塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊和新疆本地牛瘤胃內(nèi)環(huán)境比較研究

古力皮葉木·阿布都克然木， 敖維平， 吐爾遜阿依·賽買提， 賈存輝， 錢文熙，2

(1.塔里木大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，新疆阿拉爾 843300； 2.新疆建設(shè)兵團(tuán)塔里木畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆阿拉爾 843300)

塔里木馬鹿是迄今為止新疆馴養(yǎng)和繁殖規(guī)模最大的一種野生動物，也是唯一棲息在荒漠生境中的亞種[1]。在干旱少雨的塔里木盆地，在長期生態(tài)逆境自然選擇壓力下，形成了抗病、耐粗飼等優(yōu)良特性[2]。錢文熙等研究了幾種反芻動物對相同荒漠飼草的消化率，結(jié)果表明，塔里木馬鹿對飼料中粗蛋白、粗纖維的消化率均顯著或極顯著高于新疆卡拉庫爾羊和新疆黃牛，而糞便中粗蛋白含量顯著低于新疆卡拉庫爾羊和新疆黃牛，這也許是因?yàn)樗锬抉R鹿為適應(yīng)干旱少雨環(huán)境而形成了獨(dú)特的蛋白和能量代謝規(guī)律，對飼草料利用效率一直較高[3]。反芻動物瘤胃是降解纖維物質(zhì)能力最強(qiáng)的天然發(fā)酵罐，在整個消化過程中起著非常重要的作用，因此，研究塔里木馬鹿消化生理，對其瘤胃內(nèi)參數(shù)的測定研究極其重要。為了解塔里木馬鹿飼料消化生理特點(diǎn)，本試驗(yàn)在飼糧組成和飼養(yǎng)方式一致的條件下，研究塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊和新疆本地牛瘤胃內(nèi)環(huán)境特點(diǎn)，以期為塔里木馬鹿對高粗飼料的高效利用研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計

本試驗(yàn)采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(動物品種)，在飼糧組成和試驗(yàn)動物飼喂方式一致的條件下，測定塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊和新疆本地牛瘤胃內(nèi)環(huán)境特點(diǎn)。試驗(yàn)分為預(yù)試期和正試期，預(yù)試期為14 d，正試期為5 d，在正試期每天09：00飼喂 2 h 后連續(xù)3 d采集瘤胃液，測定試驗(yàn)動物瘤胃內(nèi)環(huán)境各指標(biāo)。

1.2 試驗(yàn)動物飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)于2015年7月在塔里木大學(xué)畜牧科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。選擇健康狀況良好、品種性別相同、品種內(nèi)體質(zhì)量相近的馬鹿[(180±3.0) kg]、羊[(40±1.0) kg]和牛[(400±5.0) kg]各3頭，試驗(yàn)動物均單圈飼養(yǎng)，每天08：00、19：00各飼喂1次，自由飲水。采樣人員要多接觸馬鹿，以減少采樣時的應(yīng)激。

1.3 試驗(yàn)飼糧

試驗(yàn)飼糧營養(yǎng)濃度、飼糧組成一致，精粗比均為3 ∶7，平均粗纖維(crude fiber，簡稱CF)含量約為32%，塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊和新疆本地牛飼糧風(fēng)干樣采食量分別為3.20、1.60、9.30 kg，自由采食。飼糧配方及營養(yǎng)水平見表1。

1.4 樣品采集

試驗(yàn)動物飼喂后2 h，消化代謝籠內(nèi)保定后，用無菌插管在瘤胃上、中、下層采集固形物和液體等量并混合均勻，經(jīng)4層紗布過濾，測定pH值后，迅速轉(zhuǎn)移入50 mL已滅菌的離心管(約40 g/管)，置于-20 ℃冰箱儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.5 測定指標(biāo)及方法

瘤胃pH值采用上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司生產(chǎn)的精密酸度計(PHSJ-5)測定；用酚-次氯酸鈉比色法測定瘤胃氨態(tài)氮(NH3-N)濃度[5]；用氣相色譜法測定瘤胃內(nèi)容物的總揮發(fā)性脂肪酸(VFA)及其組分濃度[6]。

菌體蛋白(MCP)分離采用差速離心法。培養(yǎng)液經(jīng)40～60 μm尼龍布過濾后，于39 ℃、150g低速離心 15 min 去除原蟲和飼料大顆粒。準(zhǔn)確量取20 mL上清液，于 4 ℃、16 000 r/min 離心20 min以分離出細(xì)菌，棄去上清液后，用15 mL 0.85%生理鹽水重復(fù)洗滌2次。沉淀即為細(xì)菌組分，然后采用凱氏定氮法測定MCP含量[7]。

表1 試驗(yàn)飼糧配方及營養(yǎng)水平

注：添加劑預(yù)混料中維生素含量：940 IU/kg維生素A，20 IU/kg維生素E。礦物元素含量：200 mg/kg硫(S)，24 mg/kg鐵(Fe)，8 mg/kg 銅(Cu)，40 mg/kg錳(Mn)，40 mg/kg鋅(Zn)，0.3 mg/kg碘(I)，0.2 mg/kg硒(Se)，0.1 mg/kg鈷(Co)。飼料原料中馬鹿的消化能數(shù)據(jù)缺失，馬鹿、牛、羊飼料配方組成相同，自由采食，消化能均參照《動物營養(yǎng)參數(shù)與飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》[4]中綿羊消化能值計算，其余為實(shí)測值。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)處理及分析采用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析和多重比較；本試驗(yàn)中數(shù)據(jù)表示為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種試驗(yàn)動物瘤胃pH值比較

瘤胃pH值是衡量反芻動物瘤胃發(fā)酵的一個重要指標(biāo)，它受日糧性質(zhì)、滲透壓、瘤胃中緩沖物質(zhì)和水分含量、陰陽離子平衡、唾液分泌及瘤胃內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)生、排出、吸收等許多因素的影響[8]。由表2可知，塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊、新疆本地牛瘤胃pH值分別為5.94、6.10、6.09，塔里木馬鹿顯著低于卡拉庫爾羊和新疆本地牛，雖然塔里木馬鹿pH值測定值最低，但3種動物瘤胃pH值均在正常范圍之內(nèi)。

表2 塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊及新疆本地牛瘤胃pH值比較

注：同列數(shù)字后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著，表3同。

2.2 3種試驗(yàn)動物瘤胃氨態(tài)氮(NH3-N)含量比較

NH3-N是瘤胃內(nèi)合成菌體蛋白的主要前體物質(zhì)，瘤胃中NH3-N的濃度過高或過低都不利于微生物的生長繁殖。因此，保持瘤胃液中的最適NH3-N濃度是保證微生物蛋白合成的首要條件[9]。由表3可知，在相同飼糧喂養(yǎng)條件下，塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊、新疆本地牛瘤胃氨態(tài)氮含量分別為13.41、13.82、14.20 mg/L，雖然組間差異不顯著，但塔里木馬鹿瘤胃內(nèi)NH3-N含量最低，這也許與其氮循環(huán)效率高或者微生物活性較高，產(chǎn)生了較多微生物蛋白有關(guān)。

表3 塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊及新疆本地牛瘤胃氨態(tài)氮含量

2.3 3種試驗(yàn)動物瘤胃菌體蛋白含量比較

MCP的產(chǎn)量受日糧能量水平、碳水化合物來源、日糧蛋白水平及氮源等因素影響。一般認(rèn)為，飼料蛋白水平、飼糧能氮平衡狀況等因素均會影響MCP的合成。由表4可知，塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊、新疆本地牛瘤胃菌體蛋白含量分別為139.44、115.28、128.83 mg/L，塔里木馬鹿瘤胃內(nèi)MCP含量極顯著高于卡拉庫爾羊和新疆本地牛。蛋白含量與瘤胃MCP增加量呈正相關(guān)，在日糧蛋白供給的情況下，MCP含量越高，說明其對飼糧蛋白利用效率相對更高。

表4 塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊及新疆本地牛瘤胃菌體蛋白含量

注：同列數(shù)字后不同大寫字母表示在0.01水平上差異顯著。

2.4 3種試驗(yàn)動物瘤胃揮發(fā)性脂肪酸含量比較

VFA濃度是瘤胃發(fā)酵的主要指標(biāo)之一。乙酸、丙酸和丁酸是瘤胃內(nèi)含量最高的脂肪酸，也是反芻動物體能量的主要來源，占總量的95%[10]。由表5可知，乙酸、丁酸、總VFA的含量在塔里木馬鹿瘤胃內(nèi)極顯著或顯著高于卡拉庫爾羊和新疆本地牛。而丙酸、異戊酸、異丁酸的含量是新疆本地牛瘤胃內(nèi)均極顯著高于塔里木馬鹿和卡拉庫爾羊。一般情況下，隨著日糧中的粗料比例逐漸增大，瘤胃液中分解纖維素的微生物數(shù)量增加，而發(fā)酵淀粉等易消化碳水化合物的微生物數(shù)量減少，從而使發(fā)酵類型更傾向于乙酸發(fā)酵型。

3 結(jié)論與討論

3.1 3種試驗(yàn)動物瘤胃pH值比較

瘤胃內(nèi)正常pH值一般為6.2～6.8，為中性或弱酸性，這個酸度是瘤胃微生物存活的最好條件，同時對促進(jìn)中性或酸性洗滌纖維的消化降解以及VFA的形成有重要作用[11]。從瘤胃發(fā)酵類型來看，谷物型日糧乙酸、丙酸的摩爾比例較低，而粗料型日糧的摩爾比例較高，這說明低纖維日糧發(fā)酵產(chǎn)生的丙酸較多，而乙酸較少，高纖維日糧發(fā)酵產(chǎn)生的乙酸較多，而丙酸較少[12]。錢勇等研究發(fā)現(xiàn)，隨著日糧精粗比例的增加，提高了育肥羔羊的采食量，原因可能是由于日糧精飼料比列的增加，日糧的適口性提高，因而動物采食量增加[13]。雖然塔里木馬鹿瘤胃pH值最低，其原因可能是因?yàn)槭芤吧盍?xí)性的長期影響，瘤胃pH值較高，為了更有效獲取飼糧中營養(yǎng)物質(zhì)，其采食、反芻速度均較快，也可能因?yàn)榱鑫肝⑸锘钚暂^高，對粗飼料利用能加強(qiáng)，產(chǎn)生大量VFA。

表5 塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊及新疆本地牛瘤胃揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量比較

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同大寫、小寫字母分別表示差異極顯著(P<0.01)、顯著(P<0.05)。

3.2 3種試驗(yàn)動物瘤胃氨態(tài)氮含量比較

瘤胃中NH3-N濃度是瘤胃氮代謝中外源蛋白質(zhì)和內(nèi)源含氮物質(zhì)降解的重要產(chǎn)物，它同時也是瘤胃微生物合成菌體蛋白的原料[14]。由于飼料NH3-N濃度的大小反映粗飼料蛋白的降解程度，當(dāng)飼糧氮不平衡或瘤胃可降解蛋白含量較低時，或者蛋白品質(zhì)較差時，NH3-N濃度減少。Satter等通過研究發(fā)現(xiàn)，NH3-N濃度小于2.50 mg/100 mL時，會顯著引起微生物產(chǎn)量降低，生產(chǎn)效率下降，該值被廣泛用作瘤胃最低NH3-N濃度標(biāo)準(zhǔn)[15]。本試驗(yàn)只對氨態(tài)氮進(jìn)行了檢測，研究表明，塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊及新疆本地牛等3種動物之間瘤胃氨態(tài)氮濃度差異不顯著，雖然塔里木馬鹿氨態(tài)氮濃度相對很低，因?yàn)榱鑫改艿绕胶鉅顟B(tài)及能氮釋放同步性，同時在特定飼糧組成條件下蛋白質(zhì)降解與MCP合成的動態(tài)平衡有很大關(guān)系。

3.3 3種試驗(yàn)動物瘤胃菌體蛋白含量比較

反芻動物攝入飼料蛋白質(zhì)的70%(40%～80%)被瘤胃微生物消化，轉(zhuǎn)化為MCP，其他部分(30%)進(jìn)入真胃和小腸消化[16]。MCP的產(chǎn)量受日糧能量水平、碳水化合物來源、日糧蛋白水平及氮源等因素影響。一般認(rèn)為飼料蛋白含量越高，MCP含量越高。除蛋白含量對MCP有影響外，蛋白的結(jié)構(gòu)和氨基酸組成對瘤胃MCP也可能有影響。近年來，人們對瘤胃原蟲在降解粗飼料時所起的作用越來越重視。但由于原蟲和細(xì)菌分離時原蟲不易單獨(dú)分離，本試驗(yàn)只對菌體蛋白進(jìn)行檢測，研究結(jié)果顯示，塔里木馬鹿瘤胃內(nèi)含量極顯著高于卡拉庫爾羊和新疆本地牛。蛋白含量與瘤胃MCP增加量呈正相關(guān)，在日糧蛋白供給的情況下，MCP含量越高，說明塔里木馬鹿對飼糧中蛋白質(zhì)利用效率更高。其原因可能是因?yàn)樗锬抉R鹿對飼糧能氮要求不同，也可能與瘤胃能氮釋放同步性有關(guān)，具體原因還需要對不同時間點(diǎn)瘤胃微生物種群變化及瘤胃內(nèi)環(huán)境進(jìn)行檢測。

3.4 3種試驗(yàn)動物瘤胃揮發(fā)性脂肪酸含量比較

反芻動物瘤胃發(fā)酵所產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸約占進(jìn)入機(jī)體代謝的碳流量的2/3，是反芻動物賴以生存、保持正常生長、泌乳、繁殖的主要能源，可提供反芻動物總能量需要量的 70%～80%[17]，瘤胃發(fā)酵類型即乙酸、丙酸比例也明顯地影響著能量的利用率和能量儲存部位。碳水化合物在瘤胃中不斷被發(fā)酵，產(chǎn)生VFA。大量VFA不斷通過瘤胃上皮被吸收，進(jìn)入血液，同時，VFA還隨著瘤胃內(nèi)容物的外流到達(dá)后部消化道，這3個方面均對VFA濃度產(chǎn)生影響。本試驗(yàn)只對揮發(fā)性脂肪酸進(jìn)行檢測，研究表明，乙酸、丁酸及總揮發(fā)性脂肪酸含量極顯著或顯著高于卡拉庫爾羊和新疆本地牛。這可能是因?yàn)樵黾哟诛暳虾亢罅鑫竷?nèi)以乙酸、丁酸發(fā)酵為主，VFA濃度應(yīng)該升高[18]。

本試驗(yàn)在相同飼養(yǎng)條件下，對塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊和新疆本地牛瘤胃內(nèi)環(huán)境進(jìn)行比較研究，結(jié)果顯示：3種動物均在正常瘤胃pH值范圍之內(nèi)，塔里木馬鹿pH值雖然比卡拉庫爾羊和新疆本地牛低，是因?yàn)槠淞鑫缚俈FA含量較高。塔里木馬鹿、卡拉庫爾羊及新疆本地牛瘤胃氨態(tài)氮濃度間差異不顯著，但塔里木馬鹿瘤胃內(nèi)含量相對最低，這與其氮循環(huán)效率高或者微生物活性較高，產(chǎn)生了較多MCP有關(guān)。塔里木馬鹿瘤胃MCP含量極顯著高于卡拉庫爾羊和新疆本地牛，表明其對飼糧蛋白有更有效的利用能力，其原因是其瘤胃微生物活性較高，瘤胃發(fā)酵能力強(qiáng)，產(chǎn)生了足夠用于MCP合成的發(fā)酵底物。塔里木馬鹿瘤胃乙酸、丁酸及總VFA含量極顯著或顯著高于卡拉庫爾羊和新疆本地牛，這說明塔里木馬鹿瘤胃微生物活性最高，發(fā)酵更劇烈；另外，塔里木馬鹿瘤胃氨態(tài)氮檢測結(jié)果顯示其含量較低，是因?yàn)槠淞鑫缚俈FA含量高，提供了充足的碳源用于合成MCP。綜上所述，在相同飼養(yǎng)條件下，塔里木馬鹿瘤胃微生物有更強(qiáng)的飼料發(fā)酵能力。