外流速率實測與參考對羊常用飼料瘤胃有效降解率的影響

劉勝寒 次仁曲珍 張 立 黨世彬 莫 放 張 微*

(1.中國農業大學動物科學技術學院，動物營養學國家重點實驗室，北京 100193；2.西藏自治區農牧科學院畜牧獸醫研究所，綿羊改良研究室，拉薩 850009)

飼料的瘤胃降解特性是反芻動物飼料營養價值評價的重要內容，通常采用瘤胃尼龍袋法進行測定。瘤胃尼龍袋法是指將一定量、一定粒度的待測飼料裝入一定規格的尼龍袋中，通過反芻動物永久性瘤胃瘺管投入到瘤胃中培養，經發酵一定時間后，將尼龍袋經瘤胃瘺管取出并測定飼料在各時間點的消失率，擬合動態降解方程，結合飼料外流速率，計算有效降解率的方法。

飼料瘤胃有效降解率的計算是基于其在瘤胃中的外流速率進行，因此瘤胃外流速率的測定至關重要。瘤胃外流速率是指單位時間內從瘤胃中流出的固體或液體體積占瘤胃內容物體積的百分比，常用k表示，單位為%/h或h-1。

顏品勛等[1]早期測定了羊草、小麥秸稈、稻草、高粱青貯、苜蓿干草5種粗飼料在牛上的瘤胃外流速率，近年也有研究測定了羊草、小麥秸稈、苜蓿、地瓜秧和玉米秸在肉羊上的瘤胃外流速率[2]。目前精料的瘤胃外流速率多引用?rskov等[3]的研究結果，在牛和羊上，涉及到飼料瘤胃外流速率的研究都是在引用和參考前人為數不多的試驗結果，這顯然不利于得出準確的瘤胃有效降解率，不利于推動反芻動物飼料營養價值評價精準化發展。一方面，飼料瘤胃外流速率受動物品種、飼料種類、溫度、飼料顆粒細度、飼糧精粗比、飼喂水平等多種因素影響；另一方面，我國飼料種類良多，資源廣泛，目前已有的外流速率測定工作顯然是不足夠的。

本研究采用瘤胃尼龍袋技術結合鉻標記飼料法對豆粕、菜籽粕、玉米、鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈6種半細毛羊常用飼料的瘤胃外流速率進行測定，并用該實測值計算瘤胃有效降解率，然后與基于普遍采用的外流速率參考值所得的瘤胃有效降解率進行比較，旨在準確評價半細毛羊6種常用飼料瘤胃有效降解率，比較利用外流速率實測值與參考值對飼料瘤胃有效降解率的影響，推動反芻動物飼料營養價值評價工作更加精準。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

待測瘤胃外流速率的6種飼料分別為豆粕、菜籽粕、玉米、鴨茅、大豆秸稈和小麥秸稈，所有飼料粉碎過18目篩。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗動物及飼喂制度

本試驗選用16只3周歲、健康狀況良好、體重63～65 kg的云南半細毛羊公羊作為試驗動物，其中4只裝有永久性瘤胃瘺管，12只沒有瘺管。4只瘺管羊只用來測定鉻標記飼料干物質回收率，12只非瘺管羊用來測定瘤胃外流速率。將12只非瘺管羊隨機分為3組，每組4只。

羊只所喂飼糧精粗比為3∶7，營養水平為1.3倍NRC(2007)維持需要，每只羊每天飼喂精料480 g，大豆皮720 g，黑麥干草400 g，每天07:00和17:00分2次等量飼喂，先喂黑麥干草，后喂精料和大豆皮混合料。羊只單欄飼喂，自由飲水。飼糧組成及營養水平見表1。

表1 飼糧組成及營養水平(干物質基礎)

1.2.2 鉻標記飼料的制備與飼喂

鉻標記飼料的制備參考《飼料生物學評定技術》[4]中的方法進行。鉻標記飼料中鉻用量占待測飼料干物質的4%～14%。稱取適量重鉻酸鹽溶于溫水，將溶解后的重鉻酸鉀溶液倒入待測飼料中，攪拌均勻至稠粥狀，加蓋，置于恒溫干燥箱內，100 ℃加熱24 h。將烘干的鉻標記飼料用自來水沖洗至水澄清。將洗凈后的鉻標記飼料放入盆中，加入適量蒸餾水，將飼料懸浮于水中，加入適量抗壞血酸，攪拌均勻，使pH下降至4.0，靜置12 h，恒溫干燥箱內65℃烘干。

鉻標記飼料與基礎飼糧混合均勻后投喂，飼喂量為65 g/只，確保羊只將鉻標記飼料全部采食無剩余。

1.2.3 樣品采集和制備

試驗羊早上采食結束時記為0 h，分別于0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、40、44、48、54、60、72、84、96、108、120 h直腸取糞樣。糞樣在65 ℃烘干粉碎，待下一步測定。

1.2.4 基于外流速率實測值和參考值的有效降解率的比較

分別使用外流速率參考值和實測值對菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅6種飼料的干物質、有機物、粗蛋白質瘤胃有效降解率進行計算，比較二者的差異。精料外流速率參考值參考?rskov等[3]，粗料外流速率參考值參考顏品勛等[5]。

1.3 檢測指標

1.3.1 鉻標記飼料干物質回收率的測定

試驗前進行鉻標記飼料穩定性的測試，將待測飼料裝入尼龍袋中并投放到瘤胃中培育24 h，計算干物質回收率。尼龍袋規格為6 cm×10 cm，孔徑300目。稱取精料4.0 g或粗料2.5 g(精確到0.001 g)裝入尼龍袋中，每只羊6根管子，每根管子裝2個袋子作為平行，6根管子分別裝6種飼料，4只羊為4個重復。分別將2個裝有待測飼料的尼龍袋口交叉夾于1根內徑3 mm、長25 cm半軟塑料管的底端，用橡皮筋纏繞固定。尼龍袋于晨飼前用鉗子一起送入瘤胃腹囊。

干物質回收率(%)=[(瘤胃培養24 h后鉻標記飼料殘渣質量×殘渣干物質含量)/(鉻標記飼料質量×鉻標記飼料干物質含量)]×100。

1.3.2 鉻標記飼料糞中鉻含量的測定

參考張麗英[6]的方法，對糞樣使用干法灰化前處理，稱取糞樣置于坩堝中，低溫炭化至無煙后轉入高溫爐進行灰化，滴加鹽酸溶液并煮沸，隨后轉移到容量瓶中定容搖勻待測，同時做空白試驗。采用原子吸收光譜法測定糞樣中鉻含量，使用鉻標準溶液[貨號為GBW(E)080257，購自北京世紀奧科生物技術有限公司]繪制標準曲線，使用日立ZA-3000原子吸收分光光度計測定吸光度值。

1.3.3 飼料瘤胃外流速率的計算

計算瘤胃外流速率的數學方程[2]為：

Ct=C0e-kt。

式中：C0為糞樣中鉻含量的最高值(μg/g)；Ct為糞樣中鉻含量達到最高值以后各個時間點的含量值(μg/g)；k為瘤胃外流速率(%/h)；t為在瘤胃中的消化時間(h)。

1.3.4 有效降解率的計算

飼料營養成分有效降解率[4]計算公式：

ED=a+bc/(c+k)。

式中：ED表示某營養成分的有效降解率(%)；a表示某營養成分的快速降解部分(%)；b表示某營養成分的慢速降解部分(%)；c表示b的降解速率(%/h)；k表示某營養成分的瘤胃外流速率(%/h)。

1.4 數據統計分析

數據使用Excel 2016進行整理，并使用Excel 2016和GraphpadPrism 8.4.1進行線性擬合，有效降解率和相對誤差使用Excel 2016進行計算。

2 結果與分析

2.1 鉻標記飼料的干物質回收率

6種鉻標記飼料在瘤胃中培養24 h后的干物質回收率見表2。6種鉻標記飼料干物質平均回收率為72.32%，玉米的干物質回收率最低，為45.92%，其他飼料均達到75%以上。6種鉻標記飼料干物質回收率的變異系數均小于5%。

表2 鉻標記飼料的干物質回收率

2.2 各時間點糞樣中鉻含量和飼料瘤胃外流速率

各時間點糞樣中鉻含量及其對應的指數方程和一次方程以及飼料的瘤胃外流速率見表3。

表3 糞中鉻含量及其對應的回歸方程和飼料瘤胃外流速率

對于糞中鉻含量，鉻標記豆粕在28 h時出現最大值；鉻標記菜籽粕在24 h時出現最大值；鉻標記玉米在24 h時出現最大值；鉻標記鴨茅在32 h時出現最大值；鉻標記大豆秸稈在24 h時出現最大值；鉻標記小麥秸稈在36 h時出現最大值。采食豆粕、菜籽粕、玉米3種鉻標記精料后糞中鉻含量達到峰值的時間比鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈3種粗料早。糞中鉻含量與時間呈指數關系，相關系數較高。

在通過方程Ct=C0e-kt確定外流速率時，k由C0以后的糞中鉻含量確定，即只與鉻排放峰值之后的糞中鉻含量有關。確定外流速率的指數方程Ct=C0e-kt可變形為一次方程lnC0-lnCt=kt，其中斜率k即為外流速率。利用糞中鉻含量的最高值C0、達到最高值以后各時間點糞中鉻含量Ct和時間t，可以確定每種飼料的一次方程。

2.3 基于外流速率實測值和參考值的有效降解率

由表4可以看出，菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅的外流速率參考值分別為5.00%/h、5.00%/h、5.00%/h、3.14%/h、3.14%/h、3.14%/h，外流速率實測值分別為7.49%/h、7.30%/h、6.84%/h、3.97%/h、5.59%/h、5.02%/h，實測值全部高于參考值。菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅外流速率參考值和實測值相對誤差分別為33.24%、31.51%、26.90%、20.91%、43.83%、37.45%，相對誤差最大的為大豆秸稈(43.83%)，最小的為小麥秸稈(20.91%)。

表4 外流速率實測值和參考值的比較

由表5可以看出，采用參考值計算出的菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅的干物質有效降解率分別為39.39%、57.23%、51.62%、27.28%、50.90%、55.28%，采用實測值計算出的分別為36.73%、51.78%、47.64%、25.58%、44.92%、47.71%，采用實測值計算所得數值全部低于采用參考值計算所得數值。采用參考值和實測值計算出的菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅干物質有效降解率的相對誤差分別為7.24%、10.53%、8.35%、6.65%、13.31%、15.87%，菜籽粕、玉米、小麥秸稈的相對誤差相對較小，豆粕、大豆秸稈、鴨茅的相對誤差相對較大，相對誤差最大的為鴨茅(15.87%)，最小的為小麥秸稈(6.65%)。采用參考值計算出的菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅的有機物有效降解率分別為39.93%、55.28%、54.57%、26.55%、48.51%、54.16%，采用實測值計算出的分別為35.63%、49.66%、49.81%、24.65%、42.39%、47.08%，采用實測值計算所得數值全部低于采用參考值計算所得數值。采用參考值和實測值計算出的菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅有機物有效降解率的相對誤差分別為12.07%、11.32%、9.56%、7.71%、14.44%、15.04%,豆粕、玉米、小麥秸稈的相對誤差相對較小，菜籽粕、大豆秸稈、鴨茅的相對誤差相對較大，相對誤差最大的為鴨茅(15.04%)，最小的為小麥秸稈(7.71%)。采用參考值計算出的菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅的粗蛋白質有效降解率分別為35.11%、43.63%、44.03%、27.77%、59.54%、60.90%，采用實測值計算出的分別為31.54%、37.43%、41.72%、25.53%、52.29%、52.51%，采用實測值計算所得數值全部低于采用參考值計算所得數值。采用參考值和實測值計算出的菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅粗蛋白質有效降解率的相對誤差分別為11.32%、16.56%、5.54%、8.77%、13.86%、15.98%，菜籽粕、玉米、小麥秸稈的相對誤差較小，豆粕、大豆秸稈、鴨茅的相對誤差較大，相對誤差最大的為豆粕(16.56%)，最小的為玉米(5.54%)。

表5 基于外流速率實測值與參考值計算所得干物質、有機物和粗蛋白質有效降解率比較

3 討 論

3.1 鉻標記飼料干物質回收率

鉻標記豆粕、菜籽粕、玉米、鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈在瘤胃內培養24 h后，其干物質回收率分別為77.55%、75.95%、45.92%、80.11%、77.40%、79.85%，平均回收率為72.32%。除玉米外，其他鉻標記飼料干物質回收率均在75%以上，說明鉻標記飼料穩定性較好，在瘤胃中不易被降解。不同飼料間的干物質回收率有差異，這與飼料中纖維成分含量有關，鉻與飼料纖維成分形成不被消化的結合物[7]。玉米中纖維成分含量較低，所以干物質回收率較低。

3.2 飼喂不同飼料后糞中鉻含量的高峰期

飼喂不同飼料后糞中鉻含量出現峰值的時間有差異，6種飼料出現峰值的時間范圍在24～36 h。豆粕、菜籽粕、玉米、鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈分別在28、24、24、32、24、36 h出現峰值，說明它們通過瘤胃的最大速率分別在飼喂后28、24、24、32、24、36 h出現。豆粕、菜籽粕、玉米3種精料出現峰值的時間相對集中，而鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈3種粗料出現峰值的時間相對分散。3種精料糞中鉻含量達到峰值的時間比3種粗料短，說明精料在瘤胃中的停留時間比粗料短。豆粕、菜籽粕、玉米3種精料含纖維成分較少，含蛋白質、淀粉等易消化成分較多，在瘤胃中更容易被降解，所以在瘤胃中的停留時間較短；相反，鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈中纖維成分含量很高，消化性相對較差，因此在瘤胃中停留時間較長。

林春建等[8]在牛上測定了鉻標記豆餅和麩皮的瘤胃外流速率，發現豆餅在28～32 h出現峰值，麩皮在32～36 h出現峰值，精料比粗料出現峰值的時間短，與本試驗結果基本一致。李杰等[9]測定了4種不同粒度豆粕的瘤胃外流速率，發現糞中鉻含量出現高峰的時間為40～44 h，明顯高于本試驗結果。馬麗娟等[10]采用鉻標記法測定了狍常用飼料的瘤胃外流速率，發現玉米出現高峰的時間為28～32 h，豆粕為24～28 h，與本試驗結果基本一致。

3.3 不同飼料瘤胃外流速率的比較

通過本研究發現，不同飼料之間瘤胃外流速率有差異，豆粕、菜籽粕、玉米、鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈的瘤胃外流速率分別為7.30%/h、7.49%/h、6.84%/h、5.02%/h、5.59%/h、3.97%/h。豆粕、菜籽粕、玉米3種精料的瘤胃外流速率比鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈3種粗料的高。在3種精料中，菜籽粕的外流速率高于豆粕，豆粕的外流速率高于玉米；在3種粗料中，大豆秸稈的外流速率高于鴨茅，鴨茅的外流速率高于小麥秸稈。在相同的飼喂水平和飼料粒度等條件下，飼料瘤胃外流速率與飼料容重有關。精料容重相對較大，在瘤胃內容物中處于偏下的位置，更易通過瘤網胃口，所以外流速率較大；粗料容重較小，漂浮在瘤胃液上層，不容易外流，所以外流速率較小。劉美[11]研究發現,相同精料水平下飼料瘤胃外流速率與飼料中性洗滌纖維含量和容重顯著相關。在顆粒料條件下，不同飼糧的瘤胃外流速率(k)可以由飼糧精料水平(X1)和飼料原料容重(X2)進行預測：k=2.46-0.012X1+0.003X2。

李杰等[9]設置細粉豆粕、中粉豆粕、未粉豆粕和粗粉豆粕4種不同粒度的豆粕，研究了不同粒度豆粕對綿羊瘤胃發酵及其外流速率的影響，結果發現，細粉豆粕、中粉豆粕、未粉豆粕和粗粉豆粕瘤胃外流速率分別為5.8%/h、4.5%/h、5.0%/h和4.8%/h。本研究中豆粕的瘤胃外流速率為7.30%/h，高于李杰等[9]的研究結果。Hadjipanayiotou[12]研究表明，豆粕的瘤胃外流速率比纖維性飼料的高，與本研究結果一致。Susmel等[13]在牛上的研究顯示，鴨茅、苜蓿的瘤胃外流速率比玉米青貯、牧草干草、梯牧草、牛毛草的高，其中鴨茅的瘤胃外流速率為4.5%/h。本研究在綿羊上測定的鴨茅瘤胃外流速率為5.02%/h，高于小麥秸稈，低于大豆秸稈。劉建新等[14]使用稻草單獨飼喂綿羊，測得其瘤胃外流速率平均為1.52%/h，陳曉琳等[2]在肉羊上測定的小麥秸稈的瘤胃外流速率為3.07%/h，本研究測定的小麥秸稈的瘤胃外流速率為3.97%/h。Kusmartono等[15]在馬鹿上的研究發現，飼喂菊苣時其固相和液相的瘤胃外流速率比飼喂黑麥草時高。本研究表明鴨茅的綿羊瘤胃外流速率高于小麥秸稈。王興菊[16]測定了玉米、豆粕、菜籽餅、苜蓿、三葉草、青貯玉米、青貯皇竹草和大葉麻竹筍殼在山羊上的瘤胃外流速率，其中玉米、豆粕、菜籽餅3種精料的瘤胃外流速率分別為4.52%/h、4.91%/h、4.89%/h，大于苜蓿、三葉草、青貯玉米、青貯皇竹草和大葉麻竹筍殼，本研究測得的豆粕、玉米、菜籽粕的瘤胃外流速率要高于此值。不同研究之間實測外流速率的差異可能是由動物品種、飼喂水平和飼料粒度等的不同所導致。

根據?rskov等[3]和顏品勛等[5]的研究，人們在使用容重較大的飼料如餅粕類飼料或玉米時，瘤胃外流速率參考值大多為5.00%/h，而干草類或秸稈類飼料瘤胃外流速率參考值多為3.14%/h。本研究所得豆粕、菜籽粕、玉米、鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈的瘤胃外流速率實測值分別為7.30%/h、7.49%/h、6.84%/h、5.02%/h、5.59%/h、3.97%/h，可以看出無論是餅粕類飼料、玉米還是干草、秸稈飼料，瘤胃外流速率實測值與參考值都有較大差異。

3.4 基于外流速率實測值和參考值的有效降解率比較

本研究中菜籽粕、豆粕、玉米、小麥秸稈、大豆秸稈、鴨茅6種飼料的外流速率實測值均比參考值大，采用實測值計算的干物質、有機物和粗蛋白質有效降解率均比采用參考值計算所得數值小。根據公式ED=a+bc/(c+k)，當a、b、c值不變而k值增大時，ED減小?？梢钥闯?，使用參考值計算有效降解率導致結果偏高。

通過對實測值和參考值計算所得的干物質、有機物、粗蛋白質有效降解率進行比較，干物質有效降解率的相對誤差最小的為小麥秸稈6.65%，最大的為鴨茅15.87%；有機物有效降解率的相對誤差最小的為小麥秸稈7.71%，最大的為鴨茅15.04%；粗蛋白質有效降解率的相對誤差最小的為玉米5.54%，最大的為豆粕16.56%?？梢钥闯?，干物質、有機物和粗蛋白質有效降解率，基于外流速率實測值和參考值計算后都出現了較大的相對誤差，說明兩者所得飼料瘤胃有效降解率差異較大。這也說明當前瘤胃外流速率采用參考值無法很好地應用于實際情況當中，在實際研究時對飼料外流速率進行實測才是確保結果準確的最好辦法。

4 結 論

① 不同飼料的瘤胃外流速率不同，豆粕、菜籽粕、玉米、鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈的瘤胃外流速率分別為7.30%/h、7.49%/h、6.84%/h、5.02%/h、5.59%/h、3.97%/h，豆粕、菜籽粕、玉米3種精料的瘤胃外流速率比鴨茅、大豆秸稈、小麥秸稈3種粗料的高。

② 基于外流速率實測值計算的有效降解率與基于參考值計算的有效降解率差異較大，在涉及到飼料瘤胃有效降解率計算的實際研究工作中建議對飼料瘤胃外流速率進行實測。