劉文濤 李曉斌 臧長(zhǎng)江* 郭同軍 李鳳鳴 米熱古麗·伊馬木 曾福祥 余英英
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,新疆烏魯木齊830052;2.新疆畜牧科學(xué)院飼料研究所,新疆烏魯木齊830011)
由于動(dòng)物生長(zhǎng)性能和集約化程度的不斷提高,現(xiàn)代反芻動(dòng)物生產(chǎn)中開始大量使用高比例精料的日糧,以提高牛、羊生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率,但是,這往往導(dǎo)致動(dòng)物采食量下降、瘤胃菌群失調(diào)、瘤胃酸中毒等。美國(guó)每年僅肉牛育肥生產(chǎn)因瘤胃酸中毒造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就高達(dá)0.6~1億美元。國(guó)內(nèi)高產(chǎn)奶牛的飼養(yǎng)和肉牛后期肥育中也經(jīng)常發(fā)生瘤胃酸中毒。秦正君等(2018)研究指出,隨著精料比例的升高奶牛瘤胃丙酸濃度越高,pH 值越低。李萍等(2015)研究指出反芻動(dòng)物飼糧適宜精粗比在(2.5~4)∶(6~7.5),可提高飼糧降解率以及發(fā)酵產(chǎn)物的含量,從而提高飼糧利用率和機(jī)體生產(chǎn)性能。霍路曼等(2019)研究指出,隨著綿羊日糧能量水平的提高,瘤胃總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)、乙酸、乙酸/丙酸變化趨勢(shì)不大。瘤胃發(fā)酵參數(shù)是評(píng)定瘤胃健康與否的一項(xiàng)重要指標(biāo)。碳水化合物根據(jù)其結(jié)構(gòu)類型可分為結(jié)構(gòu)性碳水化合物和非結(jié)構(gòu)性碳水化合物;結(jié)構(gòu)性碳水化合物主要包括木質(zhì)素、纖維素等,而非結(jié)構(gòu)性碳水化合物主要包括蔗糖、果聚糖和淀粉等,SC 和NSC 在反芻動(dòng)物瘤胃中降解的速率存在較多差異;能使動(dòng)物產(chǎn)生最佳生產(chǎn)性能的結(jié)構(gòu)與非結(jié)構(gòu)性碳水化合物比例因飼糧中粗料來源不同與特性而有所改變,研究非結(jié)構(gòu)性碳水化合物占總碳水化合物的比例,對(duì)綿羊消化代謝及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用的影響,具有實(shí)際意義。因此本試驗(yàn)擬研究日糧不同結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性碳水化合物比例對(duì)綿羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響,為提高反芻動(dòng)物生產(chǎn)性能及瘤胃健康提供科學(xué)理論依據(jù)。
試驗(yàn)選用6只健康狀況良好、體重為(54.58±2.8) kg安裝有永久性瘤胃瘺管的哈薩克綿羊作為試驗(yàn)動(dòng)物。參照中國(guó)《肉羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 816—2004)配制成SC/NSC 為2.32、1.60 和1.14 的3 種日糧;日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。
試驗(yàn)于2017年10月~2017年12月在新疆昌吉華興種畜有限公司進(jìn)行,按有重復(fù)的3×3拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì),選取6 只體重為(54.58±2.8)kg、體況相近且裝有永久性瘤胃瘺管的哈薩克綿羊作為試驗(yàn)動(dòng)物,隨機(jī)分為3 組,每組2 只,每個(gè)處理組分別飼喂SC/NSC 為2.32、1.60和1.14的日糧,試驗(yàn)共3期,每期17 d,其中預(yù)試期14 d,正式期3 d。試驗(yàn)羊單圈飼養(yǎng),統(tǒng)一進(jìn)行驅(qū)蟲、消毒等管理,每天于08:00和20:00分2次飼喂,自由飲水,保證圈舍光照、干燥通風(fēng)。
表1 日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))
表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.3.1 飼料樣品的采集與處理
每期試驗(yàn)的正式期采集3種日糧的飼料樣品,并制成風(fēng)干樣品(65 ℃下烘48 h 至恒重),置于塑料封口袋內(nèi)保存,于試驗(yàn)結(jié)束后將3期飼料樣品充分混合均勻,按四分法取樣,粉碎過40目篩密封保存。用于備測(cè)粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)等飼料常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分。
1.3.2 瘤胃液的采集
每個(gè)試驗(yàn)期正試期內(nèi)于飼喂前記為0 h,飼喂后0.5、1、2、4、8、12 h 共計(jì)7 個(gè)時(shí)間點(diǎn)采集瘤胃液,通過瘤胃瘺管抽取80~100 ml 瘤胃液放入保溫箱內(nèi),立即測(cè)定并記錄瘤胃液pH 值,經(jīng)四層醫(yī)用紗布過濾后裝入已做好標(biāo)簽的采樣瓶中,立即放入-20 ℃冰箱冷凍保存,用于瘤胃液氨態(tài)氮濃度和揮發(fā)性脂肪酸的測(cè)定。
1.4.1 飼料常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定
干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、鈣(Ca)、磷(P)含量參照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)》進(jìn)行檢測(cè),采用Lcitra 等(1996)的方法測(cè)定中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌不溶性氮(NDFN)的含量。
1.4.2 瘤胃液pH值、氨態(tài)氮(NH3-N)濃度的測(cè)定
瘤胃液pH值的測(cè)定采用HI 98103型高精度筆式酸度計(jì)進(jìn)行測(cè)定;采用馮宗慈改進(jìn)的比色法測(cè)定瘤胃液NH3-N濃度。
1.4.3 瘤胃液揮發(fā)性脂肪酸(VFA)的測(cè)定
瘤胃液中揮發(fā)性脂肪酸(VFA)采用日本島津GC-14B 氣相色譜儀, 測(cè)定條件: 毛細(xì)管柱CP-WAX(30 m,內(nèi)徑0.53 mm,膜厚1 μm);氣化室溫度200 ℃,F(xiàn)ID 檢測(cè)器溫度200 ℃;柱溫采用程序升溫法,初溫100 ℃,末溫150 ℃,升溫速率3 ℃/min,靈敏度為101,衰減度為25,以巴豆酸為內(nèi)標(biāo)物。氮?dú)鈮簭?qiáng)為130 kPa,氫氣壓強(qiáng)60 kPa(流速40 ml/min),空氣壓強(qiáng)為100 kPa。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010進(jìn)行初步整理,統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS19.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析,結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)”表示,多重比較采用Duncan's法進(jìn)行。
由表3可知,飼喂3組日糧條件下瘤胃液的pH值變化趨勢(shì)基本相同,平均值分別為6.56、6.45、6.16;采食后4 h 3個(gè)試驗(yàn)組瘤胃液的pH值均達(dá)到最低,采食后12 h瘤胃液pH值恢復(fù)到采食前的水平。試驗(yàn)Ⅲ組除飼喂前0 h以外,其它時(shí)間點(diǎn)都極顯著低于試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ組(P<0.01),各時(shí)間點(diǎn)試驗(yàn)Ⅱ組瘤胃液pH 值均低于試驗(yàn)Ⅰ組,但差異不顯著(P>0.05)。在飼喂不同SC/NSC 日糧時(shí),同一時(shí)間點(diǎn)隨著SC/NSC 比例的降低,瘤胃液pH值呈降低的趨勢(shì)。
表3 不同SC/NSC日糧對(duì)綿羊瘤胃液pH值的影響
由表4 可知,飼喂不同SC/NSC 日糧條件下,3 個(gè)試驗(yàn)組綿羊瘤胃液氨態(tài)氮濃度隨采食后時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升高后降低變化趨勢(shì),采食后2 h 瘤胃液氨態(tài)氮濃度達(dá)到最高。在飼喂后不同時(shí)間點(diǎn),試驗(yàn)Ⅲ組的瘤胃液氨態(tài)氮(NH3-N)濃度均極顯著高于試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組(P<0.01),在飼喂后0.5、1、2、4、8 h,試驗(yàn)Ⅱ組的瘤胃液氨態(tài)氮(NH3-N)濃度均極顯著高于試驗(yàn)Ⅰ組(P<0.01)。3 個(gè)試驗(yàn)組綿羊瘤胃液氨態(tài)氮(NH3-N)平均濃度分別為12.98、18.58 mg/dl 和27.20 mg/dl,3 個(gè)試驗(yàn)組之間差異極顯著(P<0.01)。
表4 不同SC/NSC日糧綿羊瘤胃液NH3-N濃度的影響(mg/dl)
由表5 可知,綿羊瘤胃液中乙酸濃度隨著日糧SC/NSC 比例的降低呈降低的趨勢(shì),在飼喂后4 h,試驗(yàn)Ⅰ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比顯著升高(P<0.05),飼喂后8、12 h,試驗(yàn)Ⅰ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比極顯著升高(P<0.01),試驗(yàn)Ⅱ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比差異不顯著(P>0.05)。3 個(gè)試驗(yàn)組綿羊瘤胃液乙酸的平均濃度分別為78.60、70.35 mmol/l 和67.61 mmol/l,試驗(yàn)Ⅰ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比差異顯著(P<0.05),試驗(yàn)Ⅱ組與試驗(yàn)Ⅰ、Ⅲ組相比差異不顯著(P>0.05)。
瘤胃液中丙酸濃度隨著日糧SC/NSC比例的降低呈升高的趨勢(shì),飼喂后0.5、1、2 h,試驗(yàn)Ⅲ組與試驗(yàn)Ⅰ組相比極顯著升高(P<0.01),在飼喂后2 h,試驗(yàn)Ⅱ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比差異顯著(P<0.05),飼喂后4 h,各試驗(yàn)組丙酸濃度達(dá)到峰值。3個(gè)試驗(yàn)組綿羊瘤胃液丙酸的平均濃度分別為16.46、19.88 mmol/l和23.79 mmol/l,試驗(yàn)Ⅰ組與試驗(yàn)Ⅱ、Ⅲ組相比差異顯著(P<0.05),試驗(yàn)Ⅱ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比差異不顯著(P>0.05)。
瘤胃液中丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸的平均濃度隨日糧SC/NSC 比例的降低呈升高的趨勢(shì),瘤胃液中丁酸平均濃度3 組之間差異顯著(P<0.05),試驗(yàn)Ⅲ組異丁酸的平均濃度極顯著高于試驗(yàn)Ⅰ組(P<0.01),顯著高于試驗(yàn)Ⅱ組(P<0.05);試驗(yàn)Ⅲ組戊酸、異戊酸的平均濃度與試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ組相比差異顯著(P<0.05),試驗(yàn)Ⅰ組與試驗(yàn)Ⅱ組之間差異不顯著(P>0.05)。隨日糧SC/NSC 比例的降低,乙酸/丙酸呈降低的趨勢(shì),試驗(yàn)Ⅰ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比差異極顯著(P<0.01)。
反芻動(dòng)物瘤胃pH值是評(píng)估和判定瘤胃發(fā)酵功能的重要生理指標(biāo),pH值的高低直接影響著瘤胃健康、飼料消化吸收及動(dòng)物的生產(chǎn)性能等,影響瘤胃pH 值的因素主要包括日糧SC與NSC比例、唾液的分泌量、機(jī)體有機(jī)酸的濃度、瘤胃微生物區(qū)系等;一般條件下反芻動(dòng)物瘤胃pH 值的正常范圍在5.50~6.80,但隨著日糧中NSC 比例的升高、唾液分泌量的減少、機(jī)體有機(jī)酸濃度的升高,瘤胃pH 值均呈降低的趨勢(shì)。吳秋玨等(2005)研究甘肅高山細(xì)毛羊分別飼喂SC/NSC比例為1.57(Ⅰ組)、1.95(Ⅱ組)、2.29(Ⅲ組)對(duì)瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響,結(jié)果表明采食飼糧Ⅰ的綿羊瘤胃液pH值平均值顯著低于采食飼糧Ⅱ(P<0.01)、飼糧Ⅲ(P<0.05)的綿羊。孫盛楠等(2019)研究了不同長(zhǎng)度的飼用苧麻青貯對(duì)黑山羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響,結(jié)果表明飼喂長(zhǎng)度為1 cm 苧麻青貯的瘤胃液pH 值顯著低于飼喂長(zhǎng)度為2 cm和3 cm的苧麻青貯(P<0.05);因粗飼料切割長(zhǎng)度的增加刺激動(dòng)物的咀嚼行為,從而增加唾
液的分泌量,使得瘤胃液pH值升高。本試驗(yàn)條件下,飼喂后同一時(shí)間點(diǎn),隨著SC/NSC比值的降低,瘤胃液pH值呈降低趨勢(shì),采食后4 h 3個(gè)試驗(yàn)組瘤胃液的pH值均達(dá)到最低,試驗(yàn)Ⅲ組極顯著低于試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ組(P<0.01),說明日糧中NSC的比例是影響瘤胃液pH值的主要因素,日糧中NSC 比例較高時(shí),在瘤胃微生物的作用下,快速的被降解為乙酸、丙酸、乳酸等有機(jī)酸,進(jìn)而降低了瘤胃液的pH 值,SC 比例較高時(shí),綿羊反芻時(shí)間延長(zhǎng),唾液分泌量增加(唾液pH值偏中性),進(jìn)而提高了瘤胃液pH值;這與吳秋玨等(2005)、孫盛楠等(2019)研究結(jié)果相一致。
表5 飼喂不同SC/NSC日糧對(duì)綿羊瘤胃液揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度的影響(mmol/l)
反芻動(dòng)物瘤胃NH3-N 是反映瘤胃發(fā)酵功能的一項(xiàng)生理指標(biāo),其濃度高低在一定程度上可以反映瘤胃微生物降解含氮物質(zhì)產(chǎn)生NH3的速度、對(duì)NH3的攝取利用和機(jī)體蛋白質(zhì)降解與合成之間所達(dá)到的平衡狀況,瘤胃液NH3-N 主要來源于飼料中蛋白質(zhì)、非蛋白氮和微生物蛋白質(zhì)的降解及尿素循環(huán)。NH3-N 是瘤胃微生物合成蛋白質(zhì)的主要來源,適宜的NH3-N濃度可以促進(jìn)瘤胃微生物的生長(zhǎng)繁殖,而NH3-N 濃度過高會(huì)造成氮源浪費(fèi),過低則會(huì)限制瘤胃微生物的活力。Thao 等(2014)研究表明,瘤胃中用于合成微生物蛋白的NH3-N 有效范圍為5.0~30.0 mg/dl,隨著日糧蛋白水平的升高,瘤胃微生物的活力升高,綿羊瘤胃NH3-N 濃度呈上升趨勢(shì)。周永康等(2008)研究徐淮白山羊分別飼喂SC/NSC 比例分別為3.52(A組)、2.06(B 組)、1.28(C 組)、0.84(D 組)日糧對(duì)瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響,結(jié)果表明隨著SC/NSC 的降低,綿羊瘤胃NH3-N 呈升高趨勢(shì),飼喂后2 h,采食日糧D組的綿羊瘤胃液NH3-N 濃度顯著高于采食日糧C 組(P<0.05)、極顯著高于日糧A 組和B 組(P<0.01)的綿羊。韓璐璐(2016)通過研究體外模擬瘤胃發(fā)酵環(huán)境,比較粗蛋白水平分別為12%、14%、16%、18%的四種日糧對(duì)綿羊瘤胃內(nèi)環(huán)境參數(shù)的影響,結(jié)果表明,氨態(tài)氮(NH3-N)濃度隨著粗蛋白水平的提高極顯著升高(P<0.01),采食后2 h,18%水平顯著高于14%、16%水平(P<0.05),極顯著高于12%水平(P<0.01),說明日糧粗蛋白水平是影響瘤胃NH3-N 濃度重要因素。本試驗(yàn)條件下,3 個(gè)試驗(yàn)組日糧蛋白水平分別為13.06%、13.18%、13.23%,試驗(yàn)組綿羊瘤胃液氨態(tài)氮濃度隨采食后時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升高后降低變化趨勢(shì),采食后2 h 瘤胃液氨態(tài)氮濃度達(dá)到最高。在飼喂后不同時(shí)間點(diǎn),試驗(yàn)Ⅲ組的瘤胃液氨態(tài)氮(NH3-N)濃度均極顯著高于試驗(yàn)Ⅰ組和試驗(yàn)Ⅱ組(P<0.01),在飼喂后0.5、1、2、4、8 h,試驗(yàn)Ⅱ組的瘤胃液氨態(tài)氮(NH3-N)濃度均極顯著高于試驗(yàn)Ⅰ組(P<0.01)。綿羊瘤胃液氨態(tài)氮濃度隨采食后時(shí)間的延長(zhǎng)呈先升高后降低變化,主要原因是隨著日糧粗蛋白水平的提高,日糧中易降解蛋白增多,微生物活性增強(qiáng),瘤胃液NH3-N 濃度升高;而試驗(yàn)Ⅲ組NH3-N 濃度變化較大,可能是因?yàn)槿占ZNSC 含量較高,在瘤胃降解后導(dǎo)致瘤胃pH 值降低,抑制了瘤胃微生物的活性造成的。這與羅陽等(2018)、周永康等(2008)、韓璐璐(2016)研究結(jié)果相一致。
瘤胃是反芻動(dòng)物碳水化合物發(fā)酵的場(chǎng)所,其發(fā)酵產(chǎn)物乙酸、丙酸、丁酸等VFA 是反芻動(dòng)物利用的主要能源物質(zhì)。眾多學(xué)者認(rèn)為影響VFA 濃度的最主要因素之一是日糧的組成、飼糧粗精比或SC/NSC 均影響瘤胃內(nèi)TVFA 濃度和各種酸的摩爾比。飼喂精料型日糧時(shí),瘤胃發(fā)酵以丙酸型發(fā)酵為主,飼喂粗料型日糧時(shí),瘤胃發(fā)酵以乙酸型發(fā)酵為主。脂肪合成的主要前體是乙酸和丁酸,葡萄糖合成的主要前體是丙酸,丙酸型發(fā)酵能為機(jī)體提供更多的能量,并且能降低甲烷的生成,提高飼料能量利用效率。華金玲等(2013)研究黃淮白山羊分別飼喂3 種不同精粗比日糧(精粗比為30∶70、40∶60、50∶50),探討日糧精粗比對(duì)黃淮白山羊瘤胃揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度影響;結(jié)果表明,隨精料水平增加,瘤胃乙酸、丁酸含量降低,丙酸含量增加;隨采食時(shí)間延長(zhǎng)揮發(fā)性脂肪酸含量呈先增加后降低趨勢(shì)。Merchen 等(1986)研究分別飼喂高粗料和高精料日糧對(duì)羯羊瘤胃發(fā)酵的影響,結(jié)果表明,高粗料組和高精料組羯羊瘤胃總VFA濃度差異不顯著(P>0.05);飼喂高精料組綿羊乙酸和丁酸的濃度顯著低于飼喂高粗料組綿羊(P<0.05),但飼喂高精料組綿羊丙酸濃度顯著高于飼喂高粗料組綿羊(P<0.05)。本試驗(yàn)條件下,綿羊瘤胃液中乙酸濃度隨著日糧SC/NSC 比例的降低呈降低的趨勢(shì),在飼喂后4 h,試驗(yàn)Ⅰ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比顯著升高(P<0.05),飼喂后8、12 h,試驗(yàn)Ⅰ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比極顯著升高(P<0.01)。瘤胃液中丙酸濃度隨著日糧SC/NSC 比例的降低呈升高的趨勢(shì),飼喂后0.5、1、2 h,試驗(yàn)Ⅲ組與試驗(yàn)Ⅰ組相比極顯著升高(P<0.01),在飼喂后2 h,試驗(yàn)Ⅱ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比差異顯著(P<0.05),飼喂后4 h,各試驗(yàn)組丙酸濃度達(dá)到峰值,瘤胃液中丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸的平均濃度隨日糧SC/NSC 比例的降低呈升高的趨勢(shì),瘤胃液中丁酸平均濃度3 組之間差異顯著(P<0.05),隨日糧SC/NSC 比例的降低乙酸/丙酸呈降低的趨勢(shì),試驗(yàn)Ⅰ組與試驗(yàn)Ⅲ組相比差異極顯著(P<0.01)。說明綿羊日糧中SC 比例較高時(shí),瘤胃液pH 值較高,瘤胃內(nèi)環(huán)境更適合纖維分解菌生長(zhǎng)和繁殖,此時(shí)瘤胃主要是乙酸發(fā)酵為主;當(dāng)日糧中NSC 比例增加時(shí),瘤胃pH 值較低,抑制了纖維降解菌的數(shù)量和活性,淀粉分解菌的數(shù)量和活性提高,丙酸發(fā)酵途徑也發(fā)生改變,瘤胃丙酸濃度相應(yīng)升高;這與王洪榮等(2010)、趙鵬等(2017)研究結(jié)果相一致。
在本試驗(yàn)條件下,飼喂不同結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性碳水化合物比例日糧時(shí),隨著日糧SC/NSC比例的降低,綿羊瘤胃液pH 值、乙酸濃度呈降低的趨勢(shì),NH3-N、丙酸濃度呈升高趨勢(shì),瘤胃發(fā)酵類型由乙酸型發(fā)酵為主向丙酸型發(fā)酵為主轉(zhuǎn)變。