飼糧中不同棉稈比例對綿羊瘤胃發酵參數和血清生化指標的影響

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]，根據國家統計局公布的相關數據測算，2010～2018年我國棉稈產量為860×104～1 065×104t[2]。棉稈資源分布較為集中、便于機械化收獲，加大對棉稈資源的開發利用，既可降低養殖成本又可減少環境污染。棉稈飼料化的開發利用已經引起研究者的關注，國內對棉稈飼料化利用的相關研究較多，未發現有國外的相關報道。【前人研究進展】魏敏等[3]對棉稈飼用價值進行研究時發現，棉稈是有一定粗蛋白含量、干物質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，其養分可在動物體內被消化利用[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物質表觀消化率的影響及棉稈中營養物質在綿羊體內的消化代謝參數，結果表明，棉稈可以作為粗飼料用于育肥羊生產，當飼糧中棉稈添加比例為30%時，棉稈中養分的表觀消化率達到最大值。張國慶等[9]以60%棉稈替代綿羊飼糧中玉米秸稈進行120 d飼喂試驗后發現，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。【本研究切入點】新疆粗飼料資源嚴重不足，但棉稈資源豐富，棉稈的飼料化研究具有重要意義。但目前，關于棉稈對綿羊瘤胃微生物活動所產生的揮發性脂肪酸等發酵參數和血清生化指標影響的研究國內外報道較少。研究其對綿羊瘤胃發酵參數和血清生化指標的影響。【擬解決的關鍵問題】給綿羊飼糧中添加不同比例棉稈，試驗采用單因素完全隨機試驗設計，將體重相近的50只試驗羊隨機分為5組，每組10只。對照組為不含棉稈的基礎飼糧(CK組)，試驗組飼糧分別為以10%(A組)、20%(B組)、30%(C組)和40%(D組)棉稈替代基礎飼糧中的精料和粗料。為棉稈在生產實踐中的科學利用提供理論依據。

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：于試驗第60 d晨飼前，每組隨機選擇6只試驗羊，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：采集血液后的試驗羊立即采用瘤胃無漏采樣技術采集瘤胃液，即將采樣管經口腔伸入瘤胃內、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 試驗飼糧組成及營養水平(干物質基礎)Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (DM basis)

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗采用單因素完全隨機試驗設計，將50只體況良好、體重相近(35.23±5.83) kg的小尾寒羊隨機分為5組，每組10只(n=10)。參照中國肉羊飼養標準(NY/T 816-2004)[10]設計對照組為不含棉稈的基礎飼糧(CK組)，試驗組飼糧分別為以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。試驗動物分組飼養，預試期開始時驅蟲，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。試驗包含7 d預試期和53 d正試期，共60 d。表1

1.2.2 樣品測定

飼糧中干物質(DM)、有機物(OM)、粗蛋白質(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]的方法進行測定。試驗用棉稈的(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；氨態氮(NH3-N)含量采用苯酚-次氯酸鈉比色法[12]進行測定；揮發性脂肪酸(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、甘油三酯等指標的含量，用奧林巴斯AU680全自動生化儀，采用化學法進行測定。

1.3 數據處理

試驗數據經Excel統計整理后，使用SAS 9.0統計軟件包中MIXED模塊進行統計分析，統計結果采用Tukey's法進行多重比較，極顯著水平為P<0.01，顯著水平為P<0.05。

2 結果與分析

2.1 飼糧中棉稈比例對綿羊瘤胃發酵的影響

研究表明，羊瘤胃液中氨態氮濃度隨棉稈比例的增加呈現依次下降趨勢，表現為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)。試驗組乙酸、丙酸、丁酸及總揮發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酵參數變化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一定程度下降，組間差異未達到顯著水平(P>0.05)。堿性磷酸酶含量表現為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)。其它各項血清生化指標組間差異不顯著(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酵狀況的主要指標。瘤胃pH值受日糧結構[13]、唾液中緩沖鹽含量[14]等因素的影響，穩定的pH值是維持瘤胃正常發酵功能的基礎，其大小可直觀判定瘤胃發酵是否正常，瘤胃pH值的正常數值區間為5.5～7.5。試驗各處理組試驗羊瘤胃pH值(6.45～6.71)均處于正常范圍，瘤胃發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]研究發現，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。可能是由于各組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酵底物的數量接近，導致瘤胃微生物對NH3-N的利用效率無差異所導致。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現，飼糧精粗比的變化對瘤胃NH3-N濃度沒有影響，并認為是由于各組瘤胃微生物蛋白產量及飼糧中蛋白水平相近所導致。該研究飼糧中精料比例的變化范圍為60%～75%，對應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]研究發現，提高飼糧粗飼料比例會降低奶牛瘤胃中NH3-N水平，并認為飼糧中結構性碳水化合物的增加會降低微生物對NH3-N的利用率，這與試驗結果相同。試驗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

飼糧中有機物在瘤胃中發酵產生的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酵類型有關。飼糧中精料和粗料含量分別與瘤胃中丙酸和乙酸產量呈正相關。各種酸的產量不僅能影響動物對能量的利用效率，而且與其生產性能相關[22]。乙酸在動物體內經過一系列變化進入三羧酸循環，也可以合成脂肪或與丁酸相互轉化產生酮體。丙酸是反芻動物葡萄糖異生的主要前提物。王文奇等[6]研究發現，用棉稈替代玉米秸稈顯著提高了瘤胃乙酸和總揮發性脂肪酸濃度，且20%棉稈組高于10%組和30%組，丙酸濃度組間差異不顯著，認為VFA產量的增加是由棉稈中ADF含量較高所導致。試驗結果與上述報道相似，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致。但隨著棉稈替代比例的增加，乙酸、丙酸和總揮發性脂肪酸的濃度呈現不同程度的下降，乙酸濃度的降低可能是由于動物機體的調控作用將其轉化為丁酸生成更多的酮體供機體合成能量所導致，這在丁酸濃度的變化上有所體現。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影響

血液生化指標可以反映機體新陳代謝和組織細胞的通透性[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的代謝情況，其中尿素氮含量的變化更為敏感，其與蛋白質的沉積能力呈負相關。當飼糧蛋白在機體內沉積水平較高時，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]以不含棉副產品飼糧為對照組，試驗組25%和50%的棉稈替代小麥秸稈，研究結果為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、甘油三酯和谷草轉氨酶組間無差異。這與研究的大多指標結果相同，但試驗中，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%組表現出顯著性差異。張俊瑜等[8]研究發現，以0、10%、20%、30%和40%棉稈替代基礎飼糧飼喂綿羊時飼糧中粗蛋白的表觀消化率依次降低，對應數值分別為69.83%、64.24%、60.71%、64.56%和51.21%，在替代比例為40%時表現出明顯的差異。飼糧中粗飼料比例的增加所導致的蛋白消化率的降低可能是導致試驗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]研究發現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，血糖含量的高低在很大程度上影響著血液中酯類物質的代謝。當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，機體會動員加快脂肪的代謝以維持能量的需要，進而導致膽固醇含量升高。試驗已發表數據[8]表明，各組干物質采食量分別為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，說明動物機體的能量代謝處于正常狀態。

血清中堿性磷酸酶、谷草轉氨酶和谷丙轉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體骨骼代謝的重要指標，同時參與脂肪和蛋白的代謝[28]。血清中谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶分別催化谷氨酸與草酰乙酸和丙酮酸之間的轉氨作用[29]，二者通過脫氨基和轉氨基過程合成多種氨基酸，促進機體的蛋白質合成[30]。試驗中谷草轉氨酶和谷丙轉氨酶組間差異不顯著，說明各組試驗羊肝臟的功能處于正常狀態。堿性磷酸酶的降低說明動物機體骨骼的生長、體內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氮濃度的降低及同一試驗中綿羊日增重隨替代比例的增加而降低的結果一致(試驗已發表數據[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水平隨精粗比的降低而下降，最終導致堿性磷酸酶隨飼糧棉稈替代比例的增加而降低。

4 結 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 瘤胃液氨態氮含量隨棉稈替代飼糧比例的增加而降低。當替代比例達到40%時，瘤胃液氨態氮含量從9.40 mg/dL下降至5.45 mg/dL，降幅達到42.02%。

4.3 以棉稈替代飼糧的比例達到一定水平時可降低血清中堿性磷酸酶的含量。當以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%。