粗飼料長度對反芻動物的影響及物理有效纖維的測定方法

1、粗飼料長度對反芻動物的影響及物理有 效纖維的測定方法日糧中的粗纖維被認(rèn)為是飼料中相對較難被動物消化利用的那 一部分，盡管如此，粗纖維還是具有很多重要的生理功能。除了能提 供能量及部分營養(yǎng)成分外，粗纖維還具有刺激咀嚼、胃腸蠕動、充實 胃腸道和調(diào)節(jié)胃腸道微生物區(qū)系等作用，其中對動物的咀嚼和分泌 唾液的刺激作用是非常重要的一面。維持瘤胃正常功能的作用主要表 現(xiàn)在可以中和瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸，保持瘤胃的酸堿度和瘤胃微 生物的活性，因此當(dāng)日糧缺乏纖維時，動物的唾液分泌量將會減少， 造成瘤胃內(nèi)環(huán)境發(fā)生變化，主要是降低瘤胃pH值，改變胃腸道內(nèi)微 生物種類及數(shù)量以及瘤胃發(fā)酵模式，長此以往，會對動物的健康造 成

2、損害從而影響生產(chǎn)。在奶牛、肉牛生產(chǎn)中，為了提供產(chǎn)奶、生長、繁殖等各方面的能 量需要，日糧的配制通常要以精飼料為主。但是在這種日糧條件下， 常常會造成日糧纖維含量不足，動物長期采食這樣的日糧就會發(fā)生 瘤胃酸中毒、蹄葉炎、肝膿腫等各種代謝疾病，降低動物的生產(chǎn)效率。 因此要想既為動物提供較高的能量又要避免日糧的負(fù)面作用，確定 反芻動物粗纖維的最低需要量是非常必要的。目前，在動物各種營養(yǎng)需要量的制定過程中都會包含纖維素或 中性洗滌纖維（NDF）等指標(biāo)，指定動物纖維的需要量。為了維持動 物的最大生產(chǎn)性能并保證動物的健康，在NDF需要量的基礎(chǔ)上，研 究不同來源和不同長度的粗飼料對纖維有效性的影響是很有必要

3、的。自此，研究者們也在不同領(lǐng)域?qū)w維有效性展開了廣泛的研究，并 且提出了不同衡量纖維有效性的方法。經(jīng)過長期對纖維有效性的研究，1996年和1997年相繼提出肉 牛和奶牛的有效中性洗滌纖維的概念。衡量的指標(biāo)主要選擇了動物的 咀嚼活性、瘤胃pH值、奶牛乳脂率等方面。肉牛粗飼料主要定義了 有效中性洗滌纖維（eNDF）,其主要是與粗飼料的長度相關(guān)，并與動 物的咀嚼時間有很好的相關(guān)性；奶牛物理有效中性洗滌纖維（peNDF） 即類似于肉牛的有效中性洗滌纖維，也采用咀嚼時間衡量粗飼料物 理性狀的影響。經(jīng)過長期的研究，雖然部分飼料原料的eNDF指標(biāo)已 經(jīng)添加到某些營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中了，但是從目前來看，要想真正的把eN

4、DF 作為營養(yǎng)因素應(yīng)用于實踐中仍然需要很長的一段時間，其中最主要 的問題在于確定統(tǒng)一的測定標(biāo)準(zhǔn)和方法。1日糧纖維的定義從營養(yǎng)學(xué)觀點將纖維定義為:“飼料中被動物緩慢消化或不被消 化的飼料碳水化合物成分?！备鶕?jù)對纖維分析方法的不同，人們常將 纖維定義為粗纖維（CF）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF） 或非淀粉多糖（NSP）,其實這些定義均不能準(zhǔn)確地代表飼料纖維的 全部。盡管CF、ADF和NDF已成為最常用的纖維分析指標(biāo)，但它們在 化學(xué)組成上都不是單一的。相對而言，NDF是目前最好的表示纖維的 指標(biāo)，是將結(jié)構(gòu)性碳水化合物（SC）與非結(jié)構(gòu)性碳水化合物（NSC） 分開的最好方法，測定NDF

5、就是測定了大多數(shù)化學(xué)組成上被認(rèn)為是 組成纖維的物質(zhì)。就某一特定的飼草而言,NDF、ADF和CF含量之間 是高度相關(guān)的，但是對于混合日糧，由于含有不同來源的纖維，不 同方法測定的纖維值之間相關(guān)性較弱。2日糧中纖維的作用2.1提供能量反芻動物主要依靠瘤胃微生物消化粗纖維，消化率達到40%60%。日 糧纖維在瘤胃內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸（VFA）是反芻動物主要能 量來源,VFA能提供反芻動物能量需要的70%80%。2.2控制采食量反芻動物采食量的調(diào)節(jié)以物理調(diào)節(jié)為主，化學(xué)調(diào)節(jié)為輔，飼料磨碎 和顆?；稍黾硬墒沉俊４掷w維由于體積大、吸水性強，有強烈的填 充胃腸道的作用，使動物產(chǎn)生飽感；纖維素降解產(chǎn)物VF

6、A也有一定 的化學(xué)刺激作用，產(chǎn)生化學(xué)調(diào)節(jié)，其中乙酸和丙酸對采食量影響較 大，丁酸較弱。2.3維護正常的生產(chǎn)性能如果日糧纖維水平過高，會導(dǎo)致動物熱增耗增加和飼料利用率下降。 如果控制在適宜的水平，則有利于肉牛的肥育，提高奶牛的產(chǎn)乳量 和維持較高的乳脂率。2.4改善胴體品質(zhì)日糧中纖維水平超過一定值后，日糧粗纖維每提高1%，能量消化率 下降13%，ME利用率下降0.19%，飼料轉(zhuǎn)化率下降3%，生長下降，但 這些不利影響往往伴隨有胴體含脂率下降、瘦肉率上升的正面效果。 2.5促進胃腸道的消化吸收胃腸道正常蠕動和反芻是影響?zhàn)B分吸收的重要因素。飼喂纖維可促進 胃腸蠕動和糞便的排泄。還對維持正常的微生態(tài)系統(tǒng)

7、平衡、促進瘤胃 的發(fā)育和動物的健康有重要作用。3粗飼料長度對動物的影響3.1粗飼料長度對動物纖維需要量的影響飼草的長度會影響瘤胃日 值。由于日糧中大部分NDF來源于飼草，這種來源的NDF的物理結(jié) 構(gòu)決定其能促進咀嚼和唾液的產(chǎn)生（即緩沖能力）。通常監(jiān)測瘤胃環(huán) 境的指標(biāo)有乳脂率、瘤胃日值、瘤胃揮發(fā)性脂肪酸濃度和咀嚼時間。 據(jù)報道，切碎的飼草替代粗加工的飼草，唾液分泌量下降5%。研究飼 草長度與總咀嚼時間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)3 mm處為明顯的拐點，超過3 mm 并不能延長咀嚼時間，當(dāng)飼草長度小于3 mm時，日糧中NDF的含量 須提高幾個百分點1 。日糧中含有細(xì)粉碎的飼草和迅速發(fā)酵的淀 粉（如大麥和高濕玉米）

8、時，將需要更多的NDF來維持乳脂率。當(dāng)日 糧纖維主要來源于過短的粗飼料或其他非粗料成分時，NDF在日糧 中的含量必須提高。3.2粗飼料長度對咀嚼行為的影響 反芻動物的咀嚼行為包括采食行為和反芻行為。動物的咀嚼活動與纖 維物理形狀相關(guān)密切，因此在測定日糧的物理有效中性洗滌纖維（peNDF）時，常根據(jù)的是動物每千克NDF的咀嚼時間來確定的。日糧 中的粗飼料長度增加時，peNDF的含量也會增加，導(dǎo)致總的咀嚼時 間、唾液的分泌量的增加和瘤胃的pH值的變化。飼料的長度能顯著 影響咀嚼行為。降低粗飼料長度會減少每千克NDF的咀嚼時間。通過 40 mm篩孔的粗飼料相對不切短的同種粗飼料的咀嚼時間會降低80%

9、, 粉碎的粗飼料會降低咀嚼時間20%60%, 5 mm長度的粗飼料咀嚼時間 是20 mm的70%。飼喂不同長度的玉米秸稈時 奶牛的咀嚼行為是不同 的，長度大的咀嚼的時間更長；動物的反芻和NDF含量成一定的相關(guān) 關(guān)系，當(dāng)降低飼料的長度時會導(dǎo)致動物反芻時間和咀嚼次數(shù)的減少。 各種試驗的結(jié)果表明，長度大的粗飼料的NDF可能對動物的咀嚼有 更好的刺激作用。3.3粗飼料長度對采食量的影響一般認(rèn)為長度較長的粗飼料由于在瘤胃中的后送速度較慢，會限制 動物的干物質(zhì)采食量。但粗飼料長度是否對動物采食量和營養(yǎng)消化吸 收存在影響目前還不能下確切的結(jié)論。有研究說明質(zhì)量好的粗飼料在 降低長度后，動物的采食量不會增加。當(dāng)

10、在日糧滿足動物需要量的條 件下，不同長度的苜蓿青貯會影響泌乳奶牛的采食量。當(dāng)飼喂不同長 度的玉米青貯飼料時，降低飼料顆粒會增加動物的采食量。動物采食 量不僅與飼料的長度相關(guān)，而且似乎與飼料來源的相關(guān)性更密切。而 且采食量與日糧能量水平的相關(guān)性更高，在日糧滿足動物需要的條 件下，高質(zhì)量的粗飼料也不能增加動物的采食量。3.4粗飼料長度對瘤胃發(fā)酵、瘤胃pH值和消化的影響3.4.1粗飼料長度與瘤胃發(fā)酵關(guān)于粗飼料長度為多少時才能維持正常的瘤胃發(fā)酵功能，目前的看 法并不一致。奶牛美國的標(biāo)準(zhǔn)（NRC標(biāo)準(zhǔn)）推薦的苜蓿飼料長度為 0.64 cm,可是從原來的NRC的研究報道中得出0.64 cm的長度也 會降低奶

11、牛的產(chǎn)奶量。我國的研究認(rèn)為，粗飼料的加工長度綿羊的以 1.5 2.5cm為好，而牛的飼料長度以34 cm為好。當(dāng)日糧中缺乏 纖維或纖維缺乏有效性時，會降低動物的咀嚼時間，導(dǎo)致具有緩沖 作用的唾液分泌量減少，從而瘤胃pH值下降。瘤胃pH的變化會影響 瘤胃微生物活性，從而使瘤胃發(fā)酵形式發(fā)生改變，乙酸和丙酸的比 例降低。但是從已有的研究可以看出，瘤胃VFA總產(chǎn)量似乎并不受粗 飼料長度變化的影響。3.4.2粗飼料長度與瘤胃?日瘤胃內(nèi)容物的pH值是食糜中揮發(fā)性脂肪酸與唾液緩沖液相互作用、 瘤胃上皮對揮發(fā)性脂肪酸吸收以及隨食糜流出等因素綜合作用的結(jié) 果。通常情況下瘤胃pH值會維持在67的范圍之內(nèi)。日糧中含

12、有一 定的纖維或纖維的有效性較高時，會造成動物咀嚼時間（包括采食 和反芻的時間）延長，相應(yīng)的會促進唾液的分泌。唾液分泌量的增 加，會使得瘤胃pH值相應(yīng)的提高。Yang等3 的研究表明，peNDF 對瘤胃?日并沒有直接的影響，并建議只測定飼料的peNDF并不能預(yù) 測動物是否會發(fā)生瘤胃酸中毒等癥狀。Mertens： 4 綜合了多個試驗 的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)peNDF與瘤胃pH值之間存在線性的關(guān)系。3.5飼料長度與消化動力學(xué)的關(guān)系纖維素和其他具有抗性的多糖的降解是瘤胃中最重要的消化過程。瘤 胃液相和固相飼料的排空速度不同，一般情況下瘤胃液相通過瘤胃 的速度比固相飼料的速度快得多，原因可能在于大量的唾液進入瘤

13、胃。而且兩者都受到采食量和日糧中長草比例的影響。首先是纖維飼 料的顆粒要降解到一定的程度才能通過瘤網(wǎng)胃孔。經(jīng)過咀嚼后50%的 飼料顆?？梢宰冃⊥ㄟ^瘤胃。飼料經(jīng)動物的咀嚼和反芻能進一步降低 飼料長度。因此咀嚼活動才是降低飼料顆粒大小、減少瘤胃食糜滯留 時間的主要因素。許多研究試圖把經(jīng)食糜流量等動力學(xué)的變化對不同長度粗飼料 的纖維有效性進行評定。較長的粗飼料能更有效地刺激動物的采食和 反芻時的咀嚼活動。較長的飼料比較短的飼料更難以送出瘤胃，需 要動物進一步反芻，通過牛羊瘤胃進入后消化道的食糜長度為1.18 mm,滯留在1.18 mm篩子上的飼料顆粒相對能通過1.18 mm篩子的飼 料顆粒在瘤胃中的

14、滯留時間應(yīng)更長。3.6飼料長度對消化吸收的影響飼草的長度對日糧的消化吸收有著非常大的作用，它決定了飼 草的速度和消化程度，從而影響碳水化合物的利用、采食量和生產(chǎn)性 能。長度短的飼料在瘤胃中易于發(fā)酵分解或后送到后消化道，減少 了動物的咀嚼時間和唾液的分泌，降低瘤胃?日值和乙酸和丙酸的比 例，同時小顆粒飼料也減少了纖維消化菌的數(shù)量和活性，降低了日 糧纖維的降解作用。飼料長度的影響主要在于影響飼料日糧在瘤胃中 的滯留時間，從而對各種營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收有著較大的影響。增加 飼料顆粒長度能夠提高日糧中有機物、淀粉、酸洗纖維、纖維和氮的 消化率。隨著粗飼料長度的增加，瘤胃微生物蛋白合成的效率也相應(yīng) 的增加

15、。降低粗飼料顆粒的長度能顯著的增加瘤胃食糜的后送率。 3.7飼料長度對微生物蛋白的影響用粉碎的粗飼料代替長粗飼料時，瘤胃微生物蛋白合成增加， 而瘤胃或整個消化道內(nèi)的蛋白質(zhì)的消化率也顯著得到提高。十二指腸 中微生物蛋白的量隨著粗飼料的長度的減少顯著的降低。微生物合成 效率的提高主要被認(rèn)為是由于切短的粗飼料比粉碎的粗飼料能增加 動物的反芻行為，反芻行為的增加會使的飼料中的微生物被移送到 瘤胃液中，從而增加了微生物的后送量，粗飼料較長的日糧由于到 達小腸的微生物蛋白含量更高，所以其消化率顯著的高于飼料顆粒 短的日糧2 。降低粗飼料顆粒并不影響瘤胃內(nèi)液體或固體食糜的 后送率，但是的確降低了整個腸道的滯

16、留時間。3.8飼料長度對日糧淀粉的影響降低粗飼料的長度能顯著的降低小腸淀粉的消化率。小腸淀粉消化率 的降低可能是瘤胃中淀粉消化率提高的結(jié)果造成的。一般來說大約 60%的淀粉在瘤胃中消化，而大約40%的淀粉是在小腸中消化的。減小 粗飼料的長度，能減少動物的咀嚼活動，能有效的增加淀粉在瘤胃 中的降解率。并相應(yīng)的降低動物的瘤胃pH值2。較低的瘤胃?日值 不利于纖維的消化，但是有利于淀粉的消化，因此減小粗飼料的長 度能改變瘤胃的發(fā)酵類型，即從纖維發(fā)酵型轉(zhuǎn)變到淀粉發(fā)酵型。2.9纖維有效性對動物生產(chǎn)的影響Mertens1的研究認(rèn)為，日糧中peNDF含量與瘤胃微生物蛋白 合成存在正相關(guān)關(guān)系(r=0.49,

17、P=0.09)，而且與微生物的效率的相 關(guān)性更高(r=0.60,P=0.03)。但是在Yang等2的研究中發(fā)現(xiàn)，改 變粗飼料的長度并不能改變瘤胃微生物的產(chǎn)量。當(dāng)奶牛采食較短的粗 飼料日糧時，奶牛的乳脂率會降低。而其他的研究還發(fā)現(xiàn)，飼喂較短 的玉米青貯會造成奶牛乳中蛋白含量的顯著降低，粗飼料長度的變 化對奶牛乳產(chǎn)量沒有顯著的影響作用。4測定日糧中的peNDF4.1用動物生理反應(yīng)的方法測定peNDFpeNDF是指粗飼料長短等物理性質(zhì)對纖維有效性影響的那一部分。動 物的咀嚼時間與粗飼料的peNDF具有很強的相關(guān)性。Mertens： 4 根據(jù)咀嚼活動，提出利用回歸分析來計算peNDF的pef,日糧pe

18、f表 示為所食該日糧的咀嚼時間與當(dāng)反芻家畜飼喂長干草時的咀嚼時間 的比值。根據(jù)公式：peNDF二NDFXpef即可計算出peNDF值。長干草 的pef設(shè)定為1,粗切碎的禾本科牧草、玉米青貯和苜蓿青貯的pef 為0.90.95;細(xì)切碎的牧草的pef為0.70.85。含22%peNDF的日 糧可維持瘤胃pH6.0,含20%peNDF的日糧，能使泌乳早期到中期的奶 牛乳脂率維持在3.4%。4.2實驗室測定pef的方法Mertens： 4 提出，只有那些碎片大到足夠能滯留于瘤胃而且 需要咀嚼的纖維碎片才與粗飼料價值，或peNDF值有關(guān)，可以采用實 驗室的方法進行測定，并提出了peNDF測定的具體方法。這種方法具 體操作，必須要知道的是能在瘤胃滯留可以刺激動物咀嚼和被后送 出瘤胃對咀嚼沒有刺激作用的粗飼料顆粒大小。Mertens： 4 提出一 個簡單的融化學(xué)和物理學(xué)方法為一體的實驗室方法來估計peNDF。通 過化學(xué)方法測定某種飼料的peNDF含量，并測定經(jīng)垂直振動后保留 在1.18 mm篩孔上干物質(zhì)所占的比例。這里假設(shè)，過1.18篩孔的干物 質(zhì)不刺激動物的咀嚼活動。因此，某種飼料的pef值應(yīng)與保留在1.18 mm篩孔上干物質(zhì)所占的比例相同。實驗室測定peNDF的主要缺陷是 測定飼料顆粒大