微生物发酵秸秆日粮对湖羊育肥性能及其肠道微生物群落结构的影响

来源：SCI期刊网 分类：农业论文 时间：2021-09-13 08:16 热度：

　　摘要：【目的】微生物发酵饲料具有提高饲料适口性和消化率以及促进动物肠道微生态平衡等作用。基于微生物发酵秸秆日粮系统分析断奶湖羊育肥性能及其肠道微生物群落结构，为揭示微生物发酵饲料促进湖羊肠道微生态平衡的机理及进一步促进秸秆利用提供科学依据。【方法】试验采用生物发酵方法发酵饲料，试验选取36只月龄一致、体重相近的湖羊公羊，随机分成3组，每组12只，分别为A组饲喂精料补充料+花生秸秆、B组饲喂发酵精料补充料+花生秸秆、C组饲喂精料补充料+发酵花生秸秆，各组置于相同环境中共同饲养54d，试验结束后，统计计算试验过程中各组羊只的平均日采食量、平均日增重、料肉比等生长性能指标，每组随机选择6只羊采集粪便样本，采用高通量测序的方法测定各组羊只肠道微生物结构和丰度。【结果】饲喂发酵精料补充料有提高肉羊的生长性能的趋势，发酵花生秸秆可以改善适口性，能够明显提升试验羊只的采食量，同时可提高肉羊生长性能和饲料的转化率。与A组相比，C组的菌群丰度显著下降(P<0.05);门水平中，Firmicutes的相对丰度显著下降(P<0.05)，而Synergistetes和Parcubacteria的相对丰度显著上升(P<0.05);属水平中，ClostridiumIV和Flavonifractor的相对丰度显著下降(P<0.05)。【结论】饲喂发酵的花生秸秆，可以有效增加羊只的采食量，能在一定程度上提升肉羊生长性能;发酵的花生秸秆中Synergistetes相对丰度的提高则与采食量的明显增加，可能与需要更多Synergistetes细菌来分解日粮中的蛋白质密切相关;发酵花生秸秆中存在的大量乳酸菌，抑制了Flavonifractor等有害菌的生长，促进肠道微生态环境的健康，而健康的肠道环境使ClostridiumXlVa能够正常发挥其功能，最终导致了ClostridiumIV的相对丰度下降。

　　关键词：发酵;湖羊;育肥;肠道微生物

　　【研究意义】目前，我国肉羊的市场需求呈现出不断上升的趋势，湖羊以其肉质细腻、高蛋白、低胆固醇、低脂肪等特点，受到了广大养殖户和消费者的喜爱;同时，养殖湖羊具有较好的经济效益，近年来养殖规模不断扩大[1]。江西省是农业大省，有着十分丰富的农作物秸秆资源。秸秆主要成分为纤维素、半纤维素和木质素等物质，部分营养物质能能够被草食畜禽所利用，特别是经微生物发酵处理后，能降解其中的粗纤维类物质转变为动物易消化吸收的小分子类化合物，被草食动物较好的利用，提高饲料的营养价值和改善饲料适口性[2]。江西省地处长江中下游南岸，属中亚热带湿润气候，有优越的光、热、水、土资源，花生种植得天独厚。花生是我省主要的经济作物和油料作物，总产占全省油料总产的37.5%左右[3]。因此，江西省花生秸秆资源非常丰富。然而，用于畜禽养殖的秸秆利用率不足10%。花生秸秆质地松软且富含各种营养物质，不仅含有高水平的粗蛋白[4]。【前人研究进展】潘月红等[5]发现花生秸秆中还富含各种矿物质，可以弥补日粮中矿物质的不足，应用于畜禽生产具有广阔的前景。过往的研究表明，饲料中适量添加花生秸秆有利于瘤胃健康，提高羔羊生长性能，降低饲养成本[6-8]。但花生秸秆适口性差、难以消化，用于畜禽养殖利用率不足10%，多数秸秆丢弃或焚烧，对环境产生了一定的污染。【本研究切入点】微生物发酵饲料具有提高饲料适口性和消化率以及促进肠道的微生态平衡等作用。研究表明，给湖羊饲喂微生物发酵的饲料可以显著增强其食欲、增加采食量、提升生长性能，且能改善其肉品质，提高肌肉中的蛋白质含量，降低脂肪含量[9-12]。【拟解决的问题】试验旨在探讨断奶湖羊育肥日粮中添加经微生物发酵处理的花生秸秆或精料补充料对其育肥性能的影响，以进一步促进花生秸秆在畜禽养殖中的利用，从而达到降低饲养成本，提高饲料利用效率，进而为解决人畜争粮造成的粮食安全和农作物废弃物产生环境污染等问题探讨一条物质循环利用新途径提供科学依据。

　　1材料与方法

　　1.1试验时间与地点

　　试验从2019年11月至2020年1月，于江西亿合农业开发有限公司养殖场进行。

　　1.2试验设计

　　选择健康无病、月龄一致、体重相近的36只湖羊公羊，根据饲喂日粮不同随机分成3组进行舍饲育肥，分组详见表1。

　　1.3试验日粮

　　1.3.1精料补充料及其发酵

　　精料补充料采用市售郑州六品农牧有限公司生产的育肥羊配合饲料。发酵步骤：准确称取精料补充料，添加1.2%生物菌剂(来源于南昌益菌康饲料科技有限公司公司生产，主要成分枯草芽孢杆菌(有效活菌≥1.0×106)，粪肠球菌(≥2.0×107)，酿酒酵母(≥1.0×106)，植物乳杆菌(≥2.0×107)，混匀后静置发酵30min后进行饲喂。

　　1.3.2花生秸秆发酵

　　准备花生秸秆300kg，生物菌剂(同1.3.1)6kg，步骤：先取100g花生秸秆检测其含水量(经测定含水量为9.9%)，再采用均匀洒水方式(边洒边用铁锹翻动，使水分与花生秸秆混合充分)，调节花生秸秆含水量至50%-60%，通过计算，共需加水约287.5kg。再次将花生秸秆翻动混匀，边翻动边洒菌剂，充分混匀。再以30公分为层高，分层撒施菌剂，分层踩实，最后盖薄膜，四周压实密封，厌氧发酵14d后开始饲喂并采样送检。

　　1.3.3日粮营养成分

　　试验日粮主要营养成分见表2。

　　1.4饲养管理

　　预试期按常规进行防疫注射、驱虫，期间各组以试验日粮逐渐替代原饲喂日粮，每5天替换1/3原日粮，直至完全饲喂试验日粮即开始正试期。正试期54d。试验采取全舍饲强度育肥方式，定量喂食、自由饮水。早晚各补饲1次，饲喂量参照“NY/T816肉羊饲养标准”(精料量：各组肉羊精料喂量保持一致，试验开始时每只羊630g/d，随后前31天日喂量每隔6天增加100g/只，后23天日喂量以820g/只定量饲喂;粗饲料喂量：各组根据采食情况适时调整，全期精粗比大约控制在6:4，发酵花生秸秆含水量50%-60%，以干物质为基础折算成普通花生秸秆后称取饲喂，各组全期日粮干物质采食量保持一致)，其余均按正常生产操作规程进行饲养。

　　1.5测定指标及方法

　　1.5.1生长性能测定指标及方法

　　每天观察羊只采食情况，并做好记录。每日清晨准确称取日粮饲喂，喂料前清除各组饲槽余料进行称重，统计各组羊前一日的精料及粗饲料日采食量，做好记录;试验第1d、31d、54d时，各组肉羊空腹12h进行个体称重，并计算各组每只羊的平均日采食量、日增重，料肉比等，同时记录试验过程中试验羊的发病以及死亡情况。

　　1.5.2肠道微生物16SrRNA测定

　　试验结束后，每组随机选择6只羊，采取其粪便样本，送往上海生工生物公司进行16SrDNA高通量测序，根据反馈的数据，比较分析各试验组之间肠道微生物群落的差异。

　　1.6数据分析方法

　　试验数据使用Usearch、R、Krona等软件进行绘图，使用STAMP软件进行差异性分析，采用Fisherexacttest、Welch’st-test、T-test方法进行检验，最后将检验得到的P值采用FDR做Multipletestcorrection得到q值，结果以P<0.05作为显著性差异的标准。

　　2结果与分析

　　2.1不同发酵日粮对肉山羊生长性能的作用

　　由表3可见，各组精料日采食量在各阶段基本一致;粗饲料日采食量在各阶段均以C组最高，折合干物质采食量各阶段均以C组最低，全期来看，C组粗饲料采食量比A组和B组分别高了65.13%和66.62%，折合干物质采食量比A组和B组分别低7.45%和7.25%;各组在各阶段平均日增重差异不显著，均以A组最低，其中前期以B组最高，比A组高5.93%(P>0.05)，后期及全期则以C组最高，分别比A组高19.48及8.33%(P>0.05)，另外，较之前期，A组和B组后期日增重降低明显，而C组后期日增重降幅相对较小;各组料肉比在各阶段均以C组最低，A组最高，C组在前期、后期及全期料肉比分别比A组低11.93%、19.15%及14.61%。

　　2.2不同发酵日粮对肉山羊肠道微生物组成的影响

　　2.2.1羊肠道微生物多样性分析

　　根据16SrDNA高通量测序的结果，对三个分组的肠道微生物α多样性进行分析，如表4所示，Shannon和Simpson指数表明，三个分组的肠道菌群多样性均无显著性差异。ACE和Chao1指数的变化具有统计学意义，A组的菌群丰度显著高于C组，而A组与B组，B组与C组之间的菌群丰度并无显著性差异。同时使用主成分分析PCoA分析法进行β多样性分析，结果如图1所示，不同分组的样品相互之间并没有完全重叠，说明饲喂发酵的精料补充料或花生秸秆均可以改变肉羊肠道菌群结构。

　　2.2.2基于门分类水平的物种分析

　　根据测序结果，在微生物的门水平对样品进行分析，使用统计学的分析方法，观测样品在门水平上的群落结构，并将三组的群落结构分析放在一起对比，基于群落结构组分分析结果发现，Firmicutes、Bacteroidetes、Verrucomicrobia、Proteobacteria、Actinobacteri是羊肠道微生物中最主要的细菌，其中Firmicutes和Bacteroidetes是优势菌属，相对丰度远远高于其他菌属。根据物种分类结果，比较组间丰度差异，找出组间丰度存在显著差异的物种分类，基于组间菌群丰度差异分析结果发现，与A组相比，B组和C组中Firmicutes的相对丰度均显著下降;C组的Synergistetes以及Parcubacteria的相对丰度显著高于A组;B组的Parcubacteria和Atribacteria的相对丰度显著高于C组(图2和表5)。

　　2.2.3基于属分类水平的物种分析

　　根据测序结果，在微生物的属水平对样品进行分析，分析方法同门水平，基于群落结构组分分析结果发现，按相对丰度从高到低排列前六属分别为Bacteroides、Alistipes、ClostridiumXlVa、Akkermansia、Oscillibacter、Paraprevotella。基于组间菌群丰度差异分析结果发现，在属水平上看，各组之间相对丰度较高的几种优势菌属并无明显差异，A组与B组之间Anaerofustis、Brevundimonas，Terrimicrobium等菌属间存在显著性差异，其中A组中相对丰度较高的ClostridiumIV和Parabacteroides的相对丰度显著高于B组，A组与C组之间ClostridiumIV、Aquabacterium、Bacillus等菌属间存在显著性差异，其中相对丰度比例较高的ClostridiumIV以及Flavonifractor的相对丰度显著高于C组(图3和表6)。B组与C组之间Brevundimonas、Atopobium、Aquabacterium等菌属间存在显著性差异，但因其相对丰度均较低(<0.001)，故暂不讨论。

　　3讨论与分析

　　3.1不同发酵日粮对湖羊生长性能的作用

　　试验中，B组各阶段采食量及干物质采食量与A组基本一致，而平均日增重在前期、后期及全期分别比A组高5.93%、8.62%及6.95%，但差异不显著，说明饲喂发酵精料补充料有提高肉羊的生长性能的趋势。C组的日采食量(粗饲料)明显高于A组和B组，说明发酵的花生秸秆适口性较好，可以明显增强肉羊的食欲，提高采食量，该结果与曲强的研究结果[9]一致，而折合干物质采食量、料肉比均以试验C组最低，且全期平均日增重以C组最高，说明发酵花生秸秆对提高肉羊生长性能和饲料的转化率有一定影响，但与前人的实验结果相比生长性能的提升效果并不显著，其原因可能与日粮组成中精料补充料与花生秸秆的比例有关，高旭红等人[10]的研究表明，随着发酵杏鲍菇菌糠饲料添加比例的增加试验羊的生产性能下降，Abdou等人[13]发现以20%花生秸秆与浓缩料混合饲喂可以达到最大日增重，表明发酵秸秆饲料的使用需要一个合适的比例，才能有效提高羊的生长性能。

　　3.2不同发酵日粮对湖羊肠道微生物组成的影响

　　采用IlluminaMiSeq测序技术，对试验羊的肠道菌群进行了检测，测序结果表明试验羊肠道内Firmicutes和Bacteroidetes是肠道内的优势菌群，该结果与Oikonomou等人的研究结果结果相同[14]。通过对肠道菌群的α多样性进行分析，发现饲喂不同的发酵日粮并没有明显改变肠道菌群的多样性，但饲喂发酵的花生秸秆可以显著降低肠道菌群的菌属丰度，试验中C组的菌群丰度显著低于A组，其原因可能是粗饲料发酵过程中存在的大量乳酸菌抑制了肠道内有害菌的生长，促进了肠道内微生态平衡，因此导致了菌群丰度的显著下降[15]。此外，β多样性分析的结果表明饲喂不同的发酵日粮均会对肠道菌群的菌属结构产生一定的影响。

　　基于微生物的门水平对试验结果进行分析，B组和C组中Firmicutes的相对丰度均显著低于A组，过往的研究表明Firmicutes是促进宿主胃肠道微生物分解纤维素的最主要菌群[16]，试验中饲料经微生物发酵后，其中的粗纤维类物质转变为了动物易消化吸收的小分子物质，饲料中需要分解的纤维素含量降低，最终导致了肠道内Firmicutes的相对丰度下降。Cécile等人的研究表明Synergistetes的成员在蛋白质和氨基酸分解方面具有突出的作用[17]，试验结果中C组中Synergistetes的相对丰度显著高于A组，其原因可能是C组的采食量极显著高于A组，采食量的增加，使得肠道内需要更多的Synergistetes来分解食物中的蛋白质。——论文作者：叶以哲1，夏宗群2，娄佑武2，王荣民2，管业坤2，戴征煌2，张国生2，姜树林2，丁君辉2*

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文章名称：微生物发酵秸秆日粮对湖羊育肥性能及其肠道微生物群落结构的影响

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