碳水化合物来源和棉粕添加水平对奶牛采食量、瘤胃发酵和微生物蛋白合成的影响

贾 珺，郝宇卉

（忻州职业技术学院，山西忻州 034000）

营养对畜牧生产非常重要，特别是能量和蛋白质来源。木薯块茎含有丰富的能量，是反刍动物饲料中易于发酵的碳水化合物来源，可以和高水平尿素搭配使用（胡琳等，2016）。据报道，当用木薯代替20%的玉米喂养水牛时，每天的体重增加和饲料效率也有所提高（兰宗宝等，2016）。虽然豆粕是动物日粮中主要的蛋白质来源，但从植物油中提取的副产品（如椰子粕、棕榈仁粕、棉粕和啤酒厂的谷物粕）也是可用的蛋白质来源，这些当地饲料原料资源已在一些反刍动物研究中使用（Wanapat等，2009）。此外，在山羊日粮中，富含瘤胃不可降解蛋白的棉粕或葵花粕已成功取代了豆粕（Titi，2003），通过与低降解碳水化合物结合，这些蛋白原料可能有助于提高动物的生产性能。高水平棉粕饲喂的奶牛总采食量、产奶量、奶组成及养殖收益均可提高（Wanapat等，2012）。此外，用棉粕饲喂羔羊可提高中性洗涤纤维消化率和氮的沉积率（Caton等，1988），但不同动物对饲料原料的反应结果不同。因此，本研究旨在探讨棉粕水平和碳水化合物来源对幼龄奶牛采食量、营养物质消化率、瘤胃发酵、微生物种群和微生物蛋白合成的影响。

1 材料与方法

1.1 试验动物与日粮试验将4头6月龄的奶牛随机分配到4种日粮处理，日粮按照2×2因子设计，其中两个碳水化合物来源（木薯和木薯与米糠按照3∶1混合），两个棉粕水平（109和328 g/kg），两组粗蛋白质水平均为490 g/kg。奶牛补充尿素-石灰处理的水稻秸秆，并按每千克体重补充10 g精料。各组试验原料及日粮搭配见表1和表2。

1.2 样品采集与分析在每个周期的最后7d收集每只小牛的饲料、尿液和粪便。在每个周期第21天，饲喂后0和4 h时采集瘤胃液和血液样本。样品-20℃储存，每个时期每天收集粪便进行混合，取50 g/kg的子样品。饲料和粪便样品用于测定干物质、粗蛋白质、粗脂肪、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和有机物。采用气相色谱法测定挥发性脂肪酸含量。

表1 试验原料营养成分 g/kg

参考柏妍等（2019）的方法分析瘤胃微生物含量。参考Chen和Gomes（1995）的方法计算微生物蛋白合成量及合成效率。

表2 试验处理日粮组成及营养成分 g/kg

1.3 统计分析所有数据均采用SAS软件的PROC GLM中的一般线性程序，按照4×4拉丁方阵设计，按2×2的阶乘排列进行分析，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 对养分消化、瘤胃pH及氨氮浓度的影响由表3可知。总采食量以代谢体重表示时，高水平棉粕组较低水平棉粕组有提高采食量的趋势（P=0.07）。而以木薯+米糠（3∶1）作为碳水化合物来源时，与木薯处理组相比，干物质和有机物的消化率更高（P＜0.05）。低棉粕水平组较高棉粕水平组显著提高了蛋白质消化率（P＜0.05），但粗脂肪、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维消化率不受日粮碳水化合物来源和棉粕水平影响（P＞0.05）。

2.2 对瘤胃挥发性脂肪酸、微生物及微生物蛋白含量的影响由表4可知，在本研究中各组瘤胃pH在6.5～6.9范围内，当木薯与米糠为3∶1时，该组显著降低了丙酸和丁酸含量（P＜0.05）。与3∶1的木薯和米糠组相比，木薯组瘤胃细菌总数和蛋白水解菌数量均显著降低（P＜0.05），而各组纤维素分解菌和淀粉酶分解菌数量无显著差异（P＞0.05）。尽管碳水化合物来源对嘌呤吸收量具有显著影响（P＜0.05），同时碳水化合物来源和棉粕水平对嘌呤吸收的影响具有显著交互效应（P＜0.05），但各处理对瘤胃微生物蛋白合成及合成效率均无显著影响（P＞0.05）。

表4 碳水化合物来源及棉粕水平对奶牛瘤胃挥发性脂肪酸及微生物含量的影响

3 讨论

使用高水平、易降解的碳水化合物饲料可能会影响饲料摄入量，因为挥发性脂肪酸的生产速率更高，瘤胃pH下降，瘤胃微生物发酵降低（Firkins等，2006）。瘤胃微生物在反刍动物饲料消化中起重要作用，尤其是纤维部分。因此，本研究中养分消化率的差异可能是由于木薯和低水平棉粕处理中较高的微生物种群所致。此外，瘤胃不可降解蛋白和非结构性碳水化合物的摄入也会影响营养物质的消化率。Bruckental等（2002）发现，粗蛋白质和非结构碳水化合物的消化率随不可降解蛋白比例的增加而增加。目前研究显示，当不可降解蛋白增加时，粗蛋白质消化率降低。

Khan等（2007）发现，淀粉摄入和淀粉发酵模式的改变会导致瘤胃pH的差异，这与本研究形成对比。这可能是由于瘤胃中有合适的碳水化合物来源和不能降解的蛋白质。在本研究中，以木薯为碳水化合物来源的犊牛在饲养后4 h的血尿素氮浓度高于木薯与米糠混合日粮组，这可能是因为木薯比米糠在瘤胃中更容易降解。因此，瘤胃微生物具有较高的氨同化作用，可作为蛋白质合成的氮源。棉粕浓度对瘤胃pH、氨氮和血尿素氮浓度均无显著影响。这可能是由于动物利用氮进行微生物蛋白合成所致。

高棉粕组挥发性脂肪酸总浓度高于低水平棉粕组。但Keady和Mayne（2001）发现，总挥发性脂肪酸的摩尔浓度不随总采食量的增加而增加，其认为，泌乳奶牛瘤胃挥发性脂肪酸生成及单一挥发性脂肪酸的比例受干物质摄入、日粮组成、瘤胃微生物种群及底物利用率的影响。但当反刍动物获得更容易降解的碳水化合物时，可以预期瘤胃中淀粉分解菌的数量会增加。低水平棉粕组蛋白水解菌数量高于高水平棉粕组，这可能是由于棉粕中蛋白性质决定的，因为Bach等（2005）认为，当反刍动物获得很高比例的瘤胃不可降解蛋白时，原生动物的数量会减少。本研究中营养物质消化率的提高可能与微生物蛋白合成的提高有关。此外，碳水化合物来源与棉粕水平之间的相互作用也影响微生物嘌呤衍生物的吸收和微生物蛋白的供应，这可能与瘤胃中可溶性碳水化合物与瘤胃可降解蛋白组分同步有关，但具体原因还有待进一步研究。

4 结论

以木薯作为碳水化合物来源可以提高幼龄奶牛血尿素氮浓度和瘤胃丙酸及丁酸含量，而干物质、有机质消化率、总活菌、蛋白水解菌数量均低于以木薯和米糠混合物（3∶1）的处理。此外，碳水化合物来源与棉粕水平之间存在一定的交互作用。因此，使用高水平的木薯和棉粕对奶牛瘤胃能量和氮平衡有积极影响。