日糧中添加纖維飼料對生長育肥豬排泄物特性的影響

張振玲（編譯）

(徐州生物工程職業技術學院動物工程系，江蘇 徐州 221006)

飼喂高品質飼料可最大限度地提高豬的生長性能，但同時也會導致豬場的單位污染水平增加。高品質飼料可促進蛋白質發酵，增加日糧中氮的攝入量。將膳食纖維添加到豬的日糧中可以增加纖維發酵，增加腸道內所需微生物群的可利用性。有證據表明，將膳食纖維添加到豬日糧中，可使飼料中的氮素從原來尿中的尿素形式轉為糞便中的細菌體形式排出，這種轉變很明顯使得氮不易揮發。豬排泄物產生的不愉快的氣味，對商品豬場附近的居民造成干擾。目前，減少豬場廢棄物污染的一種方法是添加使用纖維飼料。此外，豬飼料中添加纖維還可減少導致全球變暖的污染物的排放。不同的纖維來源具有不同的理化性質，很可能會影響豬的排泄物特性。纖維飼料的選擇和適宜的添加水平應考慮纖維飼料植物的生長性能、可獲得性及其對環境污染的影響。

將膳食纖維納入豬日糧的最佳水平的前提是不對豬的生產性能產生負面影響。此外，試驗還研究了常見纖維源（玉米芯、禾本科牧草、苜蓿草、玉米秸稈和葵花籽殼）的理化性質和其對豬自愿采食量的影響。有研究認為，當日糧纖維添加量達160 g/kg時，添加不同纖維源的飼料豬的采食量均下降。當添加量增加到400 g/kg時，觀察到自愿采食量又有增加。高纖維飼喂水平下，豬需要消耗更多的飼料以彌補營養水平的降低，滿足其營養需求。然而，由于豬的腸容量有限，阻止了其繼續增加自愿采食量，因此，高纖維水平的日糧導致豬生長性能下降。然而，目前人們仍不清楚這些常見纖維源對豬排泄物特性的作用或影響。由于植物來源和加工工藝等不同，膳食纖維組成上存在一些差異。這些差異可能會改變動物排泄物的特性，特別是生長豬的排泄物－糞便和尿液，但這些纖維對排泄物特性的影響程度需要人們進一步定量研究。了解排泄物的特性是豬場污水管理的第一步。對排泄物特性的了解可使生豬養殖者能夠選擇飼料原料，不僅降低飼料成本，而且減少豬場排泄物對環境污染的負面影響。研究目的是確定不同纖維來源及添加水平下，生長豬的排泄物－糞便和尿液的特性。人們推測認為，向生長豬提供不同的纖維和纖維含量水平會改變豬排泄特性，從而減少養豬污染物的排放。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和倫理方面

試驗在南非彼得馬里茨堡的Ukulinga研究農場進行。農場位于南緯29°40′，東經30°24′，海拔約 775 m。日平均氣溫 29 ℃變化范圍為28．2～43 ℃。年平均降雨量為735 mm，降雨主要在夏季，冬季偶有輕到中度霜凍。研究符合夸祖魯納特大學動物倫理委員會所要求的標準（第096/11號參考資料/動物）。

1.2 豬和豬舍

試驗選用104頭雄性F1雜種豬（大白×長白，PIC配套系），體重為（18±2．0）kg。 在 1．5 m×1．0 m 的 豬圈內飼養4周。每圈配備塑料管道飼喂系統和可自由飲水的低壓乳頭狀飲水器。飼料任其自由采食。圈舍的設計方式是將糞便和尿液分開收集。豬舍溫度保持在23 ℃，采用自動加熱和通風系統。

1.3 飼料與試驗設計

玉米芯（MC）、禾本科牧草（GH）、苜蓿干草（LH）、玉米秸稈（MS）和葵花籽殼（SH）是試驗中使用的纖維源。纖維飼料粉碎過篩（孔徑2 mm）后，以不同含量水平（0，80，160，240，320和400 g/kg）摻入到基礎日糧中，保持基礎日糧的主要營養含量不變。基礎日糧從當地飼料公司購買，纖維含量低，干物質中總纖維含量為50 g/kg。基礎日糧配方：黃玉米（426 g/kg）、大豆（176 g/kg）、大豆餅粕（83 g/kg）、麥麩（100 g/kg）、 全 麥（100 g/kg）、 葵花 籽 餅 粕 (75 g/kg)、 魚 粉（20 g/kg）和添加劑（20 g/kg）。總共有26份完整的日糧。基礎日糧中添加5種不同的纖維源（MC、GH、LH、MS和SH）飼料，5種纖維源每種都有5個不同的添加水平（80、160、240、320 和 400 g/kg），加上對照，共26份，即26個處理。表1列出了這26份日糧的成分。每個處理有2個重復，采用相同的試驗設計，每個處理組合有4頭豬。

1.4 豬糞便和尿液的收集與儲存

試驗的最后3 d，收集每頭豬的糞便和尿液樣品（不包括適應期，此時試驗已進行4周）。袋子懸掛在每個豬圈欄的下面，覆蓋整個圈欄范圍，以確保排泄物的全面回收。收集250 g/頭糞便和250 mL/頭尿液（＜1 h）。糞便收集在塑料袋中，存放在-20 ℃的溫度下待分析。糞便與尿液分開收集。尿液 僅 從 0、80、160 g/kg（MC、GH、LH、MS和SH）添加水平中收集。Ndou等人發現在試驗中當每種纖維飼料添加水平不超過160 g/kg時，對豬的生長性能沒有影響。所以，對于超過160 g/kg的添加水平，尿液收集基本上是不必要的，因為在較高的纖維添加水平下豬的生長性能受到影響。尿液是通過豬圈下的漏斗經管子收集到桶里的。網狀紗布被放置在尿液桶上以阻檔小的微粒進入到尿桶。為防止氨氣揮發，收集5 min內，將2 mL硫酸（25%）加入到每個樣品中，并將樣品置于-20 ℃保存，待分析。

1.5 測量

采用Strickling等人設計的手壓法和目測法，對新鮮糞便在收集期間進行了糞稠度評分。采用同一個人對所有糞便樣本進行了糞稠度打分。所用糞稠度評分的說明見表2。采用美國分析化學協會（AOAC）的方法測定了糞便干物質、粗蛋白（CP）、粗脂肪、粗纖維、氮和糞便灰分含量。依Van Soest等人方法，用纖維萃取包測定中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）。據Otto等人方法，測定糞便中短鏈脂肪酸（SCFA）的含量，即：乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸和戊酸。

2 統計分析

采用SAS的一般線性模型程序，分析了不同纖維來源和添加水平對糞便排泄量、糞稠度、糞氮和SCFA含量的影響。使用SAS程序中PDIFF選項對均值進行了成對比較。糞稠度的數據在分析前進行了平方根變換，結果在報告時進行了平方轉換。用回歸分析法估算纖維水平對糞便干物質（DM）、糞便產量、糞稠度、糞氮、CP、粗脂肪、ADF和NDF的影響。

3 結果

3.1 統計分析和顯著水平

纖維源對糞便DM、糞便產量、糞氮、CP、NDF、ADF和異丁酸（g/kg）有極顯著影響（表3），總短鏈脂肪酸（TSCFA）和乙酸鹽顯著受纖維源的影響（表3）。纖維水平對糞便中DM、糞產量、糞稠度、糞氮、CP、ADF和NDF有極顯著影響，對粗脂肪含量有顯著影響（圖1）。不同纖維源與纖維添加水平對糞便DM、糞便產量、糞稠度、糞氮、糞便蛋白、糞便脂肪、NDF和ADF的交互作用差異不顯著，對異丁酸鹽和丁酸鹽濃度卻有極顯著影響（表4）。

3.2 糞便成分

豬糞中干物質含量（DM）隨著添加不同的纖維飼料變化較大。與添加MC、GH、LH和MS纖維飼料相比，飼喂添加SH纖維飼料日糧的豬糞便中DM值顯著高（表3）。飼喂添加GH、MS和SH纖維飼料日糧的豬糞便排泄量極顯著高于添加MC和LH纖維飼料（表3）。豬糞便的糞稠度和氮含量在所有纖維飼料（SH除外）添加后基本相同。飼喂添加SH飼料的豬的糞氮水平極顯著高。與其他纖維來源相比，飼喂添加GH和MS的豬糞便中NDF和ADF含量高。飼喂添加SH日糧中乙酸鹽濃度顯著高（見表3）。

表1 試驗日糧（作為基礎日糧）的化學組成

表 2 糞稠度打分

豬糞中DM含量隨纖維水平增加而顯著降低（見圖1）。糞產量隨纖維添加水平的增加呈線性增加。隨纖維水平的增加，糞稠度和氮含量均呈線性顯著增加（見圖1）。糞中CP含量呈線性增加，而糞便脂肪含量隨纖維添加量呈曲線響應。NDF和ADF隨纖維量增加呈線性增加。

3.3 纖維來源和添加水平互作對短鏈脂肪酸濃度的影響

糞便中異丁酸鹽濃度隨MC和GH纖維飼料添加水平的增加而顯著增加，分 別 在 日 糧 240 g/kg 和 320 g/kg 添加水平時顯著達到峰值（表4）。飼喂添加MS日糧的豬糞便中異丁酸鹽含量最高，而飼喂添加SH日糧的豬糞便中異丁酸鹽含量在各添加水平上基本相同（表5）。飼喂添加LH日糧的豬糞便中丁酸濃度隨纖維水平的增加而顯著增加（表4），飼喂添加MS和SH日糧的豬糞便中丁酸鹽濃度在240 g/kg添加水平時最大。此外，在試驗全部纖維添加水平上，飼喂添加MS和SH飼糧的豬糞便中異丁酸鹽含量最小。在80 g/kg和160 g/kg纖維添加水平下，異丁酸鹽含量最大，且在240 g/kg纖維添加水平后趨于下降。同時，在240 g/kg纖維水平及以上，異丁酸鹽含量（添加MC和LH纖維飼料）最大。總的來說，與研究中測試的不同添加水平所有纖維相比，飼喂添加MC纖維飼料日糧的豬糞便中丁酸鹽濃度最高。

3.4 纖維來源對尿氮含量、糞與尿氮比和尿量的影響

表5顯示的是尿氮、糞與尿氮比和豬日產尿量。添加不同的纖維對尿氮和尿量無影響。隨著纖維添加水平的增加，尿氮和尿量均降低。

4 討論

不同植物的纖維基質和組成不同，決定了不同纖維（飼料）的性質不同，也就決定了其膨脹能力的不同。這種不同可能解釋了飼喂添加不同纖維來源的日糧的豬糞便的差異。觀察顯示，飼喂纖維飼料的豬糞便量多。糞便量多是由于高纖維飼料（GH，MS，SH）中不易消化的纖維成分比例高。與低纖維飼料相比，高纖維飼糧中難以消化的成分占比更大，這些難以消化的成分不能在腸道中進行發酵。ADF和NDF是高度不可消化的飼料成分，因此，豬飼料中纖維含量水平的增加導致產生了更多的糞便排泄物。

目前研究中，攝食較高纖維含量飼糧的豬有較高的糞稠度（高于攝食纖維含量水平較低的豬）。因此，給豬喂食纖維飼料的好處之一是可減少水樣糞的發生。生長豬水樣糞便的出現是仔豬斷奶后出現的常見現象，這是由于仔豬胃腸消化紊亂引起的。胃腸消化紊亂可由各種原因引起，如高蛋白飼喂（生長豬飼喂高蛋白飼料可確保其肌肉快速生長）引起的發酵。此外，低纖維飼喂使結腸中水分和電解質的分泌異常，從而導致形成較臟糞便（污糞）。所以，日糧中難消化成分的增加（特別是日糧中纖維含量增加時，尤其是ADF）可能使得在較高的纖維飼喂水平下形成了較高的糞稠度。另有Bindelle等的研究報告指出約有22%的氮與禾本科飼草中的NDF結合。Schulze等的報道指出攝入的NDF只有約20%被豬消化，其余大量的經由糞便排出。NDF的排出隨不同的纖維源及其添加量而變化，因為不同纖維及含量水平具有不同的組成。因此，隨纖維源植物種類的不同，氮與纖維結合能力也不同，這對于豬吸收氮素也有影響。這就解釋了日糧中添加不同的纖維飼料，豬糞便中氮和蛋白質含量變化的原因。

Kaun和Liong觀察到不同的纖維有不同的可溶性物質。腸內注入SCFAs可使水和電解質的分泌減少。未消化完的蛋白質底物（氨基酸）脫氨以及腸道和豬糞便中厭氧細菌對可溶性碳水化合物的發酵導致SCFAs的產生。飼喂添加SH日糧的豬的糞便中蛋白質含量最高，這也就解釋了為什么目前研究中乙酸和SCFAs的產量最大。因為蛋白質和碳水化合物飼料在到達后腸之前沒有完全被吸收，很可能導致了豬糞便中SCFAs的濃度增加。有時，在豬營養供應有限情況下，SCFAs被豬用作能量來源，這可能導致喂食GH和MS的豬有同樣的情況。飼喂添加高難消化的GH和MS飼料的豬體內SCFA的濃度足可使之作為能量來源來使用。目前的研究表明，高纖維飼料在結腸中發酵產生的SCFAs（如丁酸鹽）較多。這就減少了水和電解質的分泌。SCFA濃度隨著豬日糧纖維含量的增加而增加，也印證了Otto等人的研究結果，Otto等人還發現SCFA隨著豬日糧蛋白質含量的降低而增加。SCFAs的產生是豬日糧中可溶性碳水化合物厭氧發酵的結果。目前的研究中，含有高不消化成分（纖維）的飼料（如SH）可能導致SCFAs作為能源的大量使用。丁酸就是生長豬大腸上皮細胞的主要能量來源。

圖1 日糧中纖維添加水平對生長豬糞便理化組成的影響

表3 不同纖維源對生長豬糞便成分影響比較

表4 纖維源×纖維水平對異丁酸鹽和丁酸鹽影響

表5 纖維源×纖維水平對尿氮含量、糞與尿氮比和尿量的影響（均值標準誤差）

試驗中觀察到，飼喂添加纖維飼料的豬產生大量糞氮。尿氮當隨日糧中纖維水平的增加而下降。隨著日糧中纖維含量的增加，糞便產量增加，氮的再分配減少了豬場氮的揮發。飼喂高纖維飼料的情況下可導致高糞氮和低尿氮的產生，這是氮重新分配的結果，高纖維飼喂使更多的氮與糞而不是尿液結合。與糞結合的氮是細菌性質的（實際上成為細菌自身的組成元素），因為糞中含有脲酶與其結合，故較不易揮發。這也減少了氨氣等揮發性污染物的產生。

5 結論

向生長豬日糧中添加纖維飼料，可增加糞便以及SCFAs的產量并提高糞便的稠度。添加纖維飼料雖然使豬的排泄物有所增加，但與糞便結合的氮的增加導致尿中氮含量降低，使得氮的揮發變少。此外，在目前的研究中，添加MC產生了更多的異丁酸和丁酸，異丁酸和丁酸是具惡臭的發酵副產物。這意味著將纖維納入豬的日糧中會改變生長豬的排泄特性，從而減少豬場排放的污染物，從而驗證了文中所提假設，即向生長豬提供不同的纖維和纖維含量水平會改變豬的排泄特性，從而減少養豬業污染物的排放。生長豬排泄特性的影響及程度取決于所添加使用的纖維飼料，纖維飼料的選擇和使用應當有助于豬場污染物的管理。