高朝煜 王晶晶 邱清華 祝仰祥 邱鑫君 曹兵海 蘇華維

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100193)

熱應(yīng)激是指動(dòng)物受到的環(huán)境刺激超過(guò)其本身體溫調(diào)節(jié)能力時(shí)，所引起的包括非特異性反應(yīng)和特異性障礙在內(nèi)的全身性適應(yīng)癥，在全球變暖的大趨勢(shì)下，這無(wú)疑會(huì)降低動(dòng)物的生產(chǎn)效率[1]。牛皮下脂肪厚、汗腺不發(fā)達(dá)，是典型的耐寒不耐熱的恒溫哺乳動(dòng)物，有大量研究證實(shí)了高溫對(duì)肉牛生長(zhǎng)過(guò)程的不利影響[2]。熱應(yīng)激條件下，機(jī)體血流速度加快，從而增加肉牛皮膚與環(huán)境間的熱傳導(dǎo)和對(duì)流[3]，除此之外，也加快了肉牛的排汗和呼吸頻率，增強(qiáng)了機(jī)體的蒸發(fā)散熱機(jī)制，有70%～85%的熱量散失是通過(guò)出汗和呼吸完成的[4]。在熱應(yīng)激反應(yīng)中，下丘腦-垂體-腎上腺軸起到關(guān)鍵作用，這種作用將神經(jīng)信息轉(zhuǎn)換成生理反應(yīng)，不僅改變?nèi)馀５难迳笜?biāo)，也通過(guò)影響瘤胃微生物進(jìn)而影響瘤胃發(fā)酵模式，進(jìn)一步導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化率、瘤胃內(nèi)總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)產(chǎn)量改變[5]。以血清中激素水平為例，熱應(yīng)激條件下肉牛血清中催乳素水平持續(xù)上升，引起發(fā)情周期延長(zhǎng)、配種受胎率下降等繁殖性能損害[6]；從瘤胃發(fā)酵模式考慮，熱應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致肉牛瘤胃中的pH降低，乳酸濃度增加[7]，總揮發(fā)性脂肪酸濃度下降[8]，從而對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率產(chǎn)生影響，使生產(chǎn)性能下降[9]。在國(guó)內(nèi)，針對(duì)肉牛熱應(yīng)激的研究主要集中在飼料添加劑對(duì)熱應(yīng)激的緩解作用，通過(guò)改變飼糧結(jié)構(gòu)減少體內(nèi)產(chǎn)熱從而緩解熱應(yīng)激的研究并不多見。為此，本試驗(yàn)比較了熱應(yīng)激條件下育肥期荷斯坦閹牛飼喂不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧后在生長(zhǎng)性能、瘤胃發(fā)酵及血清生化指標(biāo)上的差異，以期為通過(guò)調(diào)節(jié)飼糧營(yíng)養(yǎng)水平來(lái)緩解肉牛育肥過(guò)程中熱應(yīng)激的養(yǎng)殖模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)時(shí)間：2018-06-15—2018-09-29，共105 d，其中預(yù)試期15 d，正試期90 d。試驗(yàn)地點(diǎn)：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)肉牛試驗(yàn)基地，位于北京市昌平區(qū)南口鎮(zhèn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與飼糧

試驗(yàn)采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選用10頭體重為(705.6±34.1)kg的20月齡健康荷斯坦閹牛，按照隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)分成2組，每組5頭，分別飼喂總可消化養(yǎng)分(TDN)為78%、粗蛋白質(zhì)(CP)含量為12%的高營(yíng)養(yǎng)水平飼糧和TDN為73%、CP含量為11%的低營(yíng)養(yǎng)水平飼糧。高營(yíng)養(yǎng)水平飼糧的配方依據(jù)《日本飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)·肉用牛(2008年版)》[10]設(shè)計(jì)，低營(yíng)養(yǎng)水平飼糧的配方參考肉牛育肥場(chǎng)常用營(yíng)養(yǎng)水平設(shè)計(jì)。試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗(yàn)飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of test diets (DM basis) %

續(xù)表1項(xiàng)目Items低營(yíng)養(yǎng)水平組Lownutrientlevelgroup高營(yíng)養(yǎng)水平組Highnutrientlevelgroup食鹽NaCl0.670.83小蘇打NaHCO30.670.83石粉Limestone0.670.83預(yù)混料Premix1)0.670.83合計(jì)Total100.00100.00營(yíng)養(yǎng)水平Nutrientlevels2)有機(jī)物OM94.6894.75粗蛋白質(zhì)CP10.912.0中性洗滌纖維NDF30.420.8酸性洗滌纖維ADF16.210.4鈣Ca0.470.45磷P0.270.30總可消化養(yǎng)分TDN7378

1.3 飼養(yǎng)管理

本試驗(yàn)采用全混合日糧(TMR)飼喂，每天飼喂2次(08:00和17:00)。所有牛只自由采食、自由飲水。試驗(yàn)期間，每間隔 1 d清理1次水槽，保證試驗(yàn)牛的健康飲水；每5 d清理1次牛舍，保證試驗(yàn)牛健康舒適的生活環(huán)境。

1.4 樣品收集與測(cè)定

1.4.1 溫濕度信息的采集及呼吸頻率計(jì)次

正試期內(nèi)，每天用溫濕度記錄儀記錄牛舍的溫度和濕度(數(shù)據(jù)采集間隔為30 min/次)，用于計(jì)算牛舍的溫濕度指數(shù)(THI)，并于每天06:00和14:00記錄試驗(yàn)牛的呼吸頻率(RR)。THI計(jì)算公式：

THI=0.81×T+RH×(T-14.40)+46.40[11]。

式中：T為環(huán)境溫度；RH為相對(duì)濕度。

THI低于74，表明肉牛未遭受熱應(yīng)激；若THI在75～78，肉牛為輕度熱應(yīng)激狀態(tài)；THI若THI在79～83，肉牛為中度熱應(yīng)激狀態(tài)；若THI大于84，則肉牛為重度熱應(yīng)激狀態(tài)[11]。

1.4.2 生長(zhǎng)性能的測(cè)定

在正試期的第1天和第90天晨飼前對(duì)試驗(yàn)牛稱重，每天記錄飼喂量及剩料量，用于計(jì)算干物質(zhì)采食量(DMI)、平均日增重(ADG)和飼料轉(zhuǎn)化效率(FCR)。

1.4.3 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的測(cè)定

正試期內(nèi)每個(gè)月連續(xù)3 d采集試驗(yàn)牛飼料樣、剩料樣及糞樣。采用直腸取糞法收集糞樣(200 g左右)，每天采4次，加入10%的酒石酸，混勻并置于65 ℃烘箱中，烘干回潮，將粉碎后的樣品做好標(biāo)記，保存待測(cè)。試驗(yàn)采用內(nèi)源指示劑法推算各營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率，計(jì)算公式為：

某營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率(%)=100×(bc/ad)[12]。

式中：a為飼糧中該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量；b為糞中該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量；c為飼糧中酸不溶灰分的含量；d為糞中酸不溶灰分的含量。

測(cè)定試驗(yàn)期間所采集的飼料樣、剩料樣和糞樣中干物質(zhì)(DM)、CP、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)的含量，其中CP含量的測(cè)定方法為凱氏定氮法，EE含量的測(cè)定方法為索氏浸提法，Ash含量的測(cè)定方法為高溫灼燒法，NDF和ADF含量的測(cè)定方法為濾袋法。所有常規(guī)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的測(cè)定均按照張麗英[13]主編《飼料分析及飼料質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)》(第3版)中描述的方法進(jìn)行。

1.4.4 瘤胃發(fā)酵參數(shù)的測(cè)定

正試期內(nèi)，每15 d為1個(gè)采樣周期，分別在試驗(yàn)的第15、30、45、60、75、90天采集瘤胃液樣品，共6次，采集方法為：試驗(yàn)牛采食2 h后，用瘤胃液抽取管及真空泵采集瘤胃液約100 mL。將采集的瘤胃液立即轉(zhuǎn)入10 mL離心管和100 mL小方瓶中。待所有試驗(yàn)牛采樣結(jié)束后，將離心管中瘤胃液以3 000 r/min的速度離心15 min，取上清液分裝在1.5 mL離心管中，做好標(biāo)記并置于-80 ℃的冰箱中待測(cè)。

采集到瘤胃液后，立即測(cè)定并記錄其pH。瘤胃液中揮發(fā)性脂肪酸(VFA)濃度采用氣相色譜法進(jìn)行測(cè)定。

1.4.5 血液參數(shù)的測(cè)定

正試期內(nèi)，每15 d為1個(gè)采樣周期，分別在試驗(yàn)的第15、30、45、60、75、90天采集血液樣品，共6次，采集方法為：晨飼前使用一次性靜脈采血針和真空負(fù)壓采血管對(duì)試驗(yàn)牛進(jìn)行尾靜脈采血。采集的血液于實(shí)驗(yàn)室靜置2 h后，以3 000 r/min的速度離心15 min，制備血清并進(jìn)行分裝。其中用于檢測(cè)血清生化指標(biāo)及內(nèi)分泌激素的樣品置于-20 ℃的冰箱中保存，用于檢測(cè)血清抗氧化指標(biāo)及熱休克蛋白70(HSP70)的樣品置于-80 ℃待測(cè)。

血清生化指標(biāo)采用HITACHI-7020型全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)，包括葡萄糖(GLU)、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、總蛋白(TP)、白蛋白(ALB)、尿素氮(UN)、肌酐(CRE)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)和低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)含量及谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、堿性磷酸酶(ALP)活性。血清HSP70、生長(zhǎng)激素(GH)、胰島素(INS)、皮質(zhì)醇(COR)、丙二醛(MDA)和活性氧(ROS)含量采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)法檢測(cè)。血清過(guò)氧化氫酶(CAT)活性采用可見光法檢測(cè)，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)活性采用比色法檢測(cè)，超氧化物歧化酶(SOD)活性采用WST-1微板法檢測(cè)，總抗氧化能力(T-AOC)采用2,2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)快速法檢測(cè)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)先由Excel 2010進(jìn)行初步整理，然后采用SPSS 22.0進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(ttest)，當(dāng)P<0.05時(shí)，認(rèn)為差異顯著；當(dāng)P<0.01時(shí)，認(rèn)為差異極顯著；當(dāng)0.05≤P<0.10時(shí)，認(rèn)為差異有顯著的趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)期間的環(huán)境情況

正試期每天的溫度、相對(duì)濕度及THI的變化情況如圖1所示。試驗(yàn)全期平均THI為74.42，表明試驗(yàn)牛已經(jīng)產(chǎn)生了熱應(yīng)激。

圖1 正試期內(nèi)溫度、相對(duì)濕度及THI變化情況Fig.1 Temperature,relative humidity and THI changes during formal test period

2.2 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛呼吸頻率的影響

圖2展示了正試期內(nèi)2組試驗(yàn)牛在06:00和14:00的呼吸頻率。結(jié)果顯示，試驗(yàn)期內(nèi)各采樣時(shí)期的06:00和14:00，低營(yíng)養(yǎng)水平組和高營(yíng)養(yǎng)水平組的呼吸頻率差異均不顯著(P>0.05)。

圖2 荷斯坦閹牛06:00和14:00的呼吸頻率Fig.2 Respiratory rate of Holstein steers at 06:00 and 14:00

2.3 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛生長(zhǎng)性能的影響

不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛生長(zhǎng)性能的影響見表2。試驗(yàn)全期(第1～90天)，高營(yíng)養(yǎng)水平組荷斯坦閹牛的DMI顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.05)，而ADG在數(shù)值上高于低營(yíng)養(yǎng)水平組，F(xiàn)CR在數(shù)值上低于低營(yíng)養(yǎng)水平組。

表2 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛生長(zhǎng)性能的影響Table 2 Effects of diets with different nutrient levels on growth performance of fattening Holstein steers under heat stress conditions

2.4 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響見表3。在第1～30天、第31～60天期間，高營(yíng)養(yǎng)水平組CP的表觀消化率有高于低營(yíng)養(yǎng)水平組的趨勢(shì)(P=0.090、P=0.061)；在第61～90天期間，高營(yíng)養(yǎng)水平組NDF及ADF的表觀消化率顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.05)；在第31～60天期間，高營(yíng)養(yǎng)水平組OM的表觀消化率有高于低營(yíng)養(yǎng)水平組的趨勢(shì)(P=0.083)。

表3 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響Table 3 Effects of diets with different nutrient levels on nutrient apparent digestibility of fattening Holstein steers under heat stress conditions %

2.5 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛瘤胃液pH的影響見表4。在第15、30、45天，不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)荷斯坦閹牛的瘤胃液pH沒(méi)有產(chǎn)生顯著影響(P>0.05)；在第60和90天，高營(yíng)養(yǎng)水平組的瘤胃液pH顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.05)；在第75天，高營(yíng)養(yǎng)水平組的瘤胃液pH有低于低營(yíng)養(yǎng)水平組的趨勢(shì)(P=0.069)。

表4 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛瘤胃液pH的影響Table 4 Effects of diets with different nutrient levels on pH of rumen fluid of fattening Holstein steers under heat stress conditions

不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛瘤胃液揮發(fā)性脂肪酸濃度的影響見表5。在各采樣時(shí)間點(diǎn)，高營(yíng)養(yǎng)水平組與低營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃液中乙酸濃度均沒(méi)有顯著差異(P>0.05)；在第90天，高營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃液中丙酸濃度極顯著高于低營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.01)；高營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃液乙酸/丙酸的值在第75天顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.05)，在第90天極顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.01)；與低營(yíng)養(yǎng)水平組相比，高營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃液中戊酸濃度在第15和75天有上升的趨勢(shì)(P=0.050、P=0.077)，在第90天顯著升高(P<0.05)；低營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃液中異戊酸濃度在第15、30、90天極顯著低于高營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.01)；高營(yíng)養(yǎng)水平組與低營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃液中總揮發(fā)性脂肪酸濃度在各采樣時(shí)間點(diǎn)均差異不顯著(P>0.05)。

表5 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛瘤胃液揮發(fā)性脂肪酸濃度的影響Table 5 Effects of diets with different nutrient levels on volatile fatty acid concentrations in rumen fluid of fattening Holstein steers under heat stress conditions

續(xù)表5項(xiàng)目Items低營(yíng)養(yǎng)水平組Lownutrientlevelgroup高營(yíng)養(yǎng)水平組HighnutrientlevelgroupSEMP值P-value第30天Day301.121.060.150.871第45天Day451.040.920.090.573第60天Day600.910.590.110.170第75天Day751.010.720.090.135第90天Day900.930.860.040.443丁酸Butyricacid/(mmol/L)第15天Day1512.3214.530.530.027第30天Day3013.1813.000.970.939第45天Day4512.4011.100.770.448第60天Day6014.3114.290.640.991第75天Day759.2911.291.080.412第90天Day9011.6411.050.660.709異戊酸Isovalericacid/(mmol/L)第15天Day151.242.720.28<0.001第30天Day301.362.960.30<0.001第45天Day451.361.870.190.203第60天Day601.292.170.300.156第75天Day750.951.710.210.058第90天Day901.231.980.160.007戊酸Valericacid/(mmol/L)第15天Day151.001.830.220.050第30天Day300.981.310.100.121第45天Day451.001.210.090.282第60天Day601.071.420.130.205第75天Day750.711.360.180.077第90天Day900.941.310.080.013總揮發(fā)性脂肪酸TVFA/(mmol/L)第15天Day1591.2999.212.610.137第30天Day3091.62101.445.090.388第45天Day4587.9090.683.860.755第60天Day6098.4898.422.720.992第75天Day7577.2797.027.640.230第90天Day9084.7297.626.280.341

2.6 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清生化指標(biāo)的影響

不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清生化指標(biāo)的影響見表6。在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)，不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清中TG、TP、ALB、UN、CRE、HDL-C含量與AST、ALP活性沒(méi)有產(chǎn)生顯著影響(P>0.05)；與低營(yíng)養(yǎng)水平組相比，高營(yíng)養(yǎng)水平組血清中TC、LDL-C含量在第30天均有下降的趨勢(shì)(P=0.078、P=0.080)；高營(yíng)養(yǎng)水平組血清中ALT活性在第90天顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.05)；高營(yíng)養(yǎng)水平組血清中HSP70含量在第75和90天有低于低營(yíng)養(yǎng)水平組的趨勢(shì)(P=0.097)。

表6 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清生化指標(biāo)的影響Table 6 Effects of diets with different nutrient levels on serum biochemical indexes of fattening Holstein steers under heat stress conditions

續(xù)表6項(xiàng)目Items低營(yíng)養(yǎng)水平組Lownutrientlevelgroup高營(yíng)養(yǎng)水平組HighnutrientlevelgroupSEMP值P-value總蛋白TP/(g/L)第15天Day1552.7249.442.670.570第30天Day3054.8350.822.090.376第45天Day4546.5846.382.280.969第60天Day6048.8852.332.830.584第75天Day7551.2644.723.190.334第90天Day9056.7855.722.550.849白蛋白ALB/(g/L)第15天Day1530.9629.501.100.539第30天Day3029.8027.720.780.202第45天Day4527.5328.951.130.571第60天Day6028.9531.051.410.502第75天Day7531.4631.601.080.952第90天Day9033.5432.140.920.478尿素氮UN/(mmol/L)第15天Day152.303.260.140.377第30天Day302.712.690.180.955第45天Day452.942.740.080.224第60天Day603.002.400.250.266第75天Day753.033.090.190.883第90天Day902.933.170.130.413肌酐CRE/(μmol/L)第15天Day1574.2469.102.680.368第30天Day3078.1579.823.270.819第45天Day4566.1871.482.580.344第60天Day6070.3571.233.760.907第75天Day7573.1276.702.730.551第90天Day9077.3473.881.780.361高密度脂蛋白膽固醇HDL-C/(mmol/L)第15天Day151.041.070.050.785第30天Day300.930.870.030.372第45天Day450.850.840.040.960第60天Day600.910.930.040.840第75天Day751.011.000.050.903第90天Day901.141.040.040.266低密度脂蛋白膽固醇LDL-C/(mmol/L)第15天Day150.650.620.040.737第30天Day300.600.550.040.080第45天Day450.520.550.030.635第60天Day600.490.520.020.500第75天Day750.540.550.030.945第90天Day900.620.640.020.616熱休克蛋白70HSP70/(pg/mL)第15天Day15777.72562.7599.260.312

續(xù)表6項(xiàng)目Items低營(yíng)養(yǎng)水平組Lownutrientlevelgroup高營(yíng)養(yǎng)水平組HighnutrientlevelgroupSEMP值P-value第30天Day30692.98676.22101.560.941第45天Day45720.17611.44103.360.634第60天Day60572.88494.4163.990.578第75天Day75687.66436.9775.180.097第90天Day90687.57425.1176.680.087

不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清激素含量的影響見表7。在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)，高營(yíng)養(yǎng)水平組與低營(yíng)養(yǎng)水平組試驗(yàn)牛血清中激素含量均沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。

表7 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清激素含量的影響Table 7 Effects of diets with different nutrient levels on serum hormone contents of fattening Holstein steers under heat stress conditions

不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清抗氧化指標(biāo)的影響見表8。與低營(yíng)養(yǎng)水平組相比，高營(yíng)養(yǎng)水平組血清中ROS含量在第15、45、75和90天有降低的趨勢(shì)(P=0.067、P=0.064、P=0.096、P=0.050)，血清中CAT活性在第45天顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.05)；高營(yíng)養(yǎng)水平組血清中氧化應(yīng)激指數(shù)(OSI)在第15和90天有低于低營(yíng)養(yǎng)水平組的趨勢(shì)(P=0.057、P=0.075)，在第45天則顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組(P<0.05)；在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)，低營(yíng)養(yǎng)水平組與高營(yíng)養(yǎng)水平組血清中GSH-Px與SOD活性、MDA含量、T-AOC均沒(méi)有顯著差異(P>0.05)。

表8 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清抗氧化指標(biāo)的影響Table 8 Effects of diets with different nutrient levels on serum antioxidant indexes of fattening Holstein steers under heat stress conditions

續(xù)表8項(xiàng)目Items低營(yíng)養(yǎng)水平組Lownutrientlevelgroup高營(yíng)養(yǎng)水平組HighnutrientlevelgroupSEMP值P-value氧化應(yīng)激指數(shù)OSI第15天Day150.950.620.090.057第30天Day301.180.820.150.267第45天Day451.200.680.130.037第60天Day601.080.720.120.145第75天Day750.900.650.070.110第90天Day900.950.680.080.075

3 討 論

3.1 THI與呼吸頻率

THI是將溫度和濕度結(jié)合起來(lái)，綜合評(píng)價(jià)環(huán)境最常用的一個(gè)指標(biāo)[14]。據(jù)報(bào)道，當(dāng)環(huán)境中THI大于74時(shí)，肉牛就會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)激[11]。在本研究中，試驗(yàn)全期平均THI為74.42，表明試驗(yàn)牛已經(jīng)產(chǎn)生了熱應(yīng)激。06:00和14:00是一天中有代表意義的時(shí)刻，因此本研究采集了這2個(gè)時(shí)刻下試驗(yàn)牛的呼吸頻率。結(jié)果顯示，14:00的呼吸頻率在數(shù)值上高于06:00。由于目前沒(méi)有熱應(yīng)激條件下肉牛呼吸頻率范圍的標(biāo)準(zhǔn)[15]，故本試驗(yàn)參考奶牛熱應(yīng)激呼吸頻率的標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)熱應(yīng)激每分鐘20次，輕度熱應(yīng)激每分鐘50～60次，中度熱應(yīng)激每分鐘80～120次，重度熱應(yīng)激每分鐘120～160次[16]。本試驗(yàn)中，試驗(yàn)牛的呼吸頻率在一定程度上符合輕度熱應(yīng)激及以上劃分標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛生長(zhǎng)性能和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響

熱應(yīng)激條件下，肉牛的采食量下降、機(jī)體基礎(chǔ)代謝率和糖異生加強(qiáng)致使機(jī)體出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢、免疫能力下降等負(fù)面影響[11]。在本研究中，高營(yíng)養(yǎng)水平組的DMI顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組，該結(jié)果與Drackley等[17]、閆方權(quán)等[18]在奶牛上研究結(jié)果一致。此外，從數(shù)值上看，高營(yíng)養(yǎng)水平組的ADG和FCR優(yōu)于低營(yíng)養(yǎng)水平組，這也表明提高飼糧的營(yíng)養(yǎng)水平在一定程度上改善了荷斯坦閹牛遭受熱應(yīng)激時(shí)的生長(zhǎng)性能。本研究中，高營(yíng)養(yǎng)水平組DM的表觀消化率在熱應(yīng)激期時(shí)出現(xiàn)高于低營(yíng)養(yǎng)水平組的趨勢(shì)，這與前人的研究基本一致。在第61～90天，高營(yíng)養(yǎng)水平組NDF與ADF的表觀消化率顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組，這與高營(yíng)養(yǎng)水平組試驗(yàn)牛飼糧中的精料比例較高，使得瘤胃液pH下降，導(dǎo)致瘤胃中纖維分解菌數(shù)量減少有關(guān)[19]。在第1～60天期間，高營(yíng)養(yǎng)水平組CP的表觀消化率有高于低營(yíng)養(yǎng)水平組的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)殡S精料比例的增加，瘤胃微生物產(chǎn)生了更多的氨態(tài)氮(NH3-N)，因而增強(qiáng)了微生物蛋白的合成和后續(xù)的消化吸收過(guò)程。

3.3 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛瘤胃發(fā)酵的影響

瘤胃液pH用于評(píng)價(jià)瘤胃發(fā)酵狀況，主要受飼糧結(jié)構(gòu)、唾液分泌量、采食速度、瘤胃內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸和其他有機(jī)酸的生成、瘤胃吸收和排出速度等因素的影響，其變化主要與飼糧組成和營(yíng)養(yǎng)水平有關(guān)[20]。給奶牛飼喂不同精粗比的飼糧，隨著精粗比的上升，瘤胃液pH有下降的趨勢(shì)[21]。本試驗(yàn)中，在第60和90天，高營(yíng)養(yǎng)水平組的瘤胃液pH顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組，這與以上研究結(jié)果一致，但在其他采樣時(shí)間，不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧沒(méi)有對(duì)瘤胃液pH產(chǎn)生顯著影響，其原因還需要進(jìn)一步的研究。瘤胃發(fā)酵模式和揮發(fā)性脂肪酸產(chǎn)量受飼糧營(yíng)養(yǎng)水平和結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)飼糧中精料比例升高(淀粉含量較高)時(shí)，瘤胃中淀粉分解菌占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)，使瘤胃發(fā)酵模式主要以丙酸發(fā)酵為主，丙酸和乳酸產(chǎn)量升高；此外，飼糧中淀粉含量升高使得瘤胃中的原蟲活性增強(qiáng)、數(shù)目增多，造成瘤胃中丁酸的濃度及血液中的β-羥丁酸含量升高[22]。纖維含量較高的飼糧導(dǎo)致瘤胃中的纖維分解菌占主要優(yōu)勢(shì)，乙酸和甲烷產(chǎn)量提高，乙酸發(fā)酵增加[23]。本研究中高營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃液中丙酸濃度在第90天顯著高于低營(yíng)養(yǎng)水平組，高營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃液乙酸/丙酸的值在第75和90天顯著低于低營(yíng)養(yǎng)水平組，這主要是因?yàn)楦郀I(yíng)養(yǎng)水平組絲糧的精料水平較高，使得瘤胃中淀粉分解菌占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，纖維降解菌作用減弱，這也佐證了高營(yíng)養(yǎng)水平組NDF和ADF的表觀消化率低的結(jié)果。研究表明，瘤胃液中戊酸和異戊酸濃度隨著非纖維性碳水化合物/中性洗滌纖維的提高而顯著增加[20]。本試驗(yàn)中，高營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃液中異戊酸濃度幾乎全期都顯著高于低營(yíng)養(yǎng)水平組。已有研究證實(shí)飼糧中添加異戊酸可以降低瘤胃液中NH3-N濃度并增加機(jī)體的內(nèi)源氮沉積[24]，結(jié)合本試驗(yàn)中高營(yíng)養(yǎng)水平組CP的表觀消化率較高，說(shuō)明高營(yíng)養(yǎng)水平組瘤胃中出現(xiàn)了更適宜的能氮平衡，這也從側(cè)面證實(shí)了為何高營(yíng)養(yǎng)水平組在熱應(yīng)激條件下生長(zhǎng)性能更好。

3.4 不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清生化指標(biāo)的影響

研究表明，肉牛血清中GLU的含量會(huì)隨著熱應(yīng)激時(shí)間的延長(zhǎng)而降低[25]。本研究中，第1～60天，不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧并沒(méi)有對(duì)試驗(yàn)牛血清中GLU含量產(chǎn)生顯著影響；但與第61～90天相比，熱應(yīng)激期血清GLU含量在數(shù)值上要低，這可能是因?yàn)闄C(jī)體需要分解糖原來(lái)抵抗熱應(yīng)激。Scharf等[26]報(bào)道，當(dāng)肉牛處于慢性熱應(yīng)激時(shí)，血清中GLU含量會(huì)降低，本研究結(jié)果與該結(jié)論相符。ALT和AST活性是判斷肝臟損傷的指標(biāo)，研究表明，在一定范圍內(nèi)提高飼糧的能量水平能夠降低奶牛血清中ALT與AST的活性[18]。在本研究中，不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧對(duì)第90天試血清ALT活性產(chǎn)生了影響，說(shuō)明在長(zhǎng)期熱應(yīng)激條件下，適當(dāng)提高飼糧營(yíng)養(yǎng)水平能降低肝臟的損傷程度。HDL-C與LDL-C作為載脂蛋白，與血液中膽固醇的運(yùn)輸與血脂的代謝功能息息相關(guān)。HDL-C主要負(fù)責(zé)逆向轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇，將脂類由外周轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟，并將其分解代謝；LDL-C負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)血液中的膽固醇，將脂類由肝臟向外周轉(zhuǎn)運(yùn)[27]。本研究結(jié)果表明，在第30天時(shí)，與低營(yíng)養(yǎng)水平組相比，高營(yíng)養(yǎng)水平組試驗(yàn)牛血清中LDL-C的含量有下降的趨勢(shì)，這與血清中TCHO含量檢測(cè)結(jié)果相一致，進(jìn)一步證實(shí)了高營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)熱應(yīng)激下育肥荷斯坦閹牛脂質(zhì)代謝方面的改善作用。熱休克蛋白(HSP)是機(jī)體熱應(yīng)激后起受損細(xì)胞分子伴侶功能的有益化合物[28]，在所有HSP中，HSP70是對(duì)溫度最敏感且熱應(yīng)激后最易誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)[29-30]。據(jù)報(bào)道，HSP70的含量在熱應(yīng)激時(shí)升高[31]。在本研究中，高營(yíng)養(yǎng)水平組血清中HSP70的含量有低于低營(yíng)養(yǎng)水平組的趨勢(shì)，也說(shuō)明了提高飼糧營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)熱應(yīng)激的緩解起到了積極作用。

GH具有促進(jìn)骨骼、內(nèi)臟和全身生長(zhǎng)的作用，并促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成和脂肪的分解。INS是體內(nèi)唯一的降血糖激素，同時(shí)具有促進(jìn)糖原、脂肪和蛋白質(zhì)合成的作用，還能與GH協(xié)同，對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用[32]。據(jù)報(bào)道，熱應(yīng)激條件下奶牛血液中INS含量會(huì)下降，導(dǎo)致機(jī)體分解代謝加強(qiáng)，同時(shí)抑制了GH的分泌，導(dǎo)致奶牛的生產(chǎn)性能下降、免疫力降低[33]。血液中COR的含量被廣泛用作評(píng)價(jià)應(yīng)激的指標(biāo)，但其作用機(jī)理尚不明確。有報(bào)道指出，動(dòng)物處于急性熱應(yīng)激時(shí)，血清COR含量顯著升高，但在慢性熱應(yīng)激時(shí)，血清COR含量可能會(huì)降低[34]。在本研究中，不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧沒(méi)有對(duì)試驗(yàn)牛血清中GH、INS及COR含量產(chǎn)生顯著影響，可能與飼糧營(yíng)養(yǎng)水平的差異不夠明顯有關(guān)。

研究表明，熱應(yīng)激能使肉牛機(jī)體內(nèi)ROS與自由基的含量增加[35]，導(dǎo)致機(jī)體氧化和抗氧化系統(tǒng)的平衡被打破[36]。氧化應(yīng)激是基于促氧化劑和抗氧化劑之間的不平衡定義的，因此我們不僅要分別評(píng)估氧化劑和抗氧化劑的濃度，還要通過(guò)比例分析它們之間的關(guān)系，這個(gè)比例就是OSI(OSI=ROS/T-AOC)。Abuelo等[37]認(rèn)為，OSI可以作為評(píng)估氧化應(yīng)激程度和量化奶牛氧化還原狀態(tài)的一個(gè)新指標(biāo)，因?yàn)樵谒麄兊难芯恐?，通過(guò)OSI的聯(lián)合評(píng)估，發(fā)現(xiàn)了單獨(dú)評(píng)估促氧化劑或抗氧化劑時(shí)不存在的差異。因此，OSI的增加表明氧化應(yīng)激的風(fēng)險(xiǎn)增高，而這種風(fēng)險(xiǎn)可能是ROS過(guò)量產(chǎn)生和身體抗氧化能力下降的結(jié)果。ROS是在代謝和生理過(guò)程中產(chǎn)生的，主要通過(guò)酶和非酶的抗氧化機(jī)制去除它們?cè)谏镏锌赡馨l(fā)生的有害氧化反應(yīng)[38]。動(dòng)物體內(nèi)清除ROS的酶主要包括SOD、GSH-Px和CAT。T-AOC代表體內(nèi)酶性和非酶性抗氧化物的總體水平，能直接反映機(jī)體抗氧化系統(tǒng)的功能狀態(tài)。MDA是脂質(zhì)過(guò)氧化終極產(chǎn)物之一，能引起細(xì)胞代謝及功能的障礙[39]。研究表明，肉牛產(chǎn)生熱應(yīng)激時(shí)，血液中T-AOC、SOD與GSH-Px活性下降，MDA含量增加[35]。本研究結(jié)果表明，不同營(yíng)養(yǎng)水平飼糧并沒(méi)有對(duì)試驗(yàn)牛的血清T-AOC、SOD和GSH-Px活性產(chǎn)生顯著影響，而在第15、45和90天，高營(yíng)養(yǎng)水平組試驗(yàn)牛血清ROS含量有低于低營(yíng)養(yǎng)水平組的趨勢(shì)，OSI的結(jié)果也表現(xiàn)出了相同的趨勢(shì)。綜合試驗(yàn)全期來(lái)看，說(shuō)明提高飼糧營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)因熱應(yīng)激導(dǎo)致的氧化應(yīng)激起到了一定的緩解作用。

4 結(jié) 論

提高飼糧營(yíng)養(yǎng)水平降低了熱應(yīng)激下育肥荷斯坦閹牛的DMI和瘤胃液pH，并在數(shù)值上提高了生長(zhǎng)性能，同時(shí)促進(jìn)了瘤胃中的丙酸發(fā)酵，還降低了熱應(yīng)激條件下育肥荷斯坦閹牛血清中HSP70的含量，在一定程度上緩解了氧化應(yīng)激的損害。