石豐運,朱廣琴,王 兵,廖云瓊,康永剛
(徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學院,江蘇徐州 221006)
由于我國牧草資源有限,特別是優(yōu)質(zhì)牧草需要大量進口,這不僅不利于我國自需資源的發(fā)展,也造成養(yǎng)殖成本的升高。我國作為農(nóng)業(yè)大國,每年都會產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)殘留物和農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品,這些殘留物的很大一部分可以作為反芻動物的重要飼料資源。油棕櫚葉是油棕櫚生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物,其作為反芻動物粗飼料具有巨大的潛力。但由于棕櫚葉的生物結(jié)構(gòu)復雜、蛋白質(zhì)含量低、代謝能值低、干物質(zhì)中木質(zhì)素含量高,其在反芻動物生產(chǎn)中的應用仍然受到限制(李睿等,2015)。木質(zhì)纖維素的低水解能力會降低動物消化率,限制其有效利用,因為瘤胃微生物缺乏木質(zhì)素水解活性(許浩,2017)。如果要有效利用如棕櫚葉等木質(zhì)化作物殘渣,提高動物養(yǎng)分攝入量,必須提高其營養(yǎng)特性和適口性。因此,為分解木質(zhì)纖維素鍵,提高營養(yǎng)物質(zhì)的生物利用度,人們在水稻秸稈等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品中研究了各種物理和化學脫木質(zhì)素方法(段曉健等,2013)。雖然這些物理和化學脫木質(zhì)素方法都有優(yōu)點,但成本高、效率低、不環(huán)保。目前微生物發(fā)酵在提高農(nóng)作物營養(yǎng)價值,降低抗營養(yǎng)因子和不可消化物質(zhì)方面的應用較多。真菌處理可能是將低品質(zhì)作物殘茬轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)反芻動物飼料的一種途徑(潘春方等,2017)。Tripathi等(2008)探索了主要利用水稻和小麥秸稈培養(yǎng)側(cè)耳真菌的可能性,該生物處理方法已被用于改善品質(zhì)較差的牧草的營養(yǎng)價值和瘤胃消化率。但目前關(guān)于微生物處理的棕櫚葉在山羊上的報道較少。因此,本研究旨在探討日糧添加不同水平的發(fā)酵棕櫚葉對山羊養(yǎng)分攝入量、瘤胃發(fā)酵及氮代謝的影響。
1.1 試驗原料與動物分組 收獲新鮮的棕櫚葉,切成1~2 cm,風干3 d,將風干后的樣品裝入塑料袋,在100~102℃的溫度下蒸壓2 h,冷卻至室溫。以4%(鮮重為基礎)接種高壓處理的側(cè)耳真菌,再裝塑料袋,在室溫(28~30℃)下培養(yǎng)21 d。將發(fā)酵后的棕櫚葉風干3 d,作為后續(xù)試驗原料。試驗將平均體重接近的168頭山羊隨機分為3組,每組4個重復,每個重復14頭牛。T1組山羊飼喂棕櫚葉水平為20%的全混合日糧(T1:0%發(fā)酵棕櫚葉),T2和T3組山羊飼喂用50%和100%發(fā)酵棕櫚葉替代棕櫚葉的全混合日糧(T2:10%發(fā)酵棕櫚葉;T3:20%發(fā)酵棕櫚葉),試驗為期6周。
表1 不同水平發(fā)酵棕櫚葉日糧組成及營養(yǎng)水平
1.2 數(shù)據(jù)記錄 試驗期間每天記錄山羊的飼料用量,同時收集飼料樣品用于常規(guī)養(yǎng)分分析,根據(jù)日均采食量及飼料中養(yǎng)分含量計算日均養(yǎng)分攝入量。
1.3 樣品采集與指標分析 在試驗第42天,山羊采食后4 h用瘤胃導管(帶真空泵)收集瘤胃液,使用便攜式pH和溫度儀立即測量瘤胃液的pH值和溫度。然后用四層粗棉布過濾瘤胃液。收集過濾后的瘤胃液樣品約30 mL,加入5mL 1mol的硫酸進行固氮,16000×g離心15 min,收集上清液,參考錢澤斌和朱雁飛(2020)的方法分析瘤胃發(fā)酵相關(guān)指標。試驗結(jié)束前3 d,每天收集山羊的糞便和尿液,測定氮含量。根據(jù)采食量、全混合日糧中氮的水平,計算氮沉積量。
1.4 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)用單因素方差分析模型進行統(tǒng)計分析(SPSS 21.0版本),采用Turkey法進行多重比較,P<0.05表示組間差異顯著。
2.1 對生長性能及養(yǎng)分消化的影響 由表2可知,日糧添加不同水平的發(fā)酵棕櫚葉對山羊粗脂肪攝入量及表觀消化率的影響無顯著差異(P>0.05)。10%發(fā)酵棕櫚葉組山羊有機物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維攝入量均顯著高于0%和20%發(fā)酵棕櫚葉組(P<0.05),同時干物質(zhì)攝入量顯著高于0%發(fā)酵棕櫚葉組(P<0.05)。10%和20%發(fā)酵棕櫚葉組山羊干物質(zhì)、有機物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維表觀消化率均顯著高于對照組(P<0.05)。
表2 發(fā)酵棕櫚葉對山羊養(yǎng)分攝入及消化的影響
2.2 對瘤胃發(fā)酵指標的影響 由表3可知,瘤胃尿素氮濃度、溫度和pH值在各組間無顯著差異(P>0.05)。與T2和T3組相比,T1組山羊瘤胃甲烷濃度、乙酸與丙酸比值、乙酸和丁酸濃度顯著升高(P<0.05)。T3組瘤胃氨氮濃度顯著高于T1組(P<0.05),同時T2和T3組瘤胃揮發(fā)性脂肪酸和丙酸濃度均顯著高于T1組(P<0.05)。
表3 發(fā)酵棕櫚葉對山羊瘤胃發(fā)酵性能的影響
2.3 發(fā)酵棕櫚葉對山羊氮代謝的影響 由表4可知,各組山羊氮攝入量和尿氮排泄量均無顯著差異(P>0.05)。T1組糞氮排泄量顯著高于T2和T3組(P<0.05),而T2組氮沉積量顯著高于T1組(P<0.05)。T2和T3組山羊氮沉積量無顯著差異(P>0.05)。
表4 發(fā)酵棕櫚葉對山羊氮代謝的影響 g/d
反芻動物干物質(zhì)采食量受飼料化學成分、特性和適口性等因素的影響,本研究中各組山羊日糧化學成本基本接近,10%發(fā)酵棕櫚葉組山羊有機物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維攝入量均顯著高于其余兩組。與對照組相比,發(fā)酵棕櫚葉組山羊的大部分養(yǎng)分表觀消化率顯著提高,這可能是發(fā)酵棕櫚葉中營養(yǎng)物質(zhì)和代謝能消化率較高的原因,本研究結(jié)果與Marwaha等(1990)報道結(jié)果一致。此外,發(fā)酵棕櫚葉對養(yǎng)分消化的提高可能與其非結(jié)構(gòu)性碳水化合物和結(jié)構(gòu)性碳水化合物的比例發(fā)生變化,也可能是由于生物發(fā)酵過程中物理特性和化學物質(zhì)的變化引起(Mahesh 等,2013)。
在本研究中,各組山羊瘤胃pH值為6.18~6.24,溫度為39.3~39.5℃,均處于纖維素降解菌活性和蛋白消化的最佳范圍。氨氮濃度是微生物生長和微生物蛋白質(zhì)合成的主要氮源,20%發(fā)酵棕櫚葉組較對照組顯著提高了瘤胃氨氮濃度,說明其可間接為微生物提高蛋白合成源。根據(jù)Hannah等(2011)研究表明,在瘤胃中添加可降解蛋白質(zhì)后,飼料消化率和微生物活性得到提高。瘤胃揮發(fā)性脂肪酸總濃度和丙酸濃度隨著發(fā)酵棕櫚葉添加水平的升高而升高,但乙酸和丁酸濃度顯著降低。Karunanandaa和Varga(2006)報道,真菌處理水稻秸稈飼料產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸濃度隨丙酸和丁酸比例的增加而增加。同時,較低乙酸與丙酸比值及甲烷排放量降低也提示發(fā)酵棕櫚葉可以提高動物生產(chǎn),因為丙酸是糖異生的前體。
本研究表明,不同處理的氮攝入量和尿氮排泄無顯著差異。但發(fā)酵棕櫚葉組顯著降低了糞氮排泄量,同時10%發(fā)酵棕櫚葉組氮沉積量顯著升高。同樣,Hao和Ledin(2001)發(fā)現(xiàn),能量缺乏可導致通過尿液和糞便的可降解氮流失增加,進而導致氮沉積減少。氮排泄量和排泄途徑的差異對氮沉積產(chǎn)生影響,反映了不同處理中氮代謝的差異,其中氮沉積被認為是反映反芻動物蛋白質(zhì)狀態(tài)最常見的指標。
日糧添加10%~20%發(fā)酵棕櫚葉可以改善山羊瘤胃發(fā)酵性能,降低甲烷產(chǎn)量和糞氮排泄量,綜合考慮采食量,生長期山羊全混合日糧中發(fā)酵棕櫚葉適宜的添加水平為10%。