日糧氮的高效利用對(duì)于提高動(dòng)物生產(chǎn)力和減少向環(huán)境中的氮排泄至關(guān)重要。在單胃動(dòng)物中，“理想蛋白”概念強(qiáng)調(diào)平衡氨基酸供應(yīng)以避免過(guò)量氮損失，尿素氮（UN）可作為氮利用效率的指標(biāo)。在反芻動(dòng)物中，瘤胃微生物可以將尿素等非蛋白氮（NPN）源轉(zhuǎn)化為微生物蛋白，作為宿主氨基酸的主要來(lái)源。日糧中水溶性氮（WSN）的比例影響瘤胃可降解氮的可用性及其與可發(fā)酵能量的同步化，從而影響發(fā)酵特性和養(yǎng)分利用。

畜牧業(yè)生產(chǎn)的快速擴(kuò)張，受全球?qū)��?dòng)物蛋白需求增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)，引發(fā)了日益增長(zhǎng)的環(huán)境可持續(xù)性擔(dān)憂(yōu)。反芻動(dòng)物是農(nóng)業(yè)溫室氣體（GHG）排放的最大貢獻(xiàn)者之一，尤其是由腸道發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷（CH₄）。由于甲烷形成既是對(duì)環(huán)境的負(fù)擔(dān)，也是動(dòng)物的能量損失，因此減少CH₄排放的營(yíng)養(yǎng)策略是反芻動(dòng)物研究的優(yōu)先事項(xiàng)。在這些策略中，改變?nèi)占Z的碳水化合物和氮組成已被證明會(huì)影響瘤胃發(fā)酵模式和甲烷產(chǎn)量。青貯飼料是廣泛采用的改善飼料質(zhì)量和改變發(fā)酵特性的方法。在青貯過(guò)程中，乳酸菌將可溶性碳水化合物發(fā)酵成乳酸，降低pH值并增強(qiáng)飼料保存。一旦攝入，乳酸可以在瘤胃中進(jìn)一步代謝，導(dǎo)致?lián)]發(fā)性脂肪酸（VFA）譜的變化，這通常與甲烷形成的改變有關(guān)。與新鮮牧草相比，玉米青貯通常含有更高濃度的可溶性碳水化合物和粗脂肪（EE），這些特性通常與改善的發(fā)酵性能有關(guān)。

象草是熱帶地區(qū)（如越南湄公河三角洲）反芻動(dòng)物的常見(jiàn)牧草。然而，其高纖維組分，包括中性洗滌纖維（NDF）和半纖維素，通常限制消化率，并與發(fā)酵過(guò)程中較高的甲烷產(chǎn)量相關(guān)。相比之下，玉米青貯通常含有較低的纖維和較高的氮溶解度，這表明用玉米青貯部分或完全替代象草可能會(huì)改善養(yǎng)分利用并改變發(fā)酵結(jié)果。

基于這些考慮，本研究評(píng)估了逐步用玉米青貯替代象草對(duì)體外瘤胃發(fā)酵、養(yǎng)分消化率和氣體產(chǎn)量的影響。由于牧草替代會(huì)同時(shí)改變氮溶解度和碳水化合物組成，本研究側(cè)重于表征隨著玉米青貯添加水平增加而變化的發(fā)酵和甲烷反應(yīng)，而不是分離單一膳食成分的影響。因此，本研究目的是評(píng)估分級(jí)玉米青貯替代（干物質(zhì)的0–100%）如何影響體外發(fā)酵特性、消化率和溫室氣體產(chǎn)量，使用山羊瘤胃液作為接種物。

實(shí)驗(yàn)在越南芹苴大學(xué)農(nóng)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)學(xué)院E205實(shí)驗(yàn)室的受控實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行。象草在芹苴省Cam Nhung兔場(chǎng)種植，在45天再生期收獲以確保成熟度和營(yíng)養(yǎng)成分均勻。玉米青貯由在乳熟至蠟熟期收集的全株玉米制備，收獲自芹苴大學(xué)實(shí)驗(yàn)畜牧場(chǎng)。收獲的玉米植株被切碎、壓實(shí)，并在氣密容器中青貯21天，以確保在實(shí)驗(yàn)使用前充分發(fā)酵。

實(shí)驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，五種日糧處理，每個(gè)處理30個(gè)重復(fù)。處理包括按干物質(zhì)（DM）基礎(chǔ)以0%、25%、50%、75%和100%的比例分級(jí)替代象草為玉米青貯。由于牧草替代，日糧水溶性氮（WSN）水平占全氮（TN）的比例范圍為18.5%至34.6%。象草作為基礎(chǔ)底物，收獲后切碎至約1厘米長(zhǎng)度，在65°C烘箱中干燥24小時(shí)，隨后研磨通過(guò)1毫米篩。玉米青貯使用前青貯21天。

對(duì)于體外發(fā)酵，代表性飼料樣品（200毫克DM）在50毫升校準(zhǔn)玻璃注射器中培養(yǎng)，加入30毫升緩沖礦物溶液和瘤胃液混合物（2:1，體積比）。每個(gè)注射器在孵育前用CO₂沖洗以確保厭氧條件。然后將注射器置于39°C水浴中維持72小時(shí)。瘤胃液在屠宰后立即從當(dāng)?shù)赝涝讏?chǎng)的兩只成熟雜交公羊（波爾山羊 × 巴赫濤）收集。瘤胃內(nèi)容物通過(guò)四層紗布過(guò)濾到預(yù)熱的保溫瓶中，并在1小時(shí)內(nèi)運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室以維持微生物活性。

提供飼料的成分進(jìn)行分析。干物質(zhì)（DM）、有機(jī)物（OM）和灰分含量根據(jù)AOAC程序測(cè)定。飼料樣品中的氮（N）濃度使用凱氏定氮法分析。纖維組分，包括中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和酸性洗滌木質(zhì)素（ADL），根據(jù)所述方法測(cè)定。水溶性氮（WSN）通過(guò)用100毫升1 M NaCl溶液提取3克飼料樣品進(jìn)行定量。

孵育期持續(xù)72小時(shí)。總產(chǎn)氣量、甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）在孵育0、3、6、12、24、36、48、60和72小時(shí)記錄。氣體成分使用沼氣分析儀分析。未消化殘?jiān)��?4、48和72小時(shí)通過(guò)兩層布過(guò)濾收集，在105°C干燥24小時(shí)，隨后在550°C灰化3小時(shí)。這些值用于計(jì)算干物質(zhì)降解率（DMD）和有機(jī)物降解率（OMD）。

瘤胃液的pH值在過(guò)濾后立即使用便攜式pH計(jì)測(cè)量。氨氮（NH₃-N）濃度通過(guò)硼酸吸收蒸餾和用0.1 N H₂SO₄滴定測(cè)定，遵循凱氏定氮程序。揮發(fā)性脂肪酸（VFA）通過(guò)蒸餾法測(cè)定。

所有數(shù)據(jù)使用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)下的方差分析（ANOVA）進(jìn)行分析，日糧處理作為固定效應(yīng)，每個(gè)注射器被視為實(shí)驗(yàn)單位。玉米青貯替代水平（0、25、50、75和100% DM）代表反映分級(jí)日糧配方的有序處理水平。為了進(jìn)一步探索隨著玉米青貯添加量增加可能存在的響應(yīng)模式，應(yīng)用正交多項(xiàng)式對(duì)比作為補(bǔ)充分析，以檢驗(yàn)發(fā)酵特性、消化率和氣體產(chǎn)量的線(xiàn)性和二次趨勢(shì)。保留處理間比較以評(píng)估日糧配方之間生物學(xué)相關(guān)的差異。檢查模型殘差以確認(rèn)正態(tài)性和方差齊性。統(tǒng)計(jì)分析使用Minitab 20進(jìn)行，差異在p < 0.05時(shí)被認(rèn)為具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性。結(jié)果以平均值及其對(duì)應(yīng)的均值標(biāo)準(zhǔn)誤（SEM）呈現(xiàn)。

與象草相比，玉米青貯的結(jié)構(gòu)性碳水化合物濃度較低，特別是NDF（45.5對(duì)比57.5% DM）和半纖維素（13.4對(duì)比22.6% DM），但粗脂肪（EE）含量較高（8.11對(duì)比3.38% DM）。另一方面，象草含有較高水平的纖維組分，包括NDF、ADF和半纖維素，這些與降低的降解率和由于增強(qiáng)的纖維發(fā)酵而導(dǎo)致的更大甲烷產(chǎn)量相關(guān)。玉米青貯的粗蛋白含量（8.78% DM）略高于象草（7.65% DM）。值得注意的是，與象草（18.5%）相比，玉米青貯表現(xiàn)出明顯更高的氮溶解度（34.6%），這表明添加玉米青貯可以顯著增加瘤胃微生物可用的水溶性氮比例。

因此，配制的日糧隨著玉米青貯添加水平的增加顯示出營(yíng)養(yǎng)成分的漸進(jìn)變化。NDF含量從0CS日糧的57.5%下降到100CS日糧的45.5%，而粗脂肪含量從3.38%增加到8.11%。同樣，氮溶解度從0CS日糧的18.5%增加到100CS日糧的34.6%。這些組成變化具有實(shí)際重要性，因?yàn)閾?jù)報(bào)道較高的粗脂肪與通過(guò)抑制產(chǎn)甲烷古菌和原生動(dòng)物來(lái)減少甲烷生成有關(guān)，而增加的溶解氮如果與可發(fā)酵能量的可用性同步，則可以增強(qiáng)微生物蛋白合成。因此，用玉米青貯替代象草不僅改變了日糧纖維和脂質(zhì)供應(yīng)，還改變了氮溶解度，從而創(chuàng)造了可能影響后續(xù)瘤胃發(fā)酵模式和氣體產(chǎn)量的不同營(yíng)養(yǎng)背景。

孵育前9小時(shí)的總沼氣、CH₄和CO₂產(chǎn)量在含有玉米青貯的日糧和含有100%象草的對(duì)照日糧（0CS）之間存在顯著差異。從9到48小時(shí)，各處理間的產(chǎn)氣量趨勢(shì)相對(duì)相似。然而，在后期孵育階段（48–72小時(shí)），25CS日糧始終比0CS產(chǎn)生更多的總沼氣，并且在60和72小時(shí)，25CS處理的CH₄和CO₂產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照。有趣的是，盡管玉米青貯日糧的水溶性氮（WSN）含量較高，但CH₄產(chǎn)量并未在各處理間一致增加。先前的研究表明，高水平的溶解氮會(huì)刺激甲烷生成，但本研究結(jié)果表明CH₄產(chǎn)量的響應(yīng)因日糧處理而異，并且沒(méi)有遵循簡(jiǎn)單的單調(diào)模式，這表明涉及額外的日糧和發(fā)酵相關(guān)因素。

有幾種機(jī)制可以解釋這些差異。首先，象草含有較高的結(jié)構(gòu)性碳水化合物，特別是半纖維素，這些易于發(fā)酵，可能導(dǎo)致了0CS日糧中較高的早期產(chǎn)氣量。其次，青貯過(guò)程將部分可溶性碳水化合物分解為乳酸。一旦進(jìn)入瘤胃，乳酸迅速轉(zhuǎn)化為丙酸鹽，后者充當(dāng)氫匯，從而可能有助于降低CH₄形成。這一解釋得到了支持，其報(bào)告減少的甲烷輸出通常與丙酸鹽合成的增加同時(shí)發(fā)生，從而改善新陳代謝的葡萄糖供應(yīng)并提高動(dòng)物生產(chǎn)力。此外，玉米青貯的粗脂肪含量（8.11% DM）是象草（3.38% DM）的兩倍多。日糧脂肪，尤其是不飽和脂肪酸，據(jù)報(bào)道通過(guò)將氫轉(zhuǎn)向生物氫化以及通過(guò)抑制纖維分解細(xì)菌和原生動(dòng)物（它們是甲烷生成的關(guān)鍵貢獻(xiàn)者）來(lái)減輕甲烷排放。總的來(lái)說(shuō)，這些結(jié)果表明，溶解氮對(duì)甲烷的影響應(yīng)在更廣泛的營(yíng)養(yǎng)背景下解釋?zhuān)�其中纖維組成、發(fā)酵終產(chǎn)物和脂質(zhì)含量相互作用以塑造瘤胃發(fā)酵特性。

體外孵育期間的發(fā)酵參數(shù)。NH₃-N濃度在處理和孵育時(shí)間之間存在顯著差異。玉米青貯日糧通常顯示出較高的NH₃-N值，反映了其較高的WSN含量。然而，NH₃-N濃度從48到72小時(shí)在所有處理中下降，表明氨被微生物同化為微生物蛋白的增強(qiáng)，這可能與日糧相對(duì)較低的粗蛋白水平（7.65–8.78% DM）有關(guān)。這一解釋得到了支持，其證明微生物蛋白合成隨著NH₃-N可用性增加而增加，但在超過(guò)一定濃度后趨于平穩(wěn)，這意味著適度的NH₃-N消耗可以反映改善的微生物效率。類(lèi)似地將瘤胃NH₃-N減少視為日糧氮轉(zhuǎn)化為微生物蛋白增強(qiáng)的指標(biāo)。揮發(fā)性脂肪酸（VFA）在孵育過(guò)程中逐漸增加，在24、48和72小時(shí)觀察到顯著差異。含有玉米青貯的日糧始終產(chǎn)生更高的VFA濃度，這與可發(fā)酵底物的更大可用性一致。值得注意的是，青貯過(guò)程中產(chǎn)生的乳酸可能將發(fā)酵轉(zhuǎn)向丙酸鹽形成，這可能部分解釋了VFA同時(shí)增加和CH₄輸出減少。瘤胃液pH值在72小時(shí)孵育期間逐漸下降，從初始值7.10（0小時(shí)）降至72小時(shí)時(shí)的5.70–5.88。盡管在各時(shí)間點(diǎn)未檢測(cè)到處理間的顯著差異，但在玉米青貯添加量較高的日糧中觀察到的下降趨勢(shì)與增強(qiáng)的VFA產(chǎn)生一致。最終的pH值低于瘤胃最佳范圍6.6–7.0，反映了強(qiáng)化的發(fā)酵活動(dòng)。這種酸性環(huán)境可能抑制蛋白水解活性和脫氨基作用，從而促成觀察到的NH₃-N動(dòng)態(tài)。

總的來(lái)說(shuō)，將玉米青貯納入日糧增強(qiáng)了發(fā)酵效率，這通過(guò)更高的VFA輸出和與象草相比更低的CH₄排放來(lái)證明。這些結(jié)果表明向更有利的能量轉(zhuǎn)換途徑轉(zhuǎn)變，并表明用玉米青貯替代象草可以提高瘤胃發(fā)酵效率，同時(shí)減輕溫室氣體排放。

干物質(zhì)降解率（DMD）和溫室氣體產(chǎn)量在24、48和72小時(shí)孵育時(shí)呈現(xiàn)。檢測(cè)到處理間存在顯著差異。在24小時(shí)，DMD在各日糧間差異很大，50CS的最高值為30.0%，75CS的最低值為24.0%。到48小時(shí)，降解率顯著增加（比24小時(shí)高1.2–1.9倍），100CS達(dá)到最大值46.2%，50CS達(dá)到最小值34.6%。經(jīng)過(guò)72小時(shí)孵育后，DMD值收斂到一個(gè)更窄的范圍（42.9–50.0%），反映了由于易發(fā)酵養(yǎng)分耗盡和向頑固纖維組分的轉(zhuǎn)變，后期發(fā)酵速度較慢。這些發(fā)現(xiàn)與報(bào)告一致，其指出體外消化率受到孵育時(shí)間、牧草特性和微生物接種物特性的強(qiáng)烈影響。

溫室氣體產(chǎn)量與DDM的比率揭示了發(fā)酵效率的重要差異。在24小時(shí)，CH₄/DDM和CO₂/DDM值在處理間無(wú)顯著差異。然而，在48小時(shí)，出現(xiàn)了顯著變化：25CS和50CS產(chǎn)生最高的CH₄/DDM（128–129毫升/克），而100CS產(chǎn)生最低的（80.9毫升/克）。類(lèi)似地，CO₂/DDM在50CS和25CS達(dá)到峰值（396–397毫升/克），而100CS顯示最低輸出（264毫升/克）。到72小時(shí)，100CS和75CS再次產(chǎn)生比其他日糧更低的CH₄/DDM和CO₂/DDM，表明含有較高比例玉米青貯的日糧與單位消化底物的較低溫室氣體產(chǎn)量和改善的能量利用效率相關(guān)。Vgas/DDM指數(shù)進(jìn)一步支持了這些模式，該指數(shù)整合了相對(duì)于DDM的總氣體產(chǎn)量。在48小時(shí)，25CS表現(xiàn)出最高的Vgas/DDM（894毫升/克），而100CS保持最低（602毫升/克）。到72小時(shí)，25CS和50CS都維持較高的Vgas/DDM值（約960毫升/克），而100CS再次產(chǎn)生最少（776毫升/克）。這些結(jié)果表明，中等替代水平（25-50%玉米青貯）與更強(qiáng)烈的發(fā)酵活動(dòng)相關(guān)，而完全替代（100CS）導(dǎo)致相對(duì)于底物消化的較低氣體強(qiáng)度。據(jù)報(bào)道，青貯改變了粗蛋白和碳水化合物的可用性，這可能部分解釋了觀察到的部分和完全替代處理之間的差異。總之，含有較高比例玉米青貯（≥75%）的日糧表現(xiàn)出單位消化DM的CH₄和CO₂產(chǎn)量降低，而中等添加水平（25–50%）與更大的氣體產(chǎn)生強(qiáng)度相關(guān)。這些結(jié)果表明，在本體外研究條件下，完全用玉米青貯替代可以支持改善的發(fā)酵效率和降低的溫室氣體強(qiáng)度。

有機(jī)物降解率（OMD）和溫室氣體產(chǎn)量。與DMD類(lèi)似，OMD在各處理中隨著孵育時(shí)間的增加而增加。在24小時(shí)，OMD范圍從75CS的25.5%到50CS的30.9%。在48小時(shí)，100CS的OMD（47.1%）顯著高于25CS（35.5%），而中等處理（50CS和75CS）在38–41%之間。72小時(shí)后，處理效應(yīng)減弱，OMD值收斂到47–53%，表明長(zhǎng)期孵育均衡了日糧間的差異。單位DOM的氣體產(chǎn)量揭示了更清晰的處理效應(yīng)。CH₄/DOM在25CS中始終較高（48和72小時(shí)時(shí)為138–142毫升/克），在100CS中最低（82–93毫升/克）。這一模式表明，完全用玉米青貯替代的日糧與單位消化有機(jī)物的較低甲烷強(qiáng)度相關(guān)。CO₂/DOM遵循類(lèi)似的模式，在48和72小時(shí)，100CS顯著低于部分替代日糧。Vgas/DOM值提供了額外證據(jù)。在48小時(shí)，25CS顯示最高值（966毫升/克），而100CS顯示最低（612毫升/克）。到72小時(shí)，Vgas/DOM在100CS中（786毫升/克）仍然低于部分替代日糧（>850毫升/克），這強(qiáng)化了觀察結(jié)果，即完全玉米青貯替代與單位消化底物的總氣體產(chǎn)量減少相關(guān)。這些發(fā)現(xiàn)與報(bào)告一致，其指出青貯日糧促進(jìn)更有效的OM分解和纖維利用，從而提高能量效率和降低溫室氣體產(chǎn)量。總的來(lái)說(shuō)，OMD數(shù)據(jù)證實(shí)，玉米青貯添加，特別是在完全替代下，改善了有機(jī)物利用效率并降低了單位消化OM的甲烷強(qiáng)度。這些結(jié)果支持了玉米青貯日糧在體外條件下提高飼料轉(zhuǎn)化效率同時(shí)減輕溫室氣體排放的潛力。

本研究表明，在體外瘤胃發(fā)酵中用玉米青貯替代象草改變了養(yǎng)分利用和氣體動(dòng)力學(xué)。與象草相比，含有75–100%玉米青貯且具有較高水溶性氮水平的日糧與較低的甲烷（CH₄）產(chǎn)量、更高的干物質(zhì)和有機(jī)物消化率以及更高的揮發(fā)性脂肪酸（VFA）濃度相關(guān)。盡管部分替代（25–50%玉米青貯）增強(qiáng)了發(fā)酵強(qiáng)度和氣體輸出，但完全替代減少了單位消化底物的CH₄和CO₂產(chǎn)量，表明在本體外系統(tǒng)條件下發(fā)酵效率得到改善。觀察到的CH₄減少可能與向丙酸鹽形成的轉(zhuǎn)變、青貯飼料中乳酸的貢獻(xiàn)以及玉米青貯較高的粗脂肪含量有關(guān)，這些共同限制了用于產(chǎn)甲烷的氫可用性。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)，青貯玉米可以在受控的體外條件下同時(shí)改善飼料利用和減輕溫室氣體排放。因此，將玉米青貯納入反芻動(dòng)物日糧可能代表一種實(shí)用的策略，以提高能量轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)為氣候智能型畜牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)。