牛有2个营养源，即日粮来源和瘤胃微生物来源。保持正常的瘤胃功能，养好瘤胃微生物，充分发挥瘤胃微生物的作用，是牛营养养殖技术中的重点。
一、瘤胃的营养特点
要养好瘤胃，首先需要了解瘤胃的特点，了解它是怎样发挥作用的。在瘤胃的特点中比较重要的是要关注瘤胃微生物以及瘤胃内环境。
在牛的4个胃中，瘤胃是靠近食道的第一个胃，容积约有80～120升。牛在不采食时，其嘴部仍常有咀嚼的动作，正是这种反刍行为使得瘤胃内的食糜返回口中继续咀嚼，逐步降低食糜尺寸、增加唾液分泌，有益于对饲料的进一步消化。但牛和一般哺乳动物相同，本身也不能直接消化纤维，之所以能够吃草，是因为其瘤胃内的微生物具有消化纤维的功能。
瘤胃黏膜上有大量乳头突，网胃内部由许多蜂巢状结构组成。食物进入这两部分，通过各种微生物（细菌、原虫和真菌）的作用进行充分的消化。事实上瘤胃就是一个厌氧的生物“发酵罐”。瘤胃微生物生长和繁衍的好坏，对于牛的营养有至关重要的作用。为了保持瘤胃微生物的良好生长和正常的工作，动物营养学专家们建议：一是要经常给瘤胃微生物提供充足的营养；二是要设法保持瘤胃内微生物环境的稳定。
总之，瘤胃内是个不可思议的复杂世界，如果瘤胃的物理和化学环境能够维持良好且恒定，瘤胃微生物在适宜的生存条件和充足的营养滋润下保持足够的数目及旺盛的活力，牛自然就会健康和高产。
1.瘤胃微生物
瘤胃里生长着大量微生物，包括细菌、真菌和原虫。瘤胃是这些微生物繁殖培养的场所和工作的地方，牛和瘤胃微生物之间保持着宿主和寄生虫般的互利共生关系。每毫升瘤胃液中含细菌250亿～500亿个，可分为22属63种，其中在瘤胃发酵功能上必需的有16属28种；含原虫20万～300万个，而真菌约占瘤胃微生物总重量的8％。瘤胃微生物的数量随着日粮性质、饲养方式、喂后采样时间和个体的差异及季节的不同等而变动。这些微生物能够利用饲料自身繁殖，生成大量便于牛利用的蛋白质和氨基酸，并合成多种维生素。
瘤胃内纤维的分解是以细菌和真菌为主，而淀粉和脂肪的分解则以细菌和原虫为主。水溶性蛋白质主要是靠细菌分解，而不溶性蛋白质的分解以原虫和真菌为主。微生物发酵的结果是产生挥发性脂肪酸、甲烷和二氧化碳等物质。
瘤胃微生物将纤维素和戊聚糖分解成乙酸、丙酸和丁酸等挥发性脂肪酸，并由此为牛提供75％的能量，而进入小肠的物质有60％～65％的粗蛋白质是由微生物提供的，也就是说瘤胃发酵的产物是牛主要的营养来源。因此，养牛应该注重瘤胃的生理和生物特性，不要破坏瘤胃的发酵功能。维持良好且恒定的瘤胃环境，能促进瘤胃微生物对饲料的有效利用，保障牛体的营养和健康。
除了生存环境之外，瘤胃中的大量微生物和牛一样，也需要充分的营养才能生存，而且需要量也随消化效率的增加而提高。随着人们对瘤胃功能的逐渐了解，特别是近年来越来越多的人开始接受养瘤胃甚于养牛的新观念，对瘤胃微生物营养底物的研究与开发也正日益为人们所重视。
2.瘤胃发酵
牛所采食的饲料中有50％～80％的干物质是在瘤胃内消化，所采食的粗纤维中有一半以上都是在瘤胃内消化。可见牛胃内的消化主要是在瘤胃内进行，而在瘤胃消化中起主导作用的是存在于瘤胃中的微生物。瘤胃为微生物提供了很适宜的生存环境，而反过来，微生物分解饲料后的产物是牛的营养来源，同时微生物自身，也就是菌体蛋白，也是牛的一个非常好的营养来源。牛和微生物彼此形成了共生关系，若没有这种共生关系，牛就不可能很好地适应粗饲料比例高的日粮。瘤胃中的微生物区系是很复杂的，但主要是纤毛虫和细菌两大类。细菌与纤毛虫的总容积约占胃液的3.6％，细菌和纤毛虫各占一半。另外，还存在有很少量的好氧性细菌，主要作用是消耗氧，使瘤胃内形成更好的厌氧环境，保证厌氧性细菌更好地活动。就代谢强度和在瘤胃微生物消化中所起的作用来讲，细菌远远地超过纤毛虫。没有纤毛虫时，牛也能生长良好，但还是以两者都存在为好。这是因为瘤胃内多种细菌之间及细菌与纤毛虫之间，彼此相互影响、共同作用，组成微生物区系，在各类微生物协调作用下，来完成对饲料营养物质的分解和利用，纤毛虫必须依靠细菌的代谢产物生存；另一方面，纤毛虫所产生的刺激素，又能提高细菌分解纤维素的能力，尤其是在营养水平较低的情况下，瘤胃微生物间的这种共生关系对粗纤维的分解是十分重要的。
总体来说，牛消化的特点主要是瘤胃消化，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过瘤胃发酵来实现的。
二、粗饲料的利用
粗饲料在牛的日粮中的比例可达40％以上甚至100％，是牛和瘤胃微生物的重要营养来源，它们的品质对牛的生长、生产和健康有极大的影响，并直接影响精料的利用率，最终影响养殖者的效益。我国粗饲料中最常见的是农作物秸秆，资源量丰富，以全国平均亩产为基础，即玉米360千克/亩、稻谷415千克/亩、小麦303千克/亩，其谷草比分别为玉米1.37、稻谷0.966、小麦1.03，通过统计计算得出，我国农区的耕地每3亩至少能养1头肉牛，9亩玉米秸秆能养1头奶牛。
1.粗饲料在牛营养中的功能
粗饲料富含粗纤维，在牛营养中具有不可忽视的作用。前面在讲述瘤胃功能的时候提到过，日粮中的粗饲料可以刺激反刍及咀嚼，刺激唾液分泌，从而维持瘤胃正常的pH值，有利于纤维的消化和维持瘤胃正常功能。养牛时大量使用饲草及农业副产品等粗饲料具有重大的经济意义。如果减少日粮中粗饲料的用量，将会引起牛奶乳脂率下降，甚至产生一些代谢病，影响到牛体的健康。足量的、优质的粗饲料可以维持奶牛和肉牛的健康，改善生产性能。虽然精饲料中也含有纤维类物质，但大多数精饲料来源的中性洗涤纤维在维持乳脂率方面比粗饲料来源的中性洗涤纤维要差，在维持瘤胃pH值上的作用也仅为粗饲料来源的中性洗涤纤维的0.35左右，在维持中性洗涤纤维消化率上是粗饲料来源的中性洗涤纤维的0.60，在维持咀嚼活动上，仅为粗饲料来源的中性洗涤纤维的0.4。在配制日粮时，粗饲料来源的中性洗涤纤维（NDF=19％）每降低日粮干物质的1％，推荐的日粮中性洗涤纤维量就要增加2％。
2.粗饲料的营养特性
粗饲料是植物中可供放牧采食，收获后可供饲喂的可食部分，包括牧草、干草、青贮、嫩枝叶类、秸秆及籽实类皮壳等。粗饲料的粗纤维含量较高，一般在35％～50％之间，特别是木质素含量较高，有机物在50％以下，而且其他营养物质含量较低，导致了粗饲料对猪鸡等单胃动物的饲用价值不高。
粗饲料在牛的消化道中起填充作用，并有促进胃肠蠕动和提高消化率的功能。在肉牛和奶牛的日粮中必须有足量的粗饲料才能充分发挥其他饲料的作用。在放牧条件下，天然草地或人工草地就基本可以满足牛的营养需要。在舍饲条件下，牛对秸秆饲料有良好的利用效果，一般粗饲料可占日粮的40％～100％。这里先简单介绍一下牛饲养过程中常见的各类粗饲料的具体特性。
（1）秸秆饲料 秸秆饲料是农作物收获脱粒后所剩成熟植物的残余部分。秸秆饲料具有以下特点：粗纤维含量很高，而粗蛋白、粗脂肪含量较低。含较多的无氮浸出物，一般占20％～40％，与禾谷类籽实的无氮浸出物有很大差别，主要包括木质素和少量的可溶性糖类以及有机酸、果胶、单宁等物质。含有较高的灰分，特别是稻秸，含粗灰分高达12％～15％，其中有大量的硅酸盐。容积大，适口性差。由于秸秆的营养素极度不平衡，单独饲喂时牛的采食量减少，消化率仅为40％～50％。不同种类秸秆的营养成分含量有所差异，同种秸秆在不同成熟期营养成分也有差异。常见秸秆的营养成分，可以在《中国饲料成分及营养价值表》中找到，我国牛羊的相关行业饲养标准中也有。
（2）牧草 牧草包括豆科牧草和禾本科牧草，所含营养物质丰富且完全，尤其是豆科牧草，其干物质中粗蛋白质占15％～20％，含有各种必需氨基酸，蛋白质生物学价值高，可弥补精饲料蛋白质的不足；所含钙、磷、胡萝卜素和维生素B1、维生素B2、维生素C、维生素E、维生素K等均较丰富。禾本科牧草所含营养物质一般低于豆科牧草，但部分优良的禾本科牧草富含精氨酸、谷氨酸、赖氨酸、聚果糖、果糖、蔗糖等，胡萝卜素含量也高。优质牧草是牛的首选粗饲料，特别是对奶牛。
（3）干草 干草的营养价值取决于原料植物的种类、生长阶段及调制技术。就原料而言，豆科植物调制的干草含有较多的粗蛋白或可消化蛋白质。而在能量方面，豆科和禾本科牧草以及谷类作物调制的干草之间没有显著差别。一般豆科干草中含钙多于禾本科植物，苜蓿含钙约1.42％，红三叶草含钙约1.35％，而一般禾本科干草不超过0.72％。但是，不同的调制方法会使干草的营养成分受到很大影响，除了维生素D增加外，干物质损失18％～30％。一般而言，草架或棚内干燥法比地面晒干法调制的干草质量高。国外普遍利用各种能源进行青绿饲料的人工脱水干制，这种方法可以完全保存青饲料的营养价值。
（4）青贮饲料 青贮饲料是一种能量、蛋白质、维生素和矿物质等方面能够保持平衡的饲料。青贮饲料气味酸香、柔软多汁、颜色黄绿、适口性好，是冬、春季饲喂牛的优良饲料。采用青玉米、青草、青向日葵、豆科和禾本科牧草以及其他原料调制而成的青贮饲料，含有各种有机酸，1千克青贮料中含15～25毫克的胡萝卜素，此外，还含有维生素K、维生素D、维生素C和各种B族维生素，以及钙、磷等矿物质。
3.粗饲料的利用率不足
粗饲料由碳水化合物、蛋白质、脂肪、矿物质、维生素和一些独特的有机复合物组成，其中最主要的是木质素和纤维素。碳水化合物的独特构造以及它与蛋白质、木质素之间的复杂关系决定着粗饲料的营养价值。粗饲料虽然在牛日粮中占有重要地位，但由于细胞壁含量较高、细胞内容物及粗蛋白含量又低，因而在饲养上有着自身固有的营养缺陷。
实际生产中，青粗饲料短缺和利用率不高是同时存在的两个限制生产力发挥的因素，在农区表现为，一方面缺乏优质饲草，另一方面农作物秸秆饲用率低，主要是大多数农区利用秸秆类饲料时仅作简单的物理加工如切短后直接饲喂，造成秸秆的利用率低、饲喂效果差。较差的粗饲料，牛采食后只能起到饱腹充饥的作用，不能供给足够的营养，会严重影响生产性能。要充分利用农作物秸秆资源，需要提高秸秆的适口性和消化率，进行适当的加工调制。
粗饲料品质对牛的生产性能和健康有极大的影响，粗饲料因生长环境、收割和贮存方式等的不同而使品质差异很大，因而，要对粗饲料进行合理地种植收割、加工调制，尽可能发挥粗饲料的营养潜力。
粗饲料的品质受很多因素的影响，其中与其本身有关的因素大致有如下几类。
（1）品种差异 不同品种的粗饲料，品质会有较大的差异，最为常见的是，豆科与禾本科植物的差异。相对于禾本科植物来说，豆科植物的粗蛋白含量高而纤维含量较低，因此豆科植物的品质通常优于禾本科。豆科植物在牛瘤胃中的降解速度快，可增加牛的采食量，提高营养素的摄取量。此外，豆科植物中的果胶、木质素和矿物质元素含量较高也是影响其营养品质的因素之一。但与禾本科植物相比，豆科植物的纤维素、半纤维素和水溶性碳水化合物含量低，并且由于可溶性和可降解氮含量高而缺乏与之同步发酵的可溶性碳水化合物，从而可引起瘤胃胀气。单独饲喂豆科植物会造成氮的浪费。禾本科植物相对于豆科来说，粗蛋白含量低，纤维素、半纤维素和可溶性碳水化合物含量高，限制了牛对它们的消化和利用，导致采食量降低。
（2）收获阶段 收获时植物的成熟程度是决定粗饲料品质的重要因素之一。随成熟期的增加，饲用的品质逐步下降，如冷季牧草在春天生长2～3周后，干物质消化率即可达80％以上，然后消化率每天以30％～50％的速度开始下降。收割时的成熟阶段同样影响牛对粗饲料的采食和消化率，随着植物成熟，纤维化程度提高，牛对粗饲料的采食量显著下降。不同成熟阶段收割的冷季牧草，干物质消化率和干物质采食量会产生较大变化。对于奶牛而言，干物质消化率从营养期的63.1％下降到晚花期的51.5％。
随着作物植株的老化，秸秆中可溶性碳水化合物含量下降，粗纤维和木质素含量增加，而秸秆的体外消化率与酸性洗涤纤维和木质素含量呈高度负相关（见表1-1～表1-3）。因此，需要掌握秸秆的营养成分变化规律，按时收获，取得品质更好的秸秆。
表1-1 玉米收穗以后玉米秸的营养成分变化
注：引自杜广明等（1996），籽实收获后玉米秸营养成分动态研究（饲料博览）。
表1-2 黑麦不同发育阶段秸秆中各种碳水化合物的含量
注：引自郭庭双（1996）。
表1-3 不同收获期小麦秸秆化学成分的含量
注：引自李浩波（2003）。
（3）茎叶比例 植物的叶比茎含有较高的蛋白质和消化能，较低的纤维含量，叶片的营养价值优于茎秆。随着成熟期的延长，叶茎比例下降，粗饲料的品质降低。在晒制干草的过程中，由于叶片的脱落，会导致粗饲料的品质下降。干秸秆的叶片会在运输和贮藏过程中大量脱落，而这部分恰恰是秸秆容易消化的部分。因此叶片在收获时在收割、晾晒、打捆等各个环节都需要多加注意。
（4）秸秆部位 秸秆的不同部位，营养成分和消化率也都有较大的差别（见表1-4和表1-5）。茎秆、皮、壳的粗蛋白含量相对较低，而叶片较高，消化率也是如此。
表1-4 成熟期春玉米秸秆各部位营养成分含量测定值
注：茎秆指茎皮、茎髓之和。引自杨福有等（1997），玉米植株营养含量及变化规律研究（西北农业学报）。
表1-5 玉米、小麦秸不同部位的消化率
注：引自李浩波（2003）。
（5）刈割和贮存过程 在田间晒制干草时，叶片脱落、破碎及植物呼吸作用和雨淋都可降低牧草的营养价值。在调制干草时，若遭雨淋、大量叶片脱落，所造成的干物质、粗蛋白、灰分、可消化干物质的损失可占总损失的60％以上。田间晒制干草时，雨淋对禾本科植物品质的影响比豆科植物的小。植物越干燥，雨淋对它的损害越大，尤其是堆垛前的干草，若遭雨淋则损失更重。在干燥过程中要避免淋雨，减少叶片损失，这样生产出的干草营养价值较高。
在贮存过程中，干草质量会因风化、植物呼吸作用和微生物活动而降低。为安全、有效地贮存好干草，干草的水分含量应控制在适合的范围，若水分含量太高，干草将因热效应及酸败而造成干物质和能量的损失。用于青贮的粗饲料同样要控制水分的含量，水分过高时青贮过程中会发生渗漏，造成发酵时间延长，导致可溶性营养素流失；水分过低，青贮时粗饲料难以压实，会长出霉菌，发生酸败和发热现象。
4.影响牛对秸秆利用的因素
农作物秸秆是收获作物主产品之后所有大田剩余的副产物，以及主产品初加工过程中产生的副产物，包括一些禾本科和豆科作物的秸秆，如小麦秸、玉米秸、大豆秸等，是重要的可再生生物质资源，是仅次于煤、油、气的第四大能源。我国是一个农业大国，有着极其丰富的农作物秸秆资源。2009年我国农作物收获后剩余的秸秆产量高达7.4亿吨，占世界秸秆产量的20％～30％。秸秆只含少量的可消化的碳水化合物、粗蛋白、粗脂肪等，含有的细胞壁物质较多（见表1-6），玉米秸秆、麦秆、稻草秸等均属木质纤维类物质。在细胞壁中，纤维素被木质素和半纤维素包裹着，而木质素有完整坚硬的外壳，不易被微生物降解，因此纤维素的分解受到限制。为了提高秸秆的利用，就需要采用适当的方法对原料进行处理，达到降解木质素，提高秸秆利用率的目的。
表1-6 我国农作物秸秆中主要成分含量
注：引自陈庆云等（2002），农作物秸秆综合利用新技术——工业化生产羧甲基纤维素（再生资源研究）。
影响粗饲料消化的因素包括：粗饲料中的纤维素、木质素含量越高，消化率就越低。粗饲料中硅类含量高，不易消化。粗饲料的含水量、收获后存放的时间、加工处理方法等均会影响消化。瘤胃内环境对粗饲料的消化率影响很大，如瘤胃内pH值较低时，产纤维素分解酶的细菌更易存活，从而可提高粗饲料的酶消化；当瘤胃内容物向小肠的外送速度较低时，可延长瘤胃液对粗饲料消化的时间，也能提高粗纤维的消化率。日粮组成也会影响粗饲料的消化，如易消化的精料含量高时纤维素的消化率则会降低，日粮中阴离子盐平衡时有助于粗饲料的消化。
由于农作物秸秆理化特性的特殊性，用作饲料有很多的限制性，主要原因是秸秆自身的营养缺陷，如适口性差、消化率低、营养不平衡等。秸秆的适口性差，牛对它的采食量低，从量上无法满足产奶和产肉的需要。秸秆的细胞壁坚硬，在瘤胃内不能很好地被微生物发酵，提供的营养物质有限。秸秆中营养不平衡，可发酵氮源、可发酵碳水化合物和过瘤胃蛋白水平低，生葡萄糖物质水平低，缺乏某些必需的矿物质元素，同时所含的矿物质元素利用率低等。单胃动物一般不能利用秸秆，反刍动物对秸秆的消化率也只有20％～30％。如何提高秸秆资源的利用是一项长期被关注的事情。
5.提高粗饲料利用率的方法
近年来，国内外对如何有效提高秸秆利用率进行了大量的研究，常用的方法主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法。采用科学、有效的方法对农作物秸秆进行加工、调制，并与其他饲料原料合理搭配，可以提高秸秆的利用率，从而增加养牛的经济效益。
（1）对粗饲料进行加工处理 由于秸秆不是牛、特别是奶牛的理想的粗饲料，因此需要采用物理、化学或生物方法对其进行处理，以提高牛对其营养物质的利用，从而获得更好的经济效益。提高秸秆饲料的消化利用率，关键在于用化学的或生物的方法分解或破坏木质素与其他物质的紧密结合状态，使牛可以利用秸秆饲料中一切可以利用的营养物质。后面的章节将就每种方法在秸秆上的应用逐一进行介绍。
（2）合理搭配日粮 日粮的组成对粗饲料的消化影响很大。日粮容积和干物质含量必须保证牛的正常消化的需要。消化道未充满或过分充满，均会影响牛体的健康和生产性能。粗纤维是保证牛的正常消化和代谢过程的重要因素。另外，需要注意矿物质营养供应平衡，以及饲草和饲料的适口性。
（3）采取措施提高牛的采食量 尽管一些粗饲料（比如秸秆）的营养物质含量低，但通过提高采食量，动物进食的营养物质的绝对数量得到提高，可以明显改善动物的生产性能。有些低质粗饲料牛不喜欢采食，应及时采取措施加以解决，提高适口性，防止干物质采食量不足。