反芻動物飼料間的組合效應及調控技術

lishanwen · 發表于 2008-6-24 21:26:20

　　反芻動物飼料間的組合效應及調控技術

　　反芻動物的能量需要以及不同飼料滿足這種需要的程度是動物營養學家們必須首先了解的，它有助于我們準確地進行日糧配合以及生產體系的優缺點，而在現行的飼養體系中，飼料中的能值是被看作具有可加性來使用的，它假設飼料營養成分之間無相互影響，加工與混合也不引起營養成分利用率的改變，各個飼料的能值是穩定的。而越來越多的事實表明日糧采食水平、蛋白含量和飼養水平會改變單個飼料的消化率，當然也就改變了飼料的能量利用效率。其實早在19世紀末，德國學者Forbes 1931就首次提出混合飼料的非加性效應或組合效應這一術語，他們發現一種飼料的凈能在喂牛時隨日糧的組成而變化，并于1933年進一步提出單個飼料的凈能值，在很大程度上取決于與其配合的其它飼料。
　　當某日糧的表觀消化率不等于組成該日糧的各飼料消化率的加權和時就意味著產生了組合效應，但是必須指出，盡管某些飼料配合后其營養價值提高了，如在粗料中補加一些蛋白飼料時，粗飼料的消化率和采食量提高的現象是緩解了營養素的缺乏而不是組合效應，Gill等1993認為衡量組合效應的指標應包括采食量的變化，這突破了組合效應僅僅限于非加性的傳統界限，并提出日糧配合中的組合效應實質上應指來自不同飼料的營養物質間的整體效應，并應包括營養因素與非營養因素或措施之間的互作效應。反芻動物飼料間存在組合效應是對已往飼養體系的挑戰盧德勛，1993，康奈爾凈碳水化合物和凈蛋白體CNCPS充分考慮了飼料間的互作，是一種科學的動態和系統。
　　1.組合效應產生的原因：當在某一日糧中加入少量易降解的碳水化合物如淀粉或葡萄糖時，纖維消化率提高，但當易降解碳水化合物加入量增大時，日糧中粗料的消化率就會降低，這是最常見的組合效應Mould 1988，淀粉消化的下降也被看作為引起組合效應的一個重要因素，尤其是玉米用作精料時更明顯。為證實是否存在組合效應，科研人員研究了許多種飼料飼喂反芻動物。這些日糧所提供的營養水平對組合效應的產生似乎有很大的影響，當日糧的營養水平高于維持能量需要時，才產生組合效應。
　　如果飼料在營養上彼此是互相促進的則產生正的組合效應，反之則是負的組合效應，當纖維素或淀粉的消化減少或受阻而引起日糧能值的降低，就出現了負的組合效應，最后Silwa和Srskov?1983　試驗發現了正的組合效應，在很大程序上提高了纖維素的分解率。本文主要針對負組合效應產生的原因加以闡述。
　　1.1 纖維素的分解降低：
　　1.1.1 碳水化合物：Belch和Johnson 1950等報道，添加淀粉來補充能量，降低了纖維素的分解。Head 1953也發現，如果能量與氨之間保持平衡那么纖維分解的受抑制程度可以降低。Campling和Muedoch 1966試驗表明，補充能源可降低纖維素分解和干物質的采食量，采食量可隨著粗料質量的提高而增加，甚至在粗料的質量很高時不需要其它任何補充料。Vadiveloo和Holmes 1979指出，纖維素分解的降低可能是由于高質量粗料已含有大量的碳水化合物，所以再補充很可能就降低了瘤胃pH值，結果也降低了纖維素的分解，補充的碳水化合物的發酵率也是很重要的。Drskov和Fraser 1975觀察到，提高壓扁大麥的補充水平，可降低纖維素的分解，但是，若用同一水平的整粒大麥，則纖維的消化不會降低到相同的程度。因此，他們認為由于整粒籽實中淀粉的緩慢釋放和唾液分泌量的增加，使得瘤胃的PH值升高，較高的瘤胃pH值消除了阻止纖維素分解的一些因素。
　　1.1.2 瘤胃pH值對纖維素的分解：進行體外研究表時，纖維素的分解主要是受pH的影響。Halliwell 1957觀察到，在pH值低于5.9時，纖維的分解完全被抑制。這主要是由于隨著日糧精料水平的提高，使瘤胃內生成VFA的速度加快，產量增多，瘤胃pH急劇下降，抑制微生物發酵，使采食量和消化率下降，Terry等1969發現，在pH為6.8時，成熟雞腳草的發酵作用最大。大量研究表明，日糧中特別是日糧中精料水平較高時添加緩沖鹽能明顯提高采食量和纖維物質消化率，主要是它提高和穩定了瘤胃pH，增加瘤胃液流通速率，增強纖維分解活性菌Osbourn等1970在含40%玉米的日糧中加入碳酸氫納以保持瘤胃pH值在6.5左右時避免了纖維素分解的降低。Emmanuel等1970也報道，較低的瘤胃pH引起的纖維素分解的降低，可由在日糧中添加磷酸鹽、碳酸鹽或碳酸氫鹽來補償。
　　1.1.3 瘤胃微生物區系Mann和Srekov1975報道，用整粒大麥飼喂綿羊，其瘤胃pH6.6值高于用制粒大麥飼喂的綿羊瘤胃pH值5.6，并產生一個新的瘤胃微生物區系。該區系的纖維素分解菌是原來的100到1000倍之多。Stewart 1997認為pH下降到5.3以下時微生物生長嚴重受阻。Depeters 1984認為瘤胃pH維持在6.6-6.8可以保證適宜的纖維消化環境，可見，瘤胃pH值的穩定是日糧中添加緩沖鹽的主要目的。
　　1.1.4 微生物間的互作El-Shaely等1961認為，在反芻動物日糧中補加淀粉時，纖維素分解菌和淀粉分解菌之間對營養素的競爭是纖維素分解菌受抑制的一個主要原因。他們后來還發現，這種抑制作用可通過補加尿素而得以部分緩解。Mitchell等1940指出纖維素分解的下降是由于葡萄糖替代了瘤胃微生物作用的難溶或不溶性底物。Van Gylswyck和Labuschagne1971證實了這一論點，他們發現，分解纖維素的弧菌系首先作用是單糖而不是可降解的纖維素。
　　1.1.5 瘤胃流通速率減少粗飼料在瘤網胃中停留時間，可降低纖維素的降解度，提高采食量。Batch1950報道，如果磨得很細的飼料與大顆粒飼料組成日糧時，其流出瘤胃的速率要比與小顆粒飼料組成日糧時高得多。Campling等1961　觀察到，粗料的自由采食量與其從瘤網胃消失的速度有關，秸稈通過的速率較慢是由于消化的速度慢，未消化的殘余物滯留時間較長。相反，有機物消化率越高，滯留的時間越短，自由采食越高。
　　1.1.6 脂類：反芻動物日糧中含有脂類時，也可以觀察到組合效應，這類物質含有較高的能量，是淀粉能量的二倍以上，而且還可能改變終產品的脂肪成分。但是大多數學者包括Bull 1971和Kowalcxyk 1997認為由于補充脂類物質，纖維的消化下降，同時也伴隨著采食量的降低。
　　盡管纖維消化降低的準確機理還沒有完全認識，但是已提出了多種可能性，包括瘤胃微生物數量的改變、纖維素分解酶的抑制或飼料顆粒表面的物理性涂層，阻礙了纖維素分解菌與之接近。此外，纖維素分解降低的程度似乎取決脂類補充物的數量和性質及基礎日糧的類型。
　　1.2 淀粉消化減少：淀粉消化率的下降，也同樣產生組合效應，與纖維分解菌相比，淀粉分解菌對PH變化的敏感性較低，淀粉在瘤胃中的消化速度取決干淀粉的類型及其加工的方法和程度。
　　1.2.1 淀粉源：不同來源的淀粉對纖維的消化率有影響，Waldo 1973在總結反芻動物對淀粉的利用時報道，盡管大麥淀粉在進入皺胃之前有94%被降解，但是玉米和高梁淀粉分別只有78%和76%被降解。Onskov等1969觀察到，玉米的消化可通過加熱而提高，在瘤胃中玉米的降解比例由未處理的80%-85%提高到蒸汽壓片處理的95%。
　　1.2.2 瘤胃流通速率谷物飼料降解的程度取決于其消化速度、飼養水平，加工程度和日糧其它原料顆粒的大小。如果通過瘤胃的速度較慢，則瘤胃中淀粉降解的程度降低。玉米中淀粉的這種現象比大麥淀粉更明顯，這是由于玉米降解的速度較低之故。Nordin和Campling 1976報道，高梁的消化率較低是由于糞中高梁顆粒的損失。Joannivg和Juhnaon 1979及Teeter 1980都得出，所觀察到的組合效應是由于淀粉消化率的降低而不是纖維素分解的減少。
　　2.組合效應的調控技術
　　組合效應廣泛存在于各養分之間，主要表現在養分的消化、吸收及代謝的各階段，飼料種類、加工方法和程度、給量及投喂方法不同，均可引起組合效應，將負組合效應降至最低限，具有十分重要的經濟意義。
　　2.1 控制瘤胃發酵速度
　　纖維降解的下降，部分是由于留胃中有易發酵的物質，或者瘤胃的pH較低的緣故。因此首先考慮的應是在不降低飼料消化率的條件下，降低補充料對瘤胃微生物的有效性，而不是考慮降低補充料的數量?從而降低飼糧的潛力。Drekov和Ftasler 1975及Mould 1983都報道，由較多的整粒大麥和較少壓扁大麥與切短的干草組成日糧，其纖維的分解并不下降。有人認為，在有整粒大麥補充料的日糧中，由于淀粉釋放得較慢，整粒大麥日糧中纖維素的分解仍不會受很大影響。掌握好加工的程序很重要，谷物籽實的過度加工會引起纖維素解的下降，而加工不夠又降低了淀粉的消化率，因為整料籽實易通過消化道而不被降解。
　　研究表時，經過加工的精料，少量多次飼喂，其纖維素的分解不會下降，這可能是較高以較穩定的瘤pH作用的結果?該pH值與這種添加方法有關。最后研究了用易消化的纖維素性飼料(如干草、甜菜渣、氨處理的稿稈　作為能量補充料的可能性，使用這些物質可避免補充物引起瘤胃pH值降低，同時也維持了適合纖維素分解的瘤胃環境。
　　2.2 控制瘤胃pH
　　在大多數情況下，瘤胃pH值取決于快速水解的碳水化合物的數量，而且還取決于之配合的粗飼料中細胞壁組分的數量和組成。據報道，瘤胃pH低于6.0-6.1時，纖維素的分解全部被抑制。低于該pH值，纖維素分解活性的突然下降主要是由于狹窄的pH范圍與瘤胃分解纖維素的微生物數量減少的綜合結果，超過該pH值范圍，纖維素分解酶的活力就會加強。因此，如果要維持纖維家的分解作用，瘤胃pH必須保證在6.0-6.1以上。
　　不僅提供的精料水平很重要，加工的程度同樣也很重要。Mould等1983報道，綿羊日糧中75%的壓扁大麥就可使瘤胃pH值低于6.1，從而抑制了纖維素的分解，但是換成整粒大麥時又不產生這種現象，如果整個日糧全由該整粒大麥組成時又產生這種現象。精料補充料對維護的降解有影響，而粗料的類型對精料的這一作用似乎也有影響。補喂精料時，大麥秸稈的消化率不會降到劣質干草的程度，這可能是由于秸稈基礎日糧的瘤胃pH不有下降到干草基礎日糧水平前者為6.2后者為5.9-6.0。大麥秸稈日糧有較高的瘤胃PH，可能是由于反芻的次數增多和唾液分泌較多的結果。
　　2.3 調整結構性碳水化合物SC和非結構碳水化物NSC的比例
　　譚支良 1999試驗結果表明，當綿羊日糧中SC：NSC比例為2.40～2.64時，不僅有利于日糧纖維質在瘤胃和后腸道的消化，而且還能使纖維物質在羊整個消化道的消化率得以提高。Strokes 1991試驗表明，當乳牛日糧中NSC分別為24%、31%和38%時，NDF在瘤胃的消化率以31%NSC日糧組最高，此認為在反芻動物日糧中存在一個適宜的SC和NSC比例問題，在配合日糧時，應把SC和NSC包括在線性規模型的約束條件之內。
　　2.4 改變飼養制度
　　現存的飼養體系大多是精粗分開飼喂，即粗料自由采食，如果提供的精料水平很高時，反芻動物對粗料的采食量下降，瘤胃pH降低，不利于纖維素的消化。而改用全混合日糧養制度，可以增加反芻家畜的飼喂頻度，保證秸稈等飼料一定的采食量，剌激反芻家畜增加唾分泌，維持適合于纖維素分解的瘤胃環境，同時又要增加精料的采食量，提高飼糧的生產潛力。
　　2.5 其它
　　粗料的物理形狀也可影響纖維的降解。由于加工，飼料的顆粒變小，使飼料在瘤胃滯留的時間縮短，從而抑制了消化。在磨細的和未磨細的粗料中加入精料，對纖維素的分解都有直接的影響，盡管磨細的精料日糧的pH下降更大。當飼喂高濃度的精料時，保證家畜食入一定量的纖維性粗料也是很重要的，這將刺激反芻，并通過改善瘤胃液的緩沖能力來達到促進纖維分解的目的。飼喂高水平的精料同時，又加入一些緩沖劑可維持瘤胃pH的衡定。
　　3. 組合效應的程度及作用機理
　　3.1 組合效應的程度
　　可用下面的方法來測量組合效應的程度：把單一飼料的消化率進行加權求和，就可計算出日糧消化率的期望值，再把該值與日糧實測的消化率值進行比較，就可知日糧消化化率降低的(下轉第5頁)上接第20頁程度，這樣也就知道了日糧粗合效應的量。Mould 1983為估測組合效應的程度，設計了3種干草和大麥以3：0、2：1和1：2比例日糧讓綿羊自由采食，比較日糧消化率和估測值與實測值，結果發現，1：2日糧組估測值實測值差異最大，據估測干草消化率由5%下降到31.2%，即是說干草可消化物質的40%在糞中損失了。
　　3.2 作用機理
　　到目前為止，對組合效應作用機理不十分明了，但總結可能是如下兩種途徑，一是某些飼料可通過改變瘤胃微生物區系及微生物間互作，進而改變瘤胃內環境，使飼料間產生互作;二是某些飼料也可通過與動物生理需要有關的營養物質的吸收，來實現彼此的互作。產生組合效應任何飼料間的互作都是幾種方式共存的，它們互相聯系，互相影響。
　　4.組合效應實際應用中存在的問題
　　盡管現行的飼養體制可引起飼料的組合效應?如全價飼糧中的有比例的粗料與精料或自由采食精料加一定量的精料，但當用常規飼料如大麥或干草進行配合時，組合效應對消化率的影響程度和引起生產力下降的幅度在實際生產條件下是難于確定的。
　　盡管已觀察到瘤胃pH保持在6.0以上，便可避免pH對纖維素分解的抑制作用，但在實踐中怎樣才能估計到這一點呢?飼喂定日糧的奶牛瘤胃pH怎樣精確測定呢?瘤胃pH與組合效應的相差性如何呢?組合效應可能是由淀粉降解的減少引起，也可能是由易發酵的碳水化合物存在時纖維素分解減少中引起的，即使pH大于6.0，在這些情形下，碳酸氫鹽的存在也只有很少的有益作用。現在需要的是簡單、準確的測定方法，用此法要能測出任何日糧對纖素分解或淀粉降解影響的程度。這樣就可評價任何配合飼料是否產生非加性效應，程度如何，以及校正消化率的下降是否經濟合算。
　　分析糞中淀粉的含量，可估計出淀粉消化的抑制程度，一般說來，用加工過的谷物飼喂反芻動物，很少或沒有淀粉不被消化。如果糞中淀粉的含量高，則說明存在組合效應。理論上飼料間存在組合效應，當條件改變時，正負組合可相互轉變，強度也能有所轉變，所以飼料間的組合效應已越來越引起各國學者的普遍重視，但目前的營養價值評定體系與客觀存在的飼料組合效應相抵觸，組合效應究竟有多大?它對現行的飼料評定體系產生多大影響?仍是存在爭議的問題，有待進一步探明。事實已證明，組合效應可有效顯著降低配合飼料消化能，因此也就降低了日糧對動物有效的代謝能，所以在進行日糧配合時，就應考慮飼料的組合效應。在今后的工作中就開展深入系統的研究，最大限度地發揮正組合效應，抑制或減少負組合效應，確保飼料達到最大的利用效率。
　　[ 本帖最后由周銀松于 2008-7-4 08:42 編輯 ]