日糧陰陽離子差在泌乳奶牛日糧中的應(yīng)用

■王志博 文奇男 曲永利 苗樹君

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動物科技學(xué)院，黑龍江大慶 163319；2.遼寧省農(nóng)牧業(yè)機械研究所有限公司，遼寧沈陽 110036）

調(diào)控家畜體內(nèi)的酸堿平衡已經(jīng)不是新概念，這一概念在非反芻動物上已得到很好地建立[1]。關(guān)于奶牛干奶末期和產(chǎn)后癱瘓的預(yù)防已經(jīng)做了很多研究[2-3]。隨著人們對干奶牛日糧中負的陰陽離子差（Dietary Cation-Anion Difference，DCAD）精料使用的認(rèn)可，對泌乳奶牛日糧的最佳DCAD的研究興趣也越來越濃厚。理論上，DCAD在泌乳之初應(yīng)該較高，之后應(yīng)該降低[4]。根據(jù)NRC（2001）報道，泌乳奶牛日糧的DCAD應(yīng)該為29 meq/100 g DM（基于體重680 kg奶牛，體況評分3.0、奶產(chǎn)量35 kg、乳脂率3.5%、乳蛋白3.0%的營養(yǎng)需要）[5]。然而，Hu等(2007a)評價了16篇文獻關(guān)于干物質(zhì)采食量(DMI)和

DCAD之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)DCAD為47 meq/100 g DM時，DMI最大[6]。大量的試驗已經(jīng)就DCAD對泌乳牛生產(chǎn)性能和健康的影響進行了研究。Tucker等(1990)評價了DCAD中的Na、K和Cl對泌乳奶牛的影響，研究發(fā)現(xiàn)，DCAD比單個離子對奶牛全身的影響更重要[7]。Sanchez 等(1994a)對Na、K和Cl，尤其是Na和K之間的潛在相互關(guān)系進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)它們之間的相互關(guān)系與血液的酸堿狀況及血液和乳中的礦物質(zhì)濃度有關(guān)[8]。Sanchez等(1994b)建立了一個大型的數(shù)據(jù)庫，從中發(fā)現(xiàn)了Na、K和Cl之間的相互作用[9]。DMI和乳產(chǎn)量對Na或K的反應(yīng)因日糧中Na、K、Cl和其它礦物質(zhì)元素的濃度而不同[10]。Block等(2000)飼喂泌乳初期的奶牛的日糧為：對照日糧（未添加Na或K，DCAD=18 meq/100 g DM）或兩個更高的DCAD日糧（+25和+52 meq/100 g DM，使用NaHCO3或K2CO3調(diào)控）[11]。在更高的DCAD日糧中，Na和K的組合導(dǎo)致了最佳的DMI和乳產(chǎn)量的影響，有最高的血液HCO3-。

1 陰陽離子差（DCAD）

1.1 DCAD方程式

血液pH值最終通過吸收入血的陰陽離子電荷的數(shù)量來測定。如果從消化道吸收入血的陽離子比陰離子多，則血液pH值上升。Mongin（1980）是首先提出日糧Na、K和Cl三方相互關(guān)系的人之一[12]。他提出Na加K減Cl所得值（meq/100 g DM）能夠被用于預(yù)測凈的酸堿攝入量。這一數(shù)值通常被稱為日糧陰陽離子平衡[13]或日糧電解質(zhì)平衡[14]。

在非反芻動物營養(yǎng)中最常使用的表達式是單價陰陽離子差：

然而，Sanchez等(1991)將陰陽離子差這一詞匯重新定義，納入了更多的離子，進行了更加精確的計算[15]。表達式涵蓋的離子更全面，DCAD被寫成：

但是將多價的常量元素（Ca、Mg、P和S）包含在反芻動物日糧DCAD中的問題是：與Na、K和Cl相比，這些離子涉及到不同和不完全的生物利用效率。

NRC（2001）將Ca、Mg、S和P的生物利用效率納入了方程式，得出的DCAD為[5]：

此方程式充分考慮到了常量元素（Ca、Mg、P和S）的生物利用效率，因此對日糧DCAD表示更為精確。

1.2 DCAD的計算

為了使用方程式③精確地計算DCAD，礦物質(zhì)濃度首先被轉(zhuǎn)化為毫當(dāng)量（meq），公式如下：

例如，一個含有 0.23%Na、1.04%K、0.61%Ca、0.19%Mg、0.26%Cl和0.20%S、0.35%P[荷斯坦奶牛體重680 kg、體況評分3.0、乳脂率3.5%、乳蛋白3.0%、乳糖4.8%、產(chǎn)奶量35 kg（NRC，2001）]的日糧的meq[(Na++K++0.15 Ca2++0.15 Mg2+)-(Cl-+0.6 S2-+0.5 P3-)]值將被計算。每100 g日糧干物質(zhì)中含有230 mg Na（0.23%=0.23 g/100 g或230 mg/100 g）、1 040 mg K（1.04%K）、610 mg Ca（0.61%Ca）、190 mg Mg（0.19%Mg）、260 mg Cl（0.26%Cl）、200 mg S（0.20%S）和 350 mg P（0.35%P）。因此，這一日糧含有：

下一步就是將陽離子的meq之和減去陰離子的meq：

meq(Na++K++0.15 Ca2++0.15 Mg2+)-(Cl-+0.6 S2-+0.5 P3-)=(10+26.667+4.575+2.375)-(7.32+7.5+16.935)=11.86 meq/100 g日糧DM。

另一個計算DCAD更為簡單的方式為：

DCAD=[(%Na DM/0.023)+(%K DM/0.039)+(%Ca×0.15 DM/0.020)+(%Mg×0.15DM/0.012)]-[(%Cl DM/0.035 5)+(%S×0.6 DM/0.016)+(%P×0.5 DM/0.010 3)]。

例如，使用以上同樣的數(shù)字，代入DCAD公式進行計算：[(0.23%Na/0.023)+(1.04%K/0.039)+(0.61%Ca×0.15/0.020)+(0.19%Mg×0.15/0.012)]-[(0.26%Cl/0.035 5)+(0.20%S×0.6/0.016)+(0.35%P×0.5/0.010 33)]=11.86 meq/100 g日糧 DM。

2 干物質(zhì)采食量變化

Tucker等(1988)發(fā)現(xiàn)，飼喂+20 meq/100 g DM日糧的奶牛比飼喂-10 meq/100 g DM日糧的奶牛的采食量高[13]。另一個試驗發(fā)現(xiàn)，隨著日糧DCAD（Na+K-Cl）從-12增加到31 meq/100 g DM，DMI的變化呈二次效應(yīng)[14]。West等（1992）進行了另一個熱應(yīng)激條件下的泌乳奶牛試驗，日糧的DCAD分別為+12、+22、+35、+46 meq/100 g DM[16]。研究發(fā)現(xiàn)，DMI和DMI占體重的百分比隨著DCAD的提高而線性增加。Delaquis等（1995）研究表明，泌乳牛的最佳DCAD可能隨泌乳階段的變化而改變[17]。在泌乳前期和中期，DMI隨DCAD的提高而增加，但是DCAD對泌乳末期奶牛的DMI沒有影響。San?chez等（1996）使用實證建模技術(shù)分析了20世紀(jì)80年代的關(guān)于微量礦物質(zhì)的10個營養(yǎng)試驗數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，在DCAD為+38 meq/100 g DM時，泌乳奶牛DMI最大，最佳的DCAD范圍為+25～+50 meq/100 g DM之間。

3 泌乳量和乳成分

如果奶牛體內(nèi)的酸堿狀態(tài)被擾亂，奶牛乳產(chǎn)量將因pH值而變化。高DCAD日糧應(yīng)該用陽離子Na+和K+來抵消酸性條件。Tucker等（1988）研究了DCAD對產(chǎn)后3～5個月的泌乳奶牛的影響，飼喂DCAD為+20 meq/100 g DM日糧的奶牛的產(chǎn)奶量比飼喂DCAD為-10 meq/100 g DM日糧的奶牛產(chǎn)奶量高9%[13]。通常情況下，典型的泌乳奶牛日糧的DCAD值約為+20 meq/100 g DM[18]。而West等(1991)發(fā)現(xiàn)，在熱或冷的環(huán)境下，將DCAD從-12增加31 meq/100 g DM，乳產(chǎn)量、4%標(biāo)準(zhǔn)乳和乳蛋白都線性增加。Delaquis等（1995）報道，逐漸增加DCAD（泌乳早期，從5.6～25.84 meq/100 g DM；泌乳中期，從14.0～37.3 meq/100 g DM），可提高泌乳早期和中期的乳產(chǎn)量，但是對于泌乳末期沒有影響[17]。在泌乳早期，飼喂更高DCAD日糧的奶牛的乳蛋白率更高。但是飼喂高DCAD日糧的奶牛的乳脂率更低，原因很可能是高泌乳量造成的。

Hu等（2007a）采用拉丁方試驗設(shè)計，以日糧粗蛋白（CP）和DCAD（16%或19%CP；-3、22、47 meq/100 g DM）作為影響因素，進行了6周試驗[6]。試驗結(jié)果表明，隨著日糧DCAD的增加，DMI、乳脂率、4%校正乳、乳真蛋白、乳糖和乳固形物線性增加，而乳產(chǎn)量未受DCAD影響；日糧的粗蛋白質(zhì)含量對奶牛的生產(chǎn)性能無影響。Hu等（2007b）也進行了一個早期泌乳奶牛（16頭荷斯坦奶牛和8頭娟珊牛）的研究，飼喂的日糧DCAD為22或47 meq/100 g DM，日糧蛋白均為19%CP[19]。研究發(fā)現(xiàn)，DCAD未影響DMI、產(chǎn)奶量或乳成分；當(dāng)DCAD從22增加到47 meq/100 g DM時，產(chǎn)后奶牛的DMI和生產(chǎn)性能沒有改善，原因很可能是泌乳早期奶牛的變異性較大。

Wildman等(2007a)也評價了日糧CP和DCAD對泌乳早期奶牛的影響[20]。8頭初產(chǎn)荷斯坦奶牛[泌乳天數(shù)(47±10)d]飼喂15%或17%CP的日糧，日糧DCAD的含量為25或50 meq/100 g DM。研究發(fā)現(xiàn)，高DCAD日糧提高了DMI、乳產(chǎn)量、乳脂及乳蛋白濃度。Wildman等（2007b）進行了熱應(yīng)激條件下日糧DCAD和CP含量對泌乳奶牛影響的另一項研究[21]。其中以32頭泌乳末期的奶牛作為試驗動物，試驗設(shè)計為隨機區(qū)組的2×2析因試驗。日糧CP含量為15%或17%，而日糧DCAD為25或50 meq/100 g DM。對于乳產(chǎn)量，DCAD×CP之間存在相互作用。高蛋白日糧中的高DCAD組的乳產(chǎn)量比低DCAD組的乳產(chǎn)量低。處理組中的高DCAD為建議添加量的上限，這一添加量對泌乳末期的奶?？赡芴咭灾虏黄鹱饔?。

有研究表明，陽離子源（Na+或K+）對DMI和乳產(chǎn)量幾乎沒有影響[16]，而奶牛日糧中陽離子的比率對奶牛的影響的研究還很少。Sanchez等（1997）對日糧中NaHCO3、NaCl和KCl的比率進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)，Na和K以及Na和Cl之間的相互作用會影響DMI[22]。這一研究也報道了飼喂高Na日糧使3.5%標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量增加，得出的結(jié)論為Na、K和Cl之間存在相互作用。Sanchez等（1994a）報道，當(dāng)日糧中其它陽離子水平低時，一個陽離子（Na+或K+）傾向于對DMI和乳產(chǎn)量的影響最大[8]。Wildman等(2007c)在兩個高DCAD（+41或+58 meq/100 g DM）日糧中進行了不同K∶Na比率的研究[23]。該研究以飼喂?fàn)顟B(tài)計算日糧中K∶Na的比率分別為2∶1、3∶1、4∶1。試驗的處理組為兩個DCAD水平下的不同K∶Na比率的組合。所有處理組的干物質(zhì)采食量（22.5 kg/d）相似，DCAD對試驗沒有任何影響。K∶Na比率對乳產(chǎn)量和能量校正乳呈二次效應(yīng)。K∶Na比率為3∶1時，奶牛乳產(chǎn)量下降。這與Sanchez等(1994a)的研究結(jié)果(最大的影響效果是在高或低的Na和K濃度時被觀察到)相似[8]。Hu等（2009）進行了一個相似的研究，該研究的日糧DCAD為33 meq/100 g DM。Na∶K的比率為摩爾值，而不是百分比，Na∶K的比率分別為0.21、0.53和1.06（即0.25%Na比2.0%K；0.5%Na比1.6%K；0.75%Na比0.20%K）。研究結(jié)果表明，隨著Na∶K的比率的增加，DMI呈二次效應(yīng)，在比率為0.53時，奶牛DMI最低。Na∶K的比率對泌乳量和乳成分沒有影響。

4 瘤胃參數(shù)

Apper-Bossard等（2010）在裂區(qū)試驗中使用6頭泌乳荷斯坦奶牛作為試驗動物，采用3×3拉丁方試驗設(shè)計，設(shè)定3個水平的DCAD、6種日糧[24]。以6個玉米青貯為基礎(chǔ)的日糧的DCAD和精料水平（低或高）有所不同。日糧DCAD的范圍從11 meq/kg DM到327 meq/kg DM。當(dāng)飼喂奶牛高精料日糧（精料占41%）時，瘤胃pH值降低（P＜0.01），瘤胃揮發(fā)性脂肪酸不受影響，乙酸摩爾濃度傾向于降低（P＜0.10），丙酸摩爾濃度增加（P＜0.05）。逐漸提高的DCAD影響瘤胃pH值；日糧DCAD為150 meq/kg DM時，瘤胃pH值最高。在整個試驗中，瘤胃pH值變化很大。當(dāng)飼喂奶牛高精料日糧時，瘤胃pH值下降得更快，但DCAD對瘤胃發(fā)酵模式或酸度無影響。值得注意的是：當(dāng)飼喂奶牛高精料日糧、DCAD為最高水平時，奶牛DMI最大（24.6 kg/d，P＜0.05）。

5 展望

日糧陰陽離子差（DCAD）的監(jiān)控已經(jīng)是廣為接受的優(yōu)化奶牛的生產(chǎn)性能的做法。為提高泌乳奶牛的生產(chǎn)性能和改善泌乳的健康狀況，給予泌乳奶牛不同泌乳階段適宜的日糧DCAD變得越來越重要。在我國，飼料原料的陰、陽離子含量的數(shù)據(jù)庫還未被建立；配制奶牛日糧，尤其是產(chǎn)后奶牛的日糧很少考慮日糧的DCAD。因此，應(yīng)建立我國飼料原料的陰、陽離子含量數(shù)據(jù)庫。在此基礎(chǔ)上，對我國規(guī)?；膛龅拿谌榈娘暳吓浞竭M行DCAD的優(yōu)化，通過試驗評價DCAD對目前我國規(guī)?；膛龅拿谌槟膛Ｉa(chǎn)性能、體液的酸堿度、調(diào)節(jié)鈣平衡的激素等的影響，以期找到適宜的DCAD范圍及陽離子比率，為提高泌乳奶牛生產(chǎn)性能和健康狀況提供理論依據(jù)。