12%,仅次于MS的8.14%,分列第 2与第3,而IVDMD为61.32%的 RP其组合效应仅为4.52%,仅高于CR与 ARS,而低于 PPM(5.11%)与 SHS(4.71%)。这是因为组合60%RS+20%SS+20%X5中,用20%的且IVDMD较CR低43百分点(34.15%vs.77.63%)的SS取代了组合1(60%RS+10%CR+30%X1)中10%的CR进行固定补饲,减少了快速发酵碳水化合物的量。较之60%ARS+20%SS+20%X3的基础秸秆饲料ARS,60%RS+20%SS+20%X5的基础秸秆饲料RS较ARS的IVDMD低10百分点,60%ARS+20%SS+20%X3的易发酵纤维较60%RS+20%SS+20%X5丰富,相应地RP的组合效应(6.29%)高于PPM(4.88%)、SHS(4.59%)与 CR(2.76%),仍低于MS(7.35%)、AS(7.29%)与CH(6.89%)。组合60%RS+20%SS+20%X5提高RS基础秸秆饲料IVDMD的组合效应整体地高于60%ARS+20%SS+20%X3与60%RS+10%CR+30%X1,表明前者的能氮同步性要整体地优于后2个组合。组合50%RS+20%SS+30%X6的基础秸秆饲料与添补料品种同60%RS+20%SS+20%X5,不同的是基础秸秆饲料RS的比例降低了10%,而添补料X6的比例增加了10%,尽管组合效应自高到低的排序同60%RS+20%SS+20%X5,但X6的组合效应较相应X5的小。组合50%ARS+20%SS+30%X4与50%RS+20%SS+30%X6的结果说明,无论是ARS还是 RS作为基础秸秆饲料,其比例均以60%为佳。

3.5 添补料自身的营养品质同样影响IVDMD的组合效应ARS的粗蛋白(CP)与IVDMD均比 SS的相应值高,分别为 12.7%vs.9.6%与36.88%vs.34.15%,但其在组合60%RS+10%CR+30%X1、60%RS+20%SS+20%X5与50%RS+20%SS+30%X6中的组合效应分别为2.49%、3.14%与2.87%,均为3个组合中最小的,而相应 SS的组合效应则分别为2.98%、4.71%与4.48%,在 60%RS+20%SS+20%X5与 50%RS+20%SS+30%X6组合中,ARS与SS的差异甚至达到显著水平(P<0.05),这可能与ARS只是RS通过氨化提高了氨氮的水平与纤维的消化率,而青干草不仅含有天然蛋白质而且含有丰富的维生素与矿物元素有关。

3.6CH是反刍动物基础秸秆饲料的优质添补料在组合60%RS+20%SS+20%X5与50%RS+20%SS+30%X6中,CH的组合效应仅次于MS,列第2位。在组合60%RS+10%CR+30%X1、60%ARS+20%SS+20%X3 与 50%ARS+20%SS+30%X4中,列第 3位。在组合 2(60%ARS+10%CR+30%X2)中虽列第 4位,但与列第3位的优质豆科牧草AS的差异不显著(6.43%vs.6.56%)。表明CH是一种可用于反刍动物基础秸秆饲料补充能量与蛋白质的优质添补料,其效果与禾本科牧草、豆科牧草等效。Vanthong与 Inger[30]以圭亚那须芒草(Andropogon gayanus,GG)为基础低质粗饲料饲喂山羊,亦证明补饲CH能提高GG的消化率与山羊的日增体质量,且以添补25%~35%的CH效果最好。

4 小结

1)无论RS还是ARS基础秸秆饲料,添补均能增加基础秸秆饲料的IVDMD,即在IVDMD上表现出正组合效应。

2)对RS而言,CP含量高且IVDMD适中的添补料,改善RS在IVDMD上的组合效应较大,而ARS,则CP含量高且IVDMD相对较高的添补料,其改善ARS在IVDMD上的组合效应较大。但无论RS还是ARS,添补MS的组合效应均是最高的。添补CH的组合效应亦较高,CH作为添补料其效果要优于优质的禾本科牧草。

3)对低质秸秆基础饲料补饲的组合效应较对中等品质秸秆基础饲料明显。

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