碳水化合物來源和棉粕添加水平對奶牛采食量、瘤胃發酵和微生物蛋白合成的影響

賈 珺，郝宇卉

（忻州職業技術學院，山西忻州 034000）

營養對畜牧生產非常重要，特別是能量和蛋白質來源。木薯塊莖含有豐富的能量，是反芻動物飼料中易于發酵的碳水化合物來源，可以和高水平尿素搭配使用（胡琳等，2016）。據報道，當用木薯代替20%的玉米喂養水牛時，每天的體重增加和飼料效率也有所提高（蘭宗寶等，2016）。雖然豆粕是動物日糧中主要的蛋白質來源，但從植物油中提取的副產品（如椰子粕、棕櫚仁粕、棉粕和啤酒廠的谷物粕）也是可用的蛋白質來源，這些當地飼料原料資源已在一些反芻動物研究中使用（Wanapat等，2009）。此外，在山羊日糧中，富含瘤胃不可降解蛋白的棉粕或葵花粕已成功取代了豆粕（Titi，2003），通過與低降解碳水化合物結合，這些蛋白原料可能有助于提高動物的生產性能。高水平棉粕飼喂的奶牛總采食量、產奶量、奶組成及養殖收益均可提高（Wanapat等，2012）。此外，用棉粕飼喂羔羊可提高中性洗滌纖維消化率和氮的沉積率（Caton等，1988），但不同動物對飼料原料的反應結果不同。因此，本研究旨在探討棉粕水平和碳水化合物來源對幼齡奶牛采食量、營養物質消化率、瘤胃發酵、微生物種群和微生物蛋白合成的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與日糧試驗將4頭6月齡的奶牛隨機分配到4種日糧處理，日糧按照2×2因子設計，其中兩個碳水化合物來源（木薯和木薯與米糠按照3∶1混合），兩個棉粕水平（109和328 g/kg），兩組粗蛋白質水平均為490 g/kg。奶牛補充尿素-石灰處理的水稻秸稈，并按每千克體重補充10 g精料。各組試驗原料及日糧搭配見表1和表2。

1.2 樣品采集與分析在每個周期的最后7d收集每只小牛的飼料、尿液和糞便。在每個周期第21天，飼喂后0和4 h時采集瘤胃液和血液樣本。樣品-20℃儲存，每個時期每天收集糞便進行混合，取50 g/kg的子樣品。飼料和糞便樣品用于測定干物質、粗蛋白質、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和有機物。采用氣相色譜法測定揮發性脂肪酸含量。

表1 試驗原料營養成分 g/kg

參考柏妍等（2019）的方法分析瘤胃微生物含量。參考Chen和Gomes（1995）的方法計算微生物蛋白合成量及合成效率。

表2 試驗處理日糧組成及營養成分 g/kg

1.3 統計分析所有數據均采用SAS軟件的PROC GLM中的一般線性程序，按照4×4拉丁方陣設計，按2×2的階乘排列進行分析，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 對養分消化、瘤胃pH及氨氮濃度的影響由表3可知。總采食量以代謝體重表示時，高水平棉粕組較低水平棉粕組有提高采食量的趨勢（P=0.07）。而以木薯+米糠（3∶1）作為碳水化合物來源時，與木薯處理組相比，干物質和有機物的消化率更高（P＜0.05）。低棉粕水平組較高棉粕水平組顯著提高了蛋白質消化率（P＜0.05），但粗脂肪、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維消化率不受日糧碳水化合物來源和棉粕水平影響（P＞0.05）。

2.2 對瘤胃揮發性脂肪酸、微生物及微生物蛋白含量的影響由表4可知，在本研究中各組瘤胃pH在6.5～6.9范圍內，當木薯與米糠為3∶1時，該組顯著降低了丙酸和丁酸含量（P＜0.05）。與3∶1的木薯和米糠組相比，木薯組瘤胃細菌總數和蛋白水解菌數量均顯著降低（P＜0.05），而各組纖維素分解菌和淀粉酶分解菌數量無顯著差異（P＞0.05）。盡管碳水化合物來源對嘌呤吸收量具有顯著影響（P＜0.05），同時碳水化合物來源和棉粕水平對嘌呤吸收的影響具有顯著交互效應（P＜0.05），但各處理對瘤胃微生物蛋白合成及合成效率均無顯著影響（P＞0.05）。

表4 碳水化合物來源及棉粕水平對奶牛瘤胃揮發性脂肪酸及微生物含量的影響

3 討論

使用高水平、易降解的碳水化合物飼料可能會影響飼料攝入量，因為揮發性脂肪酸的生產速率更高，瘤胃pH下降，瘤胃微生物發酵降低（Firkins等，2006）。瘤胃微生物在反芻動物飼料消化中起重要作用，尤其是纖維部分。因此，本研究中養分消化率的差異可能是由于木薯和低水平棉粕處理中較高的微生物種群所致。此外，瘤胃不可降解蛋白和非結構性碳水化合物的攝入也會影響營養物質的消化率。Bruckental等（2002）發現，粗蛋白質和非結構碳水化合物的消化率隨不可降解蛋白比例的增加而增加。目前研究顯示，當不可降解蛋白增加時，粗蛋白質消化率降低。

Khan等（2007）發現，淀粉攝入和淀粉發酵模式的改變會導致瘤胃pH的差異，這與本研究形成對比。這可能是由于瘤胃中有合適的碳水化合物來源和不能降解的蛋白質。在本研究中，以木薯為碳水化合物來源的犢牛在飼養后4 h的血尿素氮濃度高于木薯與米糠混合日糧組，這可能是因為木薯比米糠在瘤胃中更容易降解。因此，瘤胃微生物具有較高的氨同化作用，可作為蛋白質合成的氮源。棉粕濃度對瘤胃pH、氨氮和血尿素氮濃度均無顯著影響。這可能是由于動物利用氮進行微生物蛋白合成所致。

高棉粕組揮發性脂肪酸總濃度高于低水平棉粕組。但Keady和Mayne（2001）發現，總揮發性脂肪酸的摩爾濃度不隨總采食量的增加而增加，其認為，泌乳奶牛瘤胃揮發性脂肪酸生成及單一揮發性脂肪酸的比例受干物質攝入、日糧組成、瘤胃微生物種群及底物利用率的影響。但當反芻動物獲得更容易降解的碳水化合物時，可以預期瘤胃中淀粉分解菌的數量會增加。低水平棉粕組蛋白水解菌數量高于高水平棉粕組，這可能是由于棉粕中蛋白性質決定的，因為Bach等（2005）認為，當反芻動物獲得很高比例的瘤胃不可降解蛋白時，原生動物的數量會減少。本研究中營養物質消化率的提高可能與微生物蛋白合成的提高有關。此外，碳水化合物來源與棉粕水平之間的相互作用也影響微生物嘌呤衍生物的吸收和微生物蛋白的供應，這可能與瘤胃中可溶性碳水化合物與瘤胃可降解蛋白組分同步有關，但具體原因還有待進一步研究。

4 結論

以木薯作為碳水化合物來源可以提高幼齡奶牛血尿素氮濃度和瘤胃丙酸及丁酸含量，而干物質、有機質消化率、總活菌、蛋白水解菌數量均低于以木薯和米糠混合物（3∶1）的處理。此外，碳水化合物來源與棉粕水平之間存在一定的交互作用。因此，使用高水平的木薯和棉粕對奶牛瘤胃能量和氮平衡有積極影響。