飼糧中不同棉稈比例對綿羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)和血清生化指標(biāo)的影響

張俊瑜，郭同軍，桑斷疾，王文奇，張志軍，王承敏

(新疆畜牧科學(xué)院飼料研究所，烏魯木齊 830000)

0 引 言

【研究意義】我國棉稈資源豐富、但利用程度不高[1]，根據(jù)國家統(tǒng)計局公布的相關(guān)數(shù)據(jù)測算，2010～2018年我國棉稈產(chǎn)量為860×104～1 065×104t[2]。棉稈資源分布較為集中、便于機(jī)械化收獲，加大對棉稈資源的開發(fā)利用，既可降低養(yǎng)殖成本又可減少環(huán)境污染。棉稈飼料化的開發(fā)利用已經(jīng)引起研究者的關(guān)注，國內(nèi)對棉稈飼料化利用的相關(guān)研究較多，未發(fā)現(xiàn)有國外的相關(guān)報道?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】魏敏等[3]對棉稈飼用價值進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，棉稈是有一定粗蛋白含量、干物質(zhì)有效降解率和代謝能都較低的粗飼料。研究表明，棉稈可以作為綿羊飼糧的粗飼料來源，其養(yǎng)分可在動物體內(nèi)被消化利用[4,5]，用棉稈替代飼糧中的小麥秸稈、玉米秸稈及蘆葦不影響牛羊的生長性能[6,7]。張俊瑜等[8]用替代法研究了飼糧中不同比例棉稈對綿羊生長性能和營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響及棉稈中營養(yǎng)物質(zhì)在綿羊體內(nèi)的消化代謝參數(shù)，結(jié)果表明，棉稈可以作為粗飼料用于育肥羊生產(chǎn)，當(dāng)飼糧中棉稈添加比例為30%時，棉稈中養(yǎng)分的表觀消化率達(dá)到最大值。張國慶等[9]以60%棉稈替代綿羊飼糧中玉米秸稈進(jìn)行120 d飼喂試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，增重和屠宰性能組間無明顯差異，飼喂棉稈綿羊的組織樣中未檢出游離棉酚，食品的安全性未受到影響?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】新疆粗飼料資源嚴(yán)重不足，但棉稈資源豐富，棉稈的飼料化研究具有重要意義。但目前，關(guān)于棉稈對綿羊瘤胃微生物活動所產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸等發(fā)酵參數(shù)和血清生化指標(biāo)影響的研究國內(nèi)外報道較少。研究其對綿羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)和血清生化指標(biāo)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】給綿羊飼糧中添加不同比例棉稈，試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計，將體重相近的50只試驗(yàn)羊隨機(jī)分為5組，每組10只。對照組為不含棉稈的基礎(chǔ)飼糧(CK組)，試驗(yàn)組飼糧分別為以10%(A組)、20%(B組)、30%(C組)和40%(D組)棉稈替代基礎(chǔ)飼糧中的精料和粗料。為棉稈在生產(chǎn)實(shí)踐中的科學(xué)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

飼料樣品：各組顆粒飼料開袋飼喂前，采集200 g飼料樣，最后混合均勻，按照四分法取500 g樣品留作分析。采用多點(diǎn)采樣法采集棉稈樣品2 kg，保存于封口袋中。

血清樣品：于試驗(yàn)第60 d晨飼前，每組隨機(jī)選擇6只試驗(yàn)羊，用一次性真空采血管從羊頸靜脈采集血液20 mL，之后將裝有血液的采血管斜面靜置，待析出血清后經(jīng)3 000 r/min、離心15 min，取上清，分裝于1.5 mL離心管，-20℃保存。

瘤胃液樣品：采集血液后的試驗(yàn)羊立即采用瘤胃無漏采樣技術(shù)采集瘤胃液，即將采樣管經(jīng)口腔伸入瘤胃內(nèi)、抽取瘤胃液，采集的樣品測定pH值后分裝于10 mL離心管，-20℃保存。

表1 試驗(yàn)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)

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計，將50只體況良好、體重相近(35.23±5.83) kg的小尾寒羊隨機(jī)分為5組，每組10只(n=10)。參照中國肉羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(NY/T 816-2004)[10]設(shè)計對照組為不含棉稈的基礎(chǔ)飼糧(CK組)，試驗(yàn)組飼糧分別為以10%(A組)、20%(B組)、30%(C組)和40%(D組)棉稈替代基礎(chǔ)飼糧中精料和粗料，各組微量元素含量處于相同水平，原料組成和營養(yǎng)水平見表1。制作飼糧時，玉米稈、棉稈等粗飼料用安裝1 cm孔徑篩的粉碎機(jī)粉碎，按照表1與其它原料混勻后，制成直徑為6 mm的顆粒飼糧。試驗(yàn)動物分組飼養(yǎng)，預(yù)試期開始時驅(qū)蟲，每日10:00和19:00飼喂，每日清晨飼喂前清槽，自由采食和飲水。試驗(yàn)包含7 d預(yù)試期和53 d正試期，共60 d。表1

1.2.2 樣品測定

飼糧中干物質(zhì)(DM)、有機(jī)物(OM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、鈣(Ca)和磷(P)的含量參照張麗英[11]的方法進(jìn)行測定。試驗(yàn)用棉稈的(DM、OM、CP、EE、NDF、ADF)、Ca和P含量分別為93.85%、89.53%、6.37%、0.85%、62.92%、48.53%、1.14%和0.17%。

瘤胃液取出后，立即用酸度計測定pH值；氨態(tài)氮(NH3-N)含量采用苯酚-次氯酸鈉比色法[12]進(jìn)行測定；揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量用安捷倫6890N氣相色譜儀測定。

血清中總蛋白、葡萄糖、尿素氮、甘油三酯等指標(biāo)的含量，用奧林巴斯AU680全自動生化儀，采用化學(xué)法進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel統(tǒng)計整理后，使用SAS 9.0統(tǒng)計軟件包中MIXED模塊進(jìn)行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果采用Tukey's法進(jìn)行多重比較，極顯著水平為P<0.01，顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼糧中棉稈比例對綿羊瘤胃發(fā)酵的影響

研究表明，羊瘤胃液中氨態(tài)氮濃度隨棉稈比例的增加呈現(xiàn)依次下降趨勢，表現(xiàn)為CK組最高、D組最低，D組比CK組顯著下降42.02%(P<0.05)，其它各組間氨態(tài)氮濃度差異不顯著(P>0.05)。各處理組間pH值無明顯差異(P>0.05)。試驗(yàn)組乙酸、丙酸、丁酸及總揮發(fā)性脂肪酸含量均高于對照組，組間差異不顯著(P>0.05)。表2

表2 飼糧中不同棉稈比例下綿羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)變化Table 2 Effects of cotton stalk ratios in diets on rumen fermentation parameters of sheep

2.2 飼糧中棉稈比例對綿羊血清生化指標(biāo)的影響

研究表明，血清尿素氮和葡萄糖含量隨棉稈比例增加呈現(xiàn)一定程度下降，組間差異未達(dá)到顯著水平(P>0.05)。堿性磷酸酶含量表現(xiàn)為CK組最高、D組最低，D組比CK組降低32.14%(P<0.05)，其它各組間差不顯著(P>0.05)。其它各項(xiàng)血清生化指標(biāo)組間差異不顯著(P>0.05)。表3

表3 飼糧中不同棉稈比例下綿羊血清生化指標(biāo)變化Table 3 Effects of cotton stalk ratios in diets on blood biochemical indexes of sheep

3 討 論

3.1 飼糧中棉稈比例對綿羊瘤胃發(fā)酵的影響

3.1.1 飼糧中棉稈比例對綿羊瘤胃pH值的影響

瘤胃pH值、NH3-N和VFA含量是評判瘤胃微生物代謝狀況和瘤胃發(fā)酵狀況的主要指標(biāo)。瘤胃pH值受日糧結(jié)構(gòu)[13]、唾液中緩沖鹽含量[14]等因素的影響，穩(wěn)定的pH值是維持瘤胃正常發(fā)酵功能的基礎(chǔ)，其大小可直觀判定瘤胃發(fā)酵是否正常，瘤胃pH值的正常數(shù)值區(qū)間為5.5～7.5。試驗(yàn)各處理組試驗(yàn)羊瘤胃pH值(6.45～6.71)均處于正常范圍，瘤胃發(fā)酵功能處于正常水平。

3.1.2 飼糧中棉稈比例對綿羊瘤胃NH3-N濃度的影響

NH3-N是瘤胃微生物合成微生物蛋白的主要氮源，可在一定程度上反映瘤胃微生物對飼料中含氮物質(zhì)的降解程度及其對NH3-N的利用情況。瘤胃微生物生長的NH3-N適宜濃度為0.35～29 mg/dL[15]和3.5～29 mg/dL[16]，最佳濃度為15～30 mg/dL[17]。試驗(yàn)中瘤胃NH3-N濃度為5.45～9.40 mg/dL，適宜瘤胃微生物的生長。王文奇等[6]研究發(fā)現(xiàn)，綿羊飼糧中以10%、20%、30%棉稈替代玉米秸稈對瘤胃NH3-N濃度沒有影響?？赡苁怯捎诟鹘M飼糧中纖維和蛋白水平相近(NDF=37.96%～38.06%，CP=12.22%～12.24%)，棉稈與玉米秸稈之間瘤胃可降解養(yǎng)分的差異部分對飼糧瘤胃降解率的影響較小，各組飼糧為瘤胃微生物提供的可發(fā)酵底物的數(shù)量接近，導(dǎo)致瘤胃微生物對NH3-N的利用效率無差異所導(dǎo)致。楊宏波等[18]給犢牛飼喂精粗比為75∶25、70∶30、65∶35、60∶40、粗飼料以苜蓿為主的飼糧時發(fā)現(xiàn)，飼糧精粗比的變化對瘤胃NH3-N濃度沒有影響，并認(rèn)為是由于各組瘤胃微生物蛋白產(chǎn)量及飼糧中蛋白水平相近所導(dǎo)致。該研究飼糧中精料比例的變化范圍為60%～75%，對應(yīng)苜蓿比例的變化范圍為30%～18.75%，由于飼糧中精料比例變化差異不大且苜蓿蛋白的瘤胃降解率高，說明飼料中蛋白的瘤胃降解效率可能也會影響NH3-N濃度。Michalski等[19]報道，飼糧中非纖維性碳水化合物是影響瘤胃微生物對NH3-N利用的主要因素，瘤胃微生物對NH3-N的利用隨飼糧中非纖維性碳水化合物的增加而提高。Agle等[20]研究發(fā)現(xiàn)，提高飼糧粗飼料比例會降低奶牛瘤胃中NH3-N水平，并認(rèn)為飼糧中結(jié)構(gòu)性碳水化合物的增加會降低微生物對NH3-N的利用率，這與試驗(yàn)結(jié)果相同。試驗(yàn)飼糧中組間精粗比為30.45∶69.52～48.60∶51.40、NDF含量為40.86%～52.08%、CP含量為8.74%～11.39%，組間差異較大，且試驗(yàn)飼糧中苜蓿所占比例不大，故飼糧中組間精粗比和飼糧蛋白水平的差異可能是導(dǎo)致NH3-N濃度降低的主要原因。

3.1.3 飼糧中棉稈比例對綿羊瘤胃VFA含量的影響

飼糧中有機(jī)物在瘤胃中發(fā)酵產(chǎn)生的VFA是反芻動物最主要的能量來源，可為反芻動物提供70%～80%總能量需要量[21]。VFA主要由乙酸、丙酸和丁酸組成，其濃度高低與瘤胃發(fā)酵類型有關(guān)。飼糧中精料和粗料含量分別與瘤胃中丙酸和乙酸產(chǎn)量呈正相關(guān)。各種酸的產(chǎn)量不僅能影響動物對能量的利用效率，而且與其生產(chǎn)性能相關(guān)[22]。乙酸在動物體內(nèi)經(jīng)過一系列變化進(jìn)入三羧酸循環(huán)，也可以合成脂肪或與丁酸相互轉(zhuǎn)化產(chǎn)生酮體。丙酸是反芻動物葡萄糖異生的主要前提物。王文奇等[6]研究發(fā)現(xiàn)，用棉稈替代玉米秸稈顯著提高了瘤胃乙酸和總揮發(fā)性脂肪酸濃度，且20%棉稈組高于10%組和30%組，丙酸濃度組間差異不顯著，認(rèn)為VFA產(chǎn)量的增加是由棉稈中ADF含量較高所導(dǎo)致。試驗(yàn)結(jié)果與上述報道相似，棉稈添加組各種酸的濃度均高于對照組，其中乙酸增加較多，這是由于NDF和ADF含量隨飼糧粗飼料比例的提高而增加所導(dǎo)致。但隨著棉稈替代比例的增加，乙酸、丙酸和總揮發(fā)性脂肪酸的濃度呈現(xiàn)不同程度的下降，乙酸濃度的降低可能是由于動物機(jī)體的調(diào)控作用將其轉(zhuǎn)化為丁酸生成更多的酮體供機(jī)體合成能量所導(dǎo)致，這在丁酸濃度的變化上有所體現(xiàn)。理論上，丙酸濃度隨飼糧精料水平的增加而升高，而研究中丙酸濃度表現(xiàn)為有一定程度的升高，這可能是由于飼糧能氮比隨棉稈替代比例的增加而增加，導(dǎo)致能氮同步性降低，瘤胃微生物沒有足夠的氮源來合成微生物蛋白，能量沒有被完全利用，最終表現(xiàn)為丙酸等各種酸濃度升高而NH3-N濃度的降低。

3.2 飼糧中棉稈比例對綿羊血清生化指標(biāo)影響

血液生化指標(biāo)可以反映機(jī)體新陳代謝和組織細(xì)胞的通透性[23]。血清中總蛋白、白蛋白和尿素氮可大致反映飼糧蛋白在動物體內(nèi)的代謝情況，其中尿素氮含量的變化更為敏感，其與蛋白質(zhì)的沉積能力呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)飼糧蛋白在機(jī)體內(nèi)沉積水平較高時，尿素氮含量則較低，對氮的利用率也高。哈麗代·熱合木江等[24]以不含棉副產(chǎn)品飼糧為對照組，試驗(yàn)組25%和50%的棉稈替代小麥秸稈，研究結(jié)果為25%組尿素氮含量和50%組高密度膽固醇含量顯著增加，而50%組尿素氮含量和25%組高密度膽固醇與對照組之間差異不顯著，血清中總蛋白、白蛋白、球蛋白、血糖、總膽固醇、低密度膽固醇、甘油三酯和谷草轉(zhuǎn)氨酶組間無差異。這與研究的大多指標(biāo)結(jié)果相同，但試驗(yàn)中，隨棉稈替代比例的增加，尿素氮含量有不同程度的降低，高密度脂蛋白明顯提高，堿性磷酸酶含量依次降低并在40%組表現(xiàn)出顯著性差異。張俊瑜等[8]研究發(fā)現(xiàn)，以0、10%、20%、30%和40%棉稈替代基礎(chǔ)飼糧飼喂綿羊時飼糧中粗蛋白的表觀消化率依次降低，對應(yīng)數(shù)值分別為69.83%、64.24%、60.71%、64.56%和51.21%，在替代比例為40%時表現(xiàn)出明顯的差異。飼糧中粗飼料比例的增加所導(dǎo)致的蛋白消化率的降低可能是導(dǎo)致試驗(yàn)中血清尿素氮含量降低的原因之一。此外，飼糧中精料比例的差異也會影響血清尿素氮的含量。徐相亭等[25,26]研究發(fā)現(xiàn)飼糧精粗比對綿羊血清中總蛋白、甘油三酯、血糖含量無影響，而飼糧精粗比的增加會提高血清尿素氮的含量。

血糖主要指血液中所含的葡萄糖，分布于紅細(xì)胞和血漿中。血糖和甘油三酯是反映動物能量代謝狀況的指標(biāo)，血糖含量的高低在很大程度上影響著血液中酯類物質(zhì)的代謝。當(dāng)動物從飼糧中攝入的能量不足時，血糖和甘油三酯的含量下降，機(jī)體會動員加快脂肪的代謝以維持能量的需要，進(jìn)而導(dǎo)致膽固醇含量升高。試驗(yàn)已發(fā)表數(shù)據(jù)[8]表明，各組干物質(zhì)采食量分別為1.89 kg/d(CK組)、1.87 kg/d(A組)、1.85 kg/d(B組)、1.87 kg/d(C組)和1.84 kg/d(D組)，組間無差異,血糖、甘油三酯和膽固醇的含量組間差異不顯著，說明動物機(jī)體的能量代謝處于正常狀態(tài)。

血清中堿性磷酸酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶的活性都可以反映肝臟的功能狀況[27]。堿性磷酸酶是反映動物機(jī)體骨骼代謝的重要指標(biāo)，同時參與脂肪和蛋白的代謝[28]。血清中谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶分別催化谷氨酸與草酰乙酸和丙酮酸之間的轉(zhuǎn)氨作用[29]，二者通過脫氨基和轉(zhuǎn)氨基過程合成多種氨基酸，促進(jìn)機(jī)體的蛋白質(zhì)合成[30]。試驗(yàn)中谷草轉(zhuǎn)氨酶和谷丙轉(zhuǎn)氨酶組間差異不顯著，說明各組試驗(yàn)羊肝臟的功能處于正常狀態(tài)。堿性磷酸酶的降低說明動物機(jī)體骨骼的生長、體內(nèi)脂肪和蛋白的代謝功能的水平逐漸降低，這與研究中瘤胃氨態(tài)氮濃度的降低及同一試驗(yàn)中綿羊日增重隨替代比例的增加而降低的結(jié)果一致(試驗(yàn)已發(fā)表數(shù)據(jù)[8]顯示，各組日增重分別為311.98 g(CK組)、280.08 g(A組)、238.54 g(B組)、226.21 g(C組)和203.54 g(D組))，其根本原因是由于飼糧營養(yǎng)水平隨精粗比的降低而下降，最終導(dǎo)致堿性磷酸酶隨飼糧棉稈替代比例的增加而降低。

4 結(jié) 論

4.1 棉稈替代飼糧比例為10%～40%時對綿羊瘤胃液pH值無影響，組間瘤胃液pH值在6.47～6.71。

4.2 瘤胃液氨態(tài)氮含量隨棉稈替代飼糧比例的增加而降低。當(dāng)替代比例達(dá)到40%時，瘤胃液氨態(tài)氮含量從9.40 mg/dL下降至5.45 mg/dL，降幅達(dá)到42.02%。

4.3 以棉稈替代飼糧的比例達(dá)到一定水平時可降低血清中堿性磷酸酶的含量。當(dāng)以40%棉稈替代飼糧時，血清堿性磷酸酶含量由466.10 U/L降至316.30 U/L，下降32.14%。