针对当前奶牛养殖过程中所存在的饲料利用效率低,环境污染严重问题,本研究通过变换奶牛日粮主要能量原料(玉米)和蛋白原料(豆粕)加工方式,配制四种能氮同步化程度不同的日粮,系统研究了不同能氮同步释放日粮对奶牛瘤胃代谢、生产效率与性能的影响,为提高饲料利用效率、减少环境污染及改善牛奶品质提供了理论实践依据。鉴于瘤胃代谢研究需要采集瘤胃内容物,本研究首先优化了瘤胃导管(OST)取瘤胃内容物技术,为后续健康奶牛瘤胃代谢研究提供了有效技术手段。1、瘤胃导管取瘤胃内容物技术评价及优化(试验一)本试验的目的是通过两部分内容的研究对瘤胃导管取瘤胃内容物技术进行优化。首先比较了瘤胃不同位点瘤胃发酵参数的差异,通过瘤胃瘘管(RC)采集六头奶牛不同位点瘤胃液,每天采集一次,连采三天,分析瘤胃液pH值、VFA、NH3-N、Na、 K、Ca、Cl和P离子浓度。试验结果发现,瘤胃不同位点的瘤胃液发酵参数存在差异,与其它位点(前腹盲囊、瘤胃背囊、瘤胃腹囊、后背盲囊、后腹盲囊)相比,前背盲囊瘤胃液pH值、氨氮及Na离子浓度较高,乙酸、丙酸及丁酸浓度较低。因此,推测瘤胃导管的插入深度有可能影响所采集瘤胃液的发酵参数。然后,对OST不同插入深度(180或200cm)采集瘤胃液与通过RC(腹囊)所采集瘤胃液的发酵参数进行了对比。晨饲后5-6h采集六头奶牛瘤胃液,每周采集一次。试验结果发现,当插入深度为180cm时,瘤胃导管探头处于瘤胃前背盲囊(瘤胃前庭)的位置,OST所取瘤胃液pH值、Na离子浓度高于RC所取瘤胃液,但VFA、K、Ca和P离子浓度低于RC所取瘤胃液；当插入深度为200cm时,瘤胃导管探头可以穿过瘤胃前肉柱到达瘤胃中部,OST所取瘤胃液与RC所取瘤胃液pH值、VFA、氨氮及各离子浓度差异不显著。结果说明,OST的插入深度影响瘤胃发酵参数,使用OST取成年奶牛瘤胃内容物时,为取得具有代表性的样品,应插入瘤胃中部(插入深度为200cm)取样。2、日粮能氮释放同步性对奶牛瘤胃发酵、微生物酶活及菌群组成的影响(试验二)本试验的目的是阐明不同能氮同步释放模式与瘤胃微生物的相互关系及作用机制。根据不同加工方式玉米(蒸汽压片玉米和粉碎玉米)或豆粕(浸提豆粕和热处理豆粕)瘤胃降解率不同(尼龙袋法测定),采用2×2因子组合配制出四种能氮同步化程度不同的日粮用于体内试验。12头经产荷斯坦奶牛(体重=594±31kg;泌乳天数=130±14d;产奶量=31.3±1.8kg),进行4×4重复拉丁方设计,试验分四期,每期21天(前14天为适应期,后7天为采样期)。每期采样期第7天,采用试验一已优化的瘤胃导管技术在晨饲后3h采集瘤胃内容物,用于瘤胃发酵参数、酶活和微生物菌群组成分析。在本试验条件下,日粮能氮同步调控对瘤胃发酵参数、微生物酶活及数量方面没有表现出同步化效应；而不同加工方式玉米对瘤胃代谢的影响较大,在发酵参数方面,饲喂蒸汽压片组奶牛瘤胃液氨氮、乙酸浓度及乙丙比显著低于饲喂粉碎玉米组奶牛,总VFA浓度和CH4估测值较饲喂粉碎玉米组奶牛有降低的趋势,但瘤胃pH、丙酸和丁酸浓度差异不显著；在酶活性方面,饲喂蒸汽压片组奶牛瘤胃内容物木聚糖酶活性显著低于饲喂粉碎玉米组,淀粉酶活性也较饲喂粉碎玉米组奶牛有降低的趋势,但羧甲基纤维素酶活性差异不显著；在微生物菌群组成方面,蒸汽压片玉米处理组日粮奶牛瘤胃内容物甲烷菌、嗜淀粉瘤胃杆菌数量显著低于粉碎玉米组日粮处理组,而牛链球菌数量显著高于粉碎玉米日粮处理组；不同加工方式豆粕日粮对奶牛各瘤胃发酵参数、微生物酶活及数量没有显著影响。本研究结果说明,增加日粮能量释放速率能够提高瘤胃氨氮利用效率,并通过抑制甲烷菌数量减少甲烷排放。3、日粮能氮释放同步性对奶牛营养物质消化、代谢及生产性能的影响(试验三)本试验的目的是找出能够增加微生物蛋白合成效率、提高动物生产性能的最佳能氮同步释放模式并阐明其机理。试验设计同试验二。在采样期采集奶样、饲料样、粪样、尿样、血样。结果发现,不同能氮同步释放日粮仅在MUN和BUN浓度方面表现出了同步化效应,但对其他营养物质消化、氮代谢及生产性能参数没有影响；不同加工方式玉米日粮对奶牛影响比较大。在生产性能方面,与饲喂含粉碎玉米日粮奶牛相比,饲喂含蒸汽压片玉米日粮奶牛DMI降低,但产奶量不受影响,从而导致饲喂蒸汽压片玉米组奶牛饲料转化效率显著提高。乳蛋白、乳脂肪及乳糖产量均不受玉米类型的影响;蒸汽压片玉米组日粮奶牛淀粉全肠道表观消化率显著高于粉碎玉米组,但对其他营养成分表观消化率没有影响；与饲喂粉碎玉米组奶牛相比,饲喂蒸汽压片玉米组奶牛氮利用效率(乳氮排出量/总氮摄入量)显著增加,尿中尿素含量及粪氮排出量都有降低的趋势；与饲喂粉碎玉米组奶牛相比,饲喂蒸汽压片组奶牛血清胰岛素含量有升高的趋势,血浆尿素氮浓度显著降低,但对其他血液各生化指标没有显著影响；不同加工方式豆粕仅对部分参数存在影响,与浸提豆粕日粮组相比,热处理豆粕组奶牛微生物蛋白合成量显著降低。本试验结果表明,提高日粮能量释放速率能够提高饲料转化率及氮利用效率。综上所述,瘤胃导管(OST)取瘤胃液技术的优化,为奶牛瘤胃代谢研究提供了有效的技术手段；日粮能氮同步调控对泌乳中期奶牛瘤胃发酵、微生物蛋白合成及生产性能方面没有表现出预期的同步化效应；相较于蛋白质降解速率,日粮能量降解速率对于奶牛瘤胃代谢及生产性能的影响更大,表明适当增加日粮能量降解速率,可以提高饲料转化效率,减少环境污染。