朱 偉 馮培功 馬君軍 張 然 鄭 琛 楊華明 班志彬 梁 浩 閆曉剛*
(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧科學(xué)分院,公主嶺 136100;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,蘭州 730070)
試驗(yàn)飼糧參考中國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《肉羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 816—2004)營(yíng)養(yǎng)需要推薦量配制,其組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。
表1 試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))
續(xù)表1項(xiàng)目 Items含量 Content粗蛋白質(zhì) CP11.78粗脂肪 EE2.80粗灰分 Ash8.12中性洗滌纖維 NDF53.69酸性洗滌纖維 ADF31.15鈣 Ca0.81磷 P0.34
1)添加劑預(yù)混料為每千克飼糧提供 The additive premix provided the following per kg of the diet:Fe 38 mg,Zn 44 mg,Cu 15 mg,I 0.5 mg,Mn 50 mg,Se 0.3 mg,Co 0.05 mg,VA 354 IU,VD 94.4 IU,VE 1.06 mg。2)代謝能根據(jù)NRC(2001)計(jì)算,其他為測(cè)定值。ME was calculated according to NRC(2001), while the others were measured values.
預(yù)試前每只試驗(yàn)羊口服伊維菌素片進(jìn)行驅(qū)蟲(chóng)處理,試驗(yàn)羊在代謝籠內(nèi)單獨(dú)飼養(yǎng),每日飼喂2次(07:00、18:00),自由飲水。
1.4.1 飼糧營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定
飼糧樣品中干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、有機(jī)物(OM)、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)、鈣(Ca)、磷(P)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量的測(cè)定分別按照GB/T 6435—2006、GB/T 6432—1994、GB/T 6438—2007、GB/T 6434—1994、GB/T 6433—2006、GB/T 6436—2002和GB/T 20806—2006的方法進(jìn)行。
1.4.2 O2、CO2、CH4、NH3和H2S濃度測(cè)定
呼吸測(cè)熱裝置的氣路結(jié)構(gòu)流程如文獻(xiàn)[5-6]所示,該裝置由進(jìn)排氣裝置、呼吸小室、高精度氣體在線分析儀、數(shù)據(jù)采集控制儀和溫濕度控制系統(tǒng)組成。1)進(jìn)排氣裝置,進(jìn)入和排出呼吸室的空氣流量為0.01~2.00 L/min。2)呼吸小室,容積為3.20 m3,均由有機(jī)玻璃制成。小室內(nèi)設(shè)有專(zhuān)用的喂料槽和飲水容器以及糞、尿收集設(shè)施。呼吸室均與該裝置中的電路、氣路系統(tǒng)相連。3)吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧科學(xué)分院自主研制的高精度氣體在線分析儀,氣體分析儀參數(shù):O2量程0~1.2%,±0.2%,分辨率1.0 mg/m3;CO2量程0~1.5%,±0.2%,分辨率1.0 mg/m3;CH4量程0~0.2%,±0.02%,分辨率1.0 mg/m3。校正:為了在分析過(guò)程中保證分析儀的準(zhǔn)確性,分別用不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體校正O2、CO2和CH4的氣體傳感器,使之達(dá)到真正的準(zhǔn)確性。4)數(shù)據(jù)采集控制儀,該系統(tǒng)由電腦控制,根據(jù)試驗(yàn)研究的不同需要,可分別提供單通道、雙通道、三通道、四通道共4種采集分析模式。5)溫濕度控制系統(tǒng),呼吸小室內(nèi)的可控溫度為-5~50 ℃;可控濕度為40%~85%。呼吸代謝室可以按不同試驗(yàn)研究目的和要求進(jìn)行控制。
O2、CO2和CH4氣體:本試驗(yàn)正試期開(kāi)始將單只試羊放入代謝籠中,然后推入呼吸代謝室內(nèi),通過(guò)探頭依次測(cè)定每個(gè)代謝室內(nèi)的O2、CO2和CH4的濃度,開(kāi)始連續(xù)10 d氣體測(cè)定。每個(gè)小室內(nèi)系統(tǒng)采集氣體1次需要3 min,采集后系統(tǒng)會(huì)根據(jù)室內(nèi)外O2、CO2和CH4濃度,統(tǒng)計(jì)各時(shí)間點(diǎn)試羊產(chǎn)生的CH4、CO2濃度和消耗的O2濃度及呼吸熵,試驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)保存。
消耗的O2濃度(L/min)=[進(jìn)呼吸室空氣量(L/min)×戶(hù)外空氣O2濃度]-[排出呼吸室空氣量(L/min)×呼吸室內(nèi)O2濃度];產(chǎn)生的CO2濃度(L/min)=[排出呼吸室空氣量(L/min)×室內(nèi)CO2濃度]-[進(jìn)呼吸室空氣量(L/min)×室外CO2濃度];產(chǎn)生的CH4濃度(L/min)=[排出呼吸室空氣量(L/min)×室內(nèi)CH4濃度]-[進(jìn)呼吸室空氣量(L/min)×室外CH4濃度];呼吸熵(RQ)=產(chǎn)生的CO2濃度/消耗的O2濃度。
NH3和H2S氣體:NH3濃度測(cè)定采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定(GB/T 18204.25—2000),H2S濃度測(cè)定采用亞甲基藍(lán)比色法測(cè)定(GB 11742—1989)。在正試期每天11:00、14:00和17:00各測(cè)定1次,每次測(cè)定前用大型氣泡吸收管吸取10 mL NH3和H2S標(biāo)準(zhǔn)吸收液,打開(kāi)呼吸代謝室抽氣閥門(mén),調(diào)節(jié)微型氣泵以0.5和1.5 L/min流量分別抽取5和30 L的NH3和H2S,采樣后的樣品置于暗處,并在6 h內(nèi)比色,并記錄采樣時(shí)的溫度和大氣壓力。
1.4.3 微生物數(shù)量測(cè)定
正試期每天飼喂前(07:00、18:00)按照環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范要求設(shè)計(jì)采樣點(diǎn),采用五點(diǎn)采樣法,高度為距離呼吸代謝室地面1.5 m,把倒好的培養(yǎng)皿分別放置于固定位點(diǎn)15 min后取出,記錄采樣點(diǎn)和呼吸室編號(hào),在37 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,計(jì)算平板菌落數(shù),按照奧氏公式[7]計(jì)算呼吸代謝室內(nèi)大腸桿菌(麥康凱瓊脂培養(yǎng)基)、金黃色葡萄球菌(甘露醇氯化鈉瓊脂)、沙門(mén)式菌(SS瓊脂)、總菌(營(yíng)養(yǎng)瓊脂NA)數(shù)量。以上培養(yǎng)基均購(gòu)自青島海博生物技術(shù)有限公司。微生物數(shù)量計(jì)算公式如下:
式中:C為空氣細(xì)菌數(shù)(CFU/m3);N為菌落數(shù)(CFU);A為平皿面積(cm2);T為采樣時(shí)間(min)。
1.4.4 血清生化指標(biāo)測(cè)定
在正試期第10天早晨采集試驗(yàn)羊頸靜脈血液5 mL,制備血清,測(cè)定血清中腎上腺皮質(zhì)酮(CORT)、免疫球蛋白(IgG)濃度和肌酸激酶(CK)和乳酸脫氫酶(LDH)活性。采用試劑盒測(cè)定,試劑盒購(gòu)自上海酶聯(lián)生物科技有限公司。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2016整理后,采用SPSS 19.0軟件的one-way ANOVE進(jìn)行方差分析,差異顯著的采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較,并列出SEM和P值,P<0.05為差異顯著,P<0.01為差異極顯著。
由表2、表3可知,環(huán)境溫度對(duì)呼吸代謝室內(nèi)CO2濃度無(wú)顯著影響(P>0.05),從08:00至16:00,呼吸代謝室內(nèi)CO2濃度先升高后降低,最低濃度出現(xiàn)在08:00,其濃度為4 257.09 mg/m3、220.96 mg/(m3·W0.75),10:00時(shí)達(dá)到最大濃度10 275.89 mg/m3、538.66 mg/(m3·W0.75)。由表4、表5可知,除了08:00以外,其他時(shí)間在10~15 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度極顯著高于20~25 ℃和30~35 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度(P<0.01)。在08:00至16:00,呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度整體先升高后降低,在11:00出現(xiàn)峰值250.62 mg/m3、13.04 mg/(m3·W0.75),最低濃度為119.19 mg/m3、6.03 mg/(m3·W0.75)。20~25 ℃溫度條件下,在各時(shí)間點(diǎn)呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度均低于10~15 ℃和30~ 35 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度,最低為7.05 mg/m3、0.05 mg/(m3·W0.75)。
表2 環(huán)境溫度對(duì)肉羊CO2排放的影響
同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)無(wú)字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05),不同大寫(xiě)字母表示差異極顯著(P<0.01),不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。Values with no letter or the same letter superscripts within a row mean no significant difference (P>0.05), while with different capital letter superscripts mean significant difference (P<0.01), and with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.
表3 環(huán)境溫度對(duì)肉羊單位代謝體重CO2排放的影響
表4 環(huán)境溫度對(duì)肉羊CH4排放的影響
表5 環(huán)境溫度對(duì)肉羊單位代謝體重CH4排放的影響
由表6可知,環(huán)境溫度對(duì)肉羊呼吸代謝室內(nèi)CO2濃度無(wú)顯著影響(P>0.05),但對(duì)CH4濃度有極顯著影響(P<0.01)。在10~15 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度極顯著高于20~25 ℃和30~35 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度,分別是其他2組呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度的2.13倍、1.83倍(P<0.01)。在20~25 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度低于10~15 ℃和30~35 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度;30~35 ℃和20~25 ℃呼吸代謝室內(nèi)呼吸熵極顯著高于10~15 ℃呼吸代謝室呼吸熵(P<0.01)。在10~15 ℃,肉羊干物質(zhì)采食量顯著高于30~35 ℃干物質(zhì)采食量(P<0.05)。
表6 環(huán)境溫度對(duì)肉羊CO2、CH4總排放量及呼吸熵的影響
由表7可知,溫度對(duì)呼吸代謝室內(nèi)NH3濃度影響極顯著(P<0.01),30~35 ℃呼吸代謝室內(nèi)NH3濃度分別極顯著高于10~15 ℃和20~25 ℃呼吸代謝室內(nèi)NH3濃度(P<0.01),但溫度對(duì)呼吸代謝室內(nèi)H2S排放無(wú)顯著影響(P>0.05)。
由表8可知,在30~35 ℃呼吸代謝室內(nèi)大腸桿菌數(shù)量極顯著高于10~15 ℃和20~25 ℃呼吸代謝室內(nèi)大腸桿菌數(shù)量(P<0.01);30~35 ℃呼吸代謝室內(nèi)沙門(mén)氏菌和總菌數(shù)量極顯著高于10~15 ℃呼吸代謝室內(nèi)沙門(mén)氏菌和總菌數(shù)量(P<0.01),但對(duì)20~25 ℃呼吸代謝室內(nèi)沙門(mén)氏菌和總菌數(shù)量無(wú)顯著影響(P>0.05);溫度對(duì)呼吸代謝室內(nèi)金黃色葡萄球菌數(shù)量無(wú)顯著影響(P>0.05)。
表7 環(huán)境溫度對(duì)肉羊NH3和H2S排放的影響
表8 環(huán)境溫度對(duì)呼吸代謝室內(nèi)微生物數(shù)量的影響
由表9可知,環(huán)境溫度對(duì)肉羊血清中CORT、IgG濃度和CK、LDH活性均無(wú)顯著影響(P>0.05)。
表9 環(huán)境溫度對(duì)肉羊血清生化指標(biāo)的影響
反芻動(dòng)物瘤胃發(fā)酵中產(chǎn)生的氣體速度以采食時(shí)最快,其組成為CO240%、CH430%~40%,所以CO2和CH4排放量呈先升高后降低趨勢(shì),其中一部分CO2是發(fā)酵的副產(chǎn)物,另一部分是有機(jī)酸和唾液中碳酸鹽反應(yīng)生成,但所產(chǎn)生的CO2大部分還原形成CH4,部分被微生物利用。CO2為在動(dòng)物有機(jī)體活細(xì)胞內(nèi),在酶的催化下,以葡萄糖和氧為原料,經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)(TCA)等一系列的氧化還原反應(yīng)生成終產(chǎn)物,同時(shí)為機(jī)體提供能量(ATP),是機(jī)體正常生理活動(dòng)的終產(chǎn)物。其在體內(nèi)總反應(yīng)式如下,無(wú)氧呼吸:C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+ATP;有氧呼吸:C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+ATP。本試驗(yàn)結(jié)果表明,環(huán)境溫度對(duì)CO2濃度無(wú)顯著影響,這可能是因?yàn)椴溉閯?dòng)物可以通過(guò)機(jī)體產(chǎn)熱和散熱調(diào)節(jié)使體溫相對(duì)恒定,溫度對(duì)機(jī)體生理活動(dòng)沒(méi)有產(chǎn)生影響。影響動(dòng)物CO2排放量的因素主要有溫度、畜舍結(jié)構(gòu)和飼養(yǎng)密度等。目前已發(fā)表的關(guān)于溫度對(duì)動(dòng)物CO2排放量影響的試驗(yàn)結(jié)果大多與本試驗(yàn)結(jié)果類(lèi)似。陳家宏[8]在夏季羊舍小氣候環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),隨環(huán)境溫度變化CO2濃度保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),且主要分布在與畜體等高的空間。歐陽(yáng)宏飛[9]通過(guò)檢測(cè)新疆冬季密閉羊舍的環(huán)境參數(shù)發(fā)現(xiàn),CO2濃度始終在1 785 ~ 2 582 mg/m3,晝夜溫差沒(méi)有顯著影響CO2濃度。丁瑩[10]研究了內(nèi)蒙古四季規(guī)模化羊場(chǎng)舍內(nèi)CO2濃度變化規(guī)律,結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙坡式羊舍夏季CO2濃度最高,為1 323 mg/m3,但與其他季節(jié)無(wú)顯著差異。陳家宏等[11]在3種南方羊舍夏季小氣候環(huán)境對(duì)比研究中發(fā)現(xiàn),飼養(yǎng)密度與CO2排放量有強(qiáng)相關(guān)性,但與溫度無(wú)相關(guān)性。
反芻動(dòng)物98.7%的CH4主要是瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生,其中約82%的CH4主要是通過(guò)瘤胃甲烷菌以CO2和H2為底物,由一系列酶和輔酶合成CH4,其中纖維分解菌等對(duì)飼糧中的植物纖維、碳水化合物等厭氧發(fā)酵,最終產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸(VFA),經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)也生成CH4。本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),環(huán)境溫度對(duì)CH4排放有極顯著影響,20~25 ℃時(shí)呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度最低,為13.06 L/d,但10~15 ℃為27.80 L/d,這可能是因?yàn)闇囟壬呤谷庋蚋晌镔|(zhì)采食量顯著降低,導(dǎo)致低溫環(huán)境瘤胃發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)。趙一廣[12]研究飼糧不同采食水平對(duì)肉用綿羊CH4排放的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CH4排放量與干物質(zhì)采食量呈極顯著線性關(guān)系:CH4與干物質(zhì)采食量的估測(cè)方程為CH4(L/d)=44.034×干物質(zhì)采食量(kg)-6.514(R2=0.680 1,P=0.000 5)。蔡麗媛[13]研究熱應(yīng)激環(huán)境對(duì)山羊瘤胃發(fā)酵的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱應(yīng)激條件下瘤胃總VFA產(chǎn)量下降,乙酸濃度降低,丙酸和丁酸濃度升高,CH4排放量降低。陳昌明等[14]研究夏季高溫對(duì)水牛瘤胃代謝的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)夏季高溫期間,試驗(yàn)水牛的呼吸率、瘤胃溫度和直腸溫度升高,采食量減少,飲水量增加,瘤胃液流速減緩,高溫初期出現(xiàn)瘤胃微生物代謝速率升高,但持續(xù)高溫會(huì)抑制瘤胃微生物代謝速率,乙酸/丙酸降低,從而CH4排放量減少。
畜舍內(nèi)空氣微生物數(shù)量是評(píng)價(jià)畜舍空氣環(huán)境衛(wèi)生質(zhì)量的重要指標(biāo)之一,動(dòng)物體本身就是各種病原微生物的攜帶者,反芻動(dòng)物瘤胃、消化道內(nèi)含有大量細(xì)菌、原蟲(chóng)和真菌,通過(guò)呼吸、打噴嚏和動(dòng)物糞便向外界環(huán)境傳播,還可借助氣流傳播到較遠(yuǎn)的距離,導(dǎo)致疾病的流行,影響人類(lèi)和畜禽免疫力及生產(chǎn)性能[23],如當(dāng)豬保育舍環(huán)境中大腸桿菌數(shù)量較多時(shí),將顯著增加仔豬的腹瀉發(fā)病率,甚至導(dǎo)致死亡。本研究結(jié)果表明,隨溫度升高呼吸代謝室內(nèi)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和總菌數(shù)量顯著升高,這是因?yàn)槿庋蛟诟邷丨h(huán)境條件下活動(dòng)量增大,使室內(nèi)空氣中懸浮顆粒物增多,同時(shí)溫度升高也可加快空氣中懸浮顆粒物的運(yùn)動(dòng)速率,導(dǎo)致單位體積微生物數(shù)量增多[24-27]。司紅麗等[27]報(bào)道指出舍內(nèi)空氣微生物數(shù)量隨溫度與飼養(yǎng)密度的升高而升高。王濤等[28]對(duì)烏魯木齊市冬季10個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)舍內(nèi)空氣微生物數(shù)量檢測(cè)發(fā)現(xiàn),舍內(nèi)空氣微生物數(shù)量與溫度呈正相關(guān)關(guān)系,優(yōu)勢(shì)菌群為大腸桿菌。熊云梅[29]研究發(fā)現(xiàn)羊場(chǎng)四季氣載需氧活菌數(shù)量及葡萄球菌濃度變化相對(duì)穩(wěn)定,其變化趨勢(shì)為春季<秋季<冬季<夏季,表明在高溫和高濕環(huán)境條件下,適宜細(xì)菌繁殖,導(dǎo)致畜舍環(huán)境有害微生物數(shù)量較多。
動(dòng)物處于高溫高濕環(huán)境時(shí),動(dòng)物開(kāi)始出現(xiàn)體溫和呼吸頻率升高、采食量和反芻頻率降低等熱應(yīng)激反應(yīng),動(dòng)物開(kāi)始利用自身的防御系統(tǒng)克服熱應(yīng)激造成的不良影響,使機(jī)體保持相對(duì)恒溫狀態(tài)。宋小珍等[30]研究熱應(yīng)激對(duì)肉牛血清激素和生理指標(biāo)的影響,發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)牛的呼吸頻率、腹瀉率、血清LDH活性均顯著高于非熱應(yīng)激期,血清皮質(zhì)醇(COR)濃度在第20天顯著升高,而后逐漸恢復(fù)正常,表明生理指標(biāo)不僅與熱應(yīng)激有關(guān),而且也與熱應(yīng)激持續(xù)時(shí)間有強(qiáng)相關(guān)性。李俊杰等[31]研究熱應(yīng)激對(duì)公牛血清生化指標(biāo)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)肉用種公牛夏季血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶(GPT)和谷草轉(zhuǎn)氨酶(GOT)活性最高,而血清CK活性趨于較低水平。本次試驗(yàn)中,環(huán)境溫度對(duì)肉羊CO2排放沒(méi)有顯著影響,這也證明在10~35 ℃動(dòng)物生理活動(dòng)基本處于穩(wěn)恒狀態(tài),高溫對(duì)肉羊生理活動(dòng)沒(méi)有產(chǎn)生顯著影響。肉羊血清CK活性隨溫度的升高逐漸降低,與上述報(bào)道不同,但楊玉英等[32]研究不同溫度對(duì)中國(guó)荷斯坦奶牛血清生化指標(biāo)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)血清CK活性隨著溫度的上升而呈波動(dòng)性下降趨勢(shì),在25 ℃時(shí)顯著低于其他溫度(5、10、15、20 ℃),這與宋小珍等[30]和王士長(zhǎng)等[3]關(guān)于CK的研究結(jié)果不一致。CK是一種與細(xì)胞內(nèi)能量運(yùn)轉(zhuǎn)、肌肉收縮、ATP再生有直接關(guān)系的重要激酶,且酶活性升高持續(xù)時(shí)間比較短,2~4 d恢復(fù)正常。這也說(shuō)明此酶與熱應(yīng)激持續(xù)時(shí)間有關(guān),如羅宗剛等[33]、蔡明成等[34]研究發(fā)現(xiàn),熱應(yīng)激初期肉牛血清中CK活性隨應(yīng)激持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)而升高。這種不規(guī)律的變化可能是受熱應(yīng)激持續(xù)時(shí)間和不同品種動(dòng)物對(duì)熱應(yīng)激敏感性的影響,但其深層次原因和機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。
① 本研究結(jié)果表明,溫度對(duì)肉羊呼吸代謝室內(nèi)CO2濃度無(wú)顯著影響;10~15 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度極顯著高于20~25 ℃和30~35 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度,20~25 ℃呼吸代謝室內(nèi)CH4濃度在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)最低。
② 呼吸代謝室內(nèi)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和總菌數(shù)量隨溫度升高顯著增加,但金黃色葡萄球菌數(shù)量無(wú)顯著差異。
③ 溫度對(duì)肉羊血清CORT、IgG濃度及CK、LDH活性無(wú)顯著影響。
動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)2018年11期