藜麦青贮饲料作为羊饲料来源的评估：对其体外产气情况、生产性能、瘤胃发酵过程及细菌群落的影响

《Animal Feed Science and Technology》：Evaluation of quinoa silage as a feed source for sheep: Effects on in vitro gas production, production performance, rumen fermentation, and bacterial communities

藜麦秸秆替代玉米秸秆对绵羊生长性能、瘤胃发酵及微生物群落的影响研究，通过体外发酵和体内饲喂试验，发现50%替代率下生长性能最佳，显著降低甲烷排放，提高挥发性脂肪酸和氨态氮水平，改变菌群结构，Firmicutes/Bacteroidetes比值上升。

　　

盖金城|姜永坤|周萌|周杜阳|李少宇|钟荣珍|鲍长杰|张思同

教育部秸秆综合利用与黑土保护重点实验室，吉林农业大学生命科学学院，长春130118，中国

摘要

本研究旨在通过体外瘤胃发酵和体内喂养试验，全面评估藜麦青贮料对小尾汉羊体外气体产生（GP）、生长性能、瘤胃发酵和细菌群落的影响。在体外实验中，选取了三只具有永久性瘤胃瘘管的羊作为瘤胃液供体。藜麦青贮料分别以0%、25%、50%和100%的比例替代玉米秸秆。体外实验结果显示，用藜麦青贮料替代50%的日粮可降低总气体产生量，并显著减少甲烷（CH₄）的产量（P < 0.01）。同时，藜麦青贮料显著增加了瘤胃挥发性脂肪酸（VFA）浓度、丙酸的摩尔比例以及氨氮（NH₃-N）水平（P < 0.01）。体内试验共涉及21只健康的3个月大的小尾汉公羊，体重为20.4 ± 0.7公斤。这些羊被随机分为三组（每组7只）：一组用藜麦青贮料替代0%的玉米秸秆（CON组），另一组用藜麦青贮料替代25%的玉米秸秆（QS25组），第三组用藜麦青贮料替代50%的玉米秸秆（QS50组）。57天的试验包括15天的预备期和42天的实验期。结果表明，QS25组平均日增重显著增加（P = 0.04），饲料效率提高了20.2%（P = 0.03）。此外，表观粗蛋白（CP）的消化率（P < 0.01）和中性洗涤纤维（NDF）的消化率（P = 0.02）也有所提高，而瘤胃NH₃-N水平下降（P = 0.04）。瘤胃微生物群落组成也发生了变化，Firmicutes与Bacteroidetes的比例显著增加（P < 0.01），使Firmicutes成为优势门类。Prevotella的相对丰度降低（P < 0.01），而Cryptobacteroides和Succiniclasticum的水平显著增加（P < 0.05）。综上所述，部分用藜麦青贮料替代玉米秸秆可增加饲料摄入量和生长效率，表明藜麦青贮料在中等添加量下可作为可行的替代饲料。

引言

在中国反刍动物生产系统中，由于玉米秸秆（Zea mays L.）产量高且成本低，因此被作为主要的粗饲料来源（Li等，2021）。然而，其粗蛋白（CP）含量低（通常<8%）、木质纤维素浓度高以及适口性差导致饲料摄入量和消化率降低，常常造成能量和蛋白质供应不平衡（van Kuijk等，2016）。为弥补这些不足，通常会添加大量豆粕作为蛋白质补充剂（Banaszkiewicz，2011）。然而，中国用于动物饲料的豆粕超过85%依赖进口，导致饲料成本高且对外部供应链的依赖性强（Govoni等，2025；Peng等，2025）。低质量粗饲料导致的营养稀释以及进口蛋白质饲料的高成本，常常降低营养利用率和动物生产性能，从而增加生产成本并限制畜牧业生产的可持续性（Wang等，2023）。因此，开发能够部分替代玉米秸秆并减少对豆粕依赖的替代饲料，同时保持营养平衡，对于促进成本效益高和可持续的反刍动物生产至关重要。

藜麦（Chenopodium quinoa）原产于南美洲安第斯山脉，已有数千年的栽培历史（Jancurová等，2009）。由于其高营养价值和潜在的健康益处，联合国粮食及农业组织（FAO）对其给予了高度重视。藜麦于20世纪60年代引入中国。自1988年以来，中国系统地引进并评估了藜麦的种植情况，西藏农牧大学通过从南美洲引进多个品种率先开展了藜麦的引进和初步栽培（Gongbu等，1994）。由于持续的研究努力和对营养价值的认可，藜麦种植迅速扩展，到2019年全国种植面积已达约17,000公顷（Shah等，2020）。藜麦耐寒、耐盐和耐旱，能在海拔0至4,000米的寒冷高海拔地区和亚热带地区生长（Jacobsen，2003）。藜麦种子富含蛋白质、脂质、矿物质（钙、铜、镁、锰、铁、磷、钾、钠和锌）、维生素（维生素B2、维生素E）以及所有必需氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸和组氨酸）（Kozio?，1992；Nowak等，2016；Vilcacundo和Hernández-Ledesma，2017）。除了籽粒外，藜麦的饲草资源如干草和秸秆也具有很高的营养价值。Asher等（2020）报告称，藜麦干草的CP含量约为19.9%，藜麦秸秆的CP含量约为10.6%，相应的体外干物质降解（DMD）值分别为75.8%和54.2%。因此，藜麦可以作为一种兼用于粮食生产和饲料的作物。Bai等（2025）报告称，用藜麦青贮料部分替代苜蓿青贮料可提高干物质降解率，并改变瘤胃发酵特性，包括挥发性脂肪酸谱的变化和甲烷排放量，同时增强微生物代谢功能。Pecka-Kie?b等（2025）报告称，不同品种的藜麦饲草可作为奶牛的干饲料替代品，与常用的全麦作物、苜蓿和混合草饲草相比，对瘤胃发酵没有不良影响。

尽管之前的研究已经探讨了藜麦青贮料的应用，但关于其在羊生产系统中的综合信息仍然有限，其作为羊饲料的营养潜力尚未完全阐明。因此，本研究包括两个实验。第一个实验使用体外瘤胃发酵系统评估藜麦青贮料替代玉米秸秆对发酵特性和气体产生（GP）的影响，旨在为选择适当的添加比例提供初步信息。第二个实验是在小尾汉羊中进行喂养试验，以确定日粮中添加藜麦青贮料对生长性能、瘤胃发酵特性和瘤胃细菌群落组成的影响。假设在体外实验中，不同比例的藜麦青贮料替代会影响发酵特性和GP参数，从而为体内实验提供指导。在体内实验中，预期部分用藜麦青贮料替代玉米秸秆可以在保持生长性能的同时，潜在地改善瘤胃发酵特性并改变生长中的羔羊的瘤胃细菌群落。

动物伦理声明

所有涉及动物护理和管理的实验程序，无论是在体内还是体外实验中，均已获得吉林农业大学机构动物伦理委员会的批准（批准编号：20240327003），并符合实验室动物管理的相关规定。

全株藜麦青贮料的制备

藜麦植物由吉林茂西生物技术有限公司（中国长春）提供。使用了三种微生物菌株：Bacillus amyloliquefaciens、Lactobacillus casei

体外瘤胃发酵总气体、甲烷和氢气产生

体外干物质降解（DMD）不受藜麦青贮料添加比例的影响（P = 0.27；表3），表明用藜麦青贮料替代玉米秸秆不会影响底物的降解能力。添加藜麦青贮料后，48小时内的总气体产生量显著降低（图1A和表3）。每克干物质的总气体产生量随着藜麦青贮料比例的增加而逐渐减少（P < 0.01），显示出显著的线性下降趋势（P < 0.01）。

体外气体产生和瘤胃发酵参数

气体产生量（GP）反映了瘤胃降解过程中产生的总发酵气体（CO₂、CH₄和H₂）的体积，通常用作底物可降解性的指标（Getachew等，1998）。在本研究中，随着藜麦青贮料添加量的增加，GP呈线性下降，这可能与藜麦青贮料和玉米秸秆之间的化学成分差异有关。藜麦青贮料的纤维含量较低，淀粉含量较高，而淀粉通常比其他物质发酵更快

结论

总之，在本研究的条件下，将藜麦青贮料添加到羊的日粮中并未对生长性能产生不良影响。体外发酵结果表明，用藜麦青贮料替代玉米秸秆可以减少CH₄的产生，并使瘤胃发酵向更高的丙酸比例转变。然而，过度替代会显著降低总气体产生量，因此不建议完全用藜麦青贮料替代玉米秸秆。

缩写

DM，干物质；DMD，干物质降解；GP，气体产生量；CP，粗蛋白；EE，醚提取物；NDF，中性洗涤纤维；ADF，酸洗涤纤维；OM，有机物质；ADG，平均日增重；DMI，干物质摄入量；FCR，饲料转化率；LTL，胸腰最长肌；VFA，挥发性脂肪酸；OTUs，操作分类单元；LEfSe，线性判别分析效应量。

CRediT作者贡献声明

周萌：数据整理。姜永坤：正式分析。盖金城：撰写——初稿、可视化、方法学、调查、正式分析。张思同：撰写——审阅与编辑、资金获取。鲍长杰：监督、软件、资源、项目管理。钟荣珍：撰写——审阅与编辑。李少宇：方法学、调查。周杜阳：撰写——审阅与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了吉林省教育科技研究项目[项目编号：JJKH20210324KJ]和吉林省科技发展计划重点项目[项目编号：20210202067NC]的支持。作者感谢教育部秸秆综合利用与黑土保护重点实验室的支持。

利益声明

我们声明我们与其他个人或组织没有可能不恰当地影响本研究工作的财务和个人关系。