棉秆添加比例对繁殖母羊瘤胃微生物群落结构的影响及其在可持续畜牧业中的应用价值

这篇研究探讨了不同比例棉秆添加对繁殖母羊瘤胃细菌和真菌群落的影响。通过单因素完全随机设计，将120只小尾寒羊母羊分为6组，分别饲喂含0%、20%、30%、40%和50%棉秆的颗粒饲料。研究发现，添加棉秆降低了瘤胃细菌的ACE和Chao多样性指数，显著改变了细菌和真菌群落组成，其中40%以上棉秆添加显著增加了变形菌门（Proteobacteria）丰度，可能对羊只生长性能产生不利影响。研究为棉秆在反刍动物饲料中的科学应用提供了理论依据。

　　

1 引言

作为全球主要经济作物，棉花生产每年产生约669-1170万吨棉秆，但其高木质素和游离棉酚含量（400-600 ppm）限制了饲料化应用。研究表明，将粉碎棉秆制成颗粒饲料可减少选择性采食，加工过程中的热量还能降解游离棉酚。前期研究发现，繁殖母羊日粮中添加50%棉秆不影响繁殖性能，但40%添加量会降低瘤胃氨氮和支链脂肪酸水平。然而，关于棉秆对母羊瘤胃微生物群落的影响尚未系统研究，这关系到反刍动物生产效率和健康管理。

2 材料与方法

实验选用120只7月龄、体重42.3±6.11 kg的健康小尾寒羊母羊，分为6组：CK1（无棉秆基础日粮）、CK2（含棉籽粕对照）及M20-M50（20%-50%棉秆添加）。试验包括30天预饲期和270天正式期，采用全混合颗粒饲料（直径8 mm）。在试验第300天屠宰取样，通过16S rRNA（V3+V4区）和ITS测序分析瘤胃微生物，使用Silva 138.1数据库注释，QIME2软件进行α/β多样性分析。

3 结果与分析

3.1 瘤胃细菌分析

• OTU特征：M40组独特OTU数量最多（168个），而CK2组仅9个。

• 多样性变化：CK2和M20-M50组的ACE和Chao指数显著低于CK1（p<0.05），但Shannon指数无显著差异。PCoA显示CK1组与其余组细菌群落明显分离。

• 菌群结构：40%以上棉秆添加使变形菌门（Proteobacteria）丰度显著增加（p<0.05），而蓝细菌门（Cyanobacteria）丰度普遍降低。属水平上，Ruminococcus_1在棉秆组丰度较高，Ruminococcaceae_UCG-002则显著减少。LEfSe分析鉴定出CK1组的特征菌为毛螺菌科（Ruminococcaceae），M50组为β-变形菌纲（Betaproteobacteria）。

3.2 瘤胃真菌分析

• OTU分布：M20和M50组独特OTU数量最多（分别为335和357个）。

• 群落组成：新美鞭菌门（Neocallimastigomycota）为优势菌门（CK1组占98%），棉秆组子囊菌门（Ascomycota）丰度升至14.66-37.76%。属水平上，Orpinomyces在所有组中占主导，但棉秆组Caecomyces减少而链格孢属（Alternaria）增加。LEfSe显示CK1组特征真菌为Caecomyces，M40组为Piromyces。

4 讨论

4.1 细菌群落变化机制

游离棉酚和木质素可能通过破坏细胞膜抑制部分微生物生长。40%棉秆添加时OTU数量最多，可能与耐受性形成有关。变形菌门增加可能带来机会性病原菌风险，而Verrucomicrobia减少可能影响短链脂肪酸生成。Prevotella_1和Ruminococcus_1的增殖反映了棉秆促进纤维降解菌生长的特性。

4.2 真菌功能调整

新美鞭菌门的高丰度印证了其在木质纤维素降解中的核心作用。棉秆组子囊菌门和担子菌门增加，可能与木质素降解需求相关。值得注意的是，潜在致病菌Alternaria和Gibberella的丰度变化需进一步评估安全性。

5 结论

30%棉秆添加为繁殖母羊日粮的优化比例。超过40%添加会显著增加变形菌门丰度，可能对瘤微生态平衡产生负面影响。棉秆通过促进Ascomycota等真菌增殖增强木质纤维素降解能力，为农业副产物高值化利用提供了科学依据。