动物营养学报 >

2024 , Vol. 36 >Issue 9: 5748 - 5760

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2024.489

研究论文

鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛生长性能、血清生化指标和粪便微生物区系的影响

  • 魏梓恒 , 1 ,
  • 卜也 2 ,
  • 苏华维 3 ,
  • 隋欣芯 1 ,
  • 罗丽 1 ,
  • 许珊珊 2 ,
  • 孙芳 , 1, 2, *
展开
  • 1 黑龙江八一农垦大学动物科技学院,大庆 163319
  • 2 黑龙江省农业科学院畜牧研究所,哈尔滨 150086
  • 3 中国农业大学动物科学技术学院,动物营养学国家重点实验室,北京 100193
* 孙 芳,研究员,硕士生导师,E-mail:

魏梓恒(1998—),男,内蒙古鄂尔多斯人,硕士研究生,从事肉牛营养与管理工艺技术研究。E-mail:

Office editor: 田艳明

收稿日期: 2024-03-12

  网络出版日期: 2024-09-08

基金资助

国家肉牛产业技术体系(CARS-37)

黑龙江省肉牛产业技术协同创新推广体系

黑龙江省农业科技创新跨越工程(CX23TS17)

黑龙江省自然科学基金(LH2023C081)

收起

Effects of Replacement of Corn Silage by Fresh-Fed Sorghum Hybrid Sudangrass on Growth Performance, Serum Biochemical Indices and Fecal Microbiota of Simmental Bulls

  • WEI Ziheng , 1 ,
  • BU Ye 2 ,
  • SU Huawei 3 ,
  • SUI Xinxin 1 ,
  • LUO Li 1 ,
  • XU Shanshan 2 ,
  • SUN Fang , 1, 2, *
Expand
  • 1 College of Animal Science and Veterinary Medicine, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China
  • 2 Institute of Animal Husbandry of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150086, China
  • 3 State Key Laboratory of Animal Nutrition, College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
* professor, E-mail:

Received date: 2024-03-12

  Online published: 2024-09-08

Fold

摘要

本试验旨在探究鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛生长性能、血清生化指标、粪便微生物区系及经济效益的影响。选择16头8月龄、平均体重为(338.5±35.3) kg的西门塔尔公牛,随机分为2组,每组8个重复,每个重复1头牛。对照组(CON组)饲喂基础饲粮(粗饲料为玉米青贮),高丹草组(SS组)饲喂用高丹草替代基础饲粮中55%[干物质(DM)基础]玉米青贮的饲粮。预试期10 d,正试期60 d,分为第1~30天和第31~60天2个阶段。结果表明:1)与对照组相比,第1~30天,高丹草组干物质采食量(DMI)和料重比(F/G)显著降低(P<0.05);第31~60天和第1~60天,高丹草组DMI显著降低(P<0.05)。2)与对照组相比,第30天,高丹草组血清尿素氮(UN)含量显著提高(P<0.05),血清总胆红素(TBIL)含量极显著提高(P<0.01);第60天,高丹草组血清白蛋白(ALB)含量和谷丙转氨酶(ALT)活性显著提高(P<0.05),血清UN和TBIL含量极显著提高(P<0.01)。3)2组粪便微生物物种数和群落多样性无显著差异(P>0.05)。与对照组相比,在门水平上,高丹草组粪便厚壁菌门相对丰度显著降低(P<0.05),粪便髌骨菌门相对丰度显著提高(P<0.05);在属水平上,高丹草组粪便瘤胃球菌科UCG-005和未分类瘤胃球菌科相对丰度显著降低(P<0.05)。4)与对照组相比,高丹草组每千克增重饲料成本降低0.97元(P<0.05)。综上所述,鲜饲高丹草替代55%玉米青贮饲喂西门塔尔公牛可以显著降低其DMI和每千克增重饲料成本,并降低F/G,同时促进机体蛋白质代谢,提高养殖经济效益。

关键词： 肉牛; 高丹草; 生长性能; 血清生化指标; 粪便微生物区系

本文引用格式

魏梓恒 , 卜也 , 苏华维 , 隋欣芯 , 罗丽 , 许珊珊 , 孙芳 . 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛生长性能、血清生化指标和粪便微生物区系的影响[J]. 动物营养学报, 2024 , 36(9) : 5748 -5760 . DOI: 10.12418/CJAN2024.489

Abstract

This experiment was conducted to investigate the effects of replacement of corn silage by fresh-fed sorghum hybrid sudangrass on growth performance, serum biochemical indices, fecal microbiota and economic benefits of Simmental bulls. Sixteen Simmental bulls aged 8 months with an average body weight of (338.5±35.3) kg were randomly divided into 2 groups with 8 replicates per group and 1 cattle per replicate. Cattle in the control group (CON group) were fed a basal diet (roughage was corn silage), and those in the sorghum hybrid sudangrass group (SS group) were fed a diet in which sorghum hybrid sudangrass replaced 55% [dry matter (DM) basis] corn silage in the basal diet. The pre-trial period lasted for 10 days and the experimental period lasted for 60 days, which were divided into two stages as days 1 to 30 and days 31 to 60. The results showed as follows: 1) compared with CON group, the dry matter intake (DMI) and feed to gain ratio (F/G) in SS group were significantly decreased during days 1 to 30 (P<0.05); DMI in SS group was significantly decreased during days 31 to 60 and days 1 to 60 (P<0.05). 2) Compared with CON group, on day 30, the serum urea nitrogen (UN) content in SS group was significantly increased (P<0.05), and the serum total bilirubin (TBIL) content was extremely significantly increased (P<0.01); on day 60, the serum albumin (ALB) content and alanine aminotransferase (ALT) activity in SS group were significantly increased (P<0.05), and the serum contents of UN and TBIL were extremely significantly increased (P<0.01). 3) There were no significant differences in fecal microbial species and community diversity between two groups (P>0.05). Compared with CON group, at the phylum level, the fecal Firmicutes relative abundance in SS group was significantly decreased (P<0.05), and the fecal Patescibacteria relative was significantly increased (P<0.05); at the genus level, the relative abundances of fecal Ruminococcaceae_UCG-005 and unclassified_Ruminococcaceae in SS group were significantly decreased (P<0.05). 4) Compared with CON group, the feed cost per kilogram of weight gain in SS group was reduced by 0.97 RMB (P<0.05). In conclusion, the replacement of 55% corn silage by fresh-fed sorghum hybrid sudangrass for Simmental bulls can significantly reduce their DMI and feed cost per kilogram of weight gain, and decrease F/G, while promoting the body’s protein metabolism and improving the economic benefits.

Key words： beef cattle; sorghum hybrid sudangrass; growth performance; serum biochemical indices; fecal microbiota

粗饲料是反刍动物饲粮中必不可少的组成部分,为反刍动物提供能量,并对维持瘤胃健康具有重要作用[1]。玉米青贮是肉牛育肥生产饲粮中常规粗饲料来源[2]。肉牛育肥主体由规模养殖企业和小规模养殖的农户构成,对于小规模育肥场,使用玉米青贮成本较高,运输装卸破损率高,夏天种植高产优质青绿饲料替代玉米青贮,既可以减少贮存成本,还可以提高饲粮适口性和饲料转化效率。高丹草为禾本科一年生草本植物,是高粱和苏丹草的杂交品种,具备高粱和苏丹草的共同优势,产草量高、粗蛋白质与糖分含量高、木质素含量低,再生能力强。在黑龙江地区,高丹草每年可刈割1~2次,可用于鲜饲,也可以制成青贮[3-4]。
刘洁等[5]通过研究不同牧草青贮对绵羊生长性能和消化代谢的影响发现,高丹草青贮组绵羊平均日增重(ADG)和营养物质表观消化率显著高于小黑麦青贮组和玉米青贮组。刘纪成等[6]研究发现,在湖羊饲粮中添加高丹草可以改善饲粮适口性,提高湖羊生产性能和营养物质表观消化率,并提高血清中部分酶活性。Thompson等[7]比较了苏丹草、高丹草、饲用高粱和玉米青贮对阉牛的育肥效果,结果发现饲喂高丹草青贮组的阉牛生长最缓慢,ADG仅为0.78 kg,增重效果最好的是玉米青贮组。Dann等[8]研究了在全混合日粮中分别添加35%和45%高丹草青贮和玉米青贮对荷斯坦奶牛泌乳性能的影响,结果表明35%和45%玉米青贮组干物质采食量(DMI)最高,45%高丹草青贮组DMI最低;高丹草青贮组的体增重和产乳效率显著高于玉米青贮组。
目前,国内外研究者对高丹草的研究主要集中在青贮制作及与其他农作物配合应用方面,对于其鲜饲替代玉米青贮的研究鲜见报道。因此,本试验采用新鲜高丹草部分替代饲粮中的玉米青贮饲喂西门塔尔牛,探索其对西门塔尔公牛生长性能、血清生化指标、粪便微生物区系以及养殖经济效益的影响,以期为高丹草应用于肉牛养殖行业提供数据参考,并为肉牛养殖降本增效提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

本试验于2023年7月8日—9月18日在黑龙江省农业科学院畜牧研究所创新试验示范基地进行。

1.2 试验设计和饲养管理

试验选取16头8月龄生理状态相似、体况相近的健康西门塔尔公牛,平均体重为(338.5±35.3) kg,采用对比试验设计将其分为2组,每组8个重复,每个重复1头牛。对照组(CON组)饲喂基础饲粮(粗饲料为玉米青贮),高丹草组(SS组)饲喂用高丹草替代基础饲粮中55%[干物质(DM)基础]玉米青贮的饲粮。预试期10 d,正试期60 d,分为第1~30天和第31~60天2个阶段。
试验牛均散栏饲养,每组牛饲养密度为96 m2,自由采食和饮水,并自由活动。每天饲喂2次(07:00和16:00各1次),用个体采食量测定装置记录每头牛每日采食量。2组牛在预试期间,饲粮由基础饲粮逐渐过渡为试验饲粮。按肉牛体重分阶段制定饲粮配方,饲粮营养水平参照日本肉用牛饲养标准,饲粮组成及营养水平见表1。
表1 饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of diets (DM basis) %

项目
Items		 第1~30天Days 1 to 30 第31~60天Days 31 to 60
对照组
CON group		 高丹草组
SS group		 对照组
CON group		 高丹草组
SS group
原料Ingredients
浓缩料Concentrate feed1) 17.6 16.8 17.2 15.7
蒸汽压片玉米Steam-flaked corn 16.4 17.0 16.4 17.2
豆腐渣Bean dregs 6.4 7.0
全株玉米青贮Whole corn silage 60.0 27.0 55.0 24.8
高丹草Sorghum hybrid sudangrass 33.4 30.5
稻草Straw 6.0 5.8 5.0 4.8
合计Total 100.0 100.0 100.0 100.0
营养水平Nutrient levels2)
干物质(饲喂基础) DM (as-fed basis) 51.44 48.03 52.59 50.16
粗蛋白质CP 10.12 11.22 11.26 11.93
粗脂肪EE 3.38 3.97 3.46 4.03
中性洗涤纤维NDF 33.05 35.28 31.18 33.74
酸性洗涤纤维ADF 24.52 26.74 25.54 27.80
粗灰分Ash 5.29 6.21 5.33 6.33
钙Ca 0.72 0.82 0.76 0.85
磷P 0.38 0.47 0.36 0.42
代谢能ME/(MJ/kg) 11.34 10.89 11.84 11.36

1)浓缩料中含预混料,每千克预混料含有 The concentrate feed contained premix, and one kilogram of the premix contained the following:VA 40 000~330 000 IU,VD3 10 000~100 000 IU,VE 600 000 IU,Fe 60~1 600 mg,Zn 60~400 mg,Cu 10~500 mg,Mn 40~500 mg。

2)代谢能为计算值,参照《肉牛营养需要量和饲料成分表指南(2021)》计算;其余为实测值。ME was a calculated value according to Guidelines for Nutrient Requirements and Feed Composition Tables for Beef Cattle (2021), while the others were measured values.

1.3 测定指标及方法

1.3.1 常规营养成分含量测定

饲粮DM、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)和磷(P)含量分别参照GB/T 6435—2014、GB/T 6433—2006、GB/T 6438—2007、GB/T 6436—2018和GB/T 6437—2018方法测定;粗蛋白质(CP)含量参照GB/T 6432—2018方法,使用全自动凯氏定氮分析仪(K-9840,济南海能仪器股份有限公司)测定;中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量使用纤维分析仪(Ankom 200,Ankom Technology Crop,美国)测定。高丹草营养成分含量随成熟度而变化,试验期间每隔10 d刈割1次进行营养成分测定,各时期高丹草和玉米青贮营养成分见表2。
表2 高丹草和玉米青贮营养成分(干物质基础)

Table 2 Nutrients of sorghum hybrid sudangrass and corn silage (DM basis) %

项目
Items		 玉米青贮
Corn silage		 高丹草(第1~30天)
Sorghum hybrid sudangrass
(days 1 to 30)		 高丹草(第31~60天)
Sorghum hybrid sudangrass
(days 31 to 60)
干物质(鲜样基础)DM (fresh basis) 28.68 15.68 18.17
粗蛋白质CP 6.77 13.40 11.03
粗脂肪EE 3.67 2.03 2.01
粗纤维CF 25.46 32.99 34.65
中性洗涤纤维NDF 51.56 61.99 64.31
酸性洗涤纤维ADF 32.78 44.14 45.17
粗灰分Ash 4.99 8.66 10.00
淀粉Starch 24.09 0.82 1.15
可溶性糖SS 4.32 8.79 9.46
钙Ca 0.24 0.27 0.29
磷P 0.22 0.76 0.83

1.3.2 生长性能测定

分别于正试期第1天、第30天和第60天,每组牛晨饲前空腹称重,通过采食量测定装置测定每日采食量。计算每头牛的DMI、ADG和料重比(F/G),计算公式为:
DMI=采食量×DM含量/试验天数;
ADG(kg/d)=(初始体重-终末体重)/试验天数;
F/G=DMI/ADG。

1.3.3 血清生化指标测定

每次称重时,所有肉牛于尾根静脉采集血液,使用离心机(CF-1524R,北京诺博莱德科技有限公司)经2 000×g离心10 min后采集血清,测定血清生化指标。血清总蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、尿素氮(UN)、葡萄糖(GLU)、总胆红素(TBIL)含量以及谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)活性使用全自动生化分析仪(Vetube-30,深圳迈瑞动物医疗科技股份有限公司)测定。采用南京建成生物工程研究所生产的酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒测定血清非酯化脂肪酸(NEFA)(批号:A042-1-1)和β-羟基丁酸(BHBA)(批号:E030-1-1)含量。

1.3.4 粪便微生物区系测定

正试期第60天,采集各组肉牛的无污染新鲜粪便,装入3 mL无菌冻存管中,置于液氮中保存,送回实验室后于-80 ℃保存备测。利用二代高通量测序技术测定粪便微生物区系,以各组粪便微生物总DNA为模板,对细菌16S rRNA基因V3~V4区进行PCR扩增,通过Illumina NovaSeq 6000测序平台进行微生物多样性检测,分析微生物群落在门和属水平上的组成及相对丰度。测定工作由杭州联川生物技术股份有限公司完成。

1.3.5 经济效益分析

根据总饲料投入成本和ADG计算每千克增重饲料成本,计算公式为:
每千克增重饲料成本=总饲料投入成本(元/d)/ADG(kg/d)。

1.4 数据统计与分析

试验数据采用Excel软件进行初步整理,然后采用SPSS 22.0软件进行独立样本t检验比较组间差异,试验结果以“平均值±标准差”形式表示,P<0.01为差异极显著,P<0.05为差异显著。

2 结果与分析

2.1 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛生长性能的影响

由表3可知,第1~30天,对照组西门塔尔公牛DMI和F/G显著高于高丹草组(P<0.05);第31~60天,对照组DMI显著高于高丹草组(P<0.05);在整个饲养试验期内(第1~60天),对照组DMI显著高于高丹草组(P<0.05),2组间其他生长性能指标无显著差异(P>0.05)。
表3 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛生长性能的影响

Table 3 Effects of replacement of corn silage by fresh-fed sorghum hybrid sudangrass on growth performance of Simmental bulls

项目Items 对照组CON group 高丹草组SS group P值P-value
第1~30天Days 1 to 30
初始体重Initial body weight/kg 340.25±40.45 336.57±31.54 0.849
终末体重Final body weight/kg 388.63±48.43 386.86±26.43 0.933
总增重Total weight gain/kg 48.38±10.72 50.29±12.08 0.750
干物质采食量DMI/(kg/d) 8.95±1.46a 8.45±0.95b 0.036
平均日增重ADG/(kg/d) 1.56±0.35 1.62±0.39 0.751
料重比F/G 5.78±1.37a 5.26±1.17b 0.029
第31~60天Days 31 to 60
初始体重Initial body weight/kg 388.63±48.43 386.86±26.43 0.933
终末体重Final body weight/kg 447.75±51.08 443.43±33.67 0.852
总增重Total weight gain/kg 59.13±6.85 56.57±8.42 0.529
干物质采食量DMI/(kg/d) 10.66±2.19a 10.09±1.69b 0.044
平均日增重ADG/(kg/d) 1.91±0.22 1.83±0.27 0.526
料重比F/G 5.63±1.26 5.56±0.81 0.633
第1~60天Days 1 to 60
初始体重Initial body weight/kg 340.25±40.45 336.57±31.54 0.849
终末体重Final body weight/kg 447.75±51.08 443.43±33.67 0.852
总增重Total weight gain/kg 107.50±14.16 106.86±14.60 0.932
干物质采食量DMI/(kg/d) 9.87±1.96a 9.38±1.53b 0.048
平均日增重ADG/(kg/d) 1.73±0.22 1.72±0.24 0.938
料重比F/G 5.71±1.32 5.48±1.00 0.474

同行数据肩标无字母表示差异不显著(P>0.05),不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。下表同。

In the same row, values with no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), and with different capital letter superscripts mean extremely significant difference (P<0.01). The same as below.

2.2 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛血清生化指标的影响

由表4可知,第30天,与对照组相比,高丹草组西门塔尔公牛血清TP、ALB、GLB、TC、TG、GLU、NEFA、BHBA含量和AST、ALT活性以及白球比(A/G)均无显著差异(P>0.05);高丹草组血清UN含量显著提高(P<0.05),血清TBIL含量极显著提高(P<0.01)。
表4 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛血清生化指标的影响

Table 4 Effects of replacement of corn silage by fresh-fed sorghum hybrid sudangrass on serum biochemical indices of Simmental bulls

项目
Items		 时间
Time		 对照组
CON group		 高丹草组
SS group		 P值
P-value

总蛋白TP/(g/L)		 第30天Day 30 65.28±2.70 65.87±2.21 0.650
第60天Day 60 67.40±2.55 65.64±1.91 0.160

白蛋白ALB/(g/L)		 第30天Day 30 31.80±1.31 32.60±3.10 0.515
第60天Day 60 31.72±1.12b 33.28±1.95a 0.047

球蛋白GLB/(g/L)		 第30天Day 30 33.48±3.32 33.27±3.51 0.909
第60天Day 60 32.35±3.42 35.67±3.04 0.068

白球比A/G		 第30天Day 30 0.96±0.11 0.99±0.17 0.638
第60天Day 60 0.90±0.10 1.04±0.16 0.051

总胆固醇TC/(mmol/L)		 第30天Day 30 2.07±0.26 1.90±0.51 0.434
第60天Day 60 2.59±0.31 2.45±0.66 0.613

甘油三酯TG/(mmol/L)		 第30天Day 30 0.28±0.05 0.24±0.04 0.147
第60天Day 60 0.30±0.04 0.27±0.05 0.233

尿素氮UN/(mg/dL)		 第30天Day 30 9.02±1.71b 11.20±1.68a 0.032
第60天Day 60 10.74±1.31B 13.85±1.44A 0.004

葡萄糖GLU/(mmol/L)		 第30天Day 30 2.97±0.36 3.04±0.71 0.806
第60天Day 60 4.32±0.29 4.41±0.22 0.525

谷草转氨酶AST/(U/L)		 第30天Day 30 94.10±12.97 91.00±19.93 0.723
第60天Day 60 99.81±10.68 96.53±20.34 0.697

谷丙转氨酶ALT/(U/L)		 第30天Day 30 36.54±2.01 37.00±4.42 0.790
第60天Day 60 35.53±3.12b 39.91±3.79a 0.041

总胆红素TBIL/(μmol/L)		 第30天Day 30 9.37±0.30B 10.40±0.34A 0.007
第60天Day 60 9.14±0.37B 10.16±0.53A <0.001

非酯化脂肪酸NEFA/(mmol/L)		 第30天Day 30 0.27±0.07 0.27±0.05 0.928
第60天Day 60 0.18±0.05 0.21±0.05 0.308

β-羟基丁酸BHBA/(mmol/L)		 第30天Day 30 0.24±0.04 0.22±0.05 0.390
第60天Day 60 0.29±0.04 0.27±0.04 0.340
第60天,与对照组相比,高丹草组西门塔尔公牛血清TP、GLB、TC、TG、GLU、NEFA、BHBA含量和AST活性以及A/G均无显著差异(P>0.05);高丹草组血清ALB含量和ALT活性显著提高(P<0.05),血清UN和TBIL含量极显著提高(P<0.01)。

2.3 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛粪便微生物区系的影响

2.3.1 西门塔尔公牛粪便微生物区系alpha多样性分析

由表5可知,通过alpha多样性分析发现,对照组和高丹草组之间西门塔尔公牛粪便微生物区系Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数均无显著差异(P>0.05),表明2组间微生物物种数和群落多样性差异不显著。
表5 西门塔尔公牛粪便微生物区系alpha多样性分析

Table 5 Analysis of alpha diversity in fecal microbiota of Simmental bulls

项目Items 对照组CON group 高丹草组SS group P值P-value
Chao1指数Chao1 index 1 378.97±221.75 1 420.33±200.17 0.712
Shannon指数Shannon index 9.16±0.31 9.17±0.23 0.931
Simpson指数Simpson index 0.99±0.00 0.99±0.01 0.474

2.3.2 西门塔尔公牛粪便微生物区系在门水平上的组成分析

如图1所示,在门水平上,2组西门塔尔公牛粪便微生物排名前10的优势菌门包括厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、髌骨菌门(Patescibacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)、螺旋体门(Spirochaetota)、放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、未分类菌门(unclassified)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和脱硫杆菌门(Desulfobacterota),上述菌门的相对丰度之和占总菌门的99%以上。其中,由表6可知,与对照组相比,高丹草组西门塔尔公牛粪便厚壁菌门相对丰度显著降低(P<0.05),粪便髌骨菌门相对丰度显著提高(P<0.05)。
图1 西门塔尔公牛粪便微生物区系在门水平上的组成

Fig.1 Composition of fecal microbiota of Simmental bulls at phylum level

表6 西门塔尔公牛粪便微生物区系在门水平上的相对丰度

Table 6 Relative abundance of fecal microbiota of Simmental bulls at phylum level %

项目Items 对照组CON group 高丹草组SS group P值P-value
厚壁菌门Firmicutes 73.68±2.79a 69.22±3.05b 0.011
拟杆菌门Bacteroidota 21.74±2.83 23.83±3.68 0.235
髌骨菌门Patescibacteria 1.16±0.54b 2.95±1.26a 0.048
疣微菌门Verrucomicrobiota 0.81±0.07 1.15±0.61 0.635
螺旋体门Spirochaetota 0.88±0.45 0.88±0.37 0.971
放线菌门Actinobacteriota 0.76±0.44 0.70±0.36 0.776

2.3.3 西门塔尔公牛粪便微生物区系在属水平上的组成分析

如图2所示,在属水平上,2组西门塔尔公牛粪便微生物排名前10的优势菌属分别为瘤胃球菌科UCG-005(Ruminococcaceae_UCG-005)、理研菌科RC9肠道群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)、瘤胃球菌科UCG-010(Ruminococcaceae_UCG-010)、未分类产粪甾醇真杆菌群(unclassified_[Eubacterium]_coprostanoligenes_group)、未分类毛螺菌科(unclassified_Lachnospiraceae)、未分类瘤胃球菌科(unclassified_Ruminococcaceae)、另枝菌属(Alistipes)、克里斯滕森菌科R-7群(Christensenellaceae_R-7_group)、未分类梭菌纲UCG-014(unclassified_Clostridia_UCG-014)和瘤胃球菌属(Ruminococcus),上述菌属的相对丰度之和占总菌属的62.18%。由表7可知,与对照组相比,高丹草组西门塔尔公牛粪便瘤胃球菌科UCG-005和未分类瘤胃球菌科相对丰度显著降低(P<0.05)。
图2 西门塔尔公牛粪便微生物区系在属水平上的组成

Fig.2 Composition of fecal microbiota of Simmental bulls at genus level

表7 西门塔尔公牛粪便微生物区系在属水平上的相对丰度

Table 7 Relative abundance of fecal microbiota of Simmental bulls at genus level %

项目Items 对照组CON group 高丹草组SS group P值P-value
瘤胃球菌科UCG-005
Ruminococcaceae_UCG-005		 23.77±3.19a 19.43±4.23b 0.042
理研菌科RC9肠道群
Rikenellaceae_RC9_gut_group		 9.39±2.05 9.42±1.70 0.973
瘤胃球菌科UCG-010
Ruminococcaceae_UCG-010		 6.00±3.24 5.21±1.58 0.570
未分类产粪甾醇真杆菌群
Unclassified_[Eubacterium]_coprostanoligenes_group		 5.56±1.15 4.92±1.33 0.334
未分类毛螺菌科
Unclassified_Lachnospiraceae		 4.27±1.17 3.56±0.84 0.203
未分类瘤胃球菌科
Unclassified_Ruminococcaceae		 4.20±1.70a 2.70±0.85b 0.039

2.4 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛经济效益的影响

由表8可知,在本试验条件下,与对照组相比,高丹草组使用高丹草替代55%玉米青贮后,每日总饲料投入成本降低了1.87元/头(P>0.05),每千克增重饲料成本降低了0.97元(P<0.05)。
表8 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛经济效益的影响

Table 8 Effects of replacement of corn silage by fresh-fed sorghum hybrid sudangrass on economic benefits of Simmental bulls

项目Items 对照组CON group 高丹草组SS group P值P-value
总饲料投入成本Total feed input cost/(元/d) 31.95±2.14 30.08±2.82 0.234
平均日增重ADG/(kg/d) 1.73±0.22 1.72±0.24 0.938
每千克增重饲料成本
Every kilogram weight gain feed cost/(元/kg)		 18.46±1.02a 17.49±1.03b 0.039

浓缩料:4.8元/kg;蒸汽压片玉米:2.8元/kg;全株玉米青贮:0.68元/kg;高丹草:0.2元/kg;豆腐渣:0.4元/kg;稻草:0.7元/kg。

Concentrate feed: 4.8 RMB/kg; steam-flaked corn: 2.8 RMB/kg; whole corn silage: 0.68 RMB/kg; sorghum hybrid sudangrass: 0.2 RMB/kg; bean dregs: 0.4 RMB/kg; straw: 0.7 RMB/kg.

3 讨论

3.1 高丹草的饲用价值

高丹草作为禾本科一年生牧草,产草量高、分蘖生长能力较强,一年可刈割多次,可以作为优质青绿粗饲料饲喂肉牛。本试验营养成分测定结果显示,与玉米青贮相比,高丹草淀粉含量相对较低,但CP含量相对较高,相当于玉米青贮的约2倍。林碧珍等[9]对不同时期高丹草营养成分进行了测定,并将其与紫象草、牧草蔗和玉米秸秆等进行比较发现,高丹草CP含量显著高于其他3种饲草。贾汝敏等[10]对不同生长时期高丹草营养成分进行动态研究发现,高丹草中DM、ADF、NDF和Ash含量随高丹草生长期增加而增加,而CP和EE含量随生长周期增加而减少。本试验结果与其研究报道一致。

3.2 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛生长性能的影响

粗饲料品质会影响反刍动物的采食量和饲料转化效率,并影响肉牛育肥增重。F/G能够较为直观地体现动物对饲粮营养物质的消化和吸收情况。本试验中,在整个饲养试验期内,对照组西门塔尔公牛DMI显著高于高丹草组,这可能与玉米青贮良好的气味和较好的适口性有关。不过,动物的采食量受多种因素的影响,在饲粮营养物质方面,采食量随饲粮水分和NDF含量的增加而降低[11-12]。高丹草含有较高的水分和NDF含量也可能是高丹草组西门塔尔公牛DMI降低的原因。此外,本试验结果显示,第1~30天,高丹草组F/G显著低于对照组;第31~60天,高丹草组F/G相较于对照组有所降低,但无显著差异。这与高丹草不同生长时期营养成分变化有关,试验开始饲喂的高丹草CP含量高,NDF和ADF含量低,饲料消化利用率高;随着高丹草的生长,CP含量降低,NDF和ADF含量提高,饲料消化利用率降低,从而导致2个阶段的F/G有所差异[5,10]。综上所述,在本试验条件下,用鲜饲高丹草替代55%玉米青贮对西门塔尔公牛的ADG影响较小,但显著降低了DMI,提高了饲料转化效率。

3.3 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛血清生化指标的影响

血清生化指标是判断机体生理功能的重要参数,其变化通常与机体营养代谢水平及疾病密切相关[13]。血清蛋白质含量是机体蛋白质合成代谢的一个重要标志。血清ALB含量主要反映动物机体对饲粮的消化利用情况,并体现在机体供能和营养物质形成方面,当机体蛋白质摄入量不足时,会导致血清ALB含量降低[14]。本试验结果表明,第30天,高丹草组血清ALB含量略高于对照组;而第60天,高丹草组血清ALB含量显著高于对照组,这是由于高丹草中CP含量高,机体对蛋白质的摄入量增加,导致血清ALB含量提高。血清UN含量是反映蛋白质代谢和饲粮氨基酸平衡状况的指标,当饲粮中含氮物质增多或体内氨基酸代谢旺盛、肾功能障碍和血液中尿素得不到有效利用时,会使血清UN含量提高[15]。本试验中,第30天高丹草组血清UN含量显著高于对照组,第60天高丹草组血清UN含量极显著高于对照组,这可能是由于高丹草中非蛋白氮含量高,以致瘤胃液中氨浓度升高,瘤胃壁对氨的吸收能力增强,超出了肝脏转化能力,从而影响血清UN含量。血清ALT活性和TBIL含量是反映机体肝脏功能的参考指标,当肝脏受到损伤或者体内蛋白质代谢增强时,血清ALT活性和TBIL含量会升高[16⇓-18]。本试验中,第60天高丹草组血清ALT活性显著高于对照组;第30天和第60天高丹草组血清TBIL含量极显著高于对照组,但均未超过正常范围。由此推测,鲜饲高丹草替代55%玉米青贮会影响西门塔尔公牛体内蛋白质代谢。
血清TC、TG、NEFA、BHBA和GLU含量是反映机体能量代谢和脂代谢的重要参考指标[19⇓-21]。本试验结果显示,高丹草组与对照组之间血清TC、TG、NEFA、BHBA和GLU含量均无显著差异,这说明鲜饲高丹草替代55%玉米青贮对西门塔尔公牛机体能量代谢和脂代谢无显著影响。

3.4 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛粪便微生物区系的影响

营养物质的来源会对畜禽肠道内微生物群落结构产生一定影响,作为反刍动物,其胃肠道需要对粗饲料中的纤维、淀粉及蛋白质进行吸收利用,而降解这类营养物质需要由与宿主共生的瘤胃和肠道微生物共同完成[22]。因此,评估反刍动物后肠段微生物区系组成具有重要意义。本试验通过alpha多样性分析发现,对照组和高丹草组之间粪便微生物区系Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数并未表现出显著差异,这说明鲜饲高丹草替代55%玉米青贮对西门塔尔公牛粪便微生物多样性和丰富度影响较小。这可能是因为2组饲粮精粗比和饲粮组成成分相似,导致其肠道内菌群结构未发生较大变化。
本试验中,在门水平上,对照组和高丹草组西门塔尔公牛粪便微生物的优势菌门均是厚壁菌门和拟杆菌门,这与前人在犊牛、肉羊和野牛上报道的结果[23]一致。研究表明,厚壁菌门具有消化代谢淀粉类碳水化合物的能力,其相对丰度提高会加速淀粉的降解[24]。而拟杆菌门能够分解利用多种植物源性多糖,帮助宿主高效利用多糖,除此之外,较高的蛋白质摄入量也可能会提高拟杆菌门相对丰度[25]。当机体摄入高纤维、高碳水化合物的食物时,厚壁菌门相对丰度提高,而摄入高纤维、高蛋白质的食物时则使拟杆菌门相对丰度提高[26]。本试验用鲜饲高丹草替代55%玉米青贮后,西门塔尔公牛粪便拟杆菌门相对丰度有所提高,但未表现出显著差异,而粪便厚壁菌门相对丰度显著降低。其原因是玉米青贮中淀粉含量高于高丹草,宿主为从饲粮中获取更多能量,后肠道需要大量厚壁菌门对高碳水化合物进行消化代谢,从而导致对照组厚壁菌门相对丰度显著高于高丹草组。高丹草组西门塔尔公牛粪便拟杆菌门相对丰度略高于对照组,其原因可能是高丹草中粗纤维(CF)和CP含量高于玉米青贮,而拟杆菌门在蛋白质代谢中占主导地位,因此导致高丹草组拟杆菌门相对丰度略高于对照组。Wang等[27]研究发现,髌骨菌门是一个种类繁多的细菌群,此类细菌存在于许多环境中,以附生体的方式生长于寄主放线菌上。通过对髌骨菌门细菌进行培养发现,其具有发酵多种单糖的作用。潘锋等[28]通过探究酵母培养物和糖蜜对肉牛粪便微生物区系的影响发现,添加糖蜜组髌骨菌门相对丰度显著高于添加酵母培养物组,说明在饲粮中提高糖分含量会影响机体髌骨菌门的相对丰度。本试验中,高丹草组西门塔尔公牛粪便髌骨菌门相对丰度显著高于对照组,其原因可能与高丹草中可溶性糖含量高于玉米青贮有关。
在属水平上,高丹草组西门塔尔公牛粪便瘤胃球菌科UCG-005和未分类瘤胃菌科相对丰度显著低于对照组。瘤胃球菌科UCG-005是肠道内常见的菌属,可以将纤维类物质降解为短链脂肪酸(shot chain fatty acid,SCFA)[29]。Biddle等[30]研究表明,瘤胃球菌科菌属是重要的纤维降解菌,可以降解宿主不能消化的纤维类物质。Patra等[31]和Zhao等[32]研究表明,瘤胃球菌科菌属的相对丰度跟饲粮的NDF和ADF含量呈负相关。由此可见,造成这一差异性的原因为高丹草中的NDF和ADF含量高于玉米青贮。Cox等[33]研究表明,理研菌科RC9肠道群与促炎细胞因子和其他损伤因素呈负相关,对于保护肠道和宿主健康具有重要作用。本试验中,2组试验牛粪便理研菌科RC9肠道群相对丰度差异不显著,说明用鲜饲高丹草替代55%玉米青贮未对宿主肠道健康产生影响。

3.5 鲜饲高丹草替代玉米青贮对西门塔尔公牛经济效益的影响

本试验结果显示,鲜饲高丹草替代饲粮中55%玉米青贮未影响西门塔尔公牛ADG,但是每千克增重饲料成本下降了0.97元,这与高丹草成本低、青绿饲料转化效率高有关。
不过,本试验尚有些许不足之处,具体如下:由于高丹草种植面积有限,未进行高丹草梯度替代以及屠宰性能和肉品质测定试验,今后将进一步深入研究,探究高丹草替代玉米青贮最优比例及其对牛肉品质的影响,为肉牛育肥生产提供技术支持。

4 结论

鲜饲高丹草替代55%玉米青贮饲喂西门塔尔公牛后未对其产生明显负面效应,而且可以显著降低DMI和每千克增重饲料成本,并降低F/G,同时促进机体蛋白质代谢,提高养殖经济效益。

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