高溶解度氧化镁替代常规氧化镁并减少碳酸氢钠用量可改善不同淀粉浓度日粮下的瘤胃pH与纤维消化率

《Journal of Dairy Science》：Replacing conventional magnesium oxide with high-solubility magnesium oxide while reducing sodium bicarbonate improves ruminal pH and fiber digestibility

　　

摘要：高淀粉日粮提高了高产奶牛日粮能量密度，但也增加了瘤胃酸产量和瘤胃pH下降的风险。高溶解度氧化镁已成为一种潜在的瘤胃碱化剂；然而，在不同日粮淀粉浓度下，它能否在降低碳酸氢钠用量的同时替代常规低溶解度氧化镁，仍不清楚。本研究旨在利用双流连续培养发酵罐，评估用高溶解度氧化镁部分替代碳酸氢钠对瘤胃pH、发酵、养分消化率、氮代谢和细菌群落组成的影响。试验采用2 × 2因子设计，包含2个日粮淀粉浓度[低淀粉（占DM的21%）和高淀粉（占DM的32%）]和2种pH调控策略：高剂量碳酸氢钠（占日粮DM的0.66%）加低溶解度氧化镁（占日粮DM的0.40%），或低剂量碳酸氢钠（占日粮DM的0.30%）加高溶解度氧化镁（占日粮DM的0.40%）。未检测到pH调控策略 × 淀粉浓度的交互作用。在各淀粉浓度下，低剂量碳酸氢钠加高溶解度氧化镁处理提高了瘤胃pH，并改善了有机物（OM）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和半纤维素消化率，而短链脂肪酸（SCFA）产量、氮代谢和细菌群落组成基本不受影响。提高日粮淀粉浓度降低了瘤胃pH和养分消化率，同时改变了SCFA谱、氮代谢和细菌群落结构。总体而言，在降低碳酸氢钠用量的同时用高溶解度氧化镁替代常规低溶解度氧化镁，在对比鲜明的日粮淀粉浓度下改善了瘤胃pH和纤维消化率，表明该策略可在不损害瘤胃功能的前提下减少碳酸氢钠用量。

解读性摘要：Khan等研究人员评估了在降低碳酸氢钠用量的同时，用高溶解度氧化镁替代常规氧化镁，能否在不同淀粉浓度日粮下维持瘤胃发酵。高溶解度氧化镁提高了瘤胃pH并改善了纤维消化率，且不改变短链脂肪酸产量、氮代谢或瘤胃细菌群落。这些发现表明，高溶解度氧化镁可以部分替代碳酸氢钠，同时维持有利于纤维消化的瘤胃环境。

论文解读

1. 研究背景与目的
过去几十年遗传选育显著提高了奶牛产奶量和乳成分产量。为满足高产需求，日粮通常提高淀粉等快速发酵非纤维碳水化合物以增加能量密度，但这也增加了瘤胃酸产生和pH下降的风险。碳酸氢钠是应用最广的日粮缓冲剂；氧化镁虽具有酸中和能力，但常规来源在瘤胃液中溶解度低，通常主要用作镁源而非pH调节剂。近年来开发的高溶解度氧化镁具有更强的酸中和潜力，已有研究表明其可稳定瘤胃pH并维持采食量和产奶量。然而，在不同淀粉浓度日粮下，高溶解度氧化镁能否替代常规低溶解度氧化镁并同时减少碳酸氢钠用量，仍不清楚。为此，Khan等研究人员采用双流连续培养发酵罐评估这一策略对瘤胃pH、发酵、养分消化率、氮代谢和细菌群落组成的影响。

2. 研究方法概述
试验采用2 × 2因子设计，设置低淀粉（21% DM）和高淀粉（32% DM）两种日粮淀粉浓度，以及两种pH调控策略：高剂量碳酸氢钠（0.66% DM）加低溶解度氧化镁（0.40% DM，简称HB+LSM），或低剂量碳酸氢钠（0.30% DM）加高溶解度氧化镁（0.40% DM，简称LB+HSM）。8台双流连续培养发酵罐按重复4 × 4拉丁方设计运行，瘤胃接种物采自2头装有瘤胃瘘管的泌乳荷斯坦奶牛。主要技术方法包括：氧化镁溶解度湿化学滴定和电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）测定镁释放；以¹⁵N标记估算微生物氮流量；气相色谱测定SCFA；16S rRNA基因V4区扩增子测序（Illumina MiSeq平台，QIIME2/DADA2流程）分析细菌群落；SAS MIXED模型进行统计分析。

3. 主要研究结果
• 日粮与氧化镁溶解度：高淀粉日粮通过增加玉米和减少大豆皮提高淀粉并降低NDF；LB+HSM日粮的钠降低、氯升高，阴阳离子差降低。溶解度测定显示，高溶解度氧化镁在各时间点的溶解度和镁释放量均显著高于低溶解度氧化镁：0 h即约有50%溶解，2 h超过90%；而低溶解度氧化镁6 h溶解仅约25%。

• 瘤胃pH：未发现pH调控策略与淀粉浓度之间存在交互作用。与HB+LSM相比，LB+HSM显著提高了瘤胃pH；高淀粉日粮显著降低了瘤胃pH。在整个24 h发酵周期中，LB+HSM在饲喂后酸负荷最大的时段仍能维持较高pH。

• 养分消化率：LB+HSM较HB+LSM显著提高了OM消化率2.2个百分点、NDF消化率3.0个百分点、ADF消化率2.3个百分点和半纤维素消化率4.8个百分点；低淀粉日粮的OM、NDF和ADF消化率显著高于高淀粉日粮；所有处理淀粉消化率均≥98.8%。

• SCFA浓度：总SCFA产量不受pH调控策略或淀粉浓度影响。LB+HSM仅降低了戊酸和异戊酸摩尔比例；高淀粉日粮则降低了乙酸