奶牛胃肠道甲烷排放模型估算精度的评估分析

本研究旨在评估和比较8个常用奶牛胃肠道甲烷排放模型的估算精度,分析影响模型估算精度的原因。在湖南望城白箬铺奶牛场选用28头体况良好的荷斯坦奶牛,测定奶牛胃肠道甲烷排放量、体重、产奶量、采食量和营养日采食量(酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和总能)等。利用预测误差均方(Mean squared prediction error,MSPE)和一致性相关系数(Concordance correlation coefficient,CCC)两种分析方法衡量奶牛胃肠道甲烷排放量估算值与实测值间的差异,进而评估和比较8个模型的估算精度,分析影响8个模型估算精度的原因。结果表明:模型8的估算精度最高,其次模型1、2、3和6的估算精度处中等水平,模型4、5和7的估算精度较差;模型1和2的估算误差主要来自回归斜率偏离,模型3、6和7的估算误差主要来自整体偏差,模型4和5的估算误差来自回归偏离和整体偏差。结果解释:模型1和2的回归斜率偏离主要是由于试验测得的Ym值与模型推荐的默认值相差较多;模型3的整体偏差主要是由于在相同干物质采食量的条件下,模型建立时的奶牛胃肠道甲烷排放水平远高于本试验;模型4和5的回归斜率偏离和整体偏差以及模型6的整体偏差主要是由于模型本身没有考虑到日粮碳水化合物的瘤胃降解率、日粮成分瘤胃的流通速率等因子的影响;模型7的整体偏差主要是由于稻草采食量不能等于实际日粮粗饲料采食量。以产奶量(kg·d-1)和体重(kg)为变量的模型8是本试验估算精度最高的模型。有必要继续开展试验扩充奶牛胃肠道甲烷排放数据,建立更加准确、可靠的甲烷排放模型估算方法。     

泌乳荷斯坦奶牛瘤胃VFA吸收动力学与瘤胃上皮血流量的模型研究

瘤胃挥发性脂肪酸(VFA)的吸收在数量上是奶牛养分流量最重要的部分。先前对VFA吸收模型的研究主要集中于瘤胃的变化,如瘤胃液的化学组成、瘤胃体积及瘤胃pH,而近几年的研究整合了瘤、网胃上皮表面积对VFA吸收的调控。本研究提出假设:瘤胃VFA的吸收受上皮渗透性及上皮毛细血管血流量所调控,旨在建立一个VFA过瘤胃壁吸收的模型,且该模型整合了上皮血流量作为驱动力对瘤胃VFA吸收的影响。由于VFA主要以非电离形式通过被动扩散通过细胞膜,因此认为瘤胃液与瘤胃上皮的VFA域之间的双向流量存在一定的驱动力。模型的一系列参数通过观测数据拟合而来,该模型提供了可靠的瘤胃VFA吸收和瘤胃上皮血流量的无偏差估计。血流量模型的拟合考虑了奶牛每千克体重丁酸和日粮粗蛋白质摄入量的影响。VFA从瘤胃液向上皮的流动速率从低到高依次为,异丁酸<乙酸<丙酸<丁酸(分别为0.32±0.02,0.72±0.2,0.91±0.06和0.97±0.02/h);而从上皮到瘤胃液的流动速率与上皮VFA域的大小密切相关,异丁酸、乙酸、丙酸和丁酸的流动速率分别为4.78、10.60、13.40和14.3/h。瘤胃乙酸、丙酸、丁酸和异丁酸浓度用均方根预测误差的百分比表示,分别为5.86%、5.75%、11.30%和4.12%。上皮血流量用26.3%的RMSPE来预测。敏感性分析结果表明,当瘤胃丁酸浓度从4.0 mmol/L增加到37.4 mmol/L时,上皮血流量增加了47%,且瘤胃丙酸的消失率增加了11%。瘤胃液和上皮的VFA浓度梯度不超过3∶1,且随血流量的升高而提高。因此,一个基于瘤胃上皮血流量和瘤胃液与上皮之间VFA双向流量的动态模型,能够无偏差的估计在冲洗瘤胃的条件下瘤胃VFA的吸收,且预测残差极低。该模型表明,上皮血流量对VFA吸收的调控受瘤胃液与上皮之间单一VFA浓度梯度的影响。一系列独立的数据表明,上皮血流量可能是决定瘤胃VFA吸收的一个重要因素。     

泌乳奶牛乳脂中奇数链和支链脂肪酸含量与肠道甲烷产量的相关性研究

试验旨在运用多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLS)及遗传算法(GA)探讨泌乳奶牛乳脂中奇数链和支链脂肪酸(OBCFA)含量与肠道CH4产量的相关性。数据库选自13个试验,包含有224个瘤胃液乙酸、丙酸和丁酸的配对数据,以及7个OBCFA的数据。甲烷的产量(mmol/molVFA)根据乙酸、丙酸和丁酸计算得来,以占总VFA含量的相对值来表示。CH4产量与乳脂中OBCFA含量的相关分析采用MLR和PLS,结果显示该模型为线性预测模型。GA模型根据乳脂中OBCFA含量预测瘤胃液中各VFA占总VFA的相对比例;该模型的CH4产量根据乙酸、丙酸和丁酸占总VFA的比例预算得来,预测误差低(均方根预测误差<5%),数据方差高达66%,相关系数接近0.8。预测误差的方差小于由CH4含量计算得来方差的40%。7个OBCFA数据显示,支链脂肪酸iso C14∶0,iso C15∶0和iso C16∶0与CH4产量呈正相关,而奇数链脂肪酸C15∶0和C17∶0与C17∶1cis-9之和与CH4产量呈负相关。因此,该模型分析显示,乳脂中OBCFA含量与瘤胃CH4产量密切相关,可以用来预测CH4的产量。     

乳脂奇数和支链脂肪酸含量与瘤胃液挥发性脂肪酸含量的关系

本试验旨在确定乳脂奇数和支链脂肪酸(OBCFA)含量与瘤胃挥发性脂肪酸(VFA)含量的关系。选择同一胎次体重相近的健康荷斯坦奶牛,处于产奶初期、中期和晚期的各3头(同一时期奶牛产奶量相近)。采集的12 h内的瘤胃液和乳样本,分别测定瘤胃液中VFA的含量和乳脂OBCFA的含量。结果表明:瘤胃液中各种VFA含量均能找到与之显著或极显著相关的OBCFA含量(P≤0.05或P≤0.01)。以乳脂OBCFA含量预测乙酸、丙酸和丁酸含量的回归方程的均方根误差分别为1.57、1.06和0.33,预测异丁酸、异戊酸和戊酸的为0.13。结果提示,以乳脂OBCFA含量为基础得到的预测瘤胃液中各种VFA含量的回归方程可以应用于瘤胃内VFA含量的预测。     

肉牛胃肠道甲烷排放模型估算精度的评估分析

本研究旨在评估6个经典的肉牛胃肠道甲烷排放估算模型的预测精度,分析影响模型预测精度的原因。在湖南望城肉牛养殖场选用17头体况良好的湘中黑牛,分两阶段测定了肉牛体重、营养组分采食量及胃肠道甲烷排放量。本研究选择6个经典的肉牛胃肠道甲烷排放估算模型,包括:以干物质采食量(DMI)为核心参数的估算模型1[CH4(MJ·d~(-1))=1.246×DMI(kg·d~(-1))+0.996]和模型2[CH4(MJ·d~(-1))=-2.07+2.636×DMI(kg·d~(-1))-0.105×DMI2(kg·d~(-1))];以纤维摄入量为核心参数的估算模型3[CH4(MJ·d~(-1))=5.58+0.848×NDF(kg·d~(-1))]和模型4[CH4(MJ·d~(-1))=3.41+0.520×DMI(kg·d~(-1))-0.996×ADF(kg·d~(-1))+1.15×NDF(kg·d~(-1))];以总能摄入量为核心参数的估算模型5[CH4(MJ·d~(-1))=0.065×GEI(MJ·d~(-1))]和模型6[CH4(MJ·d~(-1))=0.081×GEI(MJ·d~(-1))-0.024]。利用预测误差均方(Mean squared prediction error,MSPE)和一致性相关系数(Consistent correlation coefficient,CCC)两种分析方法评估6个估算模型预测肉牛胃肠道甲烷排放量的精度以及影响模型估算精度的原因。结果表明,模型5(CCC=0.86)的估测精度最高,模型1(CCC=0.74)和6(CCC=0.79)次之,模型2(CCC=0.66)、3(CCC=0.22)和4(CCC=0.54)的估算精度最低;模型1和2的估算误差主要来自于整体偏差的偏离(分别为48.8%和70.3%);模型3的估算误差主要来自于回归斜率的偏离(47.6%);模型4的偏差主要来自于整体偏差(29.2%)和回归斜率偏离(28.6%)。IPCC(2006)Tier2推荐的以总能GEI为单一变量的模型5是本试验中6个估算公式预测精度最高的模型。     

反刍家畜瘤胃挥发性脂肪酸生成及模型研究进展

反刍家畜的瘤胃微生物可降解饲料生成挥发性脂肪酸(VFA)、甲烷、氢气和水,其中VFA为机体提供主要的能量,VFA的产量及各组分比例与动物的健康状况和生产性能密切相关。本文综述了反刍家畜瘤胃VFA的生成机制和国内外预测模型研究现状,分析了影响模型估算精度的因素,旨在为进一步研究VFA模型的发展提供理论基础。     

瘤胃乙酸、丙酸比例对绵羊体内氧化代谢和血浆胰岛素水平动态变化的影响

本研究以全胃营养灌注绵羊为试验动物 ,用物质代谢区室分析方法和同位素示踪技术研究了瘤胃乙酸、丙酸比例对体内氧化代谢和血浆胰岛素水平动态变化的影响。不同试验处理间营养灌注液能量、蛋白质水平相同 ,而瘤胃灌注混合挥发性脂肪酸的乙酸、丙酸比例不同。三种混合挥发性脂肪酸的乙酸、丙酸比例分别为75 :15(VFA1)、65 :25(VFA2)、45 :45(VFA3)。由测定引入 14C -乙酸后血液二氧化碳放射比强度—时间曲线上升段斜率(k值)反映体内氧化代谢强度。试验结果为 ,瘤胃灌注VFA1 时的k值显著高于灌注VFA2 和VFA3 时的k值(P<0.05) ,而VFA2 和VFA3 两处理间的差异不显著(P>0.05) ,说明瘤胃灌注VFA1 时绵羊体内氧化代谢强度增加。向停止灌注24小时的绵羊瘤胃内灌注VFA1,血浆胰岛素水平在恢复灌注后缓慢上升。将瘤胃灌注混合挥发性脂肪酸由VFA1 换为VFA2 后 ,血浆胰岛素水平迅速上升 ,之后迅速下降 ,而由VFA2 换为VFA3 后未出现血浆胰岛素水平的明显变化 ,说明血浆胰岛素水平的变化与体内糖代谢调节状态有关 ,而瘤胃灌注VFA1 时的体内糖代谢调节状态与灌注VFA2 和VFA3 时明显不同。     

埃氏巨型球菌及其乙酸生成关键酶基因缺失工程菌体外代谢特性的初步研究

埃氏巨型球菌是奶牛瘤胃中的一种优势菌。本研究运用瘤胃微生态理论,结合埃氏巨型球菌能利用乳酸发酵产生丙酸的特点,初步研究埃氏巨型球菌(H6)及其乙酸生成关键酶基因缺失工程菌(TnH6)体外发酵特性。经健康羊瘤胃液体外连续培养结果表明,埃氏巨型球菌及其乙酸生成关键酶基因缺失工程菌均能利用乳酸生成VFA,发酵生成的VFA以丙酸为主,发酵类型倾向于丙酸型,但工程菌生成乙酸的能力明显降低,尽管丙酸生成能力有所下降,但显著降低了乙酸与丙酸的比例,从而为调控瘤胃乳酸发酵和利用H6、TnH6防治奶牛亚临床性瘤胃乳酸酸中毒提供了理论和试验基础。     

瘤胃投喂外源乳酸菌对奶牛胃肠道活菌比例及挥发性脂肪酸浓度的影响

试验旨在研究外源乳酸菌对奶牛胃肠道活菌比例及挥发性脂肪酸(VFA)浓度的影响。选取4头安装永久性瘤胃和十二指肠瘘管的荷斯坦成年干奶牛,试验共分3期,每期正试期7 d,间隔期20 d。采用自身对照试验设计,第1期为空白对照组,第2、3期(试验组)分别在晨饲后1 h(10:00)打开瘤胃瘘管塞投喂植物乳杆菌和乳酸菌复合系的菌粉。每期试验最后3 d连续采集瘤胃液、十二指肠内容物以及直肠粪样,检测样品中活细菌占总细菌的比例以及VFA浓度。结果表明:在瘤胃中,添加外源乳酸菌复合系可以提高活菌比例,但降低了VFA浓度(P<0.05);在十二指肠中,乳酸菌复合系组活菌比例高于植物乳杆菌组(P<0.05),但与对照组差异不显著(P>0.05),乳酸菌复合系组的乙酸和总挥发酸(TVFA)浓度高于对照组和植物乳杆菌组(P<0.05);在直肠中,不同处理组间VFA浓度差异不显著(P<0.05)。上述结果表明,添加外源植物乳杆菌和乳酸菌复合系虽然可以提高瘤胃中活菌比例,但降低了瘤胃VFA浓度,对肠道后段活菌比例及VFA浓度的影响有限。     

不同来源吸附载体大豆糖蜜对奶牛瘤胃内环境的影响

为考察不同来源吸附载体大豆糖蜜对奶牛瘤胃内环境的影响,采用3×3拉丁方试验设计,选用3头年龄相同(3胎次)、体重相近[(500±50)kg]且安装永久性瘤胃瘘管的中国荷斯坦奶牛为试验动物,分别饲喂基础日粮、豆皮糖蜜和麸皮糖蜜日粮。结果表明,豆皮糖蜜组和麸皮糖蜜组瘤胃pH均极显著高于对照组(P0.01),而豆皮糖蜜组和麸皮糖蜜组之间瘤胃pH没有显著差异(P0.05);麸皮糖蜜组瘤胃NH_3-N浓度显著低于对照组(P0.05),但与豆皮糖蜜组没有显著差异(P0.05);各处理间奶牛瘤胃各单个挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA,包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸)浓度、总VFA浓度和乙丙比均没有显著差异(P0.05);但与对照组相比,豆皮糖蜜组瘤胃总VFA浓度有降低趋势;而麸皮糖蜜组瘤胃总VFA浓度有提高趋势。结果显示,在奶牛饲料中可用豆皮糖蜜替代15%玉米以及用麸皮糖蜜替代6%玉米和10%麸皮,均具有调控瘤胃稳衡的作用,且麸皮糖蜜替代效果优于豆皮糖蜜。     

热应激对不同泌乳阶段奶牛瘤胃内环境发酵指标的影响

该试验旨在研究热应激对不同泌乳阶段奶牛瘤胃内环境发酵指标,即瘤胃液pH值、氨氮浓度(NH3-N)以及挥发性脂肪酸浓度(VFA)的影响。选用不同泌乳阶段且胎次相近的荷斯坦奶牛18头,按照同一泌乳阶段奶牛泌乳天数和产奶量相近的原则,平均分为3组,泌乳前期组、中期组和后期组,根据实测试验期牛舍温湿指数(THI)的变化,进行热应激与非热应激的对照试验。结果表明:奶牛热应激时,各泌乳阶段奶牛瘤胃液pH值均较非热应激期有所升高(P>0.05),但都在正常范围之内;热应激显著降低了瘤胃液NH3-N和总VFA浓度(P<0.01),而乙酸与丙酸的比例显著提高(P<0.01)。总之,奶牛热应激严重影响了奶牛瘤胃内环境健康,最终可能影响奶牛正常生产性能的发挥。     

热应激对不同泌乳阶段奶牛瘤胃内环境发酵指标的影响

本试验旨在研究热应激对不同泌乳阶段奶牛瘤胃内环境发酵指标(瘤胃液pH值、氨氮浓度(NH3-N)以及挥发性脂肪酸浓度(VFA))的影响。选用不同泌乳阶段且胎次相近的荷斯坦奶牛18头,按照同一泌乳阶段奶牛泌乳天数和产奶量相近的原则,平均分为3组,泌乳前期组、中期组和后期组,根据实测试验期牛舍温湿指数(THI)的变化,进行热应激与非热应激的对照试验。结果表明:奶牛热应激时,各泌乳阶段奶牛瘤胃液pH值均较非热应激期有所升高(P>0.05),但都在正常范围之内;热应激显著降低了瘤胃液NH3-N和总VFA浓度(P<0.01),而乙酸与丙酸的比例显著提高(P<0.01)。总之,奶牛热应激严重影响了奶牛瘤胃内环境健康,最终可能影响奶牛正常生产性能的发挥。     

反刍动物挥发性脂肪酸的研究进展

自John Barcroft等(1944)发现碳水化合物在瘤胃中发酵产生的挥发性脂肪酸(VFA)是反刍动物的主要能源之后,很多学者对VFA的吸收与中间代谢和不同种类饲料瘤胃VFA的产量及其乙酸、丙酸和丁酸的摩尔比例的组成进行了大量研     

热应激对不同泌乳阶段奶牛瘤胃内环境发酵指标的影响

该试验旨在研究热应激对不同泌乳阶段奶牛瘤胃内环境发酵指标,即瘤胃液pH值、氨氮浓度(NH3-N)以及挥发性脂肪酸浓度(VFA)的影响.选用不同泌乳阶段且胎次相近的荷斯坦奶牛18头,按照同一泌乳阶段奶牛泌乳天数和产奶量相近的原则,平均分为3组,泌乳前期组、中期组和后期组,根据实测试验期牛舍温湿指数(THI)的变化,进行热应激与非热应激的对照试验.结果表明:奶牛热应激时,各泌乳阶段奶牛瘤胃液pH值均较非热应激期有所升高(P＞0.05),但都在正常范围之内;热应激显著降低了瘤胃液NH3-N和总VFA浓度(P＜0.01),而乙酸与丙酸的比例显著提高(P＜0.01).总之,奶牛热应激严重影响了奶牛瘤胃内环境健康,最终可能影响奶牛正常生产性能的发挥.     

发酵玉米秸秆对泌乳期奶牛瘤胃发酵参数的影响

为研究发酵玉米秸秆对泌乳期奶牛瘤胃发酵参数的影响,本试验选取3头体况相近、健康的泌乳期荷斯坦奶牛,对照组饲喂未处理秸秆,试验Ⅰ组饲喂低菌量发酵秸秆,试验Ⅱ组饲喂高菌量发酵秸秆,采用3×3拉丁方试验设计,试验分为3期,每期20 d。结果表明,饲喂发酵玉米秸秆奶牛瘤胃液pH,氨态氮(NH3-N)、挥发性脂肪酸(VFA)、乙酸浓度与对照组相比均显著提高(P0.05);对瘤胃内丙酸、丁酸浓度和乙酸/丙酸无显著影响(P0.05)。由此可见,发酵玉米秸秆能够改善瘤胃内环境,提高瘤胃发酵功能。     

TMR中苜蓿干草长度对奶牛瘤胃发酵的影响

试验旨在研究奶牛TMR中苜蓿干草长度变化对奶牛瘤胃发酵参数的影响。将3头安装永久瘤胃瘘管的中国荷斯坦奶牛采用3×3拉丁方试验研究了TMR中苜蓿干草长度变化对奶牛的瘤胃pH、NH3-N浓度及挥发性脂肪酸含量的影响。结果表明:奶牛的瘤胃pH及NH3-N含量随TMR中的苜蓿干草长度增加有所升高,但均未达显著水平(P>0.05);增加TMR中苜蓿干草长度能改变奶牛的瘤胃发酵模式,TMR苜蓿干草长度为5 cm的奶牛瘤胃中乙酸平均含量显著高于1 cm的(P<0.05),其丙酸平均含量则显著低于1 cm的(P<0.05),乙酸/丙酸的比值显著高于1 cm的(P<0.05)。奶牛瘤胃中丁酸含量和总VFA含量各处理间没有明显变化。结果提示,泌乳奶牛TMR中苜蓿干草长度增加有利于奶牛维持较高的瘤胃pH,同时能改变瘤胃的发酵模式。     

瘤胃VFA产量与瘤胃可发酵有机物质关系的研究

本研究用6个处理的日粮(4种不同处理的糊化淀粉尿素、豆饼和常规尿素)在5头安装有瘤胃和真胃瘘管的阉牛中进行6×5拉丁方试验。试验中测定了瘤胃VFA浓度及产量,并同时用体内法和尼龙袋法测定了有机物质的降解率:还研究了体内法测定的瘤胃可消化有机物质(RDOM)及尼龙袋法测定的瘤胃24小时可发酵有机物质(FOM)与瘤胃VFA产量的关系。结果表明:用RDOM预测VFA能(E_(VFA))的平均值为7.222MJ/kg RDOM(r=0.7082):用FOM预测VFA产量的平均值为7.602 mol/kg FOM(r=0.6686)。还发现瘤胃24小时可发酵碳水化合物(F_(CHO))与平均瘤胃VFA浓度相关系数为r=0.7932。在碳水化合物的各种成分中,瘤胃24小时ADF降解量与乙酸产量的相关系数为r=0.7361;瘤胃24小时中性冼涤剂溶解物的降解量与丙酸产量相关系数为r=0.6296,说明对乙酸产量影响最大的是纤维素的降解量,而可溶性碳水化合物的降解量主要影响丙酸的产量。     

啤酒酵母培养物(BYC)调节牛瘤胃发酵的试验研究初报

研究了啤酒酵母培养物(BYC)对牛瘤胃内环境及发酵作用的影响。向2头带有永久性瘤胃疫苗的奶牛灌注200ml/次BYC,早(8:00)、晚(20:00)各一次。瘤胃内取样测定pH、氨氮及VFA浓度,并测定和计算乙/丙酸的比例。结果显示,BYC可使瘤胃pH值升高0.08—0.1个单位,氨氮浓度降低,乙酸、丙酸浓度及其比例升高。In sacco及In vitro的消化试验均表明,BYC对饲料粗纤维素的消化率均有极显著的(p<0.01)促进作用。     

葡萄糖处理豆粕对奶牛瘤胃内环境的影响

以四头瘘管荷斯坦牛为试验动物,采用4×4拉丁方试验设计,用不同水平的葡萄糖、不同的含水量、不同加热温度处理豆粕,采用尼龙袋法测定各组豆粕的瘤胃降解率,以含不同降解率的豆粕为蛋白质饲料配制成四种TMR日粮,即对照组日粮(豆粕降解率为51.94%)、高降解率豆粕日粮-HD组(豆粕降解率为40.85%)、中等降解率豆粕日粮-MD组(豆粕降解率为38.98%)、低降解率豆粕日粮-LD组(豆粕降解率为28.21%),探讨葡萄糖处理豆粕对奶牛瘤胃内环境的影响。结果表明:含不同降解率豆粕的TMR日粮对奶牛瘤胃内环境有影响,随日粮中豆粕降解率的降低,瘤胃pH值增加,氨氮浓度降低,总VFA浓度下降,乙酸浓度升高,丙酸浓度降低,丁酸浓度显著降低(P0.05),乙酸∶丙酸比值有增加趋势;与对照组相比,处理组VFA组成中乙酸比例显著增加(P0.05),丙酸比例有降低趋势。     

挥发性脂肪酸在动物体内的作用

挥发性脂肪酸 (volatilefattyacids ,VFA)是碳链为 1～ 6的脂肪酸 ,包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸等 ,其中对动物体代谢作用最为重要的有直链乙酸、丙酸和丁酸 ,约占瘤胃发酵VFA总产量的 95 % ,乙酸是产量最大的VFA ,约占VFA总产量的 70 %～ 75 %。挥发性脂肪酸在不同动物体内其比例和数量不同 ,见表 1。表 1　食糜挥发性脂肪酸浓度及其中各酸比例绵羊瘤胃猪盲肠鸡盲肠总挥发性脂肪酸 (mmol/L) 1 1 91 8 2 1 0 7乙酸 (% ) 54 55 61丙酸 (% ) 2 5 2 7 2 7丁酸 (% ) 1 7 6 1 1长链脂肪酸 (% ) 4 2 1　　注 :资料来源于…