不同品种甜高粱青贮体外产气量及瘤胃降解特性比较

阿依古丽·艾买尔，王娇，张苏江1,

(1.兵团塔里木畜牧科技重点实验室，新疆 阿拉尔 843300；2.塔里木大学动物科学学院，新疆 阿拉尔 843300)

随着畜牧业的兴起，我国可利用草地面积逐年缩小，人工草地发展缓慢，不能满足畜牧业快速发展的需要[1].饲草青贮广泛应用于畜牧业，可以降低饲草供给压力，延长饲草使用时间等[2].青贮是保护和开发饲料资源，发展“节粮性”畜牧业的有效手段[3].青贮饲料在华东地区的实际生产中得到了广泛的应用[4].

甜高粱在我国栽培历史久远，属禾本科一年生草本植物C4植物，是光合速率最高的作物.甜高粱茎秆富含糖分，含糖锤度多在13%～20%[5].甜高粱具有耐盐碱、抗旱、耐涝、耐高温、耐贫瘠、光合效率高、高生物产量等特性[6-8].甜高粱作为饲用植物已经引起了世界各国的普遍重视，是荒漠盐碱化地区极具开发潜力的作物[5,9].甜高粱制作青贮饲料是目前甜高粱的重要利用形式之一[10].甜高粱作为青贮饲料具有转化率高、营养丰富的特点.研究表明[11]，甜高粱青贮的干物质(DM)产量、蛋白质、有氧稳定性高于玉米青贮，干物质降解率、中性洗涤纤(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)在反刍动物体内消化率也高于玉米青贮，pH值、乳酸含量与玉米青贮相近.赵通等[12]用甜高粱青贮后饲喂肉牛，增质量比玉米秸秆青贮和全株玉米青贮提高44.37%和7.8%，头均日收益分别提高93.49%和29.64%.

不同品种的甜高粱主要生物学性状存在很大差异.《中国高粱品种目录》中收录了1 500多份种质资源，其中包括国内种质380余份，国外引入种质1 000余份[13].本研究以4个品种甜高粱青贮为材料，以装有永久性瘤胃瘘管的奶牛作为试验动物，通过体外产气法和体内尼龙袋法评价不同品种甜高粱青贮的降解特性和营养价值，为甜高粱青贮饲料的科学利用提供数据参考.

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 甜高粱青贮 选择‘吉甜1号’‘丽欧’‘大力士’和‘兰巴斯’4个品种甜高粱于2015年4月28日播种(4种甜高粱品种由提供)，播种行距为60 cm，株距20 cm，人工播种，按常规方法进行田间管理.‘大力士’在乳熟初期收割，其他3个品种甜高粱均于蜡熟期收割.收割时使用糖锤度计(ATAGO，Japan)测得4个品种甜高粱糖锤度分别为‘吉甜1号’21.08%、‘丽欧’22.54%、‘大力士’11.57%、‘兰巴斯’18.22%.采用罐装青贮方式，选用容量体积为2.5 kg塑料瓶作为青贮容器，用粉草机将收割的甜高粱粉碎至2～3 cm，人工填装于塑料罐中，每种青贮制作10灌.填装青贮原料过程中，用短木棒不断捣压，使青贮原料被最大限度压实压紧.之后在灌口上附近封垫密，拧紧盖口，室温(15～25 ℃)避光保存90 d后，将每个甜高粱品种的3个青贮瓶全部倒出、混匀，采用四分法取样,在65 ℃烘箱中烘干至恒质量、粉碎过1 mm孔筛，制备分析样品，用于体外模拟瘤胃发酵试验和体内瘤胃降解试验.4个品种甜高粱青贮的化学成分见表1.

表1 甜高粱青贮的化学组成

1.1.2 试验动物 选用1头体况良好，装有永久性瘤胃瘘的荷斯坦奶牛，供采集瘤胃液进行体外发酵产气试验和体内尼龙袋降解试验.试验奶牛拴系饲养，每日上午和下午各饲喂一次，自由饮水，常规管理，瘘管牛自由采食干草，精料补充料购于天康饲料公司，主要成分为玉米粉、麸皮、豆粕、矿物质和维生素添加剂等组成.试验在塔里木大学实验站进行.饲料组成与营养水平见表2.

表2 饲粮组成及营养水平(干物质基础)

1.2 方法

1.2.1 体外模拟瘤胃发酵产气试验 瘤胃液采集：在试验奶牛饲喂后2 h，通过瘤胃瘘管从瘤胃的上、中、下3个不同部位分别采集瘤胃液1 L左右，经4层纱布过滤，滤液置于温热的保温瓶中迅速带回实验室.

培养液：缓冲液按文献[14]提供的方法配制.培养液由过滤瘤胃液和缓冲液按2∶1比例配制而成.

体外培养：采用100 mL玻璃注射器进行体外培养，称取500 mg不同品种甜高粱青贮饲料样品，放置于玻璃注射器底部中进行体外产气试验，将缓冲液与瘤胃液按体积比2∶1的混合发酵液作为培养液，用分液器向注射器培养管中分装20 mL培养液，排除气泡，放置39 ℃恒温振荡培养箱中进行培养.记录培养发酵2、4、6、8、12、24、36、48 h时的产气量，每个品种甜高粱分析样品设3个重复，并设置3支未加分析样品的对照空白培养管，共需要15只玻璃注射器进行发酵试验.

1.2.2 体内瘤胃尼龙袋降解试验 用300目尼龙布制成 8 cm×12 cm的长方形尼龙袋，尼龙袋边缘双线缝合后用酒精灯将边烤焦，以免脱丝.准确称量4 g分析样品装入已知质量的尼龙袋中，以备瘤胃降解率的测定.

设定分析测定甜高粱青贮饲料在瘤胃内6、12、24、36、48 h时间点的降解率，同一时间点4个品种甜高粱青贮饲料分别放置尼龙袋3个重复，一根塑料软管上按编号捆系12个尼龙袋.每个时间点的所有尼龙袋按编号系在一根塑料软管上，共使用5根塑料软管60个尼龙袋.将装入样品的尼龙袋编号标记，系紧尼龙袋口，然后将系好的尼龙袋系在塑料软管的一端.在早上喂料前1 h，将系有尼龙袋一端的塑料软管置于瘤胃内，塑料软管的另一端固定在瘘管上.尼龙袋在瘤胃内放置6 h时，取出系有12个尼龙袋的一根塑料软管，用清水冲洗塑料软管和尼龙袋，直到水澄清，将尼龙袋放入65 ℃烘箱内烘48 h至恒质量.在尼龙袋放置瘤胃后的8、12、24、48 h时，重复以上过程.具体参考文献[15]的方法.瘤胃降解前后青贮饲料样品NDF和ADF的含量采用张丽英[16]介绍的粗纤维范氏(Van Soest)分析方案进行测定.

待测饲料在瘤胃中不同时间点DM、NDF和ADF的降解率，按下式计算：

A(%)=(B-C)/B×100%

式中：A是饲料营养素的瘤胃降解率，%；B为待测饲料降解前营养物质的含量，g；C为待测饲料瘤胃降解后营养物质含量，g.

1.3 统计分析

2 结果与分析

2.1 不同品种甜高粱青贮的体外产气量变化

从图1可以看出，随发酵时间的延长，不同品种甜高粱青贮饲料产气量均呈上升趋势，在0～24 h时间段产气速率较高，24～72 h产气量上升趋势趋于平缓.在发酵的相同时间点进行比较，‘丽欧’甜高粱青贮体外发酵产气量最多，显著大于其他3个甜高粱品种(P<0.05)，其次为‘吉甜1号’和‘兰巴斯’，‘大力士’甜高粱青贮产气量最小.在发酵12 h前，‘丽欧’和‘吉甜1号’的产气量均显著高于‘大力士’和‘兰巴斯’，在发酵24 h时，‘丽欧’体外发酵产气量达到了50.33 mL，而‘大力士’产气量仅为26.43 mL，‘吉甜1号’和‘兰巴斯’分别为43.67，40.00 mL；在发酵48和72 h时，不同品种甜高粱青贮体外发酵产气量顺序与24 h是一致的.

2.2 不同品种甜高粱青贮的DM降解率

由表3可见，随着青贮饲料在瘤胃内滞留时间的延长，DM降解率逐渐增加.不同品种甜高粱青贮饲料的DM瘤胃降解率存在显著性差异(P<0.05)，其中，在12 h时，‘丽欧’的DM降解率为30.46%，‘吉甜1号’和‘大力士’DM降解率均接近29%，‘兰巴斯’最低，为25%.在48 h时，各品种甜高粱青贮瘤胃DM降解率差异进一步增大，‘丽欧’比‘兰巴斯’瘤胃DM降解率高出53%(P<0.05).

图1 不同品种甜高粱青贮体外降解72 h产气量变化Figure 1 Effects of in vitro gas production of different cultivar sweet sorghum silages

表3 不同品种甜高粱青贮瘤胃DM降解率比较

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

Different lower case letters on peer date shouders indicate signifcant differenceP<0.05.

2.3 不同品种甜高粱青贮的瘤胃NDF降解率比较

由表4可知， NDF降解率在6～48 h内呈逐渐增加趋，不同品种甜高粱青贮6 h瘤胃降解率存在显著性差异(P<0.05)，‘丽欧’NDF降解率最大为 30.35%，‘兰巴斯’最低为21.41%，‘吉甜1号’和‘大力士’降解率居中，降解率均超过27%，但二者不存在显著性差异(P>0.05)，而且在24 h前不同品种甜高粱青贮降解率均保持了相同的顺序.在24～48 h时，‘大力士’NDF降解率增幅较小，其降解率与‘兰巴斯’相似(P<0.05).

表4 不同品种甜高粱青贮的瘤胃NDF降解率比较

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

Different lower case letters on peer date shouders indicate signifcant differenceP<0.05.

2.4 不同品种甜高粱青贮瘤胃ADF降解率比较

在0～6 h期间，‘丽欧’的降解率最大，达到了36.1%，显著高于其它品种(P<0.05)，‘兰巴斯’ADF降解率最低，为30.14%，‘大力士’和‘吉甜1号’居中.在24～48 h时间段，‘丽欧’和‘吉甜1号’ADF降解率基本一致，显著高于‘大力士’和‘兰巴斯’(P<0.05).

表5 不同品种甜高粱青贮的瘤胃ADF降解率比较

同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05).

Different lower case letters on peer date shouders indicate signifcant differenceP<0.05.

3 讨论

3.1 不同甜高粱青贮体外发酵产气量

饲料在瘤胃中产生的气体主要来源于微生物对饲料中碳水化合物和蛋白质含碳部分的分解，体外产气量可反映瘤胃中微生物的降解活性和饲料降解率[17].在本研究中，‘丽欧’产气量和‘吉甜1号’的72 h产气量均超过了50 mL，显著高于‘大力士’和‘兰巴斯’2个甜高粱青贮饲料，这是由于这2种甜高粱均属于高糖甜高粱品种，其茎秆锤度均超过了20%，同时这2个甜高粱品种的籽实还含有一定量的淀粉.甜高粱茎秆糖分及淀粉均属于可发酵性碳水化合物，含量越高，越容易被发酵培养液中的瘤胃微生物所利用，会产生较多的挥发性脂肪酸、CH4、CO2等气体.‘大力士’产气量最低，也是由于其茎秆含糖量低(只有11.57%)、无籽实淀粉造成的.张苏江等[18]的研究也证实了甜高粱青贮在体外发酵的累积产气量大于玉米和普通高粱青贮.体外气化法是目前国内外常用的一种评估牧草资源饲养价值的方法，饲料中的可发酵有机物含量高，微生物的活性就越高，产气量就越大，反之，微生物的活性较弱，产气量就较少[19].

3.2 不同甜高粱DM、NDF和ADF的瘤胃降解特性

活体外人工瘤胃产气量法具有操作简便、重复性好，可以通过体外产气量较真实地模拟牧草在瘤胃内的有机物质消化率、从而初步估测饲料的营养价值.但是，体外产气法作为一种体外模拟技术，有别于动物实际生理状况，试验结果会受诸多试验环境因素的影响，如发酵产物的累积不同于体内发酵，因此，为了更好客观评价饲料营养价值，还需要结合DM、粗纤维的瘤胃降解率等指标综合评定某种原料的营养价值[20].

饲料DM在瘤胃内的降解率高低，反映了饲料综合营养素的可消化特性，一般来讲，同一种饲料在瘤胃中滞留时间越长，则降解率越高，越有利于动物的生长和生产，反之，则降解率较低[21].本研究表明，不同品种甜高粱青贮瘤胃DM降解率之间存在显著差异，‘丽欧’DM瘤胃降解率最大为43.11%，‘兰巴斯’最低为26.85%，‘吉甜1号’和‘大力士’降解率居中，均超过了35%.干物质在瘤胃降解率反映了饲料中可易降解部分的多少，显而易见，甜高粱糖分及淀粉均是容易被瘤胃微生物消化降解的成分，因此，丰富的茎秆糖分及淀粉含量应该是‘丽欧’DM降解率较高主要原因，相反，‘兰巴斯’可能因糖分和淀粉含量偏低而导致其DM降解率较低，说明该品种甜高粱可降解性较差，对动物的营养价值不高.‘大力士’虽然糖分和淀粉含量较低，但‘大力士’在收割时仅处于乳熟初期，此时，‘大力士’茎秆木质化程度较低，因此，可以被瘤胃微生物更好地消化降解，这可能是引起‘大力士’青贮DM降解率较高的原因所在.

饲料NDF和ADF的瘤胃降解率大小反映了饲料消化的难易程度，是评价粗饲料营养价值的重要指标.饲料粗纤维物质的组成会影响其在瘤胃内的降解率，故不同饲料原料的NDF和ADF在瘤胃中的降解率往往存在很大差异[22-23].在本研究中，‘丽欧’和‘吉甜1号’较高的NDF、ADF降解率正是其粗纤维组成存在差异的反映，也有可能是其可发酵碳水化合物糖分和淀粉含量较多，导致瘤胃微生物消化能力增加所引起的.NDF和ADF都是植物细胞壁成分，包括纤维素、半纤维素和木质素等物质，NDF和ADF的消化降解主要依靠瘤胃微生物产生的纤维素降解酶类进行消化[24]，因此，含量丰富的可发酵糖类可以通过促进瘤胃微生物的增殖，进而增加纤维素降解酶的产量及活性，间接影响NDF和ADF的消化降解程度.

4 结论

‘丽欧’和‘吉甜1号’甜高粱青贮体外发酵产气量和瘤胃NDF、ADF粗纤维降解率显著大于‘大力士’和‘兰巴斯’，从瘤胃DM降解率看，‘丽欧’最大，显著大于其他3个品种甜高粱品种.因此，‘丽欧’甜高粱青贮营养价值最好，其次是‘吉甜1号’，‘大力士’和‘兰巴斯’营养价值和可消化性较差.