日糧中添加纖維飼料對生長育肥豬排泄物特性的影響

張振玲（編譯）

(徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學院動物工程系，江蘇 徐州 221006)

飼喂高品質(zhì)飼料可最大限度地提高豬的生長性能，但同時也會導致豬場的單位污染水平增加。高品質(zhì)飼料可促進蛋白質(zhì)發(fā)酵，增加日糧中氮的攝入量。將膳食纖維添加到豬的日糧中可以增加纖維發(fā)酵，增加腸道內(nèi)所需微生物群的可利用性。有證據(jù)表明，將膳食纖維添加到豬日糧中，可使飼料中的氮素從原來尿中的尿素形式轉(zhuǎn)為糞便中的細菌體形式排出，這種轉(zhuǎn)變很明顯使得氮不易揮發(fā)。豬排泄物產(chǎn)生的不愉快的氣味，對商品豬場附近的居民造成干擾。目前，減少豬場廢棄物污染的一種方法是添加使用纖維飼料。此外，豬飼料中添加纖維還可減少導致全球變暖的污染物的排放。不同的纖維來源具有不同的理化性質(zhì)，很可能會影響豬的排泄物特性。纖維飼料的選擇和適宜的添加水平應考慮纖維飼料植物的生長性能、可獲得性及其對環(huán)境污染的影響。

將膳食纖維納入豬日糧的最佳水平的前提是不對豬的生產(chǎn)性能產(chǎn)生負面影響。此外，試驗還研究了常見纖維源（玉米芯、禾本科牧草、苜蓿草、玉米秸稈和葵花籽殼）的理化性質(zhì)和其對豬自愿采食量的影響。有研究認為，當日糧纖維添加量達160 g/kg時，添加不同纖維源的飼料豬的采食量均下降。當添加量增加到400 g/kg時，觀察到自愿采食量又有增加。高纖維飼喂水平下，豬需要消耗更多的飼料以彌補營養(yǎng)水平的降低，滿足其營養(yǎng)需求。然而，由于豬的腸容量有限，阻止了其繼續(xù)增加自愿采食量，因此，高纖維水平的日糧導致豬生長性能下降。然而，目前人們?nèi)圆磺宄@些常見纖維源對豬排泄物特性的作用或影響。由于植物來源和加工工藝等不同，膳食纖維組成上存在一些差異。這些差異可能會改變動物排泄物的特性，特別是生長豬的排泄物－糞便和尿液，但這些纖維對排泄物特性的影響程度需要人們進一步定量研究。了解排泄物的特性是豬場污水管理的第一步。對排泄物特性的了解可使生豬養(yǎng)殖者能夠選擇飼料原料，不僅降低飼料成本，而且減少豬場排泄物對環(huán)境污染的負面影響。研究目的是確定不同纖維來源及添加水平下，生長豬的排泄物－糞便和尿液的特性。人們推測認為，向生長豬提供不同的纖維和纖維含量水平會改變豬排泄特性，從而減少養(yǎng)豬污染物的排放。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和倫理方面

試驗在南非彼得馬里茨堡的Ukulinga研究農(nóng)場進行。農(nóng)場位于南緯29°40′，東經(jīng)30°24′，海拔約 775 m。日平均氣溫 29 ℃變化范圍為28．2～43 ℃。年平均降雨量為735 mm，降雨主要在夏季，冬季偶有輕到中度霜凍。研究符合夸祖魯納特大學動物倫理委員會所要求的標準（第096/11號參考資料/動物）。

1.2 豬和豬舍

試驗選用104頭雄性F1雜種豬（大白×長白，PIC配套系），體重為（18±2．0）kg。 在 1．5 m×1．0 m 的 豬圈內(nèi)飼養(yǎng)4周。每圈配備塑料管道飼喂系統(tǒng)和可自由飲水的低壓乳頭狀飲水器。飼料任其自由采食。圈舍的設計方式是將糞便和尿液分開收集。豬舍溫度保持在23 ℃，采用自動加熱和通風系統(tǒng)。

1.3 飼料與試驗設計

玉米芯（MC）、禾本科牧草（GH）、苜蓿干草（LH）、玉米秸稈（MS）和葵花籽殼（SH）是試驗中使用的纖維源。纖維飼料粉碎過篩（孔徑2 mm）后，以不同含量水平（0，80，160，240，320和400 g/kg）摻入到基礎(chǔ)日糧中，保持基礎(chǔ)日糧的主要營養(yǎng)含量不變?；A(chǔ)日糧從當?shù)仫暳瞎举徺I，纖維含量低，干物質(zhì)中總纖維含量為50 g/kg?；A(chǔ)日糧配方：黃玉米（426 g/kg）、大豆（176 g/kg）、大豆餅粕（83 g/kg）、麥麩（100 g/kg）、 全 麥（100 g/kg）、 葵花 籽 餅 粕 (75 g/kg)、 魚 粉（20 g/kg）和添加劑（20 g/kg）?？偣灿?6份完整的日糧?；A(chǔ)日糧中添加5種不同的纖維源（MC、GH、LH、MS和SH）飼料，5種纖維源每種都有5個不同的添加水平（80、160、240、320 和 400 g/kg），加上對照，共26份，即26個處理。表1列出了這26份日糧的成分。每個處理有2個重復，采用相同的試驗設計，每個處理組合有4頭豬。

1.4 豬糞便和尿液的收集與儲存

試驗的最后3 d，收集每頭豬的糞便和尿液樣品（不包括適應期，此時試驗已進行4周）。袋子懸掛在每個豬圈欄的下面，覆蓋整個圈欄范圍，以確保排泄物的全面回收。收集250 g/頭糞便和250 mL/頭尿液（＜1 h）。糞便收集在塑料袋中，存放在-20 ℃的溫度下待分析。糞便與尿液分開收集。尿液 僅 從 0、80、160 g/kg（MC、GH、LH、MS和SH）添加水平中收集。Ndou等人發(fā)現(xiàn)在試驗中當每種纖維飼料添加水平不超過160 g/kg時，對豬的生長性能沒有影響。所以，對于超過160 g/kg的添加水平，尿液收集基本上是不必要的，因為在較高的纖維添加水平下豬的生長性能受到影響。尿液是通過豬圈下的漏斗經(jīng)管子收集到桶里的。網(wǎng)狀紗布被放置在尿液桶上以阻檔小的微粒進入到尿桶。為防止氨氣揮發(fā)，收集5 min內(nèi)，將2 mL硫酸（25%）加入到每個樣品中，并將樣品置于-20 ℃保存，待分析。

1.5 測量

采用Strickling等人設計的手壓法和目測法，對新鮮糞便在收集期間進行了糞稠度評分。采用同一個人對所有糞便樣本進行了糞稠度打分。所用糞稠度評分的說明見表2。采用美國分析化學協(xié)會（AOAC）的方法測定了糞便干物質(zhì)、粗蛋白（CP）、粗脂肪、粗纖維、氮和糞便灰分含量。依Van Soest等人方法，用纖維萃取包測定中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）。據(jù)Otto等人方法，測定糞便中短鏈脂肪酸（SCFA）的含量，即：乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸和戊酸。

2 統(tǒng)計分析

采用SAS的一般線性模型程序，分析了不同纖維來源和添加水平對糞便排泄量、糞稠度、糞氮和SCFA含量的影響。使用SAS程序中PDIFF選項對均值進行了成對比較。糞稠度的數(shù)據(jù)在分析前進行了平方根變換，結(jié)果在報告時進行了平方轉(zhuǎn)換。用回歸分析法估算纖維水平對糞便干物質(zhì)（DM）、糞便產(chǎn)量、糞稠度、糞氮、CP、粗脂肪、ADF和NDF的影響。

3 結(jié)果

3.1 統(tǒng)計分析和顯著水平

纖維源對糞便DM、糞便產(chǎn)量、糞氮、CP、NDF、ADF和異丁酸（g/kg）有極顯著影響（表3），總短鏈脂肪酸（TSCFA）和乙酸鹽顯著受纖維源的影響（表3）。纖維水平對糞便中DM、糞產(chǎn)量、糞稠度、糞氮、CP、ADF和NDF有極顯著影響，對粗脂肪含量有顯著影響（圖1）。不同纖維源與纖維添加水平對糞便DM、糞便產(chǎn)量、糞稠度、糞氮、糞便蛋白、糞便脂肪、NDF和ADF的交互作用差異不顯著，對異丁酸鹽和丁酸鹽濃度卻有極顯著影響（表4）。

3.2 糞便成分

豬糞中干物質(zhì)含量（DM）隨著添加不同的纖維飼料變化較大。與添加MC、GH、LH和MS纖維飼料相比，飼喂添加SH纖維飼料日糧的豬糞便中DM值顯著高（表3）。飼喂添加GH、MS和SH纖維飼料日糧的豬糞便排泄量極顯著高于添加MC和LH纖維飼料（表3）。豬糞便的糞稠度和氮含量在所有纖維飼料（SH除外）添加后基本相同。飼喂添加SH飼料的豬的糞氮水平極顯著高。與其他纖維來源相比，飼喂添加GH和MS的豬糞便中NDF和ADF含量高。飼喂添加SH日糧中乙酸鹽濃度顯著高（見表3）。

表1 試驗日糧（作為基礎(chǔ)日糧）的化學組成

表 2 糞稠度打分

豬糞中DM含量隨纖維水平增加而顯著降低（見圖1）。糞產(chǎn)量隨纖維添加水平的增加呈線性增加。隨纖維水平的增加，糞稠度和氮含量均呈線性顯著增加（見圖1）。糞中CP含量呈線性增加，而糞便脂肪含量隨纖維添加量呈曲線響應。NDF和ADF隨纖維量增加呈線性增加。

3.3 纖維來源和添加水平互作對短鏈脂肪酸濃度的影響

糞便中異丁酸鹽濃度隨MC和GH纖維飼料添加水平的增加而顯著增加，分 別 在 日 糧 240 g/kg 和 320 g/kg 添加水平時顯著達到峰值（表4）。飼喂添加MS日糧的豬糞便中異丁酸鹽含量最高，而飼喂添加SH日糧的豬糞便中異丁酸鹽含量在各添加水平上基本相同（表5）。飼喂添加LH日糧的豬糞便中丁酸濃度隨纖維水平的增加而顯著增加（表4），飼喂添加MS和SH日糧的豬糞便中丁酸鹽濃度在240 g/kg添加水平時最大。此外，在試驗全部纖維添加水平上，飼喂添加MS和SH飼糧的豬糞便中異丁酸鹽含量最小。在80 g/kg和160 g/kg纖維添加水平下，異丁酸鹽含量最大，且在240 g/kg纖維添加水平后趨于下降。同時，在240 g/kg纖維水平及以上，異丁酸鹽含量（添加MC和LH纖維飼料）最大?？偟膩碚f，與研究中測試的不同添加水平所有纖維相比，飼喂添加MC纖維飼料日糧的豬糞便中丁酸鹽濃度最高。

3.4 纖維來源對尿氮含量、糞與尿氮比和尿量的影響

表5顯示的是尿氮、糞與尿氮比和豬日產(chǎn)尿量。添加不同的纖維對尿氮和尿量無影響。隨著纖維添加水平的增加，尿氮和尿量均降低。

4 討論

不同植物的纖維基質(zhì)和組成不同，決定了不同纖維（飼料）的性質(zhì)不同，也就決定了其膨脹能力的不同。這種不同可能解釋了飼喂添加不同纖維來源的日糧的豬糞便的差異。觀察顯示，飼喂纖維飼料的豬糞便量多。糞便量多是由于高纖維飼料（GH，MS，SH）中不易消化的纖維成分比例高。與低纖維飼料相比，高纖維飼糧中難以消化的成分占比更大，這些難以消化的成分不能在腸道中進行發(fā)酵。ADF和NDF是高度不可消化的飼料成分，因此，豬飼料中纖維含量水平的增加導致產(chǎn)生了更多的糞便排泄物。

目前研究中，攝食較高纖維含量飼糧的豬有較高的糞稠度（高于攝食纖維含量水平較低的豬）。因此，給豬喂食纖維飼料的好處之一是可減少水樣糞的發(fā)生。生長豬水樣糞便的出現(xiàn)是仔豬斷奶后出現(xiàn)的常見現(xiàn)象，這是由于仔豬胃腸消化紊亂引起的。胃腸消化紊亂可由各種原因引起，如高蛋白飼喂（生長豬飼喂高蛋白飼料可確保其肌肉快速生長）引起的發(fā)酵。此外，低纖維飼喂使結(jié)腸中水分和電解質(zhì)的分泌異常，從而導致形成較臟糞便（污糞）。所以，日糧中難消化成分的增加（特別是日糧中纖維含量增加時，尤其是ADF）可能使得在較高的纖維飼喂水平下形成了較高的糞稠度。另有Bindelle等的研究報告指出約有22%的氮與禾本科飼草中的NDF結(jié)合。Schulze等的報道指出攝入的NDF只有約20%被豬消化，其余大量的經(jīng)由糞便排出。NDF的排出隨不同的纖維源及其添加量而變化，因為不同纖維及含量水平具有不同的組成。因此，隨纖維源植物種類的不同，氮與纖維結(jié)合能力也不同，這對于豬吸收氮素也有影響。這就解釋了日糧中添加不同的纖維飼料，豬糞便中氮和蛋白質(zhì)含量變化的原因。

Kaun和Liong觀察到不同的纖維有不同的可溶性物質(zhì)。腸內(nèi)注入SCFAs可使水和電解質(zhì)的分泌減少。未消化完的蛋白質(zhì)底物（氨基酸）脫氨以及腸道和豬糞便中厭氧細菌對可溶性碳水化合物的發(fā)酵導致SCFAs的產(chǎn)生。飼喂添加SH日糧的豬的糞便中蛋白質(zhì)含量最高，這也就解釋了為什么目前研究中乙酸和SCFAs的產(chǎn)量最大。因為蛋白質(zhì)和碳水化合物飼料在到達后腸之前沒有完全被吸收，很可能導致了豬糞便中SCFAs的濃度增加。有時，在豬營養(yǎng)供應有限情況下，SCFAs被豬用作能量來源，這可能導致喂食GH和MS的豬有同樣的情況。飼喂添加高難消化的GH和MS飼料的豬體內(nèi)SCFA的濃度足可使之作為能量來源來使用。目前的研究表明，高纖維飼料在結(jié)腸中發(fā)酵產(chǎn)生的SCFAs（如丁酸鹽）較多。這就減少了水和電解質(zhì)的分泌。SCFA濃度隨著豬日糧纖維含量的增加而增加，也印證了Otto等人的研究結(jié)果，Otto等人還發(fā)現(xiàn)SCFA隨著豬日糧蛋白質(zhì)含量的降低而增加。SCFAs的產(chǎn)生是豬日糧中可溶性碳水化合物厭氧發(fā)酵的結(jié)果。目前的研究中，含有高不消化成分（纖維）的飼料（如SH）可能導致SCFAs作為能源的大量使用。丁酸就是生長豬大腸上皮細胞的主要能量來源。

圖1 日糧中纖維添加水平對生長豬糞便理化組成的影響

表3 不同纖維源對生長豬糞便成分影響比較

表4 纖維源×纖維水平對異丁酸鹽和丁酸鹽影響

表5 纖維源×纖維水平對尿氮含量、糞與尿氮比和尿量的影響（均值標準誤差）

試驗中觀察到，飼喂添加纖維飼料的豬產(chǎn)生大量糞氮。尿氮當隨日糧中纖維水平的增加而下降。隨著日糧中纖維含量的增加，糞便產(chǎn)量增加，氮的再分配減少了豬場氮的揮發(fā)。飼喂高纖維飼料的情況下可導致高糞氮和低尿氮的產(chǎn)生，這是氮重新分配的結(jié)果，高纖維飼喂使更多的氮與糞而不是尿液結(jié)合。與糞結(jié)合的氮是細菌性質(zhì)的（實際上成為細菌自身的組成元素），因為糞中含有脲酶與其結(jié)合，故較不易揮發(fā)。這也減少了氨氣等揮發(fā)性污染物的產(chǎn)生。

5 結(jié)論

向生長豬日糧中添加纖維飼料，可增加糞便以及SCFAs的產(chǎn)量并提高糞便的稠度。添加纖維飼料雖然使豬的排泄物有所增加，但與糞便結(jié)合的氮的增加導致尿中氮含量降低，使得氮的揮發(fā)變少。此外，在目前的研究中，添加MC產(chǎn)生了更多的異丁酸和丁酸，異丁酸和丁酸是具惡臭的發(fā)酵副產(chǎn)物。這意味著將纖維納入豬的日糧中會改變生長豬的排泄特性，從而減少豬場排放的污染物，從而驗證了文中所提假設，即向生長豬提供不同的纖維和纖維含量水平會改變豬的排泄特性，從而減少養(yǎng)豬業(yè)污染物的排放。生長豬排泄特性的影響及程度取決于所添加使用的纖維飼料，纖維飼料的選擇和使用應當有助于豬場污染物的管理。