不同比例青貯甘蔗尾與青貯玉米秸稈組合對奶水牛體外產氣的影響

■唐慶鳳 唐振華 李麗莉 彭開屏 夏中生 梁 辛 楊承劍 郭艷霞 李孟偉

(1.中國農業科學院廣西水牛研究所，廣西南寧 530001；2.廣西大學動物科學技術學院，廣西南寧 530005)

廣西是我國的甘蔗主產區，據統計，廣西甘蔗尾年產量能達1 400萬噸。新鮮甘蔗尾水分含量約70%，以干物質為基礎甘蔗尾含粗纖維30%、粗蛋白7%、總糖（包括蔗糖和還原糖）32%、有機酸7%，并含有一定數量的脂肪、淀粉、維生素、酶等[1]。甘蔗尾生產季節與枯草期同季，可部分彌補冬季飼草短缺的問題，對廣西畜牧業發展具有極其重要的作用，但甘蔗尾生產集中，如果大量積壓，就會干枯或者霉變，造成不可估量的資源浪費，而青貯甘蔗尾不僅可以大大延長甘蔗尾利用時間，而且通過功能微生物轉化，還可提高甘蔗尾的適口性及消化率。因此，近幾年，廣西非常重視甘蔗尾青貯技術的研究，并取得了一定的進展[2-3]。參木有等(2004)[4]研究認為，單純通過加工處理來提高秸稈飼料的營養價值的程度是有限的，還需注重飼草料間的合理組合及搭配使用，在生產中由于不注重飼草料間組合效應而導致的經濟損失是非常驚人的。Mould等(1983)[5]研究報道，在粉碎后的干草中加入大麥，其干物質消化率降低九個百分點。而青貯甘蔗尾與青貯玉米秸稈的組合效應有待進一步研究，通過科學搭配，有利于提高其利用率。飼草料間存在著正負組合效應，正組合效應時則有利于提高粗飼料的消化率及采食量，負組合效應時則可降低飼料的利用率，只有充分發揮飼草料之間最大的正組合效應，才能夠有效提高消化利用率，降低生產成本，提高經濟效益[6]。當草食動物日糧中易消化的碳水化合物過高時，則會降低纖維素的消化率，而補充適量的富含淀粉或者糖的飼料，則能提高纖維素的消化率[7]。由于產氣量與飼料營養物質的消化率情況高度相關[8]，且體外產氣法具有簡便易行、重復性好、容易標準化操作等優點，因此目前大多采用體外產氣法來研究飼料的組合效應[9-10]。袁翠林等(2015)[11]通過體外產氣法研究豆秸、花生秧和青貯玉米秸間的組合效應，通過測定不同組合對產氣量、產氣參數、氨態氮、pH值、菌體蛋白等的影響，結果表明豆秸與青貯玉米秸、花生秧均以20∶80的比例比較合適，花生秧與青貯玉米秸比例則以60∶40時較為適宜。張吉鹍等(2007)[12]研究報道，用體外法評定玉米秸稈與苜蓿之間的組合效應，從產氣量的結果上來看，用20%～40%的苜蓿代替玉米秸稈效果最好。目前，有關不同比例青貯甘蔗尾與青貯玉米秸稈組合對奶水牛體外產氣影響的研究尚未見報道。為改善甘蔗尾青貯品質，提高其利用率，本實驗團隊對甘蔗尾青貯技術進行了研究[3，13]，從青貯品質、發酵參數以及有氧穩定性等指標考慮，獲得了3種較優的利用不同添加劑制作甘蔗尾青貯飼料的方法，且均能獲得品質較佳的青貯甘蔗尾。本試驗通過體外產氣法評價通過這3種方法制作的青貯甘蔗尾與青貯玉米秸稈的組合效應，為在水牛飼養中應用甘蔗尾提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 青貯甘蔗尾

青貯甘蔗尾1（SS1)：添加布氏乳桿菌（Lactobasillus buchneri，LAB）+植物乳桿菌（Lactobacillus plantarum，LAP），添加量為每千克新鮮甘蔗尾添加20 ml的混合菌液，使LAP、LAB濃度均為2×106cfu/g鮮重。

青貯甘蔗尾2（SS2)：添加布氏乳桿菌(LAB)+熱帶假絲酵母(Candida tropicalis，CT)+枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis，BS)，添加量為每千克新鮮甘蔗尾添加30 ml的混合菌液，使LAB、CT、BS濃度分別為6×106cfu/g、6×105cfu/g、2.1×107cfu/g鮮重，另外，再添加占甘蔗尾鮮重0.5%尿素。

青貯甘蔗尾3（SS3)：添加黑曲霉（Aspergillus niger，AN）+熱帶假絲酵母（CT）+枯草芽孢桿菌（BS）+布氏乳桿菌（LAB）+植物乳桿菌（LAP），添加量為每千克新鮮甘蔗尾添加30 ml的混合菌液，使AN、CT、BS、LAP、LAB濃度分別為1.38×106cfu/g、3.6×105cfu/g、1.26×106cfu/g、3.6×106cfu/g、3.6×106cfu/g鮮重。

將切好的甘蔗尾，按要求添加混合菌液、尿素混合均勻后，裝到2.5 L玻璃封口瓶，密度為0.4 kg/l，再用封口膜進行密封，避光室內青貯40 d開封，經65℃烘干，粉碎過40目后用于體外發酵。常規營養成分見表1。

1.1.2 青貯玉米秸稈

青貯玉米秸稈(CS)由廣西水牛研究所種畜場提供，經65℃烘干，粉碎過40目后用于體外發酵。常規營養成分見表1。

表1 青貯甘蔗尾和青貯玉米秸稈常規營養成分(風干基礎)(%)

1.2 試驗設計

發酵底物的精粗比為4∶6（DM）,每種青貯甘蔗尾(SS)分別以0%（對照組）、25%、50%、75%和100%代替底物中的青貯玉米秸稈(CS)，每組3個重復。

1.3 試驗方法

1.3.1 培養體系

本試驗采用Menke體外產氣法（Syringe系統）[14]進行體外瘤胃發酵培養，體外產氣裝置：產氣管（相當于獨立的瘤胃）、水浴搖床，振蕩頻率和水浴溫度可調節。發酵時間為72 h，底物為200 mg(DM)。

1.3.2 瘤胃液供體及提取

瘤胃液供體為3頭瘺管水牛，自由放養。日糧營養水平為產奶凈能6.44 MJ/kg、粗蛋白13.72%、磷0.48%、鈣0.72%。精粗比為3∶7，粗飼料為青貯玉米秸稈(CS)。于早上飼喂前抽取瘤胃液，用4層紗布過濾置于保溫瓶，快速拿回試驗室通CO2。

1.4 測定項目

1.4.1 產氣量計算

式中：GPt——樣品在t時刻的產氣量（ml）；

Vt——t小時后，產氣管刻度讀數（ml）；

V0——樣品初始產氣管刻度讀數（ml）；

W——樣品干物質重（mg）；

GP空白——空白對照在t時刻的產氣量（ml），計算方式與GPt相同。

根據公式GP=a+b（1-exp-ct）（￠rskov等，1979）[15]，使用fit curve軟件，得出a、b、c值。GP為產氣量，a為快速降解部分產氣量(mg/g)；b為慢速降解部分產氣量(ml/g)；c為產氣速率(%/h)；a+b為潛在產氣量(ml/g)。

1.4.2 可消化有機物（DOM）和代謝能計算

DOM(g/kg)=(7.65±0.062)×GP24h+(353±0.59)（Menke等，1979）[16]；

ME=-0.20+0.141 0×DO（Menke等，1988）[14]；

DO=17.04+1.108 5GP24h。

式中：DOM單位為g/kg，GP24h單位為ml/g，ME單位為MJ/kg，DO為有機物消化率，單位為%。

1.5.3 宮腔再粘連情況 在TCRA術后3個月，患者月經干凈后3～5 d，行宮腔鏡探查術進行常規復查，再次進行宮腔粘連評分，若評分≥5分判定為宮腔再粘連。

1.5 數據處理

采用SPSS 17.0軟件中的ANOVA過程進行單因子方差分析，數據均采用“平均值±標準差”來表示，以P＜0.05為判斷標準評判差異顯著性。

2 結果

不同比例青貯甘蔗尾與青貯玉米秸稈組合對96 h累積產氣量、代謝能和可消化有機物的影響（見表2～表7）。

表2顯示的是不同比例青貯甘蔗尾(SS)與青貯玉米秸稈(CS)組合時96 h產氣量、代謝能和可消化有機物。表2表明，隨著SS1比例的增加，96 h累積產氣量逐漸升高，差異不顯著（P＞0.05）。代謝能、可消化有機物SS1∶CS為75∶25組最高，差異不顯著（P＞0.05）。

表2 不同比例青貯甘蔗尾(SS1)與青貯玉米秸稈(CS)組合對累積產氣量、代謝能和可消化有機物的影響

表3表示的是不同比例青貯甘蔗尾(SS1)與青貯玉米秸稈(CS)組合對產氣參數的影響，由表3可知，隨著SS1比例增加，快速產氣a升高，100∶0組顯著高于其他各組（P＜0.05）。慢速產氣b比例為75∶25組最高，0∶100組最低，各組間差異不顯著（P＞0.05）。產氣速率c各組間差異不顯著（P＞0.05）。而比例75∶25和100∶0組潛在產氣量a+b顯著高于0∶100組（P＜0.05），其他組間差異不顯著（P＞0.05）。

表3 不同比例青貯甘蔗尾(SS1)與青貯玉米秸稈(CS)組合對產氣參數的影響

表4為不同比例青貯甘蔗尾(SS2)與青貯玉米秸稈(CS)組合對累積產氣量、代謝能和可消化有機物的影響。由表4可知，SS2∶CS為75∶25和100∶0時96 h產氣量顯著高于對照組（P＜0.05），CS單獨產氣96 h產氣量最低。代謝能、可消化有機物各組間差異不顯著（P＞0.05）。

表4 不同比例青貯甘蔗尾(SS2)與青貯玉米秸稈(CS)組合對累積產氣量、代謝能和可消化有機物的影響

表5為不同比例青貯甘蔗尾(SS2)與青貯玉米秸稈(CS)組合對產氣參數的影響。由表5可知，隨著SS2比例的增加，快速產氣部分a升高，其中SS2∶CS為75∶25組、100∶0組顯著高于0∶100組(P＜0.05)，其他組差異不顯著(P＞0.05)。慢速降解部分b隨著SS2比例升高而升高，100∶0組顯著高于其他各組(P＜0.05)。產氣速率c各組間差異不顯著。潛在產氣a+b比例為100∶0和75∶25組顯著高于其他各組(P＜0.05)，且其他各組間差異不顯著(P＞0.05)。

表5 不同比例青貯甘蔗尾(SS2)與青貯玉米秸稈(CS)組合對產氣參數的影響

表6為不同比例青貯甘蔗尾(SS3)與青貯玉米秸稈(CS)組合對96 h產氣量、代謝能和可消化有機物的影響，由表6可知，SS3∶CS為75∶25組96 h累積產氣量最高，顯著高于0∶100組、25∶75組(P＜0.05)。0∶100組96 h產氣量最低，顯著低于其他各組（P＜0.05）。代謝能、可消化有機物50∶50組最高，顯著高于0∶100組和100∶0組（P＜0.05）；其次為75∶25組和25∶75組，均顯著高于0∶100組（P＜0.05）。

表6 不同比例青貯甘蔗尾(SS3)與青貯玉米秸稈(CS)組合對累積產氣量、代謝能和可消化有機物的影響

表7 不同比例青貯甘蔗尾(SS3)與青貯玉米秸稈(CS)組合對產氣參數的影響

3 討論

3.1 不同比例青貯甘蔗尾與青貯玉米秸稈組合對96 h累積產氣量、代謝能和可消化有機物的影響

產氣試驗過程中，緩沖瘤胃液降解碳水化合物形成短鏈脂肪酸（SCFA）、氣體和微生物的細胞成分，碳水化合物在降解為VFA過程中產生氣體（CO2、CH4和H2）[17]。而與碳水化合物相比，蛋白質降解時產氣量要低，脂肪的產氣量可以忽略不計。隋美霞（2009）[18]在對青貯玉米秸稈、苜蓿和羊草等原料進行產氣研究表明，12、24、36、48、72 h累積產氣量與CP負相關，與ADF顯著正相關（P＜0.05），與NDF之間不存在相關性。a、b、a+b和c與CP負相關，c與ADF正相關。勒玲品（2013）[19]研究也表明，粗飼料60 h、72 h累積產氣量與CP含量極顯著負相關（P＜0.01），而與48 h累積產氣量顯著負相關（P＜0.05）。而與隋美霞（2009）[18]不同的是NDF與24 h累積產氣量顯著負相關，其他時間點沒關系，ADF與36 h和48 h累積產氣量呈極顯著負相關（P＜0.01）。產氣速率c與CP極顯著正相關，與NDF呈顯著負相關(P＜0.05)，與ADF極顯著負相關（P＜0.01）。李袁飛等（2013）[20]研究表明，對于不同飼料組合，中性洗滌纖維與粗蛋白比值越小，發酵速度越快、降解率越高，且NDF/CP與有機物降解率（OMD）顯著負相關(P＜0.05)。所以，作者認為玉米青貯和苜蓿類飼料的體外發酵產氣量較高，發酵速度較快。

本試驗中青貯甘蔗尾NDF、ADF較青貯玉米秸稈高，而CP含量低于青貯玉米，從營養成分和累積產氣量相關性分析來看，96 h累積產氣量隨著CP含量升高而降低，這與隋美霞（2009）[18]、勒玲品（2013）[19]研究結果一致。青貯甘蔗尾(SS)產氣量隨著NDF、ADF升高而具有升高的趨勢。這與隋美霞（2009）[18]、勒玲品（2013）[19]研究結果都不盡相同。勒玲品（2013）[19]分析認為這與材料不同有關。本試驗中由于青貯甘蔗尾(SS)來源不一致，營養成分也有所差異，因此96 h產氣量隨著青貯甘蔗尾(SS)和青貯玉米秸稈(CS)比例不同增長趨勢有所不同。由于本試驗中代謝能和可消化有機物的計算是以24 h產氣量為基礎，因此代謝能和可消化有機物差異性均隨著產氣量變化而變化。

3.2 不同比例青貯甘蔗尾與青貯玉米秸稈組合對產氣參數的影響

產氣參數a、b以及c都具有一定意義，a表示為t=0時累計產氣曲線在y軸上的截距，表示的是飼料可溶解組分快速發酵部分瞬時產氣量，b表示的是飼料中不溶解但經長時間發酵可發酵部分，c為整個培養期內產氣速度常數，即每小時潛在可消化組分消失率[18]。試驗中SS1、SS2快速產氣a均隨著青貯甘蔗尾比例升高而升高，這說明青貯甘蔗尾中WSC等可溶解組分高于青貯玉米秸稈。Akinfemi等（2012）[21]對不同熱帶飼料資源如豆莢、玉米渣、花生殼等副產品進行產氣研究認為，快速產氣部分不同主要原因是木質素造成，蛋白質對產氣的影響很小，在玉米渣等資源中可溶性成分很高的原因可能是碳水化合物成分能夠被微生物利用，Chumpuwadee等（2007）[22]、Deaville等（2001）[23]同樣認為可利用碳水化合物是影響慢速產氣部分的主要原因。試驗中SS1組合青貯玉米秸稈慢速產氣部分b差異不顯著，而SS2、SS3隨著青貯甘蔗尾比例升高慢速產氣部分有上升的趨勢，特別是SS3組合CS慢速產氣部分b顯著高于對照組（P＜0.05）。原因可能是青貯玉米秸稈CP較高，與產氣負相關，再有就是可利用微生物發酵的碳水化合成分低。

早期Van Soest(1994)[24]就表明低纖維含量能夠促進微生物定植，進而形成更高的發酵速率，提高降解率。影響粗飼料發酵降解另一個因素是微生物自身，微生物活性高低對粗飼料降解具有重要作用。研究表明，反芻動物單獨采食低質粗飼料瘤胃微生物活性一般都很低，單獨添補能量飼料或蛋白飼料都不會提高低質粗飼料的采食量和消化率[25]。試驗中由于添加了精料，且精粗比為4∶6，因此每組試驗瘤胃生物都能獲得較為均衡的能量和蛋白水平，活性較高，消除瘤胃微生物對產氣速率c的影響。而青貯甘蔗尾和青貯玉米秸稈均含有較高的NDF、ADF含量，其他營養成分又滿足瘤胃生物的活動代謝，這也許是產氣速率差異不顯著的原因。

3.3 不同比例青貯甘蔗尾與青貯玉米秸稈組合對產氣參數的影響

早期，盧德勛（2000）[26]指出不同飼料源的營養性物質、非營養性物質和抗營養物質間具有互作的整體效應，其中包括正組合效應、負組合效應和零組合效應。提高反芻動物對粗飼料的采食量和利用率是動物營養學者追求的目標，不同精粗比、營養成分不同組合等都會對采食量和營養物質消化率有重要影響。如張潔(2007)[27]研究表明，不同精粗比對荷斯坦奶牛體外產氣DM、OM和NDF降解率、VFA具有重要影響，DM、OM降解率隨著精料比例升高而升高，而NDF相反，當精粗比為30∶70時效果最佳。布同良（2006）[28]研究表明，青貯玉米與羊草組合苜蓿皆產生正組合效應，分析認為青貯玉米和羊草干草CP含量低，組合CP含量高的苜蓿有利于纖維物質的發酵。趙向輝（2012）[29]在日糧非纖維性碳水化合物（NFC）對人工瘤胃發酵、微生物合成和纖維分解菌群的影響研究中表明，日糧瘤胃降解蛋白（RDP）和NFC（玉米淀粉、蔗糖、柑橘果膠和菊粉）對NDF表觀消化率存在交互作用（P＜0.01），且當日糧中有足夠的瘤胃可利用N時，蔗糖和果膠在微生物合成方面比淀粉更具有優勢。本試驗中由于提供了充足的精料，所以日糧有足夠的可利用N，且青貯甘蔗尾主要的NFC為蔗糖，青貯玉米秸稈為淀粉，青貯甘蔗尾組累積產氣量較高，與趙向輝（2012）[29]研究一致。試驗中SS1、SS2組合CS可消化有機物均較單一發酵青貯甘蔗尾（SS）和青貯玉米秸稈(CS)產氣高，其中SS1∶CS為75∶25組顯著升高，其他指標也都有升高趨勢。這說明甘蔗尾青貯（SS）組合青貯玉米秸稈(CS)對反芻動物飼料資源的利用具有重要作用，組合效應機制需要更多研究。

4 小結

①青貯甘蔗尾組合青貯玉米秸稈對96 h累積產氣量隨著青貯甘蔗尾比例升高而升高、對可消化有機物和代謝能的影響，不同青貯甘蔗尾效果不一。

②不同比例青貯甘蔗尾與青貯玉米秸稈組合a、b參數均較單一發酵青貯玉米高，且青貯甘蔗尾和青貯玉米秸稈對產氣速率c沒有影響。

③產氣試驗表明，青貯甘蔗尾組合青貯玉米秸稈，當青貯甘蔗尾∶青貯米秸稈為75∶25時，96 h產氣，代謝能、可消化有機物以及產氣參數基本達最佳。