互花米草的瘤胃降解特性及其对奶牛瘤胃发酵与细菌多样性的影响

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近年来,奶产品需求量增加促进了中国南方奶牛产业的发展。玉米青贮和羊草是该地区奶牛的粗饲料的主要来源。然而,由于中国南方农区饲料作物用地少,青贮玉米种植面积非常少;羊草(Leymus chinensis)主要来源于我国北方地区,价格昂贵,玉米青贮和羊草均不能满足该地区目前的奶牛生产需求,奶牛生产成本很高。因此,急需寻求增加饲草生产的方法,开发可满足奶牛生产营养需求且成本低的非传统饲草资源。互花米草1979年被引入中国,因具有庞大的种子产量和分蘖,目前互花米草草滩在中国总面积已达到34451 hm2。植株生物量高、富含矿质元素和生物活性物质,使互花米草具备作为反刍动物粗饲料的很高的潜力。然而,由于特殊的耐盐机理,互花米草植株内盐分和粗纤维含量较高,降低了其作为反刍动物饲草的营养价值。因此,系统研究互花米草植株在生长过程中营养价值的变化及其在动物日粮中的合理配制,可望扬长避短,充分发挥其作为反刍动物饲草的潜力。本文的研究目标是通过测定互花米草在不同成熟期营养成分和矿质元素含量的动态变化,探讨其作为反刍动物饲草的最佳利用时期;比较不同互花米草添加量混合日粮和传统玉米青贮与羊草混合日粮的营养成分,探讨混合日粮中互花米草的最适添加量。同时,通过奶牛饲喂试验,探讨日粮中不同互花米草添加量对奶牛瘤胃发酵、主要纤维素降解酶活性、瘤胃细菌多样性及互花米草降解特性的影响,为互花米草作为反刍动物饲草提供合理的利用模式。主要研究内容与结果如下:1.互花米草不同成熟期的饲用营养价值在7个成熟期采集海滨滩涂互花米草的地上部,测定其OM、IVDMD和矿质元素组成,探讨不同成熟期对互花米草营养价值的影响,以确定互花米草作为反刍动物饲草的最佳收获期。结果表明:互花米草的营养价值和矿质元素含量随成熟度增加而持续变化。随着成熟度增加,CP、粗灰分和IVDMD下降,生物量、DM、 NDF和ADF含量上升。互花米草在成熟期3、4和5具有较高CP、DM、EE含量和生物量,适中的粗灰分、NDF和ADF含量,具备作为中等质量的反刍动物饲草的潜力,是互花米草用作饲草的最佳成熟期。但此时矿质元素尤其是Na含量较高,应用作日粮的补充而不宜作为单一日粮。2.日粮添加互花米草对奶牛瘤胃发酵的影响在舍饲条件下,选用4头5-6岁,平均体重为(437±23)kg的装有瘤胃瘘管的泌乳后期奶牛,采用4 × 4拉丁方单因素试验设计。以0、5、15或25%互花米草(干物质)按比例替代基础日粮中等量的玉米青贮和羊草,形成四组混合日粮并进行饲喂试验。探讨互花米草混合日粮的营养成分和矿质元素组成特点,及不同互花米草添加量对奶牛采食量、饮水量和瘤胃发酵的影响。结果表明:与传统饲草相比,互花米草日粮含有较高的粗灰分、NDF、ADF、EE、Ca、P和Na含量,中等的营养组成,但具有与传统日粮相当的OM、CP和GE含量及较高的生物量。随日粮互花米草添加量增加,奶牛采食量和饮水量呈明显的线性上升趋势,瘤胃TVFA和丁酸浓度呈上升趋势,瘤胃pH呈下降趋势但均在正常的范围内,NH3-N、微生物蛋白、乙酸、丙酸、异丁酸浓度及乙酸/丙酸无显著变化。3.不同互花米草添加量日粮条件下奶牛瘤胃主要纤维素降解酶活性及互花米草降解特性采用尼龙袋法,探讨不同互花米草添加量日粮条件下瘤胃主要纤维素降解酶活性的变化及其对互花米草降解特性的影响。结果表明:投袋后0-12 h,互花米草DM消失率缓慢增加,CP消失率快速增加;12-72 h DM消失率快速增加,CP消失率缓慢增加,CP有效降解率随日粮中互花米草添加量增加呈上升趋势;瘤胃中互花米草NDF和ADF降解特性相似,投袋后0-12 h消失率变幅较小,12-72 h大幅度增加,二者的快速降解部分(a)远远低于慢速降解部分(b),5%SA和15%SA日粮处理组互花米草NDF和ADF的快速降解部分高于其他日粮。随日粮中互花米草添加量增加,瘤胃内微晶纤维素酶和木聚糖酶活性饲喂前呈上升趋势,饲喂后呈下降趋势;内切葡聚糖酶和纤维二糖酶活性在晨饲后0 h,4 h和6 h呈上升趋势,晨饲后2 h先上升后下降。总体来看,日粮添加互花米草对瘤胃主要纤维素酶活性无显著影响。4.日粮添加互花米草对奶牛瘤胃细菌多样性的影响采用PCR结合DGGE技术分析细菌群落结构,并进行聚类分析和细菌多样性分析,探讨日粮添加互花米草对四个试验期奶牛瘤胃混合液细菌多样性的影响。结果表明:不同日粮互花米草添加量对奶牛瘤胃细菌区系结构有显著的影响。总体来看,与对照相比,低互花米草添加量日粮处理组(5%SA和15%SA)瘤胃细菌群落多样性变化相对较小,群落变化以优势菌群的优势度增加为主;高互花米草添加量日粮处理组(25%SA)存在独特的细菌群落结构,细菌多样性较高,区系组成变化较大,各时间点波动亦较大。采食对照日粮和低互花米草添加量日粮的奶牛瘤胃细菌群落相似度高于58%,但二者与高互花米草添加量日粮相似度仅为43%。
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