在饲料中添加一种本地瘤胃微生物补充剂对泌乳奶牛的生产性能和肠道甲烷排放的影响

《Journal of Dairy Science》：Impact of a native rumen microbe supplement provided in feed on production performance and enteric methane emissions in lactating dairy cows

　　该随机对照试验评估了本地 rumen 微生物饲料添加剂对46头Jersey奶牛生产性能及甲烷排放的影响。结果显示，添加剂组（GF-MFS）的ECM、牛奶和脂肪产量分别提高2.19、1.64和0.10 kg/d，饲料效率提高0.09单位，且SCC降低0.13 log10单位。甲烷排放和产量无显著差异，但甲烷强度呈降低趋势。结论为添加剂有效提升生产效率和奶牛健康，但需更大样本验证甲烷减排效果。

　　本研究旨在评估一种原生瘤胃微生物饲料补充剂对奶牛生产性能（包括产奶量、奶成分和饲料效率）的影响，同时考察该补充剂对瘤胃甲烷排放的影响。实验选择了46头第二、第三和第四泌乳期的荷斯坦奶牛，平均泌乳天数（DIM）为59±8天。这些奶牛根据基础产奶量被分为不同的组别，并随机分配到对照组（无微生物补充）或处理组（GF-MFS，即含有5克/头/天的原生瘤胃微生物饲料补充剂的TMR，其中包含至少2×10? CFU/g的**Clostridium beijerinckii**、2×10? CFU/g的**Pichia kudriavzevii**、**Ruminococcus bovis**和**Butyrivibrio fibrisolvens**）。整个实验周期为16周，所有奶牛在相同的环境下饲养，并且自由采食研究用的TMR饲料。为了监测个体产奶量，使用了电子奶量计和光学在线奶成分分析仪，每头奶牛每天进行两次产奶记录。饲料摄入量则通过BioControl CRFI饲料摄入控制和测量系统进行记录。瘤胃甲烷排放则通过GreenFeed设备进行测量。奶中体细胞数（SCC）则通过在每周两次产奶中采集的混合样本进行测定。

### 实验设计与方法

研究首先对所有奶牛的生产性能和瘤胃甲烷排放进行数据收集，并采用多种统计方法进行分析。实验中，研究人员使用SAS软件（版本9.4）进行统计分析，以评估处理组与对照组之间的差异。在统计模型中，纳入了基础产奶量、泌乳期、处理组、时间（研究周）以及处理组与时间的交互作用作为固定效应。为了识别数据中的异常值，使用了SGPANEL过程生成原始数据图，并对数据进行了筛选。实验期间，所有奶牛的产奶量、饲料摄入量和甲烷排放等数据均被定期记录，并进行了多次校准以确保数据的准确性。

研究中的瘤胃微生物饲料补充剂由特定的微生物组成，这些微生物在纯培养条件下生长、冻干并封装在脂质涂层中，以维持其活性。为了验证微生物在TMR中的均匀混合，研究人员使用了微示踪剂进行检测。此外，为了避免批次之间的交叉污染，每次处理组饲料投喂后，会将75公斤的百慕大草干草加入混合槽中，并运行大约4分钟的螺旋输送机，以清除前一批次的残留饲料。

### 结果分析

在研究的16周内，处理组（GF-MFS）与对照组相比，表现出显著的生产性能提升。具体而言，处理组的ECM（能量校正产奶量）平均每日高出2.19±0.90公斤，产奶量每日高出1.64±0.74公斤，脂肪产奶量每日高出0.10±0.03公斤。尽管处理组与对照组在奶脂肪和蛋白质浓度上没有显著差异，但处理组在蛋白质产奶量上表现出一定的上升趋势。此外，处理组的饲料效率（以ECM/DM计算）也有所提高，平均高出0.09±0.04个单位，而SCC（体细胞数）则显著降低，处理组的log?? SCC平均低于对照组0.13±0.06个单位。

关于瘤胃甲烷排放，处理组的甲烷产量和排放量与对照组相比没有显著差异，但甲烷强度（以ECM为单位的甲烷排放量）呈现出一定的下降趋势。这种趋势在月度分析中更为明显，但每周的分析结果则不显著。尽管甲烷强度的下降可能与处理组更高的ECM产奶量有关，但该效应的强度较弱，尚需进一步研究以确认其有效性。

此外，处理组在体重变化上表现出一定的趋势，但这种趋势并不显著。研究还发现，处理组的体重增长在第16周时略微低于对照组，但并未出现体重下降的情况。这表明，尽管微生物补充可能对体重变化产生一定影响，但整体上对奶牛的健康状况没有负面影响。

### 讨论

瘤胃微生物在奶牛的饲料转化和产奶性能中扮演着关键角色。本研究中使用的微生物补充剂含有**Clostridium beijerinckii**、**Pichia kudriavzevii**、**Ruminococcus bovis**和**Butyrivibrio fibrisolvens**，这些微生物被认为能够优化瘤胃的生化过程，提高饲料利用率，同时减少甲烷排放。然而，本研究并未发现显著的甲烷产量或排放量减少，这可能与实验设计、微生物种类或剂量有关。进一步的研究需要考虑更大的样本量和更长的实验周期，以更准确地评估微生物补充剂对甲烷排放的影响。

在饲料效率方面，处理组的产奶量和饲料利用率均有所提高，这表明微生物补充剂可能通过改善瘤胃发酵模式，提高营养物质的利用效率。然而，饲料摄入量的变化并不一致，部分奶牛的饲料摄入量增加，而另一些则减少。这可能意味着微生物补充剂对不同个体的影响存在差异，或其作用机制并非单一。此外，尽管处理组的SCC有所下降，但其具体生物学意义仍需进一步探讨。例如，处理组的奶牛表现出更高的中性粒细胞氧化爆发和血浆反应性氧化代谢物水平，这可能表明微生物补充剂对奶牛的免疫系统产生了积极影响，从而降低了体细胞数。

### 结论

本研究结果表明，瘤胃微生物饲料补充剂在提高产奶量、ECM和脂肪产奶量方面具有显著效果，并且在改善饲料效率和降低SCC方面也表现出一定的优势。然而，对于甲烷排放和奶脂肪、蛋白质浓度的影响仍不明确。因此，尽管微生物补充剂在提升奶牛生产性能方面显示出积极的潜力，但进一步的研究仍需进行，以全面评估其对甲烷排放的影响，并探索其作用机制。此外，考虑到不同奶牛品种可能对微生物补充剂产生不同的反应，未来的研究应涵盖更多品种的奶牛，以确保结果的普遍适用性。