國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛生產(chǎn)性能、血清生化指標、瘤胃發(fā)酵參數(shù)和微生物區(qū)系的影響

翟云飛 王 健 夏海斌 汪長建 王根林 韓兆玉*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，乳?？茖W研究所，南京 210095；2.新疆伊犁州畜牧總站，伊寧 835000)

苜蓿干草營養(yǎng)豐富、適口性好，是家畜的優(yōu)質(zhì)粗飼料，有牧草之王的美譽。苜蓿干草粗蛋白質(zhì)含量高，在12.3%～26.1%，一般在18.5%左右，接近蛋白質(zhì)飼料要求，比禾本科牧草的可消化蛋白質(zhì)高2.5倍，且降解率高[1]。在氨基酸組成方面，苜蓿干草蛋白質(zhì)中含有20種以上的氨基酸，包括人和動物的全部必需氨基酸以及一些稀有氨基酸，奶牛所需的主要限制性氨基酸——賴氨酸的含量為1.06%～1.38%[2]。

我國是全世界最大的苜蓿干草進口國，美國為我國苜蓿干草進口第一大來源國[3]。近年，進口苜蓿干草的到岸價格不斷上漲，增加了奶企的養(yǎng)殖成本。與往年國內(nèi)原料奶價格均呈現(xiàn)明顯的先降后升的季節(jié)性波動不同，2021年原料奶價格僅有小幅波動，一直保持高位[4]，這與飼料原料價格的不斷攀升有關(guān)。由此，已有學者開始探討以其他原料替代苜蓿干草的可能性[5-8]。以不同品質(zhì)的同種原料對苜蓿干草進行替代則更穩(wěn)定、更方便操作，且近些年我國苜蓿草的種植面積不斷提升，苜蓿干草的加工水平也有長足的進步，相較進口苜蓿干草，國產(chǎn)苜蓿干草在價格方面有競爭優(yōu)勢。因此，使用價格較低的國產(chǎn)苜蓿干草來替代進口苜蓿干草可能是降低奶企生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益的一種較為簡便的途徑，而國內(nèi)鮮有關(guān)于此方面的報道。因此，本試驗用國產(chǎn)苜蓿干草部分或全部替代進口苜蓿干草，探究其對奶牛生產(chǎn)性能、血清生化指標、瘤胃發(fā)酵參數(shù)和微生物區(qū)系的影響，以期為奶牛養(yǎng)殖企業(yè)選擇降低飼糧成本的方案提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

國產(chǎn)苜蓿干草和進口苜蓿干草均從市場購得，具體營養(yǎng)水平及其相對飼喂價值見表1。

表1 苜蓿干草的營養(yǎng)水平和相對飼喂價值(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.2 試驗設(shè)計和飼養(yǎng)管理

試驗于2021年3—6月在江蘇省某奶牛場進行。依據(jù)胎次[(2.93±0.69)胎]、泌乳天數(shù)[(108.05±35.72) d]相近原則選60頭處于泌乳中期的奶牛，隨機分為3組，每組20頭。3組飼糧中苜蓿干草占比相同，對照組所用的苜蓿干草全部為進口苜蓿干草，50%替代組所用的苜蓿干草為50%國產(chǎn)苜蓿干草+50%進口苜蓿干草，100%替代組所用的苜蓿干草全部為國產(chǎn)苜蓿干草。所有試驗牛均在同一牛舍不同養(yǎng)殖區(qū)飼養(yǎng)，散欄式，自由采食和飲水，牛舍每日清潔消毒。每日早、中、晚投料3次且投喂量保證奶牛當日的剩料量在2%～5%。每日于06:30、13:30和21:30各擠奶1次。試驗期分為7 d的預(yù)試期和90 d的正試期。

1.3 試驗飼糧

本試驗所用飼糧為全混合日糧(TMR)，營養(yǎng)水平參照《奶牛飼養(yǎng)標準》(NY/T 34—2004)設(shè)定。試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平見表2。

1.4 干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量和乳成分的測定

每天05:30左右將各組所剩TMR集中，稱量并記錄，依據(jù)發(fā)料表的發(fā)料總數(shù)、剩余總數(shù)和奶牛頭數(shù)計算各組的平均TMR采食量。在飼糧的營養(yǎng)成分含量測定之后，依據(jù)其干物質(zhì)含量來計算奶牛每日的干物質(zhì)采食量。在正試期，每2周測定1次產(chǎn)奶量和乳成分，產(chǎn)奶量在奶牛擠奶時依據(jù)量杯的讀數(shù)得到，并收集奶樣50 mL，送至衛(wèi)崗檢測中心檢測乳成分。

1.5 血清生化指標的測定

分別于預(yù)試期第7天和正試期第90天的08:00左右，采用尾靜脈采血的方式采集血液10 mL，離心后將上清液分裝，保存于-20 ℃冰箱，待飼養(yǎng)試驗結(jié)束后帶回實驗室一同測定。所測指標為總蛋白、白蛋白、球蛋白(計算得出)、葡萄糖、尿素氮、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量，以上指標借助試劑盒測定，試劑盒購自南京建成生物工程研究所。

表2 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))

1.6 瘤胃發(fā)酵參數(shù)和微生物區(qū)系的測定

于正試期第90天晨飼后3 h，采用瘤胃插管法采集瘤胃液，每組隨機采集4頭，共12頭。采集過程為同一位經(jīng)驗豐富的技術(shù)員操作，以保證導管末端所到達瘤胃的位置盡量相同。將采集到的瘤胃液經(jīng)4層紗布過濾后，當場測定pH，然后進行分裝，一部分保存于-20 ℃冰箱，用于其他瘤胃發(fā)酵參數(shù)的測定，另一部分保存于液氮，之后轉(zhuǎn)移至-80 ℃冰箱，用于瘤胃微生物區(qū)系的分析，瘤胃微生物區(qū)系采用16S測序測定分析。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗所得數(shù)據(jù)用Excel 2016進行初步的錄入統(tǒng)計，然后使用SPSS 26.0軟件進行單因素方差分析，并采用Duncan氏法進行組間多重比較，檢驗組間差異性。數(shù)據(jù)以“平均值±標準差”表示，以P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛生產(chǎn)性能的影響

由表3可知，50%替代組和100%替代組的干物質(zhì)采食量均低于對照組，且100%替代組與對照組的差異顯著(P<0.05)。50%替代組的產(chǎn)奶量顯著高于對照組和100%替代組(P<0.05)。50%替代組和100%替代組的乳蛋白率均顯著高于對照組(P<0.05)。乳尿素氮含量隨替代比例的提升而下降，且對照組顯著高于50%替代組和100%替代組(P<0.05)。4%標準乳產(chǎn)量、乳脂率、乳糖率、乳總固形物含量和乳體細胞數(shù)各組之間無顯著差異(P>0.05)。

表3 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛生產(chǎn)性能的影響

2.2 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛血清生化指標的影響

由表4可知，預(yù)試期第7天，奶牛的各項血清生化指標均無顯著差異(P>0.05)，表明奶牛分組均勻，差異較小；正試期第90天，奶牛血清生化指標中，除100%替代組尿素氮含量顯著高于對照組和50%替代組(P<0.05)外，其他指標各組之間均無顯著差異(P>0.05)。

2.3 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

由表5可知，以國產(chǎn)苜蓿干草替代50%或100%進口苜蓿干草之后，奶牛各瘤胃發(fā)酵參數(shù)均無顯著改變(P>0.05)。

2.4 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛瘤胃微生物區(qū)系的影響

經(jīng)16S測序分析發(fā)現(xiàn)，50%替代組的Shannon、Chao1、ACE指數(shù)和操作分類單位(OTU)數(shù)目均高于對照組和100%替代組，但差異不顯著(P>0.05)；Simpson指數(shù)和覆蓋度各組之間也無顯著差異(P>0.05)。在門水平和屬水平上，瘤胃優(yōu)勢細菌的相對豐度各組之間均未表現(xiàn)出顯著差異(P>0.05)。

3 討 論

3.1 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛生產(chǎn)性能和血清生化指標的影響

干物質(zhì)采食量反映了動物營養(yǎng)的攝入水平，本試驗中，奶牛的干物質(zhì)采食量隨國產(chǎn)苜蓿干草替代比例的上升而下降，這是飼糧中中性洗滌纖維含量逐漸升高導致的。采用全進口苜蓿干草的對照組和50%替代組的4%標準乳產(chǎn)量相仿，100%替代組則稍低，但各組之間未出現(xiàn)顯著差異。50%替代組和100%替代組在乳蛋白率方面相較對照組有所升高，但各組奶牛的乳蛋白產(chǎn)量相仿，可能是飼糧中粗蛋白質(zhì)含量過高導致的。

表4 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛血清生化指標的影響

表5 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

表6 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對泌乳奶牛瘤胃微生物多樣性的影響

續(xù)表6項目 Items對照組Control group50%替代組50% replacement group 100%替代組 100% replacement groupP值 P-valueChao1指數(shù) Chao1 index2 087.03±452.592 186.13±136.112 042.75±193.480.786ACE指數(shù) ACE index2 115.05±452.152 205.07±151.982 060.67±203.350.793覆蓋度 Goods_coverage/%99.03±0.2598.85±0.2498.82±0.350.556操作分類單元 OTU/個1 753.50±415.971 823.50±167.751 669.00±157.490.736

表7 優(yōu)勢細菌門水平相對豐度

表8 細菌優(yōu)勢屬水平相對豐度

周國波等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在乳蛋白率高于3%時，乳蛋白率與乳尿素氮含量成反比，本試驗結(jié)果與之一致。本試驗中，對照組的乳尿素氮含量為16.21 mg/dL，顯著高于其余2組。國外學者給出的乳尿素氮的相對合理含量是10～16 mg/dL[11]，國內(nèi)有不少研究表明乳尿素氮含量稍高于16 mg/dL也屬正?，F(xiàn)象，但合理含量為7～12 mg/dL，當>12 mg/dL時，可能暗示飼糧中粗蛋白質(zhì)含量過高或瘤胃可發(fā)酵非纖維碳水化合物不足[12]。本試驗中3組奶牛的乳尿素氮含量均高于15 mg/dL，從側(cè)面也可以支持飼糧粗蛋白質(zhì)含量可能過高這一觀點。有關(guān)飼糧粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維含量與乳蛋白率關(guān)系的研究所得結(jié)果[7,13-15]并不統(tǒng)一，可能與奶牛的品種、所處環(huán)境、季節(jié)和飼糧能氮比例有關(guān)。充足的纖維對反芻、唾液流動、瘤胃緩沖和瘤胃壁健康是必要的[16]，且保證奶牛纖維的攝入量對于乳脂的合成有重要意義[17]。本試驗中，乳脂率的變化與飼糧中性洗滌纖維含量的變化表現(xiàn)并不一致，表明飼糧中纖維充足，優(yōu)質(zhì)苜蓿干草中優(yōu)質(zhì)纖維含量較高，可在一定程度上解釋對照組乳脂率和乳脂產(chǎn)量稍高的現(xiàn)象。

值得注意的是，本試驗中國產(chǎn)苜蓿干草50%替代進口苜蓿干草時，奶牛的產(chǎn)奶量顯著上升，表明國產(chǎn)苜蓿干草和進口苜蓿干草以1∶1組合時可能出現(xiàn)了正組合效應(yīng)，抵消了纖維含量增加的負面影響。趙淑敏等[18]以粗蛋白質(zhì)含量更低、纖維含量更高的燕麥干草替代苜蓿干草來飼喂奶牛，發(fā)現(xiàn)當燕麥干草和苜蓿干草以1∶3組合時，相比全苜蓿干草，干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量均顯著上升，而當用燕麥干草大量(75%和100%)替代苜蓿干草時，奶牛的干物質(zhì)采食量和產(chǎn)奶量則顯著降低。此外，其他一些研究也出現(xiàn)了相似的結(jié)果[12,19]。而當國產(chǎn)苜蓿干草100%替代進口苜蓿干草時，飼糧纖維含量上升，飼糧的適口性降低，奶牛的干物質(zhì)采食量下降，從而導致奶牛的產(chǎn)奶量和4%標準乳產(chǎn)量下降。綜合來看，50%替代組與對照組的4%標準乳產(chǎn)量相仿，100%替代組的4%標準乳產(chǎn)量則稍有下降，但未表現(xiàn)出顯著差異，表明以國產(chǎn)苜蓿干草50%替代進口苜蓿干草不會對奶牛的生產(chǎn)性能產(chǎn)生負面影響且相比100%替代效果更優(yōu)。

血清生化指標是反映家畜營養(yǎng)代謝和生理健康的重要指標，與飼糧的營養(yǎng)水平和家畜生長性能關(guān)系密切[20]。在奶牛生產(chǎn)中，血清中尿素氮含量可以間接反映出奶牛對氮的利用能力以及飼糧能蛋比[21]，但有關(guān)血清尿素氮含量與乳蛋白產(chǎn)量的眾多研究中也呈現(xiàn)出不同的結(jié)果[22-23]，本試驗中血清尿素氮含量與乳蛋白產(chǎn)量未表現(xiàn)出相關(guān)性。奶牛血清中總蛋白、白蛋白含量可反映機體對蛋白質(zhì)的吸收、合成以及分解狀況，球蛋白含量可以反映機體的免疫能力[24]。本試驗中，血清總蛋白和白蛋白含量各組之間差異不大，表明國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草不會影響奶牛對氮的利用，但100%替代組的血清球蛋白含量略有下降，可能暗示奶牛的免疫能力略有降低。

3.2 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛瘤胃微生物區(qū)系的影響

本試驗發(fā)現(xiàn)，瘤胃微生物的數(shù)量和豐富度與產(chǎn)奶量表現(xiàn)出一致的規(guī)律。奶牛瘤胃中在門水平占優(yōu)勢菌門的為擬桿菌門(39.14%)、變形菌門(37.24%)和厚壁菌門(20.81%)，共計占比在97%以上。不同研究中奶牛瘤胃微生物門水平最占優(yōu)勢的菌門有差異。Zhan等[25]的試驗中頭胎奶牛瘤胃中擬桿菌門和厚壁菌門占比在90%以上，變形菌門占比很少，平均只有不到3%。沈子亮等[26]發(fā)現(xiàn)，泌乳中后期的奶牛瘤胃中厚壁菌門占比最高，擬桿菌門次之，變形菌門占比在10%以下。上述結(jié)果表明瘤胃菌群的結(jié)構(gòu)受地區(qū)、胎次等眾多因素的影響。本試驗中，50%替代組和100%替代組中主要負責降解纖維的厚壁菌門[27]的占比要高于對照組，可能與飼糧中較高的纖維含量有關(guān)。李燁青[28]發(fā)現(xiàn)，擬桿菌門與厚壁菌門的比值與乳脂率呈顯著正相關(guān)，本研究顯示出一致的結(jié)果。普雷沃氏菌屬能夠?qū)⒅参锏鞍?、多肽、半纖維素和果膠分解轉(zhuǎn)化為乙酸、琥珀酸和丙酸等奶牛機體能夠直接利用的能量物質(zhì)[29-30]，當碳水化合物充足時，普雷沃氏菌屬會迅速繁殖[31-32]。Carberry等[33]發(fā)現(xiàn)，飼喂草料的小母牛比飼喂精料的小母牛的瘤胃普雷沃氏菌更豐富，這能在一定程度上解釋100%替代組揮發(fā)性脂肪酸濃度、某些普雷沃氏菌屬占比稍高這一現(xiàn)象，但目前有關(guān)普雷沃氏菌屬的功能和生長機制有待進一步探究和驗證?？傮w而言，國產(chǎn)苜蓿干草50%或100%替代進口苜蓿干草均不會顯著改變奶牛瘤胃微生物的組成和豐富度。

3.3 國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛的影響及展望

本試驗中，苜蓿干草在飼糧中的占比不高，為12.78%，且國產(chǎn)苜蓿干草的粗蛋白質(zhì)含量與進口苜蓿干草相比差距較小，無論50%替代還是100%替代，對飼糧粗蛋白質(zhì)含量的影響較小而對飼糧粗纖維含量的影響較大，國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草增加了飼糧的纖維含量，使奶牛的干物質(zhì)采食量降低，從而影響了奶牛的產(chǎn)奶量。本試驗中，國產(chǎn)苜蓿干草替代50%進口苜蓿干草對奶牛的生產(chǎn)性能無負面影響，而100%替代時奶牛的生產(chǎn)性能出現(xiàn)了輕微的下降但未表現(xiàn)出顯著差異。若飼糧中苜蓿干草的占比在20%以上或用與進口苜蓿干草粗蛋白質(zhì)含量差距較大的國產(chǎn)苜蓿干草來替代時，將可能會導致奶牛的干物質(zhì)采食量和生產(chǎn)性能出現(xiàn)顯著降低。

在未來的試驗和研究中，可以繼續(xù)探討在苜蓿干草占比較高的條件下國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛生產(chǎn)性能及經(jīng)濟效益的影響以及不同品質(zhì)的國產(chǎn)苜蓿干草替代進口苜蓿干草對奶牛生產(chǎn)性能及經(jīng)濟效益的影響，以便我們對此有一個更加全面的認識。

4 結(jié) 論

在本試驗條件下，以粗蛋白質(zhì)含量為17.99%、相對飼喂價值(RFV)為111.05的國產(chǎn)苜蓿干草50%替代粗蛋白質(zhì)含量為20.29%、RFV為164.23的進口苜蓿干草，對奶牛的生產(chǎn)性能無負面影響，對血清生化指標、瘤胃發(fā)酵參數(shù)和微生物區(qū)系均無顯著影響，國產(chǎn)苜蓿干草50%替代進口苜蓿干草相較100%替代效果更佳。