TMR 制作粒度對肉牛增重與瘤胃微生物發(fā)酵的影響

張娟利，黃樂然，莫 放，姚 剛，楊開倫，陳如龍，楊紅建*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京 100193；2.新疆農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，新疆烏魯木齊 830052；3.新疆天萊牧業(yè)有限責任公司，新疆博樂 833400）

全混合日糧（Total Mixed Ration，TMR）是指按照反芻動物不同生理階段動物營養(yǎng)需要，將切碎（揉搓）適當長度的粗飼料與精飼料和各種營養(yǎng)添加劑按照一定的配比進行充分攪拌混合而得到的一種營養(yǎng)相對均衡的日糧[1]。隨著我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展，TMR 飼喂方式已經(jīng)在許多規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖場得到廣泛應用，并正逐步應用于肉牛飼養(yǎng)實踐中。TMR 中粗飼料的切碎長度與投料順序、攪拌時間密切相關，并且會直接影響到動物采食量以及是否出現(xiàn)挑食等，繼而影響動物的生長性能。早在1996 年，美國賓夕法尼亞州立大學科研人員研制了一種由上至下孔徑分別為19.0、8.0、1.18 mm 的3層飼料分級篩（簡稱賓州篩），現(xiàn)已廣泛應用于評價反芻動物粗飼料、青貯飼料以及TMR 顆粒大小分布比例[2]。目前，針對不同生理階段奶牛TMR 制作，國內(nèi)外已有相關研究并提出了賓州篩各層適宜的分布比例范圍，以泌乳奶牛為例，結(jié)合牧場實踐經(jīng)驗，賓州篩第1 層、第2 層、第3 層、底層的TMR 粒度分布比例推薦范圍分別為2%～8%、30%～50%、10%～20%、30%～40%[3]，但對不同育肥階段肉牛與肉羊TMR 粒度分布比例推薦范圍未見相關研究報道。

將賓州篩與TMR 制作相結(jié)合對于評價TMR 制作質(zhì)量，確保日糧制作的穩(wěn)定性，提高飼料轉(zhuǎn)化效率與改善健康狀況具有十分重要的實踐應用價值。賓州篩亦可用來評價攪拌時間、上料次序等操作是否科學合理，指導牧場科學配制TMR[1,3]。因此，本研究旨在通過消化試驗和體外發(fā)酵試驗比較TMR 不同攪拌時間下的日糧粒度對肉牛的飼喂價值，為肉牛飼養(yǎng)中TMR 制作粒度選擇和合理使用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗動物與飼養(yǎng)管理 在新疆天萊牧業(yè)有限責任公司博樂育肥場選擇體重為（305.6±5.6）kg 的新疆褐牛與哈薩克牛的雜交一代公牛70 頭，隨機分為2 組，在具有遮陽棚的圍欄中進行分欄飼養(yǎng)，對照組33 頭牛，試驗組37 頭牛。2 組采用相同的TMR 配方（表1），利用立式自走式TMR 攪拌車（容積：長1 054 mm×寬2 730 mm×高3 230 mm）制作TMR 并飼喂。

1.2 TMR 制作與飼喂 飼喂前預先將玉米、棉粕、麩皮、小蘇打、氧化鎂、濃縮料制作為精料補充料，盛放于牧場精料儲料罐中。飼喂時，將苜蓿干草、麥草、全株玉米青貯、甜菜渣、精料補充料、糖蜜依次裝入TMR 攪拌車后，開始攪拌計時。當攪拌時間達到30 min 時，將攪拌好的TMR 均勻地投放至對照組牛欄地面飼槽中；對照組投料結(jié)束后，根據(jù)TMR 攪拌車投料顯示器數(shù)據(jù)，記錄下對照組投料量；將攪拌車移至試驗組牛欄，繼續(xù)攪拌10 min 后，將攪拌好的TMR 投放至試驗組牛欄地面飼槽，記錄下試驗組投料量。按照上述投料處理方式，每天09:00 與18:30 各投料1 次，每個圍欄設有自由飲水區(qū)，飼養(yǎng)期為58 d，其中預試期14 d，正試期44 d，試驗期間每3 天清槽1 次。

表1 肉牛TMR 原料組成及營養(yǎng)成分（飼喂基礎） %

1.3 TMR 粒度測定與樣品制備 每天分別于上午和下午在投料結(jié)束后，使用賓州篩（2012 版：第1 層孔徑19 mm，第2 層8 mm，第3 層1.18 mm）對投放的新鮮TMR以及次日清晨剩料進行顆粒分布現(xiàn)場測定。將采集獲得的TMR 樣品、賓州篩各層樣品、剩料按照相同類別進行混合，然后用四分法進行取樣后，在65℃下烘干48 h，粉碎過1 mm 篩后密封保存。

1.4 生長性能測定 在預試期結(jié)束前1 d，對所有試驗牛只進行稱重，記錄為初始體重；在試驗結(jié)束最后1 天稱重，記錄為期末體重。試驗期間，除記錄投料量外，每天記錄各組牛欄剩料量。將采集的樣品在105℃烘干4 h 進行飼料干物質(zhì)測定，根據(jù)試驗期各牛欄每天投料量與剩料量，結(jié)合所在欄牛頭數(shù)，計算出各組每天的TMR 采食量與平均干物質(zhì)采食量（ADMI）；根據(jù)牛只初始體重與期末體重，結(jié)合飼養(yǎng)天數(shù)，計算各牛只平均日增重（ADG），繼而計算飼料轉(zhuǎn)化效率（FCR）：

1.5 體外瘤胃發(fā)酵 選擇TMR 及其賓州篩各層樣品為發(fā)酵底物，參照龐德公等[4]培養(yǎng)方法，稱取500 mg 置于140 mL 厭氧發(fā)酵瓶中，加入50 mL 預熱至39℃的pH 6.85 緩沖液[5]與25 mL 4 層紗布過濾后的瘤胃液。自瓶口通入高純N 驅(qū)除空氣后，立即蓋上膠塞并旋緊瓶蓋，將發(fā)酵瓶逐一與AGRS-III 型微生物發(fā)酵微量產(chǎn)氣自動記錄儀。相應氣路通道連接后，自動進行實時產(chǎn)氣量數(shù)據(jù)記錄和存儲。所有發(fā)酵瓶在39℃恒溫生化培養(yǎng)箱中連續(xù)培養(yǎng)72 h。發(fā)酵結(jié)束后，用孔徑200 目尼龍袋（12 cm×6 cm）過濾，測定pH 后，采集1.0 mL 濾液3 份凍存于-20℃以備分析測試。尼龍袋殘渣采用自來水進行漂洗后，連同尼龍袋置于65℃烘箱中進行烘干稱重，利用差減法計算飼料底物的體外干物質(zhì)消失率（IVDMD）。

根據(jù)AGRS-III 型裝置記錄到各發(fā)酵瓶的產(chǎn)氣時間（t）及對應累積產(chǎn)氣量（GPt），參照Groot 等[6]的數(shù)學模型運用SAS9.0 統(tǒng)計軟件NLIN 過程進行非線性曲線擬合：

其中，A 為理論最大產(chǎn)氣量，B 為曲線平滑參數(shù)，C 為達到最大產(chǎn)氣量一半的時間（T1/2）。

利用數(shù)學函數(shù)求導方法，計算出t=0 至t=C 時的平均產(chǎn)氣速率（AGPR，mL/h）：

體外發(fā)酵濾液經(jīng)10 000×g 4℃離心15 min 后，參照龐德公等[4]方法測定氨態(tài)氮（NH3-N）、總揮發(fā)性脂肪酸（TVFA）、乙酸、丙酸、丁酸、支鏈揮發(fā)性脂肪酸（BCVFA），并計算非生糖類揮發(fā)酸與生糖類揮發(fā)酸比率（NGR）：

NGR=（乙酸+2×丁酸+戊酸）/（丙酸+戊酸）。

1.6 統(tǒng)計分析 使用SAS 9.4 軟件中GLM 過程對不同試驗處理組賓州篩、肉牛增重性能數(shù)據(jù)進行單因素方差分析；采用雙因素方差分析方法，統(tǒng)計比較TMR 攪拌時間對瘤胃微生物發(fā)酵特性的影響，同時分析比較使用賓州篩篩分后各層樣品與TMR 原樣之間的發(fā)酵差異。利用LSMEANS 語句輸出各測定指標最小二乘法均值的標準誤（SEM），顯著水平設定為P＜0.05，差異極顯著水平為P＜0.01。

2 結(jié)果

2.1 TMR 攪拌時間對日糧顆粒度分層影響 如表2 所示，TMR 投料粒度第2 層所占的百分比最大，且試驗組顯著大于對照組；第1 層對照組比試驗組高6.3%（P＜0.01），底層試驗組比對照組高2.8%（P＜0.01）；從剩料粒度可以看出第1 層占剩料的比例最大，對照組剩料粒度比試驗組高出14.8%（P＜0.01），底層試驗組高于對照組（P＜0.01），對第3 層的粒度沒有改變。TMR 投料的物理有效纖維（PeNDF）降低了2.1（P=0.02）。

2.2 TMR 攪拌時間對肉牛增重性能的影響 由表3 可知，增加TMR 攪拌時間雖然對肉牛體重與采食量無顯著影響，但肉牛ADG 比對照組提高了0.14 kg（P=0.04），F(xiàn)CR 比試驗組減少了0.93（P=0.01）。

2.3 不同攪拌時間下TMR 及賓州篩各層飼料瘤胃發(fā)酵參數(shù) 由表4 所示，增加攪拌時間后，發(fā)酵72 h 累積氣量（GP72）從數(shù)值上有升高趨勢（P=0.08）；但2組之間IVDMD、A 值、AGPR 未出現(xiàn)顯著差異。

表2 不同攪拌時間TMR 粒度的比較

表3 飼喂不同攪拌時間處理TMR 對肉牛增重性能的影響

由表4 和圖1 所示，就賓州篩TMR 不同粒度而言，IVDMD、GP72、AGPR 隨著粒度減小而升高（P＜0.01），其中攪拌30 min 底層的GP72 比第1 層增加了39.6%，攪拌40 min 組第3 層GP72 達到最大值，底層比第3層減少了12.6%；在數(shù)值上，A 值隨著粒度的減小有增加的趨勢（P=0.09）。

由表5 可知，不同攪拌時間處理組間在各發(fā)酵液指標未出現(xiàn)顯著差異。不同粒度下pH 和丁酸比例呈顯著差異，攪拌30 min 和攪拌40 min 瘤胃發(fā)酵pH 隨TMR粒度的減小而減?。≒＜0.01）。隨日糧粒度減小TVFA升高（P=0.02），乙酸隨TMR 粒度的減小而減少，而丁酸則相反（P＜0.01）。

表4 TMR 不同攪拌時間對賓州篩各粒度組分瘤胃發(fā)酵特性的影響

3 討 論

3.1 攪拌時間對TMR 賓州篩粒度分布的影響 中性洗滌纖維通過植物細胞壁中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素含量來估計飼料中的總纖維含量。“PeNDF”一詞由美國乳制品飼料研究中心Dave Mertens 于1997 年提出，主要用于測算瘤胃中處于漂浮狀態(tài)的大顆粒纖維飼料所占比例情況[7]。PeNDF 含量高的日糧可促進反芻行為和唾液的產(chǎn)生，唾液可作為提高瘤胃pH 的緩沖劑。瘤胃pH 提高會促進飼料纖維分解，有助于乙酸和丁酸的生成，在奶牛上會增加乳脂濃度。日糧粒度的大小是反映PeNDF 的關鍵。長草（如干草）對于刺激反芻非常有效，但如果顆粒太大，也有分揀挑食的風險。

賓州篩19 mm 篩層用于反映在瘤胃固相食糜中靠近上層處于漂浮狀態(tài)且需要進一步咀嚼消化的日糧組分比例。從理論上講，這部分飼料比例越高可增加反芻咀嚼次數(shù)，繼而刺激唾液的分泌為瘤胃發(fā)酵提供額外的緩沖劑，有助于維持瘤胃pH 處于正常水平，否則會導致pH 下降[8]。本試驗結(jié)果與此一致，pH 隨日糧粒度的減小而減小。8 mm 篩層飼料顆粒比例可以反映瘤胃內(nèi)居于固相食糜中部的這部分飼料比例，其分解速度隨反芻次數(shù)的減少而增加，這部分飼料水分吸收比較充分，從而使瘤胃微生物分解速度加快。反芻動物對這部分飼料的進食量及其在瘤胃中水分吸收程度直接決定該部分飼料養(yǎng)分消化率的高低。1.18 mm 篩層旨在篩出影響消化率最小的日糧組成部分[2]。起初，這些顆粒被卷入在瘤胃固相食糜中，但它們可以通過最少的反芻次數(shù)或微生物快速的作用快速被分解。TMR 攪拌對精料粒度改變很小。本試驗中，增加10 min 攪拌使得TMR 投料長草（主要是苜蓿、麥草）和青貯較長的日糧被剪切短，平均粒度和PeNDF 減小，這與王亮亮[9]的結(jié)果一致。本試驗中增加10 min 攪拌使得TMR 的第1 層粒度比例顯著降低，這可能是因為本試驗中苜蓿和麥草在裝TMR投料車前未經(jīng)任何粉碎剪切處理，TMR 攪拌車中立式切刀剪切力度較大，所以當攪拌時間延長時TMR 粒度出現(xiàn)顯著差異。

表5 不同攪拌時間對賓州篩各粒度組分瘤胃發(fā)酵特性的影響

3.2 不同粒度的TMR 對肉牛生長性能的影響 前人研究表明，降低飼料粒度將會降低PeNDF 的攝入[10]。本試驗結(jié)果表明，攪拌40 min 組的平均粒度比攪拌30 min組小0.94，隨TMR 粒度的減小雖然ADMI 沒有變化，但ADG 和FCR 出現(xiàn)顯著差異，類似結(jié)果在前人一些研究中也有報道[11-12]。攪拌40 min 組肉牛ADG 與FCR顯著高于攪拌30 min，說明雖然日糧配方?jīng)]有發(fā)生變化，但降低TMR 顆粒度也可以提高肉牛生長性能。

3.3 不同粒度TMR 日糧對肉牛瘤胃發(fā)酵的影響 飼料顆粒大小對飼料在瘤胃中的停留時間有至關重要的作用[13]。體外產(chǎn)氣系統(tǒng)能有效評價營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，通過飼料降解過程中的產(chǎn)氣量能較精確地評定飼料在動物體內(nèi)的消化率[14]。本試驗通過72 h 的產(chǎn)氣發(fā)現(xiàn)攪拌40 min 的TMR 產(chǎn)氣量顯著高于攪拌30 min；A 值、B 值、T1/2、AGPR 均不同程度地高于攪拌30 min TMR。

Van Soest[15]認為，日糧顆粒度減小其實是加大瘤胃微生物和飼料的接觸面積，很大程度上增加日糧瘤胃消化率；但是若顆粒度過小會使外流速度加快，瘤胃內(nèi)日糧滯留時間減少，對瘤胃消化率產(chǎn)生負面影響。Kononoff 等[12]在評估玉米青貯飼料顆粒大小影響的研究中，將大顆粒（＞19.0 mm）的比例從3% 增加到12%提高了瘤胃pH，但將大顆粒的比例繼續(xù)增加到31% 會導致瘤胃pH 下降。本試驗中，當TMR 攪拌時間由30 min 提高至40 min 時，大顆粒從23.0 % 降低到16.7 %，pH 無顯著差異，說明TMR 攪拌時間增加10 min 可使日糧顆粒度減小且不影響瘤胃pH，另一方面也說明攪拌40 min 的TMR 粒度在合理范圍內(nèi)。當同一攪拌時間處理組的TMR 粒度減小時體外發(fā)酵pH 也隨之減小，與隨著PeNDF 攝入的降低pH 將會降低的結(jié)果一致[16]，這是因為賓州篩將精料等細小的日糧成分篩選在底層，PeNDF 含量逐層減少，精料含量增加。精料在瘤胃固相食糜的底層，瘤胃微生物對養(yǎng)分分解充分，使得碳水化合物被充分降解。TVFA 直接反映瘤胃中碳水化合物情況，TVFA 含量隨日糧粒度降低增加，造成了pH 降低。乙酸占TVFA 比例最多，丙酸次之，故乙酸與丙酸的結(jié)果與TVFA 一致，隨日糧粒度減小而減小。乙酸和丁酸的產(chǎn)生伴隨著還原氫的釋放，而丙酸的產(chǎn)生伴隨著還原氫的利用。還原氫在氫化酶的作用下生成H2。瘤胃溶解H2濃度升高不利于乙酸和丁酸發(fā)酵，利于丙酸發(fā)酵，故而TMR 攪拌40 min 的瘤胃丙酸占TVFA 百分比顯著高于攪拌30 min。本試驗不同攪拌時間的TMR 的TVFA 無顯著差異，TVFA 隨著粒徑的減小而增加，這個結(jié)果與 Kononoff 等[16]的結(jié)果一致。

NH3-N 是蛋白質(zhì)在瘤胃降解的主要產(chǎn)物，也是微生物合成菌體蛋白的重要原料。TMR 粒度減小，NH3-N含量增加，說明蛋白質(zhì)分解更加充分。本試驗濃度在數(shù)值上隨粒度的減小線性增加，此結(jié)果與Miyaji 等[17]的結(jié)果一致，與賀鳴[18]的結(jié)果不一致，原因可能是TMR日糧粒度控制的范圍不同。

4 結(jié) 論

在肉牛TMR 制作時，攪拌時間為40 min 時對TMR 顆粒度有顯著的減小作用，對瘤胃發(fā)酵性能未產(chǎn)生不利影響。當平均粒度在6.16 mm 左右會顯著提高肉牛日增重和飼料轉(zhuǎn)化效率。針對肉牛育肥而言，賓州篩第1 層、第2 層、第3 層、底層的TMR 粒度分布比例建議控制在16.7%、33.1%、28.7%、21.5%為宜。