李勝利 史海濤 曹志軍 王雅晶

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193)

粗飼料是反芻動(dòng)物及其他草食動(dòng)物飼糧必不可缺少的組成部分，其品質(zhì)優(yōu)劣直接關(guān)系到動(dòng)物的生產(chǎn)性能和健康狀況。據(jù)《中國(guó)奶業(yè)統(tǒng)計(jì)摘要2014》的數(shù)據(jù)顯示，由于我國(guó)奶牛養(yǎng)殖業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)粗飼料的需求不斷上升，我國(guó)苜蓿進(jìn)口量從2008年的19 600 t激增到2013年的755 598 t，5年時(shí)間增長(zhǎng)了37.5倍;苜蓿出口量從2008年的26 904 t銳減到2013年的1 416 t，5年時(shí)間下降了18.0倍。此外，2012年中央一號(hào)文件決定啟動(dòng)“振興奶業(yè)苜蓿發(fā)展行動(dòng)”，中央財(cái)政在2012年到2015年期間撥付5.25億專項(xiàng)資金建設(shè)50萬畝(1畝=667 m2)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)苜蓿片區(qū)，以促進(jìn)我國(guó)苜蓿種植業(yè)的發(fā)展，為畜牧業(yè)提供更多的優(yōu)質(zhì)粗飼料。有研究表明，當(dāng)高產(chǎn)奶牛飼糧中優(yōu)質(zhì)苜蓿干草的比例從12.6%增加到37.8%時(shí)，精料的使用量可從58%下降到38%，且奶牛干物質(zhì)采食量顯著增加(P＜0.05)，產(chǎn)奶量和乳脂率顯著增加(P＜0.05)，體細(xì)胞數(shù)顯著下降(P＜0.05)。優(yōu)質(zhì)粗飼料對(duì)高產(chǎn)奶牛維持其生產(chǎn)性能至關(guān)重要，但是，中低質(zhì)粗飼料的開發(fā)利用也不容忽視，因?yàn)橹械彤a(chǎn)奶牛、干奶牛、后備牛、肉牛、羊等草食動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求并不是特別高，飼糧中合理使用一部分經(jīng)過處理的粗飼料可以在不降低其生產(chǎn)性能的前提下大幅降低飼料成本。

粗飼料對(duì)維持反芻動(dòng)物的反芻及唾液分泌、改善瘤胃環(huán)境和提高瘤胃微生物合成效率至關(guān)重要，其品質(zhì)優(yōu)劣直接關(guān)系到動(dòng)物的生產(chǎn)性能、健康狀況及飼養(yǎng)成本。以奶牛養(yǎng)殖為例，國(guó)內(nèi)外精飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值差別并不大，但是粗飼料品質(zhì)卻存在巨大差異，粗飼料品質(zhì)低下成為制約我國(guó)奶牛單產(chǎn)水平和原料奶品質(zhì)的重要因素。粗飼料的品質(zhì)受多種因素的影響，如粗飼料的種類、品種、施肥、灌溉、收獲期、保存方式、加工處理方式［1］等。快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確地評(píng)定粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，不僅對(duì)科學(xué)配方、提高家畜的生產(chǎn)性能至關(guān)重要，還有助于生產(chǎn)者選擇合理的收獲時(shí)間、保存方式以及經(jīng)濟(jì)有效的加工處理方法。國(guó)內(nèi)外大量的專家學(xué)者從20世紀(jì)初就開始關(guān)注粗飼料品質(zhì)評(píng)定技術(shù)的研究。本文通過查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)材料，并結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室的部分研究成果，將一些優(yōu)質(zhì)粗飼料的科學(xué)利用技術(shù)和一些簡(jiǎn)便實(shí)用的粗飼料評(píng)價(jià)方法逐一做了介紹，并針對(duì)其特點(diǎn)展開分析，以供該領(lǐng)域的研究人員及生產(chǎn)者參考。

1 優(yōu)質(zhì)粗飼料的科學(xué)利用

我國(guó)生產(chǎn)中常見的優(yōu)質(zhì)粗飼料主要有苜蓿草、全株玉米青貯和燕麥草等。優(yōu)質(zhì)粗飼料具有中性洗滌纖維(NDF)含量較低、適口性好、消化率較高的特點(diǎn)。粗飼料質(zhì)量直接影響反芻動(dòng)物的生產(chǎn)性能，在日糧中科學(xué)、合理地添加優(yōu)質(zhì)粗飼料，可充分發(fā)揮飼料間的協(xié)同效應(yīng)，還可降低精飼料的使用量，改善瘤胃內(nèi)環(huán)境，從而提高動(dòng)物生產(chǎn)性能和健康狀況。毛華明［2］指出，在飼喂6 kg/d精飼料時(shí)，體重為600 kg的奶牛自由采食中等品質(zhì)粗飼料和優(yōu)質(zhì)粗飼料可分別維持3.5%乳脂率時(shí)22和31 kg的產(chǎn)奶量。

優(yōu)質(zhì)粗飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，但價(jià)格昂貴，想要做到優(yōu)質(zhì)粗飼料的高效利用，必須根據(jù)牛群的生理階段、生產(chǎn)水平及飼料間可能存在的組合效應(yīng)確定科學(xué)合理的粗飼料種類及用量。王富偉等［3］用優(yōu)質(zhì)苜蓿2、4、6 kg/d分別替代中產(chǎn)奶牛飼糧中一定比例的精飼料，以研究不同比例優(yōu)質(zhì)苜蓿替代部分精飼料對(duì)中后期奶牛生產(chǎn)性能的影響，研究結(jié)果表明，飼糧中添加一定比例的優(yōu)質(zhì)苜蓿干草可提高奶牛生產(chǎn)性能、改善乳品質(zhì)、提高奶牛健康狀況，但添加比例并非越高越好，對(duì)中低產(chǎn)奶牛而言，優(yōu)質(zhì)苜蓿的最佳添加量為2 kg/d。李志強(qiáng)等［4］將34頭產(chǎn)奶量、體重、胎次、泌乳天數(shù)等相近的高產(chǎn)荷斯坦奶牛隨機(jī)分為3組，分別飼喂含有3、6和9 kg/d優(yōu)質(zhì)苜蓿干草的飼糧，結(jié)果表明，提高飼糧中優(yōu)質(zhì)苜蓿的比例可有效降低精飼料的使用量，使牛奶中乳脂率顯著增加(P＜0.05)，體細(xì)胞含量顯著下降(P＜0.05)，苜蓿干草在高產(chǎn)奶牛飼糧中的適宜添加量為9 kg/d。

燕麥草是優(yōu)質(zhì)的禾本科牧草(表1)，其NDF含量和酸性洗滌纖維(ADF)含量雖然高于苜蓿干草，但其木質(zhì)素含量較低，說明燕麥草中的可消化半纖維素和纖維素含量更高，優(yōu)質(zhì)燕麥草的產(chǎn)奶凈能與優(yōu)質(zhì)苜蓿草的產(chǎn)奶凈能接近［5］。此外，燕麥草還具有含糖量高和適口性好等特點(diǎn)，近幾年在奶牛養(yǎng)殖中的使用量不斷增加，特別適用于圍產(chǎn)期奶牛飼糧的配制。王亮亮等［6］用3 kg燕麥草替代了奶牛飼糧中3 kg羊草，以研究燕麥草對(duì)泌乳奶牛產(chǎn)奶量及乳成分的影響，結(jié)果表明，雖然燕麥草組的產(chǎn)奶量、乳脂率和乳蛋白率等指標(biāo)與羊草組相比并未出現(xiàn)顯著性差異(P＞0.05)，但其表觀數(shù)值均高于羊草組。Dunkley等［7］研究了飼喂燕麥干草和苜蓿干草對(duì)牛奶品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示，飼喂燕麥干草奶牛所產(chǎn)的牛奶其抗氧化性高于飼喂苜蓿干草奶牛所產(chǎn)的牛奶。謝小峰等［8］使用燕麥草青貯替代高產(chǎn)奶牛飼糧中的全株玉米青貯，結(jié)果顯示，與全株玉米青貯組相比，燕麥草青貯組的產(chǎn)奶量增加了0.31 kg/d，乳脂率提高了0.04個(gè)百分點(diǎn)，乳糖提高了0.05個(gè)百分點(diǎn)，非脂固形物提高了0.07個(gè)百分點(diǎn)，但差異均不顯著(P＞0.05)，但燕麥青貯組每頭牛每天多盈利1.22元。

表1 燕麥干草、燕麥青貯與苜蓿干草營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)比(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Comparison of nutritional components of oat hay，oat silage and alfalfa hay(DM basis)［9］

因我國(guó)優(yōu)質(zhì)牧草缺乏，燕麥草價(jià)格相對(duì)較高，目前國(guó)內(nèi)牧場(chǎng)主要將優(yōu)質(zhì)燕麥干草應(yīng)用在奶牛的圍產(chǎn)前期、圍產(chǎn)后期和高峰期飼糧中。

2 中低質(zhì)粗飼料加工利用技術(shù)

常見的中低質(zhì)粗飼料主要有玉米秸、麥秸、稻草、羊草等，其特點(diǎn)是NDF含量高(通常占干物質(zhì)的60%以上)，纖維木質(zhì)化程度高，粗蛋白質(zhì)(CP)含量相對(duì)較低，消化率低，適口性差。直接飼喂這些中低質(zhì)粗飼料對(duì)反芻動(dòng)物來說營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很低，而對(duì)中低質(zhì)粗飼料進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚砟艽蠓岣咂淅寐?。?shí)踐中應(yīng)用比較廣的處理方式主要分為物理法、化學(xué)法、生物法和復(fù)合處理法。物理法主要包括切短、粉碎、浸泡、壓塊和蒸汽爆破等;化學(xué)法主要包括堿化和氨化等;生物法主要包括微貯、酶解等;復(fù)合處理法主要包括氫氧化鈣與尿素復(fù)合處理、物理化學(xué)聯(lián)合處理及生物化學(xué)聯(lián)合處理等［1］。其中，秸稈厭氧堿貯技術(shù)及蒸汽爆破技術(shù)因效果顯著、成本低、環(huán)保、便于規(guī)?；瘧?yīng)用等優(yōu)點(diǎn)而引起人們的關(guān)注。

2.1 秸稈厭氧堿貯技術(shù)

從20世紀(jì)20年代起，國(guó)內(nèi)外眾多專家學(xué)者便開始探索采用堿化處理技術(shù)提高秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但始終存在一些難題:氫氧化鈉處理法效果顯著但成本高，動(dòng)物長(zhǎng)期采食可能引起體內(nèi)離子失衡，糞便中大量的鈉離子會(huì)引起環(huán)境污染［10］;氫氧化鈣和氧化鈣處理效果顯著，成本低，對(duì)環(huán)境無害，但處理后的秸稈容易發(fā)霉［11-12］。這些問題阻礙了堿化法在生產(chǎn)中的推廣和應(yīng)用。

近幾年，美國(guó)ADM公司與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)等多個(gè)國(guó)內(nèi)外知名科研院所合作研發(fā)玉米秸厭氧堿貯技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)厭氧存貯可有效預(yù)防堿化后的秸稈發(fā)霉變質(zhì)，且堿貯處理可顯著提高玉米秸干物質(zhì)、NDF和有機(jī)物(OM)的瘤胃有效降解率及體外產(chǎn)氣量(P＜0.05)［13-14］。其原因是堿化處理打破了半纖維素與木質(zhì)素之間所形成的酯鍵，從而降低了NDF含量，促進(jìn)了瘤胃微生物接近和消化結(jié)構(gòu)性碳水化合物［15-16］，提高了干物質(zhì)和NDF的有效降解率。CP含量的小幅度下降可能是因?yàn)樘幚砗笥衩捉崭晌镔|(zhì)中粗灰分所占比例相對(duì)增加導(dǎo)致的。

Shreck等［17］的研究發(fā)現(xiàn)，使用厭氧堿貯技術(shù)處理玉米秸、麥秸和玉米芯時(shí)，只需經(jīng)過7 d即可開窖飼喂;處理玉米芯時(shí)水分含量在50%較好，處理玉米秸時(shí)65%和50%2個(gè)水分含量條件下的處理效果無顯著差異(P＞0.05)(表2)。Shreck等［18］分別用20%的堿貯麥秸、堿貯玉米秸替代肉牛飼糧中20%的未處理麥秸、玉米秸開展肉牛育肥試驗(yàn)，結(jié)果表明飼喂堿貯麥秸使肉牛的日增重從3.55 lb(1 lb=0.453 6 kg)增加到4.01 lb(P＜0.05)，料重比從7.12下降到6.44(P＜0.05);飼喂堿貯玉米秸使肉牛日增重從3.49 lb增加到3.83 lb(P＜0.05)，料重比從7.18下降到6.82(P＜0.05)(表3)。

表2 厭氧堿貯對(duì)玉米芯、麥秸和玉米秸體外干物質(zhì)消化率的影響Table 2 Effects of alkali treatment and anaerobic storage on in vitro dry matter digestibility of cobs，wheat straw and corn stover［17］

表3 飼喂厭氧堿貯麥秸和玉米秸對(duì)肉牛生產(chǎn)性能的影響Table 3 Effects of feeding alkali treated and anaerobic stored corn stover and wheat straw on performance of beef cattle［18］

Shi等［19］用堿貯玉米秸搭配干酒糟及其可溶物(DDGS)分別替代泌乳中后期奶牛飼糧中12.5%的玉米青貯、15%的羊草和7%的精飼料開展為期3個(gè)月的飼養(yǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，3個(gè)試驗(yàn)組的4%乳脂校正乳、乳脂、乳蛋白和乳糖產(chǎn)量并未受到顯著影響(P＞0.05)。

2.2 蒸汽爆破技術(shù)

蒸汽爆破技術(shù)(也稱為熱噴技術(shù))，是指以飽和水蒸氣加熱原料至一定的壓力，使高壓蒸汽滲入纖維內(nèi)部，保持一段時(shí)間后突然釋放壓力，在減壓瞬間物料體積猛增，受機(jī)械力的作用，物料結(jié)構(gòu)會(huì)遭到嚴(yán)重破壞，從而完成爆破過程［20］。該技術(shù)始于1926年，當(dāng)時(shí)主要用于人造纖維板，自20世紀(jì)70年代開始，該技術(shù)被應(yīng)用于飼料生產(chǎn)和從木材纖維中提取乙醇等化學(xué)品，應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，連續(xù)蒸汽爆破法工藝及設(shè)備相繼被開發(fā)［21］。我國(guó)一些研究人員于20世紀(jì)80年代開始將蒸汽爆破技術(shù)應(yīng)用于粗飼料、餅粕類飼料、畜禽糞便等的加工處理。經(jīng)過國(guó)內(nèi)外大量專家學(xué)者的不斷探索，該技術(shù)日趨成熟，逐漸實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和規(guī)?；?，越來越受到人們的關(guān)注。

Montane等［22］的研究表明，蒸汽爆破可使粗飼料中大部分半纖維素和一小部分木質(zhì)素及纖維素發(fā)生降解，有利于纖維素酶對(duì)纖維素的降解。陳尚钘等［23］研究了蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)玉米秸化學(xué)組成及纖維結(jié)構(gòu)特性的影響，結(jié)果表明，蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)纖維素含量影響不顯著(P＞0.05)，半纖維素含量大幅度下降，木質(zhì)素含量也有所降低，處理后玉米秸纖維表面和細(xì)胞壁受到不同程度的破壞，表面積增大，空洞增加，有利于纖維酶發(fā)揮其水解作用。Chang等［24］研究了蒸汽爆破對(duì)玉米秸纖維養(yǎng)分的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理后的玉米秸其纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量均顯著下降(P＜0.05)(表4)。

表4 蒸汽爆破處理對(duì)玉米秸營(yíng)養(yǎng)成分的影響(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 4 Effects of steam-explosion treatment on nutritional components of corn stover(DM basis)［24］ %

目前，蒸汽爆破技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品、生物基材料、生物能材料和制藥等領(lǐng)域，在粗飼料加工領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)滯后。南京霖茂(周公草)飼料科技公司在我國(guó)首次將蒸汽爆破技術(shù)應(yīng)用到粗飼料加工處理領(lǐng)域，并通過飼喂試驗(yàn)研究了“周公草”系列粗飼料的飼喂效果。溫宏春［25］研究了玉米秸型周公草(蒸汽爆破玉米秸)對(duì)泌乳后期奶牛生產(chǎn)性能的影響，試驗(yàn)的基礎(chǔ)飼糧由精飼料、玉米青貯、黑麥草、羊草等組成，對(duì)照組采食基礎(chǔ)飼糧，試驗(yàn)組在基礎(chǔ)飼糧的基礎(chǔ)上將全部羊草(3 kg/d)等量替換為蒸汽爆破玉米秸，試驗(yàn)結(jié)果表明，蒸汽爆破玉米秸適口性良好，奶牛產(chǎn)奶量、乳脂率、日增重等均優(yōu)于對(duì)照組，經(jīng)濟(jì)效益明顯。周韜等［26］用蒸汽爆破稻草替代泌乳中后期奶牛飼糧中3 kg的羊草，試驗(yàn)結(jié)果表明，蒸汽爆破稻草替代羊草后，可緩解泌乳中后期奶牛產(chǎn)奶量下降幅度，并提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 粗飼料實(shí)用評(píng)價(jià)技術(shù)

3.1 通過乙酸和丁酸含量評(píng)價(jià)青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)

青貯飼料中有機(jī)酸含量是反映青貯飼料品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。自德國(guó)科學(xué)家Fleig［27］提出青貯飼料沸氏評(píng)分法后，世界各地廣泛采用。該評(píng)分法以青貯飼料中的乳酸、乙酸、丁酸占總酸的比例為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)青貯飼料的品質(zhì)，而未將氨態(tài)氮指標(biāo)列入評(píng)定體系。1996年，我國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布《青貯飼料質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(試行)》的時(shí)候，將乳酸、乙酸、丁酸含量和氨態(tài)氮占總氮的比例列為青貯飼料的評(píng)價(jià)指標(biāo)。但郭旭生等［28］在總結(jié)國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)研究的基礎(chǔ)上提出，青貯飼料中的pH和氨態(tài)氮含量不宜用作統(tǒng)一評(píng)價(jià)各種青貯飼料發(fā)酵品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)對(duì)不同種類青貯飼料發(fā)酵后的pH和氨態(tài)氮含量指標(biāo)單獨(dú)列出不同的標(biāo)準(zhǔn)。此外，乳酸含量也不宜作為部分種類青貯飼料評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)，過去一般認(rèn)為乳酸菌同型發(fā)酵比異型發(fā)酵能夠產(chǎn)生更多的乳酸［29］，青貯飼料養(yǎng)分損失少，但有研究發(fā)現(xiàn)異型發(fā)酵主要產(chǎn)生乙酸，而乙酸對(duì)青貯飼料的保存更有利［30］。因此，Kaiser等［31］提出了新的青貯飼料品質(zhì)發(fā)酵評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)僅以青貯飼料中的乙酸和丁酸含量作為評(píng)價(jià)青貯飼料品質(zhì)的指標(biāo)，因?yàn)槎∷岷靠芍苯臃从城噘A飼料品質(zhì)的優(yōu)劣，而乙酸含量可反映青貯飼料的有氧穩(wěn)定性及保存性能(表5)。該方法突破了傳統(tǒng)的青貯飼料評(píng)價(jià)體系，適用于包括玉米青貯在內(nèi)的所有青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)評(píng)定。

表5 以乙酸和丁酸含量評(píng)價(jià)青貯飼料品質(zhì)Table 5 Evaluation for the quality of silage by butyric acid and acetic acid contents［31］

3.2 以實(shí)時(shí)瘤胃降解率或產(chǎn)氣量估測(cè)粗飼料在瘤胃中的降解情況

瘤胃尼龍袋法(In situ nylon bag technique)是目前活體測(cè)定飼料瘤胃降解率的主要方法，也是反芻動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定中最常用的方法之一。Quin等［32］在1938年首次采用纖維袋研究了飼料在羊瘤胃內(nèi)的消化情況，后經(jīng)?rskov等［33-34］多位研究人員的不斷摸索和創(chuàng)新，最終走向成熟，被廣泛應(yīng)用于飼料各養(yǎng)分瘤胃降解率的測(cè)定。

瘤胃尼龍袋法的優(yōu)點(diǎn)是將反芻動(dòng)物飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)定和瘤胃內(nèi)微生物活動(dòng)直接聯(lián)系起來，在考慮了瘤胃食糜外流速度這一重要影響因素后，基本能夠反映出瘤胃內(nèi)的消化生理狀況，更接近體內(nèi)法。但粗飼料瘤胃有效降解率的估算需要測(cè)定多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的瘤胃實(shí)時(shí)降解率，每批測(cè)定樣品數(shù)量少、耗時(shí)長(zhǎng)，且測(cè)定的結(jié)果會(huì)受到瘤胃食糜外流速度的影響，不同機(jī)構(gòu)甚至同一機(jī)構(gòu)的不同研究人員所測(cè)定的有效降解率都可能存在較大差異，這些因素給生產(chǎn)中應(yīng)用瘤胃尼龍袋法測(cè)定粗飼料的降解率帶來極大不便，很難完成大批量樣本的測(cè)定工作。

針對(duì)這些問題，一些研究人員開始探索以單個(gè)時(shí)間點(diǎn)的體外消化率、瘤胃降解率估測(cè)粗飼料在瘤胃中的降解情況，以評(píng)定粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。Oba等［35］指出，通過NDF體外消化率可以對(duì)粗飼料品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分級(jí)，Dairy One Forage Lab等實(shí)驗(yàn)室通常將30 h的NDF體外消化率作為粗飼料分級(jí)及估測(cè)動(dòng)物生產(chǎn)性能的指標(biāo)。田雨佳［36］研究了苜蓿瘤胃有效降解率與48 h降解率的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)苜蓿干物質(zhì)、CP、NDF和ADF的實(shí)時(shí)降解率在16～24 h趨于穩(wěn)定，且48 h瘤胃降解率與有效降解率呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。王立明［37］研究了苜蓿、青貯、羊草和玉米秸的實(shí)時(shí)降解率與有效降解率的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)這幾種粗飼料原料在36 h的實(shí)時(shí)降解率與瘤胃有效降解率高度相關(guān)(R2＞0.8)。裘燕［38］研究了16種不同種類、不同品質(zhì)奶牛常用粗飼料的瘤胃有效降解率與各時(shí)間點(diǎn)瘤胃實(shí)時(shí)降解率、體外產(chǎn)氣量的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果表明，粗飼料干物質(zhì)、NDF和ADF的瘤胃有效降解率與36和48 h的實(shí)時(shí)降解率相關(guān)度均在0.9以上;粗飼料干物質(zhì)瘤胃有效降解率與其12 h產(chǎn)氣量的相關(guān)度高達(dá)0.884。

綜上所述，采用單個(gè)時(shí)間點(diǎn)的瘤胃實(shí)時(shí)降解率或體外產(chǎn)氣量估測(cè)粗飼料在奶牛瘤胃中的降解狀況是可行的?？紤]到優(yōu)質(zhì)粗飼料和中低質(zhì)粗飼料在瘤胃中降解規(guī)律的差異，建議優(yōu)質(zhì)粗飼料采用36 h的瘤胃實(shí)時(shí)降解率，中低質(zhì)粗飼料采用48 h的瘤胃實(shí)時(shí)降解率。采用單個(gè)時(shí)間點(diǎn)瘤胃實(shí)時(shí)降解率或體外產(chǎn)氣量對(duì)粗飼料進(jìn)行評(píng)價(jià)和分級(jí)，既省時(shí)省力，又不受瘤胃食糜外流速度的影響。

3.3 近紅外光譜(near infrared reflectance spectroscopy，NIRS)技術(shù)在粗飼料檢測(cè)上的應(yīng)用

20世紀(jì)70年代以來，NIRS技術(shù)數(shù)作為定性定量檢測(cè)技術(shù)得到快速發(fā)展。近年來，NIRS技術(shù)的應(yīng)用已擴(kuò)展到食品、醫(yī)藥、化工、飼料等多個(gè)領(lǐng)域。NIRS技術(shù)的基本原理是基于各種物質(zhì)分子對(duì)紅外線的特性吸收及朗伯比爾定律。近紅外光譜區(qū)與有機(jī)物分子中含氫基團(tuán)(如C—H、O—H、N—H、S—H等)振動(dòng)的合頻和各級(jí)倍頻的吸收區(qū)一致，通過掃描樣品的近紅外光譜，可得到飼料樣品中有機(jī)分子含氫基團(tuán)的特征信息。樣品中的不同組分或同一組分的不同含氫基團(tuán)在近紅外區(qū)域具有不同的吸收光譜。通過偏最小二乘(PLS)、多元線性回歸(MLR)、主成分分析(PCA)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)等多種化學(xué)計(jì)量學(xué)手段，可建立光譜與待測(cè)成分含量之間的關(guān)系模型，從而對(duì)待測(cè)樣品做出定性和定量分析［39］。

自Norris等［40］首次將NIRS技術(shù)用于檢測(cè)飼草中CP、水分和脂肪以來，國(guó)外多位研究人員開始探索將NIRS技術(shù)應(yīng)用到粗飼料檢測(cè)領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展，NIRS技術(shù)得到了極大發(fā)展，很多利用NIRS技術(shù)的測(cè)定方法已經(jīng)被美國(guó)分析化學(xué)家協(xié)會(huì)(AOAC)和美國(guó)谷物化學(xué)師協(xié)會(huì)(AACC)等機(jī)構(gòu)列為標(biāo)準(zhǔn)分析方法?，F(xiàn)在NIRS技術(shù)不僅可以檢測(cè)鮮牧草、干草和青貯等粗飼料的常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分［CP、NDF、ADF、Ca、磷(P)等］和微量成分(鋇、鋰、鉛、硫等)，還可結(jié)合動(dòng)物代謝試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)粗飼料的能量、采食量、消化率等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的快速估測(cè)。穆懷彬等［39］建立了NIR技術(shù)預(yù)測(cè)玉米青貯樣品CP、NDF、ADF和總能(GE)的校正模型，驗(yàn)證結(jié)果顯示，各項(xiàng)指標(biāo)的NIRS預(yù)測(cè)值和化學(xué)測(cè)定值之間差異不顯著(P＞0.05)，各項(xiàng)指標(biāo)的NIRS預(yù)測(cè)值與化學(xué)測(cè)定值的驗(yàn)證系數(shù)大于0.890 1，決定系數(shù)大于0.885 7，且NIRS預(yù)測(cè)值與化學(xué)測(cè)定值間的平均偏差均很小，表明該校正模型具有較高的準(zhǔn)確性，可以滿足這4項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)要求(表6)。

表6 NIRS法和化學(xué)法測(cè)定玉米青貯樣品營(yíng)養(yǎng)成分結(jié)果對(duì)比Table 6 Results comparison of nutritional components of corn silage analyzed by NIRS and chemical methods［39］

NIRS技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)［41-42］:1)不需要繁瑣的前處理;2)不需要昂貴的化學(xué)試劑;3)無損檢測(cè);4)速度快，一般樣品檢測(cè)可在1 min內(nèi)完成;5)可直接測(cè)定液體、固體、半固體和膠狀體等物品;6)可同時(shí)對(duì)樣品的多個(gè)組分進(jìn)行定性和定量分析;7)整個(gè)檢測(cè)過程對(duì)環(huán)境沒有污染。

但是，NIRS技術(shù)也有其致命的弱點(diǎn)［41］:1)NIRS技術(shù)是一種間接分析技術(shù)，其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性不僅受儀器的硬件條件影響，而且直接受制于其所使用的數(shù)據(jù)模型;2)檢測(cè)靈敏度通常只能達(dá)到0.1%;3)每種數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用都有時(shí)間和空間的限制，所使用的數(shù)據(jù)模型需要不斷更新和修正;4)建立模型難度非常大，需專業(yè)人員使用精確的傳統(tǒng)化學(xué)檢測(cè)方法分析大量來源豐富且具有代表性的樣品;5)樣品的顆粒大小、均勻度、顏色、溫度等因素均對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定影響。

因此，在使用NIRS技術(shù)檢測(cè)粗飼料品質(zhì)時(shí)，不但要選擇精確度高、性能穩(wěn)定的儀器，而且要具備適合該地區(qū)、該品種粗飼料的數(shù)據(jù)模型，才能獲得可信度較高的檢測(cè)結(jié)果。

3.4 利用綜合評(píng)價(jià)指數(shù)法估測(cè)粗飼料營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

為了更科學(xué)的評(píng)定粗飼料的品質(zhì)，國(guó)內(nèi)外研究人員提出了粗飼料綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的概念，其中應(yīng)用比較廣泛的有飼料相對(duì)價(jià)值［43］(relative feed value，RFV)和粗飼料分級(jí)指數(shù)［44］(grading index，GI)等。

RFV是由美國(guó)干草市場(chǎng)特別工作組(隸屬于美國(guó)飼草和草原理事會(huì))提出的，目前在美國(guó)粗飼料評(píng)價(jià)領(lǐng)域廣泛使用，它根據(jù)NDF和ADF體系制訂干草等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，其定義為:相對(duì)于特定標(biāo)準(zhǔn)的粗飼料(將盛花期苜蓿RFV值定為100)，某種粗飼料可消化干物質(zhì)的采食量，其計(jì)算方法為:

RFV=DMI×DDM/1.29。

式中:DMI為粗飼料干物質(zhì)隨意采食量(%BW)，DMI(%BW)=120/NDF(%DM);DDM為可消化干物質(zhì)(%DM)，DDM(%DM)=88.9-0.779ADF(%DM);1.29為基于大量動(dòng)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)所預(yù)測(cè)的盛花期苜蓿DDM采食量(%BW)。

RFV值越大，表明粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高。RFV法的優(yōu)點(diǎn)是其簡(jiǎn)單實(shí)用，只需根據(jù)待測(cè)粗飼料的NDF、ADF和含量含量即可算出其RFV值，其缺點(diǎn)是僅對(duì)粗飼料進(jìn)行了簡(jiǎn)單分級(jí)，未考慮到粗飼料中CP含量的影響。

GI2001［45］是盧德勛根據(jù)我國(guó)粗飼料利用現(xiàn)狀，在廣泛吸收RFV等粗飼料綜合評(píng)定指數(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出的全新的飼料綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，后改進(jìn)為GI2008，其計(jì)算公式為:

式中:NEL為產(chǎn)奶凈能(MJ/kg);DMI為干物質(zhì)隨意采食量(kg/d);DCP為可消化粗蛋白質(zhì)含量(%DM);pef為物理有效因子;NDF為中性洗滌纖維含量(%DM)。

與RFV相比，GI2008不僅將能量與蛋白質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)一考慮進(jìn)來，而且以可消化粗蛋白質(zhì)(DCP)作為蛋白質(zhì)指標(biāo)，還將粗飼料中物理有效中性洗滌纖維(peNDF)和難以消化利用的酸性洗滌木質(zhì)素考慮進(jìn)來，是更加符合反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)利用規(guī)律的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，表7中列出了4種粗飼料的RFV、GI2001和GI2008的相對(duì)值(將苜蓿干草定為100)，可以看出，3個(gè)評(píng)價(jià)指數(shù)對(duì)4種粗飼料品質(zhì)的劃分次序雖然一致，但是RFV沒有將豆科牧草、禾本科牧草及秸稈類牧草的品質(zhì)明顯的劃分開來［45］。

表7 幾種常用粗飼料的RFV、GI2001和GI2008相對(duì)值比較Table 7 Comparison of RFV，GI2001and GI2008relative values of several common forages［45］

此外，國(guó)內(nèi)外一些研究人員已經(jīng)將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)和NIRS技術(shù)結(jié)合起來，促進(jìn)了綜合評(píng)價(jià)指數(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用。穆懷彬［39］探索建立了青貯玉米的RFV和GI的NIRS定標(biāo)模型，用該模型測(cè)得的青貯玉米R(shí)FV與真實(shí)結(jié)果比較，校正結(jié)果準(zhǔn)確率為94.22%，交叉驗(yàn)證準(zhǔn)確率為92.14%，外部驗(yàn)證準(zhǔn)確率為92.35%;用該模型獲得的GI分級(jí)與青貯玉米真實(shí)分級(jí)結(jié)果相比，校正結(jié)果準(zhǔn)確率為97.31%，交叉驗(yàn)證準(zhǔn)確率為95.19%，外部驗(yàn)證準(zhǔn)確率為93.62%，該研究結(jié)果表明NIRS技術(shù)對(duì)青貯玉米的RFV和GI的定量與定性分析具有非常高的準(zhǔn)確率。

4 小結(jié)

粗飼料品質(zhì)直接影響動(dòng)物生產(chǎn)性能的發(fā)揮和牧場(chǎng)的生產(chǎn)成本。通過有效的加工處理，可較大幅地提高中低質(zhì)粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值;通過簡(jiǎn)便實(shí)用的評(píng)價(jià)技術(shù)，可較為準(zhǔn)確地評(píng)定粗飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，為科學(xué)配方、提高牧場(chǎng)效益打下基礎(chǔ)。提高和評(píng)價(jià)粗飼料品質(zhì)的方法很多，影響粗飼料品質(zhì)的因素也多種多樣，生產(chǎn)中應(yīng)因地制宜、因料而異，根據(jù)待測(cè)粗飼料的性質(zhì)和種類，選擇合理的加工及評(píng)價(jià)方法。

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