饲粮精粗比对肉牛营养有至关重要作用，适宜的精粗比可以改善瘤胃微生物区系，提高饲料利用率和肉牛生产性能。晋南牛是我国优秀地方肉用品种，由于其地理分布特点，粗料以麦秸、苜蓿、玉米秸、花生蔓等为主，精料以玉米、棉籽粕、糠麸、果渣等为主。现有关于晋南牛饲粮精粗比的研究中，试验饲粮来源、能量和蛋白质水平的不同使其尚无一个全面的结果，研究适宜精粗比对于晋南肉牛饲粮配制、饲养和育肥有重要实际意义。饲粮中精料比例较低，则非结构性碳水化合物比例减少，结构性碳水化合物比例增多，瘤胃营养物质降解率降低，机体营养水平下降，减缓肉牛增重^[1]。而精料比例较高时，又会出现“负组合效应”，影响瘤胃液pH继而影响纤维素分解菌数量，纤维类物质消化受阻，使得粗料利用率降低，同时也造成精料的浪费^[2]。精粗比适宜才能使肉牛生产性能提高^[3,4]。鉴于此，控制饲粮精粗比使得肉牛生产性能提高而又不影响粗料的利用尤为重要。本试验采用不同精粗比(90 ∶ 10、70 ∶ 30、50 ∶ 50、30 ∶ 70)的饲粮饲喂晋南牛，通过测定并综合分析生产性能、瘤胃发酵特性和养分消化代谢的多项指标，筛选最佳饲粮精粗比，旨在为晋南牛生产和营养调控提供部分理论依据。 1 材料与方法 1.1 试验动物和试验设计

选用12月龄左右、体况良好、体重近似的晋南牛36头，随机分为4组，每组9头牛。对照组和试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组分别饲喂粗精比为90 ∶ 10、70 ∶ 30、50 ∶ 50和30 ∶ 70的饲粮。饲养试验预试期10 d，正试期60 d。饲养试验结束后每组随机抽取3头牛进行为期10 d的消化代谢试验。试验于2013年5月至2013年8月在山西上元春生态牧业有限公司进行。 1.2 试验饲粮及饲养管理

将收获后的玉米秸秆离地4~5 cm处收割，用切割机切成2~3 cm的小段备用。饲粮组成及营养水平见表1。试验牛单槽饲养，每日07:00和19:00饲喂。自由采食，自由饮水。

表1

Table 1

表1(Table 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 对照组 Control group 试验Ⅰ组 Test group Ⅰ 试验Ⅱ组 Test group Ⅱ 试验Ⅲ组 Test group Ⅲ 原料 Ingredients 玉米秸秆 Corn straw 90.0 70.0 50.0 30.0 玉米 Corn 3.0 16.2 27.7 37.7 麦麸 Wheat bran 1.0 3.5 5.5 8.5 豆粕 Soybean meal 3.0 4.8 6.8 6.8 棉籽粕 Cottonseed meal 0.5 2.5 6.5 10.5 菜籽粕 Rapeseed meal 0.5 1.0 1.5 4.5 石粉 Limestone 0.5 0.5 0.5 0.5 磷酸氢钙 CaHPO4 0.5 0.5 0.5 0.5 食盐 NaCl 0.5 0.5 0.5 0.5 预混料 Premix1) 0.5 0.5 0.5 0.5 合计 Total 100.0 100.0 100.0 100.0 营养水平 Nutrient levels2) 综合净能 NEmf/(MJ/kg) 3.21 4.34 5.46 6.53 粗蛋白质 CP 7.17 9.34 12.17 15.02 中性洗涤纤维 NDF 77.03 63.75 50.39 37.29 酸性洗涤纤维 ADF 58.24 47.03 35.88 24.79 钙 Ca 0.69 0.64 0.59 0.56 磷 P 0.19 0.26 0.34 0.44 1)预混料为每千克饲粮提供Premix provided the following per kilogram of diets:I 0.25 mg，Se 0.3 mg，Co 0.1 mg，Fe 30 mg，Cu 8 mg，Zn 30 mg，Mn 40 mg，VA 3 000 IU，VD3 1 200 IU，VE 15 IU。 2)综合净能根据《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)计算所得，其余为实测值。NEmf was calculated according to China Feeding Standard of Beef Cattle (NY/T 815—2004),while the others were measured values.

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) %

饲养试验期间每天记录牛干物质采食量、精料和粗料干物质采食量。试验开始和结束分别将牛按相同顺序称重(空腹)，每次连续称2 d，2 d数据相差超过3%时，第3天重再称1次，结果取平均值，计算平均日增重^[5]和料重比。 1.4 消化代谢试验 1.4.1 饲粮样、粪样、尿样采集与分析

每天采集饲粮样，用实验室常规方法测定样干物质、有机物、粗蛋白质、磷含量，用Van Soest等^[6]的方法测定酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维(NDF)含量。

每天采集粪样和尿样，每天相同时间称量，记录每天排泄量，放在密闭容器中。按排泄量的2%采集2份粪样，一份于65～70 ℃烘干至恒重，测定初水分，之后制成风干样，用于测定干物质、有机物、粗蛋白质、ADF、NDF、磷含量，计算其表观消化率；另一份用于鲜粪固氮，测定粪氮。尿样固氮后用于氮和磷含量测定。计算采食氮、可消化氮和沉积氮、氮排泄/采食氮、磷排泄/采食磷。 1.4.2 气体采集与分析

气体采集用呼吸面具采气装置^[7]。每天分别在06:00、12:00、20:00和24:00进行采集，每次时间约10 min^[8]，记录产气量。利用气相色谱仪(GC-2010，日本)对甲烷浓度进行分析，检测器为离子火焰化检测器(FID)；色谱柱为分子筛色谱柱3 mm×2 mm的5 ；进样口温度为100 ℃，工作柱温为90 ℃，检测器工作温度为150 ℃；载气(高纯氮气)流速为23 mL/min，空气流速为400 mL/min，氢气流速为40 mL/min；进样量为1 mL。甲烷能的计算公式如下： 甲烷能(MJ/d)＝891.0(kJ/mol，甲烷的燃烧热)×甲烷浓度(mmol/L)×产气量(L/d)/1 000。 1.4.3 瘤胃液采集与分析

消化代谢试验第9和10天，饲喂前(07:00)和饲喂后3、6、9 h分别采集瘤胃液200 mL，用4~5层纱布过滤，过滤后的液体用Startorius Basic pH Meter PB-20型酸度计测定pH，经10 min的3 000 r/min离心后取上清液，置于-40 ℃冷冻保存。之后用于测定氨态氮浓度(氧化镁直接蒸馏法^[9])。挥发性脂肪酸(VFA)浓度的测定，取1 mL瘤胃液，加入25%的偏磷酸溶液0.2 mL，混匀后，在冰水浴中静置30 min，于16 000×g离心15 min，之后取上清液用GC102AF气相色谱仪测定，色谱柱4 mm(外径)×200 mm玻璃柱，载体Chromsorb WAW DMCS，固定相PEG-20M，3%的涂布浓度；汽化室温度为200 ℃，色谱柱温为160 ℃；空气压力为0.12 Mpa，氮气压力为0.08 Mpa，氢气压力为0.06 Mpa；氢气流速为60 mL/min，氮气即载气流速为30 mL/min，空气流速为360 mL/min；衰减为16，灵敏度为10^-10；进样量为1 μL。 1.5 数据试验及统计分析

数据用SPSS 17.0统计分析软件的one-way ANOVA程序进行方差分析，采用LSD法进行多重比较。 2 结果与分析 2.1 不同精粗比饲粮对晋南牛生产性能的影响

由表2可知，试验Ⅲ组干物质采食量显著低于对照组和试验Ⅰ组(P＜0.05)；试验组结束体重和平均日增重显著高于对照组(P＜0.05)，试验Ⅲ组平均日增重显著高于试验Ⅰ组(P＜0.05)。试验组料重比显著低于对照组(P＜0.05)，且试验Ⅱ组和试验Ⅲ组显著低于试验Ⅰ组(P＜0.05)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 不同精粗比饲粮对晋南牛生产性能的影响 Table 2 Effects of different roughage to concentrate ratios on growth performance of Jinnan cattle 项目 Items 对照组 Control group 试验Ⅰ组 Test group Ⅰ 试验Ⅱ组Test group Ⅱ 试验Ⅲ组 Test group Ⅲ 干物质采食量 DM intake/(kg/d) 9.54±0.88b 9.65±0.74b 9.82±0.98ab 9.12±0.91a 粗料干物质采食量 Roughage DM intake/(kg/d) 8.58±1.49a 6.76±1.62b 4.91±0.66c 2.74±0.68d 精料干物质采食量 Concentrate DM intake/(kg/d) 0.96±0.15d 2.89±0.48c 4.91±0.73b 6.38±1.57a 开始体重 Initial weight/kg 425.62±4.64a 431.25±4.71a 426.31±4.35a 424.52±4.38a 结束体重 Final weight/kg 474.82±6.72b 505.05±7.32a 509.11±6.56a 509.72±6.89a 平均日增重 Average daily gain/(kg/d) 0.82±0.29c 1.23±0.33b 1.38±0.36ab 1.42±0.42a 料重比 Feed ∶ gain 11.63±1.32a 7.84±0.67b 7.12±0.55c 6.42±0.29c 同行数据肩标无字母或相同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)。下表同。 In the same row,values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference(P>0.05),while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

表2 不同精粗比饲粮对晋南牛生产性能的影响 Table 2 Effects of different roughage to concentrate ratios on growth performance of Jinnan cattle

由表3可知，试验组的干物质的表观消化率均显著高于对照组(P＜0.05)；试验组NDF和ADF的表观消化率显著低于对照组(P＜0.05)，试验Ⅲ组最低，然后依次是试验Ⅱ、Ⅰ组；试验Ⅱ和Ⅲ组有机物质和粗蛋白质的表观消化率显著高于试验Ⅰ组和对照组(P＜0.05)。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 不同精粗比饲粮对晋南牛养分表观消化率的影响 Table 3 Effects of different roughage to concentrate ratios on nutrient apparent digestibility of Jinnan cattle % 项目 Items 对照组 Control group 试验Ⅰ组 Test group Ⅰ 试验Ⅱ组 Test group Ⅱ 试验Ⅲ组 Test group Ⅲ 干物质 DM 67.38±2.74b 69.61±2.25a 70.82±2.35a 69.79±2.51a 有机物质 OM 71.85±1.87c 73.28±1.97b 78.36±1.59a 79.74±1.36a 粗蛋白质 CP 63.60±2.12c 64.81±2.69b 66.85±1.98a 68.73±1.97a 中性洗涤纤维 NDF 60.95±1.07a 58.38±1.06b 56.73±1.04c 55.62±1.21c 酸性洗涤纤维 ADF 52.78±0.64a 50.56±0.74b 47.43±0.88c 45.42±0.52d

表3 不同精粗比饲粮对晋南牛养分表观消化率的影响 Table 3 Effects of different roughage to concentrate ratios on nutrient apparent digestibility of Jinnan cattle

由表4可知，试验Ⅱ和Ⅲ组的采食氮、可消化 氮和沉积氮都显著高于试验Ⅰ组和对照组(P＜ 0.05),而试验组和对照组间的粪氮和尿氮差异不显著(P＞0.05)。

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 不同精粗比饲粮对晋南牛氮平衡的影响 Table 4 Effects of different roughage to concentrate ratios on nitrogen balance of Jinnan cattle g/d 项目 Items 对照组 Control group 试验Ⅰ组 Test group Ⅰ 试验Ⅱ组 Test group Ⅱ 试验Ⅲ组 Test group Ⅲ 采食氮 Nitrogen intake 109.44±2.43b 144.21±1.96b 191.22±2.51a 219.17±3.68a 粪氮 Fecal nitrogen 39.84±1.71 50.75±1.87 63.39±1.93 68.54±1.82 尿氮 Urinary nitrogen 35.50±1.67 39.23±1.95 47.49±1.74 52.26±1.68 可消化氮 Digestible nitrogen 69.61±1.56b 93.46±1.92b 127.83±2.29a 150.64±2.35a 沉积氮 Nitrogen retention 34.11±0.68b 54.23±0.94b 80.34±1.85a 98.38±1.97a

表4 不同精粗比饲粮对晋南牛氮平衡的影响 Table 4 Effects of different roughage to concentrate ratios on nitrogen balance of Jinnan cattle

由表5可知，试验组的氮排泄/采食氮和磷排泄/采食磷都显著低于对照组(P＜0.05)，试验Ⅲ组 最低，然后依次是试验Ⅱ、Ⅰ组。试验Ⅱ和Ⅲ组的甲烷能排放显著低于对照组(P＜0.05)，试验Ⅲ组又显著低于试验Ⅱ组(P＜0.05)。

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 不同精粗比饲粮对晋南牛氮、磷和甲烷能排放的影响 Table 5 Effects of different roughage to concentrate ratios the emission of nitrogen, phosphorus and methane energy of Jinnan cattle 项目 Items 对照组Control group 试验Ⅰ组Test group Ⅰ 试验Ⅱ组 Test group Ⅱ 试验Ⅲ组Test group Ⅲ 氮排泄/采食氮 Nitrogen emission/nitrogen intake 68.84±0.65a 62.39±0.51b 57.99±0.46c 55.11±0.53d 磷排泄/采食磷 Phosphorus emission/ phosphorus intake 70.34±0.52a 66.78±0.47b 62.38±0.42c 60.53±0.34c 甲烷能 Methane energy/(MJ/d) 13.54±0.43a 11.12±0.42ab 9.81±0.31b 8.41±0.43c

表5 不同精粗比饲粮对晋南牛氮、磷和甲烷能排放的影响 Table 5 Effects of different roughage to concentrate ratios the emission of nitrogen, phosphorus and methane energy of Jinnan cattle

由表6可知，试验组的瘤胃液总挥发性脂肪酸、丙酸和丁酸浓度显著高于对照组(P＜0.05)，试验Ⅲ组最高，然后依次是试验Ⅱ、Ⅰ组。试验组的瘤胃液pH、乙酸浓度、乙酸 ∶ 丙酸和氨态氮浓度都显著低于对照组(P＜0.05)，试验Ⅲ组最低，然后依次是试验Ⅱ、Ⅰ组。

表6

Table 6

表6(Table 6)

表6 不同精粗比饲粮对晋南牛瘤胃发酵特性的影响 Table 6 Effects of different roughage to concentrate ratios on ruminal fermentation characteristics of Jinnan cattle 项目 Items 对照组 Control group 试验Ⅰ组 Test group Ⅰ 试验Ⅱ组 Test group Ⅱ 试验Ⅲ组 Test group Ⅲ pH 7.02±0.05a 6.68±0.08b 6.45±0.07c 6.26±0.06d 总挥发性脂肪酸 Total VFA/(mmol/L) 106.76±1.42c 117.25±1.37b 122.63±1.54a 123.52±1.61a 乙酸 Acetate/(mmol/L) 83.56±1.51a 80.92±1.43b 74.94±1.67c 72.36±1.34c 丙酸 Propionate/(mmol/L) 17.78±0.54c 20.56±0.60b 25.32±0.46a 26.41±0.57a 丁酸 Butyrate/(mmol/L) 5.42±0.33c 15.77±0.30b 22.37±0.42a 24.75±0.38a 乙酸 ∶ 丙酸 Acetate ∶ propionate 4.70±0.17a 3.94±0.22b 2.96±0.18c 2.74±0.14d 氨态氮 Ammonia nitrogen/(mg/dL) 9.95±0.56a 9.11±0.62b 8.87±0.60c 8.65±0.43d

表6 不同精粗比饲粮对晋南牛瘤胃发酵特性的影响 Table 6 Effects of different roughage to concentrate ratios on ruminal fermentation characteristics of Jinnan cattle

影响反刍动物采食量的因素有很多，包括动物、饲粮和环境因素等^[10]。其中饲粮是影响对照组和试验组干物质采食量差异的主要因素。饲粮的能量、蛋白质、脂肪、氨基酸和NDF水平都可以影响肉牛的采食量，而NDF被认为是最主要的，因肉牛在采食以粗饲料为主的饲粮时，NDF在瘤胃的充盈程度和流通速度限制了采食量，Tjardes等^[11,12]在其研究中也指出饲粮NDF水平是影响采食量重要原因。当饲粮中粗料比例较低，精料比例较高时，能量摄入量的反馈则成为调节采食量的主要因素。

适宜的增加精料比例可以提高肉牛平均日增重，并且改善饲料转化率^[13]，虽然近年来很多研究都得出这样的结论，但粗饲料的消化率更是影响反刍动物生产性能的重要因素。如果能够提高粗饲料的消化率，那么平均日增重受精料比例的影响将会减小^[14,15]。Drennan等^[16]曾有试验证明粗饲料消化率提高将减少精料的补充，这不仅避免精料的浪费还使得饲料转化率更高。

饲喂以粗饲料为主的饲粮，因缺少瘤胃微生物发酵的碳水化合物，使得瘤胃微生物数量降低，蛋白质合成量减少，所以增加精料比例不仅可以提高瘤胃微生物含量促进粗蛋白质的利用，而且同时也提高干物质和有机物的消化率^[17]。精料比例过大，大量迅速发酵的淀粉将影响瘤胃液pH，纤维类物质的流通和微生物活性，而微生物是纤维类物质的主要分解者，进而影响粗饲料在瘤胃内的降解使得利用率降低。 3.2 不同精粗比饲粮对晋南牛氮平衡、氮、磷和甲烷能排放的影响

试验组的粪氮、尿氮相差不多，变化幅度很小说明基础代谢相同。进入瘤胃的含氮物质，除去被微生物降解合成菌体蛋白或被瘤胃以氨的形式吸收的之外，剩余未被降解的蛋白质与肽进入真胃和小肠，经过消化酶分解而被利用，所以这部分蛋白质与饲粮的氮利用率直接相关^[18]。精料比例增大提高瘤胃非降解蛋白质的量，试验组沉积氮显著高于对照组。梁贤威等^[19]的研究结果显示青年母水牛采食氮、氮沉积、可消化氮都随着精料水平的提高而增加。与本试验结果一致。

适当增大饲粮精粗比有利于甲烷及氮排放的降低^[20]。不仅提高了饲料利用率，而且减少了能量损失和减轻了环境污染。反刍动物排放的甲烷是引起温室效应的重要原因之一，因此研究反刍动物甲烷产生机制和调控甲烷排放量对于减轻全球变暖有重要作用。减少反刍动物甲烷排放量的办法有很多，调节饲料营养水平、添加脂肪及脂肪酸、添加天然植物及植物提取物、添加化学制剂、添加微生物及其代谢产物等^[21]。 3.3 不同精粗比饲粮对瘤胃发酵特性的影响

pH是瘤胃发酵最重要的指标之一，pH的大小是判定瘤胃是否正常发酵的依据，本试验中瘤胃液pH在6.20~7.07，均在正常范围内。高比例的精料和缺少适当的纤维类物质引起瘤胃中VFA的堆积是引起瘤胃液pH下降的主要原因^[22]，pH降到6.1以下则会影响纤维素分解菌群数量，使得粗料利用率降低，而利用精料的淀粉微生物则不会受影响。Penner等^[23]认为当瘤胃液pH低于5.8时可以认为是瘤胃酸中毒，而且将其分为轻微(5.5~5.8)，中度(5.2~5.5)和严重(<5.2)3种不同程度，同时他还认为精粗比低于68 ∶ 32的高精料饲粮并不会增加酸中毒的危险。王加启等^[2]也在其研究中指出当精料比例达到70%时，虽然有机物、NDF和ADF的消化率有下降的趋势，瘤胃液pH也下降到(6.57±0.10)，但并没有出现瘤胃酸中毒的现象，并认为70%的精料比已到达饲养实践中的上限。

VFA对反刍动物的生存、繁殖有重要作用，它为反刍动物提供主要能量。饲粮的精粗比是影响VFA比例的主要因素，因为它直接影响了瘤胃发酵的类型，饲喂高比例粗饲料饲粮，瘤胃乙酸生成量增多，而饲喂高比例精料饲粮，瘤胃丙酸生成量增多^[24]，是因为瘤胃的纤维素分解菌群和淀粉分解菌群的数量随饲粮类型不同而变化，因此在以粗饲料为主的饲粮中适当的增加精料比例，就可以降低乙酸和丁酸浓度，而提高丙酸浓度。丙酸是反刍动物体内主要的生糖物质，促进丙酸生成有利于提高动物的生产性能，所以乙酸 ∶ 丙酸达到适宜比例能提高饲料利用率，Polyorach等^[25]也认为增加饲粮精粗比可以提高总挥发性脂肪酸和丙酸浓度，降低乙酸浓度和乙酸∶丙酸。这都与本试验结果相同。

瘤胃中氨态氮是合成菌体蛋白的原料，瘤胃微生物对氨态氮的利用效率直接影响饲粮蛋白质的利用效率，饲粮的蛋白质水平会直接影响瘤胃氨态氮浓度，如果饲粮精粗比的变化导致蛋白质水平大幅度变化，那么瘤胃氨态氮浓度会随之变化，试验中随着精粗比的增大，氨态氮的浓度显著降低，这与Na等^[26]的结果刚好相反，造成结果不同的原因，一方面可能是精料比例增大促进瘤胃壁吸收和食糜排空速度，另一方面是促进了瘤胃微生物利用氨态氮合成菌体蛋白。 4 结 论

随着饲粮精粗比的提高，晋南牛生产性能、消化代谢和瘤胃发酵均有不同程度的改善，兼顾经济效益，确定粗精比为70 ∶ 30的饲粮最适合育肥期晋南肉牛的饲喂。