奶山羊亚急性瘤胃酸中毒模型构建与奶牛日粮CBI的优化

【摘要】日粮碳水化合物结构与含量是保证反刍动物瘤胃健康和持续高产的关键要素。亚急性瘤胃酸中毒(SARA)是反刍动物生产中普遍发生的营养代谢性疾病，危害动物健康及生产性能。采食量及日粮精饲料比例均影响瘤胃pH，但研究中构建SARA模型的方法不能规避不同处理采食量及日粮精粗比的差异。同时，根据单个试验推荐的日粮碳水化合物供应模式存在局限性，亟需通过汇总多个研究优化和平衡碳水化合物的供应方式。针对上述问题，本研究以奶山羊为研究对象，采用配对设计及逐步替代方法，完善SARA模型的构建方案，系统比较不同类型SARA的发生机制及生物标志物的差异，为SARA研究提供理论依据；同时，研究采用Meta分析方法，汇总该领域试验结果，多指标优化泌乳奶牛纤维供应方案和碳水化合物平衡指数(CBI)，为保证泌乳奶牛高产及降低SARA风险提供定量数据。1.为研究日粮物理有效中性洗涤纤维（peNDF1.18）水平对瘤胃健康和代谢的影响，在严格控制采食量和主要养分含量的前提下，通过控制苜蓿干草的粒度，分别为短切苜蓿干草（H-PS)和粉碎苜蓿干草(L-PS)，调节日粮peNDF1.18水平（24.3%和18.7%）。试验选取10只西农萨能奶山羊，随机分为两组，每组各有2只安装瘤胃瘘管，采用2×2交叉设计，每期试验预饲21d，采样9d。结果表明，L-PS处理能量效率高于H-PS组，同时L-PS组瘤胃pH低于5.60的持续时间长于H-PS组。降低日粮peNDF水平增加瘤胃VFA浓度(114.6vs.95.1mM)并减少了咀嚼时间，但并不影响各VFA的摩尔比例。瘤胃F.succinogenes、R.flavefaciens相对丰度随日粮peNDF的降低而增加，而R.albus相对丰度不受影响。降低日粮peNDF减少乳中isoC14:0、isoC15:0及trans-11C18:1浓度，而isoC17:0和trans-10C18:1浓度增加。本研究表明，通过粉碎苜蓿干草降低奶山羊日粮peNDF可增加瘤胃VFA浓度，这与瘤胃纤维分解菌数量的增加有关。2.为构建谷物诱导SARA，本研究通过利用高瘤胃降解淀粉（RDS）的谷物（小麦）替代低RDS的谷物（玉米）增加日粮RDS含量，形成三个梯度的日粮碳水化合物平衡指数(CBI=peNDF1.18/RDS)研究其对西农萨能奶山羊SARA发生的风险及微生物组成影响。6只萨能奶山羊分为3个处理，采用3×3复拉丁方设计。日粮中小麦含量分别为0、17.5%及35%，CBI分别为1.81、1.43及1.21。结果表明，瘤胃pH低于5.8及5.6的持续时间和曲线下面积随日粮CBI的降低线性增加。降低日粮CBI线性提高瘤胃内容物isoC14:0、isoC15:0和isoC17:0比例。瘤胃S.amylolytica丰度随日粮CBI的下降线性增加。减少日粮CBI线性降低瘤胃R.flavefaciens相对丰度，F.succinogenes呈二次变化。这些结果表明，瘤胃中部分微生物脂肪酸可用于反映瘤胃pH的波动及微生物区系，日粮推荐的CBI为1.43。3.本试验采用上个试验诱导SARA的日粮，研究谷物诱导SARA对粗饲料、蛋白质饲料及谷物饲料主要养分的瘤胃降解能力，并检测瘤胃发酵及微生物组成等参数，确定SARA与瘤胃养分降解的关系。4只安装瘤胃瘘管的奶山羊用于本试验，采用2×2交叉设计。日粮处理分别为对照处理(玉米为基础的精料)及SARA处理(小麦基础的精料)。结果表明，SARA增加瘤胃pH低于5.6的持续时间(1.13vs.4.72h/d)，证明该日粮诱导山羊发生SARA。与对照处理相比，SARA减少瘤胃F.succinogenes和R.flavefaciens相对丰度，但提高S.amlyolytica及R.amylophilus，而对R.albus丰度无影响。SARA处理降低玉米青贮24h及48hDM及NDF降解率。SARA可降低玉米青贮和苜蓿干草中DM及NDF的有效降解率、豆粕和膨化大豆12hDM及CP消失率。上述结果表明，谷物诱导的SARA影响纤维、淀粉及蛋白质在瘤胃的降解速率，这主要受瘤胃微生物及饲料来源的影响。4.本研究通过Meta分析方法，分析日粮peNDF含量(1.18及8.0)及CBI(CBI1.18=peNDF1.18/RDS和CBI8.0=peNDF8.0/RDS)与瘤胃pH、DMI、乳脂率及饲料效率的回归关系，给出保证瘤胃健康及高效生产的日粮peNDF推荐量及推荐形式。共27篇文献纳入到Meta分析数据库。结果表明，日粮peNDF1.18及peNDF8.0与瘤胃pH、乳脂率及饲料效率均呈现较好的回归关系。保证奶牛较高DMI(22.4kg/d)的日粮peNDF8.0应该低于18.80%；保证瘤胃pH大于6.16的日粮peNDF1.18、peNDF8.0、CBI1.18及CBI8.0分别要高于27.59%、12.83%、1.42及0.73；当乳脂率高于3.2%时，日粮peNDF1.18、peNDF8.0、CBI1.18及CBI8.0分别大于23.60%、12.31%、1.08及0.70；当泌乳效率在1.4-1.6之间时，日粮peNDF1.18和peNDF8.0分别在24.19-35.62%和10.54-27.63%。通过多指标综合优化表明，瘤胃健康及高产的日粮peNDF1.18为27.59-35.62%，保证上述参数及较高DMI日粮peNDF8.0应在12.83-18.80%。5.本研究利用Meta分析方法，优化泌乳奶牛日粮粗饲料中性洗涤纤维(FNDF)及瘤胃可降解淀粉(RDS)供应，旨在为保障奶牛的瘤胃健康与高产提供理论依据。本研究共筛选关于日粮FNDF及RDS调控泌乳奶牛瘤胃健康及泌乳性能的文献39篇。以日粮FNDF与RDS比值(CBIR)及二者采食量之差(CBID)分别作为CBI体系的补充。结果表明，CBID和CBIR与上述指标呈较好的线性或二次回归关系。日粮CBID和CBIR分别高于1.09kg/d和1.28可使瘤胃pH≥6.16，降低SARA发生的概率；保证较高泌乳效率(≥1.5)、乳脂率(≥3.5%)及正常瘤胃发酵模式(乙酸丙酸比≥2.2~3:1)的CBID和CBIR范围分别为0.42~0.99kg/d和0.93~1.30。上述结果确定了保证瘤胃健康及高效生产日粮CBID和CBIR范围，完善泌乳奶牛CBI体系。上述结果表明，降低日粮粗饲料长度或增加日粮RDS含量均降低瘤胃pH，但两种SARA类型在发酵模式、微生物脂肪酸组成及微生物区系均有差异，其中微生物脂肪酸能够反映瘤胃纤维分解菌及淀粉分解菌的波动。此外，本研究以保证瘤胃健康及饲料高效利用为目标，采用Meta分析方法，通过多指标优化奶牛日粮碳水化合物供应方案，获得日粮peNDF1.18、peNDF8.0及CBI(CBI1.18、CBI8.0、CBID及CBIR)的适宜范围，完善瘤胃CBI体系，为降低SARA风险及保证奶牛高产提供理论依据。
【作者】李飞；
【导师】姚军虎；
【作者基本信息】西北农林科技大学，动物营养与饲料科学，2014，博士
【关键词】山羊；亚急性瘤胃酸中毒；Meta分析；碳水化合物平衡指数；

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