飼料來源對育肥湖羊生產性能、養分消化及瘤胃微生物組成的影響

董春曉，呂佳穎，張智安，李飛*，李發弟,2

(1.蘭州大學草地農業生態系統國家重點實驗室，蘭州大學農業農村部草牧業創新重點實驗室，蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省肉羊繁育生物技術工程實驗室，甘肅 民勤 733300)

粗飼料是牛和羊等反芻動物的重要營養來源，其主要由青綠飼料制作的干草、收割后的秸稈、草籽、糟粕、油料籽實和餅粕產品等組成[1]。粗飼料由于較高的粗纖維含量，尤其是木質素和硅的存在導致單胃動物難以消化利用；而反芻動物卻可以通過瘤胃內各種微生物的發酵過程降解并吸收粗飼料中的營養成分。粗飼料也是調節和維持反芻動物瘤胃健康的重要因素，它的攝入可刺激動物反芻和唾液分泌，緩沖瘤胃pH值，防止瘤胃酸中毒，維持瘤胃微生物的生存及相關酶活性[2]。日糧的粗飼料組成和處理方式也可顯著影響動物生產性能[3-4]。馬琴琴等[5]研究發現，分別以苜蓿(Medicagosativa)和羊草(Leymuschinensis)為唯一粗飼料來源，苜蓿處理灘羊平均日采食量顯著高于羊草處理。Turner等[6]研究發現，分別以苜蓿干草和胡枝子(Lespedezabicolor)干草為唯一粗飼料來源，苜蓿干草處理山羊的干物質采食量顯著高于胡枝子干草處理。也有研究表明，粗飼料來源不同，瘤胃菌群結構會有所差異。Huws等[7]研究指出，對肉牛分別飼喂干草青貯和紅三葉草(Trifoliumpratense)青貯兩種不同粗飼料來源的日糧，干草青貯組肉牛瘤胃液中產琥珀酸絲狀桿菌和解脂厭氧弧菌的數量顯著高于紅三葉草青貯組。Kong等[8]研究發現，奶牛分別以苜蓿和黑麥(Secalecereale)為粗飼料來源，苜蓿組奶牛瘤胃內細菌物種豐富度顯著高于黑小麥組。生產實踐中為提高肉用反芻動物育肥性能，日糧中需要配合富含淀粉和蛋白質的原料[9]導致動物有效纖維攝入不足、反芻和咀嚼活動減少，不利于反芻動物瘤胃健康[10]，保證日糧有效纖維含量是調節瘤胃健康的重要手段[11]。研究表明農副產品纖維含量豐富，能夠提供一定量的物理有效纖維，維持動物瘤胃健康及提高其生產性能[12-13]。甘肅河西地區擁有產量豐富的農副產品，玉米秸稈、玉米芯、葵花籽殼和油菜秸稈來源廣泛，在該地區經常用于粗飼料飼喂家畜。目前，在高精料日糧中分別以這四種農副產品作為粗飼料來源探究對湖羊育肥性能及瘤胃微生物的研究報道較少。本研究分別以玉米秸稈、玉米芯、葵花籽殼和油菜秸稈作為湖羊日糧唯一粗飼料來源，探索其對育肥湖羊生產性能、瘤胃養分消化及微生物組成的營養作用，為進一步闡述其在反芻動物飼料應用中的可行性提供理論依據。

1 材料與方法

試驗羊購自甘肅三洋金源農牧股份有限公司羊場，于2016年9-12月在甘肅省民勤縣蘭州大學試驗基地進行飼養管理，各項常規指標于飼養試驗結束后，在蘭州大學草地農業科技學院反芻動物研究所進行測定。

1.1 試驗設計

試驗選用120只60日齡左右，平均體重為(22.9±1.2)kg的健康湖羊公羔，根據體重相近原則隨機分成4組，每組5個重復，每個重復6只羊，分別飼喂以玉米秸稈(corn stalk, CS)、玉米芯(corn cob, CC)、葵花籽殼(sunflower seed hull, SH)和油菜秸稈(rapeseed straw, RS)作為粗飼料來源的日糧，粗飼料配給比例均為20%，試驗日糧配方及營養成分見表1。

1.2 飼養管理

試驗開始前對所有羊只進行體內外驅蟲，并對羊舍進行全面消毒。整個試驗持續77 d，預試期7 d，正試期70 d。每日于8:00和16:00飼喂各試驗日糧，精粗比為80∶20，所有羊只自由采食及飲水。

在正試期的第42天，每組每個重復選擇接近該重復平均體重的1只羊進行消化代謝試驗，即每組5只羊，共20只羊。試驗期共7 d，預試期3 d，正試期4 d，試驗羊通過消化代謝籠進行單籠飼喂。

表1 日糧配方及營養水平Table 1 Formula and nutritional level of diets (飼喂基礎 Fed basis，%)

1預混料組成：鐵69.63 mg·kg-1; 銅7.41 mg·kg-1; 錳23.7 mg·kg-1; 鋅55 mg·kg-1; 碘0.67 mg·kg-1; 硒0.3 mg·kg-1; 鈷0.3 mg·kg-1; 維生素A 2500 IU; 維生素E 23 IU。1Premix: Fe 69.63 mg·kg-1; Cu 7.41 mg·kg-1; Mn 23.7 mg·kg-1; Zn 55 mg·kg-1; I 0.67 mg·kg-1; Co 0.3 mg·kg-1; VA2500 IU; VE23 IU.

1.3 樣品采集

消化代謝試驗通過全收糞尿法收集糞樣和尿樣，同時每天采集飼料樣品，用于測定營養物質表觀消化率，方法參照田華勤[14]。

試驗結束后，每個重復選擇健康、體重接近其平均體重的3只羊進行屠宰。禁食24 h，禁水2 h，頸動脈放血屠宰。屠宰后將湖羊瘤胃分離出來，取出瘤胃內容物2份，分裝在50 mL凍存管，-20 ℃冷凍保存，用于提取微生物DNA。

1.4 測定指標及方法

1.4.1生產性能指標測定 以正試期第1天羊的體重為初始體重(initial body weight, IBW)，第70天體重為末體重(final body weight, FBW)，正試期每14 d稱重并記錄采食量。計算平均日增重(average daily gain, ADG)、干物質采食量(dry matter intake, DMI)和料重比(feed to gain ratio, F/G)。

1.4.2營養物質表觀消化率測定 參照張麗英[15]主編《飼料分析及飼料質量檢測技術》測定方法，將消化代謝試驗中采集的飼料樣和糞樣進行干物質(dry matter, DM)、有機物(organic matter, OM)、中性洗滌纖維(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)含量測定;參照田華勤[14]的方法計算日糧中各營養物質表觀消化率。

1.4.3微生物DNA的提取及分析 使用EZNA Stool DNA試劑盒(Omega Bio-tek, Norcross, GA, USA)提取微生物基因組DNA，方法參考說明書。對瘤胃細菌進行絕對定量，細菌的質粒DNA與試驗羊的瘤胃微生物DNA在同一板進行擴增，反應體系為20 μL，包括10 μL SYBR Green Ⅱ，7.8 μL ddH2O，上下游引物各0.6 μL，微生物DNA樣品1 μL，各細菌的擴增引物見表2。參考金迪[16]的方法計算各樣品中每種細菌的拷貝數。

表2 瘤胃微生物Real time-PCR引物Table 2 Rumen microorganisms Real time-PCR primer

1.5 統計方法

使用Excel 2013進行試驗數據整理，采用 SPSS 18.0統計軟件進行單因素方差分析(ANOVO)，通過Duncan法進行多重比較，P<0.05 作為差異顯著的判斷標準。

2 結果與分析

2.1 不同粗飼料來源對育肥湖羊生產性能的影響

如表3所示，4組湖羊IBW及F/G差異均不顯著(P>0.05)。CS組湖羊DMI顯著高于其他3組(P<0.05)。CS組湖羊FBW和ADG顯著高于RS組(P<0.05)，其他組間差異不顯著(P>0.05)。

表3 粗飼料來源對育肥湖羊生產性能的影響Table 3 Effects of roughage sources on growth performance of finishing Hu lamb

注：同行不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同或無字母表示差異不顯著(P>0.05)。下同。

Note: Values with different letters for the same line mean significant differences (P<0.05), and with the same or no letter mean no significant difference (P>0.05). The same below.

2.2 不同粗飼料來源對育肥湖羊養分消化的影響

如表4所示，消化代謝試驗中4組湖羊DMI差異不顯著(P>0.05)。CC組湖羊DM消化率顯著高于SH組和RS組(P<0.05)，CS組湖羊DM消化率顯著高于RS組(P<0.05)，其他組間差異不顯著(P>0.05)。CS組和CC組湖羊OM消化率及NDF消化率均顯著高于SH組和RS組(P<0.05)，其他組間差異不顯著(P>0.05)。CS組和CC組湖羊ADF消化率顯著高于RS組(P<0.05)，SH組湖羊ADF消化率與其他3組湖羊差異均不顯著(P>0.05)。SH組湖羊N消化率顯著高于RS組(P<0.05)，其他組間差異不顯著(P>0.05)。

表4 粗飼料來源對育肥湖羊養分消化的影響Table 4 Effects of roughage sources on apparent digestibility of finishing Hu lamb

2.3 不同粗飼料來源對育肥湖羊瘤胃微生物數量的影響

如表5所示，CS組和CC組湖羊瘤胃中白色瘤胃球菌和普雷沃氏菌數量均顯著高于RS組(P<0.05)，而SH組湖羊瘤胃中兩種細菌的數量與其他3組湖羊均無顯著差異(P>0.05)。CS組和CC組湖羊瘤胃中黃色瘤胃球菌和產琥珀酸絲狀桿菌數量均顯著高于SH組和RS組(P<0.05)，其他組間差異不顯著(P>0.05)。4組湖羊瘤胃中反芻獸新月單胞菌數量差異不顯著(P>0.05)。

表5 粗飼料來源對育肥湖羊瘤胃微生物數量的影響Table 5 Effects of roughage sources on distribution of rumen microbial in finishing Hu lamb

注：表中數據為log10(16S rRNA拷貝數)·g-1瘤胃內容物。

Note:The data in the Table are log10(16S rRNA copy number)·g-1rumen microbial.

3 討論

3.1 不同粗飼料來源對育肥湖羊生產性能的影響

干物質采食量決定反芻動物維持健康、正常生長發育及生產所需的養分含量，主要受日糧適口性、精粗比、能量濃度、蛋白質水平及纖維水平的影響[22]。本試驗各組日糧精粗比一致，CS組湖羊DMI顯著高于另外3組，可能是由于玉米秸稈有相對較好的適口性。Poppi[23]研究NDF水平對反芻動物DMI影響的結果表明，日糧NDF水平越高，動物采食量則越低。范鋌[24]研究指出，46% NDF日糧處理組奶牛，其DMI顯著高于43%和40% NDF日糧組。張勇等[3]研究發現，以NDF含量為54.31%的油菜稈日糧和NDF含量為42.21%的花生藤日糧分別飼喂湖羊，花生藤日糧組湖羊DMI顯著高于油菜稈日糧組。而本研究中CS組日糧NDF含量最高，且該組湖羊DMI也最高，RS組日糧NDF含量最低，此組湖羊DMI也為最低，與前述研究結果皆不一致。這可能是由于CS組湖羊瘤胃NDF消化率顯著高于RS組，使得瘤胃中粗纖維流通速率增加，降低了瘤胃充盈程度，加大瘤胃空間，從而提升湖羊DMI。張兵等[22]也指出，飼料NDF水平和降解速率會通過影響瘤胃充盈度進而調節采食量。本試驗中NDF含量較高的CS組湖羊公羔DMI顯著高于其他3組，這與解彪等[25]的研究結果一致，可能是由于兩者試驗對象均為羔羊。

蛋白是動物日糧重要組成之一，羔羊飼料含有適量蛋白可加快其生長速度，提高育肥性能。司丙文等[26]研究發現，當開食料CP含量為13%時，肉羊DMI達1.43 kg·d-1，擁有較好的免疫機能和生產性能。馬功珍等[27]研究指出，羔羊補飼20% CP的精料更有利于其生長發育。Haddad等[28]研究發現，羔羊DMI和ADG隨日糧CP含量在一定范圍內增加而顯著提高。而格根圖[29]在絨山羊對非常規粗飼料飼用價值的研究中發現，絨山羊DMI與飼料CP含量呈顯著負相關(r=-0.57)，本試驗也發現RS組日糧CP含量最高，該組湖羊DMI卻為4組試驗動物中最低者，這可能是由于較高的蛋白質水平會造成其熱增耗升高，引起湖羊體溫升高，從而DMI降低。羔羊育肥階段所需養分皆來自所飼日糧，攝入較多營養物質有助于羔羊體重增長，本試驗CS組湖羊ADG顯著高于RS組，此為兩組湖羊DMI差異顯著的直接結果。CS組湖羊DMI顯著高于CC組和SH組，但此3組湖羊ADG差異不顯著，可能由于CC組和SH組湖羊對日糧中氮的利用率較高，因此，將價格低廉、來源廣泛的葵花籽殼和玉米芯分別作為育肥羔羊唯一粗飼料來源，可改善其飼料效率，有效降低飼喂成本。

3.2 不同粗飼料來源對育肥湖羊養分消化的影響

日糧養分的消化率不僅與反芻動物自身的消化能力有關，還受日糧可消化性的影響。日糧種類、化學成分、物理結構及營養水平均為影響其可消化性的重要因素。王丹丹[30]研究發現，奶牛以玉米秸稈作為單一粗飼料時，其DM、NDF、ADF和CP的表觀消化率均顯著低于混合粗飼料組。Cantalapiedrahijar等[31]研究指出，以青干草為山羊粗飼料來源，精粗比低的組別中山羊對飼糧各成分的表觀消化率顯著高于精粗比高的山羊組別。Horn等[32]報道，奶牛日糧中分別添加同等比例的葵花籽殼和棉籽殼時，葵花籽殼組奶牛對OM、DM和ADF的表觀消化率更低(P<0.05)。本試驗中SH組湖羊對DM和OM的消化率均顯著低于CC組，且日糧NDF含量較高的CS組湖羊對DM和OM的消化率也較高，這與范鋌[24]發現低NDF日糧組奶牛對DM和OM的消化率顯著高于高NDF日糧組的結論不一致。本試驗中RS組日糧NDF含量最低，CP含量最高，但可能由于其木質化程度較高，使得粗纖維在湖羊瘤胃內的降解效率較低，從而導致DM和OM的消化率較低。此外，曹志昂[33]研究發現奶牛瘤胃中NDF消化率隨日糧物理有效中性洗滌纖維(physically effective neutral detergent fiber, peNDF)含量的增加而顯著提高。因此，本試驗結果形成的原因也可能是RS組日糧peNDF水平較低，造成湖羊瘤胃內pH下降，影響了羊只對NDF及ADF的消化，同時造成DM及OM的消化率降低。

日糧纖維對反芻動物而言必不可少，不僅可以為反芻動物瘤胃內的微生物活動提供能量，而且可以促進動物反芻和咀嚼。NDF和ADF的表觀消化率可反映動物對日糧纖維的消化能力。本試驗CS和CC組湖羊NDF和ADF的消化率顯著高于SH組和RS組，與張立濤等[34]報道高NDF(33.35%)日糧組綿羊對NDF和ADF的消化率顯著高于低NDF(26.51%)日糧組的結論一致。纖維素是結構性碳水化合物的主要成分，與淀粉等非結構性碳水化合物相比，其在瘤胃內發酵速度較慢，粗飼料纖維含量高可有效促進瘤胃內容物的固液相分離，以增加粗飼料在瘤胃停留時間，促使NDF消化率升高[35-36]。此外，RS組湖羊瘤胃內NDF和ADF消化率在4組試驗羊中最低，這可能是由于該組日糧NDF水平最低，對湖羊反芻活動有所影響，引起唾液分泌量減少，導致瘤胃內pH下降，從而纖維分解菌繁殖受抑[13]，最終導致羊只對纖維的降解效率降低。

3.3 不同粗飼料來源對育肥湖羊瘤胃微生物數量的影響

瘤胃菌群結構與日糧組成密切相關，已有研究表明，日糧結構是影響反芻動物瘤胃微生物數量的最主要因素[37]。董瑞陽[38]研究報道，隨日糧中玉米青貯含量的增加(10, 17, 23 kg)，奶牛瘤胃中纖維分解菌的數量隨之顯著降低；周瑞[39]研究報道，以燕麥干草作為粗飼料來源的綿羊瘤胃中纖維分解菌的數量顯著高于全株青貯玉米處理組；楊宏波等[40]研究發現，精粗比低的日糧處理組犢牛，其瘤胃中白色瘤胃球菌和溶纖維丁酸弧菌的數量顯著高于精粗比高的處理組。本試驗結果顯示，CS和CC組湖羊瘤胃內黃色瘤胃球菌和產琥珀酸絲狀桿菌的數量均顯著高于SH和RS組，與前人研究發現日糧NDF水平高時其數量也更豐富的結論一致[41]。粗飼料中的纖維物質主要依靠反芻動物瘤胃中的纖維分解菌降解，其降解率是決定粗飼料飼喂價值的重要因素[42]。本試驗結果顯示CS和CC組試驗羊NDF消化率顯著高于SH和RS組，這可能是由于葵花籽殼和油菜秸稈木質化程度高，木質素和細胞壁中多糖結合形成很難被動物胃腸道中的酶降解的復合物，造成SH組試驗羊NDF消化率較低。瘤胃細菌(尤其是附著在食糜中飼料顆粒表面的纖維分解菌)在纖維降解中起決定性作用[43]，本研究中CS和CC組試驗羊瘤胃中纖維分解菌數量顯著高于SH和RS組，因此兩組試驗羊NDF消化率較高。另外，研究發現瘤胃中戊酸含量與纖維分解菌的數量呈負相關[44]，而瘤胃中纖維分解菌的生長離不開異戊酸[45]，Bentley等[46]和Yang[47]的研究也表明，在發酵底物中添加異戊酸可以提高纖維降解速率；因此，本試驗纖維分解菌數量較低的SH和RS組湖羊瘤胃中戊酸和異戊酸的濃度可能更高。戊酸和異戊酸是亞急性瘤胃酸中毒(subacute ruminal acidosis, SARA)情況下瘤胃乳酸的代謝產物[48]，戊酸和異戊酸濃度與奶牛對SARA的易感性呈顯著正相關，戊酸濃度與瘤胃pH呈顯著負相關[49]，則本試驗中SH組和RS組湖羊發生SARA的風險可能更大。普雷沃氏菌主要降解日糧中半纖維素、淀粉和單糖等[50]，本研究中CS組和CC組日糧中半纖維素含量可能較高，因而導致該菌數量較RS組高。

4 結論

本研究結果表明，玉米秸稈、玉米芯、葵花籽殼和油菜秸稈分別作為育肥湖羊唯一粗飼料來源時，油菜秸稈處理日糧顯著降低湖羊日增重，其他3組日糧間差異不顯著。葵花籽殼和油菜秸稈處理組的育肥湖羊，其OM和NDF消化率顯著低于玉米秸稈和玉米芯處理，且玉米秸稈組和玉米芯組日糧有利于纖維分解菌的生存，可促進纖維素在瘤胃中的降解。