杨 成 朱振宇 邓沭洋 王明根 白天天 卢 冬 郭雪峰,2*
(1.塔里木大学动物科学与技术学院,阿拉尔 843300;2.塔里木畜牧科技兵团重点实验室,阿拉尔 843300)
我国南疆地区优质粗饲料短缺制约了当地畜牧业的发展,但庞大的棉副产品资源利用率较低,如何科学、高效利用棉副产品资源提高经济效益是亟待解决的技术难题。2022年全国棉花总产量597.7万t,新疆棉花的总产量539.1万t,占全国总产量的90.2%[1]。根据左旭等[2]的算法推算2022年新疆棉花秸秆的产量为2 695.5万t,棉籽产量为916.47万t。新疆当地养殖户将棉花秸秆、棉籽壳和棉籽粕作为牛、羊主要的饲料来源。棉副产品营养丰富,其中棉籽粕中粗蛋白质含量在35%以上[3],仅次于豆粕,可以作为畜禽饲粮中的蛋白质饲料,且价格低廉。棉花秸秆中粗蛋白质含量高于玉米、稻草和小麦等秸秆,但由于其纤维素及木质素含量比较高,适口性差,并含有一定量的游离棉酚,严重制约了其作为反刍动物粗饲料的利用[4]。屎肠球菌是肠道正常优势菌群,具有耐高温、黏附力强、耐胃酸和耐胆盐等特点[5],是微生物发酵的菌种之一,可以改善饲料的营养价值[6]。研究发现,微生物发酵技术可以降低棉副产品中棉酚含量,并且提高营养价值[7];饲喂发酵棉花秸秆可以提高反刍动物的生产性能,促进瘤胃发育,提高机体免疫力[8]。卡拉库尔羊是新疆优良的地方品种羊,对南疆非常规饲料具有较强的适应性。本试验饲喂卡拉库尔羊不同比例棉副产品型发酵全混合日粮,探究其对卡拉库尔羊生长性能、营养物质表观消化率和瘤胃发酵参数的影响,以期为新疆本地品种羊对棉副产品的高效利用提供技术支持。
1.1 时间与地点
试验于2023年3月至2023年6月在塔里木大学动物科学与技术学院实训基地内开展。
1.2 试验材料
参照《肉羊饲养标准》(NY/T 816—2021),以及结合南疆地区卡拉库尔羊实际生产配制棉副产品型全混合日粮,其组成及营养水平见表1。棉副产品型全混合日粮中玉米、棉籽壳、棉籽粕、麸皮、食盐和预混料购于自新疆天康饲料有限公司,棉花秸秆采于阿拉尔周边地区。利用屎肠球菌F11.1G制作棉副产品型发酵全混合日粮,发酵菌种屎肠球菌F11.1G为本团队自主分离鉴定,于中国典型培养物保藏中心保藏(保藏号:M 2020793),活菌数为1×1010CFU/mL。棉副产品型发酵全混合日粮制作方法:自然风干的棉花秸秆采集后粉碎,玉米粉参照杨成等[9]的方法制作为玉米发酵液,将玉米发酵液与棉花秸秆和饲料配方中剩余的饲料混合均匀,装罐压实后密封32 d。
表1 棉副产品型全混合日粮组成及营养水平(风干基础)
1.3 试验设计
选取36只2～3月龄、体重(26.0±2.2) kg的卡拉库尔羊公羔,按体重随机分为3组,每组12只,试验羊单栏饲养,每只作为1个重复。CK组(对照组)饲喂100%棉副产品型全混合日粮、FFG组饲喂50%棉副产品型发酵全混合日粮+50%棉副产品型全混合日粮,EFG组饲喂80%棉副产品型发酵全混合日粮+20%棉副产品型全混合日粮。试验羊在预饲前完成剪毛、驱虫,试验预试期15 d,正试期60 d,每天2次(09:30和20:00)饲喂,自由采食和饮水。
1.4 样品采集及分析方法
1.4.1 发酵前后棉副产品型全混合日粮各指标测定
干物质(DM)、粗灰分(Ash)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量测定分别参照GB/T 6435—2014、GB/T 6438—2007、GB/T 6432—2018、GB/T 6433—2006、GB/T 20806—2022和NY/T 1459—2022;游离棉酚含量测定参照GB/T 13086—2020;黄曲霉毒素B1(AFB1)、呕吐毒素(DON)、玉米赤霉烯酮(ZEN)含量使用石河子市沃德生物科技有限公司生产的酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒进行测定。
1.4.2 生长性能测定
每隔15 d晨饲前对试验羊进行空腹称重,正试期第1天和第60天所有试验羊空腹称重,分别作为初始重(IW)和终末重(FW),每日统计给料量和剩料量,计算平均日增重(ADG)、干物质采食量(DMI)和料重比(F/G)。
ADG=(终末重-初始重)/试验天数;DMI=(总给料重-总剩料重)×饲粮中DM含量/试验天数;F/G=DMI/ADG。
1.4.3 营养物质表观消化率
在正试期第42～50天每组选取6只羊,采用全收粪法进行消化试验,每天晨饲前收集粪袋中的全部粪便并称重。记录每只羊的采食量和排粪量,按粪总重的5%取样,加入稀硫酸10 mL固氮后保留粪样,参考文献[10]中方法进行营养物质表观消化率的测定。
营养物质表观消化率(%)=100×(营养物质摄入量-营养物质排出量)/营养物质摄入量。
1.4.4 瘤胃发酵参数
正试期结束后,每组随机挑选6只试验羊进行屠宰,屠宰后将瘤胃切开,每只羊在不同位点采集瘤胃液50 mL,用4层灭菌纱布进行过滤,采用FiveEasy Plus-pH计(梅特勒-托利多仪器有限公司)立即测定瘤胃液pH,取约20 mL用于氨态氮(NH3-N)和挥发性脂肪酸(VFA)浓度的测定。NH3-N浓度参照文献[11]中的方法进行测定,VFA浓度参照文献[12]中方法进行测定。
1.5 数据统计与分析
试验数据采用Excel 2019软件进行整理,SPSS 26.0软件进行单因素方差分析,并采用Duncan氏法进行组间多重比较,以P>0.05表示差异不显著,P<0.05表示差异显著,P<0.01表示差异极显著。
2.1 棉副产品型全混合日粮发酵前后粗蛋白质、中性洗涤纤维和游离棉酚含量变化
由表2可知,棉副产品型全混合日粮发酵后CP含量显著提高13.16%(P<0.05),NDF含量显著降低20.87%(P<0.05),游离棉酚含量极显著降低84.98%(P<0.01)。
表2 棉副产品型全混合日粮发酵前后粗蛋白质、中性洗涤纤维和游离棉酚含量(风干基础)
2.2 棉副产品型发酵全混合日粮中霉菌毒素含量
由表3可知,棉副产品型发酵全混合日粮中霉菌毒素含量符合国家标准《饲料卫生标准》(GB 13078.2—2006)的限量要求。
表3 棉副产品型全混合发酵日粮中霉菌毒素含量
2.3 饲喂不同比例的棉副产品型发酵全混合日粮对卡拉库尔羊生长性能的影响
由表4可知,与CK组相比,饲喂50%或80%的棉副产品型发酵全混合日粮可以显著或极显著提高卡拉库尔羊的终末重(P<0.05)、ADG(P<0.05)、DMI(P<0.01)。EFG组相比于CK组和FFG组终末重分别提高了8.66%、7.70%(P<0.05)。与CK组相比,FFG组和EFG组ADG分别提高了16.36%、25.00%(P<0.05),DMI分别提高了17.36%和23.97%(P<0.01)。
2.4 饲喂不同比例的棉副产品型发酵全混合日粮对卡拉库尔羊营养物质表观消化率的影响
由表5可知,饲喂不同比例的棉副产品型发酵全混合日粮对卡拉库尔羊CP、NDF和ADF摄入量有极显著影响(P<0.01)。与CK组相比,饲喂80%的棉副产品型发酵全混合日粮可以显著提高卡拉库尔羊CP表观消化率(P<0.05),EFG组CP表观消化率提高了51.92%。EFG组与CK组和FFG组相比NDF表观消化率分别极显著提高了69.02%和54.00%(P<0.01)。FFG组与EFG组EE、DM和ADF表观消化率与CK组相比也有一定程度的提高,但差异不显著(P>0.05)。
2.5 饲喂不同比例的棉副产品型发酵全混合日粮对卡拉库尔羊瘤胃发酵参数的影响
由表6可知,与CK组相比,饲喂80%的棉副产品型发酵全混合日粮可以显著降低瘤胃液pH(P<0.05),FFG组与EFG组相比瘤胃液pH差异不显著(P>0.05)。FFG组和EFG组瘤胃液NH3-N浓度显著高于CK组(P<0.05),但FFG组与EFG组差异不显著(P>0.05)。EFG组瘤胃液乙酸浓度显著高于CK组(P<0.05),FFG组与EFG组相比差异不显著(P>0.05)。FFG组和EFG组瘤胃液丙酸浓度显著高于CK组(P<0.05)。瘤胃液丁酸、戊酸、总VFA浓度3组间差异不显著(P>0.05)。随棉副产品型发酵全混合日粮比例的增加,瘤胃液中总VFA浓度呈上升趋势,乙丙比呈降低趋势。
表6 棉副产品型发酵全混合日粮对卡拉库尔羊瘤胃发酵参数的影响
3.1 棉副产品型全混合日粮发酵后营养价值变化
粗饲料短缺是制约畜牧业发展的一个重要因素,而南疆拥有大量的棉花秸秆资源,提高棉花秸秆饲料化,有利于秸秆资源的综合整合利用。在本试验中,发酵后棉副产品型全混合日粮NDF含量降低20.87%,可能原因是屎肠球菌在发酵过程中产生的活性酶促进了纤维素的降解,使纤维素含量下降;同时,发酵后棉副产品型全混合日粮中CP含量显著高于发酵前,这是因为随着发酵降低了pH,抑制了有害微生物酪酸菌等对蛋白质的分解[13]。发酵后棉副产品型全混合日粮中游离棉酚含量极显著下降,由发酵前后游离棉酚的含量计算可知脱毒率高达84.98%,这与郭凯[14]的试验结果一致,推测原因可能是微生物发酵棉副产品时协同作用降低了游离棉酚含量,但需要进一步研究证明。本试验中使用的棉副产品型发酵全混合日粮中霉菌毒素含量均低于国家标准,符合发酵饲料品质要求。综上可知,屎肠球菌发酵棉副产品型全混合日粮会提高饲料的营养价值,降低游离棉酚的含量。
3.2 饲喂不同比例的棉副产品型发酵全混合日粮对卡拉库尔羊生长性能的影响
在试验期间,试验羊并未出现不良反应,说明饲喂棉副产品型发酵全混合日粮对试验羊机体生长发育无不利影响。同时,试验过程中观察到棉副产品型发酵全混合日粮与未发酵的棉副产品型全混合日粮均匀铺在饲料槽中进行饲喂时,试验羊优先挑拣棉副产品型发酵全混合日粮采食,说明发酵后提高了饲料的适口性。研究表明,饲粮中纤维含量会影响育肥羊采食量[15],在本试验中,饲喂不同比例的棉副产品型发酵全混合日粮均显著提高了试验羊的DMI,可能原因是发酵过程中微生物提高了棉秸秆中半纤维素、纤维素的降解率,降低了饲粮中NDF和ADF含量,提高了CP含量[16];此外,棉副产品经微生物发酵处理后具有甘甜香味[17],饲料适口性的提高导致试验羊采食量提高[18]。本试验结果与高纤维饲料发酵全混合日粮提高泽西奶牛的DMI[19]的结果一致。在试验过程中,随着棉副产品型发酵全混合日粮比例的增加,试验羊ADG和NDF表观消化率呈上升趋势,说明卡拉库尔羊对棉副产品型发酵全混合日粮有较高的消化利用率。研究表明,发酵饲料中的有益菌会提高瘤胃微生物的丰富度[20],促进瘤胃乳突和小肠肌肉和绒毛的发育[21-23],从而更利于机体对营养物质的消化吸收,可能是本试验中ADG和NDF表观消化率得到提高的机理所在,这还需要开展进一步的试验验证。鲁志平等[24]研究发现,饲喂玉米秸秆与饲料桑混合发酵饲料可以提高肉羊的采食量和日增重,与本试验结果类似。本试验中3组试验羊的F/G差异均不显著,但以EFG组最低,说明饲喂比例为80%的棉副产品型发酵全混合日粮可以在一定程度上降低试验羊的F/G。综上可知,饲喂一定比例的棉副产品型发酵全混合日粮可以提高卡拉库尔羊的生长性能。
3.3 饲喂不同比例的棉副产品型发酵全混合日粮对卡拉库尔羊营养物质表观消化率的影响
营养物质表观消化率可以反映机体对营养物质摄取程度和利用情况[25],可以解释动物的生长性能提高的机理[26]。本研究发现3组试验羊的CP、NDF和ADF摄入量存在显著差异,主要是试验羊只的采食量差异较大导致的。随着棉副产品型发酵全混合日粮饲喂比例的升高,营养物质表观消化率均呈上升趋势,其中FFG组和EFG组CP和NDF表观消化率与CK组相比显著提高,说明饲喂棉副产品型发酵全混合日粮可以在一定程度上促进机体对营养物质的吸收利用[27]。Khejornsart等[28]在饲粮中添加发酵玉米秸秆饲喂绵羊也得出CP和NDF表观消化率提高的结果。这是因为在饲料发酵过程中益生菌可以改变饲料中的大分子蛋白质结构,使其水溶性提高,更利于机体吸收[29];同时,饲料发酵过程中产生的外源消化酶补充为瘤胃和肠道的内源消化酶,增强了消化酶如胰蛋白酶的活性,从而提高CP的表观消化率[30]。NDF表观消化率提高是因为饲料经过益生菌发酵后,产生了较多纤维降解酶等有效成分,使其更容易被肠道吸收利用;此外,发酵饲料的益生作用使瘤胃微生物中的瘤胃球菌和产琥珀酸丝状杆菌大量繁殖[31-32],会产生纤维素酶和半纤维素酶,将结构复杂的纤维物质降解为糖类物质和VFA[33-34],使秸秆等高纤维饲料得到合理利用。同时,益生菌代谢产物如乳酸和细菌素可抑制致病菌的繁殖,从而调节胃肠道菌群平衡[35-36],促进胃肠道发育,更利于机体对营养物质的吸收[37]。综上可知,饲喂一定比例的棉副产品型发酵全混合日粮可以提高卡拉库尔羊的营养物质表观消化率,且饲喂比例以80%最佳。
3.4 饲喂不同比例的棉副产品型发酵全混合日粮对卡拉库尔羊瘤胃发酵参数的影响
瘤胃液pH受饲粮精粗比的影响,在一定程度上可以反映出瘤胃健康状况和瘤胃内环境的稳定。瘤胃液pH的正常变化范围为5.5～7.5[38],当pH低于下限时,瘤胃内的微生物密度降低[39],对机体产生不良影响。在本试验中,3组试验羊的瘤胃液pH都在6.44～6.98,均在正常范围内,但是随着棉副产品型发酵全混合日粮饲喂比例的增加,瘤胃液pH有降低趋势,说明饲喂棉副产品型发酵全混合日粮可以影响瘤胃发酵状态,可能原因是棉副产品型发酵全混合日粮中含有有机酸,同时发酵饲料中的有益菌微生物促进了碳水化合物的分解代谢,使瘤胃液中VFA的浓度增加,导致瘤胃液pH下降;但是FFG组和EFG组之间瘤胃液pH无显著差异,说明棉副产品型发酵全混合日粮饲喂比例是50%还是80%对瘤胃液pH影响不大,与廖云琼等[40]的研究结果一致,可能是因为瘤胃液中的微生物代谢产物可调节瘤胃内环境稳态。瘤胃内的VFA是反刍动物能量主要供能前体物,也是瘤胃微生物主要的碳源。本试验中,FFG组与EFG组试验羊瘤胃液中乙酸和丙酸浓度均显著高于CK组,可能是发酵饲料中的有益微生物促进了瘤胃发酵,瘤胃微生物充分利用秸秆等粗饲料发酵产生乙酸、丁酸等VFA,为机体提供能量。棉副产品型发酵全混合日粮发酵过程中产生大量的蛋白酶促进了饲料中大分子蛋白质和多肽类物质解成小肽,可以刺激利用非碳水化合物的细菌增殖,可溶性糖和淀粉被分解利用,同时产生大量丙酸。这与徐子萱等[41]和张仲卿[42]的研究结果一致。在本试验中,随着饲喂的棉副产品型发酵全混合日粮比例的增加,瘤胃液总VFA浓度和乙丙比无显著变化,表明饲喂棉副产品型发酵全混合日粮不会对瘤胃液总VFA浓度和乙丙比产生显著影响,这与张宜辉等[43]的研究结果一致。NH3-N是瘤胃微生物合成微生物蛋白的主要氮源,是经瘤胃微生物分解含氮类物质的最终产物,可以反映饲粮氮降解和微生物氨利用情况。NH3-N浓度过低不利用纤维类物质的降解,浓度过高则会造成氮的浪费,甚至引起动物氨中毒[44]。瘤胃液NH3-N浓度适宜范围为6.3～27.3 mg/dL[45]。本试验中,CK组、FFG组和EFG组试验羊的瘤胃液NH3-N浓度在10.98～11.99 mg/dL,均处于正常范围,且随着棉副产品型发酵全混合日粮饲喂比例的增加,瘤胃液NH3-N浓度呈升高趋势,这是因为微生物发酵提高了棉副产品型发酵全混合日粮中CP的含量和CP表观消化率,从而提高了瘤胃液中NH3-N浓度。已有研究表明,饲喂一定比例的发酵饲料可显著增加湖羊瘤胃内NH3-N浓度[46-47],与本试验结果一致。综上可知,饲喂一定比例的棉副产品型发酵全混合日粮可以维持卡拉库尔羊瘤胃内环境稳定,提高瘤胃液中乙酸、丙酸和NH3-N浓度,改善瘤胃发酵。
综上所述,饲喂不同比例棉副产品型发酵全混合日粮均可以提高卡拉库尔羊的生长性能、营养物质表观消化率,改善瘤胃发酵,本试验中饲喂比例为80%时效果较佳。
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