硝酸鹽對(duì)飼喂黑麥草奶牛生產(chǎn)性能、腸道甲烷排放及瘤胃發(fā)酵的影響

董在坤，孟憲功，陳小云

（河北省唐山市漢沽管理區(qū)動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所，河北唐山 301501）

在全球范圍內(nèi)，反芻動(dòng)物通過腸道排放的甲烷含量占畜牧業(yè)溫室氣體排放的39%。甲烷是一種溫室氣體，潛在的全球變暖程度是二氧化碳的28倍，其排放量的增加意味著動(dòng)物攝入總能量的減少（馬君軍等，2017）。因此，減少反芻動(dòng)物甲烷排放策略對(duì)降低全球范圍內(nèi)溫室氣體排放具有重要意義。產(chǎn)甲烷古菌主要利用氫氣和二氧化碳作為底物，產(chǎn)甲烷的過程主要發(fā)生在反芻動(dòng)物瘤胃中。因此，在反芻動(dòng)物瘤胃中引入替代氫氣可以限制反芻動(dòng)物甲烷的排放。腸道甲烷還原化合物中硝酸鹽作為替代氫氣庫表現(xiàn)出最持久的甲烷還原能力，對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)的不良影響最小，但效果不一，可能導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)的硝酸鹽毒性（Yang等，2016）。

關(guān)于日糧添加硝酸鹽對(duì)放牧動(dòng)物腸道甲烷排放影響的資料有限。牧場飼草的硝酸鹽濃度波動(dòng)較大，使人們很難知道日糧硝酸鹽的確切濃度。van Wyngaard等（2018）研究表明，在不影響瘤胃發(fā)酵和總干物質(zhì)攝入量的情況下，放牧奶牛的日糧中添加硝酸鹽，往往可以減少腸道甲烷的排放。黑麥草是反芻動(dòng)物優(yōu)質(zhì)的粗飼料來源（王進(jìn)波和齊莉莉，2000），因此，本研究旨在確定日糧添加硝酸鹽對(duì)飼喂春季放牧黑麥草奶牛腸道甲烷排放、泌乳性能和瘤胃發(fā)酵的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)選擇32頭健康和8頭瘤胃插管的奶牛，采用2×2拉丁方設(shè)計(jì)試驗(yàn)，每組16頭健康和4頭瘤胃插管奶牛，兩組日糧分別添加尿素和硝酸鹽作為非蛋白氮來源（0.3和15.2 g/kg硝酸鹽）。日糧精料為等氮和等能設(shè)計(jì)，每天飼喂5.4 kg/頭，同時(shí)黑麥草每日限量14 kg/頭。經(jīng)過為期3周的適應(yīng)期。

1.2 生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)收集 試驗(yàn)?zāi)膛Ｔ诿刻煸缟?點(diǎn)和下午3點(diǎn)擠奶兩次。將早上和下午收集奶樣品合并用于分析脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖和尿素氮含量。

1.3 干物質(zhì)攝入量和甲烷排放 參考van Wyngaard等（2018）的研究結(jié)果，采用三氧化二鈦指示劑法測定干物質(zhì)攝入量，根據(jù)Williams等（2011）的研究方法測定腸道甲烷排放量。

1.4 瘤胃發(fā)酵 采用8頭瘤胃插管的奶牛進(jìn)行瘤胃發(fā)酵試驗(yàn)。用pH計(jì)測定瘤胃液晝夜pH變化，分別在早上6點(diǎn)、下午2點(diǎn)和晚上10點(diǎn)收集瘤胃液，參考van Wyngaard等（2018）的方法分析瘤胃發(fā)酵相關(guān)參數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 對(duì)所有數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，除轉(zhuǎn)換為log（以10為底）的體細(xì)胞數(shù)外，殘差均為可接受的正態(tài)性，在5%顯著性水平下，采用Tukey’s比較組間差異，P＜0.05表示有顯著差異，0.05＜P＜0.1表示具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的趨勢。

2 結(jié)果與分析

2.1 日糧和牧草營養(yǎng)成分 尿素和硝酸鹽組日糧中硝酸鹽的水平分別是0.3 g/kg和15.2 g/kg（表1）。盡管日糧是等氮設(shè)計(jì)，但硝酸鹽組較尿素組使粗蛋白質(zhì)含量提高了13%。

表1 尿素或硝酸鹽濃縮料日糧組成及營養(yǎng)水平

表2顯示了放牧前后不同階段黑麥草營養(yǎng)成分值。在牧草平均日產(chǎn)量為14.2 kg/d，用離地3 cm以上的平板儀測量的平均牧草采食量為9.6 kg/d。根據(jù)不斷上升的平板測量，奶牛平均消耗68%的牧草日產(chǎn)量，放牧后平均高度為5.5 cm。

表2 放牧前和放牧后不同階段黑麥草營養(yǎng)成分

2.2 產(chǎn)奶量、乳成分及奶牛狀況 由表3可以看出，尿素和硝酸鹽對(duì)乳產(chǎn)量和能量校正乳無顯著影響（P＞0.05），但處理后乳成分發(fā)生了一些變化。與尿素組相比，硝酸鹽組乳脂含量有提高趨勢（P=0.07），但乳脂產(chǎn)量無顯著差異（P＞0.05）。結(jié)果表明，由于不同處理之間乳蛋白含量保持不變（P＞0.05），硝酸鹽日糧與尿素日糧的乳蛋白脂肪比有降低趨勢（P=0.06）。硝酸鹽組較尿素組顯著提高乳糖含量（P＜0.05），導(dǎo)致其總固形物含量也顯著高于尿素組（P＜0.05）。此外，硝酸鹽組較尿素組顯著提高了乳中尿素氮含量（P＜0.05），兩組對(duì)奶牛體細(xì)胞數(shù)無顯著影響（P ＞ 0.05）。

2.3 干物質(zhì)攝入和腸內(nèi)甲烷排放 由表4可以看出，牧草和干物質(zhì)總攝入量無顯著差異（P＞0.05），分別為13 kg/ d和18 kg/ d。 同時(shí)兩組對(duì)腸道甲烷排放量的影響也無顯著差異（P＞0.05），甲烷產(chǎn)量、每千克干物質(zhì)攝入量甲烷產(chǎn)量和每千克能量校正乳甲烷產(chǎn)量分別是403、24和19 g/kg。

表3 尿素或硝酸鹽處理黑麥草對(duì)泌乳性能的影響

表4 尿素或硝酸鹽處理黑麥草對(duì)奶牛干物質(zhì)攝入量、糞排泄量及腸道甲烷產(chǎn)量的影響

2.4 瘤胃發(fā)酵 由表5可以看出，奶牛采食硝酸鹽日糧較尿素日糧顯著提高了瘤胃液整個(gè)24 h的pH（P＜0.05）。但處理后的日平均pH不受影響（P＞0.05）。相反，從提取的瘤胃液pH顯示，硝酸鹽組樣品pH較尿素組有提高趨勢（P=0.09）。各組處理后瘤胃氨氮、揮發(fā)性脂肪酸含量和組成以及干物質(zhì)、中性洗滌纖維損失系數(shù)均無顯著影響（P＞0.05）

3 討論

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硝酸鹽處理對(duì)奶牛腸道甲烷排放無顯著影響，主要原因是硝酸鹽和尿素組中硝酸鹽攝入總量為5.2和9.7 g/kg，即每千克體重?cái)z入量分別是0.24和0.44 g。試驗(yàn)前牧草硝酸鹽含量僅為3.1 g/kg，但放牧?xí)r達(dá)到7.3 g/kg，這是作者未意料到的，說明植物對(duì)硝酸鹽的吸收速度大于降解速度。放牧飼草硝酸鹽濃度的顯著增加原因尚不清楚，特別是從試驗(yàn)前到試驗(yàn)過程中，氮肥來源和施用量保持不變，作者推測硝酸鹽在牧草沉積量可能與水分流失有關(guān)。

表5 尿素或硝酸鹽處理黑麥草對(duì)奶牛瘤胃相關(guān)參數(shù)的影響

假設(shè)日糧硝酸鹽含量差異為4.5 g/kg，利用Lee和Beauchemin（2014）的預(yù)測方法可以使甲烷產(chǎn)量降低12%。但并未在研究中得到證實(shí)。Olijhoek等（2016）每天飼喂兩次奶牛，飼喂后5 h內(nèi)日糧添加硝酸鹽顯著降低了腸道甲烷產(chǎn)量。在本研究中，飼喂奶牛有低水平硝酸鹽的牧草，每天補(bǔ)充兩次含有高水平硝酸鹽的精料，因此，與全混合日糧相比，日糧中的硝酸鹽含量在一天中并不穩(wěn)定。因此，與在全混合日糧所含硝酸鹽相比，每天補(bǔ)充兩次硝酸鹽可能會(huì)降低這一策略的有效性。此外，Leng（2008）報(bào)道，隨著反芻動(dòng)物硝酸鹽攝入量的增加，減少甲烷排放的效果降低。因此，本試驗(yàn)中，硝酸鹽對(duì)甲烷排放降低的效果可能已經(jīng)達(dá)到閾值。

硝酸鹽處理后，乳中乳糖含量有所提高，但其具體機(jī)理尚不清楚。本研究中的硝酸鹽來源不提供任何形式的碳水化合物，因此其含量很小，可以忽略不計(jì)。Klop等（2016）研究顯示，日糧添加硝酸鹽對(duì)乳中尿素氮含量無顯著影響，與本試驗(yàn)研究結(jié)果相反，可能是由于日糧添加硝酸鹽較尿素日糧提高了粗蛋白質(zhì)含量（148和131 g/kg）。尿氮排泄量可以用乳中尿素氮的含量來估算，因此，乳中尿素氮含量的增加也表明，添加日糧硝酸鹽的奶牛比僅添加尿素作為非蛋白氮來源的奶牛排泄更多的尿氮（Kohn等，2002）。雖然瘤胃氨氮濃度不受處理影響，但可以假設(shè)過量的氨（來自還原的硝酸鹽或未還原的硝酸鹽）通過瘤胃壁被吸收進(jìn)入血流，形成尿素氮或通過尿液排泄，或兩者兼有。以放牧為基礎(chǔ)的動(dòng)物通?？梢詮哪敛葜蝎@得非蛋白氮源，因此多余的非蛋白氮可能通過血液循環(huán)進(jìn)入乳合成。

4 結(jié)論

飼糧中添加硝酸鹽作為非蛋白氮源對(duì)飼喂黑麥草的奶牛甲烷排放、干物質(zhì)攝入量和產(chǎn)奶量無顯著影響。與試驗(yàn)前相比，試驗(yàn)期間牧草中硝酸鹽濃度相對(duì)較高，這可能是本研究的局限性，也可能是缺乏處理差異性原因之一。