飼喂不同結構性與非結構性碳水化合物比例日糧對綿羊瘤胃發酵參數的影響

劉文濤 李曉斌 臧長江* 郭同軍 李鳳鳴 米熱古麗·伊馬木 曾福祥 余英英

（1.新疆農業大學動物科學學院，新疆烏魯木齊830052；2.新疆畜牧科學院飼料研究所，新疆烏魯木齊830011）

由于動物生長性能和集約化程度的不斷提高，現代反芻動物生產中開始大量使用高比例精料的日糧，以提高牛、羊生產水平和生產效率，但是，這往往導致動物采食量下降、瘤胃菌群失調、瘤胃酸中毒等。美國每年僅肉牛育肥生產因瘤胃酸中毒造成的直接經濟損失就高達0.6～1億美元。國內高產奶牛的飼養和肉牛后期肥育中也經常發生瘤胃酸中毒。秦正君等（2018）研究指出，隨著精料比例的升高奶牛瘤胃丙酸濃度越高，pH 值越低。李萍等（2015）研究指出反芻動物飼糧適宜精粗比在(2.5～4)∶(6～7.5)，可提高飼糧降解率以及發酵產物的含量，從而提高飼糧利用率和機體生產性能?；袈仿龋?019）研究指出，隨著綿羊日糧能量水平的提高，瘤胃總揮發性脂肪酸（TVFA）、乙酸、乙酸/丙酸變化趨勢不大。瘤胃發酵參數是評定瘤胃健康與否的一項重要指標。碳水化合物根據其結構類型可分為結構性碳水化合物和非結構性碳水化合物；結構性碳水化合物主要包括木質素、纖維素等，而非結構性碳水化合物主要包括蔗糖、果聚糖和淀粉等，SC 和NSC 在反芻動物瘤胃中降解的速率存在較多差異；能使動物產生最佳生產性能的結構與非結構性碳水化合物比例因飼糧中粗料來源不同與特性而有所改變，研究非結構性碳水化合物占總碳水化合物的比例，對綿羊消化代謝及營養物質利用的影響，具有實際意義。因此本試驗擬研究日糧不同結構性與非結構性碳水化合物比例對綿羊瘤胃發酵參數的影響，為提高反芻動物生產性能及瘤胃健康提供科學理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及飼糧

試驗選用6只健康狀況良好、體重為(54.58±2.8) kg安裝有永久性瘤胃瘺管的哈薩克綿羊作為試驗動物。參照中國《肉羊飼養標準》（NY/T 816—2004）配制成SC/NSC 為2.32、1.60 和1.14 的3 種日糧；日糧組成及營養水平見表1。

1.2 試驗設計與飼養管理

試驗于2017年10月～2017年12月在新疆昌吉華興種畜有限公司進行，按有重復的3×3拉丁方試驗設計，選取6 只體重為（54.58±2.8）kg、體況相近且裝有永久性瘤胃瘺管的哈薩克綿羊作為試驗動物，隨機分為3 組，每組2 只，每個處理組分別飼喂SC/NSC 為2.32、1.60和1.14的日糧，試驗共3期，每期17 d，其中預試期14 d，正式期3 d。試驗羊單圈飼養，統一進行驅蟲、消毒等管理，每天于08:00和20:00分2次飼喂，自由飲水，保證圈舍光照、干燥通風。

表1 日糧組成及營養水平（干物質基礎）

表2 試驗設計

1.3 樣品的采集

1.3.1 飼料樣品的采集與處理

每期試驗的正式期采集3種日糧的飼料樣品，并制成風干樣品（65 ℃下烘48 h 至恒重），置于塑料封口袋內保存，于試驗結束后將3期飼料樣品充分混合均勻，按四分法取樣，粉碎過40目篩密封保存。用于備測粗蛋白質（CP）、粗脂肪（EE）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）等飼料常規營養成分。

1.3.2 瘤胃液的采集

每個試驗期正試期內于飼喂前記為0 h，飼喂后0.5、1、2、4、8、12 h 共計7 個時間點采集瘤胃液，通過瘤胃瘺管抽取80～100 ml 瘤胃液放入保溫箱內，立即測定并記錄瘤胃液pH 值，經四層醫用紗布過濾后裝入已做好標簽的采樣瓶中，立即放入-20 ℃冰箱冷凍保存，用于瘤胃液氨態氮濃度和揮發性脂肪酸的測定。

1.4 測定指標

1.4.1 飼料常規營養成分的測定

干物質(DM)、粗蛋白質(CP)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、鈣(Ca)、磷（P）含量參照《飼料分析及飼料質量檢測技術》進行檢測，采用Lcitra 等(1996)的方法測定中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌不溶性氮(NDFN)的含量。

1.4.2 瘤胃液pH值、氨態氮(NH3-N)濃度的測定

瘤胃液pH值的測定采用HI 98103型高精度筆式酸度計進行測定；采用馮宗慈改進的比色法測定瘤胃液NH3-N濃度。

1.4.3 瘤胃液揮發性脂肪酸（VFA）的測定

瘤胃液中揮發性脂肪酸（VFA）采用日本島津GC-14B 氣相色譜儀， 測定條件: 毛細管柱CP-WAX(30 m，內徑0.53 mm，膜厚1 μm)；氣化室溫度200 ℃，FID 檢測器溫度200 ℃；柱溫采用程序升溫法，初溫100 ℃，末溫150 ℃，升溫速率3 ℃/min，靈敏度為101，衰減度為25，以巴豆酸為內標物。氮氣壓強為130 kPa，氫氣壓強60 kPa(流速40 ml/min)，空氣壓強為100 kPa。

1.5 數據處理

試驗數據用Excel 2010進行初步整理，統計分析采用SPSS19.0 軟件進行單因素方差分析，結果以“平均數±標準差（mean±SD）”表示，多重比較采用Duncan's法進行。

2 結果與分析

2.1 不同SC/NSC日糧對綿羊瘤胃液pH值的影響（見表3）

由表3可知，飼喂3組日糧條件下瘤胃液的pH值變化趨勢基本相同，平均值分別為6.56、6.45、6.16；采食后4 h 3個試驗組瘤胃液的pH值均達到最低，采食后12 h瘤胃液pH值恢復到采食前的水平。試驗Ⅲ組除飼喂前0 h以外，其它時間點都極顯著低于試驗Ⅰ、Ⅱ組（P＜0.01），各時間點試驗Ⅱ組瘤胃液pH 值均低于試驗Ⅰ組，但差異不顯著（P＞0.05）。在飼喂不同SC/NSC 日糧時，同一時間點隨著SC/NSC 比例的降低，瘤胃液pH值呈降低的趨勢。

表3 不同SC/NSC日糧對綿羊瘤胃液pH值的影響

2.2 不同SC/NSC日糧對綿羊瘤胃液氨態氮（NH3-N）濃度的影響（見表4）

由表4 可知，飼喂不同SC/NSC 日糧條件下，3 個試驗組綿羊瘤胃液氨態氮濃度隨采食后時間的延長呈先升高后降低變化趨勢，采食后2 h 瘤胃液氨態氮濃度達到最高。在飼喂后不同時間點，試驗Ⅲ組的瘤胃液氨態氮(NH3-N)濃度均極顯著高于試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組（P＜0.01），在飼喂后0.5、1、2、4、8 h，試驗Ⅱ組的瘤胃液氨態氮(NH3-N)濃度均極顯著高于試驗Ⅰ組（P＜0.01）。3 個試驗組綿羊瘤胃液氨態氮(NH3-N)平均濃度分別為12.98、18.58 mg/dl 和27.20 mg/dl，3 個試驗組之間差異極顯著（P＜0.01）。

表4 不同SC/NSC日糧綿羊瘤胃液NH3-N濃度的影響(mg/dl)

2.3 不同SC/NSC 日糧對綿羊瘤胃液揮發性脂肪酸（VFA）濃度的影響（見表5）

由表5 可知，綿羊瘤胃液中乙酸濃度隨著日糧SC/NSC 比例的降低呈降低的趨勢，在飼喂后4 h，試驗Ⅰ組與試驗Ⅲ組相比顯著升高（P＜0.05），飼喂后8、12 h，試驗Ⅰ組與試驗Ⅲ組相比極顯著升高（P＜0.01），試驗Ⅱ組與試驗Ⅲ組相比差異不顯著（P＞0.05）。3 個試驗組綿羊瘤胃液乙酸的平均濃度分別為78.60、70.35 mmol/l 和67.61 mmol/l，試驗Ⅰ組與試驗Ⅲ組相比差異顯著（P＜0.05），試驗Ⅱ組與試驗Ⅰ、Ⅲ組相比差異不顯著（P＞0.05）。

瘤胃液中丙酸濃度隨著日糧SC/NSC比例的降低呈升高的趨勢，飼喂后0.5、1、2 h，試驗Ⅲ組與試驗Ⅰ組相比極顯著升高（P＜0.01），在飼喂后2 h，試驗Ⅱ組與試驗Ⅲ組相比差異顯著（P＜0.05），飼喂后4 h，各試驗組丙酸濃度達到峰值。3個試驗組綿羊瘤胃液丙酸的平均濃度分別為16.46、19.88 mmol/l和23.79 mmol/l，試驗Ⅰ組與試驗Ⅱ、Ⅲ組相比差異顯著（P＜0.05），試驗Ⅱ組與試驗Ⅲ組相比差異不顯著（P＞0.05）。

瘤胃液中丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸的平均濃度隨日糧SC/NSC 比例的降低呈升高的趨勢，瘤胃液中丁酸平均濃度3 組之間差異顯著（P＜0.05），試驗Ⅲ組異丁酸的平均濃度極顯著高于試驗Ⅰ組（P＜0.01），顯著高于試驗Ⅱ組（P＜0.05）；試驗Ⅲ組戊酸、異戊酸的平均濃度與試驗Ⅰ、Ⅱ組相比差異顯著（P＜0.05），試驗Ⅰ組與試驗Ⅱ組之間差異不顯著（P＞0.05）。隨日糧SC/NSC 比例的降低，乙酸/丙酸呈降低的趨勢，試驗Ⅰ組與試驗Ⅲ組相比差異極顯著（P＜0.01）。

3 討論

3.1 飼喂不同SC/NSC 日糧對綿羊瘤胃液pH 值的影響

反芻動物瘤胃pH值是評估和判定瘤胃發酵功能的重要生理指標，pH值的高低直接影響著瘤胃健康、飼料消化吸收及動物的生產性能等，影響瘤胃pH 值的因素主要包括日糧SC與NSC比例、唾液的分泌量、機體有機酸的濃度、瘤胃微生物區系等；一般條件下反芻動物瘤胃pH 值的正常范圍在5.50～6.80，但隨著日糧中NSC 比例的升高、唾液分泌量的減少、機體有機酸濃度的升高，瘤胃pH 值均呈降低的趨勢。吳秋玨等（2005）研究甘肅高山細毛羊分別飼喂SC/NSC比例為1.57（Ⅰ組）、1.95（Ⅱ組）、2.29（Ⅲ組）對瘤胃發酵參數的影響，結果表明采食飼糧Ⅰ的綿羊瘤胃液pH值平均值顯著低于采食飼糧Ⅱ（P＜0.01）、飼糧Ⅲ（P＜0.05）的綿羊。孫盛楠等（2019）研究了不同長度的飼用苧麻青貯對黑山羊瘤胃發酵參數的影響，結果表明飼喂長度為1 cm 苧麻青貯的瘤胃液pH 值顯著低于飼喂長度為2 cm和3 cm的苧麻青貯(P＜0.05)；因粗飼料切割長度的增加刺激動物的咀嚼行為，從而增加唾

液的分泌量，使得瘤胃液pH值升高。本試驗條件下，飼喂后同一時間點，隨著SC/NSC比值的降低，瘤胃液pH值呈降低趨勢，采食后4 h 3個試驗組瘤胃液的pH值均達到最低，試驗Ⅲ組極顯著低于試驗Ⅰ、Ⅱ組（P＜0.01），說明日糧中NSC的比例是影響瘤胃液pH值的主要因素，日糧中NSC 比例較高時，在瘤胃微生物的作用下，快速的被降解為乙酸、丙酸、乳酸等有機酸，進而降低了瘤胃液的pH 值，SC 比例較高時，綿羊反芻時間延長，唾液分泌量增加（唾液pH值偏中性），進而提高了瘤胃液pH值；這與吳秋玨等（2005）、孫盛楠等（2019）研究結果相一致。

表5 飼喂不同SC/NSC日糧對綿羊瘤胃液揮發性脂肪酸(VFA)濃度的影響（mmol/l）

3.2 飼喂不同SC/NSC 日糧對綿羊瘤胃液NH3-N 濃度的影響

反芻動物瘤胃NH3-N 是反映瘤胃發酵功能的一項生理指標，其濃度高低在一定程度上可以反映瘤胃微生物降解含氮物質產生NH3的速度、對NH3的攝取利用和機體蛋白質降解與合成之間所達到的平衡狀況，瘤胃液NH3-N 主要來源于飼料中蛋白質、非蛋白氮和微生物蛋白質的降解及尿素循環。NH3-N 是瘤胃微生物合成蛋白質的主要來源，適宜的NH3-N濃度可以促進瘤胃微生物的生長繁殖，而NH3-N 濃度過高會造成氮源浪費，過低則會限制瘤胃微生物的活力。Thao 等（2014）研究表明，瘤胃中用于合成微生物蛋白的NH3-N 有效范圍為5.0～30.0 mg/dl，隨著日糧蛋白水平的升高，瘤胃微生物的活力升高，綿羊瘤胃NH3-N 濃度呈上升趨勢。周永康等（2008）研究徐淮白山羊分別飼喂SC/NSC 比例分別為3.52（A組）、2.06（B 組）、1.28（C 組）、0.84（D 組）日糧對瘤胃發酵參數的影響，結果表明隨著SC/NSC 的降低，綿羊瘤胃NH3-N 呈升高趨勢，飼喂后2 h，采食日糧D組的綿羊瘤胃液NH3-N 濃度顯著高于采食日糧C 組（P＜0.05）、極顯著高于日糧A 組和B 組（P＜0.01）的綿羊。韓璐璐（2016）通過研究體外模擬瘤胃發酵環境，比較粗蛋白水平分別為12%、14%、16%、18%的四種日糧對綿羊瘤胃內環境參數的影響，結果表明，氨態氮(NH3-N)濃度隨著粗蛋白水平的提高極顯著升高（P＜0.01），采食后2 h，18%水平顯著高于14%、16%水平（P＜0.05），極顯著高于12%水平（P＜0.01），說明日糧粗蛋白水平是影響瘤胃NH3-N 濃度重要因素。本試驗條件下，3 個試驗組日糧蛋白水平分別為13.06%、13.18%、13.23%，試驗組綿羊瘤胃液氨態氮濃度隨采食后時間的延長呈先升高后降低變化趨勢，采食后2 h 瘤胃液氨態氮濃度達到最高。在飼喂后不同時間點，試驗Ⅲ組的瘤胃液氨態氮(NH3-N)濃度均極顯著高于試驗Ⅰ組和試驗Ⅱ組（P＜0.01），在飼喂后0.5、1、2、4、8 h，試驗Ⅱ組的瘤胃液氨態氮(NH3-N)濃度均極顯著高于試驗Ⅰ組（P＜0.01）。綿羊瘤胃液氨態氮濃度隨采食后時間的延長呈先升高后降低變化，主要原因是隨著日糧粗蛋白水平的提高，日糧中易降解蛋白增多，微生物活性增強，瘤胃液NH3-N 濃度升高；而試驗Ⅲ組NH3-N 濃度變化較大，可能是因為日糧NSC 含量較高，在瘤胃降解后導致瘤胃pH 值降低，抑制了瘤胃微生物的活性造成的。這與羅陽等（2018）、周永康等（2008）、韓璐璐（2016）研究結果相一致。

3.3 飼喂不同SC/NSC日糧對綿羊瘤胃液揮發性脂肪酸（VFA）濃度的影響

瘤胃是反芻動物碳水化合物發酵的場所，其發酵產物乙酸、丙酸、丁酸等VFA 是反芻動物利用的主要能源物質。眾多學者認為影響VFA 濃度的最主要因素之一是日糧的組成、飼糧粗精比或SC/NSC 均影響瘤胃內TVFA 濃度和各種酸的摩爾比。飼喂精料型日糧時，瘤胃發酵以丙酸型發酵為主，飼喂粗料型日糧時，瘤胃發酵以乙酸型發酵為主。脂肪合成的主要前體是乙酸和丁酸，葡萄糖合成的主要前體是丙酸，丙酸型發酵能為機體提供更多的能量，并且能降低甲烷的生成，提高飼料能量利用效率。華金玲等(2013)研究黃淮白山羊分別飼喂3 種不同精粗比日糧（精粗比為30∶70、40∶60、50∶50），探討日糧精粗比對黃淮白山羊瘤胃揮發性脂肪酸（VFA）濃度影響；結果表明，隨精料水平增加，瘤胃乙酸、丁酸含量降低，丙酸含量增加；隨采食時間延長揮發性脂肪酸含量呈先增加后降低趨勢。Merchen 等(1986)研究分別飼喂高粗料和高精料日糧對羯羊瘤胃發酵的影響，結果表明，高粗料組和高精料組羯羊瘤胃總VFA濃度差異不顯著（P＞0.05）；飼喂高精料組綿羊乙酸和丁酸的濃度顯著低于飼喂高粗料組綿羊（P＜0.05），但飼喂高精料組綿羊丙酸濃度顯著高于飼喂高粗料組綿羊（P＜0.05）。本試驗條件下，綿羊瘤胃液中乙酸濃度隨著日糧SC/NSC 比例的降低呈降低的趨勢，在飼喂后4 h，試驗Ⅰ組與試驗Ⅲ組相比顯著升高（P＜0.05），飼喂后8、12 h，試驗Ⅰ組與試驗Ⅲ組相比極顯著升高（P＜0.01）。瘤胃液中丙酸濃度隨著日糧SC/NSC 比例的降低呈升高的趨勢，飼喂后0.5、1、2 h，試驗Ⅲ組與試驗Ⅰ組相比極顯著升高（P＜0.01），在飼喂后2 h，試驗Ⅱ組與試驗Ⅲ組相比差異顯著（P＜0.05），飼喂后4 h，各試驗組丙酸濃度達到峰值，瘤胃液中丁酸、異丁酸、戊酸、異戊酸的平均濃度隨日糧SC/NSC 比例的降低呈升高的趨勢，瘤胃液中丁酸平均濃度3 組之間差異顯著（P＜0.05），隨日糧SC/NSC 比例的降低乙酸/丙酸呈降低的趨勢，試驗Ⅰ組與試驗Ⅲ組相比差異極顯著（P＜0.01）。說明綿羊日糧中SC 比例較高時，瘤胃液pH 值較高，瘤胃內環境更適合纖維分解菌生長和繁殖，此時瘤胃主要是乙酸發酵為主；當日糧中NSC 比例增加時，瘤胃pH 值較低，抑制了纖維降解菌的數量和活性，淀粉分解菌的數量和活性提高，丙酸發酵途徑也發生改變，瘤胃丙酸濃度相應升高；這與王洪榮等（2010）、趙鵬等（2017）研究結果相一致。

4 結論

在本試驗條件下，飼喂不同結構性與非結構性碳水化合物比例日糧時，隨著日糧SC/NSC比例的降低，綿羊瘤胃液pH 值、乙酸濃度呈降低的趨勢，NH3-N、丙酸濃度呈升高趨勢，瘤胃發酵類型由乙酸型發酵為主向丙酸型發酵為主轉變。