不同长度秸秆对妊娠后期母羊生理代谢及其子代羔羊生长性能的影响

常 潇 房 义 向 海 贺志雄 吴端钦 钟荣珍

(1.中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林省草地畜牧重点实验室，长春 130102；2.中国科学院大学现代农业科学学院，北京 100049；3.中国科学院亚热带农业生态研究所，长沙 410125；4.中国农业科学院麻类研究所，长沙 410225)

农作物秸秆是反刍动物重要的粗饲料原料。我国年产秸秆8.24亿t，但饲料化利用率不足50%，主要原因是秸秆高木质素含量造成其消化利用率低。过去几十年，国内外均在秸秆饲料化技术上投入大量研发和示范推广，取得了一系列进展，研发出多种物理、化学和生物方法提高秸秆消化率和营养价值。其中，物理性切碎是秸秆饲料化利用的传统方法，也是成本和技术含量较低且易于推广的方法，其本质原理是将秸秆纤维切碎成不同长度。纤维是反刍动物的一种必需营养素，具有很多重要的生理功能，除提供能量及部分营养成分外，纤维还具有刺激咀嚼、胃肠蠕动、充实胃肠道和维持瘤胃正常功能以及调节胃肠道微生物区系等作用[1]，而且饲粮中纤维的化学和物理特性对于刺激反刍动物咀嚼活动和维持稳定的消化率十分重要。反刍动物需要的纤维必须要有一定的量和长度才会刺激反刍和唾液腺分泌，有研究认为绵羊的粗饲料长度以1.5～2.5 cm为宜，而牛的粗饲料长度以3.0～4.0 cm为宜[2]。粗饲料的长度对饲粮中养分的消化吸收极为重要，它决定着饲粮在瘤胃中的滞留时间和消化程度，从而影响碳水化合物的摄取、利用和反刍动物的生产性能。

目前，粗饲料长度对反刍动物采食、反刍、咀嚼等行为以及瘤胃发酵、血液生化指标的影响主要集中在奶牛和肉羊育肥期，而且多数研究集中在对玉米秸秆和青贮的研究上[3-5]，对直接饲喂不同切碎长度秸秆对孕母羊生理代谢影响的研究报道较少，对油菜秸秆和大豆荚皮的研究更少。近年来，随着优质饲草短缺问题的出现，秸秆饲料化利用备受关注。因此，本试验以妊娠后期湖羊为试验动物，研究不同长度的油菜秸秆、小麦秸秆和大豆荚皮混合秸秆对湖羊母羊体重、行为、血浆生化指标、瘤胃发酵和羔羊初生重及平均日增重的影响，以期为建立农作物秸秆高效健康养羊的合理利用方案提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验设计

选用健康、体重[(34.42±2.91) kg]相近、胎次相同(头胎)的妊娠后期(妊娠90～100 d)湖羊72只，随机分为3组(每组3个重复，每个重复8只羊，每个重复怀单、双羔的母羊各4只)，进行饲养试验。3组试验羊分别采食含不同长度(1、2和3 cm)农作物秸秆和精料的全混合日粮(TMR)，精粗比为4∶6，供试秸秆为油菜秸秆、小麦秸秆和大豆荚皮等比例(重量比)混合秸秆。上述秸秆来自内蒙古自治区呼伦贝尔市哈达图牧场当年收获的完熟期水稻、大豆和小麦，所有作物收获后去除籽粒，秸秆风干后使用多功能铡草机(40型，北京顺诚明星农牧机械厂)铡碎，分别通过1、2和3 cm网筛，获得不同长度的秸秆。TMR配制标准参照NRC(2007)[6]小反刍动物营养需要，试验饲粮组成及营养水平见表1。

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 the experimental diet (DM basis) %

1.2 饲养管理

本试验于2019年12月在内蒙古自治区呼伦贝尔市哈达图牧场进行。每个重复的8只试验羊饲养在同一个4 m×4 m的栏舍中，栏舍内安装料槽和水槽。所有试验羊每天饲喂2次(06:00和18:00)，饲喂量按照怀单羔或双羔的母羊1.2倍营养需要量供给，试验期内自由饮水。预试期7 d，正试期90 d。试验期的确定以最后1只母羊产羔后30 d为结束期。所有羔羊均和母羊饲养在同一个栏舍内，但保证羔羊不能采食到母羊的饲粮。

1.3 样品采集与分析

1.3.1 母羊采食量和体重

正试期内每天早晚分2次人工配制3个组的TMR，准确记录每只试验羊的TMR供给量及剩余量，计算不同阶段试验羊的干物质采食量(DMI)。分别于正试期第1天、产羔当日羔羊出生前和产后30 d晨饲前称量每只试验母羊体重。

1.3.2 母羊行为学指标

正试期第50～53天，利用全天候摄像头观察和记录试验羊24 h内的行为。依据刘佳[7]的方法，统计每只试验羊每天的采食、饮水、卧息和反刍时间，采食和反刍活动每5 min记录1次数据，饮水时长为每次饮水时间之和，卧息时长是所有非站立时间之和(无论是否反刍)。

1.3.3 母羊瘤胃发酵参数

分别于正试期第1天、产羔当日分娩前和产后30 d，参考Lodge-Ivey等[8]的方法，于晨饲后2 h经口腔采集每只母羊瘤胃内容物50 mL，立即用pH计(Testo205，Testo AG，德国)进行pH测定，然后用4层无菌纱布过滤瘤胃液，将滤液在5 000×g、4 ℃条件下离心10 min，分离上清液。取1 mL上清液，参照冯宗慈等[9]的方法，利用紫外分光光度计(UV-2600，岛津，上海)测定氨态氮(NH3-N)浓度；取1 mL上清液，按9∶1的比例添加25%的偏磷酸，参照Wang等[10]的方法，利用气相色谱仪(7890A，安捷伦，北京)测定瘤胃液中挥发性脂肪酸(VFA)浓度。

1.3.4 母羊血浆生化指标和激素水平

分别于正试期第1天、产羔当日分娩前和产后30 d晨饲前，利用真空采血管(含肝素钠抗凝剂)无菌采集试验羊颈静脉血5 mL，静置30 min，于4 ℃、2 000×g条件下离心10 min，取上部血浆迅速保存在-20 ℃，用于测定生化指标和激素水平。应用全自动生化仪(7020，Hitachi，日本)和商业试剂盒(Beckman，美国)测定血浆总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、尿素氮(UN)、葡萄糖(GLU)含量，并计算球蛋白(GLB)含量。采用酶标仪和商业试剂盒测定血浆雌二醇(E2)、孕酮(P4)、前列腺素F2α(PGF2α)水平，其中E2的酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒购自上海晶抗生物工程有限公司，P4和PGF2α的ELISA试剂盒均购自上海酶联生物科技有限公司。

1.3.5 羔羊生长性能

分别记录每只羔羊初生重(出生24 h内)和出生后30 d时的体重，计算羔羊平均日增重(ADG)。

1.4 统计分析

利用Excel 2010初步记录、整理数据，然后采用SAS 8.2软件[11]对数据进行统计，采用GLM统计DMI、体重和行为学指标；采用Littell等[12]的MIXED模型分析瘤胃液发酵参数和血浆生化指标，模型中秸秆长度、饲喂时间以及二者的交互作用为固定效应，不同动物(包括怀单或双羔羊)作为随机效应。不同秸秆长度和不同饲喂时间之间的差异利用Tukey’s法进行多重比较，结果以平均值和均值标准误(SEM)表示，显著性定义为P<0.05。

2 结 果

2.1 不同长度秸秆对妊娠后期母羊采食量和体重的影响

由表2可知，秸秆长度显著影响母羊不同阶段DMI(P<0.001)。从正试期开始到产羔当日，母羊的DMI随着秸秆长度的增加呈现显著的线性增加趋势(P<0.001)，2 cm组和3 cm组之间没有显著差异(P>0.05)；从产羔当日到产后30 d以及全程(初始至产后30 d)，母羊的DMI均随着秸秆长度的增加呈现显著的线性增加趋势(P<0.001)，其中，3 cm组母羊的DMI最高。秸秆长度显著影响母羊产羔当日和产后30 d的体重(P<0.001)，产羔当日(P=0.033)和产后30 d的体重(P<0.001)随着秸秆长度的增加呈现显著的线性增加趋势。

2.2 不同长度秸秆对妊娠后期母羊行为学指标的影响

由表3可知，秸秆长度对妊娠后期母羊采食、饮水、卧息和反刍时长都有显著影响(P<0.001)，而且，这种影响随着秸秆长度增加均呈现显著线性变化趋势(P<0.001)。随着秸秆长度的增加，母羊的采食和饮水时长降低，而卧息和反刍时长则增加。

表3 不同长度秸秆对妊娠后期母羊行为学指标的影响Table 3 Effects of different lengths of straws on behavioral indicators of late gestation ewes min

2.3 不同长度秸秆对妊娠后期母羊瘤胃发酵参数的影响

由表4可知，秸秆长度和饲喂时间的交互作用对瘤胃液pH(P<0.001)，NH3-N(P<0.001)和总VFA浓度(P=0.008)以及丙酸(P=0.021)、丁酸比例(P=0.049)和乙丙比(P=0.028)均有显著影响。秸秆长度显著影响母羊瘤胃液pH(P<0.001)，NH3-N(P<0.001)和总VFA浓度(P<0.001)以及丙酸(P=0.020)和丁酸比例(P=0.037)，对瘤胃液中乙酸(P=0.393)、戊酸比例(P=0.090)和乙丙比(P=0.708)没有显著影响。母羊瘤胃液pH和NH3-N浓度随着秸秆长度的增加而升高，而总VFA浓度和丙酸比例则随着秸秆长度的增加而降低，3 cm组母羊瘤胃液丁酸比例显著低于1 cm组和2 cm组(P<0.05)。饲喂时间显著影响母羊瘤胃液pH(P=0.004)、总VFA浓度(P<0.001)以及乙酸(P<0.001)、丙酸(P<0.001)、丁酸比例(P=0.010)与乙丙比(P<0.001)均显著降低，但对瘤胃液NH3-N浓度(P=0.276)和戊酸比例(P=0.323)未产生显著影响。随着饲喂时间的延长，母羊瘤胃液乙酸比例、乙丙比逐渐降低，而总VFA浓度和丙酸比例则逐渐升高。

表4 不同长度秸秆对妊娠后期母羊瘤胃发酵参数的影响Table 4 Effects of different lengths of straws on rumen fermentation parameters of late gestation ewes

2.4 不同长度秸秆对妊娠后期母羊血浆生化指标和激素水平的影响

由表5可知，秸秆长度和饲喂时间的交互作用显著影响母羊血浆TP(P<0.001)、GLB(P<0.001)、UN(P<0.001)和TG含量(P=0.006)。随着秸秆长度的增加，妊娠后期母羊血浆TP和GLB含量均升高，TG含量降低，而UN含量则先降低后升高。除ALB外，其余血浆生化指标和激素水平均随着饲喂时间的延长而发生显著变化(P<0.001)，其中，饲喂60 d时，血浆TP、GLB、GLU和TG含量最低，而饲喂90 d时，血浆UN和TC含量最低。此外，秸秆长度(P=0.042)和饲喂时间(P<0.001)对血浆PGF2α水平均有显著影响。

表5 不同长度秸秆对妊娠后期母羊血浆生化指标和激素水平的影响Table 5 Effects of different lengths of straws on plasma biochemical indices and hormonal levels of late gestation ewes

2.5 妊娠后期母羊摄食不同长度秸秆对羔羊初生重和平均日增重的影响

由表6可知，妊娠后期母羊采食不同长度秸秆对单羔羊的初生重没有显著影响(P=0.076)，但2 cm组和3 cm组羔羊的初生重分别比1 cm组高10.45%和12.15%。随着秸秆长度的增加，单羔的平均日增重呈现显著的线性增加趋势(P=0.004)。对于双羔羊，其初生重(P<0.001)和平均日增重(P<0.001)均随着母羊妊娠后期采食秸秆长度的增加而显著线性增加。

表6 妊娠后期母羊摄食不同长度秸秆对子代羔羊初生重和平均日增重的影响Table 6 Effects of feeding different lengths of straws of late gestation ewes on birthweight and growth performance of offspring lambs

3 讨 论

3.1 不同长度秸秆对妊娠后期母羊采食量和体重的影响

粗饲料长度影响反刍动物采食量，但这种影响还取决于粗饲料种类、精料组成以及精粗比。在低精料水平下，饲粮中干草长度降低时，DMI呈线性增加；在高精料水平下，饲粮中干草长度降低则对DMI无显著影响[13]。赵正剑[14]将苜蓿干草切割为不同的长度进行奶牛饲养试验，同样发现切割长度的增加降低了奶牛的DMI。聂普[15]将羊草分别切割为2、4、6、8和10 cm配制TMR饲喂奶牛，结果发现，随着切割长度的增加，奶牛的DMI随之降低，且8 cm组显著低于2 cm组和4 cm组。孙盛楠等[5]将饲用苎麻切割为1、2和3 cm后青贮并配制TMR饲喂黑山羊，结果发现，随着苎麻切割长度的增加，黑山羊的DMI随之降低，且3 cm组显著低于1 cm组和2 cm组。与前人研究结果不同，本研究结果表明，对于孕母羊，在精粗比为4∶6时，随着秸秆长度从1 cm增加到3 cm，母羊DMI显著增加，且由于妊娠和产后泌乳的影响，母羊DMI随着饲喂时间的延长而增加，同时，饲喂长秸秆组母羊的体重也高于同期饲喂短秸秆的母羊。与本研究结果一致的是，张建强等[16]报道将小麦秸秆长度从0.95 cm增加到1.90 cm可显著提高奶牛的DMI。本研究结果与前人研究结果的不同很可能是由试验动物种类、动物生理阶段和粗饲料类型及其组合效应引起的。

3.2 不同长度秸秆对妊娠后期母羊行为学指标的影响

反刍动物的采食和反刍行为与饲粮中粗饲料长度和类型密切相关。早期研究发现适宜的粗饲料长度不影响动物摄取单位重量干物质所需的反刍时间[17]，但大多数研究却认为增加粗饲料长度促进动物反刍，因为增加了饲粮在瘤胃中的滞留时间，降低了瘤胃外流速度[18-19]。也有研究认为，青贮粗饲料长度对反刍动物采食和反刍行为的影响与干草不同[20]，并且，粗饲料长度对反刍动物反刍行为的影响存在一个长度阈值，而这个阈值又会因粗饲料种类不同而变化[21]。本研究中，随着秸秆长度的增加，母羊采食时长降低，而卧息和反刍时长延长。这说明粗饲料长度增加后，动物在单位时间内摄取干物质的量增加，达到饱感所需要的时间降低，由于秸秆较长，采食时咀嚼频率下降，因此母羊需要更长时间卧息和反刍。

3.3 不同长度秸秆对妊娠后期母羊瘤胃发酵参数的影响

瘤胃液pH是反映反刍动物瘤胃发酵状况的最基本指标，是瘤胃内容物中有机酸(如VFA)的生成及吸收、唾液量、瘤胃内容物向后肠道的流出等综合作用的结果体现，这些因素的综合作用使瘤胃液pH的范围一般为6～7[1]。关于粗饲料长度对反刍动物瘤胃液pH的影响，许多报道结果不一致。对奶牛的研究发现，TMR中粗饲料长度对奶牛瘤胃发酵的影响主要体现在影响瘤胃液pH上，且影响程度与饲粮中粗饲料种类和精粗比有关，TMR中青贮禾草增加时，瘤胃液pH与粗饲料长度呈正相关，TMR中增加玉米青贮时，瘤胃液pH与粗饲料长度无相关性[22]或呈正相关[23]。当粗饲料是干草时，瘤胃液pH与粗饲料长度呈正相关[19]。本试验中，1 cm组的瘤胃液pH在各个时间点均为最低，这可能是因为，一方面，母羊采食长秸秆时需要较大量的咀嚼，使得大量的唾液流入瘤胃，因此瘤胃液pH逐步升高；另一方面，随着秸秆长度的增加，瘤胃液中NH3-N浓度增加，而总VFA浓度降低。但也有研究发现，增加粗饲料长度不影响瘤胃液pH[24]。

瘤胃中的氨主要来自饲粮蛋白质或非蛋白氮降解产物及再循环内源氮尿素的水解产物，它的消耗主要是通过瘤胃壁吸收、微生物摄取利用及畜体呼吸。瘤胃液NH3-N浓度是反映氮代谢的重要指标，其浓度取决于饲粮蛋白质水平、内源尿素再循环、能量及其他养分水平[25]。本研究中，3 cm组母羊瘤胃液NH3-N浓度显著高于1 cm组，这与前人在对不同长度大麦青贮[26]、苎麻青贮[27]对反刍动物瘤胃发酵的影响研究中所得结果一致。随着粗饲料长度的增加，瘤胃中食糜外流速度降低，蛋白质降解率增加，导致瘤胃中NH3-N产量增加。从本研究结果可知，饲喂时间对母羊瘤胃液NH3-N浓度的影响不显著，这与孙盛楠等[5]在研究不同饲用苎麻对黑山羊瘤胃发酵参数的影响时所得结果不一致，他们发现不同长度饲用苎麻青贮组山羊的瘤胃液NH3-N浓度随着饲喂时间的延长均呈现下降趋势。这说明妊娠羊与非妊娠羊的瘤胃发酵参数对不同粗饲料长度的反应不一致，妊娠羊的自我调控氮代谢能力更强。

VFA是反刍动物瘤胃中饲粮发酵的主要产物，是用于合成乳糖、乳脂等最主要的能量来源。关于不同粗饲料长度对反刍动物瘤胃液VFA的影响，已有研究报道并不一致。与本试验结果不同的是，Omidi-Mirzaei等[28]研究发现，增加苜蓿干草或小麦秸秆的长度，饲喂奶牛35 d时均增加了瘤胃液总VFA浓度，但影响未达到显著水平。Kononoff等[21]研究发现，当给泌乳奶牛饲喂不同长度的玉米青贮时，与较短的玉米青贮相比，较长的玉米青贮降低了瘤胃液乙丙比。然而，Krause等[29]观察到长度较短的玉米青贮降低了奶牛瘤胃液乙丙比。张涛等[19]发现，增加苜蓿干草颗粒长度趋向于增加丙酸但降低乙酸的浓度，但不影响乙丙比，这与本研究结果一致。本研究中秸秆长度从1 cm增加到3 cm，瘤胃液总VFA浓度显著降低，丙酸比例升高，乙丙比不变，但乙丙比却随着饲喂时间的延长而降低，说明不同长度秸秆并未改变妊娠后期母羊的瘤胃发酵类型，但随着饲喂时间的延长，母羊瘤胃发酵类型转为丙酸型发酵。丙酸是反刍动物合成葡萄糖重要的前体，丙酸型发酵不仅可以为机体提供更多的能量，还可以减少甲烷的生成。本研究中母羊产后泌乳需要更多的能量，这也可能是促进瘤胃转向丙酸型发酵的重要诱因。邬彩霞等[30]研究苜蓿干草长度对奶牛瘤胃发酵的影响时也观察到了不同时间点的乙丙比不同的变化趋势，与本试验结果类似。瘤胃液VFA浓度不仅受饲粮消化率和纤维采食量的双重调节，饲粮的种类、动物的种类、瘤胃容积及食糜外流速度等因素也会对其产生影响。

3.4 不同长度秸秆对妊娠后期母羊血浆生化指标和激素水平的影响

血液或血浆生化指标是反映动物组织器官生理机能及物质代谢状况的重要指标。血液中ALB具有维持机体营养与渗透压等功能，而GLB具有免疫作用。反刍动物血浆TP来源于菌体蛋白和过瘤胃蛋白，瘤胃合成菌体蛋白的能力、过瘤胃蛋白的数量及肝脏的功能等决定血浆中TP和ALB的含量[31]。UN来源于瘤胃微生物降解饲粮中可降解蛋白产生氮和机体内多余的氨基酸脱去的氨基。饲粮能量与蛋白质的适宜配比、瘤胃微生物的降解能力、瘤胃壁的吸收能力、体内氨基酸的数量和比例以及肝脏合成尿素的能力等因素均会影响血浆UN的含量，血浆UN含量与机体内氮沉积有密切关系。血浆中的TG来源于瘤胃微生物发酵碳水化合物产生的VFA及饲粮中的脂肪，是机体脂肪代谢的产物，能够直接反映动物能量代谢状况和体内脂肪消化吸收的状况。目前，粗饲料长度对反刍动物血液或血浆生化指标影响的研究较少。本试验中，秸秆长度对妊娠后期母羊血液代谢物的影响主要体现在对GLB、UN和TG含量的影响上。随着秸秆长度的增加，血浆GLB和TP含量增加，血浆UN和TG含量则降低，这可能是因为随着秸秆长度的增加，试验羊的DMI增加，反刍咀嚼生成饲料碎片量增加，适宜大量瘤胃微生物繁殖与生长，大量的微生物摄取更多的氨、能量等，造成血液中UN和TG含量降低。

P4是由卵巢黄体细胞分泌的含有21个碳原子的类固醇激素，是最主要的孕激素。E2是一种甾体雌激素，有很强的性激素作用，它或它的酯实际上是卵巢分泌的最重要的性激素。本试验中，血浆E2和P4水平不受秸秆长度的影响，只受采样时间(即母羊的生理阶段)的影响，血浆E2水平在产羔当日显著升高，而产后30 d时血浆E2和P4水平均显著低于产羔前和产羔当日。因为胆固醇是合成固醇类激素的前提物质，所以血清中激素水平的变化可能与胆固醇含量的变化相关。

3.5 妊娠后期母羊摄食不同长度秸秆对子代羔羊初生重和平均日增重的影响

母羊妊娠期的体况与子代羔羊初生重和生长性能密切相关，妊娠期体重增加较多的母羊能更好的哺育羔羊，从而改善羔羊的生长性能[32]。湖羊与其他绵羊不同，不耐牧，习惯高床饲养。妊娠后期由于胎儿生长发育较快，加上多胎率高，所以对营养需求量较高，提高饲粮营养水平有助于提高羔羊初生重和断奶重[33]。本试验中，在单羔和双羔情况下，3 cm组的初生重和平均日增重都高于其余2组，这可能是因为适宜的秸秆长度能够刺激母羊反刍和咀嚼，改善瘤胃发酵，避免瘤胃出现亚急性酸中毒现象，进而改善了母羊的体况。此外，长秸秆组母羊较高的血浆TP含量可能有助于改善母羊健康水平，或许是羔羊初生重和后期生长性能较高的原因之一。

4 结 论

油菜秸秆、小麦秸秆和大豆荚皮等比例组合作为妊娠后期母羊粗饲料时，增加秸秆长度提高了母羊的采食量和体重，增加了母羊的反刍和卧息时长，对母羊瘤胃发酵影响较大，主要体现在对瘤胃液pH及NH3-N、丙酸和总VFA浓度的影响上，较长的秸秆降低了母羊瘤胃液总VFA浓度，但未改变瘤胃发酵类型，随着长秸秆饲喂时间的延长，瘤胃发酵转向丙酸型发酵。增加秸秆长度提高了母羊血浆TP和GLB含量，这有助于母羊提高自身免疫力。同时，随着秸秆长度增加，子代羔羊的初生重和平均日增重都相应提高。综上所述，饲喂不同长度秸秆影响妊娠后期母羊的行为、瘤胃发酵和血浆生化指标及子代羔羊初生重和平均日增重，2～3 cm秸秆的饲喂效果优于1 cm秸秆。