不同長度秸稈對妊娠后期母羊生理代謝及其子代羔羊生長性能的影響

常 瀟 房 義 向 海 賀志雄 吳端欽 鐘榮珍

(1.中國科學院東北地理與農業生態研究所，吉林省草地畜牧重點實驗室，長春 130102；2.中國科學院大學現代農業科學學院，北京 100049；3.中國科學院亞熱帶農業生態研究所，長沙 410125；4.中國農業科學院麻類研究所，長沙 410225)

農作物秸稈是反芻動物重要的粗飼料原料。我國年產秸稈8.24億t，但飼料化利用率不足50%，主要原因是秸稈高木質素含量造成其消化利用率低。過去幾十年，國內外均在秸稈飼料化技術上投入大量研發和示范推廣，取得了一系列進展，研發出多種物理、化學和生物方法提高秸稈消化率和營養價值。其中，物理性切碎是秸稈飼料化利用的傳統方法，也是成本和技術含量較低且易于推廣的方法，其本質原理是將秸稈纖維切碎成不同長度。纖維是反芻動物的一種必需營養素，具有很多重要的生理功能，除提供能量及部分營養成分外，纖維還具有刺激咀嚼、胃腸蠕動、充實胃腸道和維持瘤胃正常功能以及調節胃腸道微生物區系等作用[1]，而且飼糧中纖維的化學和物理特性對于刺激反芻動物咀嚼活動和維持穩定的消化率十分重要。反芻動物需要的纖維必須要有一定的量和長度才會刺激反芻和唾液腺分泌，有研究認為綿羊的粗飼料長度以1.5～2.5 cm為宜，而牛的粗飼料長度以3.0～4.0 cm為宜[2]。粗飼料的長度對飼糧中養分的消化吸收極為重要，它決定著飼糧在瘤胃中的滯留時間和消化程度，從而影響碳水化合物的攝取、利用和反芻動物的生產性能。

目前，粗飼料長度對反芻動物采食、反芻、咀嚼等行為以及瘤胃發酵、血液生化指標的影響主要集中在奶牛和肉羊育肥期，而且多數研究集中在對玉米秸稈和青貯的研究上[3-5]，對直接飼喂不同切碎長度秸稈對孕母羊生理代謝影響的研究報道較少，對油菜秸稈和大豆莢皮的研究更少。近年來，隨著優質飼草短缺問題的出現，秸稈飼料化利用備受關注。因此，本試驗以妊娠后期湖羊為試驗動物，研究不同長度的油菜秸稈、小麥秸稈和大豆莢皮混合秸稈對湖羊母羊體重、行為、血漿生化指標、瘤胃發酵和羔羊初生重及平均日增重的影響，以期為建立農作物秸稈高效健康養羊的合理利用方案提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與試驗設計

選用健康、體重[(34.42±2.91) kg]相近、胎次相同(頭胎)的妊娠后期(妊娠90～100 d)湖羊72只，隨機分為3組(每組3個重復，每個重復8只羊，每個重復懷單、雙羔的母羊各4只)，進行飼養試驗。3組試驗羊分別采食含不同長度(1、2和3 cm)農作物秸稈和精料的全混合日糧(TMR)，精粗比為4∶6，供試秸稈為油菜秸稈、小麥秸稈和大豆莢皮等比例(重量比)混合秸稈。上述秸稈來自內蒙古自治區呼倫貝爾市哈達圖牧場當年收獲的完熟期水稻、大豆和小麥，所有作物收獲后去除籽粒，秸稈風干后使用多功能鍘草機(40型，北京順誠明星農牧機械廠)鍘碎，分別通過1、2和3 cm網篩，獲得不同長度的秸稈。TMR配制標準參照NRC(2007)[6]小反芻動物營養需要，試驗飼糧組成及營養水平見表1。

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 the experimental diet (DM basis) %

1.2 飼養管理

本試驗于2019年12月在內蒙古自治區呼倫貝爾市哈達圖牧場進行。每個重復的8只試驗羊飼養在同一個4 m×4 m的欄舍中，欄舍內安裝料槽和水槽。所有試驗羊每天飼喂2次(06:00和18:00)，飼喂量按照懷單羔或雙羔的母羊1.2倍營養需要量供給，試驗期內自由飲水。預試期7 d，正試期90 d。試驗期的確定以最后1只母羊產羔后30 d為結束期。所有羔羊均和母羊飼養在同一個欄舍內，但保證羔羊不能采食到母羊的飼糧。

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 母羊采食量和體重

正試期內每天早晚分2次人工配制3個組的TMR，準確記錄每只試驗羊的TMR供給量及剩余量，計算不同階段試驗羊的干物質采食量(DMI)。分別于正試期第1天、產羔當日羔羊出生前和產后30 d晨飼前稱量每只試驗母羊體重。

1.3.2 母羊行為學指標

正試期第50～53天，利用全天候攝像頭觀察和記錄試驗羊24 h內的行為。依據劉佳[7]的方法，統計每只試驗羊每天的采食、飲水、臥息和反芻時間，采食和反芻活動每5 min記錄1次數據，飲水時長為每次飲水時間之和，臥息時長是所有非站立時間之和(無論是否反芻)。

1.3.3 母羊瘤胃發酵參數

分別于正試期第1天、產羔當日分娩前和產后30 d，參考Lodge-Ivey等[8]的方法，于晨飼后2 h經口腔采集每只母羊瘤胃內容物50 mL，立即用pH計(Testo205，Testo AG，德國)進行pH測定，然后用4層無菌紗布過濾瘤胃液，將濾液在5 000×g、4 ℃條件下離心10 min，分離上清液。取1 mL上清液，參照馮宗慈等[9]的方法，利用紫外分光光度計(UV-2600，島津，上海)測定氨態氮(NH3-N)濃度；取1 mL上清液，按9∶1的比例添加25%的偏磷酸，參照Wang等[10]的方法，利用氣相色譜儀(7890A，安捷倫，北京)測定瘤胃液中揮發性脂肪酸(VFA)濃度。

1.3.4 母羊血漿生化指標和激素水平

分別于正試期第1天、產羔當日分娩前和產后30 d晨飼前，利用真空采血管(含肝素鈉抗凝劑)無菌采集試驗羊頸靜脈血5 mL，靜置30 min，于4 ℃、2 000×g條件下離心10 min，取上部血漿迅速保存在-20 ℃，用于測定生化指標和激素水平。應用全自動生化儀(7020，Hitachi，日本)和商業試劑盒(Beckman，美國)測定血漿總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、尿素氮(UN)、葡萄糖(GLU)含量，并計算球蛋白(GLB)含量。采用酶標儀和商業試劑盒測定血漿雌二醇(E2)、孕酮(P4)、前列腺素F2α(PGF2α)水平，其中E2的酶聯免疫吸附測定(ELISA)試劑盒購自上海晶抗生物工程有限公司，P4和PGF2α的ELISA試劑盒均購自上海酶聯生物科技有限公司。

1.3.5 羔羊生長性能

分別記錄每只羔羊初生重(出生24 h內)和出生后30 d時的體重，計算羔羊平均日增重(ADG)。

1.4 統計分析

利用Excel 2010初步記錄、整理數據，然后采用SAS 8.2軟件[11]對數據進行統計，采用GLM統計DMI、體重和行為學指標；采用Littell等[12]的MIXED模型分析瘤胃液發酵參數和血漿生化指標，模型中秸稈長度、飼喂時間以及二者的交互作用為固定效應，不同動物(包括懷單或雙羔羊)作為隨機效應。不同秸稈長度和不同飼喂時間之間的差異利用Tukey’s法進行多重比較，結果以平均值和均值標準誤(SEM)表示，顯著性定義為P<0.05。

2 結 果

2.1 不同長度秸稈對妊娠后期母羊采食量和體重的影響

由表2可知，秸稈長度顯著影響母羊不同階段DMI(P<0.001)。從正試期開始到產羔當日，母羊的DMI隨著秸稈長度的增加呈現顯著的線性增加趨勢(P<0.001)，2 cm組和3 cm組之間沒有顯著差異(P>0.05)；從產羔當日到產后30 d以及全程(初始至產后30 d)，母羊的DMI均隨著秸稈長度的增加呈現顯著的線性增加趨勢(P<0.001)，其中，3 cm組母羊的DMI最高。秸稈長度顯著影響母羊產羔當日和產后30 d的體重(P<0.001)，產羔當日(P=0.033)和產后30 d的體重(P<0.001)隨著秸稈長度的增加呈現顯著的線性增加趨勢。

2.2 不同長度秸稈對妊娠后期母羊行為學指標的影響

由表3可知，秸稈長度對妊娠后期母羊采食、飲水、臥息和反芻時長都有顯著影響(P<0.001)，而且，這種影響隨著秸稈長度增加均呈現顯著線性變化趨勢(P<0.001)。隨著秸稈長度的增加，母羊的采食和飲水時長降低，而臥息和反芻時長則增加。

表3 不同長度秸稈對妊娠后期母羊行為學指標的影響Table 3 Effects of different lengths of straws on behavioral indicators of late gestation ewes min

2.3 不同長度秸稈對妊娠后期母羊瘤胃發酵參數的影響

由表4可知，秸稈長度和飼喂時間的交互作用對瘤胃液pH(P<0.001)，NH3-N(P<0.001)和總VFA濃度(P=0.008)以及丙酸(P=0.021)、丁酸比例(P=0.049)和乙丙比(P=0.028)均有顯著影響。秸稈長度顯著影響母羊瘤胃液pH(P<0.001)，NH3-N(P<0.001)和總VFA濃度(P<0.001)以及丙酸(P=0.020)和丁酸比例(P=0.037)，對瘤胃液中乙酸(P=0.393)、戊酸比例(P=0.090)和乙丙比(P=0.708)沒有顯著影響。母羊瘤胃液pH和NH3-N濃度隨著秸稈長度的增加而升高，而總VFA濃度和丙酸比例則隨著秸稈長度的增加而降低，3 cm組母羊瘤胃液丁酸比例顯著低于1 cm組和2 cm組(P<0.05)。飼喂時間顯著影響母羊瘤胃液pH(P=0.004)、總VFA濃度(P<0.001)以及乙酸(P<0.001)、丙酸(P<0.001)、丁酸比例(P=0.010)與乙丙比(P<0.001)均顯著降低，但對瘤胃液NH3-N濃度(P=0.276)和戊酸比例(P=0.323)未產生顯著影響。隨著飼喂時間的延長，母羊瘤胃液乙酸比例、乙丙比逐漸降低，而總VFA濃度和丙酸比例則逐漸升高。

表4 不同長度秸稈對妊娠后期母羊瘤胃發酵參數的影響Table 4 Effects of different lengths of straws on rumen fermentation parameters of late gestation ewes

2.4 不同長度秸稈對妊娠后期母羊血漿生化指標和激素水平的影響

由表5可知，秸稈長度和飼喂時間的交互作用顯著影響母羊血漿TP(P<0.001)、GLB(P<0.001)、UN(P<0.001)和TG含量(P=0.006)。隨著秸稈長度的增加，妊娠后期母羊血漿TP和GLB含量均升高，TG含量降低，而UN含量則先降低后升高。除ALB外，其余血漿生化指標和激素水平均隨著飼喂時間的延長而發生顯著變化(P<0.001)，其中，飼喂60 d時，血漿TP、GLB、GLU和TG含量最低，而飼喂90 d時，血漿UN和TC含量最低。此外，秸稈長度(P=0.042)和飼喂時間(P<0.001)對血漿PGF2α水平均有顯著影響。

表5 不同長度秸稈對妊娠后期母羊血漿生化指標和激素水平的影響Table 5 Effects of different lengths of straws on plasma biochemical indices and hormonal levels of late gestation ewes

2.5 妊娠后期母羊攝食不同長度秸稈對羔羊初生重和平均日增重的影響

由表6可知，妊娠后期母羊采食不同長度秸稈對單羔羊的初生重沒有顯著影響(P=0.076)，但2 cm組和3 cm組羔羊的初生重分別比1 cm組高10.45%和12.15%。隨著秸稈長度的增加，單羔的平均日增重呈現顯著的線性增加趨勢(P=0.004)。對于雙羔羊，其初生重(P<0.001)和平均日增重(P<0.001)均隨著母羊妊娠后期采食秸稈長度的增加而顯著線性增加。

表6 妊娠后期母羊攝食不同長度秸稈對子代羔羊初生重和平均日增重的影響Table 6 Effects of feeding different lengths of straws of late gestation ewes on birthweight and growth performance of offspring lambs

3 討 論

3.1 不同長度秸稈對妊娠后期母羊采食量和體重的影響

粗飼料長度影響反芻動物采食量，但這種影響還取決于粗飼料種類、精料組成以及精粗比。在低精料水平下，飼糧中干草長度降低時，DMI呈線性增加；在高精料水平下，飼糧中干草長度降低則對DMI無顯著影響[13]。趙正劍[14]將苜蓿干草切割為不同的長度進行奶牛飼養試驗，同樣發現切割長度的增加降低了奶牛的DMI。聶普[15]將羊草分別切割為2、4、6、8和10 cm配制TMR飼喂奶牛，結果發現，隨著切割長度的增加，奶牛的DMI隨之降低，且8 cm組顯著低于2 cm組和4 cm組。孫盛楠等[5]將飼用苧麻切割為1、2和3 cm后青貯并配制TMR飼喂黑山羊，結果發現，隨著苧麻切割長度的增加，黑山羊的DMI隨之降低，且3 cm組顯著低于1 cm組和2 cm組。與前人研究結果不同，本研究結果表明，對于孕母羊，在精粗比為4∶6時，隨著秸稈長度從1 cm增加到3 cm，母羊DMI顯著增加，且由于妊娠和產后泌乳的影響，母羊DMI隨著飼喂時間的延長而增加，同時，飼喂長秸稈組母羊的體重也高于同期飼喂短秸稈的母羊。與本研究結果一致的是，張建強等[16]報道將小麥秸稈長度從0.95 cm增加到1.90 cm可顯著提高奶牛的DMI。本研究結果與前人研究結果的不同很可能是由試驗動物種類、動物生理階段和粗飼料類型及其組合效應引起的。

3.2 不同長度秸稈對妊娠后期母羊行為學指標的影響

反芻動物的采食和反芻行為與飼糧中粗飼料長度和類型密切相關。早期研究發現適宜的粗飼料長度不影響動物攝取單位重量干物質所需的反芻時間[17]，但大多數研究卻認為增加粗飼料長度促進動物反芻，因為增加了飼糧在瘤胃中的滯留時間，降低了瘤胃外流速度[18-19]。也有研究認為，青貯粗飼料長度對反芻動物采食和反芻行為的影響與干草不同[20]，并且，粗飼料長度對反芻動物反芻行為的影響存在一個長度閾值，而這個閾值又會因粗飼料種類不同而變化[21]。本研究中，隨著秸稈長度的增加，母羊采食時長降低，而臥息和反芻時長延長。這說明粗飼料長度增加后，動物在單位時間內攝取干物質的量增加，達到飽感所需要的時間降低，由于秸稈較長，采食時咀嚼頻率下降，因此母羊需要更長時間臥息和反芻。

3.3 不同長度秸稈對妊娠后期母羊瘤胃發酵參數的影響

瘤胃液pH是反映反芻動物瘤胃發酵狀況的最基本指標，是瘤胃內容物中有機酸(如VFA)的生成及吸收、唾液量、瘤胃內容物向后腸道的流出等綜合作用的結果體現，這些因素的綜合作用使瘤胃液pH的范圍一般為6～7[1]。關于粗飼料長度對反芻動物瘤胃液pH的影響，許多報道結果不一致。對奶牛的研究發現，TMR中粗飼料長度對奶牛瘤胃發酵的影響主要體現在影響瘤胃液pH上，且影響程度與飼糧中粗飼料種類和精粗比有關，TMR中青貯禾草增加時，瘤胃液pH與粗飼料長度呈正相關，TMR中增加玉米青貯時，瘤胃液pH與粗飼料長度無相關性[22]或呈正相關[23]。當粗飼料是干草時，瘤胃液pH與粗飼料長度呈正相關[19]。本試驗中，1 cm組的瘤胃液pH在各個時間點均為最低，這可能是因為，一方面，母羊采食長秸稈時需要較大量的咀嚼，使得大量的唾液流入瘤胃，因此瘤胃液pH逐步升高；另一方面，隨著秸稈長度的增加，瘤胃液中NH3-N濃度增加，而總VFA濃度降低。但也有研究發現，增加粗飼料長度不影響瘤胃液pH[24]。

瘤胃中的氨主要來自飼糧蛋白質或非蛋白氮降解產物及再循環內源氮尿素的水解產物，它的消耗主要是通過瘤胃壁吸收、微生物攝取利用及畜體呼吸。瘤胃液NH3-N濃度是反映氮代謝的重要指標，其濃度取決于飼糧蛋白質水平、內源尿素再循環、能量及其他養分水平[25]。本研究中，3 cm組母羊瘤胃液NH3-N濃度顯著高于1 cm組，這與前人在對不同長度大麥青貯[26]、苧麻青貯[27]對反芻動物瘤胃發酵的影響研究中所得結果一致。隨著粗飼料長度的增加，瘤胃中食糜外流速度降低，蛋白質降解率增加，導致瘤胃中NH3-N產量增加。從本研究結果可知，飼喂時間對母羊瘤胃液NH3-N濃度的影響不顯著，這與孫盛楠等[5]在研究不同飼用苧麻對黑山羊瘤胃發酵參數的影響時所得結果不一致，他們發現不同長度飼用苧麻青貯組山羊的瘤胃液NH3-N濃度隨著飼喂時間的延長均呈現下降趨勢。這說明妊娠羊與非妊娠羊的瘤胃發酵參數對不同粗飼料長度的反應不一致，妊娠羊的自我調控氮代謝能力更強。

VFA是反芻動物瘤胃中飼糧發酵的主要產物，是用于合成乳糖、乳脂等最主要的能量來源。關于不同粗飼料長度對反芻動物瘤胃液VFA的影響，已有研究報道并不一致。與本試驗結果不同的是，Omidi-Mirzaei等[28]研究發現，增加苜蓿干草或小麥秸稈的長度，飼喂奶牛35 d時均增加了瘤胃液總VFA濃度，但影響未達到顯著水平。Kononoff等[21]研究發現，當給泌乳奶牛飼喂不同長度的玉米青貯時，與較短的玉米青貯相比，較長的玉米青貯降低了瘤胃液乙丙比。然而，Krause等[29]觀察到長度較短的玉米青貯降低了奶牛瘤胃液乙丙比。張濤等[19]發現，增加苜蓿干草顆粒長度趨向于增加丙酸但降低乙酸的濃度，但不影響乙丙比，這與本研究結果一致。本研究中秸稈長度從1 cm增加到3 cm，瘤胃液總VFA濃度顯著降低，丙酸比例升高，乙丙比不變，但乙丙比卻隨著飼喂時間的延長而降低，說明不同長度秸稈并未改變妊娠后期母羊的瘤胃發酵類型，但隨著飼喂時間的延長，母羊瘤胃發酵類型轉為丙酸型發酵。丙酸是反芻動物合成葡萄糖重要的前體，丙酸型發酵不僅可以為機體提供更多的能量，還可以減少甲烷的生成。本研究中母羊產后泌乳需要更多的能量，這也可能是促進瘤胃轉向丙酸型發酵的重要誘因。鄔彩霞等[30]研究苜蓿干草長度對奶牛瘤胃發酵的影響時也觀察到了不同時間點的乙丙比不同的變化趨勢，與本試驗結果類似。瘤胃液VFA濃度不僅受飼糧消化率和纖維采食量的雙重調節，飼糧的種類、動物的種類、瘤胃容積及食糜外流速度等因素也會對其產生影響。

3.4 不同長度秸稈對妊娠后期母羊血漿生化指標和激素水平的影響

血液或血漿生化指標是反映動物組織器官生理機能及物質代謝狀況的重要指標。血液中ALB具有維持機體營養與滲透壓等功能，而GLB具有免疫作用。反芻動物血漿TP來源于菌體蛋白和過瘤胃蛋白，瘤胃合成菌體蛋白的能力、過瘤胃蛋白的數量及肝臟的功能等決定血漿中TP和ALB的含量[31]。UN來源于瘤胃微生物降解飼糧中可降解蛋白產生氮和機體內多余的氨基酸脫去的氨基。飼糧能量與蛋白質的適宜配比、瘤胃微生物的降解能力、瘤胃壁的吸收能力、體內氨基酸的數量和比例以及肝臟合成尿素的能力等因素均會影響血漿UN的含量，血漿UN含量與機體內氮沉積有密切關系。血漿中的TG來源于瘤胃微生物發酵碳水化合物產生的VFA及飼糧中的脂肪，是機體脂肪代謝的產物，能夠直接反映動物能量代謝狀況和體內脂肪消化吸收的狀況。目前，粗飼料長度對反芻動物血液或血漿生化指標影響的研究較少。本試驗中，秸稈長度對妊娠后期母羊血液代謝物的影響主要體現在對GLB、UN和TG含量的影響上。隨著秸稈長度的增加，血漿GLB和TP含量增加，血漿UN和TG含量則降低，這可能是因為隨著秸稈長度的增加，試驗羊的DMI增加，反芻咀嚼生成飼料碎片量增加，適宜大量瘤胃微生物繁殖與生長，大量的微生物攝取更多的氨、能量等，造成血液中UN和TG含量降低。

P4是由卵巢黃體細胞分泌的含有21個碳原子的類固醇激素，是最主要的孕激素。E2是一種甾體雌激素，有很強的性激素作用，它或它的酯實際上是卵巢分泌的最重要的性激素。本試驗中，血漿E2和P4水平不受秸稈長度的影響，只受采樣時間(即母羊的生理階段)的影響，血漿E2水平在產羔當日顯著升高，而產后30 d時血漿E2和P4水平均顯著低于產羔前和產羔當日。因為膽固醇是合成固醇類激素的前提物質，所以血清中激素水平的變化可能與膽固醇含量的變化相關。

3.5 妊娠后期母羊攝食不同長度秸稈對子代羔羊初生重和平均日增重的影響

母羊妊娠期的體況與子代羔羊初生重和生長性能密切相關，妊娠期體重增加較多的母羊能更好的哺育羔羊，從而改善羔羊的生長性能[32]。湖羊與其他綿羊不同，不耐牧，習慣高床飼養。妊娠后期由于胎兒生長發育較快，加上多胎率高，所以對營養需求量較高，提高飼糧營養水平有助于提高羔羊初生重和斷奶重[33]。本試驗中，在單羔和雙羔情況下，3 cm組的初生重和平均日增重都高于其余2組，這可能是因為適宜的秸稈長度能夠刺激母羊反芻和咀嚼，改善瘤胃發酵，避免瘤胃出現亞急性酸中毒現象，進而改善了母羊的體況。此外，長秸稈組母羊較高的血漿TP含量可能有助于改善母羊健康水平，或許是羔羊初生重和后期生長性能較高的原因之一。

4 結 論

油菜秸稈、小麥秸稈和大豆莢皮等比例組合作為妊娠后期母羊粗飼料時，增加秸稈長度提高了母羊的采食量和體重，增加了母羊的反芻和臥息時長，對母羊瘤胃發酵影響較大，主要體現在對瘤胃液pH及NH3-N、丙酸和總VFA濃度的影響上，較長的秸稈降低了母羊瘤胃液總VFA濃度，但未改變瘤胃發酵類型，隨著長秸稈飼喂時間的延長，瘤胃發酵轉向丙酸型發酵。增加秸稈長度提高了母羊血漿TP和GLB含量，這有助于母羊提高自身免疫力。同時，隨著秸稈長度增加，子代羔羊的初生重和平均日增重都相應提高。綜上所述，飼喂不同長度秸稈影響妊娠后期母羊的行為、瘤胃發酵和血漿生化指標及子代羔羊初生重和平均日增重，2～3 cm秸稈的飼喂效果優于1 cm秸稈。