饲粮中不同棉秆比例对绵羊瘤胃发酵参数和血清生化指标的影响

张俊瑜，郭同军，桑断疾，王文奇，张志军，王承敏

(新疆畜牧科学院饲料研究所，乌鲁木齐 830000)

0 引 言

【研究意义】我国棉秆资源丰富、但利用程度不高[1]，根据国家统计局公布的相关数据测算，2010～2018年我国棉秆产量为860×104～1 065×104t[2]。棉秆资源分布较为集中、便于机械化收获，加大对棉秆资源的开发利用，既可降低养殖成本又可减少环境污染。棉秆饲料化的开发利用已经引起研究者的关注，国内对棉秆饲料化利用的相关研究较多，未发现有国外的相关报道。【前人研究进展】魏敏等[3]对棉秆饲用价值进行研究时发现，棉秆是有一定粗蛋白含量、干物质有效降解率和代谢能都较低的粗饲料。研究表明，棉秆可以作为绵羊饲粮的粗饲料来源，其养分可在动物体内被消化利用[4,5]，用棉秆替代饲粮中的小麦秸秆、玉米秸秆及芦苇不影响牛羊的生长性能[6,7]。张俊瑜等[8]用替代法研究了饲粮中不同比例棉秆对绵羊生长性能和营养物质表观消化率的影响及棉秆中营养物质在绵羊体内的消化代谢参数，结果表明，棉秆可以作为粗饲料用于育肥羊生产，当饲粮中棉秆添加比例为30%时，棉秆中养分的表观消化率达到最大值。张国庆等[9]以60%棉秆替代绵羊饲粮中玉米秸秆进行120 d饲喂试验后发现，增重和屠宰性能组间无明显差异，饲喂棉秆绵羊的组织样中未检出游离棉酚，食品的安全性未受到影响。【本研究切入点】新疆粗饲料资源严重不足，但棉秆资源丰富，棉秆的饲料化研究具有重要意义。但目前，关于棉秆对绵羊瘤胃微生物活动所产生的挥发性脂肪酸等发酵参数和血清生化指标影响的研究国内外报道较少。研究其对绵羊瘤胃发酵参数和血清生化指标的影响。【拟解决的关键问题】给绵羊饲粮中添加不同比例棉秆，试验采用单因素完全随机试验设计，将体重相近的50只试验羊随机分为5组，每组10只。对照组为不含棉秆的基础饲粮(CK组)，试验组饲粮分别为以10%(A组)、20%(B组)、30%(C组)和40%(D组)棉秆替代基础饲粮中的精料和粗料。为棉秆在生产实践中的科学利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

饲料样品：各组颗粒饲料开袋饲喂前，采集200 g饲料样，最后混合均匀，按照四分法取500 g样品留作分析。采用多点采样法采集棉秆样品2 kg，保存于封口袋中。

血清样品：于试验第60 d晨饲前，每组随机选择6只试验羊，用一次性真空采血管从羊颈静脉采集血液20 mL，之后将装有血液的采血管斜面静置，待析出血清后经3 000 r/min、离心15 min，取上清，分装于1.5 mL离心管，-20℃保存。

瘤胃液样品：采集血液后的试验羊立即采用瘤胃无漏采样技术采集瘤胃液，即将采样管经口腔伸入瘤胃内、抽取瘤胃液，采集的样品测定pH值后分装于10 mL离心管，-20℃保存。

表1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础)Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (DM basis)

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验采用单因素完全随机试验设计，将50只体况良好、体重相近(35.23±5.83) kg的小尾寒羊随机分为5组，每组10只(n=10)。参照中国肉羊饲养标准(NY/T 816-2004)[10]设计对照组为不含棉秆的基础饲粮(CK组)，试验组饲粮分别为以10%(A组)、20%(B组)、30%(C组)和40%(D组)棉秆替代基础饲粮中精料和粗料，各组微量元素含量处于相同水平，原料组成和营养水平见表1。制作饲粮时，玉米秆、棉秆等粗饲料用安装1 cm孔径筛的粉碎机粉碎，按照表1与其它原料混匀后，制成直径为6 mm的颗粒饲粮。试验动物分组饲养，预试期开始时驱虫，每日10:00和19:00饲喂，每日清晨饲喂前清槽，自由采食和饮水。试验包含7 d预试期和53 d正试期，共60 d。表1

1.2.2 样品测定

饲粮中干物质(DM)、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)和磷(P)的含量参照张丽英[11]的方法进行测定。试验用棉秆的(DM、OM、CP、EE、NDF、ADF)、Ca和P含量分别为93.85%、89.53%、6.37%、0.85%、62.92%、48.53%、1.14%和0.17%。

瘤胃液取出后，立即用酸度计测定pH值；氨态氮(NH3-N)含量采用苯酚-次氯酸钠比色法[12]进行测定；挥发性脂肪酸(VFA)含量用安捷伦6890N气相色谱仪测定。

血清中总蛋白、葡萄糖、尿素氮、甘油三酯等指标的含量，用奥林巴斯AU680全自动生化仪，采用化学法进行测定。

1.3 数据处理

试验数据经Excel统计整理后，使用SAS 9.0统计软件包中MIXED模块进行统计分析，统计结果采用Tukey's法进行多重比较，极显著水平为P<0.01，显著水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 饲粮中棉秆比例对绵羊瘤胃发酵的影响

研究表明，羊瘤胃液中氨态氮浓度随棉秆比例的增加呈现依次下降趋势，表现为CK组最高、D组最低，D组比CK组显著下降42.02%(P<0.05)，其它各组间氨态氮浓度差异不显著(P>0.05)。各处理组间pH值无明显差异(P>0.05)。试验组乙酸、丙酸、丁酸及总挥发性脂肪酸含量均高于对照组，组间差异不显著(P>0.05)。表2

表2 饲粮中不同棉秆比例下绵羊瘤胃发酵参数变化Table 2 Effects of cotton stalk ratios in diets on rumen fermentation parameters of sheep

2.2 饲粮中棉秆比例对绵羊血清生化指标的影响

研究表明，血清尿素氮和葡萄糖含量随棉秆比例增加呈现一定程度下降，组间差异未达到显著水平(P>0.05)。碱性磷酸酶含量表现为CK组最高、D组最低，D组比CK组降低32.14%(P<0.05)，其它各组间差不显著(P>0.05)。其它各项血清生化指标组间差异不显著(P>0.05)。表3

表3 饲粮中不同棉秆比例下绵羊血清生化指标变化Table 3 Effects of cotton stalk ratios in diets on blood biochemical indexes of sheep

3 讨 论

3.1 饲粮中棉秆比例对绵羊瘤胃发酵的影响

3.1.1 饲粮中棉秆比例对绵羊瘤胃pH值的影响

瘤胃pH值、NH3-N和VFA含量是评判瘤胃微生物代谢状况和瘤胃发酵状况的主要指标。瘤胃pH值受日粮结构[13]、唾液中缓冲盐含量[14]等因素的影响，稳定的pH值是维持瘤胃正常发酵功能的基础，其大小可直观判定瘤胃发酵是否正常，瘤胃pH值的正常数值区间为5.5～7.5。试验各处理组试验羊瘤胃pH值(6.45～6.71)均处于正常范围，瘤胃发酵功能处于正常水平。

3.1.2 饲粮中棉秆比例对绵羊瘤胃NH3-N浓度的影响

NH3-N是瘤胃微生物合成微生物蛋白的主要氮源，可在一定程度上反映瘤胃微生物对饲料中含氮物质的降解程度及其对NH3-N的利用情况。瘤胃微生物生长的NH3-N适宜浓度为0.35～29 mg/dL[15]和3.5～29 mg/dL[16]，最佳浓度为15～30 mg/dL[17]。试验中瘤胃NH3-N浓度为5.45～9.40 mg/dL，适宜瘤胃微生物的生长。王文奇等[6]研究发现，绵羊饲粮中以10%、20%、30%棉秆替代玉米秸秆对瘤胃NH3-N浓度没有影响。可能是由于各组饲粮中纤维和蛋白水平相近(NDF=37.96%～38.06%，CP=12.22%～12.24%)，棉秆与玉米秸秆之间瘤胃可降解养分的差异部分对饲粮瘤胃降解率的影响较小，各组饲粮为瘤胃微生物提供的可发酵底物的数量接近，导致瘤胃微生物对NH3-N的利用效率无差异所导致。杨宏波等[18]给犊牛饲喂精粗比为75∶25、70∶30、65∶35、60∶40、粗饲料以苜蓿为主的饲粮时发现，饲粮精粗比的变化对瘤胃NH3-N浓度没有影响，并认为是由于各组瘤胃微生物蛋白产量及饲粮中蛋白水平相近所导致。该研究饲粮中精料比例的变化范围为60%～75%，对应苜蓿比例的变化范围为30%～18.75%，由于饲粮中精料比例变化差异不大且苜蓿蛋白的瘤胃降解率高，说明饲料中蛋白的瘤胃降解效率可能也会影响NH3-N浓度。Michalski等[19]报道，饲粮中非纤维性碳水化合物是影响瘤胃微生物对NH3-N利用的主要因素，瘤胃微生物对NH3-N的利用随饲粮中非纤维性碳水化合物的增加而提高。Agle等[20]研究发现，提高饲粮粗饲料比例会降低奶牛瘤胃中NH3-N水平，并认为饲粮中结构性碳水化合物的增加会降低微生物对NH3-N的利用率，这与试验结果相同。试验饲粮中组间精粗比为30.45∶69.52～48.60∶51.40、NDF含量为40.86%～52.08%、CP含量为8.74%～11.39%，组间差异较大，且试验饲粮中苜蓿所占比例不大，故饲粮中组间精粗比和饲粮蛋白水平的差异可能是导致NH3-N浓度降低的主要原因。

3.1.3 饲粮中棉秆比例对绵羊瘤胃VFA含量的影响

饲粮中有机物在瘤胃中发酵产生的VFA是反刍动物最主要的能量来源，可为反刍动物提供70%～80%总能量需要量[21]。VFA主要由乙酸、丙酸和丁酸组成，其浓度高低与瘤胃发酵类型有关。饲粮中精料和粗料含量分别与瘤胃中丙酸和乙酸产量呈正相关。各种酸的产量不仅能影响动物对能量的利用效率，而且与其生产性能相关[22]。乙酸在动物体内经过一系列变化进入三羧酸循环，也可以合成脂肪或与丁酸相互转化产生酮体。丙酸是反刍动物葡萄糖异生的主要前提物。王文奇等[6]研究发现，用棉秆替代玉米秸秆显著提高了瘤胃乙酸和总挥发性脂肪酸浓度，且20%棉秆组高于10%组和30%组，丙酸浓度组间差异不显著，认为VFA产量的增加是由棉秆中ADF含量较高所导致。试验结果与上述报道相似，棉秆添加组各种酸的浓度均高于对照组，其中乙酸增加较多，这是由于NDF和ADF含量随饲粮粗饲料比例的提高而增加所导致。但随着棉秆替代比例的增加，乙酸、丙酸和总挥发性脂肪酸的浓度呈现不同程度的下降，乙酸浓度的降低可能是由于动物机体的调控作用将其转化为丁酸生成更多的酮体供机体合成能量所导致，这在丁酸浓度的变化上有所体现。理论上，丙酸浓度随饲粮精料水平的增加而升高，而研究中丙酸浓度表现为有一定程度的升高，这可能是由于饲粮能氮比随棉秆替代比例的增加而增加，导致能氮同步性降低，瘤胃微生物没有足够的氮源来合成微生物蛋白，能量没有被完全利用，最终表现为丙酸等各种酸浓度升高而NH3-N浓度的降低。

3.2 饲粮中棉秆比例对绵羊血清生化指标影响

血液生化指标可以反映机体新陈代谢和组织细胞的通透性[23]。血清中总蛋白、白蛋白和尿素氮可大致反映饲粮蛋白在动物体内的代谢情况，其中尿素氮含量的变化更为敏感，其与蛋白质的沉积能力呈负相关。当饲粮蛋白在机体内沉积水平较高时，尿素氮含量则较低，对氮的利用率也高。哈丽代·热合木江等[24]以不含棉副产品饲粮为对照组，试验组25%和50%的棉秆替代小麦秸秆，研究结果为25%组尿素氮含量和50%组高密度胆固醇含量显著增加，而50%组尿素氮含量和25%组高密度胆固醇与对照组之间差异不显著，血清中总蛋白、白蛋白、球蛋白、血糖、总胆固醇、低密度胆固醇、甘油三酯和谷草转氨酶组间无差异。这与研究的大多指标结果相同，但试验中，随棉秆替代比例的增加，尿素氮含量有不同程度的降低，高密度脂蛋白明显提高，碱性磷酸酶含量依次降低并在40%组表现出显著性差异。张俊瑜等[8]研究发现，以0、10%、20%、30%和40%棉秆替代基础饲粮饲喂绵羊时饲粮中粗蛋白的表观消化率依次降低，对应数值分别为69.83%、64.24%、60.71%、64.56%和51.21%，在替代比例为40%时表现出明显的差异。饲粮中粗饲料比例的增加所导致的蛋白消化率的降低可能是导致试验中血清尿素氮含量降低的原因之一。此外，饲粮中精料比例的差异也会影响血清尿素氮的含量。徐相亭等[25,26]研究发现饲粮精粗比对绵羊血清中总蛋白、甘油三酯、血糖含量无影响，而饲粮精粗比的增加会提高血清尿素氮的含量。

血糖主要指血液中所含的葡萄糖，分布于红细胞和血浆中。血糖和甘油三酯是反映动物能量代谢状况的指标，血糖含量的高低在很大程度上影响着血液中酯类物质的代谢。当动物从饲粮中摄入的能量不足时，血糖和甘油三酯的含量下降，机体会动员加快脂肪的代谢以维持能量的需要，进而导致胆固醇含量升高。试验已发表数据[8]表明，各组干物质采食量分别为1.89 kg/d(CK组)、1.87 kg/d(A组)、1.85 kg/d(B组)、1.87 kg/d(C组)和1.84 kg/d(D组)，组间无差异,血糖、甘油三酯和胆固醇的含量组间差异不显著，说明动物机体的能量代谢处于正常状态。

血清中碱性磷酸酶、谷草转氨酶和谷丙转氨酶的活性都可以反映肝脏的功能状况[27]。碱性磷酸酶是反映动物机体骨骼代谢的重要指标，同时参与脂肪和蛋白的代谢[28]。血清中谷草转氨酶和谷丙转氨酶分别催化谷氨酸与草酰乙酸和丙酮酸之间的转氨作用[29]，二者通过脱氨基和转氨基过程合成多种氨基酸，促进机体的蛋白质合成[30]。试验中谷草转氨酶和谷丙转氨酶组间差异不显著，说明各组试验羊肝脏的功能处于正常状态。碱性磷酸酶的降低说明动物机体骨骼的生长、体内脂肪和蛋白的代谢功能的水平逐渐降低，这与研究中瘤胃氨态氮浓度的降低及同一试验中绵羊日增重随替代比例的增加而降低的结果一致(试验已发表数据[8]显示，各组日增重分别为311.98 g(CK组)、280.08 g(A组)、238.54 g(B组)、226.21 g(C组)和203.54 g(D组))，其根本原因是由于饲粮营养水平随精粗比的降低而下降，最终导致碱性磷酸酶随饲粮棉秆替代比例的增加而降低。

4 结 论

4.1 棉秆替代饲粮比例为10%～40%时对绵羊瘤胃液pH值无影响，组间瘤胃液pH值在6.47～6.71。

4.2 瘤胃液氨态氮含量随棉秆替代饲粮比例的增加而降低。当替代比例达到40%时，瘤胃液氨态氮含量从9.40 mg/dL下降至5.45 mg/dL，降幅达到42.02%。

4.3 以棉秆替代饲粮的比例达到一定水平时可降低血清中碱性磷酸酶的含量。当以40%棉秆替代饲粮时，血清碱性磷酸酶含量由466.10 U/L降至316.30 U/L，下降32.14%。