何香玉，慕春龍，蔡旻，吳艷萍，楊宇翔，毛勝勇，成艷芬，朱偉云

(江蘇省消化道營(yíng)養(yǎng)與動(dòng)物健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院消化道微生物研究室，江蘇 南京210095)

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不同溫度和CO2濃度生長(zhǎng)環(huán)境下小麥麥秸的消化率研究

何香玉，慕春龍，蔡旻，吳艷萍，楊宇翔，毛勝勇，成艷芬*，朱偉云

(江蘇省消化道營(yíng)養(yǎng)與動(dòng)物健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院消化道微生物研究室，江蘇 南京210095)

本試驗(yàn)以優(yōu)良中筋小麥“揚(yáng)麥14”為試驗(yàn)材料，在小麥整個(gè)生育期提高CO2濃度和溫度，分為4組：空白組，升溫組，CO2組，升溫和CO2混合組，空白組小麥生長(zhǎng)平均溫度10.5 ℃，CO2濃度413 μmol/mol，升溫組溫度高于空白組2 ℃，CO2組濃度500 μmol/mol，升溫和CO2混合組同時(shí)提高溫度與CO2濃度，收割時(shí)采集麥秸用于體內(nèi)消化試驗(yàn)。用3頭裝有永久性瘤胃瘺管的荷斯坦奶牛，采用尼龍袋法評(píng)定溫度和CO2濃度升高環(huán)境下小麥秸瘤胃的降解特性。結(jié)果顯示，與空白組相比，升溫組DM快速降解部分顯著升高(P<0.05)，ADF降解率與ADF慢速降解部分顯著降低(P<0.05)；CO2組DM，OM，NDF及ADF降解率均顯著降低(P<0.05)，且DM，OM與NDF有效降解率顯著降低(P<0.05)；混合組DM，OM，NDF及ADF降解率均顯著降低(P<0.05)，DM，OM及ADF慢速降解部分顯著降低(P<0.05)，DM，OM與NDF有效降解率顯著降低(P<0.05)。不同處理后麥秸DM，OM，NDF與ADF瘤胃內(nèi)降解率從高到低為空白組、升溫組、CO2組和混合組。綜合以上結(jié)果表明，溫度和CO2濃度升高降低了麥秸DM，OM，NDF及ADF瘤胃內(nèi)降解率，導(dǎo)致麥秸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低，溫度升高對(duì)降解率影響最小，其次為CO2濃度升高，溫度和CO2濃度同時(shí)升高對(duì)麥秸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響最為顯著。

麥秸；CO2和溫度；瘤胃降解率

我國(guó)每年農(nóng)作物秸稈資源量約為8.20億t，主要來源以三大糧食作物副產(chǎn)物為主，玉米秸最高為2.65億t；占總量的32.3%；稻草約為2.05億t，占總量的25%；麥秸為1.50億t，占總量的18.3%[1]。其中作為飼料使用量約為2.11億t，占30.69%；用于還田約1.02億t，占14.78%；作為燃料使用量約為1.29億t，占18.72%；廢棄及焚燒約為2.15億t，占31.31%[1]。麥秸廣泛應(yīng)用于反芻動(dòng)物的生產(chǎn)，能被瘤胃微生物消化利用，對(duì)畜牧業(yè)的發(fā)展有重要作用。瘤胃中的纖維降解菌、原蟲和真菌等微生物，在厭氧條件下分泌纖維素降解酶可以將麥秸發(fā)酵降解為揮發(fā)性脂肪酸等為宿主提供能量[2]。麥秸的飼用價(jià)值是評(píng)定其品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，包括營(yíng)養(yǎng)組成和有效降解率等，決定了它在反芻動(dòng)物中的應(yīng)用價(jià)值[3]。目前用于評(píng)定反芻動(dòng)物粗飼料飼用價(jià)值的方法主要有體內(nèi)法、半體內(nèi)法和體外法[4]。其中半體內(nèi)法即瘤胃尼龍袋法，其應(yīng)用普遍、花費(fèi)較少、操作簡(jiǎn)單、試驗(yàn)周期短，便于大批量樣品的研究、具有較好的重復(fù)性和穩(wěn)定性等特點(diǎn)[5]，能直接為實(shí)際生產(chǎn)提供可靠的參數(shù)。

近百年來，隨著全球溫室效應(yīng)加劇，大氣中二氧化碳濃度和溫度不斷增長(zhǎng)，全球氣候變暖受到人們的廣泛關(guān)注。據(jù)研究報(bào)告2011年大氣中二氧化碳的濃度達(dá)到了391 μmol/mol，和工業(yè)化時(shí)期相比大約上升了40%[6]。預(yù)計(jì)到21世紀(jì)末，全球平均地表氣溫將會(huì)上升1.8～4.0 ℃，浮動(dòng)范圍在1.1～6.4 ℃[6]。農(nóng)業(yè)對(duì)氣候變化非常敏感，溫度和二氧化碳濃度的升高對(duì)作物生產(chǎn)有很大影響，尤其在整個(gè)作物的生長(zhǎng)周期[7]。溫度和二氧化碳升高對(duì)小麥(Triticumaestivum)會(huì)產(chǎn)生或利或弊的影響，但基本上是以不利影響為主。二氧化碳是植物進(jìn)行光合作用的底物，溫度影響植物的光合、呼吸、蒸騰等諸多生理過程，而光合作用和呼吸作用所需要的各種酶、次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成及同化物的運(yùn)輸?shù)榷寂c養(yǎng)分有關(guān)。因此，小麥對(duì)大氣二氧化碳濃度和溫度升高的影響不僅表現(xiàn)在光合作用、呼吸作用、蒸騰作用和氣孔導(dǎo)度等方面，小麥養(yǎng)分的積累和分配也發(fā)生了相應(yīng)的變化。養(yǎng)分的獲得、分配和代謝將影響小麥的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)[8]。一般來說，植物生長(zhǎng)中增加二氧化碳會(huì)提高光合作用、水的利用率和降低谷物蛋白濃度，從而導(dǎo)致谷物的質(zhì)量降低[9]。與此同時(shí)，植物發(fā)育階段對(duì)氣候條件非常敏感，特別是溫度[10]，據(jù)前人的研究報(bào)道物候溫度上升1 ℃，小麥的產(chǎn)量就會(huì)降低9%[11]。麥秸作為小麥生產(chǎn)中最重要的農(nóng)副產(chǎn)物，在溫度和二氧化碳濃度升高的生長(zhǎng)環(huán)境下，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也會(huì)受到影響，但對(duì)其在反芻動(dòng)物中消化降解的影響卻鮮有報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以優(yōu)質(zhì)中筋小麥“揚(yáng)麥14”秸稈為研究對(duì)象，通過尼龍袋法研究CO2濃度與溫度升高對(duì)小麥秸在瘤胃內(nèi)消化率的影響，為實(shí)際生產(chǎn)中合理利用麥秸提供基本參數(shù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 小麥種植與麥秸采集 中筋優(yōu)質(zhì)小麥“揚(yáng)麥14”于2012年11月至2013年6月種植于江蘇省常熟市(31°32.93′ N, 120°41.88′ E)稻麥輪作FACE和FATI試驗(yàn)平臺(tái)。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫、降水量及太陽輻射量分別為15.4 ℃、1054 mm及4540 MJ/(m2·yr)。該試驗(yàn)平臺(tái)耕作方式為水稻(Oryzasativa)和小麥輪作，6-10月為水稻種植季，11月-第2年6月初為冬小麥種植季。土壤中有機(jī)物14.2 g/kg；全氮1.1 g/kg，有效磷41.9 mg/kg，速效鉀 93.3 mg/kg。小麥全生育期施肥量為N 120 kg/m2，P2O560 kg/m2及K2O 120 kg/m2。試驗(yàn)共分4組，分別為空白組，升溫組(temperature, TEM，+2 ℃)，CO2組(CO2，500 μmol/mol)及混合組(CO2+TEM)，每組3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)面積為50 m2(八邊形構(gòu)造，外接圓直徑8 m)。為了達(dá)到統(tǒng)一的遮陽效果，所有處理圈都從外觀上基本保持一致。各實(shí)驗(yàn)圈從小麥返青開始進(jìn)行全天CO2濃度增加和增溫處理，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)各個(gè)平臺(tái)的CO2濃度和溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，并根據(jù)大氣中CO2濃度、溫度、風(fēng)向、風(fēng)速等因素的變化調(diào)節(jié)增溫和CO2氣體的釋放速度及方向，從而實(shí)現(xiàn)處理圈內(nèi)的CO2濃度和溫度達(dá)到試驗(yàn)要求。小麥?zhǔn)崭詈蟛杉溄?5 ℃烘干，粉碎后過0.84 mm及0.60 mm雙層篩，取中間粉料為試驗(yàn)底物，室溫保存于樣品袋中備用。

1.1.2 試驗(yàn)動(dòng)物與樣品采集 試驗(yàn)于2014年11月在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江浦農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，選用健康、平均體重為(474±50) kg且裝有永久性瘤胃瘺管的3頭荷斯坦奶牛作為試驗(yàn)動(dòng)物。每天飼喂兩次，自由飲水，粗料由玉米(Zeamays)青貯和羊草(Leymuschinensis)組成，精料由玉米、豆粕等組成。準(zhǔn)確稱取麥秸樣品2.5 g放入已知重量的尼龍袋中，每個(gè)組的樣品固定于一根尼龍繩上，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的同一瘺管牛設(shè)置兩個(gè)平行樣。于晨飼前(4:00)通過瘤胃瘺管將裝有麥秸的尼龍袋投入瘤胃中，每頭瘺管牛一次性放入4組的尼龍袋(共40個(gè))，并將尼龍繩固定在瘺管蓋的鉤子上，每組分別于2，6，12，24和48 h從每頭牛瘤胃內(nèi)取出2個(gè)尼龍袋(0 h的尼龍袋不放入瘤胃中)，用細(xì)流水沖洗，按壓，直至尼龍袋中流出水清澈明亮，無味為止。于65 ℃烘干至恒重，測(cè)定營(yíng)養(yǎng)成分。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與測(cè)定方法

按AOAC[12]方法測(cè)定烘干樣品中干物質(zhì)(dry matter, DM)、有機(jī)物(organic matter, OM)、粗灰分(Ash)含量，采用Van Soest等[13]方法測(cè)定中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)及酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)含量，計(jì)算底物降解率。營(yíng)養(yǎng)成分降解率計(jì)算公式為：Y=[(放入袋內(nèi)某營(yíng)養(yǎng)成分含量-某時(shí)間點(diǎn)殘留袋內(nèi)該營(yíng)養(yǎng)成分含量)/放入袋內(nèi)某營(yíng)養(yǎng)成分含量]×100%。參照?rskov等[14]公式Y(jié)=a+b×(1-e/ct)，采用最小二乘法，計(jì)算式中a(快速降解部分)，b(慢速降解部分)和c值(降解速率常數(shù))。有效降解率計(jì)算公式為：F=a+(b×c)/(c+k)，k=0.032。式中：F為各營(yíng)養(yǎng)成分的有效降解率；k為瘤胃食糜外流速率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2013初步整理后，采用SAS 8.0中的GLM模型進(jìn)行單因素方差分析，Duncan’s法進(jìn)行多重比較，以P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸DM降解特性的影響

溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸DM瘤胃內(nèi)降解率的動(dòng)態(tài)變化見圖1，由圖可知，各試驗(yàn)組DM降解率變化基本一致，隨著瘤胃內(nèi)培育時(shí)間的延長(zhǎng)，各試驗(yàn)組DM降解率逐漸增加。在0～6 h內(nèi)麥秸DM降解最快，6 h后降解速率逐漸降低，在培養(yǎng)48 h時(shí)，空白組DM瘤胃降解率最高為(36.35±0.83)%；升溫組[(34.82±0.54)%]次之，但差異不顯著；CO2組DM降解率[(32.82±0.43)%]顯著低于空白組與升溫組(P<0.05)；混合組DM降解率[(29.95±0.30)%]最低，且顯著低于CO2組(P<0.05)。

溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸DM瘤胃降解模型參數(shù)a，b，c以及有效降解率F值的影響如表1所示。與空白組相比，升溫組快速降解部分(a)含量顯著升高(P<0.05)，CO2組有效降解率(F)顯著降低(P<0.05)，混合組a，b，F(xiàn)值均顯著降低(P<0.05)。與升溫及CO2組相比，混合組b，F(xiàn)值均顯著降低(P<0.05)，a值顯著低于CO2組(P<0.05)。溫度及CO2濃度升高對(duì)麥秸DM降解速率常數(shù)(c)沒有顯著影響。

圖1 麥秸DM和OM瘤胃動(dòng)態(tài)降解率Fig.1 The degradability of DM and OM of wheat straw in the rumen

表1 溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸DM降解參數(shù)及有效降解率的影響

Table 1 Effects of increased temperature and concentration of CO2on DM degradation parameters and effective degradability of wheat straw

指標(biāo)Items空白組Control升溫組TEMCO2混合組TEM+CO2標(biāo)準(zhǔn)誤SEMP值P-valuea(%)8.03±0.07a8.72±0.20b7.85±0.02a7.79±0.10a0.168<0.05b(%)32.97±1.44a31.61±1.49a33.58±3.11a24.96±1.05b2.745<0.05c(%)0.04±0.000.04±0.010.03±0.010.05±0.010.0100.404F(%)26.68±0.41a25.65±0.52a24.06±0.42b22.48±0.30c0.594<0.05

TEM: Temperature (+2 ℃);a: 快速降解部分Rapid degradation；b: 慢速降解部分Slow degradation；c: 降解速率常數(shù)Degradation rate；F: 有效降解率Effective degradation。同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。Different small letters within the same row superscripts mean significant differences (P<0.05). The same below.

2.2 溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸OM降解特性的影響

由圖1可知，溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸OM瘤胃內(nèi)降解率的影響與DM降解率變化相似，0～6 h內(nèi)降解最快，6 h后逐漸變慢。48 h時(shí)，空白組OM降解率最高為(32.24±0.31)%；其次為升溫組[(31.34±0.78)%]，但差異不顯著；CO2組OM降解率[(29.44±0.73)%]顯著低于空白組(P<0.05),但與升溫組差異不顯著；混合組OM降解率[(27.49±0.76)%]最低，顯著低于空白組與升溫組(P<0.05)。

溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸OM降解相關(guān)參數(shù)的影響如表2所示。與空白組相比，升溫組相關(guān)參數(shù)沒有顯著變化(P>0.05)，CO2組F值顯著降低(P<0.05)，混合組b、F值均顯著降低(P<0.05)。與升溫組相比，混合組b、F值均顯著降低(P<0.05)；與CO2組相比，混合組F值顯著降低(P<0.05)。溫度與CO2處理對(duì)a、c值沒有顯著影響(P>0.05)。

2.3 溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸NDF和ADF降解特性的影響

圖2為瘤胃內(nèi)麥秸NDF和ADF動(dòng)態(tài)降解率變化曲線，由圖可知，麥秸NDF和ADF降解率均隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加。在0～6 h，NDF和ADF降解較快，6～48 h降解率逐漸降低。48 h時(shí)，空白組NDF最高，為[(41.55±1.96)%]；其次為升溫組[(38.20±1.37)%]，但差異不顯著；CO2組,為[(36.14±1.55)%]，顯著低于空白組(P<0.05)；混合組最低,為[(35.37±1.34)%]，顯著低于空白組(P<0.05)。48 h時(shí)，空白組ADF最高,為[(43.10±0.35)%]；升溫組[(39.03±1.41)%]、CO2組[(39.75±0.69)%]與混合組[(37.81±0.85)%]均顯著低于空白組(P<0.05)，且混合組最低。

溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸NDF降解相關(guān)參數(shù)a、b及c沒有顯著影響，由表3可知，與空白組相比，CO2處理組和混合組b值顯著降低(P<0.05)，兩組間差異不顯著。對(duì)ADF降解參數(shù)的影響如表4所示，溫度和CO2濃度升高對(duì)麥秸ADF中降解參數(shù)a、c及F值均無顯著影響(P>0.05)。與空白組相比，升溫組和混合組b值顯著降低(P<0.05)，兩者間差異不顯著。

表2 溫度和CO2升高處理麥秸OM的降解參數(shù)及有效降解率

Table 2 Effects of temperature and CO2treatments on OM degradation parameters and effective degradability of wheat straw

指標(biāo)Items空白組Control升溫組TEMCO2混合組TEM+CO2標(biāo)準(zhǔn)誤SEMP值P-valuea(%)7.08±0.117.02±0.116.52±0.566.53±0.190.1960.448b(%)26.94±0.57a25.91±1.17a24.59±0.75ab21.64±1.16b0.809<0.05c(%)0.06±0.000.06±0.000.06±0.010.07±0.010.0020.802F(%)24.64±0.23a24.03±0.47a22.78±0.25b21.27±0.41c0.403<0.05

圖2 麥秸NDF和ADF (d)瘤胃動(dòng)態(tài)降解率Fig.2 NDF and ADF rumen degradability of wheat straw

表3 溫度和CO2升高處理麥秸NDF的降解參數(shù)及有效降解率

Table 3 Effects of temperature and CO2treatments on NDF degradation parameters and effective degradability of wheat straw

指標(biāo)Items空白組Control升溫組TEMCO2混合組TEM+CO2標(biāo)準(zhǔn)誤SEMP值P-valuea(%)5.84±0.145.65±0.824.75±0.344.76±0.310.2530.294b(%)37.79±2.7835.21±1.4533.48±2.2632.59±1.371.0590.354c(%)0.07±0.010.07±0.010.07±0.010.07±0.000.0020.864F(%)31.46±1.19a29.24±0.94ab27.69±1.29b27.33±0.97b0.6800.102

表4 溫度和CO2升高處理麥秸ADF的降解參數(shù)及有效降解率

Table 4 Effects of temperature and CO2treatments on ADF degradation parameters and effective degradability of wheat straw

指標(biāo)Items空白組Control升溫組TEMCO2混合組TEM+CO2標(biāo)準(zhǔn)誤SEMP值P-valuea(%)5.68±0.605.35±1.044.65±0.635.11±0.150.3120.753b(%)40.46±0.63a35.46±0.41b40.08±1.71a36.24±1.21b0.824<0.05c(%)0.06±0.000.07±0.010.06±0.010.06±0.010.0050.498F(%)32.11±0.2030.01±1.7429.34±1.2428.20±0.770.6490.183

3 討論

粗飼料在瘤胃內(nèi)的干物質(zhì)降解率越高，動(dòng)物的干物質(zhì)采食量就越大，飼料干物質(zhì)降解率隨飼料的營(yíng)養(yǎng)成分含量不同而不同[15]。本試驗(yàn)中不同處理的麥秸隨著在瘤胃中發(fā)酵時(shí)間的增加，DM和OM消失率升高。發(fā)酵24 h之后，DM和OM降解率都是空白組最高、其次為升溫組和CO2組、混合組最低。He等[16]利用體外發(fā)酵法研究也發(fā)現(xiàn)溫度和CO2濃度升高能顯著降低麥秸體外降解率。這可能是由于環(huán)境中溫度和CO2濃度升高導(dǎo)致麥秸中粗蛋白與可消化碳水化合物含量降低，從而使得在瘤胃中的降解率降低。Wayne等[17]報(bào)道提高環(huán)境中溫度和CO2的濃度會(huì)降低黃樺樹葉子中蛋白質(zhì)的含量。同時(shí)Erice等[18]研究溫度和CO2濃度對(duì)苜蓿(Medicagosativa)營(yíng)養(yǎng)成分的影響中發(fā)現(xiàn)，溫度和CO2濃度升高能顯著降低苜蓿粗蛋白的含量。He等[16]研究溫度和CO2濃度對(duì)麥秸營(yíng)養(yǎng)成分的影響也發(fā)現(xiàn)溫度和CO2濃度升高使得麥秸粗蛋白含量和可溶性碳水化合物含量由1.45%和17.05%顯著降低至1.17%和15.28%。余苗等[19]研究不同生育期虎尾草(Chlorisvirgate)的瘤胃降解率發(fā)現(xiàn)，返青期虎尾草瘤胃降解率顯著高于干枯期，這可能與返青期虎尾草粗蛋白(15.85%)和可溶性碳水化合物(42.72%)含量較高有關(guān)。DM和OM瘤胃降解率受到飼料原料纖維素含量和木質(zhì)化程度的影響，反映飼料降解難易程度，主要取決于快速降解部分和慢速降解部分的含量[20]。其中快速降解部分主要受易消化的可溶性碳水化合物影響，而慢速降解部分主要取決于不易消化結(jié)構(gòu)性碳水化合物的含量。冷靜等[3]研究6種牧草在云南黃牛瘤胃中的降解率發(fā)現(xiàn)，一年生黑麥草(Loliumperenne)降解率顯著高于非洲狗尾草(Setariaanceps)、大麥秸粉和苜蓿草塊，同時(shí)其DM和OM的快速降解組分(28.81%和25.96%)也顯著高于非洲狗尾草(13.09%和9.77%)，這可能是非洲狗尾草營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)不易于瘤胃的消化。González等[21]研究青黑麥草和黃貯黑麥草的瘤胃降解率也發(fā)現(xiàn)，青黑麥草降解率(64.9%)顯著高于黃貯黑麥草(55.9 %)，其快速降解組分(35.8%)也顯著高于黃貯黑麥草組(26.2%)，這主要是由于青黑麥草可溶性碳水化合物的含量更高，易于動(dòng)物的消化吸收。

麥秸NDF和ADF在瘤胃中的降解率大小能反映其消化程度的難易。本研究中發(fā)現(xiàn)，不同處理組麥秸NDF和ADF的動(dòng)態(tài)降解率都隨著其在瘤胃中停留時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加。 本試驗(yàn)中CO2組和混合組NDF降解率顯著低于空白組、升溫組、CO2組及混合組ADF降解率顯著低于空白組。這可能是由于溫度和CO2濃度處理時(shí)，加速了小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，促進(jìn)了小麥的無效分蘗，同時(shí)促進(jìn)碳水化合物向籽粒中轉(zhuǎn)運(yùn)，造成麥秸中NDF和ADF含量升高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低。前期的研究發(fā)現(xiàn)，升溫與CO2處理能增加不消化的NDF含量[16]，造成麥秸的品質(zhì)降低。Erice等[18]研究溫度和CO2處理對(duì)紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)成分的影響也發(fā)現(xiàn)，溫度和CO2同時(shí)處理時(shí)不易消化的NDF從39.4 mg/g含量顯著增加到57.3 mg/g，造成瘤胃中降解率降低。Stalker等[22]研究不同飼草的瘤胃降解率發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)期苜蓿降解率(55.7%)顯著高于干草(46.4%)；作者分析表示這可能與生長(zhǎng)期苜蓿NDF(42%)和ADF(29.5%)含量較低有關(guān)。Hoffman等[23]研究報(bào)告指出，當(dāng)牧草快速降解組分很小時(shí)，其NDF和ADF降解率主要取決于慢速降解部分，本研究結(jié)果與其類似，瘤胃中ADF降解率與慢速降解部分直接相關(guān)。Carmi等[24]對(duì)不同種生長(zhǎng)期和種植密度的高粱降解率的研究中發(fā)現(xiàn)，種植密度為20 mm，中期的高粱降解率最高(74%)，主要是由于其NDF(583 g/kg)和木質(zhì)素(29.4 g/kg)的含量最低。Karabulut等[25]對(duì)山羊的幾種常見粗飼料體外降解率比較研究中發(fā)現(xiàn)，底物中粗纖維含量越高，體外消化率越低。其中半體外24 h麥秸最低(42.5%)，風(fēng)滾草(Salsolatragus)最高(55.4%)；其中麥秸的快速降解部分和慢速降解部分分別為15.4%和42.8%，風(fēng)滾草分別是28.0%和39.7%。

本研究還發(fā)現(xiàn)與CO2及升溫單獨(dú)處理組相比，CO2與升溫混合組對(duì)麥秸消化率影響最大。這可能是CO2濃度和溫度同時(shí)升高，對(duì)植物葉片光合速率有更強(qiáng)的抑制作用。Gesch等[26]在水稻上的研究表明，CO2濃度和溫度升高條件下的農(nóng)作物，光合作用受阻。Krishnan等[27]利用ORYZA1和INFOCROP rice模型研究水稻，當(dāng)溫度升高1 ℃，水稻產(chǎn)量分別降低7.2%。謝立勇等[28]研究發(fā)現(xiàn)，隨著CO2濃度和溫度升高，稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和外觀品質(zhì)均有下降。目前關(guān)于CO2濃度和溫度升高對(duì)作物影響的研究多集中在產(chǎn)量與生理性狀上，而在作物秸稈營(yíng)養(yǎng)價(jià)值方面研究較少。因此，關(guān)于CO2濃度和溫度升高對(duì)麥秸的影響有待進(jìn)一步的深入研究。

4 結(jié)論

溫度升高顯著降低了麥秸ADF降解率；CO2濃度升高與混合處理均顯著降低了麥秸DM，OM，NDF及ADF降解率，但混合處理對(duì)降解率影響更顯著。

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Effects of increased atmospheric temperature and CO2concentration during crop growth on the rumen degradability of wheat straw

HE Xiang-Yu, MU Chun-Long, CAI Min, WU Yan-Ping, YANG Yu-Xiang, MAO Sheng-Yong,CHENG Yan-Fen*, ZHU Wei-Yun

JiangsuKeyLaboratoryofGastrointestinalNutritionandAnimalHealth,LaboratoryofGastrointestinalMicrobiology,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China

This experiment was conducted to investigate the effects of increasing atmospheric temperature and CO2concentration during crop growth on the rumen degradability of wheat straw. The experiment consisted of a control group (wheat plants grown with a mean temperature of 10.5 ℃ and a CO2concentration of 413 μmol/mol) and three treatments: elevated CO2(CO2group, wheat plants grown with a CO2concentration of 500 μmol/mol); an elevated temperature group (TEM group, wheat plants grown under a 2 ℃ increase in temperature); and a CO2and temperature group (CO2+TEM group, wheat plants grown with elevated temperature and CO2concentration). At harvest, the wheat straw was collected and theinsitudegradability was monitored in three fistulated Holstein dairy cows. The results showed that the proportion of rapidly degraded dry matter (DM) was significantly greater in the TEM group than in the control group (P<0.05). The slowly degraded proportion and rumen degradability of acid detergent fiber (ADF) were significantly decreased in the TEM group compared with the control group (P<0.05). In the CO2group, the rumen degradability of DM, organic matter (OM), neutral detergent fiber (NDF), and ADF was significantly decreased (P<0.05), and the effective degradability of DM, OM, and NDF was significantly decreased also (P<0.05). In the CO2+TEM group, the rumen degradability of DM, OM, NDF, and ADF was significantly decreased (P<0.05), and the slowly degraded proportion and the effective degradability of DM, OM, and ADF was significantly decreased also (P<0.05). The treatments were ranked, from highest rumen degradability of DM, OM, NDF, and ADF to lowest, as follows: control group>TEM group>CO2group>CO2+TEM group. These results showed that increased temperature and CO2concentration significantly decreased theinsitudegradation of DM, OM, NDF, and ADF, and resulted in decreased nutritional value of wheat straw. The lowest nutritional value of wheat straw was in the CO2+TEM group.

wheat straw; CO2and temperature; rumen digestibility

10.11686/cyxb2016053

http://cyxb.lzu.edu.cn

2016-02-01；改回日期：2016-04-07

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(200903003)資助。

何香玉(1989-)，女，四川成都人，在讀碩士。E-mail：hexiangyu@njau.edu.cn*通信作者Corresponding author. E-mail: yanfencheng@njau.edu.cn

何香玉, 慕春龍, 蔡旻, 吳艷萍, 楊宇翔, 毛勝勇, 成艷芬, 朱偉云. 不同溫度和CO2濃度生長(zhǎng)環(huán)境下小麥麥秸的消化率研究. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(12): 111-118.

HE Xiang-Yu, MU Chun-Long, CAI Min, WU Yan-Ping, YANG Yu-Xiang, MAO Sheng-Yong, CHENG Yan-Fen, ZHU Wei-Yun. Effects of increased atmospheric temperature and CO2concentration during crop growth on the rumen degradability of wheat straw. Acta Prataculturae Sinica, 2016, 25(12): 111-118.