苏丹富拉尼瘤牛采食低质粗饲料的营养利用与肠道甲烷排放研究

本研究针对萨赫勒地区旱季反刍动物采食低质粗饲料导致的营养供给不足和甲烷排放问题，系统评价了四种粗饲料（RF、Bruzi、Pmaxi、Agaya）对苏丹富拉尼瘤牛采食量、日粮消化率和肠道甲烷（eCH4）排放的影响。研究发现，Panicum maximum（Pmaxi）具有较高的粗蛋白（CP）含量和表观消化率，但不同粗饲料的甲烷转化率（Ym）无显著差异。研究为开发区域特异性减排策略提供了重要数据支撑。

　　

在撒哈拉以南非洲的广袤牧区，反刍动物养殖是数百万牧民生计的核心。然而，旱季的来临往往意味着饲草资源的急剧减少和质量下降。成熟的天然草场和人工收割的牧草纤维含量高、蛋白质含量低，难以满足反刍动物的营养需求。这一季节性营养匮乏不仅限制了牲畜的生长和生产性能，还伴随着一个日益引起全球关注的问题——肠道甲烷（enteric methane, eCH₄）排放。反刍动物通过肠道发酵产生的甲烷是一种强效温室气体，其对全球变暖的贡献不容忽视。尽管已有大量研究关注温带地区反刍动物的甲烷排放，但在萨赫勒和苏丹-萨赫勒地区，针对本地牛品种和代表性粗饲料的研究仍十分有限。不同的粗饲料类型及其营养成分如何影响甲烷排放？增加饲喂量能否改善动物的采食和消化，并进一步影响甲烷生成？这些问题尚未得到系统解答。

针对这一研究空白，来自贝宁阿博美-卡拉维大学动物科学实验室的Gérard Xavier GBENOU及其合作者在《Veterinary and Animal Science》上发表了一项深入研究。他们以十头苏丹富拉尼瘤牛（Sudanese Fulani zebu steers）为研究对象，系统评价了四种低质粗饲料——天然草场饲草（RF）、布氏臂形草（Brachiaria ruziziensis, Bruzi）、加那利安德罗草（Andropogon gayanus, Agaya）和最大黍（Panicum maximum, Pmaxi）——在两种投喂水平（2.3%和3.2%体重，干物质基础）下对饲料采食量、养分消化率及eCH₄排放的影响。所有粗饲料均在成熟期（24个月）收割，以模拟旱季饲草的实际营养价值。

研究团队运用了多项关键技术方法：采用近红外光谱（NIRS）快速测定饲料和粪便的化学成分（包括粗蛋白CP、中性洗涤纤维NDF、酸性洗涤纤维ADF、酸性洗涤木质素ADL和总能GE）；通过体外胃蛋白酶-纤维素酶法评估干物质和有机物体外消化率（IVDMD和IVOMD）；使用GreenFeed?系统（C-Lock Inc., USA）实时测量个体动物的eCH₄和CO₂排放；并通过收集全部粪便和剩余饲料，精确计算表观消化率。实验在布基纳法索西南部的CIRDES实验站进行，所有动物实验均经伦理委员会批准。

3.1. 粗饲料的化学成分

所有测试粗饲料均表现出低营养品质的特征，但品种间存在显著差异。Pmaxi的粗蛋白（CP）含量最高（37.2 g/kg DM），而Agaya最低（20.7 g/kg DM）。Agaya的中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤木质素（ADL）含量最高，反映出其高度木质化的结构。体外干物质消化率（IVDMd）以Pmaxi最高（0.33），Agaya最低（0.24），这与纤维含量呈负相关。

3.2. 粗饲料采食量和表观消化率

干物质采食量（DMI）范围在14.1–20.7 g/kg体重之间，Pmaxi的采食量显著高于其他粗饲料。增加投喂水平从2.3%到3.2%体重并未显著提高采食量， refusal rates（剩余率）高达35.8%–53.8%，表明动物已处于随意采食（ad libitum）状态。表观消化率结果与化学成分一致：Pmaxi的干物质消化率（DMd）和有机物消化率（OMd）最高（493和527 g/kg），而Agaya最低（450和464 g/kg）。中性洗涤纤维消化率（NDFd）在Bruzi中最低，可能与其较高的木质素含量有关。

3.3. 肠道甲烷排放

每日eCH₄排放量在59.1–90.2 g/天之间，Pmaxi因采食量和消化率最高而排放量最大，Agaya则最低。然而，当以单位干物质采食量表示时，eCH₄产量（g/kg DMI）在各粗饲料间无显著差异（28.5–31.6 g/kg DMI）。甲烷转化率（Ym, % GEI）在8.6%–9.6%之间，同样无统计学差异。增加投喂水平对eCH₄排放无显著影响。按热带家畜单位（TLU）折算，年排放量在40.2–52.9 kg/TLU之间，其中Pmaxi的估值最接近IPCC Tier 1默认值（52 kg/TLU/年）。

研究的讨论部分深入剖析了这些发现背后的机制。粗饲料的化学组成，尤其是纤维和蛋白质含量，直接驱动了采食量和消化率的差异。Pmaxi的优越表现得益于其较高的CP和较低的纤维含量，促进了瘤胃微生物活性和发酵效率。尽管其绝对甲烷排放量最高，但单位可消化物质的排放量较低，暗示了其潜在的“生态效率”。所有粗饲料的甲烷产量（~30 g/kg DMI）均高于IPCC对低质粗饲料的默认值（23.3 g/kg DMI），突出了在萨赫勒特定环境下建立区域排放因子的必要性。

综上所述，这项研究揭示了在萨赫勒地区旱季饲养条件下，粗饲料多样性对苏丹富拉尼瘤牛生产性能和环境影响的重要性。尽管Panicum maximum在采食量和消化率上表现最佳，但并未在甲烷减排方面展现出显著优势。增加饲喂量超越随意采食水平并不能改善营养利用或降低甲烷排放。因此，改善粗饲料品质——通过提前收割或蛋白质补充——可能成为提升动物生产性能和降低环境排放的双赢策略。然而，这也必须在粗饲料季节性和可获得性的现实约束下进行权衡。该研究为开发区域特异性的甲烷减排策略提供了关键数据，并为未来研究指明了方向：进一步评估这些粗饲料在不同生长阶段下的甲烷排放潜力，将有助于优化其利用，实现饲料和环境可持续性的双重目标。