牛有2個營養源，即日糧來源和瘤胃微生物來源。保持正常的瘤胃功能，養好瘤胃微生物，充分發揮瘤胃微生物的作用，是牛營養養殖技術中的重點。
一、瘤胃的營養特點
要養好瘤胃，首先需要了解瘤胃的特點，了解它是怎樣發揮作用的。在瘤胃的特點中比較重要的是要關注瘤胃微生物以及瘤胃內環境。
在牛的4個胃中，瘤胃是靠近食道的第一個胃，容積約有80～120升。牛在不採食時，其嘴部仍常有咀嚼的動作，正是這種反芻行為使得瘤胃內的食糜返回口中繼續咀嚼，逐步降低食糜尺寸、增加唾液分泌，有益於對飼料的進一步消化。但牛和一般哺乳動物相同，本身也不能直接消化纖維，之所以能夠吃草，是因為其瘤胃內的微生物具有消化纖維的功能。
瘤胃黏膜上有大量乳頭突，網胃內部由許多蜂巢狀結構組成。食物進入這兩部分，通過各種微生物（細菌、原蟲和真菌）的作用進行充分的消化。事實上瘤胃就是一個厭氧的生物「發酵罐」。瘤胃微生物生長和繁衍的好壞，對於牛的營養有至關重要的作用。為了保持瘤胃微生物的良好生長和正常的工作，動物營養學專家們建議：一是要經常給瘤胃微生物提供充足的營養；二是要設法保持瘤胃內微生物環境的穩定。
總之，瘤胃內是個不可思議的複雜世界，如果瘤胃的物理和化學環境能夠維持良好且恆定，瘤胃微生物在適宜的生存條件和充足的營養滋潤下保持足夠的數目及旺盛的活力，牛自然就會健康和高產。
1.瘤胃微生物
瘤胃裡生長著大量微生物，包括細菌、真菌和原蟲。瘤胃是這些微生物繁殖培養的場所和工作的地方，牛和瘤胃微生物之間保持著宿主和寄生蟲般的互利共生關係。每毫升瘤胃液中含細菌250億～500億個，可分為22屬63種，其中在瘤胃發酵功能上必需的有16屬28種；含原蟲20萬～300萬個，而真菌約占瘤胃微生物總重量的8％。瘤胃微生物的數量隨著日糧性質、飼養方式、喂後採樣時間和個體的差異及季節的不同等而變動。這些微生物能夠利用飼料自身繁殖，生成大量便於牛利用的蛋白質和胺基酸，併合成多種維生素。
瘤胃內纖維的分解是以細菌和真菌為主，而澱粉和脂肪的分解則以細菌和原蟲為主。水溶性蛋白質主要是靠細菌分解，而不溶性蛋白質的分解以原蟲和真菌為主。微生物發酵的結果是產生揮發性脂肪酸、甲烷和二氧化碳等物質。
瘤胃微生物將纖維素和戊聚糖分解成乙酸、丙酸和丁酸等揮發性脂肪酸，並由此為牛提供75％的能量，而進入小腸的物質有60％～65％的粗蛋白質是由微生物提供的，也就是說瘤胃發酵的產物是牛主要的營養來源。因此，養牛應該注重瘤胃的生理和生物特性，不要破壞瘤胃的發酵功能。維持良好且恆定的瘤胃環境，能促進瘤胃微生物對飼料的有效利用，保障牛體的營養和健康。
除了生存環境之外，瘤胃中的大量微生物和牛一樣，也需要充分的營養才能生存，而且需要量也隨消化效率的增加而提高。隨著人們對瘤胃功能的逐漸了解，特別是近年來越來越多的人開始接受養瘤胃甚於養牛的新觀念，對瘤胃微生物營養底物的研究與開發也正日益為人們所重視。
2.瘤胃發酵
牛所採食的飼料中有50％～80％的乾物質是在瘤胃內消化，所採食的粗纖維中有一半以上都是在瘤胃內消化。可見牛胃內的消化主要是在瘤胃內進行，而在瘤胃消化中起主導作用的是存在於瘤胃中的微生物。瘤胃為微生物提供了很適宜的生存環境，而反過來，微生物分解飼料後的產物是牛的營養來源，同時微生物自身，也就是菌體蛋白，也是牛的一個非常好的營養來源。牛和微生物彼此形成了共生關係，若沒有這種共生關係，牛就不可能很好地適應粗飼料比例高的日糧。瘤胃中的微生物區系是很複雜的，但主要是纖毛蟲和細菌兩大類。細菌與纖毛蟲的總容積約占胃液的3.6％，細菌和纖毛蟲各占一半。另外，還存在有很少量的好氧性細菌，主要作用是消耗氧，使瘤胃內形成更好的厭氧環境，保證厭氧性細菌更好地活動。就代謝強度和在瘤胃微生物消化中所起的作用來講，細菌遠遠地超過纖毛蟲。沒有纖毛蟲時，牛也能生長良好，但還是以兩者都存在為好。這是因為瘤胃內多種細菌之間及細菌與纖毛蟲之間，彼此相互影響、共同作用，組成微生物區系，在各類微生物協調作用下，來完成對飼料營養物質的分解和利用，纖毛蟲必須依靠細菌的代謝產物生存；另一方面，纖毛蟲所產生的刺激素，又能提高細菌分解纖維素的能力，尤其是在營養水平較低的情況下，瘤胃微生物間的這種共生關係對粗纖維的分解是十分重要的。
總體來說，牛消化的特點主要是瘤胃消化，而瘤胃消化主要是靠瘤胃微生物的作用，瘤胃微生物的作用主要是通過瘤胃發酵來實現的。
二、粗飼料的利用
粗飼料在牛的日糧中的比例可達40％以上甚至100％，是牛和瘤胃微生物的重要營養來源，它們的品質對牛的生長、生產和健康有極大的影響，並直接影響精料的利用率，最終影響養殖者的效益。我國粗飼料中最常見的是農作物秸稈，資源量豐富，以全國平均畝產為基礎，即玉米360千克/畝、稻穀415千克/畝、小麥303千克/畝，其穀草比分別為玉米1.37、稻穀0.966、小麥1.03，通過統計計算得出，我國農區的耕地每3畝至少能養1頭肉牛，9畝玉米秸稈能養1頭奶牛。
1.粗飼料在牛營養中的功能
粗飼料富含粗纖維，在牛營養中具有不可忽視的作用。前面在講述瘤胃功能的時候提到過，日糧中的粗飼料可以刺激反芻及咀嚼，刺激唾液分泌，從而維持瘤胃正常的pH值，有利於纖維的消化和維持瘤胃正常功能。養牛時大量使用飼草及農業副產品等粗飼料具有重大的經濟意義。如果減少日糧中粗飼料的用量，將會引起牛奶乳脂率下降，甚至產生一些代謝病，影響到牛體的健康。足量的、優質的粗飼料可以維持奶牛和肉牛的健康，改善生產性能。雖然精飼料中也含有纖維類物質，但大多數精飼料來源的中性洗滌纖維在維持乳脂率方面比粗飼料來源的中性洗滌纖維要差，在維持瘤胃pH值上的作用也僅為粗飼料來源的中性洗滌纖維的0.35左右，在維持中性洗滌纖維消化率上是粗飼料來源的中性洗滌纖維的0.60，在維持咀嚼活動上，僅為粗飼料來源的中性洗滌纖維的0.4。在配製日糧時，粗飼料來源的中性洗滌纖維（NDF=19％）每降低日糧乾物質的1％，推薦的日糧中性洗滌纖維量就要增加2％。
2.粗飼料的營養特性
粗飼料是植物中可供放牧採食，收穫後可供飼喂的可食部分，包括牧草、乾草、青貯、嫩枝葉類、秸稈及籽實類皮殼等。粗飼料的粗纖維含量較高，一般在35％～50％之間，特別是木質素含量較高，有機物在50％以下，而且其他營養物質含量較低，導致了粗飼料對豬雞等單胃動物的飼用價值不高。
粗飼料在牛的消化道中起填充作用，並有促進胃腸蠕動和提高消化率的功能。在肉牛和奶牛的日糧中必須有足量的粗飼料才能充分發揮其他飼料的作用。在放牧條件下，天然草地或人工草地就基本可以滿足牛的營養需要。在舍飼條件下，牛對秸稈飼料有良好的利用效果，一般粗飼料可占日糧的40％～100％。這裡先簡單介紹一下牛飼養過程中常見的各類粗飼料的具體特性。
（1）秸稈飼料 秸稈飼料是農作物收穫脫粒後所剩成熟植物的殘餘部分。秸稈飼料具有以下特點：粗纖維含量很高，而粗蛋白、粗脂肪含量較低。含較多的無氮浸出物，一般占20％～40％，與禾穀類籽實的無氮浸出物有很大差別，主要包括木質素和少量的可溶性糖類以及有機酸、果膠、單寧等物質。含有較高的灰分，特別是稻秸，含粗灰分高達12％～15％，其中有大量的矽酸鹽。容積大，適口性差。由於秸稈的營養素極度不平衡，單獨飼喂時牛的採食量減少，消化率僅為40％～50％。不同種類秸稈的營養成分含量有所差異，同種秸稈在不同成熟期營養成分也有差異。常見秸稈的營養成分，可以在《中國飼料成分及營養價值表》中找到，我國牛羊的相關行業飼養標準中也有。
（2）牧草 牧草包括豆科牧草和禾本科牧草，所含營養物質豐富且完全，尤其是豆科牧草，其乾物質中粗蛋白質占15％～20％，含有各種必需胺基酸，蛋白質生物學價值高，可彌補精飼料蛋白質的不足；所含鈣、磷、胡蘿蔔素和維生素B1、維生素B2、維生素C、維生素E、維生素K等均較豐富。禾本科牧草所含營養物質一般低於豆科牧草，但部分優良的禾本科牧草富含精氨酸、谷氨酸、賴氨酸、聚果糖、果糖、蔗糖等，胡蘿蔔素含量也高。優質牧草是牛的首選粗飼料，特別是對奶牛。
（3）乾草 乾草的營養價值取決於原料植物的種類、生長階段及調製技術。就原料而言，豆科植物調製的乾草含有較多的粗蛋白或可消化蛋白質。而在能量方面，豆科和禾本科牧草以及穀類作物調製的乾草之間沒有顯著差別。一般豆科乾草中含鈣多於禾本科植物，苜蓿含鈣約1.42％，紅三葉草含鈣約1.35％，而一般禾本科乾草不超過0.72％。但是，不同的調製方法會使乾草的營養成分受到很大影響，除了維生素D增加外，乾物質損失18％～30％。一般而言，草架或棚內乾燥法比地面曬乾法調製的乾草質量高。國外普遍利用各種能源進行青綠飼料的人工脫水干制，這種方法可以完全保存青飼料的營養價值。
（4）青貯飼料 青貯飼料是一種能量、蛋白質、維生素和礦物質等方面能夠保持平衡的飼料。青貯飼料氣味酸香、柔軟多汁、顏色黃綠、適口性好，是冬、春季飼喂牛的優良飼料。採用青玉米、青草、青向日葵、豆科和禾本科牧草以及其他原料調製而成的青貯飼料，含有各種有機酸，1千克青貯料中含15～25毫克的胡蘿蔔素，此外，還含有維生素K、維生素D、維生素C和各種B族維生素，以及鈣、磷等礦物質。
3.粗飼料的利用率不足
粗飼料由碳水化合物、蛋白質、脂肪、礦物質、維生素和一些獨特的有機復合物組成，其中最主要的是木質素和纖維素。碳水化合物的獨特構造以及它與蛋白質、木質素之間的複雜關係決定著粗飼料的營養價值。粗飼料雖然在牛日糧中占有重要地位，但由於細胞壁含量較高、細胞內容物及粗蛋白含量又低，因而在飼養上有著自身固有的營養缺陷。
實際生產中，青粗飼料短缺和利用率不高是同時存在的兩個限制生產力發揮的因素，在農區表現為，一方面缺乏優質飼草，另一方面農作物秸稈飼用率低，主要是大多數農區利用秸稈類飼料時僅作簡單的物理加工如切短後直接飼喂，造成秸稈的利用率低、飼喂效果差。較差的粗飼料，牛採食後只能起到飽腹充飢的作用，不能供給足夠的營養，會嚴重影響生產性能。要充分利用農作物秸稈資源，需要提高秸稈的適口性和消化率，進行適當的加工調製。
粗飼料品質對牛的生產性能和健康有極大的影響，粗飼料因生長環境、收割和貯存方式等的不同而使品質差異很大，因而，要對粗飼料進行合理地種植收割、加工調製，儘可能發揮粗飼料的營養潛力。
粗飼料的品質受很多因素的影響，其中與其本身有關的因素大致有如下幾類。
（1）品種差異 不同品種的粗飼料，品質會有較大的差異，最為常見的是，豆科與禾本科植物的差異。相對於禾本科植物來說，豆科植物的粗蛋白含量高而纖維含量較低，因此豆科植物的品質通常優於禾本科。豆科植物在牛瘤胃中的降解速度快，可增加牛的採食量，提高營養素的攝取量。此外，豆科植物中的果膠、木質素和礦物質元素含量較高也是影響其營養品質的因素之一。但與禾本科植物相比，豆科植物的纖維素、半纖維素和水溶性碳水化合物含量低，並且由於可溶性和可降解氮含量高而缺乏與之同步發酵的可溶性碳水化合物，從而可引起瘤胃脹氣。單獨飼喂豆科植物會造成氮的浪費。禾本科植物相對於豆科來說，粗蛋白含量低，纖維素、半纖維素和可溶性碳水化合物含量高，限制了牛對它們的消化和利用，導致採食量降低。
（2）收穫階段 收穫時植物的成熟程度是決定粗飼料品質的重要因素之一。隨成熟期的增加，飼用的品質逐步下降，如冷季牧草在春天生長2～3周後，乾物質消化率即可達80％以上，然後消化率每天以30％～50％的速度開始下降。收割時的成熟階段同樣影響牛對粗飼料的採食和消化率，隨著植物成熟，纖維化程度提高，牛對粗飼料的採食量顯著下降。不同成熟階段收割的冷季牧草，乾物質消化率和乾物質採食量會產生較大變化。對於奶牛而言，乾物質消化率從營養期的63.1％下降到晚花期的51.5％。
隨著作物植株的老化，秸稈中可溶性碳水化合物含量下降，粗纖維和木質素含量增加，而秸稈的體外消化率與酸性洗滌纖維和木質素含量呈高度負相關（見表1-1～表1-3）。因此，需要掌握秸稈的營養成分變化規律，按時收穫，取得品質更好的秸稈。
表1-1 玉米收穗以後玉米秸的營養成分變化
註：引自杜廣明等（1996），籽實收穫後玉米秸營養成分動態研究（飼料博覽）。
表1-2 黑麥不同發育階段秸稈中各種碳水化合物的含量
註：引自郭庭雙（1996）。
表1-3 不同收穫期小麥秸稈化學成分的含量
註：引自李浩波（2003）。
（3）莖葉比例 植物的葉比莖含有較高的蛋白質和消化能，較低的纖維含量，葉片的營養價值優於莖稈。隨著成熟期的延長，葉莖比例下降，粗飼料的品質降低。在曬制乾草的過程中，由於葉片的脫落，會導致粗飼料的品質下降。干秸稈的葉片會在運輸和貯藏過程中大量脫落，而這部分恰恰是秸稈容易消化的部分。因此葉片在收穫時在收割、晾曬、打捆等各個環節都需要多加註意。
（4）秸稈部位 秸稈的不同部位，營養成分和消化率也都有較大的差別（見表1-4和表1-5）。莖稈、皮、殼的粗蛋白含量相對較低，而葉片較高，消化率也是如此。
表1-4 成熟期春玉米秸稈各部位營養成分含量測定值
註：莖稈指莖皮、莖髓之和。引自楊福有等（1997），玉米植株營養含量及變化規律研究（西北農業學報）。
表1-5 玉米、小麥秸不同部位的消化率
註：引自李浩波（2003）。
（5）刈割和貯存過程 在田間曬制乾草時，葉片脫落、破碎及植物呼吸作用和雨淋都可降低牧草的營養價值。在調製乾草時，若遭雨淋、大量葉片脫落，所造成的乾物質、粗蛋白、灰分、可消化乾物質的損失可占總損失的60％以上。田間曬制乾草時，雨淋對禾本科植物品質的影響比豆科植物的小。植物越乾燥，雨淋對它的損害越大，尤其是堆垛前的乾草，若遭雨淋則損失更重。在乾燥過程中要避免淋雨，減少葉片損失，這樣生產出的乾草營養價值較高。
在貯存過程中，乾草質量會因風化、植物呼吸作用和微生物活動而降低。為安全、有效地貯存好乾草，乾草的水分含量應控制在適合的範圍，若水分含量太高，乾草將因熱效應及酸敗而造成乾物質和能量的損失。用於青貯的粗飼料同樣要控制水分的含量，水分過高時青貯過程中會發生滲漏，造成發酵時間延長，導致可溶性營養素流失；水分過低，青貯時粗飼料難以壓實，會長出黴菌，發生酸敗和發熱現象。
4.影響牛對秸稈利用的因素
農作物秸稈是收穫作物主產品之後所有大田剩餘的副產物，以及主產品初加工過程中產生的副產物，包括一些禾本科和豆科作物的秸稈，如小麥秸、玉米秸、大豆秸等，是重要的可再生生物質資源，是僅次於煤、油、氣的第四大能源。我國是一個農業大國，有著極其豐富的農作物秸稈資源。2009年我國農作物收穫後剩餘的秸稈產量高達7.4億噸，占世界秸稈產量的20％～30％。秸稈只含少量的可消化的碳水化合物、粗蛋白、粗脂肪等，含有的細胞壁物質較多（見表1-6），玉米秸稈、麥稈、稻草秸等均屬木質纖維類物質。在細胞壁中，纖維素被木質素和半纖維素包裹著，而木質素有完整堅硬的外殼，不易被微生物降解，因此纖維素的分解受到限制。為了提高秸稈的利用，就需要採用適當的方法對原料進行處理，達到降解木質素，提高秸稈利用率的目的。
表1-6 我國農作物秸稈中主要成分含量
註：引自陳慶雲等（2002），農作物秸稈綜合利用新技術——工業化生產羧甲基纖維素（再生資源研究）。
影響粗飼料消化的因素包括：粗飼料中的纖維素、木質素含量越高，消化率就越低。粗飼料中矽類含量高，不易消化。粗飼料的含水量、收穫後存放的時間、加工處理方法等均會影響消化。瘤胃內環境對粗飼料的消化率影響很大，如瘤胃內pH值較低時，產纖維素分解酶的細菌更易存活，從而可提高粗飼料的酶消化；當瘤胃內容物向小腸的外送速度較低時，可延長瘤胃液對粗飼料消化的時間，也能提高粗纖維的消化率。日糧組成也會影響粗飼料的消化，如易消化的精料含量高時纖維素的消化率則會降低，日糧中陰離子鹽平衡時有助於粗飼料的消化。
由於農作物秸稈理化特性的特殊性，用作飼料有很多的限制性，主要原因是秸稈自身的營養缺陷，如適口性差、消化率低、營養不平衡等。秸稈的適口性差，牛對它的採食量低，從量上無法滿足產奶和產肉的需要。秸稈的細胞壁堅硬，在瘤胃內不能很好地被微生物發酵，提供的營養物質有限。秸稈中營養不平衡，可發酵氮源、可發酵碳水化合物和過瘤胃蛋白水平低，生葡萄糖物質水平低，缺乏某些必需的礦物質元素，同時所含的礦物質元素利用率低等。單胃動物一般不能利用秸稈，反芻動物對秸稈的消化率也只有20％～30％。如何提高秸稈資源的利用是一項長期被關注的事情。
5.提高粗飼料利用率的方法
近年來，國內外對如何有效提高秸稈利用率進行了大量的研究，常用的方法主要有物理法、化學法、物理化學法和生物法。採用科學、有效的方法對農作物秸稈進行加工、調製，並與其他飼料原料合理搭配，可以提高秸稈的利用率，從而增加養牛的經濟效益。
（1）對粗飼料進行加工處理 由於秸稈不是牛、特別是奶牛的理想的粗飼料，因此需要採用物理、化學或生物方法對其進行處理，以提高牛對其營養物質的利用，從而獲得更好的經濟效益。提高秸稈飼料的消化利用率，關鍵在於用化學的或生物的方法分解或破壞木質素與其他物質的緊密結合狀態，使牛可以利用秸稈飼料中一切可以利用的營養物質。後面的章節將就每種方法在秸稈上的應用逐一進行介紹。
（2）合理搭配日糧 日糧的組成對粗飼料的消化影響很大。日糧容積和乾物質含量必須保證牛的正常消化的需要。消化道未充滿或過分充滿，均會影響牛體的健康和生產性能。粗纖維是保證牛的正常消化和代謝過程的重要因素。另外，需要注意礦物質營養供應平衡，以及飼草和飼料的適口性。
（3）採取措施提高牛的採食量 儘管一些粗飼料（比如秸稈）的營養物質含量低，但通過提高採食量，動物進食的營養物質的絕對數量得到提高，可以明顯改善動物的生產性能。有些低質粗飼料牛不喜歡採食，應及時採取措施加以解決，提高適口性，防止乾物質採食量不足。