粗饲料长度对反刍动物的影响及物理有效纤维的测定方法

1、粗饲料长度对反刍动物的影响及物理有 效纤维的测定方法日粮中的粗纤维被认为是饲料中相对较难被动物消化利用的那 一部分，尽管如此，粗纤维还是具有很多重要的生理功能。除了能提 供能量及部分营养成分外，粗纤维还具有刺激咀嚼、胃肠蠕动、充实 胃肠道和调节胃肠道微生物区系等作用，其中对动物的咀嚼和分泌 唾液的刺激作用是非常重要的一面。维持瘤胃正常功能的作用主要表 现在可以中和瘤胃发酵产生的有机酸，保持瘤胃的酸碱度和瘤胃微 生物的活性，因此当日粮缺乏纤维时，动物的唾液分泌量将会减少， 造成瘤胃内环境发生变化，主要是降低瘤胃pH值，改变胃肠道内微 生物种类及数量以及瘤胃发酵模式，长此以往，会对动物的健康造 成

2、损害从而影响生产。在奶牛、肉牛生产中，为了提供产奶、生长、繁殖等各方面的能 量需要，日粮的配制通常要以精饲料为主。但是在这种日粮条件下， 常常会造成日粮纤维含量不足，动物长期采食这样的日粮就会发生 瘤胃酸中毒、蹄叶炎、肝脓肿等各种代谢疾病，降低动物的生产效率。 因此要想既为动物提供较高的能量又要避免日粮的负面作用，确定 反刍动物粗纤维的最低需要量是非常必要的。目前，在动物各种营养需要量的制定过程中都会包含纤维素或 中性洗涤纤维（NDF）等指标，指定动物纤维的需要量。为了维持动 物的最大生产性能并保证动物的健康，在NDF需要量的基础上，研 究不同来源和不同长度的粗饲料对纤维有效性的影响是很有必要

3、的。自此，研究者们也在不同领域对纤维有效性展开了广泛的研究，并 且提出了不同衡量纤维有效性的方法。经过长期对纤维有效性的研究，1996年和1997年相继提出肉 牛和奶牛的有效中性洗涤纤维的概念。衡量的指标主要选择了动物的 咀嚼活性、瘤胃pH值、奶牛乳脂率等方面。肉牛粗饲料主要定义了 有效中性洗涤纤维（eNDF）,其主要是与粗饲料的长度相关，并与动 物的咀嚼时间有很好的相关性；奶牛物理有效中性洗涤纤维（peNDF） 即类似于肉牛的有效中性洗涤纤维，也采用咀嚼时间衡量粗饲料物 理性状的影响。经过长期的研究，虽然部分饲料原料的eNDF指标已 经添加到某些营养标准中了，但是从目前来看，要想真正的把eN

4、DF 作为营养因素应用于实践中仍然需要很长的一段时间，其中最主要 的问题在于确定统一的测定标准和方法。1日粮纤维的定义从营养学观点将纤维定义为:“饲料中被动物缓慢消化或不被消 化的饲料碳水化合物成分。”根据对纤维分析方法的不同，人们常将 纤维定义为粗纤维（CF）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF） 或非淀粉多糖（NSP）,其实这些定义均不能准确地代表饲料纤维的 全部。尽管CF、ADF和NDF已成为最常用的纤维分析指标，但它们在 化学组成上都不是单一的。相对而言，NDF是目前最好的表示纤维的 指标，是将结构性碳水化合物（SC）与非结构性碳水化合物（NSC） 分开的最好方法，测定NDF

5、就是测定了大多数化学组成上被认为是 组成纤维的物质。就某一特定的饲草而言,NDF、ADF和CF含量之间 是高度相关的，但是对于混合日粮，由于含有不同来源的纤维，不 同方法测定的纤维值之间相关性较弱。2日粮中纤维的作用2.1提供能量反刍动物主要依靠瘤胃微生物消化粗纤维，消化率达到40%60%。日 粮纤维在瘤胃内发酵产生的挥发性脂肪酸（VFA）是反刍动物主要能 量来源,VFA能提供反刍动物能量需要的70%80%。2.2控制采食量反刍动物采食量的调节以物理调节为主，化学调节为辅，饲料磨碎 和颗粒化可增加采食量。粗纤维由于体积大、吸水性强，有强烈的填 充胃肠道的作用，使动物产生饱感；纤维素降解产物VF

6、A也有一定 的化学刺激作用，产生化学调节，其中乙酸和丙酸对采食量影响较 大，丁酸较弱。2.3维护正常的生产性能如果日粮纤维水平过高，会导致动物热增耗增加和饲料利用率下降。 如果控制在适宜的水平，则有利于肉牛的肥育，提高奶牛的产乳量 和维持较高的乳脂率。2.4改善胴体品质日粮中纤维水平超过一定值后，日粮粗纤维每提高1%，能量消化率 下降13%，ME利用率下降0.19%，饲料转化率下降3%，生长下降，但 这些不利影响往往伴随有胴体含脂率下降、瘦肉率上升的正面效果。 2.5促进胃肠道的消化吸收胃肠道正常蠕动和反刍是影响养分吸收的重要因素。饲喂纤维可促进 胃肠蠕动和粪便的排泄。还对维持正常的微生态系统

7、平衡、促进瘤胃 的发育和动物的健康有重要作用。3粗饲料长度对动物的影响3.1粗饲料长度对动物纤维需要量的影响饲草的长度会影响瘤胃日 值。由于日粮中大部分NDF来源于饲草，这种来源的NDF的物理结 构决定其能促进咀嚼和唾液的产生（即缓冲能力）。通常监测瘤胃环 境的指标有乳脂率、瘤胃日值、瘤胃挥发性脂肪酸浓度和咀嚼时间。 据报道，切碎的饲草替代粗加工的饲草，唾液分泌量下降5%。研究饲 草长度与总咀嚼时间的关系，发现3 mm处为明显的拐点，超过3 mm 并不能延长咀嚼时间，当饲草长度小于3 mm时，日粮中NDF的含量 须提高几个百分点1 。日粮中含有细粉碎的饲草和迅速发酵的淀 粉（如大麦和高湿玉米）

8、时，将需要更多的NDF来维持乳脂率。当日 粮纤维主要来源于过短的粗饲料或其他非粗料成分时，NDF在日粮 中的含量必须提高。3.2粗饲料长度对咀嚼行为的影响 反刍动物的咀嚼行为包括采食行为和反刍行为。动物的咀嚼活动与纤 维物理形状相关密切，因此在测定日粮的物理有效中性洗涤纤维（peNDF）时，常根据的是动物每千克NDF的咀嚼时间来确定的。日粮 中的粗饲料长度增加时，peNDF的含量也会增加，导致总的咀嚼时 间、唾液的分泌量的增加和瘤胃的pH值的变化。饲料的长度能显著 影响咀嚼行为。降低粗饲料长度会减少每千克NDF的咀嚼时间。通过 40 mm筛孔的粗饲料相对不切短的同种粗饲料的咀嚼时间会降低80%

9、, 粉碎的粗饲料会降低咀嚼时间20%60%, 5 mm长度的粗饲料咀嚼时间 是20 mm的70%。饲喂不同长度的玉米秸秆时 奶牛的咀嚼行为是不同 的，长度大的咀嚼的时间更长；动物的反刍和NDF含量成一定的相关 关系，当降低饲料的长度时会导致动物反刍时间和咀嚼次数的减少。 各种试验的结果表明，长度大的粗饲料的NDF可能对动物的咀嚼有 更好的刺激作用。3.3粗饲料长度对采食量的影响一般认为长度较长的粗饲料由于在瘤胃中的后送速度较慢，会限制 动物的干物质采食量。但粗饲料长度是否对动物采食量和营养消化吸 收存在影响目前还不能下确切的结论。有研究说明质量好的粗饲料在 降低长度后，动物的采食量不会增加。当

10、在日粮满足动物需要量的条 件下，不同长度的苜蓿青贮会影响泌乳奶牛的采食量。当饲喂不同长 度的玉米青贮饲料时，降低饲料颗粒会增加动物的采食量。动物采食 量不仅与饲料的长度相关，而且似乎与饲料来源的相关性更密切。而 且采食量与日粮能量水平的相关性更高，在日粮满足动物需要的条 件下，高质量的粗饲料也不能增加动物的采食量。3.4粗饲料长度对瘤胃发酵、瘤胃pH值和消化的影响3.4.1粗饲料长度与瘤胃发酵关于粗饲料长度为多少时才能维持正常的瘤胃发酵功能，目前的看 法并不一致。奶牛美国的标准（NRC标准）推荐的苜蓿饲料长度为 0.64 cm,可是从原来的NRC的研究报道中得出0.64 cm的长度也 会降低奶

11、牛的产奶量。我国的研究认为，粗饲料的加工长度绵羊的以 1.5 2.5cm为好，而牛的饲料长度以34 cm为好。当日粮中缺乏 纤维或纤维缺乏有效性时，会降低动物的咀嚼时间，导致具有缓冲 作用的唾液分泌量减少，从而瘤胃pH值下降。瘤胃pH的变化会影响 瘤胃微生物活性，从而使瘤胃发酵形式发生改变，乙酸和丙酸的比 例降低。但是从已有的研究可以看出，瘤胃VFA总产量似乎并不受粗 饲料长度变化的影响。3.4.2粗饲料长度与瘤胃?日瘤胃内容物的pH值是食糜中挥发性脂肪酸与唾液缓冲液相互作用、 瘤胃上皮对挥发性脂肪酸吸收以及随食糜流出等因素综合作用的结 果。通常情况下瘤胃pH值会维持在67的范围之内。日粮中含

12、有一 定的纤维或纤维的有效性较高时，会造成动物咀嚼时间（包括采食 和反刍的时间）延长，相应的会促进唾液的分泌。唾液分泌量的增 加，会使得瘤胃pH值相应的提高。Yang等3 的研究表明，peNDF 对瘤胃?日并没有直接的影响，并建议只测定饲料的peNDF并不能预 测动物是否会发生瘤胃酸中毒等症状。Mertens： 4 综合了多个试验 的数据发现peNDF与瘤胃pH值之间存在线性的关系。3.5饲料长度与消化动力学的关系纤维素和其他具有抗性的多糖的降解是瘤胃中最重要的消化过程。瘤 胃液相和固相饲料的排空速度不同，一般情况下瘤胃液相通过瘤胃 的速度比固相饲料的速度快得多，原因可能在于大量的唾液进入瘤

13、胃。而且两者都受到采食量和日粮中长草比例的影响。首先是纤维饲 料的颗粒要降解到一定的程度才能通过瘤网胃孔。经过咀嚼后50%的 饲料颗粒可以变小通过瘤胃。饲料经动物的咀嚼和反刍能进一步降低 饲料长度。因此咀嚼活动才是降低饲料颗粒大小、减少瘤胃食糜滞留 时间的主要因素。许多研究试图把经食糜流量等动力学的变化对不同长度粗饲料 的纤维有效性进行评定。较长的粗饲料能更有效地刺激动物的采食和 反刍时的咀嚼活动。较长的饲料比较短的饲料更难以送出瘤胃，需 要动物进一步反刍，通过牛羊瘤胃进入后消化道的食糜长度为1.18 mm,滞留在1.18 mm筛子上的饲料颗粒相对能通过1.18 mm筛子的饲 料颗粒在瘤胃中的

14、滞留时间应更长。3.6饲料长度对消化吸收的影响饲草的长度对日粮的消化吸收有着非常大的作用，它决定了饲 草的速度和消化程度，从而影响碳水化合物的利用、采食量和生产性 能。长度短的饲料在瘤胃中易于发酵分解或后送到后消化道，减少 了动物的咀嚼时间和唾液的分泌，降低瘤胃?日值和乙酸和丙酸的比 例，同时小颗粒饲料也减少了纤维消化菌的数量和活性，降低了日 粮纤维的降解作用。饲料长度的影响主要在于影响饲料日粮在瘤胃中 的滞留时间，从而对各种营养物质的消化吸收有着较大的影响。增加 饲料颗粒长度能够提高日粮中有机物、淀粉、酸洗纤维、纤维和氮的 消化率。随着粗饲料长度的增加，瘤胃微生物蛋白合成的效率也相应 的增加

15、。降低粗饲料颗粒的长度能显著的增加瘤胃食糜的后送率。 3.7饲料长度对微生物蛋白的影响用粉碎的粗饲料代替长粗饲料时，瘤胃微生物蛋白合成增加， 而瘤胃或整个消化道内的蛋白质的消化率也显著得到提高。十二指肠 中微生物蛋白的量随着粗饲料的长度的减少显著的降低。微生物合成 效率的提高主要被认为是由于切短的粗饲料比粉碎的粗饲料能增加 动物的反刍行为，反刍行为的增加会使的饲料中的微生物被移送到 瘤胃液中，从而增加了微生物的后送量，粗饲料较长的日粮由于到 达小肠的微生物蛋白含量更高，所以其消化率显著的高于饲料颗粒 短的日粮2 。降低粗饲料颗粒并不影响瘤胃内液体或固体食糜的 后送率，但是的确降低了整个肠道的滞

16、留时间。3.8饲料长度对日粮淀粉的影响降低粗饲料的长度能显著的降低小肠淀粉的消化率。小肠淀粉消化率 的降低可能是瘤胃中淀粉消化率提高的结果造成的。一般来说大约 60%的淀粉在瘤胃中消化，而大约40%的淀粉是在小肠中消化的。减小 粗饲料的长度，能减少动物的咀嚼活动，能有效的增加淀粉在瘤胃 中的降解率。并相应的降低动物的瘤胃pH值2。较低的瘤胃?日值 不利于纤维的消化，但是有利于淀粉的消化，因此减小粗饲料的长 度能改变瘤胃的发酵类型，即从纤维发酵型转变到淀粉发酵型。2.9纤维有效性对动物生产的影响Mertens1的研究认为，日粮中peNDF含量与瘤胃微生物蛋白 合成存在正相关关系(r=0.49,

17、P=0.09)，而且与微生物的效率的相 关性更高(r=0.60,P=0.03)。但是在Yang等2的研究中发现，改 变粗饲料的长度并不能改变瘤胃微生物的产量。当奶牛采食较短的粗 饲料日粮时，奶牛的乳脂率会降低。而其他的研究还发现，饲喂较短 的玉米青贮会造成奶牛乳中蛋白含量的显著降低，粗饲料长度的变 化对奶牛乳产量没有显著的影响作用。4测定日粮中的peNDF4.1用动物生理反应的方法测定peNDFpeNDF是指粗饲料长短等物理性质对纤维有效性影响的那一部分。动 物的咀嚼时间与粗饲料的peNDF具有很强的相关性。Mertens： 4 根据咀嚼活动，提出利用回归分析来计算peNDF的pef,日粮pe

18、f表 示为所食该日粮的咀嚼时间与当反刍家畜饲喂长干草时的咀嚼时间 的比值。根据公式：peNDF二NDFXpef即可计算出peNDF值。长干草 的pef设定为1,粗切碎的禾本科牧草、玉米青贮和苜蓿青贮的pef 为0.90.95;细切碎的牧草的pef为0.70.85。含22%peNDF的日 粮可维持瘤胃pH6.0,含20%peNDF的日粮，能使泌乳早期到中期的奶 牛乳脂率维持在3.4%。4.2实验室测定pef的方法Mertens： 4 提出，只有那些碎片大到足够能滞留于瘤胃而且 需要咀嚼的纤维碎片才与粗饲料价值，或peNDF值有关，可以采用实 验室的方法进行测定，并提出了peNDF测定的具体方法。这种方法具 体操作，必须要知道的是能在瘤胃滞留可以刺激动物咀嚼和被后送 出瘤胃对咀嚼没有刺激作用的粗饲料颗粒大小。Mertens： 4 提出一 个简单的融化学和物理学方法为一体的实验室方法来估计peNDF。通 过化学方法测定某种饲料的peNDF含量，并测定经垂直振动后保留 在1.18 mm筛孔上干物质所占的比例。这里假设，过1.18筛孔的干物 质不刺激动物的咀嚼活动。因此，某种饲料的pef值应与保留在1.18 mm筛孔上干物质所占的比例相同。实验室测定peNDF的主要缺陷是 测定饲料颗粒大