探究牧草分布、植物组成和瘤胃液来源对体外发酵动力学的影响：为反刍动物饲料研究提供新视角

《Discover Animals》：Impacts of herbage distribution, botanical composition, and rumen inoculum source on in vitro fermentation kinetics

研究评估牧草分布等对瘤胃体外发酵动力学的影响，发现饲料源影响更大，为反刍动物饲料筛选提供参考。

　　

研究背景

在反刍动物的世界里，它们对植物性营养的高效利用离不开瘤胃内微生物的发酵作用。瘤胃微生物的多样性以及饲料的质量，就像两个关键的 “小齿轮”，共同影响着营养物质的提取效率。然而，在这个过程中，甲烷的产生成为了饲料能量损失的一大 “漏洞”，饲料的摄入、营养成分以及消化率等因素，都直接或间接地影响着甲烷的排放。

在乌干达的牛走廊地区，这里从西南延伸到东北，跨越了不同的农业生态区，就像一条生态 “彩虹带”。不同区域的植被类型丰富多样，从木本灌木丛到改良混合牧场，再到广袤的草原，各类牧草、豆科植物和杂草交织生长。这些植物组成的差异，不仅影响着饲料的消化率和甲烷产量，还对瘤胃的微生物群落和饲料在瘤胃内的通过动力学产生了重要影响。

一直以来，乌干达常用体外产气法来筛选反刍动物的饲料资源，这种方法成本较低。但在获取瘤胃液进行体外产气分析时，却存在一个大问题：通常从屠宰场宰杀的牛身上获取瘤胃液，这些牛来自不同地区，它们的生产系统和饲料来源各不相同，就像一锅 “大杂烩”，这使得瘤胃液的来源十分复杂，从而可能影响营养评估的准确性。

为了解决这些问题，研究人员决定深入探索，开展了关于牧草分布、植物组成和瘤胃液来源对瘤胃体外发酵动力学影响的研究。这项研究对于优化反刍动物饲料资源的筛选、提高饲料利用效率以及减少甲烷排放具有重要意义。该研究成果发表在《Discover Animals》上。

研究方法

研究人员来自乌干达的多个机构，包括 Makerere 大学等。他们选择了乌干达牛走廊的三个地区：Nakasongola、Mbarara 和 Napak（Karamoja），这些地区代表了不同的放牧系统和生态环境。

在数据收集阶段，研究人员使用 GPS 记录研究区域的坐标，通过在每个地区的放牧地设置样方，进行牧草组成的评估和样本采集。同时，从每个地区的农场随机选取 10 个样方，采集饲料样本，并邀请植物学家协助识别植物种类。

瘤胃液则是从六个成熟的供体公牛（每个地区两头）身上采集，这些公牛在屠宰前禁食至少 8 小时，并且整个处理过程符合乌干达的动物保护法规。

研究人员对采集的样本进行了一系列化学分析，包括测定粗蛋白（CP）、乙醚提取物（EE）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）等成分。还进行了体外发酵和产气实验，将瘤胃液与缓冲溶液混合后，加入饲料样本，在特定条件下进行培养，并测量不同时间点的产气量。通过这些数据，计算体外有机物消化率（IVOMD）、代谢能（ME）和短链脂肪酸（SCFA）的含量。最后，利用统计分析方法，确定不同因素对各项指标的影响。

研究结果

1. 牧草的植物组成：三个研究地点的动物食用的牧草种类丰富多样。Karamoja 地区的牧草种类最为多样，包含多种草类、豆科植物和草本植物。Mbarara 和 Nakasongola 地区则主要以草类和豆科植物为主，其中草类占主导地位。具体来说，Karamoja 地区的优势物种有埃及龙爪茅（Dactyloctenium aegyptium）等，Mbarara 地区有俯仰臂形草（Brachiaria decumbens）等，Nakasongola 地区有细柄高粱（Hyparrhenia filipendula）等。从植物种类的比例来看，Karamoja 地区草类占 53%，而 Nakasongola 和 Mbarara 地区草类占比近 80%，且 Nakasongola 地区的豆科植物比例相对较高。
2. 牧草的化学组成：不同地区的牧草化学组成差异明显。Karamoja 地区的牧草粗蛋白（CP）含量最高，达到 132.6g/kg DM，Nakasongola 和 Mbarara 地区的 CP 含量较低。Mbarara 地区的牧草粗纤维（CF）和中性洗涤纤维（NDF）含量较高。在体外产气实验中，无论瘤胃液来源如何，Karamoja 地区的牧草样本产气量最高，Mbarara 地区的牧草样本产气量最低。
3. 体外发酵特征：体外净产气量受牧草来源的显著影响（P<0.001），与瘤胃液来源无显著交互作用。Karamoja 地区的牧草在 24 小时、48 小时和 72 小时的净产气量均最高。瘤胃液来源和牧草来源都显著影响体外产气动力学（P<0.001）。例如，产气常数（c）和滞后期（L）受两者影响，而可溶性部分的产气量（a）不受瘤胃液来源影响，不溶性部分的产气量（b）主要受牧草来源影响。体外有机物消化率（IVOMD）、代谢能（ME）和短链脂肪酸（SCFA）也受牧草来源的显著影响（P<0.001），Karamoja 地区的牧草在这些指标上表现最佳。

研究结论与讨论

Karamoja 地区的牧场表现出更高的植物多样性，这可能是其营养质量优越的重要原因。研究结果表明，饲料资源或饮食类型对体外产气动力学、代谢能估计和体外有机物消化率（IVOMD）的影响比瘤胃液来源更大。这意味着在进行反刍动物饲料研究时，更应关注饲料本身的特性。

此外，研究还发现，使用来自乌干达不同地区但在开放放牧系统下饲养的动物的瘤胃液，对体外评估结果的影响可能并不显著。这为在许多低收入国家开展反刍动物饲料资源筛选提供了新的思路，在这些国家，维持瘤胃瘘管动物的成本过高，而体外发酵技术可以作为一种可行的替代方法。但研究人员也指出，在使用体外发酵技术时，需要谨慎确保瘤胃液来自饮食中牧草种类相似的动物，这样才能保证实验结果的可靠性和可比性。

总的来说，这项研究强调了牧草多样性和组成在影响反刍动物营养利用和消化方面的关键作用，为反刍动物饲料资源的筛选和优化提供了重要的理论依据和实践指导。它就像一把钥匙，为进一步提高反刍动物的养殖效率和减少环境影响打开了新的大门，对畜牧业的可持续发展具有重要意义。