生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛舍內(nèi)糞成分及菌群數(shù)和有害氣體的影響

王 蒙，謝建林，詹 仰，張巧娥

(寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

飼料是奶牛攝入營(yíng)養(yǎng)的主要來源，但飼料中的養(yǎng)分并不能被奶牛完全吸收利用，如飼料中未被奶牛完全吸收與利用的氮、磷、鉀等元素會(huì)以糞尿的形式排出動(dòng)物體外，這將對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來極大威脅。同時(shí)牛舍內(nèi)大量的有害氣體(HS、NH、CO、CH)會(huì)造成大氣污染，且影響家畜的體質(zhì)、增重、產(chǎn)量，甚至引起急性癥狀。

生物發(fā)酵飼料作為一種新型的綠色生物飼料，將植物性農(nóng)副產(chǎn)品作為主要發(fā)酵原料，在多種有益微生物的發(fā)酵作用下，將飼料原料中的大分子物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子降解或轉(zhuǎn)化為小分子的蛋白、肽類及氨基酸等，并積累有益的代謝產(chǎn)物，形成適口性好、富含有益菌的飼料。生物發(fā)酵飼料中的益生菌包含酵母菌、乳酸菌、芽孢桿菌等。這些有益微生物隨日糧進(jìn)入家畜腸道后，在消化道內(nèi)大量增殖，且逐漸形成優(yōu)勢(shì)菌群，能夠調(diào)節(jié)腸胃微生態(tài)環(huán)境，抑制腐敗菌的活動(dòng)，減少蛋白向氨或胺的轉(zhuǎn)化，從而降低牛舍內(nèi)硫化氫與氨氣等有害氣體的濃度，進(jìn)而改善飼養(yǎng)環(huán)境和牛體健康。陳帥等研究發(fā)現(xiàn)，飼喂膨化秸稈生物發(fā)酵飼料對(duì)遼育白牛糞便微生物多樣性有所提高。Lynch等在體外試驗(yàn)的結(jié)果中發(fā)現(xiàn)酵母菌能夠顯著降低甲烷排放量。付曉政等研究發(fā)現(xiàn)，飼喂復(fù)合益生菌使奶牛糞中氨氣顯著降低。

目前有關(guān)生物發(fā)酵飼料研究主要集中在雞和豬上，對(duì)于奶牛的相關(guān)研究較少。本試驗(yàn)通過在奶牛日糧中添加生物發(fā)酵飼料，探討其對(duì)奶牛糞成分及微生物菌群數(shù)量和畜舍內(nèi)有害氣體含量的影響，為生物發(fā)酵飼料在奶牛生產(chǎn)上的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018年6-10月在寧夏某牧業(yè)有限公司進(jìn)行，預(yù)試期7 d，正試期60 d。

1.2 生物發(fā)酵飼料

生物發(fā)酵飼料，由寧夏益生源生物科技股份有限公司提供，由玉米、麥麩、棉粕、枯草芽孢桿菌、酵母菌、乳酸菌、小肽等發(fā)酵產(chǎn)物組成，其營(yíng)養(yǎng)水平為粗蛋白22.5%、粗灰分10%、鈣0.20%、磷0.30%、賴氨酸0.80%、有益菌群含量30億/g。

1.3 試驗(yàn)動(dòng)物分組與飼養(yǎng)管理

選用胎次、產(chǎn)奶量、體況基本一致的兩舍泌乳中后期荷斯坦奶牛(每舍700頭左右)，隨機(jī)分為對(duì)照組和試驗(yàn)組，對(duì)照組飼喂基礎(chǔ)日糧，試驗(yàn)組在基礎(chǔ)日糧中添加3.47%發(fā)酵飼料。 日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。采用TMR飼喂，每天飼喂三次，所有飼養(yǎng)管理方式按照該牧場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，自由飲水。

表1 日糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平Table 1 Dietary composition and nutrient levels

1.4 樣品的采集與處理

每間隔15 d用四分法在牛舍內(nèi)采集早、中、晚(擠奶后1 h)三個(gè)班次的糞便樣品，每班次2 000 g，并將每個(gè)班次采集的糞便充分混勻，取其中200 g混合樣品使用甘油封存，-80 ℃凍存，用于糞中菌群計(jì)數(shù)，另取200 g置于65 ℃烘箱36 h，制成風(fēng)干樣后-20 ℃凍存，用于測(cè)定糞中總磷(TP)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鉀(K)、有機(jī)質(zhì)含量；取200 g混合糞便樣品放入自封袋后按每100g糞樣加20%硫酸10ml進(jìn)行固氮處理后，放入冰箱-20 ℃冷凍保存，用于糞便中總氮(TN)的測(cè)定。

1.5 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.5.1 糞成分 參照TMECC04.10-A，根據(jù)所測(cè)得干物質(zhì)含量，將采集的糞便鮮樣按照干物質(zhì)：水=1∶10的比例稀釋攪勻后測(cè)定pH。使用光譜法進(jìn)行測(cè)定測(cè)定糞中TN、TP、Cu、Zn、K有機(jī)質(zhì)含量。

1.5.2 糞中微生物菌群 測(cè)定糞中大腸桿菌、乳酸菌、芽孢桿菌，使用平板菌落計(jì)數(shù)法(GB4789.2-94)測(cè)定。

1.5.3 畜舍中有害氣體 每隔7 d使用復(fù)試多功能氣體檢測(cè)儀和便攜式甲烷檢測(cè)儀對(duì)試驗(yàn)組與對(duì)照組所在的牛舍兩端、中部及運(yùn)動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)定硫化氫(HS)、氨氣(NH)、二氧化碳(CO)、甲烷(CH)含量，兩牛舍不同位置記錄順序一致，每次連續(xù)測(cè)定三天，每天按照早、中、晚測(cè)定三次。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2007進(jìn)行預(yù)處理， 用SAS8.2統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行T檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛干物質(zhì)采食量的影響

由表2可知，在日糧中添加生物發(fā)酵飼料的30～45 d，試驗(yàn)組采食量高于對(duì)照組0.90 kg(<0.05)。1～30 d和45～60 d試驗(yàn)組與對(duì)照組采食量沒有差異(>0.05)，60 d試驗(yàn)組平均干物質(zhì)采食量高于對(duì)照組0.29 kg(<0.05)。

表2 生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛干物質(zhì)采食量的影響Table 2 Effects of biofermented feed on DMI of dairy cows

2.2 生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛糞成分的影響

由表3可知，在泌乳奶牛日糧中添加生物發(fā)酵飼料，可以降低泌乳牛糞中TN、TP、有機(jī)質(zhì)、Zn、K含量，且與對(duì)照組差異顯著(<0.05)，糞中的Cu含量無顯著差異(>0.05)。

表3 生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛糞的影響Table 3 Effects of bio-fermented feed on cows manure

2.3 生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛糞中微生物菌群數(shù)的影響

由表4可知，在泌乳奶牛日糧中添加生物發(fā)酵飼料可以增加泌乳牛糞便中乳酸桿菌菌群數(shù)，且與對(duì)照組差異顯著(<0.05)，而乳酸菌、芽孢桿菌差異不顯著(>0.05)。

2.4 生物發(fā)酵飼料對(duì)牛舍中有害氣體含量的影響

由表5可知，添加生物發(fā)酵飼料的試驗(yàn)組牛舍內(nèi)NH、HS、CO、CH氣體含量均顯著低于對(duì)照組(<0.05)。

表4 生物發(fā)酵飼料奶牛對(duì)糞中微生物的影響Table 4 Effects of biofermented feed on microorganisms in manure of dairy cows

表5 生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛舍內(nèi)有害氣體的影響Table 5 Influence of biofermented feed on harmful gas in dairy cow mg/m3

3 討 論

3.1 生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛干物質(zhì)采食量的影響

干物質(zhì)采食量是衡量奶牛生長(zhǎng)性能最重要的決定因素之一，但許多因素都會(huì)影響奶牛的干物質(zhì)采食量，如日糧因素，生物發(fā)酵飼料中富含有益微生物，在發(fā)酵過程中可以降解原本飼料中動(dòng)物不能消化的纖維類物質(zhì)同時(shí)產(chǎn)生香味，進(jìn)而提高飼糧的適口性。同時(shí)大量有研究表明添加生物發(fā)酵飼料可以提高動(dòng)物的采食量和采食速率。Tae-Il Kim等研究表明，飼喂混合發(fā)酵日糧可以顯著提高肉牛采食量，本試驗(yàn)結(jié)果顯示試驗(yàn)組奶牛干物質(zhì)采食量在30～45 d高于對(duì)照組0.90 kg(<0.05)，且試驗(yàn)組奶牛60 d平均干物質(zhì)采食量高于對(duì)照組0.29 kg(<0.05)。試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，表明生物發(fā)酵飼料具有一定提高奶牛采食量的作用。

3.2 生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛糞成分的影響

奶牛所排出的氮大約占所采食氮的70%，37%以糞便的形式排出，排出的P占所采食P的60%以上，和Cu、Zn都主要以糞便的形式排出。奶牛糞便所產(chǎn)生的N、P、K、Cu、Zn等元素將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。而生物發(fā)酵飼料能通過有益微生物的發(fā)酵作用降解部分飼料原料中難以被動(dòng)物消化的纖維類物質(zhì)，同時(shí)還能夠在發(fā)酵過程中產(chǎn)生酶類、B族維生素、小肽以及多種營(yíng)養(yǎng)因子，以促進(jìn)動(dòng)物對(duì)飼料的消化吸收。且生物發(fā)酵飼料含有的益生菌進(jìn)入動(dòng)物腸道后，會(huì)廣泛定植其中，通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用使有害微生物數(shù)量減少，促進(jìn)腸道微生態(tài)平衡，使動(dòng)物更加充分的吸收飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，減少糞便中有機(jī)質(zhì)、N、P、K等養(yǎng)分，以減輕糞污對(duì)造成環(huán)境壓力。本試驗(yàn)中添加生物發(fā)酵飼料的試驗(yàn)組奶牛糞中TN、TP、有機(jī)質(zhì)、Zn、K含量顯著降低(<0.05)，糞中pH、Cu含量沒有顯著變化(>0.05)。試驗(yàn)結(jié)果與廖云瓊等、呂月琴等研究結(jié)果基本相近，表明生物發(fā)酵飼料可顯著降低奶牛糞中部分成分含量。

3.3 生物發(fā)酵飼料對(duì)奶牛糞中微生物菌群的影響

奶牛胃腸道內(nèi)存在大量微生物，這些微生物在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化與吸收中存在著重要作用。而這些微生物菌群之間的相互作用，也使腸道微生態(tài)也處在動(dòng)態(tài)平衡之中，而腸道中存在的優(yōu)勢(shì)菌群對(duì)整個(gè)平衡起到關(guān)鍵作用，當(dāng)奶牛胃腸道內(nèi)大腸桿菌等有害菌數(shù)量增多時(shí)會(huì)導(dǎo)致更多蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨、胺和其它有害氣體和物質(zhì)。生物發(fā)酵飼料中含有的多種有益菌，如乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢桿菌等，進(jìn)入奶牛胃腸道后與有害菌競(jìng)爭(zhēng)腸粘膜結(jié)合位點(diǎn)，抑制有害菌的繁殖，能起到維持動(dòng)物腸道內(nèi)優(yōu)勢(shì)菌群，調(diào)節(jié)動(dòng)物胃腸道微生態(tài)平衡的作用。張翔飛研究發(fā)現(xiàn)，飼喂活性干酵母可抑制肉牛瘤胃中乳酸產(chǎn)生菌(牛鏈球菌)數(shù)量而提高乳酸利用菌(反芻獸新月單胞菌和埃氏巨型球菌)的數(shù)量，從而改善瘤胃乳酸代謝，同時(shí)提高瘤胃真菌和原蟲數(shù)量，降低甲烷菌數(shù)量。付曉政等研究發(fā)現(xiàn)，在奶牛日糧中添加復(fù)合益生菌能顯著提高奶牛糞便中乳酸菌含量，對(duì)大腸桿菌含量無顯著影響。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，生物發(fā)酵飼料顯著增加了奶牛糞中乳酸菌的含量(<0.05)，對(duì)大腸桿菌含量和芽孢桿菌含量無顯著影響(>0.05)，與以上學(xué)者研究結(jié)果相似。但芽孢桿菌數(shù)量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。其原因可能是飼喂的生物發(fā)酵飼料中大量的益生菌進(jìn)入瘤胃后，瘤胃微生物的繁殖速度增強(qiáng)，使得瘤胃菌群發(fā)生了一定變化，進(jìn)入腸道的有益菌數(shù)量增加，進(jìn)而對(duì)動(dòng)物腸道微生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的調(diào)節(jié)作用。

3.4 生物發(fā)酵飼料對(duì)牛舍內(nèi)有害氣體含量的影響

牛舍內(nèi)產(chǎn)生的大量有害氣體(HS、NH、CO、CH)會(huì)造成污染，且對(duì)牛舍中奶牛的健康和生產(chǎn)力造成的損害。因此，降低牛舍內(nèi)產(chǎn)生的有害氣體，減輕奶牛養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的壓力和改善牛舍環(huán)境不可忽視。而生物發(fā)酵飼料不僅通過提高飼料消化率減少有有害氣體的排放，同時(shí)通過其富含的多種有益菌群對(duì)動(dòng)物腸道內(nèi)的調(diào)節(jié)作用抑制大腸桿菌及其他腐敗菌的活動(dòng)，減少蛋白質(zhì)向氨和胺的轉(zhuǎn)化，腸道內(nèi)容物、糞便、門靜脈中的氨含量以及腸內(nèi)容物中甲酚、吲哚、3-甲基吲哚等腐敗物質(zhì)的含量，并將部分的臭源吲哚化合物、硫化物氧化成無臭無毒物質(zhì)，從而降低血液及糞便中有害氣體濃度，減少其向外界排放的量，改善飼養(yǎng)環(huán)境。Getu Kitaw等研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加EM能明顯降低牛棚內(nèi)的異味。廖云瓊等發(fā)現(xiàn)EM發(fā)酵飼料能顯著降低奶牛舍內(nèi)HS、NH、CO含量。并且大量有益活菌隨糞便排出，還可利用糞便中剩余的氨和有機(jī)質(zhì)，進(jìn)一步降低環(huán)境中氨等有機(jī)質(zhì)的含量。本試驗(yàn)結(jié)果與前人研究結(jié)果相似，試驗(yàn)組牛舍內(nèi)NH、HS、CO、CH含量均顯著低于對(duì)照組(<0.05)，且添加生物發(fā)酵飼料的試驗(yàn)組，隨飼喂時(shí)間不斷延長(zhǎng)，牛舍內(nèi)NH、HS 、CO、CH氣體含量不斷下降。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，牛舍內(nèi)試驗(yàn)組NH含量下降31.75%，HS含量降低超過42.50%，CO含量降低14.13%、CH4含量降低23.78%，表明生物發(fā)酵飼料對(duì)牛舍內(nèi)有害氣體含量降低效果明顯，可能是有益菌群對(duì)動(dòng)物腸道微生態(tài)的調(diào)節(jié)作用是逐漸形成的。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)所用生物發(fā)酵飼料能夠顯著降低奶牛糞中有機(jī)質(zhì)、TN、TP、K、Zn含量，顯著增加有益微生物數(shù)量，且能顯著降低牛舍內(nèi)氨氣、硫化氫含量，改善牛場(chǎng)環(huán)境。