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牧场植物多样性如何影响奶牛消化、菌群及牛奶品质尚不明确。研究人员开展奶牛相关体内外实验，发现其改变瘤胃和粪便微生物群结构，降低甲烷和氨排放，改善氮效率。该研究有助于理解相关生态关系。
在畜牧业发展进程中，人们逐渐认识到草地养殖系统对反刍家畜意义重大。它不仅能平衡生产与农场收入，还能提供高营养、高品质的食品，例如奶牛产出的牛奶富含健康脂肪酸（如 α- 亚麻酸（C18:3 n-3，ALA）、瘤胃酸（C18:2 cis-9 trans-11，RA）和 vaccenic acid（C18:1 trans-11，VA））、脂溶性维生素、类胡萝卜素等 。然而，放牧管理的变化会影响牧场特性和瘤胃消化过程，进而影响乳制品质量。比如频繁移动奶牛会使牧草可利用性降低、消化率下降；牧草物候期推进也会改变其化学成分，降低有机物消化率，还可能增加奶牛的肠道甲烷排放。此外，虽然植物次生代谢物（尤其是单宁）能调节瘤胃发酵、减少甲烷和氨排放，但饮食单宁对放牧奶牛瘤胃微生物群的影响却鲜少被研究。为了解决这些问题，法国国家农业、食品与环境研究院（INRAE）的研究人员开展了一项关于牧场植物生物多样性对奶牛瘤胃微生物群、发酵参数和牛奶成分影响的研究 。该研究成果发表在《animal》杂志上，为深入理解相关生态关系提供了重要依据。
研究人员采用了多种关键技术方法。实验选取 14 头奶牛，先在共同牧场预实验 5 周，后随机分为两组，在低多样性（LD，19 种植物）和高多样性（HD，56 种植物）牧场各放牧 4 周 。实验过程中，收集模拟咬食样本、瘤胃液、粪便和牛奶样本。通过近红外反射光谱法测定牧草纤维、粗蛋白等含量；利用气相色谱法分析脂肪酸组成；采用特定试剂盒提取 DNA，对细菌 16S rRNA 基因和真菌内转录间隔区 2 进行测序分析微生物群落；还进行体外瘤胃发酵实验，测定气体产生、干物质降解等参数 。
牧场植物多样性和模拟咬食样本的化学成分及脂肪酸谱
研究人员发现，实验前期（P1）牧场有 36 种植物，以禾本科植物为主。实验期（P2）中，HD 牧场植物种类多于 LD 牧场，HD 牧场以非豆科双子叶植物和禾本科植物为主，LD 牧场则以禾本科植物和豆科植物为主。LD 组奶牛主要食用禾本科和豆科植物，HD 组奶牛主要食用禾本科和非豆科双子叶植物。HD 组模拟咬食样本的中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量更高，粗蛋白含量更低，总可提取酚、总单宁和缩合单宁含量显著增加 。同时，LD 组模拟咬食样本的总脂肪酸含量更高，其中 LA 和 ALA 比例更高，HD 组的油酸（C18:1 cis-9）比例更高。
体外瘤胃发酵
研究人员用体外瘤胃发酵实验研究发现，牧场类型显著影响体外瘤胃发酵参数。与 LD 模拟咬食样本相比，HD 样本发酵时气体产生量、体外干物质降解率和氨浓度更低，氨与粗蛋白的比例也更低，CO2:CH4比值更高 。HD 样本发酵产生的总挥发性脂肪酸含量更低，乙酸比例更高，丙酸、丁酸等其他挥发性脂肪酸比例则相反。
瘤胃中多不饱和脂肪酸的生物氢化
研究人员对瘤胃发酵产物的脂肪酸谱分析发现，牧场类型改变了瘤胃消化物的脂肪酸谱。HD 奶牛瘤胃液中多不饱和脂肪酸比例更高，其中 ALA 和 LA 比例分别增加 0.6% 和 1.6% 。HD 奶牛瘤胃液中总单不饱和脂肪酸和 VA 比例更低，油酸比例更高，总饱和脂肪酸和硬脂酸比例更低，总奇数和支链脂肪酸比例更高。
瘤胃和粪便微生物群
研究人员还发现，牧场类型对瘤胃细菌和粪便真菌群落有显著影响。虽然牧场类型对细菌和真菌群落的丰富度和均匀度影响不大，但显著影响了微生物群落组成和多个微生物属的相对丰度 。实验前期，两组奶牛瘤胃和粪便微生物群组成相似；实验后期，HD 奶牛瘤胃微生物群与 LD 奶牛差异显著，尤其是细菌群落，而粪便中真菌群落变化更明显。瘤胃中，Prevotella 在 LD 组更丰富，Paludibacter 在 HD 组更丰富；粪便中，Intestinibacter 和 Anaerovorax 在 HD 组更丰富。
动物性能和牛奶脂肪酸谱
研究人员还对奶牛产奶相关指标进行测定，结果显示，两组奶牛的牛奶产量、脂肪和蛋白质含量无显著差异，HD 组奶牛的干物质摄入量略高 。牛奶脂肪酸谱方面，LD 组牛奶脂肪中总多不饱和脂肪酸、总共轭亚油酸、RA 和 VA 更丰富，HD 组牛奶脂肪中 LA、总饱和脂肪酸和硬脂酸更丰富，两组的 ALA 等脂肪酸比例相当，HD 组牛奶的 C14:1 cis-9/C14:0 比值更低。
综合研究结果和讨论，该研究表明，奶牛食用高植物多样性牧场的牧草时，瘤胃和粪便微生物群结构会改变。HD 牧场高纤维含量增加了纤维分解菌和真菌的相对丰度，高含量的植物次生代谢物则影响微生物活性，降低体外甲烷和氨的产生。HD 牧草中的单宁保护了膳食蛋白质，提高了奶牛对蛋白质的利用率。虽然 HD 牧草 ALA 含量低，但其中的单宁抑制了瘤胃细菌的活性，使得两组奶牛牛奶中 ALA 比例相当 。这些发现有助于解释为什么奶牛在植物多样性高的永久牧场放牧，能促进多不饱和脂肪酸从牧草转移到牛奶中，并可能通过植物次生代谢物对瘤胃和粪便微生物群的影响，减少肠道甲烷和氨的排放，为优化奶牛养殖和草地管理提供了理论依据。
