Chinese Journal of Animal Nutrition >

2025 , Vol. 37 >Issue 3: 1844 - 1857

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.156

RESEARCH PAPER

Effects of Partial Concentrate Substituted by Fermented Palm Kernel Expeller on Rumen Degradation Characteristics, Growth Performance and Economic Benefits of Beef Cattle

  • WANG Jinze ,
  • YE Boping ,
  • YI Simeng ,
  • YI Xin ,
  • DENG Ziqi ,
  • LIU Saige ,
  • MENG Qingxiang ,
  • WU Hao ,
  • ZHOU Zhenming , *
Expand
  • State Key Laboratory of Animal Nutrition and Feeding, College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China
*professor, E-mail:

Received date: 2024-07-21

  Online published: 2025-03-13

Fold

Abstract

This study was conducted to investigate the effects of partial concentrate substituted by fermented palm kernel expeller (FPKE) on rumen fermentation characteristics, growth performance, feeding behavior, nutrient apparent digestibility and economic benefits of beef cattle through in situ nylon bag and feeding experiments. First, using a basal diet as control (CON), the nylon bag method was used to evaluate the effects of FPKE substituting 10% (SUB10 group) and 20% (SUB20 group) concentrate on the rumen degradation rates of dry matter, organic matter, neutral detergent fiber and acid detergent fiber in diets, and the degradation parameters were calculated. Then a feeding experiment was designed according to the results of the nylon bag experiment, and 28 Simmental bulls with body weight of (441±28) kg were randomly divided into 2 groups with 12 cattle each. Cattle in the control group (CON group) were fed the basal diet, and those in the substitute group (SUB group) were fed the basal diet with 10% concentrate substitute by FPKE. The experiment lasted for 161 days, including 21 days of pre-trial and 140 days of trial. The results showed as follows: 1) compared with CON group, the substitution of 10% and 20% concentrate by FPKE had no significant effects on rumen degradation rates of dry matter and organic matter of beef cattle (P>0.05); the substitution of 10% concentrate by FPKE significantly increased the neutral detergent fiber effective degradability (P<0.05), but had no significant effect on the acid detergent fiber effective degradability (P>0.05). 2) Compared with CON group, the substitution of 10% concentrate by FPKE significantly increased the average daily gain of beef cattle (P<0.05), and significantly decreased the feed to gain ratio (P<0.05). 3) Compared with CON group, the substitution of 10% concentrate by FPKE extremely significantly increased the average daily feeding frequency of beef cattle (P<0.01), but had no significant effect on dry matter intake (P>0.05). 4) Compared with CON group, the substitution of 10% concentrate by FPKE had no significant effect on nutrient apparent digestibility of beef cattle (P>0.05). 5) Compared with CON group, the substitution of 10% concentrate by FPKE extremely significantly decreased the diet cost per unit weight gain (P<0.01), and extremely significantly increased the average daily gross profit (P<0.01). In conclusion, the substitution of 10% concentrate by FPKE in diets has no negative effects on rumen degradation rate and nutrient apparent digestibility of beef cattle, and can increase their average daily gain, reduce the feed to gain ratio, and improve the economic benefits.

Key words： fermented palm kernel expeller; beef cattle; rumen degradation rate; growth performance; economic benefits

Cite this article

WANG Jinze , YE Boping , YI Simeng , YI Xin , DENG Ziqi , LIU Saige , MENG Qingxiang , WU Hao , ZHOU Zhenming . Effects of Partial Concentrate Substituted by Fermented Palm Kernel Expeller on Rumen Degradation Characteristics, Growth Performance and Economic Benefits of Beef Cattle[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2025 , 37(3) : 1844 -1857 . DOI: 10.12418/CJAN2025.156

近年来,玉米、豆粕等大宗饲料产品价格几乎同时上涨[1],给肉牛养殖业带来了较大的成本压力,限制了肉牛产业的发展。开发和利用非常规饲料资源替代部分精料,有利于降低饲料成本,是缓解上述问题的有效措施。棕榈粕(palm kernel expeller,PKE)是棕榈油生产过程中的副产品,具有价格低廉、供应稳定、贮藏方便以及无霉性和副作用等优点,可以作为非常规饲料应用于畜禽养殖中。2021—2022年,全球PKE产量约为1 000万t,是排在豆粕、菜籽粕、葵花籽粕和棉籽粕之后的全球第五大粕类商品[2]。PKE的营养成分受棕榈果品种、产地和加工方式影响而各异[3⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓-13]。从其营养物质分析的结果来看,PKE能值较高,富含丰富的粗蛋白质(CP)、粗纤维和粗脂肪(EE)[4,12]。然而,据前人研究报道,饲喂PKE可能会对动物采食量[13⇓⇓-16]、营养物质消化率[14⇓⇓⇓-18]和生产性能[8,13,15⇓-17]产生负面影响,这限制了PKE在动物生产中的应用。
在反刍动物上,将饲料原料进行发酵已成为一种效果可观的常规饲料处理方式[19]。目前,将PKE进行固态发酵生产发酵棕榈粕(fermented palm kernel expeller,FPKE)来提高其营养价值的应用效果已经得到了广泛证实。现阶段,PKE的发酵菌种以芽孢杆菌[5,20⇓-22]、酵母菌[10,21,23]、乳杆菌[22,24⇓-26]及霉菌[21,27]为主。丁晓敏[5]采用芽孢杆菌等复合菌种对PKE进行混合发酵,发酵后的FPKE中CP含量提高了25.45%,粗纤维含量降低了27.33%。Chanjula等[10]采用酵母菌在室温下发酵60 h,得到的FPKE中的中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量分别降低了28.60%和27.19%。Lee等[26]以食物中分离的植物乳杆菌作为菌种对PKE进行固态发酵,结果发现其可以高效地降解PKE中的蛋白质、半纤维素和纤维素。张恒[21]在探索了黑曲霉和酿酒酵母最佳发酵工艺参数条件后,对PKE进行固态发酵,结果发现底物的NDF和半纤维素含量显著降低。
尽管FPKE在家禽[11,18]、猪[28]等领域已经有了诸多研究,但目前在反刍动物上应用FPKE的研究报道较少,应用效果未有定论。因此,本试验旨在通过采用原位尼龙袋法评估不同FPKE替代精料对瘤胃降解特性的影响,进而以合适的替代比例进行肉牛饲养试验,测定FPKE替代部分精料对肉牛生长性能、采食行为、营养物质表观消化率及经济效益的影响,以期为FPKE在反刍动物上的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所用的PKE是经机械压榨并粉碎获得,微生物制剂中主要包括酵母菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌,红糖为市售产品。

1.2 FPKE的制备

FPKE制备所需原料及其添加量见表1。取PKE干物质(DM)质量1%的红糖,溶解成浓度为10%的红糖水,待红糖溶解且水温降至室温时,按照PKE中初始酵母菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌数目大于1.0×106 CFU/g的标准添加微生物制剂,将所有菌剂溶解于10%红糖水中培养0.5~1.0 h 用于复苏菌种。将该含有菌剂的红糖水与PKE混合,并加入适量水分调制含水量为40%,混合均匀后,取3个自封袋进行装袋,每袋装20 kg样品,密封并置于26 ℃避光条件下发酵8 d。发酵前及发酵结束后,分别取3个自封袋中的PKE和FPKE进行营养成分测定,其营养成分含量见表2。
表1 FPKE制作所需原料及其添加量

Table 1 Raw materials and additive amounts required for FPKE preparation

项目
Items		 添加量
Additive amount
棕榈粕PKE/kg 36.98
红糖Brown sugar/kg 0.36
水Water/kg 22.02
酵母菌Yeast/g 3.60
枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis/g 3.60
乳酸菌Lactic acid bacteria/g 0.36
表2 PKE和FPKE营养成分含量(干物质基础)

Table 2 Nutrient contents in PKE and FPKE (DM basis) %

项目Items 棕榈粕PKE 发酵棕榈粕FPKE 均值标准误SEM P值P-value
粗蛋白质CP 17.18b 18.93a 0.62 0.048
粗脂肪EE 10.03 9.11 0.34 0.096
中性洗涤纤维NDF 64.08a 56.46b 1.00 0.017
酸性洗涤纤维ADF 39.63a 35.47b 0.89 0.043
粗灰分Ash 5.44 5.86 0.14 0.094

同行数据肩标无字母或相同小写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)。表4至表9同 。

In the same row, values with no letter or the same small 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 Table 4 to Table 9.

1.3 原位尼龙袋法试验设计

选用3头体重相近且带有永久性瘤胃瘘管的安格斯阉牛作为试验牛。试验牛每天08:00和16:00饲喂,自由饮水;其饲粮参照NASEM(2016)[29]标准,根据肉牛体重及营养需要,按照肉牛维持需要的1.3倍配制,精粗比为60∶40(干物质基础)。
试验采用Bang-Bang(BB)尼龙袋法[30],尼龙袋孔径为40 m,大小为12 cm×10 cm。试验设计3个组,对照组(CON组)为基础饲粮,试验组分别以FPKE替代基础饲粮中10%(SUB10组)和20%(SUB20组)的精料,每组3个重复。样品分别在瘤胃内中消化6、12、24、36、48、60和72 h时取样。

1.4 饲养试验设计

本研究中的所有动物试验均经中国农业大学实验动物福利与动物实验伦理审查委员会批准(批准号:aw81404202-1-2),试验程序按照中国农业大学动物研究指导原则执行。选取28头体况良好、体重[(441±28) kg]相近的16月龄西门塔尔公牛,随机分为2组,每组14头。对照组(CON组)饲粮基础饲粮,基础饲粮参照NASEM(2016)[29]标准配制,精粗比为60∶40(干物质基础);根据原位尼龙袋法评估结果,替代组(SUB组)以FPKE替代基础饲粮中10%精料。饲粮组成及营养水平见表3。试验期161 d,其中预试期21 d,正试期140 d。
表3 饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 3 Composition and nutrient levels of diets (DM basis) %

项目
Items		 组别Groups
CON SUB
原料Ingredients
玉米青贮Corn silage 29.09 29.09
玉米秸秆Corn stalk 10.91 10.91
玉米Corn 30.00 27.00
枣粉Jujube powder 8.50 7.65
豆粕Soybean meal 7.50 6.75
棕榈粕Palm kernel expeller 7.50 6.75
发酵棕榈粕Fermentation palm kernel expeller 6.00
预混料Premix1) 4.50 4.05
小苏打NaHCO3 1.00 0.90
食盐NaCl 1.00 0.90
合计Total 100.00 100.00
营养水平Nutrient levels2)
总可消化养分TDN 68.77 68.15
粗蛋白质CP 11.09 11.25
粗脂肪EE 3.15 3.49
中性洗涤纤维NDF 32.38 34.17
酸性洗涤纤维ADF 20.19 21.30
钙Ca 0.43 0.36
总磷TP 0.26 0.25

1)每千克预混料含有 Each kilogram of the premix contained the following:维生素A乙酸酯 vitamin A acetate 150 000~450 000 IU,VD3 40 000~120 000 IU,DL-α-生育酚乙酸酯 DL-α-tocopherol acetate 400 mg,Cu 250~750 mg,Fe 1 000~5 000 mg,Mn 1 000~3 000 mg,Zn 1 500~3 700 mg,Ca 100~250 g,总磷 TP 3 g,氯化钠 NaCl 150~300 g。

2)总可消化养分为计算值,其余为实测值。TDN was a calculated value, while the others were measured values.

试验期间,所有试验牛舍饲散养,每日08:00和16:00投喂,自由采食和饮水,保证料槽剩料量约为投料量的5%,每周补充添砖供自由取食。

1.5 测定指标及方法

1.5.1 饲粮营养成分含量

饲粮CP含量测定:参照GB/T 24318—2009[31]的方法,采用杜马斯燃烧法测定氮含量,CP含量=氮含量×6.25,所用仪器为氮素分析仪(Rapid Ⅲ,Elementary,德国)。参照AOAC[32]的方法测定EE含量,所用仪器为全自动脂肪分析仪(XT15,ANKOM Technology,美国)。参照Van Soest等[33]的方法测定NDF和ADF含量,所用仪器为自动纤维分析仪(A2000i,ANKOM Technology,美国);参照GB/T 13885—2017[34]的方法测定钙含量,所用仪器为原子吸收分光光度计(WFX-110A,北京瑞利分析仪器有限公司);参照GB/T 6437—2018[35]的方法测定总磷含量,所用仪器为分光光度计(UV-VIS8500,上海天美科学仪器有限公司)。总可消化养分含量根据以下公式计算:
TDN(%)=0.98×(100-NDFN-CP-Ash+IADICP-EE)+0.93×CP+2.25×(EE-1)+0.75×(NDFN-ADL)×[1-(ADL/NDFN)0.667]-7。
式中:TDN为总可消化养分;NDFN为氮校正中性洗涤纤维;CP为粗蛋白质;Ash为粗灰分;IADICP为非降解酸性洗涤不溶粗蛋白质;EE为粗脂肪;ADL为酸性洗涤木质素。

1.5.2 瘤胃瞬时降解率及降解参数

测定原位尼龙袋中样品消化前后DM、有机物(OM)、NDF和ADF在瘤胃中的消失率,上述成分在瘤胃中的消失率在一定程度上反映样品在瘤胃中的降解率。DM和粗灰分(Ash)含量的测定参照AOAC[32]的方法,NDF和ADF含量的测定方法同1.5.1。
饲粮瘤胃尼龙袋动态参数按照Ørskov等[36]提出的模型进行计算:
Y(%)=a+b(1-e-ct)。
式中:Y为经过t时间后的降解率(%);a为快速降解部分(%);b为慢速降解部分(%);c为慢速降解部分的降解速率(%/h);t为降解时间(h)。
有效降解率(effective degradability,ED)根据下述公式计算:
ED(%)=a+b×c/(c+k)。
式中:a、b和c为上述模型中的值;k为瘤胃食糜的外流速度(%/h),本试验中k取值为5.00%/h[37]。

1.5.3 生长性能和采食行为

正试期间,每20 d晨饲前对试验牛进行称重并记录,对每头牛的体重数据进行一元线性回归,回归模型公式为:
Y(kg)=a+bX。
式中:Y为预测体重(kg);X为试验时间(d);a为预测初始体重(kg);b为预测日增重(kg/d);本试验中,CON组与SUB组模型决定系数(R2)平均值分别为0.93和0.95(图1)。
图1 肉牛体重变化及回归

实线表示体重数据,虚线表示每头肉牛的体重数据回归。

Fig.1 Body weight changes and regressions of beef cattle

Solid lines represented body weight data, and dashed lines represented body weight data regression for each beef cattle.

采用自动采食记录系统(上海正宏农牧机械设备有限公司)记录每次采食的采食量、采食时间及采食次数;每7 d测定1次饲粮水分含量,用于计算动物干物质采食量。
其他生长性能及采食行为计算公式如下:
料重比=干物质采食量/平均日增重;
平均采食速率(kg/min)=平均日采食量(鲜重)/平均日采食时间;
平均干物质采食速率(kg/min)=干物质采食量/平均日采食时间;
平均单次采食量(kg/次)=平均日采食量(鲜重)/平均日采食次数;
平均单次干物质采食量(kg/次)=干物质采食量/平均日采食次数;
平均单次采食时间(min/次)=平均日采食时间/平均日采食次数。

1.5.4 营养物质表观消化率

试验期第158~160天,采用四分法采集各组饲粮样品,65 ℃烘干48 h,粉碎后过筛;饲养试验结束后,采集新鲜未污染的粪便,加入稀盐酸固氮,65 ℃烘干48 h,粉碎后过筛。
测定NDF含量的样品过20目筛,其余样品过40目筛。DM、Ash、NDF和CP含量的测定方法同上。参照GB/T 23742—2009[38]的方法测定饲粮和粪样中盐酸不溶灰分(AIA)含量。
采用AIA内源指示剂法计算DM、OM、NDF和CP表观消化率。计算公式如下:
G(%)=100-100×(E/F)×(A/B)。
式中:G为某营养物质表观消化率;E和F分别为饲粮和粪中AIA含量(%);A和B分别为粪与饲粮中该营养物质含量(%)。

1.5.5 经济效益

试验期间饲料原料价格参考中华人民共和国农业农村部官网和中国饲料行业信息网,玉米青贮、玉米秸秆、玉米、枣粉、豆粕和PKE的单价分别为1.76、0.84、2.70、1.55、4.48和1.67元/kg,计算发酵成本后FPKE的单价为1.84元/kg。经计算得出,CON组饲粮单价为2.30元/kg,SUB组饲粮价格为2.24元/kg;活牛单价按28元/kg计算。经济效益相关指标计算公式如下:
每日饲粮成本=干物质采食量×饲粮单价;
单位增重饲粮成本=每日饲粮成本/平均日增重;
平均每日毛利润=活牛单价×平均日增重-每日饲粮成本。

1.6 数据统计分析

采用Excel 2019整理数据,并采用GraphPad Prism 9.5.0软件进行回归分析和t检验分析;瘤胃降解特性数据采用单因素方差分析,并进行Duncan氏法多重比较。结果数据采用平均值和均值标准误(SEM)表示,0.05<P<0.10为差异有显著趋势,P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。

2 结果

2.1 FPKE替代部分精料对肉牛瘤胃降解特性的影响

由表4可知,24 h时,NDF瘤胃降解率随FPKE替代比例的提高呈二次变化趋势(P=0.065),其中SUB20组NDF瘤胃降解率极显著低于其他2组(P<0.01)。ADF瘤胃降解率在12、24和36 h时随FPKE替代比例的提高呈线性降低(P<0.05),其中SUB20组12和24 h时ADF瘤胃降解率显著低于CON组(P<0.05)。
表4 FPKE替代部分精料对肉牛瘤胃瞬时降解率的影响

Table 4 Effects of partial concentrate substituted by FPKE on instantaneous rumen degradation rate of beef cattle %

项目
Items		 组别Groups 均值
标准误
SEM		 P值P-value
CON SUB10 SUB20 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
干物质DM
12 h 54.52 51.07 49.11 1.49 0.345 0.143 0.817
24 h 53.08 58.26 53.33 1.41 0.251 0.962 0.106
36 h 61.72 59.46 61.81 1.19 0.685 0.975 0.392
48 h 67.15 70.28 68.56 1.05 0.513 0.646 0.296
72 h 76.68 77.79 77.37 0.79 0.864 0.737 0.675
有机物OM
12 h 53.67 50.82 47.86 1.53 0.318 0.124 0.985
24 h 52.30 58.35 52.26 1.47 0.153 0.995 0.061
36 h 61.51 59.27 61.38 1.19 0.716 0.966 0.422
48 h 67.13 71.30 68.76 1.07 0.304 0.614 0.151
72 h 77.87 79.65 78.47 0.76 0.648 0.758 0.386
中性洗涤纤维NDF
12 h 33.51 28.77 27.46 1.50 0.233 0.107 0.939
24 h 38.36Aa 40.76Aa 29.04Bb 1.79 0.009 0.159 0.065
36 h 39.64 44.09 39.56 1.34 0.091 0.993 0.104
48 h 39.68 44.77 43.32 1.36 0.137 0.995 0.319
72 h 54.53 59.58 56.15 1.28 0.231 0.611 0.068
酸性洗涤纤维ADF
12 h 31.61a 28.63ab 21.21b 3.80 0.018 0.008 0.529
24 h 38.25a 39.82a 30.59b 3.55 0.033 0.015 0.014
36 h 38.49 41.00 35.05 3.48 0.379 0.042 0.184
48 h 43.12 43.11 38.45 4.89 0.142 0.534 0.347
72 h 48.21 54.64 48.12 2.38 0.164 0.856 0.067
由表5可知,NDF的b值及其降解速率c值随FPKE替代比例的提高呈线性变化(P<0.01),其中SUB20组NDF的b值极显著高于其他2组(P<0.01),c值极显著低于其他2组(P<0.01);同时,NDF的理论最大可降解部分(a+b)值随FPKE替代比例的提高呈极显著的二次关系(P<0.01),且以SUB20组最高,极显著高于CON组和SUB10组(P<0.01);此外,NDF的ED随FPKE替代比例的提高呈显著的二次关系(P<0.05),其中SUB10组NDF的ED显著高于CON组和SUB20组(P<0.05)。ADF的b值同样随FPKE替代比例的提高呈线性提高(P<0.05),其中,SUB20组ADF的b值显著高于其他2组(P<0.05);另外,ADF的ED随FPKE替代比例的提高呈显著的二次关系(P<0.05),其中SUB20组ADF的ED最低,极显著低于其他2组(P<0.01)。
表5 FPKE替代部分精料对肉牛瘤胃降解参数的影响

Table 5 Effects of partial concentrate substituted by FPKE on rumen degradation parameters of beef cattle

项目
Items		 组别Groups 均值
标准误
SEM		 P值P-value
CON SUB10 SUB20 处理
Treatment		 线性
Linear		 二次
Quadratic
干物质DM
快速降解部分a/% 29.83 29.83 28.61 0.97 0.874 0.641 0.801
慢速降解部分b/% 54.35 52.63 59.80 2.64 0.576 0.436 0.478
慢速降解部分的降解速率
c/(%/h)		 0.03 0.04 0.02 0.01 0.411 0.601 0.235
理论最大可降解部分
a+b/%		 84.18 82.46 88.41 2.55 0.681 0.535 0.537
有效降解率ED/% 48.98 50.21 47.87 0.69 0.438 0.546 0.271
有机物OM
快速降解部分a/% 26.84 27.90 25.86 1.02 0.771 0.723 0.542
慢速降解部分b/% 58.49 56.51 64.73 2.69 0.490 0.378 0.417
慢速降解部分的降解速率
c/(%/h)		 0.03 0.03 0.02 0.01 0.388 0.521 0.238
理论最大可降解部分
a+b/%		 85.33 84.42 90.59 2.54 0.629 0.435 0.561
有效降解率ED/% 47.66 49.67 46.39 0.77 0.229 0.534 0.122
中性洗涤纤维NDF
快速降解部分a/% 12.81 13.33 11.86 0.82 0.805 0.663 0.624
慢速降解部分b/% 41.49Bb 44.55Bb 55.64Aa 2.29 0.002 0.001 0.084
慢速降解部分的降解速率
c/(%/h)		 0.04Aa 0.04Aa 0.02Bb 0.01 0.003 0.003 0.065
理论最大可降解部分
a+b/%		 54.30C 57.88B 67.50A 1.98 <0.001 <0.001 0.001
有效降解率ED/% 31.22b 32.26a 27.69c 0.83 0.031 0.081 0.049
酸性洗涤纤维ADF
快速降解部分a/% 9.77 11.09 4.69 1.55 0.222 0.200 0.240
慢速降解部分b/% 36.67b 40.31b 50.96a 2.61 0.034 0.011 0.373
慢速降解部分的降解速率
c/(%/h)		 0.06 0.06 0.03 0.01 0.164 0.078 0.398
理论最大可降解部分
a+b/%		 46.43 51.40 55.64 2.35 0.314 0.113 0.942
有效降解率ED/% 30.15Aa 30.91Aa 21.76Bb 1.63 0.007 0.022 0.030
综合瘤胃降解特性的结果,选择以FPKE替代基础饲粮中10%精料进行后续饲养试验。

2.2 FPKE替代10%精料对肉牛生长性能和采食行为的影响

由表6可知,FPKE替代10%精料显著提高肉牛平均日增重(P<0.05),显著降低料重比(P<0.05)。
表6 FPKE替代10%精料对肉牛生长性能的影响

Table 6 Effects of 10% concentrate substituted by FPKE on growth performance of beef cattle

项目
Items		 组别Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
CON SUB
初始体重IBW/kg 465.41 457.91 7.00 0.605
终末体重FBW/kg 610.04 623.75 7.38 0.368
平均日增重ADG/(kg/d) 1.03b 1.19a 0.04 0.042
干物质采食量DMI/(kg/d) 11.21 11.00 0.16 0.529
料重比F/G 10.97a 9.48b 0.32 0.015
由表7可知,FPKE替代10%精料极显著提高肉牛平均日采食次数(P<0.01),显著降低平均单次采食量和平均单次采食时间(P<0.05),并极显著降低平均单次干物质采食量(P<0.01)。
表7 FPKE替代10%精料对肉牛采食行为的影响

Table 7 Effects of 10% concentrate substituted by FPKE on feeding behavior of beef cattle

项目
Items		 组别Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
CON SUB
平均日采食量(鲜重)
Average daily feed intake (fresh weight)/(kg/d)		 21.24 21.19 0.64 0.941
平均日采食时间
Average daily feeding duration/(min/d)		 125.60 123.80 9.99 0.860
平均日采食次数
Average daily feeding frequency/(次/d)		 43.27B 57.18A 4.29 0.003
平均采食速率
Average feeding rate/(kg/min)		 0.18 0.17 0.01 0.896
平均干物质采食速率
Average dry matter feeding rate/(kg/min)		 0.09 0.09 0.01 0.686
平均单次采食量
Average intake per feeding/(kg/次)		 0.52a 0.39b 0.05 0.012
平均单次干物质采食量
Average dry matter intake per feeding/(kg/次)		 0.27A 0.20B 0.02 0.005
平均单次采食时间
Average feeding duration per feeding/(min/次)		 3.06a 2.25b 0.33 0.024

2.3 FPKE替代10%精料对肉牛营养物质表观消化率的影响

由表8可知,FPKE替代10%精料对肉牛DM、OM、NDF和CP表观消化率均无显著影响(P>0.05)。
表8 FPKE替代10%精料对肉牛营养物质表观消化率的影响

Table 8 Effects of 10% concentrate substituted by FPKE on nutrient apparent digestibility of beef cattle %

项目
Items		 组别Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
CON SUB
干物质DM 63.81 63.71 1.48 0.974
有机物OM 66.41 66.06 1.51 0.912
中性洗涤纤维NDF 56.10 57.89 1.74 0.652
粗蛋白质CP 56.69 56.07 1.73 0.862

2.4 FPKE替代10%精料对肉牛经济效益的影响

由表9可知,FPKE替代10%精料极显著降低肉牛单位增重饲粮成本(P<0.01),并极显著提高平均每日毛利润(P<0.01)。
表9 FPKE替代10%精料对肉牛经济效益的影响

Table 9 Effects of 10% concentrate substituted by FPKE on economic benefits of beef cattle

项目
Items		 组别Groups 均值标准误
SEM		 P值
P-value
CON SUB
每日饲粮成本Daily diet cost/(元/d) 25.77 24.64 0.75 0.147
单位增重饲粮成本
Diet cost per unit weight gain/(元/kg)		 25.21A 21.24B 1.28 0.005
平均每日毛利润
Average daily gross profit/(元/d)		 3.15B 8.86A 1.79 0.005

3 讨论

3.1 FPKE替代部分精料对肉牛瘤胃降解特性的影响

瘤胃降解参数是反刍动物瘤胃对饲粮目标成分降解特性的一组数值,包括快速降解部分a、慢速降解部分b、慢速降解部分的降解速率c和ED,它们有助于评价饲粮的营养价值和消化动力学情况,为制定合理的饲粮配方提供依据[36,39]。
本研究发现,FPKE替代饲粮中部分精料在12和24 h时对NDF和ADF瘤胃降解率产生了一定的负面影响,尤其是在替代比例为20%时,影响更为显著。从瘤胃降解参数的结果来看,FPKE替代20%精料显著提高了饲粮中NDF和ADF的b值,并极显著降低了NDF的c值,最终导致了两者的ED显著降低。这与其消化前期瞬时瘤胃降解率降低的结果相一致。FPKE是一种高纤维、高脂肪的饲料,替代比例过高可能会带来更多慢速降解部分的纤维成分[4]。同时,FPKE中含有较高的木质素[4],而木质素可以与纤维素和半纤维素形成化学键,降低其水溶性和可降解性[33]。瘤胃内是严格的厌氧环境,而大多数降解木质素的酶都依赖于氧气,这导致瘤胃中木质素降解率很低[40]。此外,研究表明,脂肪可以抑制纤维降解菌的生长和酶活性,或者与纤维形成物理覆盖,阻碍其与微生物的接触[41]。FPKE中较高的脂肪含量也可能限制了瘤胃微生物对纤维的降解。杨兴泽[42]采用PKE等高纤维饲料替代部分玉米后发现,非结构性碳水化合物在瘤胃中的降解速率受到影响,这与本研究的结果相一致。另外,值得注意的是,SUB10组NDF的ED显著高于CON组,这可能是因为其b、c值与CON组相比没有显著差异的同时,NDF的理论最大可降解部分却比CON组极显著提高。
综上所述,在使用FPKE作为反刍动物饲料时,应注意控制其添加比例,以免影响动物对纤维的利用效率。综合考虑,FPKE替代饲粮中10%精料对瘤胃降解率没有负面影响。

3.2 FPKE替代10%精料对肉牛生长性能、采食行为和营养物质表观消化率的影响

在东南亚国家,PKE主要用于喂养反刍动物,其能够提供反刍动物所需的能量、蛋白质和粗纤维等营养成分。对于大多数反刍动物来说,PKE都是一种高纤维、低成本的能量饲料,可以降低饲料成本,提高经济效益。但是前人研究表明,PKE中纤维品质低,大量饲喂将会影响动物的采食量和营养物质消化率[43],并且PKE中过高的EE含量可能会影响纤维的消化[44]。Vargas等[17]探究了PKE对放牧和圈养肉牛的影响,结果表明,在放牧肉牛中,随着PKE添加量的提高(0~210 g/kg DM),干物质采食量和营养物质消化率均呈现线性降低;而在舍饲肉牛中,随着PKE添加量的提高(0~340 g/kg DM),干物质采食量在上升到转折点(110 g/kg DM)后出现下降,DM消化率也呈现出线性降低。同样的,Amaral-Júnior等[13]研究发现,放牧水牛饲粮中添加PKE降低了采食量。Ferreira等[15]在山羊饲粮中添加PKE,也观察到试验动物采食量和营养物质消化率显著下降,并观察到山羊对PKE的拒食现象。
生物处理生产的FPKE可以有效地降低底物中粗纤维含量[5,10],提高其消化率[16],是改善PKE营养价值的重要加工方式。本试验测定了FPKE瘤胃降解率后发现,以10%的比例替代饲粮中的精料,肉牛的平均日采食次数极显著提高。前人研究表明,发酵后的FPKE在气味上较PKE有显著改善[23,45],这可能导致肉牛出现采食竞争,同时也可能是采食次数提高的原因,但肉牛的干物质采食量没有显著变化。此外,SUB组营养物质表观消化率相较CON组没有显著变化,这与瘤胃降解率的结果相一致。Chanjula等[10]以酵母菌发酵的FPKE替代饲粮中的豆粕发现,山羊的干物质采食量没有显著变化,这也与本研究得到的结果相一致。一些相似的前人研究也发现,FPKE不影响动物的采食量或营养物质表观消化率[46⇓-48]。不过,也有研究表明,多黏类芽孢杆菌发酵的FPKE可以提高动物的氨基酸和CP表观消化率[20],这可能是由于其所使用的发酵菌种与本试验不同导致的。
本研究发现,FPKE替代10%精料后,肉牛的平均日增重显著提高,并且料重比显著降低。前人研究表明,固态发酵使棕榈仁饼的营养特性发生了变化,从而提高了动物对饲粮的利用效率[48]。也有研究表明,低水平的FPKE饲粮对肉仔鸡的平均日增重没有显著影响,这可能是由于试验动物的差异所导致的。通常来说,反刍动物对PKE的可接受性更高,发酵后获得的效果也就更好。而本试验中肉牛平均日增重的提高可能与PKE的抗氧化特性及发酵过程相关。周力等[49]研究发现,PKE替代玉米可以提高反刍动物小肠抗氧化酶的活性。樊庆山等[50]研究发现,5%PKE饲粮可以显著提高肉牛的机体抗氧化水平,从而提高平均日增重。也有研究表明,酵母菌参与发酵的FPKE可以显著提高动物血清抗氧化和免疫指标[51]。
综上可知,FPKE替代饲粮中10%精料可以提高肉牛平均日增重,并可以提高饲料转化率,可能是提高养殖效益的一种有效手段。

3.3 FPKE替代10%精料对肉牛经济效益的影响

据国家统计局统计,近年来我国肉牛养殖成本逐年上涨。每头散养肉牛每年的养殖成本从2018年的9 313.00元上涨至2022年的13 726.27元[52-53]。其中,饲粮费用占据了约26.24%,是仅次于仔畜费用的第二大成本来源[53]。因此,饲粮成本是影响肉牛养殖效益的关键。然而,农业农村部网站数据显示,近年来国内饲料主要原料玉米、豆粕价格波动上行,这给国内肉牛养殖行业带来了较大的成本压力。因此,将非常规饲料资源进行合理、高效利用是降低饲料成本,提高肉牛养殖经济效益的有效举措。本试验通过以FPKE替代10%精料,使每千克饲粮价格从2.30元降低至2.24元;同时,饲养试验结果表明,替代后单位增重饲粮成本从25.21元/kg降低至21.24元/kg,极显著降低了3.97元/kg;此外,以28元/kg的活牛单价计算,替代后平均每日毛利润从3.15元/d提高至8.86元/d,极显著提高了5.61元/d。由此可见,在肉牛养殖中将PKE以固态发酵的途径高效利用后,不仅可以显著提高肉牛平均日增重,还能够显著提高养殖的经济效益。

4 结论

FPKE替代饲粮中10%精料对肉牛饲粮瘤胃降解率和营养物质表观消化率没有负面影响,且能提高其平均日增重,降低料重比,同时提高养殖的经济效益。

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