不同水平的青貯飼料對飼喂稻草秸稈奶牛瘤胃微生物數(shù)量和微生物蛋白合成的影響

賀 寧，高 強(qiáng)，郭彩云

反芻動物的飼料資源主要是以農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品為主，特別是在旱季牧草資源匱乏的熱帶國家，這些農(nóng)副產(chǎn)品資源營養(yǎng)價值低，粗蛋白質(zhì)含量低，但纖維素含量高，可能會降低動物的生產(chǎn)性能。蛋白質(zhì)是維持瘤胃生態(tài)系統(tǒng)最重要的營養(yǎng)物質(zhì)，它能刺激動物對干物質(zhì)的吸收和消化，從而提高動物的生產(chǎn)性能。因此，在日糧中添加含蛋白質(zhì)的濃縮料可以提高瘤胃細(xì)菌的數(shù)量，提高動物對飼料的攝入量和消化率。然而，由于濃縮料的價格相對較高，而且可獲取性不強(qiáng)。為了解決這一問題，人們在開發(fā)當(dāng)?shù)乜衫玫牡鞍踪|(zhì)補(bǔ)充資源，特別是樹木和豆科植物，如銀合歡等。銀合歡是一種我國比較常見的樹狀豆科植物，由于其高蛋白、適口性、維生素、礦物質(zhì)特別是硫含量等優(yōu)良特性，常常被用于反芻動物，對微生物菌群有積極的影響（薛樹媛等，2015）。此外，銀合歡蛋白質(zhì)和干物質(zhì)的消化率為60%～70%。此外，銀合歡含有植物次生化合物，如濃縮單寧，這可能有助于減少原生動物的數(shù)量，從而減少瘤胃甲烷的排放。然而，利用青貯銀合歡作為反芻動物的優(yōu)質(zhì)粗飼料及其對瘤胃微生物和發(fā)酵性能的影響，目前的研究資料還很有限。因此，本研究的目的是評估用青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛微生物菌群和微生物蛋白合成的影響，并探討其適宜添加水平。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)分組與設(shè)計(jì) 試驗(yàn)采用4×4拉丁方設(shè)計(jì)，選擇12頭初始體重為163±16 kg、帶有瘤胃瘺管的奶牛，隨機(jī)分為4個組，每組3個重復(fù)，每個重復(fù)1頭牛。基礎(chǔ)日糧以100%的水稻秸稈為原料，處理組分別用30%、60%和100%的青貯銀合歡替代水稻秸稈，奶牛自由采食水稻秸稈和青貯銀合歡，每天按照體重的0.2%補(bǔ)充濃縮料。試驗(yàn)原料及飼料養(yǎng)分分析見表1。試驗(yàn)期間，分別在上午7點(diǎn)和下午4點(diǎn)飼喂兩次，試驗(yàn)共分為4個階段，每個階段3周，共持續(xù)9周。

1.2 樣品采集與分析 在整個試驗(yàn)期間，每天記錄飼料提供和剩余量，每周隨機(jī)采集飼料樣品2次，使用100℃高溫烘箱烘24 h，用于干物質(zhì)分析。每一周期的最后1 d采集飼料和糞便樣本。糞便取新鮮總重約50 g/kg，分為兩部分，第一部分用于干物質(zhì)和常規(guī)養(yǎng)分分析，第二部分保存在-80℃冰箱。參考Wanapat和Poungchompu（2001）的研究方法分析分析青貯銀合歡濃縮單寧含量。采用含10%硫酸的塑料容器進(jìn)行氮固定，以免氮損失，在與糞便相同的天數(shù)內(nèi)收集尿液。尿液樣本約為總尿量的100 mL/L，保存于冰箱中，進(jìn)行氮分析，確定氮的利用率。采用液相色譜法測定尿囊素含量。根據(jù)Chen和Gomes（1995）的方法計(jì)算嘌呤排泄量和微生物氮含量。微生物氮合成的效率表示為每單位瘤胃可消化有機(jī)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×瘤胃有機(jī)物攝入量）。

表1 原料及試驗(yàn)日糧營養(yǎng)水平 %

分別于飼喂后0、2、4、6 h采集瘤胃液樣品。在每個周期結(jié)束時，每次從瘤胃中部取約200 mL瘤胃液。瘤胃液樣品經(jīng)四層紗布過濾。樣品被分成兩部分，其中1 mL瘤胃液收集和保存在一個10 mL塑料瓶中（含9 mL福爾馬林），4℃保存用于細(xì)菌計(jì)數(shù)（Galyean，1989）。參考 Hungate（1969）的研究方法分析瘤胃液中淀粉分解菌、蛋白分解菌及纖維分解菌的數(shù)量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析 所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SAS一般線性模型進(jìn)行方差分析。試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用4×4拉丁方設(shè)計(jì)，采用Ducan’s多重比較各組均值差異，各組均值間差異以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 日糧對細(xì)菌、原生動物和厭氧真菌的影響 用青貯銀合歡替代水稻秸稈對瘤胃微生物直接計(jì)數(shù)的影響如表2所示，不同處理間的細(xì)菌、原生動物和厭氧真菌的平均值有顯著差異（P＜0.05）。以60% 青貯銀合歡替代水稻秸稈組細(xì)菌和厭氧真菌數(shù)量最多，其次為30%青貯銀合歡組和100%銀合歡組和水稻秸稈組，細(xì)菌和厭氧真菌數(shù)量分別為3.6×1010～5.9×1010和2.2×104～3.4×104個/mL。而原生動物的平均值隨著青貯銀合歡替代水稻秸稈食品的增加而降低，為 4×105～ 7.2×105個 /mL。

表2 青貯銀合歡水平對奶牛瘤胃細(xì)菌、原生動物和厭氧菌的影響 個/mL

2.2 日糧對淀粉分解菌、蛋白分解菌和纖維素分解菌的影響 表3顯示了青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶?；罹鷶?shù)量的影響。不同處理間的淀粉分解菌均值無顯著差異（P＞0.05），而隨著青貯銀合歡替代水稻秸稈水平的升高，纖維分解菌和蛋白分解菌種群均顯著增加（P＜0.05）。在60%青貯銀合歡飼糧組中，纖維分解菌和蛋白分解菌的數(shù)量最多，分別為6.4×108和4.0×107cfu/mL（P＜ 0.05）。

表3 青貯銀合歡水平對奶牛瘤胃活菌量的影響cfu/mL

2.3 日糧對奶牛日糧氮平衡與微生物蛋白合成效率的影響 青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛氮平衡和微生物蛋白合成的影響見表4。隨著日糧青貯銀合歡替代水稻秸稈水平的升高，氮攝入量、糞氮和尿氮排泄量呈顯著的線性增加（P＜ 0.05），分別為 17.8～ 125.8 g/d、8.5～ 50.9 g/d和4.6～30 g/d。各處理間氮吸收量差異具有顯著性（P＜0.05），其中以60%和100%青貯銀合歡組最高。本研究結(jié)果還表明，60%青貯銀合歡組氮沉積率最高，達(dá)到45 g/d（P＜0.05）。另一方面，日糧處理對尿囊素的排泄和吸收具有顯著影響（P＜0.05），其中以60%青貯銀合歡組的奶牛最高，分別為44.0～84.8和30.2～77.2 mmol/d。日糧中微生物氮含量顯著差異（P＜0.05），60%青貯銀合歡組含量最高，達(dá)到56.1 g/d。60%青貯銀合歡組微生物氮合成效率最高，其次是30%、100%和0%青貯銀合歡組。

表4 青貯銀合歡水平對奶牛氮利用及嘌呤衍生物量的影響

3 討論

3.1 青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛瘤胃細(xì)菌、原生動物及厭氧真菌的影響 隨著日糧中青貯銀合歡添加水平的升高，原生動物數(shù)量呈下降趨勢，這與Hung等（2013）的研究結(jié)果一致，其報道日糧銀合歡顆粒水平增加可以降低原生動物數(shù)量。原生動物數(shù)量的減少可能是由于青貯銀合歡中含有濃縮單寧，因?yàn)楹虶uo等（2008）的研究結(jié)果證實(shí)了這一點(diǎn)，其報道了植物濃縮單寧可以降低瘤原生動物的數(shù)量。細(xì)菌和厭氧真菌的平均值隨青貯銀合歡添加水平的升高而增加，但在濃縮單寧達(dá)到攝入量高水平時（100%青貯銀合歡組）并未現(xiàn)身出細(xì)菌和厭氧真菌數(shù)量的相應(yīng)升高，這可能是由于原生動物和厭氧真菌之間的相互作用。根據(jù)Newbold和Hillman（1990）的報道，當(dāng)原生動物從瘤胃中除去時，厭氧真菌數(shù)量增加。此外，日糧添加60%青貯銀合歡可以為微生物生長提供足夠的氮源，導(dǎo)致細(xì)菌數(shù)量的增加。

3.2 青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛瘤胃淀粉分解菌、蛋白分解菌和纖維分解菌的影響 不同處理間的纖維分解菌群和蛋白分解菌群差異顯著，其中以60%青貯銀合歡飼料組表現(xiàn)最高，這可能是由于原生動物數(shù)量的減少導(dǎo)致細(xì)菌數(shù)量的增加，正如Makkar等（1995）報道瘤胃原生動物有吞噬瘤胃細(xì)菌的能力。此外，細(xì)菌數(shù)量的增加可能是青貯銀合歡組提高了奶牛蛋白質(zhì)攝入量的結(jié)果，也與青貯銀合歡中硫水平較高有關(guān)。濃縮單寧可能會抑制瘤胃中纖維分解菌和蛋白分解菌的生長，單寧對細(xì)菌的抑制作用可能是由于單寧與細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜形成復(fù)合物，從而引起細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變（Smith等，2005）。

3.3 青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛氮利用和微生物氮合成的影響 本研究利用青貯銀合歡替代水稻秸稈飼喂奶牛，氮平衡的結(jié)果與Hung等（2013）的研究結(jié)果一致，其通發(fā)現(xiàn)銀合歡提高了水牛氮利用率，說明蛋白質(zhì)含量高的銀合歡可以為奶牛提供更多的氮。然而，隨著日糧青貯銀合歡添加水平的升高，糞氮排泄量提高，其中100%青貯銀合歡組表現(xiàn)最高，這可能是由于銀合歡中蛋白質(zhì)和濃縮單寧的水平較增加了蛋白質(zhì)從瘤胃逃逸并流向小腸的幾率。單寧-蛋白復(fù)合物釋放的蛋白不僅依賴于瘤胃pH值，還依賴于單寧分子的化學(xué)特性，并可與內(nèi)源或微生物蛋白結(jié)合（McNeill等，1998）。有報道稱，由于日糧蛋白質(zhì)水平增加會導(dǎo)致尿氮排泄量提高，而氮的攝入量和日糧蛋白中瘤胃可降解蛋白的高比例也會增加尿中氮的含量，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)降解速度快于合成時，氨會在瘤胃液中積累，并被吸收到血液中，運(yùn)輸?shù)礁闻K轉(zhuǎn)化為尿素通過尿氮的形式排出（Javaid等，2008）。

尿中嘌呤衍生物的排泄是判斷瘤胃微生物蛋白質(zhì)合成量的一個重要指標(biāo)。瘤胃微生物蛋白的合成在反芻動物中起著重要的作用，其可以為宿主動物提供大量優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)資源，占總可吸收蛋白的50%～80%。然而，微生物蛋白質(zhì)的合成和效率取決于多種因素，如干物質(zhì)攝入量、氮源和碳水化合物的瘤胃降解率、瘤胃稀釋率、礦物質(zhì)等因素。本研究表明，在60% 青貯銀合歡組中，微生物蛋白合成最高，其次為30%、100%和0%組，這說明水稻秸稈的粗蛋白質(zhì)水平較低（2.4%），對微生物生長有負(fù)面影響。此外，青貯銀合歡日糧中的濃縮可以幫著微生物同步釋放各種營養(yǎng)物質(zhì)，而這些營養(yǎng)物質(zhì)反過來又可能提高微生物蛋白的合成效率（Pathak，2008）。然而，青貯銀合歡添加水平達(dá)到100%時，較30%和60%組并未改善微生物蛋白質(zhì)合成，作者推測這可能由于蛋白質(zhì)水平的過高導(dǎo)致日糧蛋白質(zhì)和能量比的不平衡，同時高水平的濃縮單寧也可能對瘤胃微生物的生長產(chǎn)生抑制作用。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)日糧用青貯銀合歡替代水稻秸稈的最適水平為60%，其提高了活菌群數(shù)量，尤其是蛋白水解菌和纖維素水解菌的數(shù)量，同時也促進(jìn)了氮利用和微生物蛋白的合成。但在奶牛的泌乳和育肥過程中，應(yīng)進(jìn)一步研究青貯銀合歡對生產(chǎn)性能和肉、奶品質(zhì)的影響。