不同水平的青贮饲料对饲喂稻草秸秆奶牛瘤胃微生物数量和微生物蛋白合成的影响

2020-03-06郭彩云

中国饲料 2020年2期

贺宁，高强，郭彩云

反刍动物的饲料资源主要是以农业副产品为主，特别是在旱季牧草资源匮乏的热带国家，这些农副产品资源营养价值低，粗蛋白质含量低，但纤维素含量高，可能会降低动物的生产性能。蛋白质是维持瘤胃生态系统最重要的营养物质，它能刺激动物对干物质的吸收和消化，从而提高动物的生产性能。因此，在日粮中添加含蛋白质的浓缩料可以提高瘤胃细菌的数量，提高动物对饲料的摄入量和消化率。然而，由于浓缩料的价格相对较高，而且可获取性不强。为了解决这一问题，人们在开发当地可利用的蛋白质补充资源，特别是树木和豆科植物，如银合欢等。银合欢是一种我国比较常见的树状豆科植物，由于其高蛋白、适口性、维生素、矿物质特别是硫含量等优良特性，常常被用于反刍动物，对微生物菌群有积极的影响（薛树媛等，2015）。此外，银合欢蛋白质和干物质的消化率为60%～70%。此外，银合欢含有植物次生化合物，如浓缩单宁，这可能有助于减少原生动物的数量，从而减少瘤胃甲烷的排放。然而，利用青贮银合欢作为反刍动物的优质粗饲料及其对瘤胃微生物和发酵性能的影响，目前的研究资料还很有限。因此，本研究的目的是评估用青贮银合欢替代水稻秸秆对奶牛微生物菌群和微生物蛋白合成的影响，并探讨其适宜添加水平。

1 材料与方法

1.1 试验分组与设计试验采用4×4拉丁方设计，选择12头初始体重为163±16 kg、带有瘤胃瘘管的奶牛，随机分为4个组，每组3个重复，每个重复1头牛。基础日粮以100%的水稻秸秆为原料，处理组分别用30%、60%和100%的青贮银合欢替代水稻秸秆，奶牛自由采食水稻秸秆和青贮银合欢，每天按照体重的0.2%补充浓缩料。试验原料及饲料养分分析见表1。试验期间，分别在上午7点和下午4点饲喂两次，试验共分为4个阶段，每个阶段3周，共持续9周。

1.2 样品采集与分析在整个试验期间，每天记录饲料提供和剩余量，每周随机采集饲料样品2次，使用100℃高温烘箱烘24 h，用于干物质分析。每一周期的最后1 d采集饲料和粪便样本。粪便取新鲜总重约50 g/kg，分为两部分，第一部分用于干物质和常规养分分析，第二部分保存在-80℃冰箱。参考Wanapat和Poungchompu（2001）的研究方法分析分析青贮银合欢浓缩单宁含量。采用含10%硫酸的塑料容器进行氮固定，以免氮损失，在与粪便相同的天数内收集尿液。尿液样本约为总尿量的100 mL/L，保存于冰箱中，进行氮分析，确定氮的利用率。采用液相色谱法测定尿囊素含量。根据Chen和Gomes（1995）的方法计算嘌呤排泄量和微生物氮含量。微生物氮合成的效率表示为每单位瘤胃可消化有机物所需的微生物氮含量，即微生物蛋白合成效率=微生物氮/（0.65×瘤胃有机物摄入量）。

表1 原料及试验日粮营养水平 %

分别于饲喂后0、2、4、6 h采集瘤胃液样品。在每个周期结束时，每次从瘤胃中部取约200 mL瘤胃液。瘤胃液样品经四层纱布过滤。样品被分成两部分，其中1 mL瘤胃液收集和保存在一个10 mL塑料瓶中（含9 mL福尔马林），4℃保存用于细菌计数（Galyean，1989）。参考 Hungate（1969）的研究方法分析瘤胃液中淀粉分解菌、蛋白分解菌及纤维分解菌的数量。

1.3 统计分析所有试验数据均采用SAS一般线性模型进行方差分析。试验设计采用4×4拉丁方设计，采用Ducan’s多重比较各组均值差异，各组均值间差异以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 日粮对细菌、原生动物和厌氧真菌的影响用青贮银合欢替代水稻秸秆对瘤胃微生物直接计数的影响如表2所示，不同处理间的细菌、原生动物和厌氧真菌的平均值有显著差异（P＜0.05）。以60% 青贮银合欢替代水稻秸秆组细菌和厌氧真菌数量最多，其次为30%青贮银合欢组和100%银合欢组和水稻秸秆组，细菌和厌氧真菌数量分别为3.6×1010～5.9×1010和2.2×104～3.4×104个/mL。而原生动物的平均值随着青贮银合欢替代水稻秸秆食品的增加而降低，为 4×105～ 7.2×105个 /mL。

表2 青贮银合欢水平对奶牛瘤胃细菌、原生动物和厌氧菌的影响个/mL

2.2 日粮对淀粉分解菌、蛋白分解菌和纤维素分解菌的影响表3显示了青贮银合欢替代水稻秸秆对奶牛活菌数量的影响。不同处理间的淀粉分解菌均值无显著差异（P＞0.05），而随着青贮银合欢替代水稻秸秆水平的升高，纤维分解菌和蛋白分解菌种群均显著增加（P＜0.05）。在60%青贮银合欢饲粮组中，纤维分解菌和蛋白分解菌的数量最多，分别为6.4×108和4.0×107cfu/mL（P＜ 0.05）。

表3 青贮银合欢水平对奶牛瘤胃活菌量的影响cfu/mL

2.3 日粮对奶牛日粮氮平衡与微生物蛋白合成效率的影响青贮银合欢替代水稻秸秆对奶牛氮平衡和微生物蛋白合成的影响见表4。随着日粮青贮银合欢替代水稻秸秆水平的升高，氮摄入量、粪氮和尿氮排泄量呈显著的线性增加（P＜ 0.05），分别为 17.8～ 125.8 g/d、8.5～ 50.9 g/d和4.6～30 g/d。各处理间氮吸收量差异具有显著性（P＜0.05），其中以60%和100%青贮银合欢组最高。本研究结果还表明，60%青贮银合欢组氮沉积率最高，达到45 g/d（P＜0.05）。另一方面，日粮处理对尿囊素的排泄和吸收具有显著影响（P＜0.05），其中以60%青贮银合欢组的奶牛最高，分别为44.0～84.8和30.2～77.2 mmol/d。日粮中微生物氮含量显著差异（P＜0.05），60%青贮银合欢组含量最高，达到56.1 g/d。60%青贮银合欢组微生物氮合成效率最高，其次是30%、100%和0%青贮银合欢组。

表4 青贮银合欢水平对奶牛氮利用及嘌呤衍生物量的影响

3 讨论

3.1 青贮银合欢替代水稻秸秆对奶牛瘤胃细菌、原生动物及厌氧真菌的影响随着日粮中青贮银合欢添加水平的升高，原生动物数量呈下降趋势，这与Hung等（2013）的研究结果一致，其报道日粮银合欢颗粒水平增加可以降低原生动物数量。原生动物数量的减少可能是由于青贮银合欢中含有浓缩单宁，因为和Guo等（2008）的研究结果证实了这一点，其报道了植物浓缩单宁可以降低瘤原生动物的数量。细菌和厌氧真菌的平均值随青贮银合欢添加水平的升高而增加，但在浓缩单宁达到摄入量高水平时（100%青贮银合欢组）并未现身出细菌和厌氧真菌数量的相应升高，这可能是由于原生动物和厌氧真菌之间的相互作用。根据Newbold和Hillman（1990）的报道，当原生动物从瘤胃中除去时，厌氧真菌数量增加。此外，日粮添加60%青贮银合欢可以为微生物生长提供足够的氮源，导致细菌数量的增加。

3.2 青贮银合欢替代水稻秸秆对奶牛瘤胃淀粉分解菌、蛋白分解菌和纤维分解菌的影响不同处理间的纤维分解菌群和蛋白分解菌群差异显著，其中以60%青贮银合欢饲料组表现最高，这可能是由于原生动物数量的减少导致细菌数量的增加，正如Makkar等（1995）报道瘤胃原生动物有吞噬瘤胃细菌的能力。此外，细菌数量的增加可能是青贮银合欢组提高了奶牛蛋白质摄入量的结果，也与青贮银合欢中硫水平较高有关。浓缩单宁可能会抑制瘤胃中纤维分解菌和蛋白分解菌的生长，单宁对细菌的抑制作用可能是由于单宁与细菌的细胞壁和细胞膜形成复合物，从而引起细胞的形态学改变（Smith等，2005）。

3.3 青贮银合欢替代水稻秸秆对奶牛氮利用和微生物氮合成的影响本研究利用青贮银合欢替代水稻秸秆饲喂奶牛，氮平衡的结果与Hung等（2013）的研究结果一致，其通发现银合欢提高了水牛氮利用率，说明蛋白质含量高的银合欢可以为奶牛提供更多的氮。然而，随着日粮青贮银合欢添加水平的升高，粪氮排泄量提高，其中100%青贮银合欢组表现最高，这可能是由于银合欢中蛋白质和浓缩单宁的水平较增加了蛋白质从瘤胃逃逸并流向小肠的几率。单宁-蛋白复合物释放的蛋白不仅依赖于瘤胃pH值，还依赖于单宁分子的化学特性，并可与内源或微生物蛋白结合（McNeill等，1998）。有报道称，由于日粮蛋白质水平增加会导致尿氮排泄量提高，而氮的摄入量和日粮蛋白中瘤胃可降解蛋白的高比例也会增加尿中氮的含量，当蛋白质降解速度快于合成时，氨会在瘤胃液中积累，并被吸收到血液中，运输到肝脏转化为尿素通过尿氮的形式排出（Javaid等，2008）。

尿中嘌呤衍生物的排泄是判断瘤胃微生物蛋白质合成量的一个重要指标。瘤胃微生物蛋白的合成在反刍动物中起着重要的作用，其可以为宿主动物提供大量优质的蛋白质资源，占总可吸收蛋白的50%～80%。然而，微生物蛋白质的合成和效率取决于多种因素，如干物质摄入量、氮源和碳水化合物的瘤胃降解率、瘤胃稀释率、矿物质等因素。本研究表明，在60% 青贮银合欢组中，微生物蛋白合成最高，其次为30%、100%和0%组，这说明水稻秸秆的粗蛋白质水平较低（2.4%），对微生物生长有负面影响。此外，青贮银合欢日粮中的浓缩可以帮着微生物同步释放各种营养物质，而这些营养物质反过来又可能提高微生物蛋白的合成效率（Pathak，2008）。然而，青贮银合欢添加水平达到100%时，较30%和60%组并未改善微生物蛋白质合成，作者推测这可能由于蛋白质水平的过高导致日粮蛋白质和能量比的不平衡，同时高水平的浓缩单宁也可能对瘤胃微生物的生长产生抑制作用。