甘蔗品种及收割期对生长期肉牛采食量和瘤胃参数的影响

常 青

除了动物生理状态外，含有高中性洗涤纤维和低能量浓度的低消化日粮的摄入量受瘤胃填充的限制，而高发酵、高能量日粮的摄入量受代谢途径的驱动。在整个收割季节，甘蔗越成熟糖分越多，纤维消化率越低，其通过高可溶性糖含量和低纤维消化率两种机制来控制动物的采食量（刘文秀，2009）。因此，在收获季节开始时进行青贮可能是一个合理的选择，使收获的早熟甘蔗通过青贮来实现更大的中性洗涤纤维消化率。瘤胃填充会限制采食量，其是瘤胃内容物通过速度慢的结果。而牧草中性洗涤纤维消化率越大，瘤胃中性洗涤纤维消失率越高，瘤胃填充效果越差（Allen，2014）。可溶性糖，如蔗糖是一种替代能源，但与淀粉相比具有不同的发酵特性。Oba（2011）研究发现，当淀粉被糖部分替代时，瘤胃pH并没有降低，反而升高，尽管糖的发酵速率比淀粉快，同时用糖代替淀粉也会增加瘤胃中丁酸的比例和奶牛的采食量。通过育种手段提高牧草中性洗涤纤维消化率是提高反刍动物牧草营养品质的一个重要措施。但甘蔗育种系统并不关注纤维质量，而是关注乙醇和蔗糖产量的积累。由于甘蔗是最常见的纤维来源，因此，本试验旨在评价不同成熟度期和不同中性洗涤纤维消化率的青贮甘蔗对肉牛采食量、瘤胃动力学、代谢及微生物种群的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料与动物分组 甘蔗是一种多年生作物，每年收获一次，由于产量下降，通常每5年重新种植一次。本试验在甘蔗作物的第四年进行，每周对4块地进行取样，并进行蔗糖和中性洗涤纤维消化率的表观测定。500 g样品榨出果汁后，用旋光度法测定其表观蔗糖含量，以确定其成熟期。参考Sousa等（2014）的方法分析甘蔗的中性纤维消化率。选择8头体重为（374±13.88）kg的带有瘤胃瘘管的肉牛作为瘤胃液供体，试验日粮组成见表1，每天对肉牛饲喂2次，试验共进行84 d（每21 d为一个时期），在试验结束前4 d分别收集瘤胃液。

表1 青贮甘蔗及日粮营养成分

1.2 样品采集 在试验第18、19和20天分别对试验饲料、粗饲料、精料进行采样，用于分析化学成分。

1.3 瘤胃液和纤维动力学及瘤胃微生物种群 参考Rinne等（2002）研究方法测定瘤胃液和纤维动力学，瘤胃发酵参数如pH、氨氮和短链脂肪酸水平参考Sousa等（2014）的研究方法。瘤胃液大肠杆菌、白色瘤胃球菌、牛链球菌和埃氏巨球型菌相对含量的分析参考Sousa等（2014）的方法。

1.4 统计分析 试验参数均采用SAS软件MIXED程序进行分析，试验数据残差的正态性采用Shapiro-Wilk检验，方差齐性采用Levene检验。Ducan’s多重比较研究各组平均值之间的差异显著性，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 采食量、瘤胃池、纤维和瘤胃液动力学 由表2可知，早熟期低中性纤维消化率青贮甘蔗组干物质摄入量最大（P＜0.05），其不可消化中性洗涤纤维摄入量最高（P＜0.05）。早熟期青贮甘蔗组中性洗涤纤维摄入量显著高于晚熟青贮甘蔗组（P＜0.05）。甘蔗收割时期和品种对瘤胃池参数的影响无显著交互效应（P＞0.05）。低中性洗涤纤维消化率品种的青贮甘蔗组瘤胃池干物质、中性洗涤纤维和不可消化中性洗涤纤维量最高（P＜0.05）。高中性洗涤纤维消化率品种的青贮甘蔗组中性洗涤纤维周转、不可消化纤维过瘤胃速度和可消化中性洗涤纤维周转最高（P＜0.05）。甘蔗收割时期和品种对瘤胃纤维动力学指标的影响无显著交互效应（P＞0.05）。低中性洗涤纤维消化率品种的早熟期青贮甘蔗组瘤胃液周转速率（L/d）显著提高（P＜0.05）。

2.2 瘤胃发酵参数 由表3可知，高中性洗涤纤维消化率品种的早熟青贮甘蔗显著提高了瘤胃pH（P＜0.05），而同样收割时期的低中性洗涤纤维消化率品种显著提高了短链脂肪酸总量（P＜0.05）。各处理及其交互效应对瘤胃氨氮含量无显著影响（P＞0.05）。高中性洗涤纤维消化率品种青贮甘蔗较低消化率组显著提高了瘤胃丙酸含量（P＜0.05），但显著降低了丁酸含量（P＜ 0.05）。

2.3 瘤胃细菌含量 由表4可知，甘蔗的品种对大肠杆菌、白色瘤胃球菌、牛链球菌和埃氏巨球型菌相对含量均无显著影响（P＞0.05），甘蔗的成熟期对大肠杆菌、白色瘤胃球菌和牛链球菌相对含量也无显著影响（P＞0.05），但晚熟期青贮甘蔗较早熟期显著提高了埃氏巨球型菌相对含量（P＜0.05）。甘蔗品种和成熟期对瘤胃细菌相对含量的影响无显著交互效应（P＞0.05）。

表2 日粮处理对肉牛采食量和瘤胃液动力学的影响

表3 日粮处理对肉牛瘤胃发酵参数的影响

表4 日粮处理对肉牛瘤胃细菌含量的影响

3 讨论

采食调节机制（如瘤胃扩张、渗透作用、代谢反馈）随动物日粮特点和生理状态发生变化，尤其是在反刍动物中变化较大。反刍动物在低能量日粮或高能量需求量时，瘤胃膨胀可能控制采食量，但当能量供应超过所需时，组织的能量感知可能控制采食量（Allen等，2009）。本研究中，肉牛对中性洗涤纤维的摄入量低于（6.03 g/kg）Huhtanen等（2016）的研究结果。但用高中性洗涤纤维消化率基因型的青贮甘蔗饲喂肉牛时，中性洗涤纤维周转率和传输速率升高，干物质摄入量无差异，说明较高的纤维消化率通过瘤胃中中性洗涤纤维含量的快速清除来刺激采食量之前，采食量受到代谢途径的限制。

Sousa等（2014）报道，甘蔗基因型在整个收获季节的中性洗涤纤维消化率表现出不同的变化。本研究结果表明，与早熟期收获相同基因型青贮甘蔗相比，晚熟期收获的低中性洗涤纤维消化率青贮甘蔗的干物质摄入量明显降低。这可能与甘蔗越成熟，糖分越多，纤维消化率越低有关。Oba（2011）研究表明，当淀粉被糖部分替代时，瘤胃pH并没有降低反而升高，糖的发酵速率比淀粉快，用糖代替淀粉瘤胃中丁酸的比例和奶牛的采食量也会增加。

在本研究中，各组pH均值为6.7，短链脂肪酸总浓度为55.6 mmol，其水平较低可能与中性洗涤纤维质量较低，青贮甘蔗不可发酵有机成分有关（Daniel等，2013）。Malhi等（2013）发 现，瘤胃中丁酸浓度升高增加了瘤胃上皮细胞的生长和脂肪酸在瘤胃中的吸收能力，可能增加瘤胃上皮吸收挥发性脂肪酸的能力，这有助于维持较低的短链脂肪酸总浓度，从而使瘤胃pH高于临界水平。大多数的瘤胃纤维素分解细菌喜欢pH接近中性，本研究测得乳酸利用菌为埃氏巨球型菌，其种群数量在晚熟甘蔗组有所增加，且丁酸比例较大。

4 结论

综上所述，饲喂甘蔗青贮饲料肉牛的采食量可能受糖发酵和青贮过程中发酵终产物积累的限制。但当饲喂晚熟期、低中性洗涤纤维消化率基因型品种青贮甘蔗可以降低肉牛的采食量。高中性洗涤纤维消化率基因型甘蔗与其他牧草一样，对瘤胃营养物质池和纤维动力学有积极影响。