赵海天

（甘肃省会宁职业中等专业学校，甘肃白银 730726）

瘤胃气体包括氢气、甲烷和二氧化碳，它们主要在碳水化合物发酵成挥发性脂肪酸过程中产生（李凯凯等，2014）。瘤胃气体有两种形式，一种是液态的溶解气体，另一种是瘤胃顶空的气体和呼出气体。有报道称，瘤胃溶解气体过饱和度，饱和因子决定了溶解气体由液相向气相的演化，从而可能影响肠道气体排放（Wang等，2016）。然而，很少有研究确定影响瘤胃溶解气体、饱和因子和气体排放的因素。从直观上看，饱和因子可以受到物理因素的影响，如瘤胃运动能力，因为瘤胃收缩主要与消化道的剧烈混合有关（Braun和Rauch，2008）。日粮中饲料颗粒大小通过刺激瘤胃壁改变咀嚼活动，从而影响瘤胃运动，而更大的咀嚼活动也可能增加唾液体积，同时增加瘤胃液中碳酸氢盐浓度，从而影响瘤胃发酵和产甲烷（Patra和Yu，2013）。因此，本试验的目的评估黑麦草的切割长度对山羊咀嚼活动、瘤胃发酵和甲烷排放的影响。

1 材料与方法

1.1 试验分组与饲养管理 选择12头平均体重为（36.97±4.89）kg的山羊，随机分为2个组，每组6个重复，每个重复1头，两组山羊分别饲喂黑麦草切割长度为40 mm和80 mm的全混合日粮（表1），试验共进行2个阶段，每个阶段4周，前2周为适应期，后2周为样品采集期。14 d的采样周期包括5 d收集粪便和尿液，7 d测量甲烷和二氧化碳排放以及2 d瘤胃液收集。

1.2 样品采集 在第21-24 d，利用红外摄像机测量咀嚼活动。测定正式试验后5 d内的表观养分消化率。每天收集山羊的粪便，汇总后加入10%硫酸固氮。样品烘干粉碎后，用于分析干物质、粗蛋白、粗脂肪、淀粉、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量。分别在饲喂后0、2和4 h后采集瘤胃液，用于测定pH值、氨和挥发性脂肪酸浓度。气体溶解度和饱和因子参考Wang等（2016）的方法进行分析。

表1 日粮组成及营养水平

1.3 统计分析 采用SPSS 18.0软件进行统计分析。所有数据均采用混合线性模型进行分析，其中处理为固定效应，山羊数量和周期为随机效应。当包含采样时间时，模型中包含处理，处理与采样时间的交互作用为固定效应，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 采食量和消化率 从表2可知，草料切割长度为40 mm时草料浓度较80 mm组显著提高了11.88%（P＜0.05），而T2组中性洗涤纤维表观消化率较T1组显著提高了5.70%（P＜0.05）。草料切割长度为40或80 mm对山羊采食量、干物质、有机物、粗蛋白、酸性洗涤纤维和淀粉表观消化率的影响无显著差异（P＞0.05）。

表2 草料切割长度对山羊采食量和消化率的影响

2.2 瘤胃发酵性能 从表3可知，草料切割长度为40 mm以及采食后2 h，瘤胃氨浓度表现最高（P＜0.05），同时草料切割长度和采食后时间对瘤胃氨浓度的影响具有显著交互作用（P＜0.05）。草料切割长度对瘤胃pH、挥发性脂肪酸总浓度、乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、异戊酸浓度以及乙酸与丙酸比值的影响无显著差异（P＞0.05）。山羊采食后0 h，瘤胃乙酸、异丁酸、异戊酸以及乙酸与丙酸比值表现最高（P＜0.05）。草料切割长度与采食后时间对瘤胃挥发性脂肪酸浓度以及单一挥发性脂肪酸浓度的影响无显著交互效应（P＞0.05）。

2.3 山羊咀嚼活动及气体排放 从表4可知，草料切割长度对甲烷和二氧化碳排放量的影响无显著差异（P＞0.05），但切割长度为80 mm时山羊的采食时间（min/d或min/g采食量）、反刍时间（min/d或min/g采食量）和咀嚼时间（min/d或min/g采食量）分别较40 mm组显著提高了 19.72%和 27.61%、16.01%和 24.51%和16.76%、21.17%（P＜0.05），而草料切割长度为40 mm组山羊休息时间较80 mm组显著提高了10.54%（P＜0.05）。

表3 草料切割长度对山羊瘤胃发酵性能的影响

表4 草料切割长度对山羊咀嚼活动及气体排放的影响

2.4 瘤胃气体溶解度和饱和因子 从表5可知，草料切割长度对氢气、甲烷和二氧化碳溶解度及饱和因子的影响无显著差异（P＞0.05）。采食后4 h，瘤胃氢气溶解度表现最高，二氧化碳溶解度表现最低（P＜0.05），同时采食后2 h，氢气的饱和因子表现最高（P＜0.05）。草料切割长度和采食后时间对氢气饱和因子的影响具有显著交互效应的趋势（P=0.09）。

3 讨论

饲粮颗粒大小可能改变饲料在瘤胃的停留时间，从而影响瘤胃挥发性脂肪酸浓度，因为随着饲料过瘤胃速率的增加，瘤胃停留时间的缩短有利于瘤胃发酵途径产生更多的丙酸盐，而降低乙酸浓度（Janssen，2010）。然而，许多研究表明饲料粒径的增加大于8 mm未必改变单一挥发性脂肪酸的浓度（Kaeokliang等，2019）。在本研究中，黑麦草切割长度的增加并没有改变单一挥发性脂肪酸的摩尔比例。咀嚼，包括进食和反刍，是将摄入的饲料分解成更小颗粒的基本活动，这些小颗粒会被瘤胃微生物进一步降解。Cao等（2013）研究报道饲粮颗粒大小与咀嚼活动时间呈正相关，表明颗粒大小增加会使动物花更多的时间进食和反刍。与上述结果一致的是，我们还发现提高黑麦草切割长度增加了山羊咀嚼活动的时间，而与之相关的休息时间降低。

咀嚼活动是影响瘤胃运动和重碳酸盐丰富的唾液流入瘤胃的重要因素，从而可能改变瘤胃内产甲烷和溶解气体的饱和度。例如，与休息活动相比，进食和反刍活动增加了反刍动物长时间的网状瘤胃收缩和唾液生成的速度（Braun和Rauch，2008）。因此，瘤胃运动的增强促进了瘤胃消化混合的强度，液相与顶空的气体交换可能改变溶解气体的饱和因子。在我们的研究中，切割长度为100 mm的黑麦草组对溶解的甲烷和二氧化碳饱和因子没有显著影响，有降低溶解氢气饱和因子的趋势。

反刍动物通过打嗝排出气体，这可能受到瘤胃运动的影响，因为额外的瘤胃收缩与打嗝排出气体有关。此外，进食和反刍活动也会增强网状瘤胃的收缩，从而可能改变瘤胃内的饲料滞留时间（Zetouni等，2018）。研究报告显示，被清除气体的体积与瘤胃收缩频率呈正相关，与瘤胃颗粒物质部分流出率的变化相关（Okine等，2009）。但是，Zetouni等（2018）报道称，反刍时间与甲烷排放无关，因此不能作为奶牛甲烷排放的有用指标。其还推测，增加反刍时间不一定会改变反刍动物的瘤胃pH值和消化率。在本研究中，虽然增加黑麦草的切割长度增加了反刍活动，但并不影响瘤胃甲烷和二氧化碳的排放。

表5 草料切割长度山羊瘤胃中气体的溶解度和饱和因子

4 结论

黑麦草的切割长度（20和100 mm）对山羊大部分营养物质消化率、瘤胃pH值和挥发性脂肪酸浓度无显著影响，同时提高黑麦草的切割长度增加了山羊的采食、中性洗涤纤维表观消化率和反刍活动，但咀嚼活动的变化对瘤胃溶解气体、饱和因子和气体排放的影响很小。