不同水平的青貯飼料對飼喂稻草秸稈奶牛瘤胃微生物數量和微生物蛋白合成的影響

賀 寧，高 強，郭彩云

反芻動物的飼料資源主要是以農業副產品為主，特別是在旱季牧草資源匱乏的熱帶國家，這些農副產品資源營養價值低，粗蛋白質含量低，但纖維素含量高，可能會降低動物的生產性能。蛋白質是維持瘤胃生態系統最重要的營養物質，它能刺激動物對干物質的吸收和消化，從而提高動物的生產性能。因此，在日糧中添加含蛋白質的濃縮料可以提高瘤胃細菌的數量，提高動物對飼料的攝入量和消化率。然而，由于濃縮料的價格相對較高，而且可獲取性不強。為了解決這一問題，人們在開發當地可利用的蛋白質補充資源，特別是樹木和豆科植物，如銀合歡等。銀合歡是一種我國比較常見的樹狀豆科植物，由于其高蛋白、適口性、維生素、礦物質特別是硫含量等優良特性，常常被用于反芻動物，對微生物菌群有積極的影響（薛樹媛等，2015）。此外，銀合歡蛋白質和干物質的消化率為60%～70%。此外，銀合歡含有植物次生化合物，如濃縮單寧，這可能有助于減少原生動物的數量，從而減少瘤胃甲烷的排放。然而，利用青貯銀合歡作為反芻動物的優質粗飼料及其對瘤胃微生物和發酵性能的影響，目前的研究資料還很有限。因此，本研究的目的是評估用青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛微生物菌群和微生物蛋白合成的影響，并探討其適宜添加水平。

1 材料與方法

1.1 試驗分組與設計 試驗采用4×4拉丁方設計，選擇12頭初始體重為163±16 kg、帶有瘤胃瘺管的奶牛，隨機分為4個組，每組3個重復，每個重復1頭牛。基礎日糧以100%的水稻秸稈為原料，處理組分別用30%、60%和100%的青貯銀合歡替代水稻秸稈，奶牛自由采食水稻秸稈和青貯銀合歡，每天按照體重的0.2%補充濃縮料。試驗原料及飼料養分分析見表1。試驗期間，分別在上午7點和下午4點飼喂兩次，試驗共分為4個階段，每個階段3周，共持續9周。

1.2 樣品采集與分析 在整個試驗期間，每天記錄飼料提供和剩余量，每周隨機采集飼料樣品2次，使用100℃高溫烘箱烘24 h，用于干物質分析。每一周期的最后1 d采集飼料和糞便樣本。糞便取新鮮總重約50 g/kg，分為兩部分，第一部分用于干物質和常規養分分析，第二部分保存在-80℃冰箱。參考Wanapat和Poungchompu（2001）的研究方法分析分析青貯銀合歡濃縮單寧含量。采用含10%硫酸的塑料容器進行氮固定，以免氮損失，在與糞便相同的天數內收集尿液。尿液樣本約為總尿量的100 mL/L，保存于冰箱中，進行氮分析，確定氮的利用率。采用液相色譜法測定尿囊素含量。根據Chen和Gomes（1995）的方法計算嘌呤排泄量和微生物氮含量。微生物氮合成的效率表示為每單位瘤胃可消化有機物所需的微生物氮含量，即微生物蛋白合成效率=微生物氮/（0.65×瘤胃有機物攝入量）。

表1 原料及試驗日糧營養水平 %

分別于飼喂后0、2、4、6 h采集瘤胃液樣品。在每個周期結束時，每次從瘤胃中部取約200 mL瘤胃液。瘤胃液樣品經四層紗布過濾。樣品被分成兩部分，其中1 mL瘤胃液收集和保存在一個10 mL塑料瓶中（含9 mL福爾馬林），4℃保存用于細菌計數（Galyean，1989）。參考 Hungate（1969）的研究方法分析瘤胃液中淀粉分解菌、蛋白分解菌及纖維分解菌的數量。

1.3 統計分析 所有試驗數據均采用SAS一般線性模型進行方差分析。試驗設計采用4×4拉丁方設計，采用Ducan’s多重比較各組均值差異，各組均值間差異以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果與分析

2.1 日糧對細菌、原生動物和厭氧真菌的影響 用青貯銀合歡替代水稻秸稈對瘤胃微生物直接計數的影響如表2所示，不同處理間的細菌、原生動物和厭氧真菌的平均值有顯著差異（P＜0.05）。以60% 青貯銀合歡替代水稻秸稈組細菌和厭氧真菌數量最多，其次為30%青貯銀合歡組和100%銀合歡組和水稻秸稈組，細菌和厭氧真菌數量分別為3.6×1010～5.9×1010和2.2×104～3.4×104個/mL。而原生動物的平均值隨著青貯銀合歡替代水稻秸稈食品的增加而降低，為 4×105～ 7.2×105個 /mL。

表2 青貯銀合歡水平對奶牛瘤胃細菌、原生動物和厭氧菌的影響 個/mL

2.2 日糧對淀粉分解菌、蛋白分解菌和纖維素分解菌的影響 表3顯示了青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛活菌數量的影響。不同處理間的淀粉分解菌均值無顯著差異（P＞0.05），而隨著青貯銀合歡替代水稻秸稈水平的升高，纖維分解菌和蛋白分解菌種群均顯著增加（P＜0.05）。在60%青貯銀合歡飼糧組中，纖維分解菌和蛋白分解菌的數量最多，分別為6.4×108和4.0×107cfu/mL（P＜ 0.05）。

表3 青貯銀合歡水平對奶牛瘤胃活菌量的影響cfu/mL

2.3 日糧對奶牛日糧氮平衡與微生物蛋白合成效率的影響 青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛氮平衡和微生物蛋白合成的影響見表4。隨著日糧青貯銀合歡替代水稻秸稈水平的升高，氮攝入量、糞氮和尿氮排泄量呈顯著的線性增加（P＜ 0.05），分別為 17.8～ 125.8 g/d、8.5～ 50.9 g/d和4.6～30 g/d。各處理間氮吸收量差異具有顯著性（P＜0.05），其中以60%和100%青貯銀合歡組最高。本研究結果還表明，60%青貯銀合歡組氮沉積率最高，達到45 g/d（P＜0.05）。另一方面，日糧處理對尿囊素的排泄和吸收具有顯著影響（P＜0.05），其中以60%青貯銀合歡組的奶牛最高，分別為44.0～84.8和30.2～77.2 mmol/d。日糧中微生物氮含量顯著差異（P＜0.05），60%青貯銀合歡組含量最高，達到56.1 g/d。60%青貯銀合歡組微生物氮合成效率最高，其次是30%、100%和0%青貯銀合歡組。

表4 青貯銀合歡水平對奶牛氮利用及嘌呤衍生物量的影響

3 討論

3.1 青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛瘤胃細菌、原生動物及厭氧真菌的影響 隨著日糧中青貯銀合歡添加水平的升高，原生動物數量呈下降趨勢，這與Hung等（2013）的研究結果一致，其報道日糧銀合歡顆粒水平增加可以降低原生動物數量。原生動物數量的減少可能是由于青貯銀合歡中含有濃縮單寧，因為和Guo等（2008）的研究結果證實了這一點，其報道了植物濃縮單寧可以降低瘤原生動物的數量。細菌和厭氧真菌的平均值隨青貯銀合歡添加水平的升高而增加，但在濃縮單寧達到攝入量高水平時（100%青貯銀合歡組）并未現身出細菌和厭氧真菌數量的相應升高，這可能是由于原生動物和厭氧真菌之間的相互作用。根據Newbold和Hillman（1990）的報道，當原生動物從瘤胃中除去時，厭氧真菌數量增加。此外，日糧添加60%青貯銀合歡可以為微生物生長提供足夠的氮源，導致細菌數量的增加。

3.2 青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛瘤胃淀粉分解菌、蛋白分解菌和纖維分解菌的影響 不同處理間的纖維分解菌群和蛋白分解菌群差異顯著，其中以60%青貯銀合歡飼料組表現最高，這可能是由于原生動物數量的減少導致細菌數量的增加，正如Makkar等（1995）報道瘤胃原生動物有吞噬瘤胃細菌的能力。此外，細菌數量的增加可能是青貯銀合歡組提高了奶牛蛋白質攝入量的結果，也與青貯銀合歡中硫水平較高有關。濃縮單寧可能會抑制瘤胃中纖維分解菌和蛋白分解菌的生長，單寧對細菌的抑制作用可能是由于單寧與細菌的細胞壁和細胞膜形成復合物，從而引起細胞的形態學改變（Smith等，2005）。

3.3 青貯銀合歡替代水稻秸稈對奶牛氮利用和微生物氮合成的影響 本研究利用青貯銀合歡替代水稻秸稈飼喂奶牛，氮平衡的結果與Hung等（2013）的研究結果一致，其通發現銀合歡提高了水牛氮利用率，說明蛋白質含量高的銀合歡可以為奶牛提供更多的氮。然而，隨著日糧青貯銀合歡添加水平的升高，糞氮排泄量提高，其中100%青貯銀合歡組表現最高，這可能是由于銀合歡中蛋白質和濃縮單寧的水平較增加了蛋白質從瘤胃逃逸并流向小腸的幾率。單寧-蛋白復合物釋放的蛋白不僅依賴于瘤胃pH值，還依賴于單寧分子的化學特性，并可與內源或微生物蛋白結合（McNeill等，1998）。有報道稱，由于日糧蛋白質水平增加會導致尿氮排泄量提高，而氮的攝入量和日糧蛋白中瘤胃可降解蛋白的高比例也會增加尿中氮的含量，當蛋白質降解速度快于合成時，氨會在瘤胃液中積累，并被吸收到血液中，運輸到肝臟轉化為尿素通過尿氮的形式排出（Javaid等，2008）。

尿中嘌呤衍生物的排泄是判斷瘤胃微生物蛋白質合成量的一個重要指標。瘤胃微生物蛋白的合成在反芻動物中起著重要的作用，其可以為宿主動物提供大量優質的蛋白質資源，占總可吸收蛋白的50%～80%。然而，微生物蛋白質的合成和效率取決于多種因素，如干物質攝入量、氮源和碳水化合物的瘤胃降解率、瘤胃稀釋率、礦物質等因素。本研究表明，在60% 青貯銀合歡組中，微生物蛋白合成最高，其次為30%、100%和0%組，這說明水稻秸稈的粗蛋白質水平較低（2.4%），對微生物生長有負面影響。此外，青貯銀合歡日糧中的濃縮可以幫著微生物同步釋放各種營養物質，而這些營養物質反過來又可能提高微生物蛋白的合成效率（Pathak，2008）。然而，青貯銀合歡添加水平達到100%時，較30%和60%組并未改善微生物蛋白質合成，作者推測這可能由于蛋白質水平的過高導致日糧蛋白質和能量比的不平衡，同時高水平的濃縮單寧也可能對瘤胃微生物的生長產生抑制作用。

4 結論

本研究結果發現基礎日糧用青貯銀合歡替代水稻秸稈的最適水平為60%，其提高了活菌群數量，尤其是蛋白水解菌和纖維素水解菌的數量，同時也促進了氮利用和微生物蛋白的合成。但在奶牛的泌乳和育肥過程中，應進一步研究青貯銀合歡對生產性能和肉、奶品質的影響。