鐘方寅,鄭琛,李發(fā)弟,2*,劉婷
(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,甘肅 蘭州730070;2.甘肅省飼料工程技術(shù)研究中心,甘肅 蘭州730070)
向日葵(Helianthus annuus),是菊科向日葵屬一年生高大草本植物[1],秸稈木質(zhì)化程度比一般草本植物高,主要分布在一些生產(chǎn)力不高的干旱土壤氣候帶以及堿土和過(guò)濕土地、泥炭地等地區(qū),具有抗旱、耐鹽堿、耐貧瘠等特性,是我國(guó)三大油料作物之一。向日葵是甘肅省河西地區(qū)種植較為廣泛的經(jīng)濟(jì)作物。2002年全省種植面積僅為15200 hm2,2006年種植面積為25640 hm2,2007年向日葵種植面積在武威民勤縣突破了6667 hm2,慶陽(yáng)環(huán)縣達(dá)到了16667 hm2,全省已經(jīng)形成了33333多hm2的優(yōu)質(zhì)向日葵生產(chǎn)基地,年產(chǎn)量在1億多kg,產(chǎn)值超過(guò)了3億元,到2008年甘肅向日葵種植面積達(dá)到60000多hm2[2]。
隨著畜牧業(yè)的高速發(fā)展,人畜爭(zhēng)糧的矛盾越來(lái)越突出,新型飼料資源的開(kāi)發(fā)已成為畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫課題[3]。反芻動(dòng)物飼養(yǎng)中可廣泛利用各種飼草、飼料資源[4]。農(nóng)作物秸稈作為非競(jìng)爭(zhēng)性飼料資源,價(jià)格低廉,來(lái)源廣泛,是反芻動(dòng)物重要的飼料來(lái)源,具有極大的開(kāi)發(fā)潛力和利用價(jià)值,提高秸稈產(chǎn)量和飼用品質(zhì)對(duì)于我國(guó)糧食安全和節(jié)糧型秸稈畜牧業(yè)的快速發(fā)展具有重要意義。向日葵稈通常被列為低質(zhì)粗飼料,其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不能滿足家畜對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求[5]。為了更好地利用向日葵副產(chǎn)品資源,對(duì)其營(yíng)養(yǎng)特性及影響利用因素等的研究十分必要[6]?,F(xiàn)國(guó)內(nèi)外對(duì)向日葵的研究比較多,但主要是針對(duì)向日葵葉和向日葵盤(pán)的化學(xué)成分進(jìn)行研究。美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)的許多學(xué)者對(duì)向日葵屬植物的地上部分進(jìn)行了系統(tǒng)研究。李仲康和劉光榮[7]用葵花稈替代木桿種植白蕓豆(Phaseolus vulgaris),解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)林矛盾問(wèn)題。張潤(rùn)厚等[8]研究表明葵花盤(pán)及葵花葉中粗蛋白質(zhì)含量高于而無(wú)氮浸出物含量低于青干草,粗纖維含量低于青干草和苜蓿(Medicago sativa)干草,是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的飼料,如能合理加工處理及使用,將是反芻動(dòng)物的良好飼料。目前對(duì)向日葵副產(chǎn)品,如葵花葉、葵花盤(pán)及葵花秸稈等的研究?jī)H停留在養(yǎng)分含量測(cè)定階段,其對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)定還未見(jiàn)報(bào)道。因此,本試驗(yàn)通過(guò)替代試驗(yàn)評(píng)價(jià)向日葵稈和向日葵盤(pán)對(duì)綿羊的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,旨在對(duì)向日葵稈和向日葵盤(pán)在綿羊生產(chǎn)中的合理開(kāi)發(fā)利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
于2011年4月-2011年7月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院動(dòng)物訓(xùn)練中心及動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。
向日葵稈和向日葵盤(pán)樣品均采自甘肅省民勤縣,自然風(fēng)干,質(zhì)量良好。
選取6只體況良好,體重28 kg左右的2周歲、健康并安裝永久瘤胃瘺管的羯羊作為試驗(yàn)動(dòng)物,單籠飼養(yǎng),每只供試羊每天飼喂1.2 kg飼料。過(guò)渡期每只供試羊均飼喂基礎(chǔ)飼糧,每日8:00和16:00兩次等量飼喂,準(zhǔn)確記錄每只供試羊采食量,自由飲水。預(yù)試期和正試期按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)飼喂試驗(yàn)飼糧,飼喂方式和飼養(yǎng)管理不變。
試驗(yàn)采用2個(gè)3×3無(wú)重復(fù)拉丁方設(shè)計(jì),進(jìn)行3期動(dòng)物試驗(yàn),每個(gè)試驗(yàn)期17 d,其中預(yù)試期10 d,正試期7 d。每個(gè)試驗(yàn)設(shè)3個(gè)飼糧處理,向日葵稈處理1為基礎(chǔ)飼糧(含8%的向日葵稈),向日葵稈處理2用向日葵稈替代15%基礎(chǔ)飼糧(風(fēng)干基礎(chǔ)),向日葵稈處理3用向日葵稈替代30%基礎(chǔ)飼糧(風(fēng)干基礎(chǔ));向日葵盤(pán)處理1為基礎(chǔ)飼糧(含8%的向日葵盤(pán)),向日葵盤(pán)處理2用向日葵盤(pán)替代15%基礎(chǔ)飼糧(風(fēng)干基礎(chǔ)),向日葵盤(pán)處理3用向日葵盤(pán)替代30%基礎(chǔ)飼糧(風(fēng)干基礎(chǔ))[9-10](表1)。
參照中國(guó)肉羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 816-2004)中體重30 kg、日增重0.1 kg的育成公綿羊營(yíng)養(yǎng)推薦量配制含有向日葵稈和向日葵盤(pán)8%的基礎(chǔ)飼糧(處理1),在基礎(chǔ)飼糧配方不變的基礎(chǔ)上,根據(jù)套算法分別用向日葵稈和向日葵盤(pán)代替15%及30%基礎(chǔ)飼糧配制處理2和處理3飼糧。
1.6.1 飼料樣品的采集及處理 每期試驗(yàn)的正試期采用四分法每天采集飼料樣品200 g左右,并收集當(dāng)天的剩料,將6 d的飼料樣品和剩料樣品分別混勻,風(fēng)干后用裝有0.45 mm篩的粉碎機(jī)粉碎,儲(chǔ)存于廣口瓶?jī)?nèi)待測(cè)。
1.6.2 糞樣的采集及處理 每期試驗(yàn)的正試期采集部分糞樣,其中一部分糞樣加入10%硫酸用以固氮,將6 d糞樣混勻后4℃冰箱中保存;另一部分糞樣裝入鋁盒后置于65℃烘箱烘干,將7 d糞樣混勻測(cè)定初水分后,用裝有0.45 mm篩的粉碎機(jī)粉碎,儲(chǔ)存于廣口瓶待測(cè)。
1.6.3 瘤胃液的采集及處理 每期試驗(yàn)正試期的最后1 d在食前與食后2,4,6及8 h通過(guò)瘺管從綿羊瘤胃中抽取50 m L瘤胃液,立即測(cè)定瘤胃液的p H值,然后用4層紗布過(guò)濾,收集于采樣瓶中,并加入1 m L飽和HgCl2溶液使酶滅活,放入-20℃冰箱冷凍保存。
飼料和糞樣中干物質(zhì)(dry matter,DM)、粗蛋白質(zhì) (crude protein,CP)含量的測(cè)定采用楊勝[12]的方法;飼料和糞樣中中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)含量的測(cè)定采用Van Soest飼草分析法[13]測(cè)定;瘤胃液p H用Sartorius PB-10型酸度計(jì)測(cè)定;瘤胃液氨氮采用馮宗慈[14]改進(jìn)后的比色法測(cè)定;瘤胃液尿素氮采用二乙酰一肟法測(cè)定;飼料和糞樣中的能量采用WZR-1A微電腦自動(dòng)熱量計(jì)測(cè)定;瘤胃液揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)采用氣相色譜法測(cè)定。
采用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行拉丁方方差分析,差異顯著時(shí),采用Tukey法進(jìn)行多重比較。
表1 試驗(yàn)飼糧配方及營(yíng)養(yǎng)成分Table 1 Nutritive levels and composition of diets
風(fēng)干向日葵稈和向日葵盤(pán)樣品中粗纖維含量分別為30.15%和12.48%,粗蛋白質(zhì)含量分別為5.72%和11.84%(表2);絕干向日葵稈和向日葵盤(pán)樣品中粗纖維含量分別為33.23%和13.92%,粗蛋白質(zhì)含量分別為6.30%和13.21%,因此,向日葵稈屬于粗飼料,向日葵盤(pán)屬于能量飼料。
與苜蓿干草相比,向日葵稈粗蛋白質(zhì)含量較低,但無(wú)氮浸出物含量卻高于苜蓿干草,粗纖維、粗灰分及鈣、磷的含量與苜蓿干草相似,因此,向日葵稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值略低于苜蓿干草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,明顯優(yōu)于小麥秸、大豆秸和稻草等。與其他常用能量飼料相比,向日葵盤(pán)粗蛋白質(zhì)含量相對(duì)較高,粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量高于其他能量飼料,無(wú)氮浸出物含量低于其他能量飼料,鈣含量高于而磷含量低于除玉米外的其他常用能量飼料,表明向日葵盤(pán)的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低于其他一些常用能量飼料。
表2 向日葵稈和向日葵盤(pán)及其他常用粗飼料營(yíng)養(yǎng)成分(風(fēng)干基礎(chǔ))Table 2 The common nutritional composition of H.annuus straw and plate(Air dry basis)
從表3可以看出,在風(fēng)干物質(zhì)基礎(chǔ)上,分別用向日葵稈和向日葵盤(pán)替代15%和30%的基礎(chǔ)飼糧時(shí),采食向日葵稈處理3飼糧的綿羊消化能極顯著低于采食處理1和處理2飼糧綿羊(P<0.01),其余各養(yǎng)分消化率均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
從表4可以看出,用向日葵稈飼喂綿羊時(shí),采食處理3飼糧綿羊瘤胃液中乙酸摩爾比顯著高于采食處理1飼糧綿羊(P=0.016),其余差異不顯著(P>0.05)。
用向日葵盤(pán)飼喂綿羊時(shí),采食處理3飼糧綿羊瘤胃液中乙酸摩爾比極顯著高于采食處理1和處理2飼糧綿羊(P=0.000,P=0.001),采食處理3飼糧綿羊瘤胃液中丙酸摩爾比分別極顯著和顯著低于采食處理1和處理2飼糧綿羊(P=0.005,P=0.050),采食處理3飼糧綿羊瘤胃液中乙酸/丙酸分別極顯著和顯著高于采食處理1和處理2飼糧綿羊(P=0.001,P=0.012)。
從圖1可以看出,采食含向日葵稈飼糧后各處理組綿羊的瘤胃液p H降低(圖1a),處理1和處理3組在4 h降至最低點(diǎn),處理2組在6 h降至最低點(diǎn),隨后升高;各處理組綿羊瘤胃液乙酸摩爾比在采食后4 h升至最高值(圖1b),隨后逐漸降低;各處理組綿羊瘤胃液丙酸摩爾比變化規(guī)律與乙酸大致相同(圖1c),采食后2 h升至最高點(diǎn)后逐漸降低;各處理組綿羊瘤胃液丁酸摩爾比在采食后4 h降至最低點(diǎn)(圖1d),隨后逐漸升高;各處理組綿羊瘤胃液乙酸/丙酸在食后2 h降至最低點(diǎn)(圖1e),隨后緩慢升高。
從圖2可以看出,飼喂含向日葵盤(pán)飼糧后各處理組綿羊瘤胃液p H逐漸降低(圖2a),4 h降至最低點(diǎn)隨后升高,但處理2組綿羊瘤胃液p H在食后2 h降至最低點(diǎn),4 h升至最高點(diǎn)后又逐漸降低;各處理組綿羊瘤胃液乙酸摩爾比在食后2 h降至最低點(diǎn),隨后逐漸升高(圖2b),但處理1組綿羊瘤胃液乙酸摩爾比在6 h后降低;各處理組綿羊瘤胃液丙酸摩爾比在食后2 h升至最高點(diǎn)后逐漸降低;各處理組綿羊瘤胃液丁酸摩爾比在食后4 h降至最低點(diǎn),隨后逐漸升高,但處理3組綿羊瘤胃液丁酸摩爾比整體呈逐漸下降趨勢(shì);各處理組綿羊瘤胃液乙酸/丙酸在食后2 h降至最低點(diǎn)后逐漸升高(圖2e)。
從表5可以看出,用向日葵稈飼喂綿羊時(shí),處理3組綿羊瘤胃液中氨氮含量顯著低于處理1組(P=0.044),其余各組均無(wú)顯著差異(P>0.05)。
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表4 綿羊瘤胃液p H、總揮發(fā)性脂肪酸濃度及各種酸摩爾比Table 4 The p H,TVFA concentration and molar ratio of each acid in ruminal fluid of sheep
圖1 飼喂向日葵稈綿羊瘤胃液參數(shù)動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of parameters in rumen fluid of sheep fed diets with H.annuus straw
粗蛋白質(zhì)、粗纖維和無(wú)氮浸出物是衡量飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)[16]。粗蛋白質(zhì)和無(wú)氮浸出物含量越高,纖維素含量越低,飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值就越高;反之,飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值就越低[17]。本試驗(yàn)測(cè)得向日葵盤(pán)的粗蛋白質(zhì)含量為11.84%,略低于張潤(rùn)厚等[8]所報(bào)道葵花盤(pán)的粗蛋白質(zhì)含量,高于玉米(Zea mays)、高粱(Sorghum bicolor)等常用能量飼料,因此,可用向日葵盤(pán)替代部分玉米、高粱,有助于降低飼糧中蛋白質(zhì)飼料的用量。
隨著反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的深入研究,粗纖維這一指標(biāo)多用中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維取代。中性洗滌纖維主要是植物細(xì)胞壁中結(jié)構(gòu)性成分的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等,酸性洗滌纖維主要是纖維素、酸性洗滌不溶氮及角質(zhì)物等[18-19]。本次試驗(yàn)中,向日葵稈的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量分別為53.09%和39.40%,可被動(dòng)物體利用的半纖維素很低。
圖2 飼喂向日葵盤(pán)綿羊瘤胃液參數(shù)動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of parameters in rumen fluid of sheep fed diets with H.annuus plate
表5 綿羊瘤胃液中含氮量Table 5 Nitrogen content in rumen fluid of sheep mg/m L
無(wú)氮浸出物主要包括糖和淀粉,也有少量半纖維素和木質(zhì)素,后兩者含量的多少取決于植物的種類(lèi)和成熟期。無(wú)氮浸出物易于被動(dòng)物體消化吸收,可以提高飼糧的能量濃度[15],供給動(dòng)物代謝活動(dòng)快速應(yīng)變需要的有效營(yíng)養(yǎng)素。本試驗(yàn)中,向日葵稈的無(wú)氮浸出物含量為42.36%,高于苜蓿、小麥(Triticum aestivum)秸等粗飼料,表明其提供的能量略高于其他常用粗飼料;向日葵盤(pán)的無(wú)氮浸出物含量為49.14%,與玉米等能量飼料相比仍較低,且向日葵盤(pán)的粗纖維含量高于其他能量飼料,從而限制了飼糧中向日葵盤(pán)的用量。
飼料常規(guī)成分分析和體外試驗(yàn)并不能準(zhǔn)確對(duì)飼料進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià),還需要通過(guò)動(dòng)物試驗(yàn)對(duì)飼料養(yǎng)分的消化率進(jìn)行評(píng)定[20]。飼料中養(yǎng)分被家畜消化吸收越多,飼料養(yǎng)分消化率就越高,飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高[21]。盧煥玉和李杰[22]用東北細(xì)毛羊評(píng)定大豆(Glycine max)秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,結(jié)果表明東北細(xì)毛羊?qū)Υ蠖菇斩捀晌镔|(zhì)消化率為51.81%,中性洗滌纖維消化率為49.74%,酸性洗滌纖維消化率為46.51%。吳自立等[23]利用全收糞法測(cè)定甘肅高山細(xì)毛羊?qū)ζ胀t豆草(Onobrychis viciaefolia)營(yíng)養(yǎng)期青干草的消化率,結(jié)果表明,甘肅高山細(xì)毛羊?qū)I(yíng)養(yǎng)期紅豆草青干草干物質(zhì)消化率為62.28%,有機(jī)物消化率為65.70%,粗蛋白質(zhì)的消化率為69.79%,無(wú)氮浸出物消化率為69.83%,粗纖維消化率為55.68%。本試驗(yàn)中綿羊?qū)ο蛉湛捄拖蛉湛P(pán)的干物質(zhì)消化率、氮消化率、氮存留率、有機(jī)物消化率、中性洗滌纖維消化率、酸性洗滌纖維消化率、鈣消化率、磷消化率和消化能分別為61.61%,65.37%,34.72%,65.19%,48.18%,44.89%,29.10%,26.07%,8.75 MJ/kg 和 70.96%,69.57%,41.60%,76.26%,60.87%,58.60%,37.98%,44.75%,9.97 MJ/kg。與上述報(bào)道的飼料各養(yǎng)分消化率相近或略高。
目前,國(guó)外普遍采用中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消化率作為衡量反芻動(dòng)物對(duì)粗纖維利用能力的指標(biāo)。本試驗(yàn)中,向日葵稈的中性洗滌纖維消化率和酸性洗滌纖維消化率分別為48.18%和44.89%,纖維木質(zhì)化程度較低,雖較盧煥玉和李杰[22]研究的大豆秸纖維消化率(NDF為49.74%,ADF為46.51%)低,但仍能被綿羊較好地利用。向日葵盤(pán)的中性洗滌纖維消化率和酸性洗滌纖維消化率較高,表明向日葵盤(pán)中纖維是非木質(zhì)化的,綿羊?qū)ζ湎潭雀?。原因可能是向日葵花盤(pán)中一些活性物質(zhì),如黃酮類(lèi)化合物[24],大部分黃酮類(lèi)化合物均具有較強(qiáng)的生理活性,可能是由于各類(lèi)黃酮類(lèi)化合物功能基團(tuán)的差異造成了其生理活性的不同[25],對(duì)纖維的消化起到了一定的作用。研究表明,適量的異黃酮類(lèi)化合物能夠促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng),降低料重比,提高飼料效率[26]。因此,在基礎(chǔ)日糧中添加向日葵盤(pán)有助于綿羊?qū)Υ掷w維的消化吸收,對(duì)提高反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能有重要意義。
根據(jù)反芻動(dòng)物N代謝的知識(shí),N存留率參數(shù)比其消化率更有意義。本次試驗(yàn)中,用向日葵盤(pán)飼喂綿羊后,N存留率為41.60%,處于較高水平。推測(cè)可能是向日葵盤(pán)中的黃酮類(lèi)化合物促進(jìn)瘤胃微生物更好地利用NH3,降低尿N損失。
瘤胃內(nèi)p H是反映瘤胃綜合發(fā)酵水平的重要指標(biāo),直接受飼糧性質(zhì)和攝食時(shí)間、唾液分泌量等因素影響[27],其波動(dòng)的根本原因取決于飼糧結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)水平。Murphy和Kennelly[28]及韓正康和陳杰[29]指出,瘤胃最適p H值在6.28~6.82之間。當(dāng)p H值較低時(shí),其活性會(huì)受到影響,使粗飼料的消化率下降。本試驗(yàn)各處理組綿羊瘤胃液p H值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)大致相同,都處于正常變動(dòng)范圍。
飼料中的碳水化合物是動(dòng)物機(jī)體能量的主要來(lái)源,在反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵后的主要產(chǎn)物是乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA),可提供反芻動(dòng)物機(jī)體所需能量的70%~80%[30-31]。瘤胃VFA的含量受飼糧精粗比、酸堿度等的影響。大量的研究表明,粗飼料發(fā)酵產(chǎn)生的VFA中乙酸摩爾比高達(dá)70%,而丙酸摩爾比僅占20%。本試驗(yàn)中,綿羊瘤胃液乙酸摩爾比超過(guò)70%,丙酸摩爾比小于20%,與上述報(bào)道一致。
用向日葵稈飼喂綿羊時(shí),采食處理1飼糧綿羊瘤胃液中乙酸摩爾比顯著低于處理3組,這是由于處理3飼糧中向日葵稈添加比例較高,導(dǎo)致采食處理3飼糧綿羊瘤胃液中乙酸摩爾比較高而丙酸摩爾比較低;用向日葵盤(pán)飼喂綿羊時(shí),采食處理3飼糧綿羊瘤胃液中乙酸摩爾比極顯著高于而丙酸摩爾比顯著低于采食處理1和處理2飼糧綿羊,這可能是由于隨著向日葵盤(pán)替代量的增加,綿羊瘤胃液p H呈下降趨勢(shì),而p H下降時(shí)瘤胃壁對(duì)乙酸的吸收速率低于其他VFA,導(dǎo)致瘤胃液中乙酸摩爾比升高[32],但具體原因還有待于進(jìn)一步研究。
瘤胃液中的氨氮是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程,是反芻動(dòng)物瘤胃內(nèi)肽、氨基酸、氨化物、尿素和其他非蛋白氮化合物分解的終產(chǎn)物,同時(shí)又是微生物合成菌體蛋白的原料。瘤胃中的氨氮濃度因不同的飼料變動(dòng)較大,總體上反映飼料的含氮量、飼料蛋白的可溶性和降解特性,濃度過(guò)高或過(guò)低都不利于微生物的生長(zhǎng)繁殖。瘤胃內(nèi)氨氮含量變化范圍一般在10~50 mg/100 m L之間。本試驗(yàn)中向日葵稈和向日葵盤(pán)各處理組綿羊瘤胃液氨氮濃度分別為0.50~0.61 mg/m L和0.81~0.96 mg/m L,均高于氨氮含量變化范圍,這主要是因?yàn)閜 H值與氨氮濃度呈負(fù)相關(guān)。韓正康和陳杰[29]指出,當(dāng)瘤胃液p H在7.61以下時(shí),即使瘤胃氨氮高達(dá)80 mg/100 m L以上,動(dòng)物也不會(huì)出現(xiàn)中毒癥狀。