全 文 :第33卷 第3期 家畜生态学报 Vol.33No.3
2012年5月 Acta Ecologiae Animalis Domastici May.2012
用体外产气法评价双低菜籽饼与
藏嵩草的组合效应
*
崔占鸿
(青海省放牧家畜营养与生态国家重点实验室培育基地,动物营养与饲料科学重点实验室,
青海省畜牧兽医科学院,青海 西宁,810016)
[摘 要] 采用体外产气法评价了青海高原反刍家畜补饲用双低菜籽饼按质量比为0∶100、
25∶75、50∶50、75∶25、100∶0的比例与藏嵩草草地型冷季牧草组合的发酵产气特性。结果
表明,双低菜籽饼与藏嵩草草地型冷季牧草组合能有效提高单一藏嵩草的体内消化率,且以
25∶75比例组合时较为合适;双低菜籽饼与藏嵩草的正组合效应值在发酵12~24h时较高,
并呈现随发酵时间的延长而减小的变化趋势。
[关键词] 青海高原;体外产气法;牦牛;组合效应;双低菜籽饼;藏嵩草
[中图分类号] S811.6 [文献标识码] A [文章编号] 1005-5228(2012)03-0068-05
青海省是全国的五大牧区之一,草地畜牧业是
青海高原地区畜牧业的支柱产业,牦牛是该地区的
优势畜种,利用高寒草地牧草资源为农牧民提供全
面的生产和生活资料,其生产性能高低直接影响着
农牧民的经济收入水平。但由于青海高原的冷季相
对较长,草地牧草产量下降明显,且营养价值低,致
使反刍家畜所摄入的蛋白质数量及质量极度不平
衡,造成放牧家畜的体重损失严重甚至出现死亡现
象。科学合理地进行反刍家畜营养平衡补饲,实现
能氮摄入平衡是解决这一问题的重要技术手段。同
时,研究发现在饲养体系中,饲草料间存在着广泛的
正负组合效应[1,2]。本研究针对该地区反刍家畜饲
草料合理搭配利用问题,研究与分析该地区蛋白质
补充饲料与天然草地冷季牧草的组合效应,为今后
开展反刍家畜的营养均衡补饲技术提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地点
在青海省高原放牧家畜动物营养与饲料科学重
点实验室进行。
1.2 试验材料及设备
试验样品分别采集藏嵩草草地型的冷季天然牧
草(玉树县)和双低菜籽饼(青海省周边农区自产),
样品采集后在65℃下烘干,粉碎过40目筛,室温下
保存待测。按实验室常规分析法进行常规营养成分
干物质(Dry matter,DM)、粗蛋白(Crude protein,
CP)、粗脂肪(Ether extract,EE)、酸性洗涤纤维
(Acid detergent fibre,ADF)、中性洗涤纤维(Neu-
tral detergent fibre,NDF)、中性洗涤可溶物(Neu-
tral detergent soluble,NDS)、半纤维素(Hemicelu-
lose,HC)、有机物(Organic matter,OM)、粗灰分
(Ash)等的测定(表1)。
分析天平(精确度为0.0001)、人工瘤胃培养
箱、分液装置(由德国生产,用于培养液的分装,分装
范围从0~60mL,最小刻度为1mL)、二氧化碳气
体(纯度为99.9999%,作为进行厌氧条件产生和维
持的气源)、恒温及磁力搅拌装置、玻璃注射器培养
管、保温瓶(用于采集瘤胃液)等。
1.3 试验设计与操作
1.3.1 发酵底物及试验分组 双低菜籽饼按质量
比100∶0、25∶75、50∶50、75∶25、0∶100比例与
藏嵩草草地型冷季牧草进行组合。体外发酵底物
500mg,每个比例设三个重复,同一批次培养中设
定空白组,即为没有发酵底物,仅有瘤胃液和培养
液,作为产气量校正。
* [收稿日期] 2012-02-28
[基金项目] 科技部科技人员服务企业行动项目(2009GJG20045);青海省科技厅基础研究项目(2009-Z3701)
[作者简介] 崔占鸿(1983-),男,青海西宁人,硕士,助理研究员,主要从事反刍动物营养与饲料科学研究。E-mail:cuizhanhong27@ya-
hoo.cn
1.3.2 瘤胃液收集 选择3头健康、体重接近、安
装有永久性瘤胃瘘管的成年牦牛作为瘤胃液供体,
饲养水平为1.5倍的维持水平,以小麦秸秆为基础
粗饲料,日粮精粗比为30∶70,单独饲喂,每天8∶
00和18∶00饲喂,晨饲前采集瘤胃液。采集的瘤
胃液立即放入保温瓶中,并迅速带回实验室。
1.3.3 培养液配制 采用 Menke和 Steingass
(1988)的方法准备缓冲液。常量元素溶液(C液):
Na2HPO45.7g,KH2PO46.2g,MgSO4·7H2O
0.6g,NaCl 2.22g,加蒸馏水至1 000mL;微量元
素溶液(A 液):CaCl2·2H2O 13.2g,CoCl2·
6H2O 1g,MnCl2·4H2O 10g,FeCl3·6H2O 8g,
加蒸馏水至100mL;缓冲液(B液):NH4HCO34
g,NaHCO335g,加蒸馏水至1 000mL;指示剂溶
液:刃天青100mg,加蒸馏水至100mL;还原剂溶
液:1NNaOH溶液4mL,Na2S·9H2O 625mg,加
蒸馏水至100mL,并将缓冲液与瘤胃液以体积比3
∶1的比例混合。
表1 双低菜籽饼和藏嵩草养分含量(干物质基础)
Table 1 Nutrients composition of double-low rapeseed cake and Kobresia tibetica(DM basis)
原料
Ingredients DM CP EE ADF NDF NDS HC OM Ash
双低菜籽饼/%
Double-low rapeseed cake 96.56 24.94 10.08 22.57 25.42 74.58 2.85 92.92 7.08
藏嵩草/%
Kobresia tibetica 92.29 3.28 2.22 41.37 60.32 39.68 18.95 96.74 3.26
1.3.4 产气量测定 向培养管加入人工瘤胃培养
液40mL,放置到培养箱中开始培养时计时,在2、
4、6、8、12、14、16、24、30、36、48h各时间点取出培
养管并快速读数记录。当到某一时间点读数超过
80mL时,在读数后及时排气并记录排气后的刻度
值。待饲料在体外培养48h后,将培养管(注射器)
分别取出放入冰水中使其停止发酵。
1.4 测定指标及计算方法
1.4.1 产气量计算
产气量(mL)=该时间段内培养管气体产生量
-对应时间段内空白管气体平均产生量 (1)
1.4.2 组合效应计算
组合效应=
实测值-加权估算值
加权估算值 ×100 (2)
式中:实测值为实际测定的样品产气量(mL);
加权估算值=A饲料实测值产气量×A饲料配比
(%)+B饲料实测值×B饲料配比(%)
1.4.3 产气动力学数据计算 根据不同时间点的
产气量,采用Gompertz模型公式:
GP=A exp{-exp[1+be/A(Lag-t)]} (3)
式中:GP为t时间的产气量(mL),A表示理论
最大产气量(mL);b表示产气速率常数(mL·h-1);
Lag表示体外发酵产气延滞时间(h);e为欧拉常数;t
表示产气时间点(h);本研究中为0~48h。
1.5 数据统计
采用Excel 2003和SAS 9.1统计软件进行数
据整理与分析。
2 结果与分析
2.1藏嵩草和双低菜籽饼的体外发酵产气营养特性
从表2可以看出,不同时间点累积产气量及理
论最大产气量均表现为菜籽饼高于藏嵩草(P<
0.01);产气速率常数呈现与累积产气量、理论最大
产气量相似的变化趋势;但产气延滞时间呈现与累
积产气量、理论最大产气量相反的变化趋势,且两者
间表现为差异极显著(P<0.01)。分析原因可能是
双低菜籽饼中CP、EE、NDS含量明显高于藏嵩草,
而双低菜籽饼 HC、ADF和 NDF含量均低于藏嵩
草的原因所致。
同时,累积产气量在0~48h均表现为双低菜
籽饼高于与藏嵩草,且两者均呈现随发酵时间延长
逐渐升高的变化趋势(图1);净产气量均呈现出两
个“先增大后减小”的变化曲线,即出现“两个峰”的
变化,且第一个峰值出现在8~12h,第二个峰值出
现在16~24h,同时表现为在0~12h双低菜籽饼
的净产气量要高于藏嵩草,而12~48h藏嵩草的净
产气量要高于双低菜籽饼(图2);藏嵩草和双低菜
籽饼的产气速率在0~48h均呈现先增大后逐渐减
小的变化趋势,且发酵至48h时的产气速率范围在
2~3mL·h-1之间,相对较低(图3)。
2.2 双低菜籽饼与藏嵩草组合的体外产气量及模
型参数变化
双低菜籽饼与藏嵩草组合的不同时间点累积产
气量及发酵产气参数变化见表3所示。从产气量来
看,随着双低菜籽饼比例的增加,累积产气量和理论
96第2期 崔占鸿:用体外产气法评价双低菜籽饼与藏嵩草的组合效应
表2 藏嵩草和双低菜籽饼的累积产气量及模型参数
Table 2 Cumulative gas production of individual double-low rapeseed cake and kobresia tibeticaincubated in
different times and parameters of gas estimated with the Gompertz model
原料
Ingredients
累积产气量/mL
Cumulative gas
模型参数
Parameters of Gompertz model
12h 24h 36h 48h A b Lag
双低菜籽饼
Double-low rapeseed cake 83.33 112.53 119.67 122.73 119.63
A±2.27 7.26A±0.50 -0.17B±0.54
藏嵩草
Kobresia tibetica 34.26 72.73 91.77 104.83 105.73
B±2.33 3.71B±0.75 3.03A±0.44
注:同列肩注为大写字母表示差异极显著(P<0.01),同列肩注为小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。
Note:In the same column,values with different superscript capital letters show significant difference(P<0.01),and those
with different superscript lowercases show significant difference(P<0.05).The same below.
图1 双低菜籽饼和藏蒿草体外发酵累积产气量动态图
Fig.1 Dynamic changes of culmulatine gas production of double-low rapeseed cake and kobresia tibetica
图2 双低菜籽饼和藏蒿草体外发酵净产气量动态图
Fig.2 Dynamic changes of net gas production of double-low rapeseed cake and kobresia tibetica
图3 双低菜籽饼和藏蒿草体外发酵净产气速率态图
Fig.3 Speed rates of net gas production of double-low rapeseed cake and kobresia tibetica
最大产气量也呈现逐渐增加的变化趋势,但各比例
组合间表现为差异不显著(P>0.05);产气速率常
数也呈现相似的变化趋势,且50%比例和75%比例
的组合分别与25%比例组合间均表现为差异显著
(P<0.05);总体来看,双低菜籽饼与藏嵩草组合能
不同程度地提高体外发酵产气量和产气速率常数。
从产气延滞时间来看,随着双低菜籽饼比例的增加
对产气延滞时间的影响不大,但各比例组合较单一
双低菜籽饼或藏嵩草的产气延滞时间均有所减小,
但各比例组合间无显著差异(P>0.05)。
2.3 补饲草料与天然牧草的组合效应
从表4可以看出,双低菜籽饼与藏嵩草按不同
07 家畜生态学报 第33卷
表3 藏嵩草与双低菜籽饼组合不同时间点的累积产气量及模型参数
Table 3 Cumulative gas production of combined double-low rapeseed cake and kobresia tibeticaincubated
in different time and parameters of gas estimated with the Gompertz model
组合
Combinations
比例
Ratio
累积产气量/mL
Cumulative gas
模型参数
Parameters of Gompertz model
12h 24h 36h 48h A b Lag
双低菜籽饼:
藏嵩草
Double-low rapeseed
cake:Kobresia tibetica
25∶75 58.03 88.13 102.80 112.53 108.97±2.72 4.45Bb±0.29 -0.64±0.69
50∶50 69.53 96.83 109.37 117.49 112.27±2.50 5.46ABa±0.37 -0.61±0.65
75∶25 75.03 101.90 112.93 119.09 113.17±2.13 6.13Aa±0.39 -0.53±0.56
表4 双低菜籽饼与藏嵩草的组合效应
Table 4 Associate effects of double-low rapeseed cake and Kobresia tibetica
组合
Combinations
比例
Ratio
组合效应值 Values of associate effects
12h 24h 36h 48h
双低菜籽饼:藏嵩草
Double-low rapeseed
cake:Kobresia tibetica
25:75 24.72A 6.59A 4.11A 2.95Aa
50:50 18.26B 4.53B 3.45B 3.27Aa
75:25 5.58C -0.67C 0.21C 0.71Bb
比例搭配时产生不同程度的正组合效应,表现在12
h、24h和36h的组合效应值均以双低菜籽饼25%
比例的组合为最高,且与其他两个比例的组合间表
现为差异极显著(P<0.01);而48h的组合效应值
均以双低菜籽饼50%比例的组合最高,且与75%比
例组合间差异极显著(P<0.01),但与25%比例的
组合间无显著差异(P>0.05)。总体来看,各比列
组合的正组合效应值在发酵12~24h时均较高,并
呈现随发酵时间延长而逐渐减小的变化趋势。
3 讨 论
3.1 不同饲草料及其组合的发酵特性
体外发酵产气量在一定程度上可反映出反刍动
物饲料在动物体内的消化降解特性。Prasad等[3]
报道,反刍动物饲料在体外发酵45~52h时,对其
体内消化率的预测值最高。根据这一结论,如果发
酵48h后的产气量与体内消化率成一定比例,那
么,双低菜籽饼在反刍动物体内消化率比藏嵩草高
13.15%(见表2);同时各比例组合的累积产气量和
理论最大产气量均高于单一的藏嵩草,表明了双低
菜籽饼与藏嵩草组合能有效提高其单一藏嵩草的体
内消化率。分析原因可能是其自身的养分含量所决
定,即双低菜籽饼中CP、EE、NDS含量分别是藏嵩
草的7.60倍、4.54倍、1.88倍;而藏嵩草的 HC、
ADF和 NDF含量分别为双低菜籽饼的6.65倍、
1.83倍和2.37倍。已有的研究发现,48h产气量
和理论最大产气量与CP、NDS的含量均呈显著正
相关关系,而分别与ADF、NDF和 HC的含量均呈
负相关关系[4,5]。本研究得出的结果符合饲草料养
分与产气参数间的相关性。
本研究中,补饲用双低菜籽饼与冷季的藏嵩草
天然牧草组合后,较单一藏嵩草的不同时间点累积
产气量、理论最大产气量及产气速率均得到提高,即
表现出不同程度的正组合效应,且组合效应值在发
酵12h、24h、36h时正组合效应均达到极显著水
平,可能主要是组合后营养成分得到了互补,补充了
一定的氮源,提供给微生物发酵的营养源更合理,使
微生物的活性升高,生长速度更快,从而提高了对牧
草的降解率[6]。总体来看,各比列组合的正组合效
应值均在在发酵12~24h时较高,且呈现随发酵时
间延长而逐渐减小的变化趋势,这与前人的研究结
果基本一致[4,7]。同时,双低菜籽饼与藏嵩草牧草
的组合中,当双低菜籽饼比例为75%时,在各时间
点的正组合效应值最低,且在24h时出现了负组合
效应,分析原因可能是精料比例过高致使发酵产酸
过多,抑制瘤胃微生物的正常生长,从而影响其对发
酵底物的降解利用所致。这与王加启等[8]得出的精
料和粗料的“负组合效应”点为精料比例大于70%,
饲养实践中精料的比例以不高于60%最佳的结论
相一致。
3.2 饲草料的科学组合利用
青海省高寒草地天然牧草资源丰富,特殊的气
候环境特点也决定了全省人工草地的面积较少,人
工草地保留面积约3.05×105 hm2,仅占全省草地
总面积的0.96%,说明今后该地区草地畜牧业的发
展主要还是依赖于天然草地牧草资源。但由于冷季
的天然草地牧草在产量降低的同时,自身的养分含
量也明显降低,即表现在蛋白质含量低及氨基酸不
17第2期 崔占鸿:用体外产气法评价双低菜籽饼与藏嵩草的组合效应
平衡的问题尤为突出,致使处于寒冷气候条件下的
草地放牧家畜无法获得充足合理的养分供给,严重
影响着青海高原草地畜牧业的健康发展。因此,进
行该地区草地放牧家畜的科学营养均衡补饲就显得
尤为重要。本研究发现,双低菜籽饼与藏嵩草草地
型的冷季牧草以25∶75的比例组合较为合适,即表
现出的正组合效应最优,这为今后开展该地区冷季
的反刍家畜蛋白质营养补饲提供了科学依据。
4 结 论
双低菜籽饼与藏嵩草草地型冷季牧草组合能有
效提高单一藏嵩草的体内消化率,且以25∶75比例
组合时较为合适;总体而言,双低菜籽饼与藏嵩草的
正组合效应值在发酵12~24h时较高,并呈随发酵
时间的延长而减小的变化趋势。
参考文献:
[1] 谭支良,卢德勋.提高粗饲料利用效率的系统组合营养技术及
其组合效应的研究进展[J].饲料博览,1999,11(7):6-10.
[2] 茹彩霞.模拟瘤胃条件下苜蓿对粗饲料产气特性和发酵特性的
研究[D].陕西杨凌:西北农林科技大学,2006,3.
[3] Prasad C S,Wood C D,Sampath K T.Use of in vitro gas pro-
duction to evaluate rumen fermentation of untreated and urea-
treated finger milet straw supplemented with different levels
of concentrate[J].Journal Science of Food and Agriculture,
1994,65:457-464.
[4] 汤少勋,姜海林,周传社,等.不同品种牧草间组合时体外产气
发酵特性研究[J].草业学报,2006,15(1):68-75.
[5] 阳伏林,丁学智,史海山,等.苜蓿干草和秸秆组合体外发酵营
养特性及其利用研究[J].草业科学,2008,25(3):61-66.
[6] 周传社,汤少勋,姜海林,等.农作物秸秆体外发酵营养特性
及其组合利用研究[J].应用生态学报,2005,16(10):1 862-1
867.
[7] Liu J X,Susenbeth A,Sudekum K H.In vitro gas production
measurements to evaluate interactions between untreated and
chemicaly treated rice straws,grass hay,and mulberry leaves
[J].Journal of Animal Science,2002,80:517-524.
[8] 王加启,冯仰廉.日粮精粗比对瘤胃微生物合成效率的影响
[J].畜牧兽医学报,1995,28(4):301-307.
Evaluation of Associate Effects of Double-low Rapeseed Cake and
Kobresia Tibetica Using In Vitro Method
CUI Zhan-hong
(National Key Lab.Cultivating Base of Qinghai Plateau Grazing Animal Nutrition and Ecology,Key Lab.
of Plateau Grazing Animal Nutrition and Feed Science of Qinghai Province,
Qinghai Academy of Animal and Veterinary Sciences,Qinghai,Xining,810016)
Abstract:This study was conducted using in vitro method to evaluate fermentation characteristics of
mixed feed.These mixtures contained double-low rapeseed cake for ruminants supplement at ratios of 25∶
75,50∶50and 75∶25with Kobresia tibetic in Qinghai plateau respectively.The results showed that the
digestibility rate in vivo of individual pasture of Kobresia tibetic grassland type were improved after mixed,
and double-low rapeseed cake mixed with pastures of Kobresia tibetic grassland type with the proportion of
25:75were relatively appropriate.The positive associate effects of different proportional combinations
were higher during fermented in 12~24h,and then there were declining trend folowed as its fermentation
time in vitro increasing.
Keywords:Qinghai plateau;in vitro;yak;double-low rapeseed cake;kobresia tibetica
27 家畜生态学报 第33卷