畜牧兽医学报  2020, Vol. 51 Issue (11): 2743-2756. DOI: 10.11843/j.issn.0366-6964.2020.11.013    PDF    
全株甘蔗的奶牛瘤胃降解特性及其替代奶牛饲粮苜蓿、燕麦草及精料的应用研究
郑宇慧1, 都文1, 黄文明2, 李胜利1     
1. 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;
2. 西南大学动物科学学院, 重庆 400715
摘要:本试验旨在探究全株甘蔗的奶牛瘤胃降解特性及其替代奶牛饲粮中苜蓿、燕麦草及精料对奶牛瘤胃发酵、营养物质表观消化率、血液生化指标及生产性能的影响,为其替代奶牛饲粮中价格日益攀升的苜蓿和精饲料,并用作奶牛粗饲料资源开辟新途径。试验一采用半体内试验即瘤胃尼龙袋技术,探究了全株甘蔗、国产羊草与国产苜蓿各营养成分的瘤胃降解特性;试验二采用重复3×3拉丁方试验设计,选择体重、胎次、泌乳天数和产奶量相近并装有永久瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛进行消化试验,探究全株甘蔗替代饲粮25%或50%的美国进口苜蓿对奶牛营养物质消化率、瘤胃发酵特性和血液生化指标的影响;试验三选取60头胎次、产奶量和泌乳天数相近的荷斯坦奶牛进行生产试验,探究了全株甘蔗分别替代饲粮30%苜蓿干草、50%燕麦草或10%精料对奶牛生产性能、血液生化指标和牧场经济效益的影响。结果发现:1)全株甘蔗干物质(DM)和酸性洗涤纤维(ADF)的有效降解率显著高于国产羊草(P < 0.05),中性洗涤纤维(NDF)和有机物(OM)的有效降解率显著高于国产羊草和国产苜蓿(P < 0.05)。2)用全株甘蔗替代饲粮25%或50%美国进口苜蓿对奶牛瘤胃pH、氨态氮(NH3-N)(除25%组4 h外)和挥发性脂肪酸(VFA)含量无显著影响;对奶牛干物质采食量(DMI)及饲粮DM、粗蛋白质(CP)、OM和ADF消化率无显著影响,而全株甘蔗替代饲粮50%美国进口苜蓿组的NDF消化率显著升高(P < 0.05);全株甘蔗替代饲粮中50%美国进口苜蓿组2和8 h血清尿素氮含量显著低于25%组和对照组(P < 0.05),且各处理组不同时间点血液β-羟丁酸含量、瘤胃各VFA和总VFA含量均无显著差异。3)用全株甘蔗替代高产奶牛饲粮中50%燕麦草、30%苜蓿干草或10%精料对奶牛血液中的葡萄糖、尿素氮、β-羟丁酸和非酯化脂肪酸(NEFA)等含量及产奶量均无显著影响,且综合产奶量和饲料成本两方面的因素,各替代组分别比对照组每头奶牛的经济效益增加3.28、7.48和1.62元·d-1。由此可知,全株甘蔗是一种可供奶牛食用的消化率较高的优质粗饲料,且用其替代饲粮中的25%或50%美国进口苜蓿不影响奶牛的瘤胃发酵特性和营养物质表观消化率;用其替代30%苜蓿干草、50%燕麦草或10%精料不会影响奶牛的血液生化指标及生产性能,还会提高牧场的经济效益。
关键词全株甘蔗    荷斯坦奶牛    瘤胃发酵    表观消化率    血液生化指标    生产性能    
The Rumen Degradation Characteristics of Whole Sugarcane for Dairy Cows and Its Application in Substituting Alfalfa, Oat Hay and Concentrate in Dairy Cows' Diets
ZHENG Yuhui1, DU Wen1, HUANG Wenming2, LI Shengli1     
1. State Key Laboratory of Animal Nutrition, College of Animal Science and Technology, China Agricultural University, Beijing 100193, China;
2. College of Animal Science, Southwest University, Chongqing 400715, China
Abstract: The purpose of this experiment was to investigate the rumen degradation characteristics of whole sugarcane of dairy cows and its effects of using it replacing alfalfa, oat hay and concentrates in dairy cows' diet on the rumen fermentation, nutrient apparent digestibility, blood biochemical indexes and production performance of dairy cows, in order to open up new ways to replace the increasing prices feedstuff such as alfalfa, oat hay and concentrate in dairy cows' diets with whole sugarcane. In experiment one, the in-situ test, namely the rumen nylon bag test was used to investigate the rumen degradation characteristics of various nutrients of whole sugarcane, leymus chinensis and alfalfa. Experiment two was in vivo test, repeat 3 ⅹ 3 Latin square design was conducted and Holstein dairy cows with similar body weight, parities and milk yield and permanent rumen fistula were chosen to investigate the effect of using whole sugarcane replacing 25% or 50% of imported alfalfa from the Unites States in dairy cows' diet on nutrient digestibility, rumen fermentation characteristics and blood biochemical indexes of dairy cows. In experiment three, 60 Holstein dairy cows with similar parity, milk yield and milk in lactation were selected to perform production test, which aimed to explore the effects of using whole sugarcane replacing 30% alfalfa hay, 50% oat hay or 10% concentrate on the production performance, blood biochemical indexes of dairy cows and the economic benefits of dairy farms. The results showed that:1) The effective degradation rates of dry matter (DM) and acid detergent fiber (ADF) of whole sugarcane were significantly higher than leymus chinensis (P < 0.05), and the effective degradation rates of neutral detergent fiber (NDF) and organic matter (OM) were significantly higher than leymus chinensis and alfalfa (P < 0.05). 2) There was no significant effect on rumen pH, NH3-N (except 25% group at the 4 h time point) and volatile fatty acid (VFA) concentrations of dairy cows when using 25% and 50% whole sugarcane to replace imported alfalfa from the Unites States in the diet. There was also no significant effect on DMI and digestibility of DM, CP, OM and ADF, while the digestibility of NDF in the 50% group was significantly increased (P < 0.05). In 50% group, the content of serum urea nitrogen in 2 and 8 h was significantly lower than 25% group and control group (P < 0.05) and there was no significant difference in the blood content of β-hydroxybutyric acid, rumen VFA and total VFA in each group at different time points. 3) After using 50%, 30% and 10% of whole sugarcane to replace oat hay, alfalfa hay and concentrate, respectively, no significant difference was detected in blood glucose, urea nitrogen, β-hydroxybutyric acid, the esterification of fatty acid (NEFA), and milk yield. Besides, combined with milk yield and feed cost, the economic benefits of each cow in the substitution groups increased by 3.28, 7.48 and 1.62 yuan per day. respectively, compared with control group. It can be seen that the whole sugarcane is a kind of high-quality roughage that can be used by dairy cows with high digestibility, and using it to replace 25% or 50% of imported alfalfa from the Unites States in dairy cows' diet does not affect the rumen fermentation characteristics and rumen apparent digestibility of nutrients of dairy cows. And using whole sugarcane replacing 30% alfalfa hay, 50% oat hay or 10% concentrate will not affect the blood biochemical indicators and production performance of dairy cows, and will also increase the economic benefits of the dairy farm.
Key words: whole sugarcane    Holstein cows    rumen fermentation    apparent digestibility    blood biochemical indexes    production performance    

据国家统计局数据显示,2019年我国生鲜乳产量3201万吨,占世界奶类总产量的3.8%,乳品进出口总额、进口总额首次双双突破100亿美元,是世界第7大奶类生产国和全球最大的乳品新兴市场[1]。近年来,中国奶业发展迅速,但仍面临着竞争力不足、生产成本高、苜蓿等昂贵粗饲料高度依赖进口等一系列制约因素。因此,非常规饲料资源的开发与利用将有利于中国奶业节本增效,提升竞争力。中国是仅次于巴西和印度的世界第三大食糖生产国,其中,糖总产量的90%以上来源于甘蔗[2]。全株甘蔗在饲料短缺的情况下容易获得,并且与其他常规粗饲料相比成本较低[3]。研究表明,甘蔗饲料可以用作肉牛的唯一粗饲料[4]。De Almeida等[5]将甘蔗渣作为奶牛粗饲料,对试验牛的饲料摄入、消化率、产奶量、乳成分及微生物蛋白质合成进行探究,结果表明,当甘蔗渣占精料比例45%~50%时,对奶牛干物质、粗蛋白质和有机物的降解率无不良影响,且对其产奶量及乳成分亦无不良影响。此外,黄文琴等[6]研究表明,当全株甘蔗在山羊饲粮中的比例为33%~60%时,能够显著提高山羊的干物质采食量、营养物质的表观消化率和机体抗氧化性能及免疫力。但全株甘蔗对奶牛饲喂价值的相关研究较少,限制了其饲料化应用进程。本试验旨在探究全株甘蔗对奶牛瘤胃降解特性及其替代苜蓿、燕麦草及精料对奶牛瘤胃发酵、营养物质表观消化率、血液生化指标和生产性能的影响,以及饲喂全株甘蔗对牧场经济效益的影响,为全株甘蔗用作奶牛粗饲料资源开辟新的途径。

1 材料与方法 1.1 试验材料

本试验用甘蔗由云南英茂集团有限公司提供(产于澳大利亚全株甘蔗有限公司),由全株新鲜甘蔗加工而成,压缩成45 cm×40 cm×35 cm的方块后用塑料薄膜密封包装。甘蔗原料种植于澳大利亚北昆士兰州的百得金地区,生长期为9~10个月;进口苜蓿(美国)、国产羊草、国产苜蓿、苜蓿干草、燕麦草和精料由上海光明荷斯坦牧业有限公司胡桥牛场提供。

1.2 试验动物与试验设计

试验一:选取3头体况良好,胎次、体重和平均泌乳天数相近并装有永久瘤胃瘘管的健康荷斯坦奶牛,通过半体内试验即瘤胃尼龙袋法探究全株甘蔗、国产羊草与国产苜蓿各营养成分的瘤胃降解特性。准确称取3 g左右样品(风干物质基础)于尼龙袋(300目,9 cm×14 cm)底部,每个样品每头牛每个时间点设4个平行。每4个尼龙袋固定于1根长约50 cm的塑料软管上,软管系于固定在瘤胃瘘管之外的尼龙绳上。尼龙袋于奶牛晨饲前1 h通过瘤胃瘘管投入,按“同时投入,依次取出”的原则,分别于投入后2、6、12、24、48、72 h取出清洗至滤出液澄清后,置于65 ℃恒温干燥箱烘干至恒重用于DM、NDF、ADF、OM降解率的测定。

试验二:采用3×3拉丁方试验设计进行消化试验,选择3头体重、胎次、泌乳天数和产奶量相近并装有永久瘤胃瘘管的荷斯坦奶牛,随机分为3组,试验饲粮分别为:1)基础饲粮;2)全株甘蔗替代基础饲粮中25%美国进口苜蓿;3)全株甘蔗替代基础饲粮中50%美国进口苜蓿。试验共3期,每期预饲10 d,采样3 d。每日记录每头牛的干物质采食量,采样期收集饲料样、瘤胃液样、粪样和血样,对其瘤胃pH、VFA、NH3-N、饲料营养物质表观消化率及血液生化指标进行检测。试验奶牛采用栓系式饲养,每天TMR饲喂3次,挤奶2次,自由饮水。

试验三:选取胎次、产奶量和泌乳天数相近的荷斯坦奶牛60头,随机分为4组,试验饲粮分别为:1)基础饲粮;2)全株甘蔗替代基础饲粮中30%的苜蓿干草;3)全株甘蔗替代基础饲粮中50%的燕麦草;4)全株甘蔗替代基础饲粮中10%的精料,预试期10 d,正试期60 d。于试验1、15、30、45、60 d分别采集血样和奶样(每组随机选5头奶牛);并收集饲料样进行相关指标的检测。试验奶牛采用栓系式饲养,精粗分饲,每天饲喂3次,挤奶3次,自由饮水。

1.3 试验饲粮组成及营养水平

根据《中国奶牛饲养标准》(NY/T34—2004)配制试验饲粮,试验一、二、三饲粮组成及营养水平分别见表 123

表 1 试验一饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient level of the experimental diets(DM basis)  
表 2 试验二饲粮1组成及营养水平(干物质基础) Table 2 Composition and nutrient level of the experimental diets(DM basis)  
表 3 试验三饲粮1组成及营养水平(干物质基础) Table 3 Composition and nutrient level of the experimental diets(DM basis)  
1.4 检测指标与方法

1.4.1 饲料营养成分含量   试验一中的饲料原料、尼龙袋中残余物与试验二中的粪样均烘干后粉碎过1 mm分析筛,参照张丽英[7]的方法,测定样品中DM、CP、NDF、ADF和OM的含量。

被测样品中某营养成分某时间点的实时降解率参照陈艳等[8]的方法进行;降解参数与有效降解率的计算参照Ørskov和Mcdonald[9]提出的瘤胃降解参数模型进行:P=a+b(1-e-ct);ED=a+b×c/(k+ c),式中:t为饲料在瘤胃中的滞留时间(h);P为t时刻被测样品某营养成分的实时降解率(%);a为被测样品营养成分的快速降解部分(%);b为慢速降解部分(%);c为b部分的降解速率(%·h-1);ED为待测样品某营养成分有效降解率(%);k为待测样品某营养成分的瘤胃外流速率(%·h-1),参考宫福臣等[10]k取0.031%·h-1

1.4.2 瘤胃发酵指标   试验二每期的最后2 d,于晨饲前(0 h)和晨饲后4、12 h每头试验牛采集瘤胃液100 mL,经4层医用纱布过滤后,立即用pH计测定瘤胃液pH,之后3 000 r·min-1离心取上清液,采用比色法测定NH3-N含量[11],晨饲后12 h瘤胃液按上述处理后,采用气相色谱法测定VFA含量[12]

1.4.3 血液指标   试验二每期最后2 d,于晨饲前(0 h)和晨饲后2、4、8 h通过尾静脉采集血液20 mL,4 ℃离心(3 000 r·min-1, 20 min),分离血浆后,于-20 ℃保存备用。检测血浆中尿素氯和β-羟丁酸含量;试验三第1、15、30、45、60 d晨饲后2 h通过尾静脉采集血液20 mL,4 ℃离心(3 000 r·min-1,20 min),分离血浆后,于-20 ℃保存备用。检测血浆中尿素氯、血糖、非酯化脂肪酸(non-esterified fatty acid, NEFA)和β-羟丁酸及胰岛素、三碘甲状腺素(T3)和甲状腺素(T4)含量。

1.4.4 生产性能指标   试验三中,于试验1、15、30、45、60 d采集奶样做DHI分析,将早、中、晚产奶量以4:3:3的比例共收集50 mL乳样,测定其中的乳脂率、乳蛋白率、体细胞数、乳糖率和尿素氮等指标。

1.5 统计方法

试验数据用Excel进行整理,用SAS 9.2统计软件NLIN程序计算a、b、c值,用ANOVA程序进行单因素方差分析,并用Duncan氏法进行多重比较,P < 0.05即认为二者差异显著,P < 0.01即认为二者差异极显著。

2 结果 2.1 全株甘蔗、国产羊草、国产苜蓿各营养成分的瘤胃降解特性(试验一)

全株甘蔗、国产羊草和国产苜蓿的常规营养成分详见表 4,全株甘蔗的CP、ADF、Ash和EE显著低于国产羊和国产苜蓿(P < 0.05),NDF显著低于国产羊草(P < 0.05),WSC和NEL显著高于国产羊草和国产苜蓿(P < 0.05)。

表 4 全株甘蔗、国产羊草和国产苜蓿的常规营养成分(DM基础) Table 4 Common nutrients composition of whole sugarcane, leymus chinensis and alfalfa(DM basis)  

全株甘蔗、国产羊草和国产苜蓿在瘤胃不同时间点各营养物质的瘤胃降解率及动态降解模型参数如表 5所示, 全株甘蔗各时间点的DM降解率显著高于国产苜蓿和国产羊草(P < 0.05),有效降解率显著高于国产羊草(P < 0.05)而与国产苜蓿无显著差异(P>0.05);全株甘蔗2和6 h时的NDF降解率显著低于国产羊草(P < 0.05),12 h时降解率显著高于国产苜蓿(P < 0.05),但显著低于国产羊草(P < 0.05),24、48和72 h降解率显著高于国产羊草和国产苜蓿(P < 0.05),且其NDF慢速降解部分、潜在降解部分和有效降解率均显著高于国产苜蓿和国产羊草(P < 0.05);全株甘蔗2、6、12、48和72 h的ADF降解率显著低于国产羊草和国产苜蓿(P < 0.05),24 h降解率显著高于国产苜蓿(P < 0.05),且其ADF慢速降解部分的降解速率和有效降解率均显著高于国产羊草(P < 0.05);全株甘蔗各时间点的OM瘤胃降解率均显著高于国产羊草和国产苜蓿(P < 0.05),且其OM快速降解部分、潜在降解部分和有效降解率均显著高于国产羊草和国产苜蓿(P < 0.05),慢速降解部分显著高于国产苜蓿而显著低于国产羊草(P < 0.05)。

表 5 3种饲料在瘤胃不同时间里的营养物质降解率及动态降解模型参数 Table 5 5 Nutrients degradation rate of 3 feeds in rumen at different time and parameters of dynamic model of roughages  
2.2 全株甘蔗替代饲粮中进口苜蓿对奶牛瘤胃发酵特性的影响(试验二)

2.2.1 饲料养分表观消化率   全株甘蔗以25%或50%的比例替代饲粮中的进口苜蓿后对奶牛养分表观消化率的影响如表 6所示,50%组NDF的表观消化率极显著高于25%组和对照组(P < 0.01),但DM、OM、ADF表观消化率各处理组之间均无显著性差异(P>0.05),且各处理组干物质采食量也无显著差异(P>0.05)。

表 6 全株甘蔗替代饲粮美国进口苜蓿对奶牛养分表观消化率的影响 Table 6 Effects of whole sugarcane replacing imported alfalfa from the Unites States on rumen apparent digestibility of nutrients of dairy cows

2.2.2 瘤胃发酵特性   全株甘蔗以25%或50%的比例替代饲粮中美国进口苜蓿后对奶牛瘤胃发酵特性的影响如表 7所示。全株甘蔗不同比例替代美国进口苜蓿时,各时间点瘤胃pH均无显著差异(P>0.05)。25%组4 h瘤胃液中NH3-N含量显著低于对照组(P < 0.05),其他时间点各组之间无显著差异(P>0.05)。此外,全株甘蔗替代不同比例美国进口苜蓿后,各处理间瘤胃挥发性脂肪酸含量均无显著差异(P>0.05)。

表 7 全株甘蔗替代饲粮美国进口苜蓿对奶牛瘤胃发酵特性的影响 Table 7 Effects of whole sugarcane replacing imported alfalfa from the Unites States on rumen fermentation characteristics of dairy cows

2.2.3 血液生化指标   全株甘蔗以25%或50%的比例替代饲粮中美国进口苜蓿后对奶牛不同时间点血浆尿素氮和β-羟丁酸含量的影响如表 8所示。50%组2和8 h血浆尿素氮含量均显著低于25%组和对照组(P < 0.05),而不同时间点各处理组奶牛血浆β-羟丁酸含量之间均无显著差异(P>0.05)。

表 8 全株甘蔗替代饲粮美国进口苜蓿对奶牛不同时间点血液尿素氮与β-羟丁酸含量的影响 Table 8 Effects of whole sugarcane replacing imported alfalfa from the Unites States on blood urea nitrogen and β-hydroxybutyric acid content of dairy cows at different time points  
2.3 全株甘蔗替代饲粮苜蓿干草、燕麦草和精料对奶牛生产性能的影响(试验三)

2.3.1 泌乳性能   试验全期,全株甘蔗分别替代饲粮苜蓿干草、燕麦草或精料对奶牛DMI和泌乳性能的影响如表 9所示。50%替代燕麦草组DMI显著高于对照组(P < 0.05),10%替代精料组的DMI显著低于对照组(P < 0.05)。各处理组之间平均产奶量均无显著差异(P>0.05),但数值上各替代组均高于对照组。此外,除10%替代精料组乳脂率和总固体含量显著低于对照组(P < 0.05)外,其他乳成分指标各试验组与对照组相比均无显著差异(P>0.05)。

表 9 全株甘蔗替代饲粮中苜蓿、燕麦草或精料对奶牛生产性能的影响 Table 9 Effects of whole sugarcane replacing alfalfa, oat hay or concentrate on milking performance of dairy cows

2.3.2 血液生化指标   试验全期,全株甘蔗分别替代饲粮苜蓿干草、燕麦草和精料对奶牛血液生化指标的影响如表 10所示,各处理组血糖、尿素氮、β-羟丁酸、NEFA、胰岛素、T3和T4含量与对照组间均无显著差异(P>0.05)。

表 10 全株甘蔗替代饲粮苜蓿、燕麦草或精料对奶牛血液生化指标的影响 Table 10 Effects of whole sugarcane replacing alfalfa, oat hay or concentrate on blood biochemical indexes of dairy cows

2.3.3 经济效益   试验全期,全株甘蔗分别替代饲粮苜蓿干草、燕麦草和精料对每头奶牛每天的经济效益的影响如表 11所示。每头奶牛每天的饲料成本与DMI密切相关,其中50%替代燕麦草组的DMI最高,饲料成本也最高。30%替代苜蓿干草组和50%替代燕麦草组的乳脂率为4%的标准乳(4%FCM)产量高于对照组,其牛奶销售收入也分别高出6.22和4.72元·d-1,10%替代精料组比对照组低1.98元·d-1。综合奶产量和饲料成本两方面的因素,30%替代苜蓿干草组、50%替代燕麦草组和10%替代精料组分别比对照组每头奶牛的经济效益分别增加7.48、3.28和1.62元·d-1

表 11 全株甘蔗替代饲粮苜蓿、燕麦草或精料对每头奶牛每天的经济效益的影响 Table 11 Effects of whole sugarcane replacing alfalfa, oat hay or concentrate supplement on daily economy benefits per cow
3 讨论 3.1 全株甘蔗、国产羊草、国产苜蓿各营养成分的瘤胃降解特性

DM降解率能够在一定程度反映奶牛的DMI,DM降解率越高,DMI就越大[14]。饲粮纤维对于刺激奶牛的咀嚼活动和维持乳脂率的稳定十分重要[15],其中,ADF和NDF的降解率是衡量粗饲料营养价值的重要指标。本试验中,全株甘蔗DM和ADF的有效降解率显著高于国产羊草,NDF和OM的有效降解率显著高于国产羊草和国产苜蓿,表明全株甘蔗是一种可供奶牛食用的消化率较高的优质粗饲料。此外,杨世平等[3]提出,甘蔗饲料CP含量低,因此在用其配制饲粮时需要考虑搭配蛋白质含量较高的饼粕类蛋白补充料或尿素,本研究发现,全株甘蔗的CP含量显著低于国产羊草和国产苜蓿,这与其结论一致。

3.2 全株甘蔗替代饲粮美国进口苜蓿对奶牛瘤胃发酵特性的影响

3.2.1 饲料养分表观消化率   营养物质的表观消化率是衡量饲粮营养价值的重要指标。本试验中,全株甘蔗以50%的比例替代饲粮中美国进口苜蓿后,其NDF的表观消化率显著高于25%组和对照组,但DM、OM、ADF表观消化率各处理组之间无显著性差异。黄文琴等[6]用33%、66%和100%的甘蔗饲料分别替代了饲粮中的全株玉米青贮饲喂山羊,发现33%组提高了山羊的DM,OM,NDF和ADF的表观消化率。Rotta等[16]研究发现,在荷斯坦和瘤牛的杂交牛饲粮中添加40%的新鲜甘蔗可以提高试验牛DM和OM的表观消化率。Pessoa等[17]研究发现,当甘蔗饲粮中的精料比例为48.8%时,摩拉水牛的DM、CP和NDF的表观消化率达到最大。以上结果与本试验结果相似,表明用25%和50%的全株甘蔗替代饲粮中的美国进口苜蓿之后,对奶牛养分的表观消化率无不良影响。

3.2.2 瘤胃发酵特性   瘤胃液的pH是反映瘤胃环境和瘤胃发酵特性的一项综合指标,一般认为5.5~7.5是奶牛瘤胃正常的pH范围[18],本试验各处理组pH均在正常范围内,表明当全株甘蔗替代美国进口苜蓿的比例为25%或50%时,对奶牛瘤胃内环境的pH无不良影响。NH3-N是饲粮含氮物质降解的重要产物,也是奶牛瘤胃合成微生物蛋白的重要原料,一般认为5.0~30 mg·dL-1是合成微生物蛋白的有效NH3-N含量[19]。本试验中各组各时间点NH3-N含量除25%组在4 h时显著低于对照组外,其余各处理组在各时间点之间均无显著差异。表明用25%和50%的全株甘蔗替代饲粮中的美国进口苜蓿不会对奶牛瘤胃中NH3-N含量有影响,均能满足机体对微生物蛋白合成的需求。此外,挥发性脂肪酸是奶牛瘤胃发酵的重要产物,对维持瘤胃内环境的稳定发挥着重要作用。其中乙酸主要用于乳脂的合成[20],丙酸是反刍动物肝糖异生的重要前体物质[21]。本试验中,全株甘蔗替代不同比例美国进口苜蓿后,奶牛瘤胃各挥发性脂肪酸和总挥发性脂肪酸含量各处理组之间均无显著差异,表明全株甘蔗以25%和50%的比例替代饲粮中的美国进口苜蓿对奶牛的瘤胃发酵特性无不良影响。此外,Reddy等[22]发现,甘蔗渣可以作为水牛饲粮中唯一的粗饲料,在饲粮中添加40%的甘蔗渣对水牛的瘤胃发酵特性无不良影响;Brondani等[23]也发现,饲粮中添加甘蔗渣对绵羊的瘤胃发酵特性无不良影响;Ariyani等[24]研究发现,在山羊饲粮中添加15%、25%和35%的甘蔗渣对其瘤胃中NH3-N、总VFA、乙酸、丙酸和丁酸的含量均无显著影响,以上研究均与本试验结果相似。这表明,全株甘蔗饲喂奶牛,能够为其瘤胃微生物提供稳定、适宜的生存环境,进而保证其微生物蛋白和挥发性脂肪酸的合成,保证奶牛蛋白质和能量的需要。

3.2.3 血液生化指标   血清尿素氮主要来源于动物机体蛋白质、氨基酸降解和瘤胃NH3-N的吸收,是反映反刍动物蛋白质代谢的重要指标[25]。其含量低表明动物机体能够有效利用饲粮中的NH3-N、蛋白质或氨基酸,反映了较高的蛋白质利用效率[26]。本试验中,全株甘蔗替代饲粮中50%的美国进口苜蓿之后,2和8 h的血清尿素氮含量显著低于对照组,表明在奶牛饲粮中用50%的全株甘蔗替代美国进口苜蓿能够有效促进奶牛机体的蛋白质利用。而β-羟丁酸是能量代谢的产物,是判断奶牛酮病的重要指标,正常值小于1.0 mmol·L-1,当其在1.0~2.5 mmol·L-1时为亚临床型酮病[27]。本试验中,β-羟丁酸含量均小于1.0 mmol·L-1,且各处理组不同时间点血液β-羟丁酸含量均无显著差异,表明各处理组奶牛均没有酮病症状,健康状况良好。

3.3 全株甘蔗替代饲粮苜蓿、燕麦草和精料对奶牛生产性能的影响

3.3.1 泌乳性能   牛奶尿素氮含量的高低是反映饲粮瘤胃能氮平衡和奶牛对饲粮氮利用率的关键指标,对评价奶牛饲养水平有着重要意义[28]。通常情况,正常牛群的平均牛奶尿素氮含量在6~18 mg·dL-1,最佳浓度为7~12 mg·dL-1,大于12 mg·dL-1表明饲粮粗蛋白质过量或瘤胃可发酵非纤维性碳水化合物不足[29]。本试验各组牛奶尿素氮含量均在合理范围之内,但各组浓度均高于12 mg·dL-1,说明饲粮配方中蛋白含量可能偏高,可以适当降低。其中,用50%的全株甘蔗替代燕麦草组牛奶尿素氮含量数值最低,表明该种饲粮配制较为平衡。此外,本试验中,各处理组之间平均产奶量无显著差异,但数值上各替代组均高于对照组、除10%替代精料组乳脂率和总固体含量显著低于其余各组外,其他乳成分指标各组之间均无显著差异,表明除10%替代精料组外,其它替代处理不会对奶牛的产奶量及乳成分造成不良影响。

3.3.2 血液生化指标   研究表明,奶牛血液指标正常值范围为:尿素氮2.8 ~ 8.8 mmol·L-1;葡萄糖2.3 ~ 4.1 mmol·L-1;β-羟丁酸 < 1 mmol·L-1;非酯化脂肪酸0.019 5 ~ 0.491 7 mmol·L-1 [30-32]。其中,血清尿素氮含量反映了肾功能与体内蛋白质分解代谢的状况,其含量升高,表明肾功能受到损伤以及内源蛋白质分解加快[25];血糖过高容易对包括肝和肾等在内的脏器造成损伤[33];β-羟丁酸是能量代谢的产物,作为判断奶牛酮病的重要指标[26];NEFA是奶牛在亚临床酮病和能量负平衡条件下,机体动员体脂,大量游离脂肪酸进入血液形成的[34]。本试验中,各处理组血糖、尿素氮、β-羟丁酸、NEFA、胰岛素和T3和T4含量之间均无显著差异,表明各组奶牛代谢和健康状况良好,即用全株甘蔗替代30%苜蓿干草、50%燕麦草或10%精料对奶牛健康状况无不良影响。

4 结论 4.1

全株甘蔗DM和ADF的有效降解率显著高于国产羊草,NDF和OM的有效降解率显著高于国产羊草和国产苜蓿。

4.2

用全株甘蔗替代饲粮中25%或50%美国进口苜蓿对奶牛瘤胃pH、NH3-N和VFA浓度无显著影响;对奶牛DMI及饲粮DM、CP、OM和ADF消化率无显著影响,且50%组的NDF消化率显著升高;全株甘蔗替代饲粮中50%的美国进口苜蓿之后,2和8 h血清尿素氮含量显著低于对照组,且各处理组不同时间点血液β-羟丁酸含量均无显著差异。

4.3

用全株甘蔗替代奶牛饲粮中50%的燕麦草、30%的苜蓿干草或10%的精料对血液中的葡萄糖、尿素氮、β-羟丁酸和NEFA等含量及产奶量均无显著影响,且综合奶产量增加和饲料成本降低两方面的因素,各替代组分别比对照组每头奶牛的经济效益增加3.28、7.48和1.62元·d-1

综上所述,全株甘蔗是一种可供奶牛食用的消化率较高的优质粗饲料,且用其分别替代饲粮中的25%或50%美国进口苜蓿不影响奶牛的瘤胃发酵特性和营养物质表观消化率;用其分别替代30%苜蓿干草、50%燕麦草或10%精料不会影响奶牛的血液生化指标及生产性能,还会提高牧场的经济效益。

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