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近年來，我國畜牧業(yè)草食動物優(yōu)質(zhì)粗飼料資源不足的矛盾日益加劇，開發(fā)利用秸稈這一產(chǎn)量巨大的非競爭性飼料資源，成為解決此矛盾的重要途徑。政府非常重視秸稈飼料的開發(fā)，秸稈資源綜合利用被列為《全國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展第“十二五”規(guī)劃》、《全國畜牧業(yè)發(fā)展第+二個五年規(guī)劃》、《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》等發(fā)展的戰(zhàn)略與重點。采用微生物技術發(fā)酵秸稈可有效降解秸稈中的木質(zhì)素、纖維素，提高蛋白質(zhì)、有機酸及可溶性糖等物質(zhì)的含量，提升秸稈的飼用價值，達到替代常規(guī)飼料或優(yōu)質(zhì)飼草的目的，受到國內(nèi)外學者的廣泛重視（饒輝，2009；張建國等，2008；楊洪巖等，2005）。

有關微生物發(fā)酵秸稈飼料的研究報道很多，集中在菌株篩選（羅建成等，2007；慧文森等，2011；王志等，2009）、對秸稈的發(fā)酵處理（于艷輝等，2010；李日強等，2001；趙森果等，2007）以及飼喂效果研究（趙婷靜等，2008,；岳炳輝等，2011；常娟，2011）等方面，有力地促進了秸稈飼料化利用進程。但當前該技術仍然存在著理論基礎薄弱、機理性研究相對匱乏以及秸稈發(fā)酵飼料品質(zhì)評定缺乏統(tǒng)一標準等重大問題。尤其是對發(fā)酵秸稈飼料的飼喂效果研究還不夠深入，多限于發(fā)酵秸稈飼料表觀飼喂效果的考察，對增重機制、物質(zhì)在動物體內(nèi)的降解與轉(zhuǎn)化規(guī)律研究不夠徹底，亟需深入探討其能量代謝、產(chǎn)熱飼料的能量利用水平?jīng)Q定動物的生長和生產(chǎn)性能，因此考察飼糧中添加發(fā)酵秸稈飼料對動物能量利用水平的影響是非常必要的。國內(nèi)外對于不同飼糧對反芻動物的能量代謝已有很多研究（馬濤，2014；許貴善等，2012），為筆者研究發(fā)酵玉米秸稈粗飼料對育肥羊能量代謝與沉積規(guī)律提供了參考。量及碳氮沉積規(guī)律等，以科學評定發(fā)酵秸稈飼料的能量水平與飼用價值。

飼料的能量利用水平?jīng)Q定動物的生長和生產(chǎn)性能，因此考察飼糧中添加發(fā)酵秸稈飼料對動物能量利用水平的影響是非常必要的。國內(nèi)外對于不同飼糧對反芻動物的能量代謝已有很多研究（馬濤，2014；許貴善等，2012），為筆者研究發(fā)酵玉米秸稈粗飼料對育肥羊能量代謝與沉積規(guī)律提供了參考。

本實驗室前期已開發(fā)出秸稈發(fā)酵飼料復合菌劑，菌劑由木質(zhì)素與纖維素降解菌株、無機氮轉(zhuǎn)化利用菌株以及有機酸產(chǎn)生菌株所構(gòu)成。在秸稈發(fā)酵時添加4%的無機氮源硫酸銨，發(fā)酵后其粗蛋白質(zhì)比發(fā)酵前提高2.64倍(P<0.01)，中性洗滌纖維(NDF)降低39.33% (P<0.01)；酸性洗滌纖維(ADF)降低37.20%(P<0.0l)；發(fā)酵玉米秸稈中含有數(shù)量可觀的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，并檢測到大量功能菌株。將其以50%比例替代粗飼料中的未發(fā)酵玉米秸稈進行育肥羊飼喂，日增重提高33. 33% (P<0.01)，采食量增加3.74% (P<0.05)，料肉比下降22.73% (P<0.01)，有必要進一步深入探明其能量轉(zhuǎn)化與代謝規(guī)律。

本實驗室前期已開發(fā)出秸稈發(fā)酵飼料復合菌劑，菌劑由木質(zhì)素與纖維素降解菌株、無機氮轉(zhuǎn)化利用菌株以及有機酸產(chǎn)生菌株所構(gòu)成。在秸稈發(fā)酵時添加4%的無機氮源硫酸銨，發(fā)酵后其粗蛋白質(zhì)比發(fā)酵前提高2.64倍(P<0.01)，中性洗滌纖維(NDF)降低39.33% (P<0.01)；酸性洗滌纖維(ADF)降低37.20%(P<0.0l)；發(fā)酵玉米秸稈中含有數(shù)量可觀的揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，并檢測到大量功能菌株。將其以50%比例替代粗飼料中的未發(fā)酵玉米秸稈進行育肥羊飼喂，日增重提高33. 33% (P<0.01)，采食量增加3.74% (P<0.05)，料肉比下降22.73% (P<0.01)，有必要進一步深入探明其能量轉(zhuǎn)化與代謝規(guī)律。

本研究通過消化代謝試驗、氣體交換試驗和呼吸測熱試驗相緒合的方法，進一步研究發(fā)酵秸稈飼料對育肥羊能量代謝的影響，以期為科學評定其相對營養(yǎng)價值積累可信數(shù)據(jù)，為秸稈發(fā)酵飼料在畜牧養(yǎng)殖業(yè)中的推廣應用提供科學依據(jù)，奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗動物的選擇

本研究在吉林省農(nóng)業(yè)科學學院畜牧分院試驗羊場進行。選擇18只體況良好的新吉細毛羊作為試驗動物，隨機分為3組，分別為對照組、試驗組和絕食代謝組，每組3個重復，每個重復2只。組間平均體重相近(37.38±1.04) kg，經(jīng)F檢驗差異不顯著(P>0.05)。

1.2 試驗飼糧

1.2.1 發(fā)酵玉米秸稈的制備及成分分析

試驗用玉米秸稈：取自種植于河北省保定市清苑縣白團村采摘籽實后的含穗青黃玉米秸稈（品種為農(nóng)大3138），自然水分含量為65%。對照玉米秸稈：剛收割的成熟玉米秸稈粉碎成2～4cm的小段，置冷庫（-25℃）平鋪在地面上進行冷凍60h，然后裝入50kg的飼料袋中，放入冷庫(4℃)保藏以保證鮮度。

發(fā)酵玉米秸稈：對上述試驗用秸稈粉碎，調(diào)整水分含量，使其干物質(zhì)與水分含量之比為1.0:1.2，加入4%無機氮源硫酸銨，并按照1×1013CFU/t施菌量施入復合菌劑，置室內(nèi)封閉發(fā)酵(平均溫20℃)20d后使用。

復合發(fā)醉菌劑由河北農(nóng)業(yè)大學研制，由河北眾邦生物技術有限公司生產(chǎn)。由枯草芽孢桿菌XWS-8、枯草芽孢桿菌MZS-3-6和酵母菌JM-I按4：4：3比例混合而成，總菌量1.0×10”CFU/g，菌劑所含菌株包括木質(zhì)素與纖維素降解、無機氮源轉(zhuǎn)化利用、產(chǎn)生有機酸、產(chǎn)益生物質(zhì)等功能。

發(fā)酵結(jié)束后，委托農(nóng)業(yè)部飼料效價與安全監(jiān)督檢驗測試中心對2種供試秸稈進行營養(yǎng)水平的測定，測定指標：粗蛋白質(zhì)( GB/T 6432-1994)、粗脂肪( GB/T 6433-2006)、粗纖維(GB/T6434-2006)、中性洗滌纖維(GB/T 20286-2006)、酸性洗滌纖維(NY/T 1459-2007)、粗灰分( GB/T 6438-2007)、水分(GB/T 6435-2006)、真蛋白質(zhì)（SXA03-FB-002）、鈣(GB/T 6436-2002)、磷(GB/T 6437-2002)含量和總能(IS0 9831  1998)。采用活菌計數(shù)法測定秸稈中活菌數(shù)。

發(fā)酵玉米秸稈中乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸含量采用離子色譜法測定。測定設備為戴安ICS-3000離子色譜儀，配有ED50電化學檢測器、AS50自動進樣器和GP50梯度泵。取粉碎發(fā)酵玉米秸稈粉2.0 g，加入18 mL超純水充分混勻，以10000 r/min速度離心10 min，取上清液5mL加入25%偏磷酸溶液1mL，混勻后置冰箱(- 10℃)冷凍24h，以10000 r/min速度將樣品離心10 min；移取上清液1mL至100mL容量瓶中，超純水定容。樣品經(jīng)過0.45μm合成纖維素酯膜過濾后，上樣。色譜條件：lon Pac ASII-HC (4mm×250mm)分析柱帶Ion Pac AGII-HC (4mm×50mm)保護柱；抑制器類型為ASRS；進樣量為25μL，托盤和色譜柱溫度分別為15和30℃。流動相流速0.8 mL/min，流動相為50mmol/L氫氧化鈉溶液(B)和超純水(A)(2：3)洗脫。玉米秸稈的營養(yǎng)水平見表1。

1.3 試驗設計

試驗共進行3期測定，每期試驗設預試期和正試期，預試期為10d，其中包括在呼吸測熱室外預飼7d，在呼吸測熱室內(nèi)預飼3d，根據(jù)試羊情況對呼吸測熱室的氣體流通速度、溫濕度等參數(shù)進行調(diào)控，以確保試羊?qū)υ囼烇暭Z與呼吸測熱室環(huán)境充分適應、生理狀態(tài)達到穩(wěn)定。代謝試驗在預飼結(jié)束后開始，每期為期3d。不同試驗期之間設過渡期2d，即相鄰2期測定間隔15 d。對照組的粗飼料是冷藏保鮮的玉米秸稈，試驗組為50%發(fā)酵玉米秸稈+ 50%冷藏保鮮秸稈，絕食代謝組試羊正試期內(nèi)絕食。

1.4 試驗動物的飼喂與飼養(yǎng)管理

試驗羊舍選擇通風較好的半封閉式房屋，使用之前用消毒水對羊舍的羊欄、墻壁、地面等進行徹底消毒，7d后才能引入試驗羊進行試驗。單欄飼養(yǎng)，按照試驗設計，分別飼喂相對應的試驗飼糧。精飼料粉碎、發(fā)酵玉米秸稈進行2遍揉絲后混合飼喂，試驗羊分別在每天06：00和15：00定量各飼喂1次；在試驗期間每天都供給試羊充分干凈的飲水，自由飲水。

對試羊的采食量進行準確的設計及記錄，且飼糧的飼喂量接近于自由采食量，并比自由采食量稍低，也就是說試驗飼糧能夠滿足試羊生長的營養(yǎng)需要，但又不會有剩料，以保證斌驗結(jié)果的準確性。

1.5 消化代謝試驗

消化代謝試驗在特制的代謝籠（圖1）中進行。全天收集試驗羊排出的全部糞尿，稱重、計量后取樣，根據(jù)不同分析要求分別經(jīng)防腐、固氮、干燥處理后保存待測。

試驗羊糞樣用自制的收糞袋收集，記錄排糞量并稱重。采用四分法取樣約300g，充分混勻。取其中一部分約100g加入10mL的10%的硫酸進行固氮，然后裝入自封袋中，并標明試驗羊號、期號，以備測定糞氮含量用。其余部分裝入自封袋中，并標明試驗羊號、期號，一起放于冰箱（-20℃）中保存。3d試驗期結(jié)束后，把每只羊在這3d中收集到的糞便充分混勻，取適量于65℃烘箱中烘干，粉碎并過40目篩后保存，用于測定其他養(yǎng)分含量。

利用代謝籠上的接尿盆收集其尿液，將每只羊收集來的尿樣充分混勻后用粗紗布過濾，用量筒測定其體積，并標明羊號和試驗期號，而后分成2份，一份用10%的硫酸固氮，以供測定尿氮的含量；另外一份不加硫酸，加入到棕色玻璃瓶中放于冰箱（-20℃）中保存，用來測定其他養(yǎng)分含量。

1.6 吁吸測熱試驗

呼吸測熱試驗采用吉林省農(nóng)科院畜牧分院自行設計、研制的新型自控中型開放回流式呼吸測熱裝置（圖2）。對呼吸測熱室的氣體分析儀進行校正后，將試羊分別放置于代謝籠中，在呼吸小室內(nèi)進行連續(xù)24h的測試。呼吸測熱裝置的操作按規(guī)程進行，應用3室（采集控制程序）并聯(lián)開放式呼吸測熱裝置分別對照組和試驗組進行呼吸測熱。各呼吸代謝室的氣體通過分析儀的采集順序：1）通道—戶外空氣；2）通道—A呼吸代謝室；3)通道—B呼吸代謝室；4）通道—C呼吸代謝室。工作站每16min采集并分析1次各呼吸測熱室的氣壓、溫度、濕度和標準大氣壓下的氣體流量，氣體流量中氧氣(O2。)、二氧化碳( CO2)、甲烷(CH4)的濃度，自動運算并記錄每分鐘試驗羊的O2消耗量、CO2和CH4排放量、產(chǎn)熱量、呼吸熵等，保存試驗結(jié)果。

1.7 飼糧、樣糞、尿樣中常規(guī)養(yǎng)分測定方法

1.8 能量測定的方法

飼糧總能、糞能及尿能均采用全自動氫彈式熱量計測定（XR Y-I型數(shù)顯氧彈式熱量計，上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司）。

糞能的測定：取1g烘干的糞樣，首先經(jīng)過壓片機壓片，厚度略低于機器自配干鍋，松軟程度保持成型即可，用氧彈式熱量計測定其能量。

尿能的測定：取定量濾紙于105℃烘1h，置于干燥器中冷卻30min后稱重，用移液管準確吸取尿樣10mL，分多次全部準確地滴至濾紙上，40℃烘干，然后在105℃烘30min，測得其熱值。用于吸附的濾紙同時測定能量作為空白對照，測定結(jié)果減去濾紙的能量即為尿能。

1.10 試驗數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

將每3d正試期內(nèi)采集到的各羊數(shù)據(jù)的平均值作為每期試驗的原始數(shù)據(jù)，以平均值±標準差表示。采用Excel對試驗數(shù)據(jù)進行計算整理，利SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)迸行2獨立樣本的t檢驗，取置信區(qū)間為95%。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長代謝氣體交換結(jié)果

由表3可知，O2消耗量、CO2排放量在第1期、第2期時試驗組與對照組之間無顯著差異(P>0.05)，第3期試驗組顯著高于對照組(P<0.05)；3期的呼吸熵都在0.80～0.85之間，處于一個正常的范圍內(nèi)，組間無顯著差異(P>0.05)；產(chǎn)熱量第1期、第2期時試驗組與對照組之間差異不顯著(P>0.05)，第3期時試驗組顯著高于對照組(P<0.05)。結(jié)果提示，由于第3期時2組羊的體重差別較大，試驗組的羊體重大于對照組，氣體交換量隨著體重的增加而增大，所以試驗組的O2消耗量、CO2：排放量及產(chǎn)熱量均顯著大于對照組。

同一時期、同行數(shù)據(jù)肩標相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。表5、表6同。

2.2 絕食代謝氣體交換結(jié)果

由表4可知．絕食代謝O2消耗量和CO2排放量在第1期、第2期時無顯著差異(P>0.05)，這2期均極顯著低于第3期(P<0.01)；呼吸熵在0.70～0.71之間，不同正試期間差異不顯著(P>0.05)；產(chǎn)熱量第2期與其他2期差異不顯著(P>0.05)，第1期顯著低于第3期(P<0.05)。

2.3 發(fā)酵玉米秸稈對絕食代謝CH4排放規(guī)律的影響

由表5可知，3個正試期CH4排放量及甲烷能試驗組均極顯著低于對照組(P<0.01)。在第1、2、3期試驗組CH4，排放量比對照組分別降低了20.95%、23.83%、21.49%；甲烷能分別降低了21.15%、23.85%、21.93%。結(jié)果提示，發(fā)酵玉米秸稈可以減少CH4排放量，細毛羊體重與CH4排放量之間呈相關性，即隨著體重的增長，CH4排放量也隨之增加，但試驗組的CH4排放量極顯著低于對照組。

2.4 發(fā)酵玉米秸稈對生長代謝能量利用的影響

從表6可知，3個正試期試驗組與對照組的總能均無顯著差異(P>0.05)；消他能第1期時試驗組比對照組提高15.77%，差異極顯著(P<0.01)，第2期、第3期時試驗組比對照組分別提高了17.07%、17.39%，差異顯著(P<0.05)；試驗組糞能和尿能與對照組比都相對降低，但差異均不顯著(P>0.05)；3個試驗期糞能/總能試驗組均顯著低于對照組(P<0.05)；尿能/總能組間差異不顯著(P>0.05)；試驗組甲烷能在3期中均極顯著低于對照組(P<0.01)；甲烷能/總能在第1期中顯著低于對照組(P<0.05)，在第2、3期中極顯著低于對照組(P<0.01)；第1、2、3期試驗組代謝能比對照組分別提高了16.67%、28.81%、22.97%，差異顯著(P<0.05)；總能消化率第1、2和3期試驗組比對照組分別提高了10.33%、11.52%、11.86%，差異顯著(P<0.05)；與對照組相比，試驗組總能代謝率第1期提高11. 18%，差異不顯著(P>0.05)，第2和3期分別提高了22期提高11. 18%，差異不顯著(P>0.05)，第2和3期分別提高了22.66%17期提高11. 18%，差異不顯著(P>0.05)，第2和3期分別提高了22.66%、17. 19%，差異顯著(P<0.05)；凈能第1、2、3期試驗組比對照組分別提高64.29%、108.07%、84.90%，差異顯著(P<0.05)。從各能量絕對值的變化趨勢來看，代謝能、總能消化率與凈能均隨著試驗的進行與試羊體重的增加而處于上升趨勢。結(jié)果提示，試羊飼喂發(fā)酵玉米秸稈與未發(fā)酵玉米秸稈相比，可提高凈能、總能消化率，提高能量沉積，有助于動物的生長。

玉米秸稈經(jīng)發(fā)酵，其中的木質(zhì)纖維素被降解為小分于糖類、粗蛋白質(zhì)含量顯著上升、在菌株的代謝下體系產(chǎn)生數(shù)量可觀的有機酸；更為重要的是，在發(fā)酵結(jié)束時秸稈上黏附了大量的活菌，這些特性都有助于促進發(fā)酵玉米秸稈粗飼料對供試羊能量代謝與轉(zhuǎn)化規(guī)律的改變。          

動物采食飼料后，飼料中碳水化合物在瘤胃中發(fā)酵所產(chǎn)生的乙酸、丙酸、丁酸等VFA是反芻動物主要的能源物質(zhì)，可為反芻動物提供能量需要的70%～80%。未處理的玉米秸稈，其上自然附著的乳酸菌在堆置、運輸及4℃冷藏保存過程中會經(jīng)秸稈的代謝活動及自身原營養(yǎng)物質(zhì)的降解變化等而產(chǎn)生少量的有機酸；本研究采用的發(fā)酵玉米秸稈由于加入的菌劑中含有產(chǎn)生有機酸的功能菌株，發(fā)酵后其有機酸含量呈現(xiàn)較大變化，由原來的6.49 mg/g增加至29.3mg/g。發(fā)酵玉米秸稈中的大量有機酸，可直接作為試羊的能量來源，必然有助于促進試羊的能量沉積。

發(fā)酵玉米秸稈可降低育肥羊的甲烷能、糞能與尿能，提高反芻動物能量代謝水平。糞能約占攝入總能的l/3（王新謀，1997），是飼糧能量中損失最大的部分。文獻數(shù)據(jù)顯示，反芻動物采食粗飼料時糞能/總能為40%～50%，采食精飼料時為20% -30%，采食低質(zhì)粗飼料時為60%。粗飼料中粗纖維的含量與品質(zhì)會影響動物的糞能與消化能，如王曉佳等發(fā)現(xiàn)玉米青貯秸稈飼糧對奶牛的消化能顯著高于未處理玉米秸稈組，且未處理玉米秸稈組飼糧的代謝能顯著低于青貯組；青貯玉米秸稈組糞能變高，且消化能/總能顯著高于玉米秸稈組，原因在于青貯過程改善了粗飼料的纖維性質(zhì)及蛋白質(zhì)組分，有利于提高玉米秸稈的營養(yǎng)價值。周學等瞳們研究表明，使用秸稈分解劑后小尾寒羊?qū)τ衩捉斩挼谋碛^淌化率顯著提高。娜仁花在研究中指出，秸稈型飼糧的糞能顯著高于發(fā)酵型飼糧，同時該飼糧的能量消化率顯著低于青貯型飼糧，原因在于秸稈型飼糧的粗纖維含量高而且品質(zhì)較為低劣。本研究再次證實了上述論點，發(fā)酵玉米秸稈的粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量分別被大幅降解，并產(chǎn)生易于動物利用的菌體蛋白和小分子碳水化合物，降低了糞能，在總能變化不大的情況下，消化能相對升高。反芻動物的能量代謝過程中，通過CH4損失的能量占攝入總能的5%～12%（林而達等，1998）。有報道指出，提高飼料的品質(zhì)和均衡供應營養(yǎng)素、提高飼料消化率，可減少CH4排放量，如游玉波、樊霞等研究發(fā)現(xiàn)，飼喂青貯玉米比干玉米秸稈更容易降低CH4排放量，這是由于玉米秸稈經(jīng)過青貯處理后，其中難以消化的纖維性物質(zhì)含量降低，同時使瘤胃發(fā)酵乙酸濃度下降，丙酸濃度上升形成丙酸型發(fā)酵的緣故，而丙酸與CH4之間呈較高的負相關關系。本研究的3期試驗中，試驗組的CH4排放量及甲烷能損失均極顯著低于對照組，證實了飼喂發(fā)酵玉米秸稈有助于減少育肥羊的CH4排放與甲烷能損失。因此對秸稈進行發(fā)酵后飼喂，可控制反芻動物CH4產(chǎn)生，是提高能量轉(zhuǎn)化率的有效措施，對提離反芻動物生產(chǎn)水平和飼料轉(zhuǎn)化率意義重大。本研究中，糞能、尿能和甲烷能較對照組相對降低，而代謝能相對增加，從而消化能增加。

4 結(jié)論

 結(jié)果提示，發(fā)酵玉米秸稈相對于未經(jīng)處理的玉米秸稈，營養(yǎng)物質(zhì)的含量得到提高，品質(zhì)得到改善。將其用于育肥羊粗飼料，可使育肥羊能量代謝水平提高，促進能量沉積與利用,提高凈能。

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