飼糧中性洗滌纖維與非纖維性碳水化合物比例對湖羊瘤胃還原硝態(tài)氮的影響

林 淼 張建剛 陳志遠(yuǎn) 趙國琦

(揚(yáng)州大學(xué)動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，揚(yáng)州 225009)

硝酸鹽在抑制瘤胃甲烷產(chǎn)量方面存在潛在的作用，同時能夠有助于瘤胃微生物蛋白質(zhì)的合成［1－3］，但硝酸鹽進(jìn)入瘤胃后也存在亞硝酸鹽中毒的風(fēng)險［4］，因此如何來降低這種風(fēng)險，仍需進(jìn)一步研究。中性洗滌纖維(NDF)主要包括纖維素、半纖維素及木質(zhì)素，能較好體現(xiàn)飼糧中纖維物質(zhì)含量，NDF含量的不同直接影響飼糧的瘤胃發(fā)酵［5－7］，且比精粗比能夠更好地反映飼糧中纖維物質(zhì)與碳水化合物的含量對瘤胃發(fā)酵的影響。硝酸鹽還原菌以氫離子(H+)為電子供體，硝酸根離子)為電子受體，在還原酶的作用下生成亞硝酸根離子之后亞硝酸鹽再進(jìn)一步被還原為能被微生物利用的氨。因此，調(diào)控硝酸鹽的還原過程可以從供氫體和酶2個方面入手。H+來自碳水化合物的降解，該降解過程是否會影響硝酸鹽的還原以及纖維性碳水化合物對硝態(tài)氮還原過程的影響報道很少。本試驗通過對湖羊直接飼喂4種NDF與非纖維性碳水化合物(NFC)比例(NDF/NFC)的飼糧，在飼糧中添加1.0%的硝酸鹽的情況下，采集各時間點的瘤胃液，研究NO－3的動態(tài)變化規(guī)律及其對瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響。從而探討在不同NDF/NFC條件下，瘤胃發(fā)酵參數(shù)及硝酸鹽含量的變化，為生產(chǎn)中合理有效地使用硝酸鹽作為一種非蛋白氮來源提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及試驗設(shè)計

采用4×4拉丁方試驗設(shè)計。選取4頭體況良好，體重［(36.2±3.5)kg］相近、安裝永久性瘤胃瘺管的湖羊，分別飼喂4種添加1.0%的硝酸鉀且NDF/NFC不同的飼糧。每個試驗期25 d，其中預(yù)試期20 d，正試期5 d。

1.2 試驗飼糧及飼養(yǎng)管理

試驗飼糧參照NRC(2007)山羊營養(yǎng)需要配制，由混合精料、苜蓿和羊草等組成，其組成及營養(yǎng)水平見表1。試驗前檢測牧草中硝酸鹽含量(苜蓿0.12%、羊草0.10%)，折算后4組飼糧中總硝酸鹽含量均為1.06%。4組飼糧的粗蛋白質(zhì)含量、代謝能水平相近，且苜?！醚虿?3∶7，NDF/NFC分別為 0.58、0.71、1.20、1.57，對應(yīng)組別記為 A、B、C、D組。每天飼喂2次(08:00和16:00)，自由飲水。

表1 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets(DM basis) %

1.3 樣品的采集與分析

1.3.1 樣品采集及測定指標(biāo)

每個試驗期的正試期第3天晨飼后，分別于0、0.5、1.0、1.5、2.0、4.0、6.0、8.0 h 通過真空負(fù)壓裝置，從瘤胃上、下、左、右不同位點采集約30 mL瘤胃液，經(jīng)4層紗布過濾，立即采用pHS－3C型pH計測定其 pH，之后分裝于10 mL離心管中，－20℃冰箱中保存待測硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨態(tài)氮(NH3-N)、總微生物蛋白質(zhì)含量。采樣期每日晨飼后2 h，頸靜脈采血，加入抗凝劑，待測血液高鐵血紅蛋白含量。

1.3.2 指標(biāo)測定方法

NH3-N含量采用酚－次氯酸鈉比色法［9］測定;總微生物蛋白質(zhì)含量按照林淼等［10］的方法測定;硝酸鹽含量通過紫外分光光度法測定［11］;亞硝酸鹽含量采用比色法(南京建成生物工程研究所試劑盒)測定;高鐵血紅蛋白含量按照Benesch等［12］方法測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel軟件整理，采用SAS 9.2軟件的MIXED PROC模型進(jìn)行方差分析，并用Tukey’s法進(jìn)行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 NDF/NFC對湖羊瘤胃硝酸鹽含量的影響

NDF/NFC對湖羊瘤胃硝酸鹽動態(tài)消失率的影響見表2。4個組的湖羊采食含有硝酸鹽的飼糧后，瘤胃硝酸鹽含量均迅速升高，1.0 h時達(dá)到最大值;之后迅速降低，4.0 h時均較低。各組間的瘤胃硝酸鹽含量均無顯著差異(P＞0.05)。

2.2 NDF/NFC對湖羊瘤胃亞硝酸鹽含量及血液高鐵血紅蛋白含量的影響

NDF/NFC對湖羊瘤胃亞硝酸鹽動態(tài)消失率的影響見表3。4個組的湖羊采食含有硝酸鹽的飼糧后，亞硝酸鹽含量均逐漸升高，2.0 h時達(dá)到最大值;之后迅速降低，6.0～8.0 h 時均趨近于 0。晨飼后6.0、8.0 h的亞硝酸鹽含量均以 B組最低，B組6 h時顯著低于D組(P＜0.05)，8 h時顯著低于C組(P＜0.05)。同時，血液中的高鐵血紅蛋白含量均低于0.1%。

表2 NDF/NFC對湖羊瘤胃硝酸鹽含量的影響Table 2 Effects of NDF/NFC on the nitrate content in rumen fluid of Hu Sheep mmol/L

表3 NDF/NFC對湖羊瘤胃亞硝酸鹽含量的影響Table 3 Effects of NDF/NFC on the nitrite content in rumen fluid of Hu Sheep μmol/L

2.3 NDF/NFC對湖羊瘤胃NH 3-N含量的影響

NDF/NFC對湖羊瘤胃NH3-N含量的影響見表4。4個組的湖羊采食含有硝酸鹽的飼糧后，湖羊瘤胃NH3-N含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且NH3-N含量在1.5或2.0 h達(dá)到最高值，隨后逐漸降低。此外，在 0～1.5 h，隨著 NDF/NFC的增大，瘤胃NH3-N含量有逐漸降低的趨勢;在4.0 h，D組顯著高于B、C組(P＜0.05)，與A組差異不顯著(P＞0.05)。

表4 NDF/NFC對湖羊瘤胃NH 3-N含量的影響Table 4 Effects of NDF/NFC on NH3-N content in rumen fluid of Hu Sheep mg/dL

2.4 NDF/NFC對湖羊瘤胃總微生物蛋白質(zhì)含量的影響

NDF/NFC對湖羊瘤胃總微生物蛋白質(zhì)含量的影響見表5。4個組的湖羊采食含有硝酸鹽的飼糧后，0～6 h時湖羊瘤胃總微生物蛋白質(zhì)含量有先升高后降低的趨勢，8.0 h時又有所回升。隨著NDF/NFC的增大，0和8.0 h瘤胃總微生物蛋白質(zhì)含量有逐漸降低的趨勢，且A組都顯著高于D組(P＜0.05)，其他各時間點各組之間差異不顯著(P＞0.05)。

表5 NDF/NFC對湖羊瘤胃總微生物蛋白質(zhì)含量的影響Table 5 Effects of NDF/NFC on total microbial protein content in rumen fluid of Hu Sheep mg/mL

3 討論

3.1 飼糧 NDF/NFC對湖羊瘤胃硝酸鹽、亞硝酸鹽含量的影響

目前關(guān)于適合硝酸鹽和亞硝酸鹽還原的精料水平高低的研究結(jié)果并不一致。Yoshida等［13］通過體外培養(yǎng)試驗證明，高精料條件下，不利于亞硝酸鹽的還原，使亞硝酸鹽顯著積累。Yoshii等［14］進(jìn)一步研究證明，用反芻獸新月單孢菌(Selenomonas ruminatium)與淀粉、淀粉分解菌共同培養(yǎng)，將導(dǎo)致亞硝酸鹽的富集;而若將Selenomonas ruminatium與纖維素、纖維分解菌共同培養(yǎng)，其亞硝酸鹽的含量會顯著降低。但郭望山［15］指出，高精料飼糧能夠加快山羊瘤胃硝酸鹽和亞硝酸鹽的還原速度，降低山羊亞硝酸鹽中毒的危險。本研究發(fā)現(xiàn)，不同NDF/NFC的飼糧對湖羊瘤胃硝酸鹽含量無顯著影響，但 6.0～8.0 h NDF/NFC=0.71 時湖羊瘤胃亞硝酸鹽含量最低，顯著低于NDF/NFC為0.58或1.57時。結(jié)果提示，飼糧中快速發(fā)酵的碳水化合物水平應(yīng)保持適當(dāng)?shù)乃剑^高或過低均不利于亞硝酸鹽的還原，反而會造成亞硝酸鹽的積累。這可能是由于硝酸鹽還原需要供氫體作為電子供體，碳水化合物降解能夠為這一過程提供供氫體，但亞硝酸鹽還原較為滯后，快速發(fā)酵的碳水化合物迅速降解之后，高纖維碳水化合物可以繼續(xù)降解為亞硝酸鹽還原持續(xù)提供氫電子;此外，林淼等［16］研究證明，瘤胃微生物區(qū)系中，原蟲對硝態(tài)氮還原的能力最強(qiáng);而一般情況下，飼糧中粗飼料水平為40%～50%時，瘤胃內(nèi)原蟲數(shù)量最大，種類最豐富，從而有利于硝酸鹽和亞硝酸的還原，但若精料水平過高(如本研究中 NDF/NFC=0.58時)，其原蟲數(shù)量會迅速減少，最終影響硝態(tài)氮的還原［17］。

3.2 飼糧NDF/NFC對湖羊瘤胃NH 3-N含量的影響

瘤胃內(nèi)NH3-N含量受飼糧蛋白質(zhì)水平及性質(zhì)、氮的進(jìn)食量、瘤胃上皮對氨氮的吸收、內(nèi)源含氮物質(zhì)的周轉(zhuǎn)以及飼糧能量水平等因素的影響，它反映了特定飼糧組成下，蛋白質(zhì)降解與微生物蛋白質(zhì)合成之間所達(dá)到的平衡。研究表明，動物采食后，飼糧含氮物質(zhì)快速降解，超過微生物利用的速度，因此瘤胃氨含量先快速升高;之后隨著含氮物質(zhì)的逐漸消耗(瘤胃上皮等NH3-N的吸收作用及內(nèi)源氮的周轉(zhuǎn)代謝等)，瘤胃氨含量逐漸下降;因此，總體上呈現(xiàn)先升高后下降趨勢，這與本研究結(jié)果相近。此外，本研究中，飼喂4種NDF/NFC飼糧的湖羊瘤胃內(nèi)NH3-N含量變化均在6～30 mg/dL 的耐受范圍之內(nèi)［18］。

本試驗中，0 和 0.5 h，飼喂 NDF/NFC 為 1.20或1.57飼糧的湖羊瘤胃的NH3-N含量顯著低于NDF/NFC 為 0.58 和 0.71 時，與吳秋玨等［19］研究結(jié)果相似。這可能是由于飼糧中NFC含量的下降，導(dǎo)致為瘤胃微生物生長提供的能量減少，抑制了微生物對蛋白質(zhì)的降解能力;此外，有研究表明，在酸性環(huán)境(pH較低)中釋放出的氨易轉(zhuǎn)變成銨根離子()被固定，但不易被瘤胃壁直接吸收，導(dǎo)致NH3-N含量升高［20］;因此隨著NDF/NFC的增大，瘤胃pH逐漸升高，氨不易轉(zhuǎn)變成被固定，而易被瘤胃壁直接吸收。

3.3 飼糧NDF/NFC對湖羊瘤胃總微生物蛋白質(zhì)含量的影響

總微生物蛋白質(zhì)含量先升高后降低，這可能是由于采食后4.0 h內(nèi)瘤胃內(nèi)能量和營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)都比較充足，利于微生物充分利用合成自身蛋白質(zhì);有研究表明，飼糧較高的非結(jié)構(gòu)性或非纖維性的碳水化合物水平可以增加飼糧在瘤胃中的能量利用率，提高瘤胃NH3-N合成菌體蛋白質(zhì)的效率［21］。朱素華等［17］研究指出，飼糧中 NFC 水平過高會抑制蛋白質(zhì)的降解，降低氨的含量，并限制纖維分解菌的生長，因而降低瘤胃中纖維物質(zhì)的降解率和微生物蛋白質(zhì)的合成量。不同試驗結(jié)果可能是由于試驗動物、NDF/NFC的不同、飼糧粗蛋白質(zhì)水平及能氮同步效應(yīng)的作用不同造成的。

4 結(jié)論

本試驗條件下，湖羊飼糧 NDF/NFC=0.71時，最有利于硝態(tài)氮的還原以及瘤胃發(fā)酵。

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