岳玉秀

（吉林工程職業(yè)學(xué)院，吉林四平 136001）

畜牧業(yè)在氣候變化中扮演重要角色，據(jù)估計(jì)占全球人為溫室氣體排放的14.5%。通過(guò)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控減少甲烷排放是很有前途的方法。大量營(yíng)養(yǎng)和毒理評(píng)價(jià)已證明藻類(lèi)生物作為飼料原料的可行性（Becker，2004）。微藻含有多種生物活性化合物，Vaz等（2016）報(bào)道了這些微生物在食品、動(dòng)物飼料、化妝品行業(yè)、色素和添加劑生產(chǎn)中的潛力。由于微藻的二氧化碳生物固化能力強(qiáng)，有助于減少溫室效應(yīng)。此外，微藻不與糧食作物競(jìng)爭(zhēng)土地資源，不需要耕地，同時(shí)可以利用廢物作為繁殖養(yǎng)料。大豆副產(chǎn)品豆粕是家畜的主要蛋白質(zhì)原料，但這種原料的價(jià)格波動(dòng)較大。因此，使用微藻生產(chǎn)生物柴油的潛力越來(lái)越受到人們關(guān)注，特別是因?yàn)橐恍┪⒃迕抗暜a(chǎn)出的油是大豆的150倍（Satyanarayana等，2011）。裸藻是一種微藻，可以產(chǎn)生多種對(duì)人體健康至關(guān)重要的維生素和氨基酸。Aemiro等（2016）體外研究中發(fā)現(xiàn)，裸藻可以降低瘤胃原生動(dòng)物種群數(shù)量和甲烷排放量，同時(shí)在干物質(zhì)基礎(chǔ)上添加多達(dá)10%的裸藻，除了可以減少甲烷排放外，還可以顯著提高干物質(zhì)和有機(jī)物的消化率。但目前關(guān)于裸藻對(duì)綿羊甲烷排放抑制效果的研究并不多，因此，本研究評(píng)估了日糧中不同水平的裸藻替代豆粕對(duì)在綿羊甲烷排放和氮效率的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與設(shè)計(jì) 試驗(yàn)選取4只初始體重為（53.8±4.6）kg的綿羊，采用4×4拉丁方設(shè)計(jì)。每只綿羊被放置在一個(gè)帶有通風(fēng)的呼吸收集罩的單獨(dú)代謝籠中，每天早上8點(diǎn)30和下午4點(diǎn)30各飼喂一次，飼料精料（濃縮料）和粗料（牧草）按照7∶3的比例投喂，綿羊可以自由舔舐礦物鹽塊（1732 mg氧化鐵，1104 mg硫酸銅，377 mg硫酸鈷，66 mg硫酸鋅，1235 mg碳酸錳，1046 mg碘酸鈣，77 mg亞硒酸鈉，33 mg氯化鈉）。試驗(yàn)日糧化學(xué)成分組成見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)日糧化學(xué)成分組成

1.2 試驗(yàn)程序 該試驗(yàn)進(jìn)行了84 d，每21 d為1個(gè)周期，包括14 d的適應(yīng)期，隨后進(jìn)行5 d的消化試驗(yàn)和2 d的24 h開(kāi)放循環(huán)呼吸試驗(yàn)，以測(cè)量氣體交換。在每個(gè)周期內(nèi)收集5 d的糞便和尿液，并對(duì)每個(gè)處理的糞便樣本進(jìn)行混合和采樣。樣本在60℃烘箱中干燥48 h，研磨粉碎后過(guò)1 mm的篩子進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)室分析。將尿液收集到裝有100 mL硫酸的桶中，將pH降至3.0以下，防止細(xì)菌對(duì)氮化合物的降解。約50 mL/L的尿液樣本被再次采樣，并儲(chǔ)存在-20℃，以供分析。樣品在135℃干燥2 h后進(jìn)行干物質(zhì)、有機(jī)物、灰分、粗脂肪、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維分析。樣品的總能用氧彈式熱量計(jì)測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)計(jì)算 將呼吸系統(tǒng)獲得的總甲烷氣體的體積用換算系數(shù)39.54 kJ/L轉(zhuǎn)換為總能值。消化能計(jì)算為能量攝入與糞便能量之差，甲烷能量損失為L(zhǎng)/day×39.54 kJ/L排放的CH4。氮沉積量（g/d）為日糧總氮攝入量與糞、尿總氮攝入量之差，氮效率為總氮沉積量除以總氮攝入量×100。飼料效率為日平均增重除以日干物質(zhì)攝入量×100。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析 采用SAS軟件對(duì)體內(nèi)研究獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，模型為Yij=μ+ Ti + eij，其中Yij因變量，μ是總體平均值，Ti為固定處理因素，Ai是隨機(jī)效應(yīng)，Pi為時(shí)間效應(yīng)，eij為殘差。各組均值的標(biāo)準(zhǔn)誤差采用SAS軟件中的最小二乘均值法確定。P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 裸藻替代豆粕對(duì)綿羊養(yǎng)分?jǐn)z入量和消化率的影響 由表2可知，日糧裸藻替代豆粕水平對(duì)綿羊干物質(zhì)和有機(jī)物的攝入量無(wú)顯著影響（P＞0.05），但隨著裸藻添加水平的升高，中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和粗蛋白質(zhì)攝入量表現(xiàn)為顯著線性降低（P＜0.05）?？偰軘z入量隨裸藻替代豆粕的量升高而線性升高（P＜0.05）。

由表3可知，日糧裸藻添加水平對(duì)干物質(zhì)和總能表觀消化率無(wú)顯著影響（P＞0.05），但有顯著下降趨勢(shì)（P=0.06）。隨著日糧裸藻替代豆粕水平的升高，有機(jī)物、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和粗蛋白質(zhì)表觀消化率顯著降低（P＜0.05）。

表2 裸藻替代豆粕對(duì)綿羊養(yǎng)分?jǐn)z入量的影響

表3 裸藻替代豆粕對(duì)綿羊養(yǎng)分表觀消化率的影響%

2.2 裸藻替代豆粕對(duì)綿羊甲烷排放和能量損失的影響 由表4可知，當(dāng)甲烷排放量以L/d、g/d、L/kg干物質(zhì)攝入量、g/kg干物質(zhì)攝入量和甲烷能量損失（占總能攝入量百分比）表示時(shí)，隨著日糧裸藻添加水平的升高，甲烷排放量呈顯著線性和二次曲線下降（P＜0.05）。

表4 裸藻替代豆粕對(duì)綿羊甲烷排放的影響

如表5可知，糞便能量損失占總能攝入量的比例在25%～28%之間，裸藻添加水平對(duì)其無(wú)顯著影響（P＞0.05），但它顯示出線性升高趨勢(shì)（P=0.06）。另一方面，能量損失通過(guò)甲烷排放占總能攝入量比例表示時(shí)顯著降低（P＜0.05）。

2.3 裸藻替代豆粕對(duì)綿羊蛋白利用效率的影響 由表6可知，100%豆粕添加組（對(duì)照組）粗蛋白質(zhì)攝入量較高，且隨裸藻添加水平的升高，粗蛋白質(zhì)攝入量顯著降低（P＜0.05）。糞蛋白損失量與蛋白質(zhì)攝入量之比隨裸藻添加水平的升高而線性升高（P＜0.05），糞蛋白損失（g/d））呈線性增加（P＜0.05）。另一方面，尿蛋白損失（g/d和占總蛋白攝入的比例）隨裸藻添加水平的增加呈線性和二次曲線下降（P＜0.05）?？偟鞍讚p失占總蛋白攝入的比例隨裸藻添加水平的升高而顯著降低（P＜0.05），蛋白效率線性增加（P＞0.05），但對(duì)飼料效率和日增重?zé)o顯著影響（P＞0.05）。

表5 裸藻替代豆粕對(duì)綿羊能量損失的影響

表6 裸藻替代豆粕對(duì)綿羊蛋白利用、損失和沉積的影響

3 討論

本研究以苜蓿干草為基礎(chǔ)飼料，采用不同比例的褐藻代替豆粕，評(píng)估其對(duì)綿羊甲烷排放、采食量、消化率、能量損失和氮效率的影響。瘤胃中發(fā)酵碳水化合物的量和產(chǎn)生丙酸與醋酸的比例是產(chǎn)生甲烷的兩個(gè)因素，日糧脂質(zhì)影響腸道甲烷排放取決于脂質(zhì)添加水平、脂肪酸鏈長(zhǎng)度及脂質(zhì)與基礎(chǔ)日糧成分之間的相互作用。在本研究中裸藻替代豆粕，以g/甲烷kg干物質(zhì)攝入量或L甲烷/kg干物質(zhì)攝入量表示甲烷排放，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，甲烷排放降低37%。同樣，與對(duì)照組相比，以L/d、g/d或mL/min/代謝體重表示的腸道甲烷排放，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，排放量降低了34%，這是由于裸藻中脂肪濃度較高可能會(huì)減少瘤胃發(fā)酵，從而影響有機(jī)質(zhì)和纖維的消化率，同時(shí)降低甲烷的產(chǎn)量，這與Hristov等（2013）的研究結(jié)果一致。在體內(nèi)研究中，與Patra（2014）研究報(bào)道相比，腸內(nèi)甲烷排放在日糧脂肪添加比例相對(duì)降低，這種變化可能與飼料與精料比例或脂質(zhì)來(lái)源的差異有關(guān)。在本研究中，我們觀察到裸藻組中甲烷的能量損失占豆粕總能量攝入量的11%，而裸藻以60%替代豆粕后能量損失降低到7%，這說(shuō)明用裸藻代替豆粕，除了可以減少腸內(nèi)甲烷排放外，還可以減少甲烷帶來(lái)的能量損失，提高能源效率。

Grainger等（2011）發(fā)現(xiàn)，日糧脂肪對(duì)采食量、消化率和瘤胃發(fā)酵的影響各不相同，這可能與脂肪類(lèi)型、濃度、日糧成分和動(dòng)物種類(lèi)有關(guān)。本研究中，用裸藻代替豆粕會(huì)引起日糧脂肪含量發(fā)生變化，但并不影響干物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋白質(zhì)、總能和纖維的攝入量。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)有機(jī)物、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維表觀消化率降低，干物質(zhì)和總能表觀消化率有降低趨勢(shì)，這與Huws等（2010）的研究結(jié)果一致。在反芻動(dòng)物日糧中添加脂肪被廣泛用于增加日糧能量水平，以提高動(dòng)物的性能。Hess等（2008）報(bào)道，由于產(chǎn)生甲烷而損失的能量攝入量估計(jì)占總能量攝入量的2%～12%之間。隨著本研究綿羊日糧裸藻添加水平的增加，總能攝入量增加，消化能攝入量卻保持不變，這是由于糞便能量損失占總能攝入量的比例不受裸藻添加水平的影響。

在本研究中，大部分蛋白通過(guò)尿液的形式損失，結(jié)果表明，豆粕組可消化蛋白的損失較高，而隨著裸藻添加水平的增加則相反，這說(shuō)明隨著日糧裸藻濃度的增加，可消化氮利用效率提高，這可能與裸藻中存在較高的脂肪濃度有關(guān)，可能滅活了瘤胃中的微生物活動(dòng)，增加了消化道后段各種氨基酸的吸收。因此，即使對(duì)照組氮濃度較高，氮平衡也沒(méi)有顯著變化。相關(guān)研究表明，當(dāng)為反芻動(dòng)物提供脂肪補(bǔ)充劑時(shí)，原生動(dòng)物數(shù)量的減少通常與瘤胃細(xì)菌氮循環(huán)的減少有關(guān)，這些作用有助于提高蛋白質(zhì)在消化道下部的利用效率。Tandon等（2008）研究證實(shí)，日糧化合物（包括油）可以減少瘤胃發(fā)酵，避免瘤胃降解的蛋白流動(dòng)，使蛋白質(zhì)在酶消化后以氨基酸的形式吸收。

4 結(jié)論

在綿羊日糧中，用裸藻代替豆粕可以降低甲烷排放、能量損失，提高可消化氮的利用率，但對(duì)總體氮平衡和平均日增重?zé)o顯著影響。