动物营养学报  2015, Vol. 27 Issue (11): 3429-3437   PDF (1237 KB)    
饲粮中添加禾王草对泌乳奶牛瘤胃发酵和生产性能的影响
马健1,2, 刘艳芳1, 王雅晶2, 曹志军2, 李胜利2 , 余雄1 , 杨基3, 雷小英4, 马亚宾5    
1. 新疆农业大学动物科学学院, 乌鲁木齐 830052;
2. 中国农业大学动物科技学院, 北京 100193;
3. 北京永润国农生态科技有限公司, 北京 100080;
4. 河北省晋州市周家庄农牧业有限公司, 石家庄 052262;
5. 河北省畜牧良种工作站, 石家庄 050061
摘要: 为提高牧场养殖经济效益,本文研究了饲粮中添加禾王草青贮或干草对泌乳奶牛瘤胃发酵、营养物质消化率和生产性能的影响。选取45头健康荷斯坦奶牛,按产奶量、胎次和泌乳天数等相近原则随机分成3组。对照组饲粮粗饲料由全株玉米青贮、羊草和苜蓿干草构成,试验Ⅰ组粗饲料由禾王草青贮、全株玉米青贮、羊草和苜蓿干草构成,试验Ⅱ组粗饲料由禾王草干草、全株玉米青贮和苜蓿干草构成,3组饲粮营养水平相近。预试期10 d,正试期60 d。结果表明:1)与对照组相比,试验Ⅰ组能显著提高瘤胃液氨态氮含量和乙酸含量、乳蛋白率(P<0.05),对其他乳成分、干物质采食量(DMI)、产奶量和营养物质消化率影响不显著(P>0.05),每头牛每天多盈利1.19元。2)与对照组相比,试验Ⅱ组能显著降低瘤胃液氨态氮含量(P<0.05),对乳成分和营养物质消化率没有显著影响(P>0.05),能提高奶牛的DMI和产奶量,差异不显著(P>0.05),每头牛每天多盈利2.07元。由此可知,用禾王草青贮代替适量全株玉米青贮或用禾王草干草代替部分苜蓿干草不会影响奶牛的生产性能,同时会提高牧场奶牛养殖经济效益。
关键词: 禾王草     荷斯坦奶牛     瘤胃发酵     消化率     生产性能    
Effects of Pennisetum sp. Supplied in Diet on Ruminal Fermentation and Performance of Dairy Cows
MA Jian1,2, LIU Yanfang1, WANG Yajing2, CAO Zhijun2, LI Shengli2 , YU Xiong1 , YANG Ji3, LEI Xiaoying4, MA Yabin5    
1. College of Animal Science and Technology, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China;
2. College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China;
3. Beijing Yongrun Guonong Eco-Agriculture Technology Co., Ltd., Beijing 100080, China;
4. Hebei Jinzhou Zhoujiazhuang Agriculture and Animal Husbandry Co., Ltd., Shijiazhuang 052262, China;
5. Hebei Livestock Breeding Station, Shijiazhuang 050061, China
Abstract: This experiment was conducted to investigate the effects of dietary supplementation of Pennisetum sp. silage and Pennisetum sp. hay on ruminal fermentation, nutrient digestibility and performance of dairy cows. Forty-five healthy Chinese Holstein lactating dairy cows were randomly assigned into 3 groups with 15 cows in each group by milk yield, parity and days in milk. Roughages in control group (CG) were whole corn silage, Chinese wildrye and alfalfa hay, those in trial group Ⅰ were Pennisetum sp. silage, whole corn silage, Chinese wildrye and alfalfa hay, and those in trial group Ⅱ were Pennisetum sp. hay, whole corn silage and alfalfa hay. Nutrient levels of the three diets were close. The pre-trial lasted for 10 days, and the trial lasted for 60 d. The results showed as follows:1) compared with CG, the content of ammonia nitrogen of acetate in rumen fluid, and milk protein percentage in trial group Ⅰ were significantly increased (P<0.05). The other milk composition, dry matter intake, milk yield and nutrient digestibility had no significant differences (P>0.05). The benefit per cow per day improved 1.19 yuan. 2) Compared with CG, the milk composition and nutrient digestibility in trial group Ⅱ were not significantly changed (P>0.05), and the content of ammonia nitrogen in rumen fluid was significantly decreased (P<0.05). The dry matter intake and milk was slightly increased (P>0.05). The benefit per cow per day improved 2.07 yuan. It is concluded that partial replacement of whole corn silage with Pennisetum sp. silage and partial replacement of alfalfa hay with Pennisetum sp. hay in diets can bring in better economic benefit without influencing cows' performance.
Key words: Pennisetum sp.     Holstein dairy cows     ruminal fermentation     digestibility     performance    

禾王草(Pennisetum sp.)属狼尾草属,禾本科牧草,产量高,抗逆性强,营养价值高,粗蛋白质和糖分含量高,属典型的四碳植物,具有较高的光合效率,适宜在热带、亚热带和温带生长,是一种优质刈割型牧草。在我国北方,株高2 m的禾王草1年可以刈割3~4次,鲜草产量高达190 t/hm2,适合制作干草和青贮,禾王草干草粗蛋白质(CP)含量高达13%,禾王草鲜草制作青贮后,色泽青绿,酸味浓,营养成分损失不大。

随着我国奶牛养殖业的发展,寻找优质的粗饲料,对牧场来说越来越重要。目前,玉米秸秆是我国牧场做青贮的主要原料,华金玲等[1]研究发现,用水稻青贮代替部分玉米青贮,对奶牛产奶量影响不大。苜蓿干草是一种优质的粗饲料,适口性好,蛋白质、维生素和矿物质含量丰富,被称为“牧草之王”,朱洪龙等[2]用菌糠完全代替苜蓿干草,发现对奶牛产奶量、乳成分等几乎没有影响,还提高了经济效益。鉴于禾王草干草粗纤维含量高于苜蓿干草,为防止禾王草干草饲喂奶牛纤维含量高,通过调整粗饲料中干草的比例以达到平衡状态,试验旨在研究奶牛饲粮中添加禾王草青贮和干草对奶牛瘤胃发酵、营养物质消化率和生产性能的影响,探讨禾王草对牧场经济效益的影响,进而为禾王草作为奶牛粗饲料资源开辟新的研究途径。

1 材料与方法 1.1 试验材料

禾王草青贮:收获株高2 m左右的禾王草鲜草,整株切碎至3 cm左右,打捆装入青贮袋内,密封保存。

禾王草干草:收获株高2 m左右的禾王草鲜草,整株切碎至3 cm左右,自然晾干。

全株玉米青贮和苜蓿干草:由河北省晋州市周家庄农牧业有限公司牧场提供。

1.2 试验动物与试验设计

试验于2014年10月10日至2015年1月15日在河北省晋州市周家庄农牧业有限公司牧场进行,试验期70 d,其中预试期10 d,正试期60 d。选择45头泌乳天数在(60±30) d、产奶量在(30.0±1.4) kg的健康荷斯坦奶牛,根据胎次、体况和乳成分等相近原则,随机分成3组。其中1组是对照组,饲喂牧场原基础饲粮,另外2组是试验组,试验Ⅰ组基础饲粮中禾王草青贮代替40%全株玉米青贮,试验Ⅱ组基础饲粮中禾王草干草代替全部羊草和33%苜蓿干草。

1.3 试验饲粮组成及营养水平

按照等能等氮原则,根据添加青贮和干草的不同,配制3种试验饲粮。试验饲粮组成和营养水平见表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 experimental diets (DM basis)
1.4 饲养管理

试验牛为散栏式饲养,由专职饲养员饲喂,自由饮水。试验牛每天08:00、17:00各饲喂1次试验饲粮,饲喂量是1.1倍实际需要量,以保证有剩料,自由采食,饲喂前清理掉前1天的剩料。每天06:00、13:00和19:30 3次规范化奶厅挤奶,由挤奶工负责。试验期间其他管理按牧场常规方法进行,各组间饲养方式、管理模式及环境条件一致。

1.5 检测指标 1.5.1 饲料营养成分含量

青贮成熟后,分别取有代表性的禾王草青贮和全株玉米青贮样品进行营养成分分析,并取禾王草干草、羊草和苜蓿干草进行营养成分分析[3]。试验正试期开始后每15 d采集1次饲料样品,共采集5次,包括各种饲料原料、饲粮和剩料,65 ℃烘箱中烘干48 h,制成风干样,参照张丽英[4]的方法进行营养常规成分分析。

1.5.2 产奶量和乳成分

试验期间每天记录奶牛产奶量,并于试验正试期第1、15、30、45和60天采集奶样,共采集5次,按早、中、晚4 ∶ 3 ∶ 3比例混合共采集奶样40 mL,混合均匀,进行DHI分析,主要测定乳蛋白率、乳脂率、乳糖率、总固形物含量、体细胞数和尿素氮含量。

1.5.3 瘤胃发酵指标

于试验正试期最后2 d连续2 d,从晨饲08:00开始及饲喂后2、4、6和8 h采集瘤胃液100 mL,4层纱布过滤后,立即用pH计测定pH。3 000 r/min离心后取上清液,用比色法[5]测定氨态氮(NH3-N)含量,另取瘤胃液用气相色谱法[6]测定挥发性脂肪酸(VFA)含量。

1.5.4 生产性能指标

试验正试期连续3 d测定采食量,共测定5次,每天记录投料量和剩料量。每天分早、晚采集饲粮和剩料,测定干物质含量,再根据每头牛每天的投料量和剩料量计算每组牛的干物质采食量(DMI)。饲料转化率计算公式如下:

饲料转化率=产奶量/DMI。

1.5.5 粪样

试验期最后7 d进行消化试验,采用全收粪法收集粪样,连续4 d全天24 h收粪。每组随机选5头牛,专职挤奶工单独挤奶,自由运动和饮水,混合4 d全收集的粪样,混匀,称重,取粪重的1%,然后按100 g鲜粪加10%硫酸20 mL,以免粪中氨态氮损失,65 ℃烘干回潮,制成风干样,用于常规营养成分含量测定[4]

1.6 统计分析

试验数据用Excel进行整理,用SAS 9.2统计软件进行单因素方差分析,并用Duncan氏法进行多重比较,结果用平均值±标准差表示,以P<0.05作为差异显著性的判断标准。

2 结果与分析 2.1 禾王草青贮和干草的营养成分含量

待青贮成熟后,对全株玉米青贮和禾王草青贮进行感官评定发现:全株玉米青贮色泽青绿,质地柔软,气味甘酸;禾王草青贮色泽黄绿,酸味浓,湿润松散。由表2可知,禾王草青贮和全株玉米青贮营养成分差别不大,CP和中性洗涤纤维(NDF)含量高于全株玉米青贮;禾王草干草NDF含量高于苜蓿干草,CP含量低于苜蓿干草。

表2 禾王草、全株玉米青贮和禾王草、苜蓿干草的营养成分含量(干物质基础) Table 2 Nutrient component contents of Pennisetum sp. silage,whole corn silage,Pennisetum sp. hay and alfalfa hay (DM basis)
2.2 禾王草青贮和干草对瘤胃发酵的影响

由表3可知,奶牛瘤胃液pH各组间差异不显著(P>0.05)。3组奶牛瘤胃液pH在6.51~6.96之间,对照组波动范围最大,试验Ⅰ组波动范围最小(图1)。不同禾王草组成的饲粮对NH3-N含量影响较大,试验Ⅰ组NH3-N含量显著高于试验Ⅱ组和对照组(P<0.05),对照组显著高于试验Ⅱ组(P<0.05)。各组NH3-N含量变化趋势大致相同(图2)。总VFA和丁酸含量3组间差异不显著(P>0.05),乙酸含量试验Ⅰ组显著高于另外2组(P<0.05),试验Ⅱ组丙酸含量显著高于试验Ⅰ组(P<0.05)。

表3 不同粗饲料组合对奶牛瘤胃发酵的影响 Table 3 Effects of different combinations of roughages on ruminal fermentation of dairy cows
2.3 禾王草青贮和干草对营养物质消化率的影响

从表4可知,各组间DM、CP、NDF、ADF和EE的消化率差异均不显著(P>0.05),从数值上看,试验Ⅱ组DM、NDF和ADF的消化率最高,对照组CP和EE的消化率最高。

2.4 禾王草青贮和干草对生产性能的影响

由表5可知,试验Ⅱ组DMI有高于对照组的趋势(0.05≤P<0.10),与试验Ⅰ组差异不显著(P>0.05)。3组间产奶量和饲料转化率差异不显著(P>0.05),从数值上看,试验Ⅱ组最大。试验Ⅰ组乳蛋白率显著高于另外2组(P<0.05),其他乳成分含量各组间差异不显著(P>0.05)。

2.5 禾王草青贮和干草对经济效益的影响

株高2 m禾王草鲜草年产量可达190 t/hm2,干草产量在35 t/hm2,远高于玉米秸秆、苜蓿干草和羊草的产量。从表6可知,试验Ⅰ组和试验Ⅱ组每头牛每天分别能多盈利1.19和2.07元,说明在奶牛粗饲料中添加禾王草可以提高奶牛养殖场经济效益。

图1 不同粗饲料组合对奶牛瘤胃液pH的影响 Fig. 1 Effects of different combinations of roughages on pH in rumen fluid of dairy cows

图2 不同粗饲料组合对奶牛NH3-N含量的影响 Fig. 2 Effects of different combinations of roughages on NH3-N content in rumen fluid of dairy cows

表4 不同粗饲料组合对营养物质消化率的影响(干物质基础) Table 4 Effects of different combinations of roughages on digestibility of nutrients (DM basis)

表5 不同粗饲料组合对奶牛DMI、饲料转化率、产奶量和乳成分的影响 Table 5 Effects of different combinations of roughages on DMI,feed efficiency,milk yield and milk composition of dairy cows
3 讨 论 3.1 禾王草青贮和干草的营养成分含量

试验中,禾王草青贮与全株玉米青贮的感官评定结果显示,2种青贮的品质优良,pH在4.0以下,适合饲喂奶牛。禾王草青贮的CP含量比全株玉米青贮提高了25.57%,NDF和ADF含量高于全株玉米青贮。余汝华等[7]研究表明,玉米秸秆中的粗纤维含量随着生长期的延长而增加,试验禾王草秸秆随着生长期的延长,也出现这种变化。酸性洗涤不溶性蛋白质(ADICP)在瘤胃中不被降解,并认为在肠道中不被消化[8],但ADICP中有一部分是发生了美拉德反应的蛋白质,能使饲料产生一种特殊的香味,可以提高动物的食欲,因此,少量的ADICP能提高饲料的适口性[9]。本试验中,禾王草青贮的ADICP含量比全株玉米青贮提高了47.67%,可能会对奶牛的采食有一定的促进作用。

表6 不同粗饲料组合对经济效益的影响 Table 6 Effects of different combinations of roughages on economic effectiveness

禾王草干草的CP含量低于苜蓿干草,NDF和ADF含量高于苜蓿干草,营养成分低于苜蓿干草,苜蓿干草CP含量高达19%,这也符合苜蓿“牧草之王”的称谓,禾王草与苜蓿干草营养价值的差异也决定了无法代替全部苜蓿干草,但禾王草产量远高于苜蓿干草和羊草,因此本试验通过调整干草比例,达到提高牧场经济效益的目的。

3.2 禾王草青贮和干草对瘤胃发酵的影响

瘤胃液pH是反映瘤胃发酵状况的重要指标,范围一般为6~7,是食糜中VFA产生、唾液中和以及从瘤胃移走三者综合作用的结果,主要受采食、反刍时间、饲料精粗比和饲料颗粒大小的影响[10]。本试验3组奶牛瘤胃液pH均在正常范围内,差异不显著,但试验Ⅰ组波动范围较小,这有利于瘤胃内环境的稳定和微生物区系的平衡。Mertens[11]研究指出,饲粮DM中至少含有25%的NDF或者22%的物理有效NDF(physical effective NDF,peNDF),奶牛瘤胃才能维持6.0的pH;孙龙生等[12]研究认为,提高饲粮peNDF可以增加瘤胃液pH。在本试验中,试验Ⅰ组pH在数值上大于另外2组,这可能跟禾王草青贮NDF含量高于全株玉米青贮有关,试验中全株玉米青贮切割长度是1.5 cm,而禾王草青贮切割长度为3 cm,Tafaj等[13]指出,增加饲料中青贮长度,瘤胃液pH增大,这与本试验结果一致。吕永艳等[14]研究表明,奶牛瘤胃液pH呈现周期性变化,采食前0.5 h最高,采食期间逐渐降低,采食结束后逐渐回升,本试验瘤胃液pH也出现这种变化。

瘤胃液NH3-N含量可以反映饲料条件下蛋白质降解与合成的平衡状态,是饲料蛋白质、非蛋白氮降解和微生物蛋白合成的中间产物,主要受饲料蛋白质降解、瘤胃壁的吸收、微生物的利用和瘤胃食糜外流速率的影响[10]。3组NH3-N含量变化趋势大致相同,试验Ⅰ组显著高于另外2组,对照组显著高于试验Ⅱ组,这可能跟全株玉米青贮NDF含量低于禾王草青贮,羊草NDF含量高于禾王草干草有关,饲料颗粒减少,瘤胃食糜外流速度增加,从而导致NH3-N含量降低。邬彩霞等[15]研究表明,粗饲料长度会影响瘤胃微生物与饲料接触,微生物合成作用减弱,NH3-N含量随粗饲料切割长度增加而明显升高,与本试验结果一致。Yang等[16]指出,NH3-N含量应高于5 mg/dL,否则会影响瘤胃发酵的“解偶联”作用,使微生物蛋白合成效率降低,奶牛瘤胃液NH3-N含量的正常范围在6~30 mg/dL之间,本试验结果均在正常范围内。

瘤胃中VFA主要是乙酸、丙酸和丁酸,是反刍动物能量利用过程中的中间代谢产物,也是乳脂肪和体脂肪合成的原料,乙酸、丙酸和丁酸大约占总VFA的95%[10]。Schwab等[17]研究指出,饲料中NDF对瘤胃液总VFA含量无明显影响,这与本试验结果一致。饲粮组成对乙酸、丙酸和丁酸比例有明显影响,本试验中,试验Ⅰ组乙酸含量显著高于另外2组,试验Ⅱ组丙酸含量显著高于试验Ⅰ组,与对照组差异不显著,各组间丁酸含量差异不显著,试验Ⅰ组乙酸/丙酸显著高于对照组,对照组显著高于试验Ⅱ组。贺鸣[18]研究发现,随粗饲料颗粒增大,乙酸含量显著升高,丙酸含量显著降低,乙酸/丙酸显著升高;Demeyer[19]研究表明,饲料中含有较多的peNDF,瘤胃纤维分解菌活动增强,乙酸含量增加,乙酸/丙酸增加,均与本试验结果一致。Woodford等[20]指出,维持正常乳脂合成的乙酸/丙酸在2.5以上,而本试验中各组比值都高于2.5,因而本试验乳脂率在3.9%以上。

3.3 禾王草青贮和干草对营养物质消化率的影响

奶牛全消化道营养物质消化率受饲料类型、营养水平和纤维含量等因素的影响。本试验中,3组间各营养物质消化率差异均不显著,试验Ⅱ组NDF、ADF和DM消化率在数值上大于另外2组,这可能是因为禾王草干草细胞壁中的NDF和ADF含量低于羊草,而试验Ⅱ组粗饲料中不含羊草,禾王草干草刺激纤维分解菌的生长,提高了粗纤维的消化率。国内外许多研究表明,不同粗饲料组合可以提高饲料纤维消化率。Abdulrazak等[21]指出,在玉米秸基础饲粮中添加豆科牧草,可提高玉米秸的消化率;张吉鹍等[22]研究反刍动物秸秆基础饲粮补饲苜蓿干草的组合效应,发现补饲苜蓿干草可以提高动物的采食量和消化率。

3.4 禾王草青贮和干草对生产性能的影响

DMI对奶牛的生长和生产十分重要,试验Ⅱ组的DMI较对照组提高了4.4%,试验Ⅱ组禾王草替代了全部羊草,在一定程度上改善了饲粮适口性,提高了采食量。文奇男[23]研究发现,水稻秸青贮的NDF和ADF含量低于干水稻秸,可以显著提高奶牛DMI,本试验中,试验Ⅰ组中禾王草青贮代替了40%全株玉米青贮,NDF和ADF含量大于对照组,但DMI却大于对照组,这与文奇男[23]结果不一致,可能原因是禾王草青贮ADICP含量高于全株玉米青贮,提高了动物食欲,与李玲等[9]研究结果一致。史卉玲等[24]研究指出,用苜蓿青贮代替玉米青贮,随苜蓿青贮比例的增加,DMI显著增加,产奶量增加,本试验中,试验Ⅱ组产奶量高于试验Ⅰ组,试验Ⅰ组高于对照组,但差异不显著,这与各组DMI的大小一致。

乳蛋白主要受饲粮能量水平的影响,由乳腺细胞利用血液中的氨基酸合成,能量不足时,合成乳蛋白的氨基酸就会作为能量利用,血液中的氨基酸主要来源于小肠中分解瘤胃未降解蛋白质生成的小肽,增加瘤胃未降解蛋白质的供给可以提高乳蛋白率。试验中试验Ⅰ组乳蛋白率显著高于另外2组,这可能跟禾王草青贮CP含量高于全株玉米青贮有关,瘤胃未降解蛋白质含量增加,中性洗涤不溶性蛋白质(NDICP)大部分通过瘤胃进入小肠,在瘤胃内降解慢,是瘤胃未降解蛋白质的重要组成成分,本试验禾王草青贮NDICP含量高于全株玉米青贮,姚庆[25]用酒精清液发酵玉米秸秆代替全株玉米青贮,发酵玉米秸秆CP含量高于全株玉米青贮,发现随发酵玉米秸秆比例增加乳蛋白率显著增加,这与本试验结果一致,蒋微等[26]研究也得出类似结果。

在本试验中,乳脂率、乳糖率和乳总固形物含量各组间差异均不显著,姚庆[25]研究指出,乳糖率、乳总固形物含量通常保持稳定,与本试验结果一致。乳尿素氮含量高低直接影响奶牛的健康,可以反映饲粮的蛋白质水平,主要通过影响瘤胃能氮平衡和小肠吸收氨基酸在肝脏的代谢来影响尿素,正常牛群的平均乳尿素氮含量为6~20 mg/dL,最佳含量为7~12 mg/dL,当尿素氮小于7 mg/dL时,说明饲粮蛋白质不足或瘤胃降解与非降解蛋白质不平衡,本试验中3组乳尿素氮含量都在11 mg/dL左右,说明饲粮配比到达正常的瘤胃能氮平衡。体细胞数是乳房健康的指示性指标,乳房的健康与动物的产奶能力有关,健康牛与异常牛的区分界定以20×104 个/mL比较合适,试验中各组乳体细胞数在11×104~15×104 个/mL之间,均在正常范围内。

4 结 论

① 饲粮中添加禾王草青贮能显著提高瘤胃液NH3-N和乙酸含量,并能显著提高乳蛋白率。

② 饲粮中添加禾王草干草能显著降低瘤胃液NH3-N含量,并有提高奶牛DMI的趋势。

综上所述,在奶牛饲粮中添加禾王草,可以提高牧场经济效益,并且不会影响奶牛的生产性能。

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