荷斯坦犢牛反芻行為的發(fā)育規(guī)律及其與采食之間的相關性研究

楊 慧 張思源 彭 容 陳天宇 張紅星 肖鑒鑫 劉 帥 曹志軍 邵 偉

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學動物科學學院，烏魯木齊830052；2.中國農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，北京100193)

犢牛階段是奶牛生長發(fā)育的關鍵時期，該階段犢牛的生長和發(fā)育速度快、組織器官功能以及免疫系統(tǒng)都在迅速完善，但外界條件以及營養(yǎng)等各種因素的干預和調控，均會對犢牛今后的生長和發(fā)育造成影響[1]，所以該階段為調控的“窗口期”。反芻行為是反映反芻動物健康的良好指標，也是瘤胃發(fā)育的關鍵標志，它與動物的生產(chǎn)性能、健康狀況有一定相關性[2]。目前有關于反芻行為的研究主要集中在泌乳牛上，仍不清楚新生犢牛反芻行為的變化規(guī)律與采食量之間的相關性。因此本試驗旨在通過測定犢牛反芻行為每日總時長、平均每次行為發(fā)生持續(xù)時長以及日發(fā)生次數(shù)探討其反芻行為的發(fā)育規(guī)律，并研究反芻時間是否與采食量有顯著的相關關系，以期為犢牛健康、科學的養(yǎng)殖模式提供相關的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

本試驗于2020年12月至2021年4月在位于陜西省的現(xiàn)代牧業(yè)寶雞牧場進行。動物飼養(yǎng)和管理程序按照“中國農(nóng)業(yè)大學實驗動物福利與動物實驗倫理委員會”規(guī)定進行，試驗編號：Aw10111202-2-1。

1.2 試驗動物及飼養(yǎng)管理

試驗共選取18頭初生體重為(42.1±5.4) kg的荷斯坦母犢牛，犢牛出生后1 h之內灌服4 L初乳，12 h后再灌服4 L初乳，隨后轉到犢牛島中進行單獨飼喂。從2日齡起，每天飼喂犢牛2次(07:00和15:00)常乳(常乳營養(yǎng)水平見表1)，1～3周齡飼喂量為8 L/d，4～6周齡飼喂量為10 L/d，7周齡飼喂量為8 L/d，在8周齡開始逐漸降奶，56日齡斷奶，犢牛在斷奶后繼續(xù)飼養(yǎng)在犢牛島內直至飼養(yǎng)至84日齡時試驗結束。自4日齡起，為每頭犢牛單獨設置2個采食桶每日分別添加足量的開食料和粗飼料任犢牛自由采食，飼糧組成及營養(yǎng)水平見表2。犢牛島使用稻糠作為墊料，每周進行清潔并補充墊料1次，整個試驗期保持環(huán)境清潔干燥。

表1 常乳營養(yǎng)水平

表2 飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質基礎)

續(xù)表2項目Items開食料Starter粗飼料Forage1)粗脂肪 EE2.252.17中性洗滌纖維 NDF14.3845.99酸性洗滌纖維 ADF6.7031.97

1.3 測定指標及方法

1.3.1 采食量

試驗期間每日記錄開食料和粗飼料投料量和剩余量，用于計算開食料、粗飼料和總固體飼料干物質采食量(DMI)。每周收集開食料和粗飼料的飼料樣品立即存儲在-20 ℃用于進一步營養(yǎng)成分分析。對飼料中干物質(DM)、粗蛋白質(CP)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、粗脂肪(EE)和粗灰分(Ash)含量進行測定，所有營養(yǎng)成分的測定均參考AOAC(2002)[3]。粗飼料使用燕麥干草，先用固定攪拌機將燕麥干草剪至小于2.5 cm長度，再使用賓州篩并按照Kononoff等[4]的方法確定開食料和粗飼料的顆粒分布，并計算物理有效中性洗滌纖維(peNDF)的含量。peNDF含量通過計算3個篩層(19、8和4 mm)的飼料顆粒凈重之和，再乘以飼料原料的NDF含量來進行估算。

1.3.2 行為學指標

在距離犢牛島2.0 m寬、1.8 m高的位置安裝高清紅外攝像機(?？低晹?shù)碼科技有限公司，50 Hz，25 fps，北京，中國)對犢牛進行實時監(jiān)控。所有視頻存儲在硬盤中用于試驗結束后的觀察和數(shù)據(jù)采集。選取第1、2、3、4、6、9和12周，每周最后1日的行為數(shù)據(jù)進行24 h觀察并記錄，觀察日分別為犢牛7、14、21、28、42、63和84日齡。記錄每頭犢牛每日反芻、躺臥、站立和非營養(yǎng)性口腔行為的每日總時長、平均每次行為發(fā)生持續(xù)時長和日發(fā)生次數(shù)。其中反芻行為定義為：犢牛反復咀嚼1個從胃里返上來的食團，伴隨著有節(jié)奏的下頜運動，直至其吞咽的過程，并且在2 min前未發(fā)生采食行為。躺臥行為定義為：胸骨著地并且頭保持昂起或低下。站立行為定義為：四腳著地(無論是否移動)。非營養(yǎng)性口腔行為定義為：除采食以外的口腔行為，包括舔墊料、舔牛舍、舔桶和舔其他犢牛的身體以及梳理毛發(fā)等行為。記錄方法和標準均參照Kargar等[5]報道。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2016進行整理和匯總，將收集的數(shù)據(jù)分為第1、2、3、4、6、9、12周進行統(tǒng)計分析。采用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析和顯著性檢驗，差異顯著時采用Duncan氏法進行組間的多重比較。試驗結果用“平均值±標準誤”表示，通過SPSS 21.0統(tǒng)計軟件進行Pearson相關分析，以P<0.05為差異顯著性判斷標準，以P<0.01為差異極顯著性判斷標準。

2 結 果

2.1 不同周齡對犢牛采食量的影響

由表3可知，犢牛斷奶后固體飼料DMI顯著高于斷奶前(P<0.05)。犢牛固體飼料DMI、總NDF采食量和總peNDF采食量均隨著周齡增加逐漸增加(P<0.05)。在斷奶前，犢牛飲食主要以常乳為主，剛出生1周的犢牛，開食料和粗飼料DMI低于其他各周齡，且顯著低于斷奶后(P<0.05)，分別攝入10.26和0.56 g/d。第6周，犢牛固體飼料DMI有明顯增加趨勢，其中開食料DMI為110.38 g/d，粗飼料DMI為21.26 g/d，開食料DMI占固體飼料DMI的83.85%。第9周，與斷奶前相比，犢牛固體飼料DMI顯著增加(P<0.05)，其中開食料DMI為1 944.79 g/d，粗飼料DMI為194.56 g/d，開食料DMI占固體飼料DMI的90.91%。

表3 不同周齡對犢牛采食量的影響

2.2 不同周齡對犢牛行為學指標的影響

由表4可知，第1周，犢牛反芻行為每日總時長為9.57 min，第6周反芻每日總時長達到121.52 min，反芻行為每日總時長隨周齡增加逐漸增加(P<0.05)；除第3周外，犢牛斷奶后反芻平均持續(xù)時長顯著高于斷奶前(P<0.05)；犢牛每日反芻次數(shù)隨周齡增加逐漸增多(P<0.05)。非營養(yǎng)性口腔行為每日總時長在斷奶前隨周齡增加而增加(P<0.05)，但斷奶后顯著低于第6周(P<0.05)。躺臥行為每日總時長在第3、12周分別為每日1 057.42、1 005.40 min，顯著低于第1、2、4、6和9周(P<0.05)。站立行為每日總時長在第12周為每日409.40 min，顯著高于第1、2、4、6和9周(P<0.05)，且其他各周齡間無顯著差異(P>0.05)。

表4 不同周齡對犢牛行為學指標的影響

2.3 飼糧中不同營養(yǎng)成分采食量與犢牛不同行為之間的相關性

由表5可知，犢牛DM、NDF和peNDF采食量與反芻行為每日總時長、平均持續(xù)時長和日發(fā)生次數(shù)均呈極顯著正相關(P<0.01)，其中總NDF采食量與反芻每日總時長的相關性最高(r=0.719)，并且粗飼料中的NDF和peNDF采食量與反芻總時長的相關系數(shù)都高于開食料。開食料、粗飼料中的DM、NDF和peNDF采食量與非營養(yǎng)性口腔行為均無顯著相關(P>0.05)，但常乳DMI與非營養(yǎng)口腔行為每日總時長極顯著正相關(r=0.440，P<0.01)。開食料、粗飼料中的DM、NDF和peNDF采食量與躺臥行為每日總時長呈顯著或極顯著負相關(P<0.05或P<0.01)。開食料DM、NDF和peNDF采食量與站立行為每日總時長呈極顯著正相關(P<0.01)。

表5 飼糧中不同營養(yǎng)成分采食量與犢牛不同行為之間的相關性

3 討 論

3.1 不同周齡對犢牛采食量的影響

犢牛在斷奶前以常乳采食為主。本試驗中，犢牛在第1周開始攝入少量的固體飼料(開食料和干草)，當常乳供應量減少或者斷奶時，犢牛開始從依賴常乳中提供的營養(yǎng)物質轉變?yōu)橐蕾嚬腆w飼料提供的營養(yǎng)物質，固體飼料采食量有明顯增加趨勢；在斷奶后犢牛開始完全依靠固體飼料來獲取營養(yǎng)物質，固體飼料采食量顯著增加。Diaz等[6]研究發(fā)現(xiàn)，當不給犢牛飼喂固體飼料時，犢牛甚至會采食墊草來滿足自己對固體飼料的需求。而這一時期正是犢牛由“單胃動物”向反芻動物過渡的關鍵階段。

3.2 犢牛行為和采食量之間的關系

犢牛行為是衡量其是否受到良好福利待遇的體現(xiàn)。本試驗將反芻、非營養(yǎng)性口腔、躺臥和站立4種行為分別與采食量進行相關關系分析，發(fā)現(xiàn)反芻行為與DMI之間具有顯著的正相關關系，反芻活動的增加建立在DMI增加的基礎上。一定條件下，可用反芻時間預測犢牛的采食量[7]。本試驗中，犢牛反芻行為每日總時長與總DMI呈顯著正相關(r=0.707)，同樣的，Swanson等[8]也發(fā)現(xiàn)同樣的結果(r=0.69)。本研究中，隨著周齡的增加，犢牛DMI增加，且其反芻每日總時長、平均持續(xù)時長和次數(shù)均呈增加趨勢。這與Hepola等[9]研究犢牛斷奶后反芻時間隨固體采食量的增加而增加結論一致。犢牛反芻活動受犢牛年齡和固體飼料消耗的影響[10]。反芻動物反芻活動的發(fā)生開始于幼齡階段，其發(fā)育過程也伴隨著反芻功能的逐漸增強，幼齡反芻動物反芻行為建立在10～20日齡[2]。通常反芻行為伴隨或先于瘤胃發(fā)育，在最初反芻行為的發(fā)生時，犢牛對固體飼料的采食量較少，隨著犢牛日齡增加，反芻時間的長短與固體飼料的采食量有顯著相關性。隨著犢牛年齡和固體飼料攝入的增長，犢牛的消化系統(tǒng)與消化方式發(fā)生巨大的改變，瘤胃功能的重要性和利用粗飼料的能力逐漸提高，反芻時間隨之增加。而成年牛瘤胃發(fā)育成熟，已形成了穩(wěn)定的瘤胃微生物區(qū)系，受飼糧影響較小[11]。

非營養(yǎng)性口腔行為包括舔墊料、舔牛舍、舔桶、舔其他犢牛的身體以及梳理毛發(fā)等行為。Redbo等[12]研究發(fā)現(xiàn)，非營養(yǎng)性口腔行為是一種巴甫洛夫類型的反應，當犢牛即將被喂食時可以觀察到其表現(xiàn)出非營養(yǎng)性口腔行為，喂食后在休息時犢牛非營養(yǎng)性口腔行為發(fā)生率就會降低。本研究中，犢牛非營養(yǎng)性口腔行為與固體飼料DMI無相關關系，但犢牛在斷奶前2周，非營養(yǎng)性口腔行為每日總時長達到216.57 min，而斷奶后1周顯著減少至103.60 min，可能的原因是由于犢牛在斷奶后干草攝入量突然提高從而減少了非營養(yǎng)性口腔行為的發(fā)生頻次。研究表明，在犢牛飼糧中增添干草，能夠增加DMI，從而促進胃腸道填充，讓犢牛產(chǎn)生飽腹感，進而降低了非營養(yǎng)性口腔行為[13-14]。

躺臥行為在動物的所有行為中具有優(yōu)先選擇權，特別是躺臥總時長、平均持續(xù)時長和次數(shù)被確定為奶牛舒適度的一項關鍵指標[15]。幼齡時期，犢牛表現(xiàn)出更多的躺臥行為，本試驗中犢牛平均躺臥總時長達17.97 h/d，這與Schirmann等[15]的研究結果18 h/d較一致。本研究發(fā)現(xiàn)，躺臥時長與采食量呈負相關關系，而站立時間與采食量呈正相關關系。第1周，犢牛躺臥行為總時長最長、平均持續(xù)時長最長、次數(shù)最少，隨周齡增加，躺臥時長有減少的趨勢。站立行為時長在第1周最短，隨周齡增加有增加的趨勢?？赡艿脑蛟谟跔倥Ｕ幱跈C體快速發(fā)育的時期，采食量隨周齡增加顯著增加，導致采食時間增加，躺臥時間相應減少，站立時間增加。

3.3 飼糧中營養(yǎng)成分與反芻行為之間的關系

反芻動物飼糧中NDF含量影響瘤胃健康，也是影響反芻行為的關鍵因素[16]。反芻行為時間長短與飼糧粒度的大小呈正相關，粒度越大奶牛的反芻時間越長[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，犢牛反芻時長與NDF、peNDF采食量呈顯著正相關，與粗飼料NDF含量的相關性也很大。有研究發(fā)現(xiàn)，每多攝入1 kg粗飼料NDF，反芻時間比平均值高出約22 min/d[18]。Dado等[19]和Allen[20]研究發(fā)現(xiàn)，當奶牛飼糧中NDF含量從25%提高到35%時，奶牛每日反芻時間從380 min提高到510 min?？赡苁且驗镹DF攝入量增加可增大瘤胃內食糜的體積，促進咀嚼和反芻。Beauchemin[21]通過改變飼糧原料粒度，使其peNDF水平為10.5%、11.8%和13.8%，發(fā)現(xiàn)隨著飼糧peNDF水平的提高，奶牛日反芻時長呈線性增加。NDF和peNDF能夠提高犢牛的反芻活動能力，并在反芻時間的長短及反芻頻率方面起決定作用。這可能是由于其提高了飼糧在反芻動物瘤胃中的平均滯留時間，從而降低了飼糧在瘤胃的通過速率，并由此引起了反芻活動的增強[16,22]。peNDF能刺激咀嚼和反芻活動促進唾液分泌進而提高瘤胃的緩沖能力，當飼糧中peNDF缺乏或粗飼料過細時，能夠減少咀嚼和反芻行為[23]。飼喂粗飼料的動物瘤胃微生物以擬桿菌門和厚壁菌門為主，厚壁菌門具有大量分解纖維的菌屬，微生物可以利用這些細菌發(fā)酵并產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸以提供能量，它還可以使瘤胃中纖維降解菌的定植增加，有助于瘤胃發(fā)育和微生物區(qū)系成熟[24]。所以飼糧NDF和peNDF的攝入可能更有助于瘤胃的發(fā)育和微生物定植，從而促進犢牛的反芻活動。因此，NDF和peNDF攝入量是影響犢牛反芻活動的關鍵因素。

4 結 論

在本試驗中，犢牛反芻時間隨周齡增加而增加，并且反芻時間與DMI呈顯著正相關，且與粗飼料NDF和peNDF采食量相關性較高，表明固體飼料DMI和飼糧中NDF和peNDF的攝入量是影響犢牛反芻發(fā)育的關鍵因素，且NDF和peNDF攝入量可以作為預測犢牛反芻發(fā)育的關鍵指標。