草料切割長度對山羊咀嚼活動、瘤胃發酵和甲烷排放的影響

趙海天

（甘肅省會寧職業中等專業學校，甘肅白銀 730726）

瘤胃氣體包括氫氣、甲烷和二氧化碳，它們主要在碳水化合物發酵成揮發性脂肪酸過程中產生（李凱凱等，2014）。瘤胃氣體有兩種形式，一種是液態的溶解氣體，另一種是瘤胃頂空的氣體和呼出氣體。有報道稱，瘤胃溶解氣體過飽和度，飽和因子決定了溶解氣體由液相向氣相的演化，從而可能影響腸道氣體排放（Wang等，2016）。然而，很少有研究確定影響瘤胃溶解氣體、飽和因子和氣體排放的因素。從直觀上看，飽和因子可以受到物理因素的影響，如瘤胃運動能力，因為瘤胃收縮主要與消化道的劇烈混合有關（Braun和Rauch，2008）。日糧中飼料顆粒大小通過刺激瘤胃壁改變咀嚼活動，從而影響瘤胃運動，而更大的咀嚼活動也可能增加唾液體積，同時增加瘤胃液中碳酸氫鹽濃度，從而影響瘤胃發酵和產甲烷（Patra和Yu，2013）。因此，本試驗的目的評估黑麥草的切割長度對山羊咀嚼活動、瘤胃發酵和甲烷排放的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗分組與飼養管理 選擇12頭平均體重為（36.97±4.89）kg的山羊，隨機分為2個組，每組6個重復，每個重復1頭，兩組山羊分別飼喂黑麥草切割長度為40 mm和80 mm的全混合日糧（表1），試驗共進行2個階段，每個階段4周，前2周為適應期，后2周為樣品采集期。14 d的采樣周期包括5 d收集糞便和尿液，7 d測量甲烷和二氧化碳排放以及2 d瘤胃液收集。

1.2 樣品采集 在第21-24 d，利用紅外攝像機測量咀嚼活動。測定正式試驗后5 d內的表觀養分消化率。每天收集山羊的糞便，匯總后加入10%硫酸固氮。樣品烘干粉碎后，用于分析干物質、粗蛋白、粗脂肪、淀粉、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量。分別在飼喂后0、2和4 h后采集瘤胃液，用于測定pH值、氨和揮發性脂肪酸濃度。氣體溶解度和飽和因子參考Wang等（2016）的方法進行分析。

表1 日糧組成及營養水平

1.3 統計分析 采用SPSS 18.0軟件進行統計分析。所有數據均采用混合線性模型進行分析，其中處理為固定效應，山羊數量和周期為隨機效應。當包含采樣時間時，模型中包含處理，處理與采樣時間的交互作用為固定效應，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 采食量和消化率 從表2可知，草料切割長度為40 mm時草料濃度較80 mm組顯著提高了11.88%（P＜0.05），而T2組中性洗滌纖維表觀消化率較T1組顯著提高了5.70%（P＜0.05）。草料切割長度為40或80 mm對山羊采食量、干物質、有機物、粗蛋白、酸性洗滌纖維和淀粉表觀消化率的影響無顯著差異（P＞0.05）。

表2 草料切割長度對山羊采食量和消化率的影響

2.2 瘤胃發酵性能 從表3可知，草料切割長度為40 mm以及采食后2 h，瘤胃氨濃度表現最高（P＜0.05），同時草料切割長度和采食后時間對瘤胃氨濃度的影響具有顯著交互作用（P＜0.05）。草料切割長度對瘤胃pH、揮發性脂肪酸總濃度、乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、異戊酸濃度以及乙酸與丙酸比值的影響無顯著差異（P＞0.05）。山羊采食后0 h，瘤胃乙酸、異丁酸、異戊酸以及乙酸與丙酸比值表現最高（P＜0.05）。草料切割長度與采食后時間對瘤胃揮發性脂肪酸濃度以及單一揮發性脂肪酸濃度的影響無顯著交互效應（P＞0.05）。

2.3 山羊咀嚼活動及氣體排放 從表4可知，草料切割長度對甲烷和二氧化碳排放量的影響無顯著差異（P＞0.05），但切割長度為80 mm時山羊的采食時間（min/d或min/g采食量）、反芻時間（min/d或min/g采食量）和咀嚼時間（min/d或min/g采食量）分別較40 mm組顯著提高了 19.72%和 27.61%、16.01%和 24.51%和16.76%、21.17%（P＜0.05），而草料切割長度為40 mm組山羊休息時間較80 mm組顯著提高了10.54%（P＜0.05）。

表3 草料切割長度對山羊瘤胃發酵性能的影響

表4 草料切割長度對山羊咀嚼活動及氣體排放的影響

2.4 瘤胃氣體溶解度和飽和因子 從表5可知，草料切割長度對氫氣、甲烷和二氧化碳溶解度及飽和因子的影響無顯著差異（P＞0.05）。采食后4 h，瘤胃氫氣溶解度表現最高，二氧化碳溶解度表現最低（P＜0.05），同時采食后2 h，氫氣的飽和因子表現最高（P＜0.05）。草料切割長度和采食后時間對氫氣飽和因子的影響具有顯著交互效應的趨勢（P=0.09）。

3 討論

飼糧顆粒大小可能改變飼料在瘤胃的停留時間，從而影響瘤胃揮發性脂肪酸濃度，因為隨著飼料過瘤胃速率的增加，瘤胃停留時間的縮短有利于瘤胃發酵途徑產生更多的丙酸鹽，而降低乙酸濃度（Janssen，2010）。然而，許多研究表明飼料粒徑的增加大于8 mm未必改變單一揮發性脂肪酸的濃度（Kaeokliang等，2019）。在本研究中，黑麥草切割長度的增加并沒有改變單一揮發性脂肪酸的摩爾比例。咀嚼，包括進食和反芻，是將攝入的飼料分解成更小顆粒的基本活動，這些小顆粒會被瘤胃微生物進一步降解。Cao等（2013）研究報道飼糧顆粒大小與咀嚼活動時間呈正相關，表明顆粒大小增加會使動物花更多的時間進食和反芻。與上述結果一致的是，我們還發現提高黑麥草切割長度增加了山羊咀嚼活動的時間，而與之相關的休息時間降低。

咀嚼活動是影響瘤胃運動和重碳酸鹽豐富的唾液流入瘤胃的重要因素，從而可能改變瘤胃內產甲烷和溶解氣體的飽和度。例如，與休息活動相比，進食和反芻活動增加了反芻動物長時間的網狀瘤胃收縮和唾液生成的速度（Braun和Rauch，2008）。因此，瘤胃運動的增強促進了瘤胃消化混合的強度，液相與頂空的氣體交換可能改變溶解氣體的飽和因子。在我們的研究中，切割長度為100 mm的黑麥草組對溶解的甲烷和二氧化碳飽和因子沒有顯著影響，有降低溶解氫氣飽和因子的趨勢。

反芻動物通過打嗝排出氣體，這可能受到瘤胃運動的影響，因為額外的瘤胃收縮與打嗝排出氣體有關。此外，進食和反芻活動也會增強網狀瘤胃的收縮，從而可能改變瘤胃內的飼料滯留時間（Zetouni等，2018）。研究報告顯示，被清除氣體的體積與瘤胃收縮頻率呈正相關，與瘤胃顆粒物質部分流出率的變化相關（Okine等，2009）。但是，Zetouni等（2018）報道稱，反芻時間與甲烷排放無關，因此不能作為奶牛甲烷排放的有用指標。其還推測，增加反芻時間不一定會改變反芻動物的瘤胃pH值和消化率。在本研究中，雖然增加黑麥草的切割長度增加了反芻活動，但并不影響瘤胃甲烷和二氧化碳的排放。

表5 草料切割長度山羊瘤胃中氣體的溶解度和飽和因子

4 結論

黑麥草的切割長度（20和100 mm）對山羊大部分營養物質消化率、瘤胃pH值和揮發性脂肪酸濃度無顯著影響，同時提高黑麥草的切割長度增加了山羊的采食、中性洗滌纖維表觀消化率和反芻活動，但咀嚼活動的變化對瘤胃溶解氣體、飽和因子和氣體排放的影響很小。