提高反芻動物氮利用率的研究進展

樊艷華，孫海洲，桑 丹，李勝利，張春華，吳寶升

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院動物營養(yǎng)與飼料研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特010031）

隨著飼料資源短缺和環(huán)境污染的進一步加劇，單純擴大養(yǎng)殖頭數(shù)和忽略環(huán)境污染來提高動物性食品產(chǎn)量已經(jīng)是難以為繼。通過技術(shù)創(chuàng)新改變動物生產(chǎn)方式，提高動物個體產(chǎn)出率和資源利用率，是今后動物生產(chǎn)向資源節(jié)約型和環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變的主要方式之一。在現(xiàn)行的日糧飼喂體系下，同單胃動物相比反芻動物氮利用率較低，約為20%～36%，其余64%～80%［1］的氮以糞尿排泄物的形式排出體外。由于反芻動物存在特有的內(nèi)源尿素氮再循環(huán)調(diào)節(jié)機制，允許尿素氮恒定地再循環(huán)回瘤胃，重新用于瘤胃微生物蛋白質(zhì)的合成，成為小腸代謝蛋白質(zhì)的主要貢獻者［2］。因此，圍繞提高反芻動物氮利用率這一目標(biāo)，以充分利用反芻動物尿素氮周轉(zhuǎn)規(guī)律為主線，詳細(xì)剖析反芻動物氮代謝規(guī)律、優(yōu)化日糧、調(diào)控瘤胃、建立和完善經(jīng)濟與環(huán)境友好型集成技術(shù)，是當(dāng)前反芻動物低氮減排技術(shù)研究的重要措施。

本文結(jié)合國內(nèi)外最新的報道，從當(dāng)前對反芻動物氮代謝規(guī)律的最新認(rèn)識、日糧和瘤胃因素對反芻動物氮利用率的影響以及經(jīng)濟與環(huán)境友好型集成技術(shù)等方面，綜述提高反芻動物日糧氮利用率的研究成果，為畜牧業(yè)健康發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料和參考。

1 對反芻動物氮代謝規(guī)律的再認(rèn)識

談?wù)撊占Z對反芻動物氮利用率的影響，現(xiàn)行的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)是一個著力點。目前，廣泛采用的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系主要是美國（Nutrient requirements of dairy cattle，NRC）、荷蘭（Degraded protein balance，OEB）和法國的（The French national institute of agricultural science，INRA），表1 列出這些飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于瘤胃微生物蛋白質(zhì)產(chǎn)量的估算［3］。

Huhtanen等［10］分析報道美國奶牛的氮利用率從1960年的23.7%提高到2009年的24%。48年間奶牛的養(yǎng)殖頭數(shù)由925萬下降到855萬頭，奶牛年平均單產(chǎn)由7 847kg提高到8 886kg。這個實例對于當(dāng)前提高氮利用率有很好的指導(dǎo)作用。一方面，研究者們感嘆通過改善個體產(chǎn)奶量來提高的這0.3%的氮利用率，為實現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境友好帶來的貢獻；另一方面，疑惑反芻動物氮利用率提高如此艱難和漫長的原因，是對反芻動物氮的代謝規(guī)律還有認(rèn)識不深的地方嗎？

反芻動物氮代謝包括瘤胃中氮的攝入、蛋白質(zhì)在胃腸道的降解和消化、蛋白質(zhì)在胃腸道的吸收、外周組織對氨基酸的利用四大關(guān)鍵點（圖1）?，F(xiàn)有的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)基本反映了到20世紀(jì)末對上述四大關(guān)鍵點的認(rèn)識。以Calsamiglia等［2］、Frink等［11］為代表對現(xiàn)有認(rèn)識提出了三大疑問，諸如“瘤胃中微生物蛋白質(zhì)的合成效率（effciency of microbial protein synthesis，EMPS）與氮利用率（effciency of nitrogen utilization，ENU）之爭”、微生物蛋白質(zhì)產(chǎn)量的估算、把氨氮作為微生物蛋白質(zhì)合成的唯一氮源。以下將圍繞四大關(guān)鍵點和三大疑問展開認(rèn)識和剖析。

表1 歐美國家現(xiàn)行飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于瘤胃微生物蛋白質(zhì)產(chǎn)量的估算Table 1 The concepts used in various protein evaluation systems to estimate microbial protein synthesis

圖1 反芻動物氮代謝示意圖［12］Fig.1 Schematic of nitrogen metabolism of ruminants

1.1 瘤胃中日糧氮的攝入

反芻動物體內(nèi)75%的代謝蛋白是由瘤胃微生物合成。而且瘤胃中產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸（volatile fatty acids，VFA）可為整個機體提供70%以上的能量，又是合成乳脂、體脂、乳蛋白和提供葡萄糖的重要營養(yǎng)源。并把EMPS 作為評價整個動物機體氮利用率的唯一指標(biāo)。Bach 等［13］對此提出了質(zhì)疑，認(rèn)為EMPS僅能代表瘤胃內(nèi)的氮利用率。研究發(fā)現(xiàn)EMPS與瘤胃可發(fā)酵有機物質(zhì)呈負(fù)相關(guān)，與瘤胃氨氮濃度不相關(guān)，而ENU 與瘤胃氨氮濃度呈負(fù)相關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)EMPS和ENU 之間存在二次線性關(guān)系（圖2）。由此認(rèn)為，ENU 既能指導(dǎo)用于瘤胃微生物蛋白合成和生長的能量效率，又能很好的指導(dǎo)整個動物機體的氮利用率。

長期以來，研究者認(rèn)為氨氮是合成瘤胃微生物蛋白的唯一氮源。但Russell和Fox等［14］發(fā)現(xiàn)小肽和氨基酸可作為分解非結(jié)構(gòu)性碳水化合物的微生物群的氮源合成微生物蛋白。所以，過去飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中氮需求的計算公式未考慮氨基酸和小肽的存在，造成日糧氮需求的虛高。過去在體外純培養(yǎng)試驗下，微生物蛋白質(zhì)的合成量都是假定微生物蛋白質(zhì)中核酸和氨基酸氮含量的比值恒定，即80%的氨基酸氮和20%核酸氮來折算［15－16］。事實上，這個比值受到飼料類型、細(xì)菌生長速率等的影響。已有報道改變混合日糧中牧草的比例，微生物蛋白質(zhì)中核酸氮將從20.9%增加到27.2%。添加糖蜜，能夠提高微生物蛋白質(zhì)中的核酸氮。

圖2 EMPS、氨、可發(fā)酵有機物（FOM）和ENU 之間的關(guān)系［13］Fig.2 The relationship between EMPS，ammonia，fermentable organic matter and ENU

1.2 蛋白質(zhì)在胃腸道的降解和消化

進入到瘤胃內(nèi)的氮包括日糧氮和內(nèi)源氮。內(nèi)源氮對機體氮的穩(wěn)恒控制具有重要意義，主要是反芻動物體內(nèi)氮代謝產(chǎn)物尿素經(jīng)血液和門靜脈回流內(nèi)臟組織（portal drained discera，PDV）的上皮細(xì)胞以及乳腺上皮進入消化道（瘤胃）用于微生物蛋白的合成。下面將詳細(xì)闡述影響尿素氮循環(huán)的因素和尿素在瘤胃上皮的轉(zhuǎn)運。

1.2.1 影響尿素氮循環(huán)的因素 研究表明，循環(huán)尿素氮只有進入瘤胃才能合成微生物蛋白（microbial crude protein，MCP）用于吸收。唾液是通過日糧類型（精／粗）來影響尿素氮循環(huán)的重要途徑（15%～100%）。經(jīng)唾液循環(huán)的尿素，能夠以唾液流量、尿素濃度形式測定。影響其分泌量的因素有反芻次數(shù)、采食量等，例如高纖維日糧或干草都會刺激反芻就能提高唾液分泌。Marini和Van Amburgh［17］發(fā)現(xiàn)攝入高水平氮時會提高唾液中尿素量，大約為進入腸道尿素總量的3%～4%。一般飼喂粗料時（70%左右）唾液轉(zhuǎn)運尿素相對于精料時（23%）起主要作用。

提高日糧可發(fā)酵碳水化合物的比例，可增加循環(huán)進入瘤胃的尿素量和減少尿素轉(zhuǎn)運到后腸道組織。因此，補飼谷物、淀粉、干果醬和蔗糖等能量物質(zhì)可以顯著提高瘤胃內(nèi)蛋白質(zhì)的降解。已有研究表明，這可能是降低瘤胃內(nèi)氨的濃度、增加瘤胃內(nèi)日糧的有機物的質(zhì)量和發(fā)酵率等因素的共同結(jié)果。瘤胃內(nèi)灌注蔗糖除了可降低瘤胃內(nèi)氨和血液尿素的濃度以及增加胃腸道中循環(huán)尿素的量外，還可提高丙酸的產(chǎn)量。丙酸可以轉(zhuǎn)化成葡萄糖，與氨基酸共同促進組織生長。真胃灌注丙酸可改善氮平衡和促進尿素轉(zhuǎn)運進腸道。如果日糧中可發(fā)酵碳水化合物的利用率相對較高，日糧氮的缺乏刺激尿素氮的循環(huán)，微生物對氮的利用效率提高。

瘤胃內(nèi)氨的濃度直接影響尿素進入胃腸道或可能會影響其它影響尿素進入胃腸道的發(fā)酵產(chǎn)物的濃度。氨進入瘤胃或血液是依賴于瘤胃與血液間的pH 和瘤胃壁細(xì)胞外與瘤胃液間的氨梯度，瘤胃內(nèi)氨濃度較高會抑制尿素進入瘤胃，原因是瘤胃上皮界面的尿酶活性較高，產(chǎn)生了高濃度的氨，它和CO2的“邊界層效應(yīng)”會抑制尿素進入瘤胃。另外，早期的研究表明血液尿素濃度可促進尿素進入胃腸道。Lapierre和Lobley［18］綜合了大量研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有在血漿尿素濃度＜6mM（綿羊）和＜4mM（牛）時才成立，當(dāng)超過上述濃度時，尿素轉(zhuǎn)運可能會被瘤胃氨的“邊界層效應(yīng)”抑制。妊娠、泌乳等生理階段的高水平代謝需求會增加尿素循環(huán)（經(jīng)唾液和瘤胃壁）的量。研究表明，此階段動物可通過提高消化道粘膜對尿素的通透性來完成。另外有報道在綿羊結(jié)腸和瘤胃上皮存在尿素雙向轉(zhuǎn)運現(xiàn)象，該機制對尿素在腸道中的轉(zhuǎn)運意義重大。

Marini和Van Amburgh［17］在飼喂低蛋白日糧的后備母牛試驗中發(fā)現(xiàn)，低蛋白日糧（氮為1.45%）時47%的尿素被腎臟重吸收，高蛋白日糧（氮為3.4%）時為8%，說明腎臟對尿素的重吸收有非常重要的作用。Goodman 等［19］發(fā)現(xiàn)，腎管中尿素的重吸收和調(diào)節(jié)尿液的滲透壓也由如加壓素等多種激素共同調(diào)控。另外有報道，胰島素、生長激素釋放因子以及NH3／NH4＋和CO2／HCO3－ 的比例也會影響尿素在瘤胃轉(zhuǎn)運。

1.2.2 尿素在瘤胃上皮的轉(zhuǎn)運 Chou等［20］發(fā)現(xiàn)有一種與水轉(zhuǎn)運不同的尿素轉(zhuǎn)運通道的存在－尿素氮轉(zhuǎn)運蛋白（Uts）。Olives［21］分離出（Urea Transporters－B，UT－B），證明尿素跨膜轉(zhuǎn)運是由通道蛋白介導(dǎo)的。反芻動物尿素氮代謝和UT－B的表達除了受以上提及的日糧蛋白水平與加工形式影響以外，還受家畜種類、精粗日糧類型、粗飼料的品質(zhì)等因素的影響。Simmons 等［22］、Ludden 等［23］和Marini等［1］在肉牛、奶牛及綿羊上分別發(fā)現(xiàn)UT－B 的表達受日糧氮水平、家畜種類、精粗日糧類型、粗飼料的品質(zhì)等因素的影響。關(guān)于此方面的研究，杜建文［24］就日糧不同的蛋白水平（CP% 分別為7.5%、10.5%、13.5%）與加工形式（破碎玉米與膨化玉米）對內(nèi)蒙古白絨山羊消化道UT－B 表達影響研究上，發(fā)現(xiàn)日糧蛋白水平與加工形式顯著影響機體氮代謝和UT－B在各組織中的表達量。

1.3 蛋白質(zhì)在胃腸道的吸收

腸道是動物消化食物、吸收營養(yǎng)的主要場所，其內(nèi)部耗氧量占整個機體耗氧量的25%。日糧氮在小腸內(nèi)主要是以氨基酸的形式被吸收。氨基酸的代謝調(diào)節(jié)應(yīng)主要圍繞在瘤胃腸道微生物、內(nèi)臟器官和外周組織三個層次。以奶牛利用氨基酸的效率為例，影響氨基酸轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵因素包括氨基酸在小腸的流通、消化和吸收，在PDV組織的轉(zhuǎn)化以及外周組織對其的利用。

蛋白質(zhì)在小腸流通量的評估包括可代謝蛋白合成的微生物蛋白和非微生物蛋白氮，可用小腸和回腸瘺測定。已有數(shù)據(jù)顯示內(nèi)源性蛋白占小腸總蛋白流通量的8%～16%（Lapierre）［25］，內(nèi)源蛋白估測值直接影響蛋白質(zhì)在胃腸道的吸收值。其次，蛋白質(zhì)在胃腸道的降解受包括原料、處理過程、抗?fàn)I養(yǎng)因子等因素影響。

肝臟是機體氮代謝和合成的主要場所，所有進入門靜脈的含氮化合物都通過肝臟分配到機體各處。肝臟也是葡萄糖合成的主要場所，肝臟中大多數(shù)氨基酸的碳骨架被用于糖異生。增加葡萄糖和丙酸供給，可以節(jié)省用于糖異生的氨基酸，但是在肝臟里用于糖異生的氨基酸主要是非必需氨基酸（NEAA），所以節(jié)省的這些氨基酸并不能增加供給乳腺的必需氨基酸（EAA）。因此，乳蛋白質(zhì)合成和乳中氮合成效率是通過代謝和激素信號來提高。

1.4 氨基酸在外周組織中的利用

以奶牛為例，氨基酸在外周組織中的利用主要是合成乳蛋白和機體組織生長（圖3）［26］。乳腺對氨基酸的利用率高達60%以上。乳腺對氨基酸的利用可以在多方面進行調(diào)節(jié)，包括可利用的氨基酸到乳腺的調(diào)控、氨基酸被上皮細(xì)胞吸收并且合成酪蛋白和上皮細(xì)胞中的乳清蛋白的調(diào)控。大量研究顯示增加小腸內(nèi)的可利用氨基酸能增加血液中游離氨基酸（FAA）的濃度［27］，從而增加血液提供給乳腺的氨基酸，NO 可以提高乳腺血液流通，L－精氨酸作為產(chǎn)生NO 的主要底物，增加乳腺中精氨酸的量可提高氨基酸在乳腺的供給量。另外，乳腺可以通過局部反饋機制控制血液流通來調(diào)控氨基酸的可利用率。

圖3 乳腺合成乳糖、乳蛋白和乳脂的代謝途徑［26］Fig.3 Metabolic pathways for the synthesis of fat，protein and lactose in the mammary gland

Alema等［28］在小鼠的乳腺上皮上發(fā)現(xiàn)了氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白的基因表達。那么同樣推斷奶牛乳腺上皮也存在這樣的轉(zhuǎn)運蛋白，增加其表達量促進乳腺上皮對氨基酸的攝入，從而增加乳蛋白的合成。另外，現(xiàn)有的研究發(fā)現(xiàn)，在蛋白質(zhì)的翻譯階段，蛋白激酶（mTOR）起著重要的作用，它可調(diào)節(jié)信使RNA（mRNA）翻譯的起始和延伸階段的信號通路。Richelle［29］給泌乳奶牛頸靜脈灌注葡萄糖測定其對乳腺mTOR 的影響，得出結(jié)果灌注葡萄糖可調(diào)節(jié)胰

圖4 以需求為基礎(chǔ)的飼喂模式［30］Fig.4 Requirement－based system for diet formulation

2 影響反芻動物氮利用率的日糧因素

相當(dāng)多的日糧因素調(diào)控著由肝臟合成產(chǎn)出的尿素氮返回到胃腸道的比例。主要包括日糧氮的濃度和氮進食量［10］、干物質(zhì)采食總量、日糧加工方式［31］、日糧氮的周期變動水平［32］和日糧飼喂制度［33－34］。

2.1 日糧氮水平

日糧氮水平對反芻動物氮代謝和尿素氮循環(huán)有很大的影響。Kebreab 等［35］對580 個試驗結(jié)果進行的薈萃分析表明，日糧氮水平不同顯著影響糞尿、乳中氮的含量和乳氮合成效率。隨著日糧氮水平增加糞尿氮排放和乳中氮量增加，而乳氮合成效率降低。當(dāng)日糧氮為500g／d時，尿氮排放線性增加達60%，糞氮無顯著的增加，而乳中氮含量增加了50 g／d，乳氮合成效率降低了15%［37］。如圖6所示，每提高1%的日糧氮水平，乳中含氮量增加2.8g／d，糞尿中氮排放增加35.7g／d。Van等［36］的最新研究結(jié)果表明，在低氮日糧條件下，奶牛通過自身的內(nèi)源氮周轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機制，可以使由內(nèi)源氮合成瘤胃微生物蛋白總量的比例提高，達15%。由上述研究結(jié)果島素，胰島素刺激mTOR 直接促進乳腺中乳蛋白的合成。

綜上所述，反芻動物氮利用率的提高應(yīng)綜合考慮這四大關(guān)鍵點，它們之間是不可分割的。在今后的研究中，需要對三大疑問進行深入的認(rèn)識并解答，補充和升級現(xiàn)有的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)行的奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)是一個以“supply→requirements”為基礎(chǔ)的營養(yǎng)體系（圖4），該標(biāo)準(zhǔn)只考慮了維持正常體重、增長、妊娠和產(chǎn)奶量下的營養(yǎng)需要量。面對新形勢的挑戰(zhàn)，St－Pierre［30］等提出，應(yīng)該建立一個以“supply→response”為基礎(chǔ)的營養(yǎng)體系（圖5），該標(biāo)準(zhǔn)的最新動態(tài)是更加關(guān)注乳的成分、體重的變化和糞污排放。可知，日糧氮水平增加，體內(nèi)沉積氮增加，進入再循環(huán)的尿素氮增加，但日糧氮水平過高導(dǎo)致多余的氮隨糞尿排出體外。另外，當(dāng)日糧中的可發(fā)酵碳水化合物充足時，飼喂低氮日糧可增加內(nèi)源尿素氮合成微生物蛋白質(zhì)的效率。

圖5 以響應(yīng)供給為基礎(chǔ)的飼喂模式［30］Fig.5 Response－based system for diet formulation

2.2 日糧采食量、谷物加工方式和牧草的品質(zhì)

日糧采食量、谷物加工方式以及牧草品質(zhì)對反芻動物尿素氮循環(huán)也有影響。Sarraseca等［39］研究發(fā)現(xiàn)，綿羊體內(nèi)尿素產(chǎn)量隨采食量的增加而增加，進入消化道的尿素增加。Theurer等［40］發(fā)現(xiàn)肉牛飼喂蒸汽壓片高粱比干煸壓片時尿素氮循環(huán)進入PDV的比例增加，經(jīng)尿液排出的尿素氮減少，同時發(fā)現(xiàn)進入PDV 組織的尿素氮有77%進入瘤胃，僅有23%進入小腸。類似的，Alio等［41］發(fā)現(xiàn)飼喂蒸汽壓片高粱時，內(nèi)臟尿素氮的總產(chǎn)出減少，可能的原因是蒸汽壓片提高了瘤胃內(nèi)能氮的同步性，進而提高微生物蛋白質(zhì)的合成。杜建文［24］研究發(fā)現(xiàn)膨化玉米與粉碎玉米相比，反芻動物日糧氮利用率增加。Archibeque等［42］評估兩種牧草在兩個氮水平下對尿素動力學(xué)和氮代謝的影響，發(fā)現(xiàn)尿素氮利用率在低氮攝入時較高。綿羊在高采食量和不同日糧（干草顆粒料／精－粗料）時，進入胃腸道的尿素氮（60%～70%）和用于合成代謝的尿素（45%～50%）比例都無變化。而進入胃腸道尿素的絕對量和返回到鳥氨酸循環(huán)的尿素會隨采食量和精粗比增加而增加?？梢?，高投入可實現(xiàn)高產(chǎn)量，但并不能實現(xiàn)高效益，選擇適當(dāng)?shù)牟墒沉?、牧草品種和谷物加工方式才是提高反芻動物氮利用率的關(guān)鍵。

圖6 不同日糧蛋白水平下氮的損失（匯總1700種日糧得到的試驗結(jié)果）［38］Fig.6 Effect of dietary CP on N losses（simulation based on 1700diets）

2.3 改變?nèi)占Z飼喂制度

Cole［43］等通過如圖7 示的日糧蛋白質(zhì)變動設(shè)計，以48h作為基礎(chǔ)變動，飼喂48h的低氮日糧隨后飼喂48h高氮為一周期，稱為變動低，反之稱為變動高。發(fā)現(xiàn)與補飼氮間隔24h相比，48h的氮補飼間隔明顯降低了綿羊尿氮的排泄量，調(diào)動綿羊的尿素氮循環(huán)機制，增加沉積氮，提高日糧氮利用率。Kiran等［31］在綿羊研究表明，飼喂變動日糧可調(diào)動反芻動物的尿素氮循環(huán)機制，降低糞尿氮排泄，增加沉積氮與總攝入氮的比例，而且用于合成的微生物蛋白質(zhì)增加，機體氮利用率提高。Muscher等［44］通過US灌注取瘤胃上皮模擬尿素轉(zhuǎn)運來測定尿素在瘤胃的流通量，結(jié)果顯示與變動高氮日糧和中氮日糧相比，飼喂兩天的變動低日糧的羊屠宰后所得到的尿素在基膜的流通更大。由上述結(jié)果可知，變動日糧的飼喂方式可提高反芻動物氮利用率。

圖7 日糧蛋白水平周期變動設(shè)計［43］Fig.7 The periodic variation design of protein level in basal diet

3 影響反芻動物氮利用率的瘤胃因素

影響反芻動物氮利用率的瘤胃因素主要包括瘤胃原蟲、瘤胃NH3－N 濃度、瘤胃細(xì)菌脲素酶活性、瘤胃可發(fā)酵碳水化合物、瘤胃揮發(fā)性脂肪酸（VFA）、CO2濃度及瘤胃pH 等。

瘤胃微生物區(qū)系的組成影響日糧蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的降解，尤其是原蟲影響尿素氮循環(huán)。它占瘤胃微生物總量的比例很大，最重要的作用是吞噬顆粒狀物質(zhì)，甚至是瘤胃微生物，其中以細(xì)菌為主。在蛋白質(zhì)降解時起重要作用，可降解不溶性蛋白質(zhì)為肽和AA用于合成原蟲蛋白質(zhì)。但原蟲不能利用NH3－N 合成AA，所以是NH3的凈生產(chǎn)者。Firkins等［45］研究顯示，驅(qū)原蟲有利于尿素氮向瘤胃的轉(zhuǎn)運。Eugène等［46］指出，驅(qū)原蟲對瘤胃NH3－N 濃度的作用受日糧氮水平的影響，其提高氮利用率的優(yōu)勢在飼喂低氮日糧的動物上更為明顯。Kiran和Mustsvangwa［47］在薩福克羊上利用含6%的葵花籽油部分驅(qū)除原蟲，發(fā)現(xiàn)在低氮和高氮日糧水平下部分驅(qū)除原蟲組與未驅(qū)除原蟲組相比，瘤胃NH3－N 濃度降低，內(nèi)源性尿素氮的生成量（UER）分別減少9g／d和8.2g／d，UUE的排出量分別減少4.3g／d和6.8g／d，尿素氮進入胃腸道的量（GER）分別減少4.6g／d和1.3g／d。韓春艷等［48］針對反芻動物大量飼喂低質(zhì)纖維性飼料的特點，通過利用十二烷基苯磺酸鈉減少原蟲貧毛目中的內(nèi)毛屬和全毛目等可以利用淀粉和可溶性糖的原蟲種類，保留貧毛目中的前毛屬、頭毛屬和雙毛屬等可利用纖維的原蟲種類。如此，不僅保留了全部驅(qū)原蟲可提高纖維物質(zhì)的降解的這個正面效應(yīng)，而且還改變了瘤胃的發(fā)酵模式。

驅(qū)原蟲持續(xù)時間的長短對反芻動物氮代謝的影響不同。目前國內(nèi)外的研究主要集中在30d內(nèi)的短期驅(qū)原蟲上，而在長期的驅(qū)原蟲方面沒有相關(guān)的報道。Mosoni等［49］研究對比了10 周驅(qū)原蟲和長達2年的驅(qū)原蟲后得到的試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)短期驅(qū)原蟲后分解纖維的菌群減少，日糧中纖維物質(zhì)的降解降低，產(chǎn)甲烷菌減少，甲烷排出降低，與Eugène等［46］、Morgavi等［50］以及Belanche等［51－52］短期驅(qū)原蟲后得到的結(jié)果相同；而長期驅(qū)原蟲后分解纖維的菌群和產(chǎn)甲烷菌都增加。長期和短期驅(qū)原蟲都不影響瘤胃內(nèi)細(xì)菌的數(shù)量和種類，但短期驅(qū)原蟲后，細(xì)菌群會不穩(wěn)定。

在過去已有的試驗中，使用的驅(qū)原蟲方法主要包括：洗滌劑法（64%，氣溶膠OT、alkanates、tericGN9、過氧化鈣、硫酸銅），瘤胃處理法（11%，清空瘤胃原蟲），天然日糧化合物（9%，植物皂素、植物油、牛奶和葵花油）、隔離剛出生的反芻動物（16%）。驅(qū)原蟲后得到的分析結(jié)果：（1）動物平均日增重和產(chǎn)毛量增加，日糧的轉(zhuǎn)化率降低；（2）OM、NDF 和CP在整個消化道內(nèi)的降解率都降低，OM 和NDF在瘤胃的降解率降低，而十二指腸中的非氨氮和微生物蛋白在十二指腸的流通增加，尿氮排出減少；（3）瘤胃pH、NH3－N 以及VFA 降低，其中乙酸和丁酸降低，丙酸增加；（4）微生物蛋白的合成效率增加，瘤胃內(nèi)有機物質(zhì)表觀降解率降低；（5）瘤胃容積增加，瘤胃液相流通率增加，固相流通率變化不大。

4 提高牧場反芻動物氮利用率的集成型技術(shù)

以上提及到的這些提高氮利用率的技術(shù)主要是從動物個體水平來談的，但對于目前大規(guī)模的動物養(yǎng)殖來說，我們的立足點應(yīng)貫穿于整個牧場內(nèi)部的氮循環(huán)鏈，這就需要利用新型的軟件將種植、營養(yǎng)、管理和環(huán)保等技術(shù)整合成資源節(jié)約與環(huán)境友好型的集成技術(shù)。應(yīng)對新形勢的發(fā)展，世界各國陸續(xù)推出了針對牧場下精確飼喂的管理軟件。目前比較有代表性的是美國康奈爾大學(xué)Russell等于1992年提出一個牧場管理的子模型（http：／／www.cornell.edu／academics／departments.cfm），該模型包括飼料的種植、儲存、動物對飼料氮的利用以及糞污排放四部分，并列出了相應(yīng)的提高氮利用率的技術(shù)措施。

客觀的講，該模型今后的發(fā)展空間一方面需要在頂層設(shè)計上深究，如需把資源消耗、環(huán)境保護納入模型評價體系，另一方面需要對涉及到的具體技術(shù)參數(shù)進行全面而系統(tǒng)的革新。Seo等［53］提出了新的固液體流通率方程，Law 等［54］將碳水化合物A部分分為A1（揮發(fā)性脂肪酸）、A2（乳酸）、A3（有機酸）、A4（糖），Lanzas等［55］重新分級蛋白質(zhì)，以適應(yīng)低氮日糧的精確配制。

5 小結(jié)

綜上所述，通過詳細(xì)剖析反芻動物氮代謝規(guī)律、調(diào)控日糧和瘤胃因素、建立和完善經(jīng)濟與環(huán)境友好型集成技術(shù)，充分利用尿素再循環(huán)機制來提高反芻動物氮利用率，是緩解當(dāng)前蛋白飼料資源緊缺、改善環(huán)境污染的重要手段。值得注意的是，在反芻動物糞污尿氮排放的同時伴有甲烷和CO2等溫室氣體的排放。因此，未來的研究者們需要找到在提高反芻動物基本生產(chǎn)水平和畜產(chǎn)品安全的同時減少碳氮排放的最佳技術(shù)結(jié)合點，以實現(xiàn)反芻動物養(yǎng)殖的資源節(jié)約和環(huán)境友好。

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