李妍，韩肖敏，李建国，李秋凤，高艳霞，曹玉凤*，李运起

(1.河北农业大学动物医学院，河北 保定 071001；2.河北农业大学动物科技学院，河北 保定 071001)



体外法评价玉米秸秆、谷草和玉米秸秆青贮饲料组合效应研究

李妍1**，韩肖敏2**，李建国2，李秋凤2，高艳霞2，曹玉凤2*，李运起2

(1.河北农业大学动物医学院，河北 保定 071001；2.河北农业大学动物科技学院，河北 保定 071001)

本试验旨在利用体外产气法研究玉米秸秆(CS)、谷草(MS)与玉米秸秆青贮饲料(CSS)间的组合效应，筛选出不同饲料间的适宜组合比例。试验采用单因素试验设计，首先将玉米秸秆与谷草进行体外发酵试验，筛选出的最优组合，再与玉米秸秆青贮饲料组合进行试验，以上组合均以100∶0，80∶20，60∶40，50∶50，40∶60，20∶80，0∶100的比例进行，每个组合设3个重复，测定和分析不同粗饲料组合对体外产气量、干物质消失率、pH、微生物蛋白、氨态氮、挥发性脂肪酸的影响，计算出各组合的单项组合效应值和综合组合效应值。试验结果表明，不同饲料组合对产气量和干物质消失率影响显著或极显著(P<0.05或P<0.01)；不同饲料组合间pH差异不显著(P>0.05)；各饲料组合间微生物蛋白产量差异显著或极显著(P<0.05或P<0.01)，玉米秸秆与谷草组合的微生物蛋白产量随玉米秸秆比例的减少而减少，再与玉米秸秆青贮饲料组合随玉米秸秆青贮饲料比例的增加而增加；不同饲料组合的氨态氮浓度差异显著或极显著(P<0.05或P<0.01)，含量为17.35～24.63 mg/dL；各饲料组合间的挥发性脂肪酸产量差异显著或极显著(P<0.05或P<0.01)。以多项组合效应指数评定的最优组合为：玉米秸秆和谷草的搭配比例为60∶40，玉米秸秆、谷草、玉米秸秆青贮饲料的搭配比例为12∶8∶80。

玉米秸秆；谷草；玉米秸秆青贮饲料；组合效应；体外法

随着我国畜牧业的快速发展和人们饮食结构的变化，粮食问题实质上已逐步演变为饲料用粮的问题。只有立足我国国情和现有资源，发展节粮型畜牧业，才是实现资源整合利用和畜牧业结构调整的重要措施。据估计，我国农作物秸秆的年产量已达到8.20亿t，所含的粗蛋白总量约0.2亿t，相当于2.5亿t玉米(Zeamays)所含蛋白质的总量[1-3]。我国谷子栽培面积及产量均居世界排名第一，谷草产量约0.028亿t[4]。这些丰富的农作物秸秆不仅没有得到有效的利用，反而被随意弃置或者焚烧，处于一种高污染、高消耗、低产出的状况，资源利用率不足70%[3]。因此，提高农作物秸秆饲用率对于节约资源、保护环境和促进农牧业可持续发展具有重要的现实意义。

传统的动物营养学理论认为，日粮的营养价值是由组成该日粮的各组分加权求和得出，且饲料营养成分之间是稳定的、相互间无影响。随着生产实践和试验研究的深入，发现饲料各组分的营养价值相加不能说明该日粮的总营养价值，日粮饲料组成之间以及与消化系统之间存在互作效应，从而对日粮的营养价值产生影响。近年来，越来越多的动物营养学家及学者普遍关注饲料间的组合效应并予以广泛认同[5-7]。卢德勋[8]对组合效应的概念做出明确定义，即当饲料间的互作使饲料中某种养分的利用率或采食量高于各饲料的加权值时为正组合效应。

反刍动物由于其特殊的生理功能，比单胃动物能够更有效地利用秸秆类饲料。作物秸秆价格低廉，富含瘤胃微生物所需的养分，可以作为反刍动物饲料被瘤胃微生物消化利用，为动物机体提供能量和蛋白质来源，合理的精、粗饲料配比可以优化瘤胃环境及改善动物生产性能。国内外在秸秆类粗饲料的研究、开发和利用上，主要集中在玉米秸、稻草秸和小麦(Triticumaestivum)秸方面。据报道，在苜蓿(Medicagosativa)、玉米秸秆与精料补充料的组合研究中，发现苜蓿添加量为40%、玉米秸秆为20%时表现为最大的组合效应[9]；粗料中60%或80%青贮玉米分别与40%或20%稻草组合产生正组合效应，有利于奶山羊泌乳[10]。当苜蓿青干草分别与小麦秸、马铃薯(Solanumtuberosum)秸和油菜(Brassicacampestris)秸均以25∶75的质量比组合、苜蓿青干草与蚕豆(Viciafaba)秸以50∶50质量比组合时较适宜[11]。此外，还研究提出了全株玉米青贮与花生(Arachishypogaea)蔓和羊草(Leymuschinensis)间、华北驼绒藜(Ceratoidesarborescens)和稻草、龙爪稷(Gramineae)和苜蓿的组合效应[12-14]。但是，缺乏对谷草在营养、饲料特性和饲用方面进行系统研究，有关谷草、玉米秸秆和玉米秸秆青贮饲料的组合效应未见报道。本试验旨在研究不同比例玉米秸秆、谷草和玉米秸秆青贮饲料组合对体外产气量、干物质消失率、氨态氮、微生物蛋白质和挥发性脂肪酸浓度的影响，筛选出3种秸秆饲料间的适宜搭配比例，为其在反刍动物饲养实践中科学利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

玉米秸秆(CS)、谷草(MS)和玉米秸秆青贮饲料(CSS)于2015年9月6日采自河北省保定宏达农牧业有限公司，经65 ℃干燥制成风干样，粉碎过20目(0.85 mm)筛，密封保存以备用。参照《饲料分析及饲料质量检测技术》[15]测定粗蛋白质(crude protein，CP)、粗脂肪(ether extract，EE)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)等营养成分(表1)。

1.2 试验用瘤胃液供体动物

试验选择健康状况良好，体重约550 kg左右的装有永久性瘤胃瘘管的阉牛3头， 1.3倍饲养标准水平，精粗比50∶50，日饲喂两次，自由饮水。

1.3 试验设计

采用单因素7水平试验设计。玉米秸秆与谷草分别以100∶0，80∶20，60∶40，50∶50，40∶60，20∶80，0∶100的比例进行组合，筛选出玉米秸秆与谷草的最优组合后再与玉米秸秆青贮饲料以相同比例进行组合，每个组合3个重复。

表1 玉米秸秆、谷草和玉米秸秆青贮饲料的营养成分(干物质基础) Table 1 Nutrients of cornstalk, millet straw and corn stalk silage (DM basis) %

CS：玉米秸秆 Corn stalk；MS:谷草 Millet straw；CSS：玉米秸秆青贮 Corn stalk silage.下同 The same below.

1.4 人工瘤胃

1.4.1 人工瘤胃装置 人工瘤胃装置为美国ANKOM RFS气体测量系统，该培养系统由带压力传感器的模块，250 mL的产气瓶，计算机检测与分析装置，微生物培养液(瘤胃液与人工唾液的混合液)以及恒温培养箱等组成。

1.4.2 人工瘤胃缓冲溶液的配制 厌氧人工瘤胃缓冲液参照Goering等[16]的方法进行配制。取520.2 mL蒸馏水、0.1 mL微量元素溶液(A)、208.1 mL缓冲溶液(B)、208.1 mL常量元素溶液(C)和1.0 mL刃天青溶液(D)，于具塞玻璃瓶中，持续充入CO2气体，置于恒温水浴中预热至39 ℃待用。临用前加入62.4 mL还原剂溶液(E)并继续充入CO2气体，直至缓冲液从淡蓝色转变为近无色即可。

A、B、C、D、E各溶液配制方法如下：

A，微量元素溶液：称取CaCl2·2H2O 13.2 g，MnCl2·4H2O 10.0 g，CoCl2·6H2O 1.0 g，FeCl3·6H2O 8.0 g于烧杯中，加入蒸馏水溶解并定容至1000 mL。

B，缓冲溶液：称取NH4HCO34.0 g，NaHCO335.0 g于烧杯中，加入蒸馏水溶解并定容至1000 mL。

C，常量元素溶液：称取Na2HPO45.7 g，KH2PO46.2 g，MgSO4·7H2O 6 g于烧杯中，加入蒸馏水溶解并定容至1000 mL。

D，刃天青溶液：0.1%(W/V)，称取0.1 g刃天青，用蒸馏水溶解后定容到100 mL。

E，还原剂溶液(现配现用)：称取半胱氨酸盐酸盐625.0 mg溶解于95 mL蒸馏水中，然后再加入1 mol/L NaOH 4 mL和NaS2·9H2O 625.0 mg，用蒸馏水定容100 mL。

1.4.3 瘤胃液的采集及体外培养程序 瘤胃液的采集：在试验当天晨饲前采集供体阉牛瘤胃液1000 mL，置于预先通有CO2的保温瓶中，立即盖严瓶口，迅速带回实验室。把供体阉牛的瘤胃液混合均匀后经4层纱布挤压过滤于接收瓶中，置于39 ℃水浴中保存，并持续充入CO2以确保瘤胃液处于厌氧环境。

体外培养程序：准确称量试验用不同比例组合的秸秆饲料1 g，放入250 mL玻璃产气瓶中。在试验当天，首先将其装有发酵底物的产气瓶39 ℃培养60 min，然后取过滤后的瘤胃液与提前配制好的人工瘤胃缓冲液以体积比1∶4混合均匀后，准确置于每个产气瓶中150 mL边操作边通入CO2，最后向每个产气瓶中再持续通入CO22 min以保证厌氧环境，立刻盖上橡胶塞，拧紧聚乙烯盖。将接种好的培养瓶放于(39.0±0.5) ℃的水浴摇床中体外培养48 h，同时做空白试验。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 产气量(gas production，GP)的测定 ANKOM RFS 气体测量系统可以自动记录产气发酵瓶发酵产生的压力，因气压能转换成气体体积，累积产气量可按照如下公式计算得出：

Vx=VjPpsi×0.068004084

式中：Vx为39 ℃产气体积(mL)；Vj为产气瓶顶部空间体积(mL)；Ppsi为气体测量系统自动记录的压力。

记录培养2，4，8，12，24，36，48 h的产气量，由各自产气量以及气压进行校正，除去空白发酵瓶产气量即为累积产气量。

1.5.2 体外发酵参数的测定 在体外48 h发酵结束后，迅速放置碎冰中终止发酵，立即测定以下指标。

干物质消失率(dry matter loss，DML)的测定：用已编号并称重的尼龙布过滤后，再经蒸馏水冲洗产气瓶数次直至干净，以确保产气瓶内无残留干物质，待瘤胃液过滤置于接受瓶中，然后将尼龙布小心无损的转移到烘箱中以65 ℃烘48 h至恒重，计算干物质消失率。

饲料干物质消失率(%)=[样本干物质量-消化后残渣干物质量]×100/样本干物质量

pH测定：采用UB-7型酸度计。

氨氮(NH3-N)测定：参照冯宗慈等[17]的比色法。

微生物蛋白(MCP)测定：菌体蛋白质的分离采用差速离心法。参照Cotta等[18]阐述的方法。

挥发性脂肪酸(VFA)测定：先对样品进行预处理，再用安捷伦 7890A 气相色谱仪(美国)测定体外发酵结束后培养液的挥发性脂肪酸含量[19]。

1.5.3 组合效应的计算 单项组合效应指数(single factor associative effects index, SFAEI)与综合组合效应指数(multiple factors associative effects index, MFAEI)参照王旭[20]所使用的方法计算，具体公式如下：

SFAEI=(组合后实测值-加权估算值)/加权估算值加权估算值=一种饲料的实际测定值×所占比例+另一种饲料的实际测定值×所占比例

MFAEI为各单项组合效应值之和。

1.6 数据处理与分析

先经Excel 2007初步处理试验数据后，再使用SPSS 19.0软件的一般线性模型进行方差分析，并进行Duncan氏SSR法多重比较。结果均以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 玉米秸秆与谷草的组合效应

2.1.1 不同比例秸秆组合对产气量的影响 由表2可知，不同比例玉米秸秆与谷草组合的产气量随发酵时间的延长而增加。同一时间点的产气量随谷草比例的增加而减少，100∶0的产气量显著或极显著(P<0.05或P<0.01)高于其他各比例组合，发酵至48 h时，100∶0组合比其他各比例分别提高了1.53%，6.86%，11.05%，16.15%，29.02%和37.03%(P<0.01)。

2.1.2 不同比例秸秆组合对发酵指标的影响 由表3可知，不同比例玉米秸秆与谷草组合的干物质消失率随玉米秸秆含量的减少而减少，100∶0和80∶20组合显著高于其余比例组合(P<0.05)；不同组合的pH无显著性差异(P>0.05)；微生物蛋白质产量随谷草含量的增加而呈降低趋势，100∶0和80∶20组合显著高于其他比例组合(P<0.05)，但在60∶40、50∶50和40∶60组合间差异不显著(P>0.05)；NH3-N浓度随谷草比例的增加而降低，变化范围在17.36～25.26 mg/dL。

由表4可知，乙酸浓度随谷草比例的增加而呈降低趋势，100∶0和80∶20组合显著或极显著高于其他各比例组合(P<0.05或P<0.01)；丙酸浓度在比例为20∶80时达23.96 mmol/L，为最大值，比例为40∶60和20∶80时高于其他各比例组合；丁酸浓度，单一谷草浓度最低，为6.74 mmol/L，此外在比例为80∶20，60∶40，50∶50，40∶60间差异不显著(P>0.05)；在总挥发性脂肪酸上100∶0和80∶20显著高于其他各比例组合(P<0.05)，而在60∶40，40∶60以及50∶50，20∶80间无显著性差异(P>0.05)；乙酸/丙酸范围在1.01～1.95。

表2 不同比例玉米秸秆与谷草组合对体外产气量的影响Table 2 Effects of different proportion combination of cornstalk and millet straw on gas production in vitro mL/g

注：同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，相同字母表示差异不显著(P>0.05)，下同。

Note: Different small letters in the same column indicate significant difference between the treatments (P<0.05), different capital letters mean very significant difference (P<0.01), while same letter in the same column indicate not significant difference between treatments (P>0.05).The same below.

表3 不同比例玉米秸秆与谷草组合对体外发酵48 h 干物质消失率、pH、微生物蛋白质产量及NH3-N浓度的影响Table 3 Effects of different proportion combination of cornstalk and millet straw on dry matter loss, pH, microbial crude protein yield and NH3-N concentration fermented for 48 h in vitro

表4 不同比例玉米秸秆与谷草组合对体外发酵48 h 挥发性脂肪酸浓度的影响Table 4 Effects of different proportion combination of cornstalk and millet straw on volatile fatty acid concentration fermented for 48 h in vitro

2.1.3 玉米秸秆与谷草的组合效应 各饲料组合的组合效应值见表5。产气量只有20∶80组出现负组合效应，其余比例组合均为正组合效应。不同饲料组合间的干物质消失率和微生物蛋白产量均为正组合效应，分别在比例为60∶40和50∶50时达到最高，分别为0.0290和0.0409；pH在 80∶20组合时为正组合效应，其余组合间均为负组合效应；氨态氮在80∶20，60∶40和50∶50组合出现正组合效应，其余组合为负组合效应；乙酸在80∶20组合出现最大正组合效应值，为0.0306，而丙酸及丁酸分别在比例为20∶80和40∶60时达到最大，分别为0.2113和0.2449。不同组合的综合组合效应值均为正组合效应，由高到低依次为60∶40，80∶20，40∶60，20∶80和50∶50组合，其效应值分别为0.2730，0.2574，0.2289，0.1750和0.1288。由此而得出，玉米秸秆与谷草的最适宜比例为60∶40。

2.2 最优玉米秸秆和谷草组合与玉米秸秆青贮饲料的组合效应

2.2.1 不同比例秸秆组合对体外产气量的影响 由表6可知， 2 h时，20∶80的产气量达32.85 mL/g，显著或极显著高于其他各比例组合(P<0.05或P<0.01)；4 h时，各比例组合间的产气量存在先下降后上升的趋势，在0∶100时产气量最低，为35.26 mL/g，且在80∶20，60∶40，50∶50和40∶60间差异不显著(P>0.05)；8 h时，100∶0组合极显著高于其他各比例组合(P<0.01)，80∶20，60∶40，50∶50和40∶60间差异不显著(P>0.05)；12和24 h时，100∶0时产气量分别为79.97 和121.93 mL/g，达到最高值，显著高于其他各比例组合(P<0.05)，分别比0∶100高5.61%，4.11%；36和48 h时，20∶80产气量分别为142.16和149.85 mL/g，显著或极显著高于其他各比例组合(P<0.05或P<0.01)。

表5 不同比例玉米秸秆与谷草组合的组合效应Table 5 Associative effect of different proportion combination of cornstalk and millet straw

表 6 最优玉米秸秆和谷草组合与玉米秸秆青贮饲料的不同比例对产气量的影响Table 6 Effects of different proportion of the best combination of cornstalk-millet straw and corn stalk silage on gas production mL/g

CS∶MS=60∶40.

2.2.2 不同比例秸秆组合对发酵指标的影响 由表7可知，组合比例在100∶0和80∶20时，干物质消失率显著或极显著高于其他各比例组合(P<0.05或P<0.01)；各组合比例pH差异不显著(P>0.05)；微生物蛋白产量随玉米秸秆青贮饲料含量的增加呈上升趋势，0∶100组合达42.50 mg/dL，显著或极显著高于其他各比例组合(P<0.05或P<0.01)；比例为40∶60和20∶80时，氨态氮浓度显著高于其他各比例(P<0.05)，单一玉米秸秆青贮饲料组(0∶100)的氨态氮浓度含量较低，为18.30 mg/dL。

由表8可知，乙酸浓度在组合为60∶40时达到最大值，为39.38 mmol/L，与组合为50∶50时差异显著(P<0.05)，且与其他各比例组合间无显著差异(P>0.05)；丙酸浓度方面，100∶0，80∶20和60∶40组合间差异不显著(P>0.05)，但显著或极显著高于其他各比例组合(P<0.05或P<0.01)；单一玉米秸秆和谷草组合(100∶0)的丁酸浓度为13.13 mmol/L，显著或极显著高于其他组合(P<0.05或P<0.01)，且在其他各组合比例间无显著性差异(P>0.05)；总挥发性脂肪酸浓度在60∶40组合时达到最大值，为82.96 mmol/L，变化范围为68.41～82.96 mmol/L；乙酸/丙酸上，单一玉米秸秆青贮饲料(0∶100)达到最大，为1.89，除比例为20∶80组合外，其余各组合无显著性差异，范围在1.11～1.89。因此，最优玉米秸秆和谷草组合与玉米秸秆青贮饲料以80∶20，60∶40的比例形成了适宜瘤胃发酵产生挥发性脂肪酸的环境。

表7 不同比例最优玉米秸秆和谷草组合与玉米秸秆青贮饲料组合的体外培养48 h 干物质消失率、pH、微生物蛋白质产量及NH3-N浓度Table 7 Culture medium dry matter loss, pH, microbial crude protein, and NH3-N concentration of the best combination of cornstalk-millet straw and corn stalk silage fermented for 48 h in vitro

CS∶MS=60∶40.

表8 不同比例最优玉米秸秆和谷草组合与玉米秸秆青贮饲料组合对体外48 h培养液挥发性脂肪酸浓度的影响Table 8 Effects of different proportion of the best combination of cornstalk-millet straw and corn stalk silage on volatile fatty acid concentration in culture medium fermented for 48 h in vitro

CS∶MS=60∶40.

2.2.3 最优玉米秸秆和谷草组合与玉米秸秆青贮饲料的组合效应 由表9可知，在产气量和干物质消失率组合效应中，40∶60，20∶80时出现正组合效应，其余比例为负组合效应，其效应值范围分别在-0.1448～0.0579、-0.0597～0.0030。不同组合的pH在80∶20，60∶40时出现负组合效应，其余组合为正组合效应；微生物蛋白方面，各组合间均为正组合效应，其效应值范围在0.0107～0.0497，比例为50∶50时存在最大正组合效应，其效应值为0.0497；在氨态氮浓度方面，40∶60，20∶80时出现正组合效应，其余比例为负组合效应；乙酸、丙酸、丁酸的变化范围分别在-0.1331～0.0735、0.0215～0.2428、-0.1786～-0.0160。以综合组合效应指数进行评定时，比例为20∶80时出现正组合效应，其余各个组合为负组合效应，由此得出最优玉米秸秆和谷草组合与玉米秸秆青贮饲料组合后的最佳比例为20∶80。

表 9 最优玉米秸秆和谷草组合与玉米秸秆青贮饲料的组合效应Table 9 Associative effect of the best combination of cornstalk-millet straw and corn stalk silage

3 讨论

3.1 不同比例秸秆组合对产气量的影响

饲料发酵的主要产气来源为碳水化合物和粗蛋白质，当产气量越大，说明饲料的可发酵性及瘤胃微生物的活性越高；若饲料中可发酵成分含量越少，瘤胃微生物的活性越低时，产气量就越少[21]。不同饲料其可发酵有机物含量各异，瘤胃能氮平衡决定瘤胃微生物的活力即对有机物的分解能力[12]。本试验中，因不同饲料组合，其非结构性碳水化合物与碳水化合物比例及其碳水化合物与蛋白质比例间有所差异，致使在不同比例组合间的产气规律也有所不同。

在玉米秸秆与谷草组合试验中，不同比例组合的产气量随发酵时间的延长而增加，各比例组合在不同时间点的产气量随玉米秸秆含量的减少而减少。原因可能是玉米秸秆所含的可发酵底物含量高于谷草。再与玉米秸秆青贮饲料组合48 h发酵结束后，除100∶0和0∶100组合外，产气量随着CSS饲料比例的增加而增加，比例为20∶80时产气量显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)高于其他各比例组合，这有可能是因为玉米秸秆青贮饲料含有易于发酵的可溶性碳水化合物对产气量贡献较大，但因其发酵后产生大量乳酸造成酸度增加，进而影响瘤胃微生物活性，当加入20%最优玉米秸秆与谷草组合后，能中和其酸度，提高其发酵能力，所以产气量相对较高。

3.2 不同比例组合对瘤胃发酵参数的影响

干物质消失率可反映其被动物消化利用的难易程度。影响干物质消失率高低的关键性因素是粗饲料中的纤维种类及其含量，纤维含量适宜，会提高饲料的利用率，但若纤维含量过高，便会降低饲料的利用率[22]。试验中，玉米秸秆与谷草不同比例组合后，其干物质消失率随玉米秸秆含量的减少而降低。原因可能为玉米秸秆中含有适宜的可消化纤维物质，适宜于瘤胃微生物的生长。再与玉米秸秆青贮饲料组合后，比例为100∶0，80∶20时，干物质消失率极显著(P<0.01)高于其他各比例组合，说明80%(玉米秸秆与谷草)与20%玉米秸秆青贮比例搭配有利于体外微生物的发酵，若再提高玉米秸秆青贮饲料比例会影响微生物对干物质的消化。

pH是反映瘤胃发酵状况以及瘤胃微生物活性强弱的主要指标之一，范围在6.0～7.0为正常值。本试验中，两组饲料组合的pH范围分别为6.71～6.81和6.67～6.75，这与Hassanat等[23]研究结果基本一致，且均在微生物发酵所需的适宜范围内。Depeters等[24]报道，最适宜纤维素消化分解的pH为6.60～6.81，这就说明本试验的pH环境能为微生物提供正常的生长条件，并且有利于纤维分解菌对秸秆类纤维素的消化，生成动物机体所需的挥发性脂肪酸。

NH3-N浓度可反映日粮蛋白的降解及微生物重新利用其合成菌体蛋白的状况。浓度过高或过低均不利于微生物生长繁殖的环境。试验中两组饲料组合的NH3-N浓度为17.35～24.63 mg/dL，与文献报道一致[25-26]。Ortega等[27]和Murphy等[28]研究发现，NH3-N浓度在6.3～27.5 mg/dL间均适宜于瘤胃微生物的生长，这说明本试验饲料组合发酵产生的NH3-N浓度可满足瘤胃微生物的生长。

微生物蛋白产量可反映瘤胃微生物生长繁殖的快慢和活性的强弱。影响其产量高低的首要因素是能量，只有确保瘤胃中能量与氮源的释放数量与速度协调一致，才能最大限度的提高微生物蛋白的合成效率。韩正康等[29]报道，NH3-N浓度与微生物蛋白合成速度存在一定相关性。本研究中，玉米秸秆与谷草的组合试验中得到相似的结果，微生物蛋白产量与NH3-N浓度均随玉米秸秆含量的减少而减少。再与青贮饲料组合时发现微生物蛋白产量随其比例的增加而增加，但并非是线性增长，这就说明各比例间存在组合效应。究其原因可能是玉米秸秆青贮饲料能为瘤胃微生物提供更多的发酵底物，促进了微生物的生长。

碳水化合物在瘤胃中发酵的主要产物有乙酸、丙酸、丁酸等,是其重要的能量来源[30]。乙酸是合成体脂和乳脂的原料，能为动物提供所需的大部分能量，丙酸是合成葡萄糖的前体，其转化成能量的效率均高于乙酸和丁酸，因此在生产实践中提高丙酸的比例对肉牛增重影响很大，而丁酸大部分以酮体的形式氧化。试验中，两组不同饲料在发酵结束后，乙酸产量明显高于丙酸产量，原因可能是粗饲料含有较多的纤维素和半纤维素，在瘤胃中发酵会产生相对较高比例的乙酸和比例较低的丙酸，这与Zhang等[31]研究结果基本一致。反刍动物采食任何日粮，瘤胃内乙酸的浓度都是最高的，乙酸、丙酸、丁酸占总挥发性脂肪酸的比例分别为50%～65%，18%～25%和12%～20%[32]，因此在正常情况下，乙酸/丙酸范围在2.0～3.6。而本试验中两组不同饲料的组合效应中，乙酸/丙酸范围在1.01～1.95，1.11～1.89。造成这种差异的原因是因为该比值与发酵底物组成有关(如底物的精粗饲料比、粗饲料加工程度、碳水化合物种类等)，底物中粗饲料比例越高，发酵类型越趋于乙酸类型，乙酸/丙酸越高；底物中精饲料水平越高、淀粉含量越高和粗饲料粉碎越细，发酵类型趋于丙酸类型，乙酸/丙酸越低；在本试验中，底物虽然全部是不同比例和种类的秸秆类粗饲料，但可能由于粉碎较细(20目筛，0.85 mm)，乙酸/丙酸较低。

3.3 不同比例组合对组合效应的影响

在评定饲料组合效应时，只有结合多项指标对组合效应结果进行综合评定，才能从整体水平上得出更为准确、客观的结论。从本试验中两组不同饲料的组合效应指数可以看出，某一项指标的单项组合效应指数并不一定与综合组合效应指数结果相一致。在玉米秸秆与谷草的组合效应中，以综合组合效应指数进行评定时，各比例组合均为正组合效应，比例为60∶40时为最大正组合效应；再与玉米秸秆青贮饲料组合发酵时的综合组合效应指数，除20∶80时出现正组合效应为0.1874，其余比例均为负组合效应。其原因可能是饲料以适宜比例组合后，营养成分间通过互补促进了微生物的生长和对饲料养分的消化。本试验结果与于腾飞等[33]对花生蔓和4种粗饲料间组合效应的研究发现相一致。

4 结论

本试验条件下，玉米秸秆与谷草，最优比例为60∶40，再与玉米秸秆青贮饲料组合后的最优比例为20∶80，因此玉米秸秆、谷草、玉米秸秆青贮饲料的最优比例为12∶8∶80。

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Associative effects of cornstalk, millet straw, and corn stalk on silage digestibilityinvitro

LI Yan1**, HAN Xiao-Min2**, LI Jian-Guo2, LI Qiu-Feng2, GAO Yan-Xia2, CAO Yu-Feng2*, LI Yun-Qi2

1.CollegeofVeterinaryMedicine,HebeiAgriculturalUniversity,Baoding071001,China; 2.CollegeofAnimalScienceandTechnology,HebeiAgriculturalUniversity,Baoding071001,China

We investigated the associative effects of cornstalk (CS), millet straw (MS), and corn stalk silage (CSS) on silage digestibility using aninvitrorumen fermentation system. A single factor experiment was designed with CS and MS to identify the best CS-MS combination, then CSS was added in combination with CS-MS. First, CS and MS were tested at ratios of 100∶0, 80∶20, 60∶40, 50∶50, 40∶60, 20∶80 and 0∶100, with three replicates. Gas production (GP), rate of dry matter loss (DML), pH, microbial crude protein (MCP), ammonia nitrogen (NH3-N), and volatile fatty acids (VFA) were measured for all the CS-MS combinations, and the single factor associative effects index and multiple factors associative effects index of different combinations were calculated. The results showed that GP and DML differed among the various combinations significantly (P<0.05) or extremely significantly (P<0.01). However, pH did not differ among the various combinations (P>0.05). The MCP yield differed significantly (P<0.05) or extremely significantly (P<0.01) among the different CS-MS combinations. The MCP yields of CS-MS combinations decreased with decreasing proportions of CS, while the MCP yields of the CS-MS-CSS (CS∶MS=60∶40) combinations increased with increasing proportions of CSS. There were significant (P<0.05) or extremely significant (P<0.01) differences in NH3-N concentrations among the various combinations, ranging from 17.35 mg/dL to 24.63 mg/dL. There were significant (P<0.05) or extremely significant differences (P<0.01) of VFA yield among the various combinations. In conclusion, the CS-MS ratio of 60∶40 and the CS-MS-CSS combination at the ratio of 12∶8∶80 produced the largest associative effects in this study.

cornstalk; millet straw; corn stalk silage; associative effects;invitro

10.11686/cyxb2016276

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-07-14；改回日期：2016-09-07

公益性行业(农业)科研专项(201503134)，河北省科技计划项目(16226604D)和国家现代农业产业技术体系建设专项资金资助。

李妍(1987-)，女，河北保定人，博士。E-mail: 239662307@qq.com。韩肖敏(1989-)，女，河北邯郸人，硕士。E-mail:1031307070@qq.com.**共同第一作者These authors contributed equally to this work.*通信作者Corresponding author. E-mail：cyf278@sohu.com

李妍, 韩肖敏, 李建国, 李秋凤, 高艳霞, 曹玉凤, 李运起. 体外法评价玉米秸秆、谷草和玉米秸秆青贮饲料组合效应研究. 草业学报, 2017, 26(5): 213-223.

LI Yan, HAN Xiao-Min, LI Jian-Guo, LI Qiu-Feng, GAO Yan-Xia, CAO Yu-Feng, LI Yun-Qi. Associative effects of cornstalk, millet straw, and corn stalk on silage digestibilityinvitro. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(5): 213-223.