集约化羊舍的环境控制及热应激对山羊瘤胃发酵的影响

摘要

养羊业是我国畜牧业的重要组成部分，长期以来肉羊的养殖主要以家庭为单位的散养为主要形式，劳动力投入大、疫病防治困难、养殖效率低下，并且对生态环境造成破坏。发展集约化肉羊养殖是提高养殖效率、保护生态环境的有效措施。对集约化羊舍进行设计改造，改善舍内小环境，有利于提高肉羊养殖效率，并为集约化山羊养殖提供科学参考。高温条件下进行集约化山羊养殖，会造成山羊热应激，研究热应激对山羊瘤胃发酵和整体健康的影响并寻找有效的防治措施，对发展集约化山羊养殖具有积极的意义。本研究包括三个部分:第一部分主要对集约化山羊养殖羊舍进行设计改造，并对其小环境进行评价;第二部分主要研究热应激对山羊瘤胃发酵和整体健康的影响;第三部分主要研究饲用微生物对热应激山羊瘤胃发酵的改善作用。
　　第一部分:集约化羊舍的设计改造和小环境监测。将传统的的土坯平地、人工清粪羊舍（对照组）改造为高床并铺设漏缝地板、安装机械刮粪板（试验组），并在改造完成的羊舍中，夏季使用风机-湿帘降温系统，冬季使用暖风炉。研究羊舍内温热环境和有害气体浓度得到以下结果:
　　1.夏季，试验组和对照组舍内温度差异不显著(P＞0.05)，试验组舍内相对湿度显著高于对照组(P＜0.05)。冬季，试验组舍内温度和湿度均显著高于对照组(P＜0.05);
　　2.夏季使用风机-湿帘降温系统可使舍内温度由33.0±1.5℃降低至30.7±0.6℃;冬季采用暖风炉可使舍内温度由7.2±1.4℃提升至18.4±2.3℃。
　　3.羊舍中NH3、CH4及CO2浓度在冬季达最高值，夏季达最低值，NH3、CH4及CO2浓度具有季节差异性(P＜0.05)。四季中，试验组舍内NH3、 CH4及CO2浓度均显著低于对照组(P＜0.05）。
　　第二部分:研究热应激对山羊瘤胃发酵和整体健康的影响。试验动物为12只杂交山羊，年龄8.0±1.0月，均为未经产雌性，平均体重为22.61±2.5kg。试验周期为6周，分3个阶段，每阶段2周。第1阶段将羊舍室温控制在20.0±2.4℃，相对湿度60.1±3.1％(THI=61.4);第2阶段，升高室温至28.0±2.1℃，相对湿度为74.2±1.1％(THI=78.9);第3阶段，升高室温至33.2±2.7℃，相对湿度为74.4±2.3％(THI=87.0)。将1～3阶段分别设为对照组、试验组Ⅰ、试验组Ⅱ。采用高通量测序的方法对对照组和试验组Ⅱ的瘤胃微生物进行分析，并分别检测对照组、试验组Ⅰ、试验组Ⅱ瘤胃pH和氧化还原电位（ORP值）、氨态氮(NH3-N)、挥发性脂肪酸(VFA)、B族维生素浓度、纤维素酶活力。另外，检测山羊生理生化指标以及生长性能，评价热应激对山羊整体健康的影响。综上所述，得到以下结果:
　　1.非热应激状态（对照组）下山羊瘤胃中的Leucobacter属和Blautia属在热应激状态下（试验组Ⅱ）未被检测出;而非热应激状态下未检测出的双歧杆菌属（Bifidobacterium）、丛毛单胞菌属（Comamonas）、粪球菌属（Coprococcus）、Rhodocytophaga属和Wautersiella属在热应激状态下被检出。与对照组相比，试验组Ⅱ瘤胃新月形单胞菌属（Selenomonas）、琥珀酸弧菌属（Succinivibrio）相对丰度提高;Shuttleworthia属、甲烷短杆菌属（Methanobrevibacter）相对丰度降低。与对照组相比，试验组Ⅱ瘤胃丁酸弧菌属(Butyrivibrio)、普雷沃氏菌属（Prevotella）、瘤胃球菌(Ruminococcus)、琥珀酸菌属（Succiniclasticum）、Bulleidia属、Paludibacter属细菌相对丰度发生不同程度地改变。
　　2.与对照组相比，试验组Ⅱ瘤胃pH值、NH3-N、TVFA浓度以及纤维素酶活力显著下降(P＜0.05)，乙酸、丙酸比例和乙酸与丙酸比值（A/P）值降低，瘤胃ORP值和丁酸比例显著上升(P＜0.05)。试验组Ⅱ瘤胃中维生素B1(VB1)、B2(VB2)、B6(VB6)和烟酸含量显著下降(P＜0.05)。
　　3.与对照组相比，试验组Ⅱ山羊皮温、脉搏、呼吸频率均显著提高(P＜0.05);血清碱性磷酸酶(ALP)和肌酸激酶(CK)活性以及血清丙二醛(MDA)浓度显著升高(P＜0.05)。试验组Ⅱ血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和维生素C(VC)、E(VE)浓度显著降低(P＜0.05)。试验组Ⅱ山羊采食量和日增重(ADG)显著下降(P＜0.05)。
　　第三部分，主要研究酿酒酵母(SC)和丁酸梭菌(CB)对热应激山羊瘤胃发酵的改善作用。研究分为体外培养试验和饲喂试验。体外试验中两类饲用微生物的添加水平分别为SC:0.15‰DM（S1组）、0.30‰DM（S2组）、0.60‰ DM（S3组）和1.20‰DM(S4组);CB:0.025‰DM(C1组)、0.05‰DM(C2组)、0.10‰ DM(C3组)和0.20‰DM（C4组）;SC和CB的混合添加水平为:0.30‰ DM的SC与0.05‰DM的CB等比例混合(H1组)、0.30‰ DM的SC与0.10‰DM的CB等比例混合（H2组）、0.60‰DM的SC和0.05‰DM的CB等比例混合（H3组）以及0.60‰DM的SC和0.10‰DM的CB等比例混合（H4组）。经体外培养24h后，分别对对培养液pH值、NH3-N、VFA以及培养底物DM、NDF、ADF的消失率进行测定，得到如下结果:
　　1.添加SC和CB及两者混合物均可显著提高热应激山羊瘤胃pH值(P＜0.05)，均可不同程度地提高热应激山羊瘤胃液NH3-N和TVFA浓度(P＜0.05），并提高乙酸比例，降低丙酸比例，提高A/P值;均可显著提高热应激山羊瘤胃中VB2的浓度(P＜0.05)。
　　3.添加SC和CB及两者混合物能显著提高（P＜0.05）热应激条件下山羊瘤胃羧甲基纤维素酶、纤维二糖酶和木聚糖酶活性;单独添加CB可提高微晶纤维素酶活力(P＜0.05);SC和CB的添加均可提高山羊对日粮DM、NDF、ADF的表观消化率(P＜0.05）。
　　综合以上体外试验结果，热应激条件下，有利于山羊瘤胃发酵的添加量分别为S2、S3、C2、C3、H1、H4组，根据体外试验筛选结果，按照4×3不完全拉丁方试验设计，进行6期饲喂试验，试验动物为12只杂交山羊，均为未经产雌性，年龄10.0±1.0月，平均体重为26.21±2.30 kg，试验期内，设定羊舍温度为33.2±2.7℃，相对湿度为74.4±2.3％(THI=87.0)。饲喂期结束后，取山羊瘤胃液进行pH和ORP值、NH3-N、VFA浓度、B族维生素浓度和纤维素酶活性的测定;采用Cr2O3指示剂法测定日粮DM、NDF和ADF表观消化率，得出如下结果:
　　1.与对照组相比S3、C2、H1、H4组瘤胃pH值显著升高(P＜0.05)，S2、S3、C2组ORP值显著降低(P＜0.05)。
　　2.S2、C2、H1组瘤胃NH3-N、TVFA浓度显著升高(P＜0.05);S3、C3、H4组乙酸比例显著提高(P＜0.05)，丙酸比例显著下降(P＜0.05)，A/P值显著提高(P＜0.05)。各添加组VB2浓度均显著增加(P＜0.05);
　　3.C2组微晶纤维素酶，S2、S3、C2、H1、H4组羧甲基纤维素酶，S3、C2、H1、H4组纤维二糖酶以及S2、S3、C2、H1、H4组木聚糖酶活力均显著高于对照组(P＜0.05)。
　　4.分别饲喂不同水平的SC和CB及两者的混合物，对山羊采食量影响不明显，S2、S3、C2、H4组平均ADG显著高于对照组(P＜0.05)。各添加组，均显著提高日粮DM、NDF、ADF的表观消化率(P＜0.05)，
　　综合以上瘤胃发酵情况，热应激条件下，最有利于山羊瘤胃发酵饲用微生物用适宜添加量为0.05‰DM的丁酸梭菌。
　　本研究的结论为:
　　1.在集约化养殖羊舍，采用高床并配备漏缝地板和刮粪板，夏季使用风机-湿帘降温系统可有效降低舍内温度使舍内温度;冬季采用暖风炉可显著提高使舍内温度;使用高床-机械刮粪板系统可显著降低羊舍内NH3、CH4和CO2浓度，改善舍内空气质量。
　　2.热应激对瘤胃微生物的数量和构成均造成影响，造成B族维生素合成量降低，并影响瘤胃发酵功能;热应激可对山羊肝脏、肌肉和骨骼造成损伤，并对血液抗氧化系统造成损伤。
　　3.日粮中添加酿酒酵母和丁酸梭菌可改善热应激山羊瘤胃发酵，并提高日粮粗纤维消化率。

目录

论文说明

声明

摘要

缩略词表(Abbreviation)

第一章 文献综述

1 我国山羊养殖现状

2 温热环境对家畜的影响

2．1 高温和低温环境对家畜的影响

2．2 热应激对家畜的影响

3 圈舍中有害气体对家畜的影响

4 饲用微生物在反刍动物生产中的应用研究

4．1 饲用微生物用概述

4．2 饲用微生物在反刍动物生产中的研究

5 本课题研究的目的及意义

第二章 集约化羊舍的设计改造和小环境检测

1 前言

2 材料与方法

2．1 试验材料和仪器

2．2 羊舍设计改造

2．3 试验设计

3 结果与分析

3．1 温热环境监测结果

3．2 有害气体浓度

4 讨论

4．1 畜禽圈舍温、湿度及其控制

4．2 羊舍空气中有害气体浓度

4．3 漏缝地板和机械刮粪板系统

5 小结

第三章 热应激对山羊瘤胃菌群和瘤胃发酵的影响

1 前言

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验方法

2．3 数据处理及统计

3 结果与分析

3．1 热应激对山羊瘤胃微生物多样性的影响

3．2 热应激对瘤胃pH值和ORP的影响

3．3 热应激对瘤胃NH3-N浓度的影响

3．4 热应激对瘤胃VFA浓度的影响

3．5 热应激对瘤胃B族维生素浓度的影响

3．6 热应激对瘤胃纤维素酶活力的影响

4 讨论

4．1 热应激对瘤胃微生物数量和构成的影响

4．2 热应激对瘤胃发酵的影响

4．3 热应激对瘤胃B族维生素产量的影响

4．4 热应激对瘤胃纤维素酶活力的影响

5 小结

第四章 热应激对山羊生理生化、血液抗氧化指标以及生长性能的影响

1 前言

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验方法

2．3 数据处理及统计

3 结果与分析

3．1 热应激对山羊生理指标的影响

3．2 热应激对山羊血液生化指标的影响

3．3 热应激对山羊血液抗氧化指标的影响

3．4 热应激对山羊生长性能的影响

4 讨论

4．1 热应激对动物生理生化的影响

4．2 热应激对动物抗氧化系统的影响

4．3 热应激对动物生长性能的影响

5 小结

第五章 酿酒酵母和丁酸梭菌对热应激山羊瘤胃发酵的作用

1 前言

2 试验材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验设计

2．3 检测指标及测定方法

2．4 数据处理

3 结果与分析

3．1 添加酿酒酵母体外培养结果

3．2 添加丁酸梭菌体外培养结果

3．3 酿酒酵母和丁酸梭菌体外发酵指标的综合评定

3．4 混合添加丁酸梭菌和酿酒酵母体外培养结果

3．5 不同比例混合酿酒酵母和丁酸梭菌体外瘤胃发酵指标的综合评定

3．6 酿酒酵母和丁酸梭菌对热应激山羊瘤胃内环境的影响

3．7 酿酒酵母和丁酸梭菌对热应激山羊生长性能的影响

4 讨论

4．1 酿酒酵母和丁酸梭菌对瘤胃发酵的影响

4．2 酿酒酵母和丁酸梭菌对瘤胃B族维生素产量的影响

4．3 酿酒酵母和丁酸梭菌对瘤胃纤维素酶活力的影响

4．4 酿酒酵母和丁酸梭菌对山羊生长性能的影响

5 小结

第六章 结语

1 研究结论

2 创新点

3 本研究不足之处

参考文献

攻读博士学位期间发表论文

致谢