孫全文， 韓 昱， 趙治海， 范光宇， 郭 鵬， 劉春陽， 孫茂紅， 靳玲品， 趙月平

（1.河北北方學(xué)院，河北張家口 075000；2.張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河北張家口 075000；3.北京好友巡天生物技術(shù)有限責(zé)任公司，北京海淀 100080）

張雜谷秸稈中所含的粗蛋白質(zhì)為6.22%～7.35%，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與有“飼草之王”稱號(hào)的苜蓿接近，高于其他禾本科牧草。由此看來，“張雜谷”在飼料業(yè)方面也有著很大的開發(fā)前景。

奶牛采食量、產(chǎn)奶量、原料奶質(zhì)量和奶牛的健康受粗飼料品質(zhì)影響很大，粗飼料的品質(zhì)除了受到播種土地、環(huán)境以及加工工藝影響外，最重要的還受其收割時(shí)期的影響。不同的牧草收割期會(huì)很大程度上影響牧草干物質(zhì)（DM）、粗蛋白質(zhì)（CP）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和水溶性碳水化合物（WSC）等營(yíng)養(yǎng)成分含量，因此合適的收割期會(huì)帶來最大的經(jīng)濟(jì)效益（Coblentz，1998）。

微生物發(fā)酵飼料是以植物性農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料，在有益微生物的代謝作用下，部分蛋白質(zhì)、脂肪和多糖等大分子物質(zhì)被降解，生成可溶性多肽和有機(jī)酸等小分子物質(zhì)，最終產(chǎn)生活菌含量高、適口性好、營(yíng)養(yǎng)豐富的生物飼料。其有效成分包括酶類、有益微生物菌體蛋白、氨基酸、活性益生菌、有機(jī)酸等。通過發(fā)酵處理不僅可以提高飼料的消化利用率、改善飼料品質(zhì)，還能調(diào)節(jié)動(dòng)物體內(nèi)的微生態(tài)平衡，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗腹瀉、促生長(zhǎng)等作用（孫汝江，2012）。

張雜谷是一類高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的飼料，蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等含量均高于其他谷草（邱風(fēng)倉，2013）。然而，目前關(guān)于不同收割時(shí)期的張雜谷及其發(fā)酵處理，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有何變化以及作為奶牛日糧對(duì)其瘤胃降解率影響的相關(guān)研究鮮有報(bào)道。因此，本試驗(yàn)研究收割期及發(fā)酵處理對(duì)張雜谷常規(guī)營(yíng)養(yǎng)組分及氨基酸含量的影響，以及分析不同收獲期及發(fā)酵處理后的張雜谷對(duì)奶牛瘤胃發(fā)酵性能的影響，以期為張雜谷在奶牛業(yè)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 張雜谷處理 試驗(yàn)用張雜谷在4月下旬開始種植，8月中旬進(jìn)行早期收割。在草地中隨機(jī)選取5塊15 m2大小的地塊，在每個(gè)地塊中隨機(jī)割取4～5 kg張雜谷，作為早期收割樣本。待谷草繼續(xù)生長(zhǎng)半個(gè)月后，在同樣5個(gè)地塊中繼續(xù)隨機(jī)割取4～5 kg張雜谷，作為晚期收割樣本。將所取樣本分為4組。每個(gè)早期收割及晚期收割的樣本各留一半，即為早期收割干草組（EH組）和晚期收割干草組（LH組）。另外分取一半進(jìn)行發(fā)酵處理，即為早期收割發(fā)酵干草組（EF組）和晚期收割發(fā)酵干草組（LF組）。將該2組干草切短成5～8 cm，選擇活化后2 h活菌數(shù)達(dá)到20億/mL的細(xì)菌，30℃厭氧發(fā)酵7 d后，粉碎處理，并過40目篩保存?zhèn)溆?。?5℃下烘48 h，取出后在空氣中放置48 h。

1.2 試驗(yàn)動(dòng)物及日糧配方 選擇4頭體況良好，年齡、體重、胎次相近，安裝永久性瘤胃瘺管的健康荷斯坦青年牛作為供體牛，按照1.3倍維持需要配制日糧，基礎(chǔ)日糧配方及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎(chǔ)日糧組成和營(yíng)養(yǎng)水平（DM基礎(chǔ)）

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 張雜谷營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定 參考 《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》，分別測(cè)定4個(gè)組中張雜谷樣本的營(yíng)養(yǎng)成分。

1.3.2 奶牛瘤胃降解率測(cè)定 采用尼龍袋法測(cè)定張雜谷在奶牛瘤胃內(nèi)的降解率，試驗(yàn)方法參見Фrskov（1979）及馮仰廉（2004）方法。 選用 40 ～60 mm孔徑的尼龍布，制成8 cm×12 cm的尼龍袋，袋底部?jī)山浅殊g圓形。選擇直徑為0.5～0.8 cm的半軟塑料管，長(zhǎng)度為50 cm，用橡皮筋將裝好樣品的尼龍袋綁緊，在塑料管另一端用尼龍線系緊，將塑料管固定在瘤胃瘺管蓋。測(cè)定22個(gè)飼料樣本在奶牛瘤胃內(nèi) 0、4、8、12、24、48、72 h 的 DM、CP、NDF及ADF的實(shí)時(shí)降解率并基于實(shí)時(shí)降解率值計(jì)算有效降解率和瘤胃發(fā)酵參數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 目標(biāo)成分實(shí)時(shí)降解率的測(cè)定 裝袋樣品逃逸率、校正裝袋樣品量、目標(biāo)成分降解量和目標(biāo)成分實(shí)時(shí)降解率的計(jì)算公式如下：

校正裝袋樣品量/g=實(shí)際裝袋樣品量×[1-樣品逃逸率]；

某目標(biāo)成分某培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)的降解量/g=[校正裝袋樣品量/g×空白試驗(yàn)殘余物中某目標(biāo)成分的含量/%]- [某培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)殘余物的重量/g×某培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)殘余物中某目標(biāo)成分的含量/%]；

某目標(biāo)成分某培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)的實(shí)時(shí)降解率/g=

1.4.2 降解參數(shù)的計(jì)算 飼料中某成分在瘤胃中的實(shí)時(shí)降解率符合指數(shù)曲線：

式中：P為t時(shí)刻被測(cè)樣品某目標(biāo)成分的實(shí)時(shí)瘤胃降解率，%；a為被測(cè)樣品某目標(biāo)成分的快速降解部分，%；b為被測(cè)樣品某目標(biāo)成分的慢速降解部分，%；c為b部分的降解速率，%/h；t為飼料在瘤胃內(nèi)停留的時(shí)間，h。

利用各培養(yǎng)時(shí)間點(diǎn)實(shí)時(shí)降解率的數(shù)據(jù) （P和t），采用飼料瘤胃降解參數(shù)計(jì)算軟件，計(jì)算式中a、b和c值。

1.4.3 有效降解率的計(jì)算 利用計(jì)算結(jié)果（a、b、c值）采用下式計(jì)算待測(cè)飼料目標(biāo)成分的有效降解率：

式中：P為待測(cè)樣品某目標(biāo)成分的有效降解率，%；a為待測(cè)樣品某目標(biāo)成分的快速降解部分，%；b為待測(cè)樣品某目標(biāo)成分的慢速降解部分，%；c為b部分的降解速率，%/h；k為待測(cè)樣品某目標(biāo)成分的瘤胃外流速率，%/h。

表2 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響

式中的k值為0.025。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel整理統(tǒng)計(jì)后，試驗(yàn)按照兩因素設(shè)計(jì)，采用SAS 9.2的MIXED程序進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)采用以下分析模型：Y=F1+F2+F1×F2+μ，所有數(shù)據(jù)采用Tukey檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果

2.1 收割時(shí)期及發(fā)酵處理對(duì)張雜谷營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響 由表2可知，隨著植物生長(zhǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，成熟度提高，早期收割張雜谷粗灰分、粗蛋白質(zhì)、NDF及ADF的含量極顯著低于晚期收割張雜谷 （p＜0.01）。說明早期收割的張雜谷纖維和有機(jī)物含量?jī)?yōu)于晚期收割張雜谷，但蛋白質(zhì)含量較晚期收割張雜谷較低。發(fā)酵處理極顯著降低張雜谷干物質(zhì)含量 （p＜0.01），顯著降低張雜谷粗蛋白質(zhì)含量（P ＜ 0.05）；顯著增加 WSC 含量（P ＜ 0.05）。收割時(shí)間和發(fā)酵處理二因素互作對(duì)張雜谷粗灰分、ADF及WSC含量有顯著影響 （p＜0.05），EF組張雜谷WSC含量最優(yōu)。

2.2 收割時(shí)期及發(fā)酵處理對(duì)張雜谷氨基酸含量的影響 由表3可知，早期收割張雜谷的賴氨酸、精氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、天冬氨酸、脯氨酸、甘氨酸含量均顯著低于晚期收割張雜谷（p＜0.05），亮氨酸和谷氨酸的含量顯著高于晚期收割張雜谷（P ＜ 0.05）。

發(fā)酵處理張雜谷中天冬氨酸及脯氨酸含量顯著降低（p＜0.05），谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量顯著增加（p＜0.05）。天冬氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、絲氨酸、精氨酸、脯氨酸亮氨酸和賴氨酸含量受到收割時(shí)間與發(fā)酵處理交互作用的影響（p＜0.05）。

綜上所述，EF組張雜谷WSC含量及絲氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸和亮氨酸含量較高。

2.3 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷干物質(zhì)有效降解率的影響 由表4和圖1可知，收割時(shí)期對(duì)張雜谷在瘤胃內(nèi)干物質(zhì)有效降解率無顯著影響，發(fā)酵處理對(duì)早期收割張雜谷在瘤胃內(nèi)干物質(zhì)有效降解率有降低的趨勢(shì)（P=0.07），收割時(shí)間及發(fā)酵處理對(duì)張雜谷干物質(zhì)有效降解率有顯著互作效應(yīng)（P=0.05），EF組張雜谷干物質(zhì)有效降解率（35.05%）低于 EH 組（39.05%）、LF 組（37.76%）及LH 組（37.70%）。

表3 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷氨基酸含量的影響%

表4 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷干物質(zhì)有效降解率的影響

圖1 干物質(zhì)有效降解率

2.4 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷粗蛋白質(zhì)有效降解率的影響 由表5和圖2可知，早期收割張雜谷粗蛋白質(zhì)有效降解率顯著低于晚期收割張雜谷（p＜0.05），發(fā)酵處理張雜谷粗蛋白質(zhì)有效降解率顯著低于未發(fā)酵張雜谷（p＜0.05）。收割時(shí)間及發(fā)酵處理互作效應(yīng)對(duì)張雜谷粗蛋白質(zhì)有效降解率無顯著影響。然而，EF組張雜谷粗蛋白質(zhì)有效降解率（31.87%）低于其他三組。

表5 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷粗蛋白有效降解率的影響

2.5 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷有機(jī)物有效降解率的影響 由表6和圖3可知，收割時(shí)期、發(fā)酵處理二者互作效應(yīng)對(duì)張雜谷有機(jī)物有效降解率無顯著的影響（P＞0.05）。

圖2 粗蛋白有效降解率

表6 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷有機(jī)物有效降解率的影響

圖3 有機(jī)物有效降解率

2.6 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷中性洗滌纖維有效降解率的影響 由表7和圖4可知，早期收割張雜谷NDF有效降解率顯著低于晚期收割張雜谷（p＜0.05），發(fā)酵處理及二者互作效應(yīng)對(duì)張雜谷NDF有效降解率無顯著影響。EF組張雜谷NDF有效降解率（23.45%）低于其他三組（EH組25.20%、LF組31.12%、LH組30.68%）。

表7 收割時(shí)間與發(fā)酵處理對(duì)張雜谷中性洗滌纖維效降解率的影響

圖4 NDF有效降解率

3 討論

飼料成本占奶牛總成本的60%～70%，其中優(yōu)質(zhì)粗飼料在奶牛日糧中占有至關(guān)重要的地位。粗飼料來源廣泛，種類繁多，常規(guī)的一般為各類青貯、干草和作物秸稈。在我國(guó)奶牛飼養(yǎng)中，干草主要有羊草、燕麥草和苜蓿，但是國(guó)內(nèi)種植的品質(zhì)普遍不如進(jìn)口品質(zhì)高，因此常需從國(guó)外進(jìn)口，增加飼料成本；羊草主要來自于天然草場(chǎng)，因此在牧草中常?；煊衅渌敛?，而且由于天然草場(chǎng)比較貧瘠，能夠生長(zhǎng)在天然草場(chǎng)上的牧草中營(yíng)養(yǎng)成分也很低，同時(shí)還受到氣候的影響，這樣導(dǎo)致羊草的營(yíng)養(yǎng)成分并不是很穩(wěn)定（孫茂紅，2015）。

張雜谷由張家口農(nóng)科院研制而成，截至目前，已育成“張雜谷”品種9個(gè)。張雜谷的高產(chǎn)高抗性能是人們最關(guān)注的，其和普通谷子的干物質(zhì)積累雖都表現(xiàn)出“慢-快-慢”的生長(zhǎng)規(guī)律，但張雜谷的干物質(zhì)積累量比普通谷子有明顯優(yōu)勢(shì) （盧海博，2014；邱風(fēng)倉，2013）。有研究表明，用張雜谷谷草完全代替羊草作為飼草對(duì)奶牛采食量、乳脂率和乳蛋白率等乳成分指標(biāo)幾乎無影響，而且日產(chǎn)奶量有增加趨勢(shì)，其間未見奶牛有不良反應(yīng) （孫茂紅，2015）。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，早期收割并經(jīng)過發(fā)酵處理的張雜谷WSC及蘇氨酸、絲氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸含量較高。早期收割并經(jīng)過發(fā)酵處理的張雜谷總能含量為16.71 MJ/kg，粗蛋白質(zhì)含量為8.93%，NDF含量為52.77%，ADF含量為28.59%，粗灰分含量?jī)H為6.93%。從營(yíng)養(yǎng)成分指標(biāo)分析，品質(zhì)優(yōu)于一般的羊草及秸稈類飼草，與優(yōu)質(zhì)燕麥草營(yíng)養(yǎng)組分相似，以營(yíng)養(yǎng)組分為評(píng)定指標(biāo)，可作為奶牛日糧的一種優(yōu)質(zhì)禾本科牧草。

瘤胃作為奶牛重要的消化器官，可以被看作是一個(gè)厭氧的發(fā)酵罐，內(nèi)容物包括原蟲、厭氧真菌及細(xì)菌等，飼料在瘤胃內(nèi)的降解能力受到這些內(nèi)容物的影響。雖然針對(duì)瘤胃內(nèi)進(jìn)行的消化和代謝研究不能代表全部消化道的真實(shí)結(jié)果（Alhadhrami，1992），但由于瘤胃獨(dú)有的微生物降解、發(fā)酵產(chǎn)酸和產(chǎn)氣等生理過程使得其一直作為研究奶牛營(yíng)養(yǎng)的重點(diǎn)。因此，飼料在奶牛瘤胃內(nèi)的降解率對(duì)于評(píng)定飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，不同飼料在瘤胃內(nèi)的降解率都隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加而顯著升高，但不同飼料的降解速度和降解參數(shù)差異很大。谷物類型和粗飼料類型均對(duì)瘤胃發(fā)酵有顯著影響，但二者之間無交互作用 （曹善勇，2015）。 另有研究發(fā)現(xiàn) （李洪濤，2016），小麥和玉米 DM、OM、NDF和 ADF的降解特性不同，谷物類型顯著影響NDF和ADF的降解特性，而DM和OM的降解特性受谷物類型和淀粉性質(zhì)的共同影響。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，奶牛瘤胃可消化并降解部分張雜谷的營(yíng)養(yǎng)成分，早期收割且經(jīng)過發(fā)酵處理的張雜谷營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)（DM、CP和OM）在奶牛瘤胃內(nèi)有效降解率較低，過瘤胃效果較好，為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入后腸道消化提供良好條件。

4 結(jié)論

對(duì)張雜谷進(jìn)行早期收割并發(fā)酵處理，能夠比較明顯地改善其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，在飼喂奶牛時(shí)，張雜谷中的營(yíng)養(yǎng)成分能夠較多的被奶牛消化吸收，從而在奶牛業(yè)中發(fā)揮重要作用。