犊牛时期的生长发育是决定泌乳性能的关键因素之一。瘤胃作为饲料消化发酵主要场所对犊牛早期的生长发育具有重要影响[1]。粗饲料可促进犊牛瘤胃组织结构发育和消化功能完善,使犊牛的消化系统向成熟的反刍动物进行转变[2]。在此过程中,犊牛的主要能量来源从牛奶或代乳粉中可吸收利用的葡萄糖逐渐转变为由固体饲料发酵产生的挥发性脂肪酸(VFA)[3]。固体饲料中的碳水化合物通过瘤胃微生物发酵分解产生的VFA可以刺激犊牛瘤胃乳头生长,然而精料中含有大量易于发酵的碳水化合物,过量饲喂精料可在短时间内产生大量的VFA,从而降低瘤胃pH值,减弱瘤胃蠕动性能[4]。丁酸可以加快上皮细胞进行有丝分裂,减缓细胞凋亡速率,引起瘤胃乳头表皮过度角质化[1],降低瘤胃黏膜对营养物质的吸收能力,对犊牛的生长和健康产生不利影响。粗饲料可以诱导犊牛进行咀嚼和反刍,促使更多唾液流入瘤胃,维持瘤胃发酵环境的稳定[5]。补饲粗饲料可促进犊牛瘤胃肌层的生长发育,减少瘤胃黏膜斑块的形成,维持瘤胃壁的完整性和健康[1],增加犊牛瘤胃容量,提高固体饲料的采食量[6],促进犊牛后续的生长发育。相比仅饲喂精料的犊牛,补饲粗料能够明显提升犊牛的总干物质采食量(TDMI)、平均日增重(ADG)[7]。6周龄开始补饲粗饲料对犊牛ADG无影响,而2周龄开始补饲粗饲料可明显提升犊牛ADG[1]。目前,对1周龄内犊牛补饲粗饲料的研究较少。因此,本试验通过早期对犊牛补饲燕麦干草,研究粗饲料对犊牛生长性能和反刍行为的影响。1材料与方法1.1试验时间及试验场地试验于2020年12月至2021年4月在陕西省现代牧业宝鸡牧场进行。1.2试验仪器LAQUAtwin pH-33 pH检测仪购自堀场贸易有限公司;电子耳标购自安乐福智能科技有限公司。1.3试验设计与饲养管理选取30头(36.7±1.8)kg的健康荷斯坦母犊牛,随机分为2组(粗料组和精料组),每组15个重复。犊牛出生后1 h内饲喂4 L初乳,12 h后饲喂4 L初乳,确保被动免疫成功(血清总蛋白≥5.5 g/dL),随后转至犊牛岛,在铺设稻草垫料的栏内单独饲养。自3 d起,为粗饲料组分别提供足量的精料和燕麦干草,精料组提供足量的精料供犊牛自由采食,每日确保容器内多于5%的剩料量。粗饲料是由固定搅拌机切割后长度小于2.5 cm的燕麦干草。试验从犊牛3日龄开始至84日龄,共82 d。精料组成及营养水平见表1。自2 d起犊牛每天8:00和16:00饲喂2次,2~21 d每日饲喂常乳8 L;22~24 d每日饲喂过渡奶10 L(常乳∶代乳粉为1∶1);25~49 d每日饲喂代乳粉10 L;50~52 d每日饲喂代乳粉6 L;53~55 d每日饲喂代乳粉4 L;56 d每日饲喂代乳粉2 L,随后断奶。常乳、代乳粉及粗料的营养水平见表2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.23.001.T001表1精料组成及营养水平原料组成含量/%营养水平合计100.00玉米36.00干物质/%86.82豆粕16.00粗蛋白质/%20.71麸皮10.00粗脂肪/%2.25食盐1.00中性洗涤纤维/%14.38菜籽粕8.00酸性洗涤纤维/%6.70大麦粉25.00粗灰分/%7.79预混料0.50代谢能/(MJ/kg)12.22糖蜜2.00碳酸氢钠1.50注:1.预混料为每千克精料提供:VA 15 000 IU、VD 5 000 IU、VE 50 mg、Fe 90 mg、Cu 12.5 mg、Mn 30 mg、Se 0.3mg、I 1.0 mg、Co 0.3mg。2.营养水平中代谢能为计算值,其余均为实测值。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.23.001.T002表2常乳、代乳粉及粗料的营养水平项目常乳代乳粉燕麦干草干物质11.016.2586.00粗蛋白质3.514.486.08粗脂肪3.802.092.17中性洗涤纤维0044.01酸性洗涤纤维0022.35粗灰分0.660.904.52%1.4测定指标及方法试验期间每日记录粗料和精料的投料量和剩余量,用于计算TDMI和精料干物质采食量(CDMI)。每周采集1次常乳、代乳粉、精料以及粗饲料的样品,参照AOAC方法对饲料中的干物质、粗蛋白质、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、粗脂肪和灰分进行测定[8]。在1、14、28、42、56、70、84 d测量犊牛体重、体高、胸围。在1、7、35、84 d,采用瘤胃插管法采集犊牛瘤胃液,使用4层纱布过滤,使用pH检测仪测定瘤胃pH值,样品装入2管15 mL离心管中于-20 ℃保存,使用苯酚-次氯酸钠比色法和气相色谱法分别测定氨态氮和VFA浓度。犊牛在出生当天佩戴电子耳标,记录1~84 d的反刍情况,每周计算单日平均反刍时长。平均日增重=(阶段末重-阶段初重)/阶段天数(1)饲料转化率(FE)=ADG/TDMI(2)1.5数据统计与分析所有数据采用Excel 2016整理汇总。以每头犊牛作为试验单位,时间作为重复测量值,以处理、时间(天或周)以及处理与时间的互作作为固定效应,犊牛作为随机效应使用混合线性模型(PROC MIXED,SAS 9.2),根据最小二乘法原理计算协方差参数,对上述数据进行分析。采用Tukey检验进行两两比较,P0.05表示差异显著,P0.01表示差异极显著。2结果与分析2.1补饲粗料对犊牛干物质采食量的影响(见表3)由表3可知,补饲粗料对犊牛在试验全程、断奶前和断奶后的TDMI、CDMI均无显著影响(P0.05),但时间与处理的互作对犊牛全程的CDMI的影响极显著(P0.01)。精料组与粗料组犊牛的CDMI随周龄的变化情况见图1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.23.001.T003表3补饲粗料对犊牛干物质采食量的影响项目组别标准误P值精料组粗料组处理时间处理×时间全试验TDMI1746.171708.4649.960.570.010.96CDMI1015.45914.1257.720.160.010.01断奶前TDMI1322.751284.8927.660.340.010.61CDMI229.35181.9130.070.270.010.98断奶后TDMI2596.072555.60108.190.800.010.85CDMI2596.042371.9999.270.120.010.42g/d10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.23.001.F001图1精料组与粗料组犊牛的CDMI随周龄的变化情况注:**表示差异极显著(P0.01),*表示差异显著(P0.05)。由图1可知,不同组犊牛的CDMI在第3、10、11周差异显著(P0.05),在第4、5、6、12周差异极显著(P0.01)。2.2补饲粗料对犊牛生长性能的影响(见表4)由表4可知,补饲粗料对犊牛在试验全程、断奶前、断奶后的体高、体重、ADG和FE均无显著影响(P0.05)。在试验全程和断奶前,精料组犊牛的胸围显著高于粗料组(P0.05);但断奶后犊牛的胸围无显著差异(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.23.001.T004表4补饲粗料对犊牛生长性能的影响项目组别标准误P值精料组粗料组处理时间处理×时间全试验胸围/cm95.0493.660.390.020.010.40体高/cm86.3085.420.390.120.010.96体重/kg73.4771.440.820.090.010.24ADG/(kg/d)0.790.740.020.220.010.45FE0.470.450.010.440.010.70断奶前胸围/cm90.6089.270.350.010.010.19体高/cm83.5682.650.380.100.010.88体重/kg62.6561.270.600.110.010.44ADG/(kg/d)0.650.620.030.510.010.63FE0.490.480.020.900.010.67断奶后胸围/cm108.31106.810.690.130.010.85体高/cm94.4593.720.650.430.010.49体重/kg105.95101.931.810.130.010.88ADG/(kg/d)1.050.980.040.180.010.08FE0.420.400.010.140.010.072.3补饲粗料对犊牛瘤胃发酵性能和日平均反刍时长的影响(见表5)由表5可知,补饲粗料对犊牛在试验全程、断奶前和断奶后的瘤胃pH值、氨态氮浓度、VFA浓度和日平均反刍时长均无显著影响(P0.05)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.23.001.T005表5补饲粗料对犊牛瘤胃发酵性能和日平均反刍时长的影响项目组别标准误P值精料组粗料组处理时间处理×时间全试验pH值6.055.990.060.450.010.71氨态氮/(mmol/L)11.7710.560.930.590.010.93乙酸/%58.4459.800.030.740.010.49丙酸/%23.2922.590.020.450.010.87丁酸/%13.0911.830.020.500.010.25戊酸/%5.976.420.000.400.010.18VFA/(mmol/L)84.6381.413.470.340.010.14乙酸/丙酸1.891.990.140.420.010.64反刍/(min/d)178.60161.409.440.210.010.75断奶前pH值5.995.880.070.270.010.81氨态氮/(mmol/L)14.1512.781.280.840.010.87乙酸/%61.3462.410.040.460.010.36丙酸/%15.6816.080.030.790.010.92丁酸/%14.3111.980.030.930.010.23戊酸/%8.679.500.000.490.010.50VFA/(mmol/L)63.1760.984.610.210.010.47乙酸/丙酸2.732.720.060.960.010.31反刍/(min/d)125.46109.299.530.240.010.44断奶后pH值6.216.310.110.54氨态氮/(mmol/L)8.797.141.020.26乙酸/%57.8958.130.050.24丙酸/%27.3427.580.050.38丁酸/%9.369.610.010.38戊酸/%4.414.650.000.09VFA/(mmol/L)115.07111.756.810.51乙酸/丙酸1.641.630.190.88反刍/(min/d)282.50265.6317.150.490.010.533讨论3.1补饲粗料对犊牛干物质采食量的影响研究表明,补饲粗料能够显著提升犊牛在断奶后的TDMI和CDMI[9]。本试验中,粗料组的犊牛在试验全期的CDMI显著减少,TDMI无显著差异。犊牛早期瘤胃容量较小,无法完全适应高纤维含量且质地蓬松的粗料所带来的填充效应[10]。因此,过早采食粗料可能导致瘤胃充盈度增加,降低犊牛的CDMI。犊牛采食粗饲料可以增加对纤维的摄入量,同时降低对淀粉的摄入量,使犊牛瘤胃中生成更多的乙酸,减少丙酸和丁酸的合成,最终延缓瘤胃乳头生长,降低瘤胃的消化能力,影响犊牛后续的采食状况[11]。犊牛在3~4周龄对纤维素的降解能力趋于完善[12],过早饲喂粗料可能使其在犊牛瘤胃内无法被充分消化降解,进而降低对粗料中营养物质的利用率,对犊牛消化系统的发育和功能产生影响。TDMI可能受犊牛采食垫料的影响。Phillips等[13]研究发现,仅饲喂精料的犊牛比饲喂粗料的犊牛采食更多的垫料。垫料与粗料具有相似的密度和纤维含量[14]。犊牛可以通过采食垫料满足自身对纤维的需求。因此,垫料可能影响犊瘤胃发酵性能和饲料在消化道的滞留时间,从而影响犊牛的TDMI,进而影响犊牛的生长性能。3.2补饲粗料对犊牛生长性能的影响过早饲喂粗料可能对犊牛的生长性能无影响,甚至带来负面影响。Gahremani等[15]研究发现,从3 d开始饲喂粗料的犊牛与未饲喂粗料的犊牛试验末重相似,但在21 d开始饲喂粗料的犊牛的试验末重显著高于前两者。对35 d的断奶犊牛补饲燕麦干草可以提升其胸围、体高和体重[16],但将补饲粗料的起始时间提前至4 d会降低犊牛的ADG[17]。此外,犊牛体重的增加是消化道内饲料残渣的增多以及消化道重量的增加。饲喂燕麦干草能够显著提升犊牛皱胃重量在消化道总重量的占比,瘤胃重量占比也呈增加的趋势[4]。采食粗料可以使哺乳犊牛瘤胃容量增加,在消化道内存储更多固体饲料[18]。第2 w开始补饲燕麦干草的犊牛比第6 w开始补饲燕麦干草的犊牛在第9 w的胴体重更大[1],表明过早补饲粗料可能对犊牛的生长性能产生负面影响。本试验中,虽然不同组犊牛的体高在各个时期无显著差异,但是粗料组犊牛在断奶前和试验全期的胸围显著低于粗料组,与Chen等[19]的研究结果相反,此外,体重呈现低于精料组的趋势,可能与粗料组犊牛的CDMI显著降低相关。体尺指标在一定程度上反映犊牛的饲养管理水平和生长发育状况。虽然补饲粗料对整个试验期中犊牛的ADG无显著影响,粗料组的犊牛在断奶后2 w内的ADG为0.96 kg,显著低于未补饲粗料犊牛的1.13 kg,在此期间犊牛的FE也出现组间差异的趋势,犊牛体重在试验全期也呈现出组间差异的趋势。犊牛生长性能的差异可能与犊牛断奶应激时的自身营养水平有关。补饲粗料可以降低断奶前犊牛血清IGF-1水平[20],而血清中较高IGF-1水平标志着犊牛具有更好的营养与能量供应,可促使犊牛更快地生长发育[21]。因此,补饲粗料可能对犊牛的生长性能产生负面影响。犊牛因粗料引起的营养迟缓可能通过后期代偿性生长进行弥补。在研究粗料和精料对肉犊牛生长性能的影响的试验中,虽然饲喂精料的犊牛在第9~20 w的体重显著高于饲喂粗料的犊牛,但两者在第42 w的体重相似,早期饲喂粗料可能减缓犊牛早期的生长速率,引起犊牛在后期的代偿性生长,并对犊牛试验末重无显著影响[20]。然而,本试验在第12 w结束,无法得知犊牛后续的生长状况,未来可对犊牛的生长性能进行追踪。3.3补饲粗料对犊牛瘤胃发酵性能和平均日反刍时长的影响犊牛的颗粒开食料中通常含有较多的谷物成分,这些易于发酵的碳水化合物在瘤胃内生成大量的VFA,犊牛的瘤胃表皮对VFA的吸收和转运功能尚不完善,导致VFA在瘤胃内累积,从而降低瘤胃pH值[20]。此外,犊牛的唾液量较少且唾液中碳酸氢盐浓度较低,因此对瘤胃内酸性物质的中和作用较弱[22]。粗料不仅可以促使瘤胃内表皮的角质层变薄,使瘤胃表皮更容易接触VFA,而且促使MCT1载体的基因在瘤胃内表皮外侧表达,使更多的乳酸、乙酸被MCT1载体从瘤胃带入血液循环系统[23]。因此,粗料可以促进瘤胃对VFA的吸收,提升瘤胃pH值。粗料可以促进瘤胃肌层发育,提升消化道蠕动性能和瘤胃壁动力,增加犊牛的反刍时长[1]。唾液腺在反刍的刺激下产生大量碱性唾液,进入瘤胃后产生缓冲作用,从而避免瘤胃环境过度酸化[5]。消化道蠕动性能的提升可以加快饲料在消化道内的排空速率,减少饲料滞留时间,降低饲料消化程度[24]。含有大量纤维结构的粗料往往需要更多的发酵降解时间,因此补饲粗料可以降低单位时间内瘤胃VFA的产量,提升犊牛瘤胃pH值。饲料排空速率的升高通常与TDMI的升高相关[25]。本试验中,补饲粗料对犊牛的TDMI和反刍时长均无显著影响,瘤胃pH值和VFA无显著组间差异可能与此有关。研究表明,仅饲喂精料的犊牛瘤胃pH值较低[9,16]。但本试验中,补饲粗料对犊牛瘤胃pH值无显著影响,可能与仅采食精料的犊牛主动采食垫料缓解瘤胃酸中毒有关。微生物利用瘤胃内的氨态氮合成菌体蛋白。因此,瘤胃氨态氮浓度可以在一定程度上反映瘤胃菌体蛋白的合成速率[26]。瘤胃内菌体蛋白合成量增多可以提升奶牛生长速率[27]。在本试验中,补饲粗饲料对犊牛瘤胃氨态氮浓度无影响,与犊牛生长性能和FE保持一致。4结论本试验条件下,在3日龄开始补饲粗料可以显著降低犊牛的精料采食量,但对生长性能、瘤胃发酵性能和反刍时长无显著影响,可能与补饲粗料过早或犊牛采食垫料有关。
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