奶牛乳中脂肪蛋白質(zhì)比和尿素氮含量與繁殖性能的相關(guān)性分析

廖想想 陳 丹 張美榮 蔡志勇 楊章平* 楊利國(guó)劉 坤 陳 亮 毛永江，*

(1.揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，揚(yáng)州 225009;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物遺傳育種與繁殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070;3.上海牛奶集團(tuán)海豐奶牛場(chǎng)有限公司，大豐 224100)

繁殖效率是衡量奶牛業(yè)經(jīng)營(yíng)效益的一個(gè)重要因素，特別是分娩后奶牛的營(yíng)養(yǎng)水平對(duì)繁殖性能以及牛群的整體經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。乳中尿素氮(milk urea nitrogen，MUN)作為奶牛群體改良計(jì)劃(dairy herd improvement，DHI)中重要的檢測(cè)指標(biāo)，其含量不僅可以反映飼糧中粗蛋白質(zhì)水平、能氮平衡，還可以預(yù)測(cè)氮排泄，而且可能是評(píng)價(jià)奶牛繁殖性能的重要指標(biāo)。因此，MUN對(duì)于改進(jìn)牛群營(yíng)養(yǎng)、降低飼料成本及提高繁殖效率有積極效果。MUN既來源于瘤胃降解蛋白質(zhì)，又有一小部分可能來源于瘤胃非降解蛋白質(zhì)，通過測(cè)定MUN含量可以監(jiān)控牛群瘤胃氮代謝的效率。自20世紀(jì)90年代中期以來，歐美等奶業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家將MUN含量檢測(cè)作為生產(chǎn)性能測(cè)定中必備的檢測(cè)指標(biāo)，而我國(guó)在這方面工作開展較晚。乳中脂蛋白是牛乳中最重要的功能營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其含量的高低也是反映牛乳質(zhì)量?jī)?yōu)劣的最重要參數(shù)。奶牛出現(xiàn)能量負(fù)平衡時(shí)，由于碳水化合物等能量物質(zhì)攝入不足，瘤胃微生物合成菌體蛋白也相應(yīng)減少，從而導(dǎo)致乳中蛋白質(zhì)含量降低，乳中脂肪蛋白質(zhì)比(milk fat to protein ratio，F(xiàn)PR)則相應(yīng)升高［1-2］。Grieve 等［3］、Reist等［4］、Hüttmann［5］的研究均表明，無論是表型相關(guān)，還是遺傳相關(guān)，奶牛泌乳早期FPR與能量平衡均呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)。因此，近年來有關(guān)泌乳早期FPR的相關(guān)研究有所增加［6-7］。另外，MUN是蛋白質(zhì)代謝的主要終末產(chǎn)物之一。MUN含量的變化可以反映出瘤胃降解蛋白質(zhì)、過瘤胃蛋白質(zhì)及能量的供應(yīng)情況。過高或過低的MUN含量反映了飼糧中粗蛋白質(zhì)和能量攝入量失衡，這會(huì)導(dǎo)致奶牛營(yíng)養(yǎng)代謝發(fā)生異常變化，進(jìn)而損害奶牛的泌乳性能及繁殖性能［8］。國(guó)內(nèi)大多數(shù)研究認(rèn)為，正常的MUN含量范圍應(yīng)該在10～14 mg/dL或10～16 mg/dL［9-11］。但 MUN 含量的變化受營(yíng)養(yǎng)因素(飼糧組成)和非營(yíng)養(yǎng)因素(飼養(yǎng)管理、奶牛的生理階段、產(chǎn)奶量、采樣方法和時(shí)間、季節(jié))的影響，導(dǎo)致不同研究者的研究結(jié)果可能有所不同。Godden等［12］研究表明，MUN含量與產(chǎn)奶量呈正的非線性關(guān)系，而Broderick等［13］認(rèn)為兩者間呈負(fù)相關(guān)，MUN含量與乳蛋白、乳脂含量呈負(fù)相關(guān)，但Hojman等［14］認(rèn)為MUN含量與乳脂含量呈正相關(guān)，與體細(xì)胞數(shù)呈負(fù)相關(guān)。在國(guó)內(nèi)，僅見張峰等［15］、周國(guó)波等［16］、黃文明等［17］對(duì) MUN 含量與產(chǎn)奶量及乳成分等指標(biāo)的研究報(bào)道，國(guó)外也只少量有關(guān)FPR對(duì)奶牛生產(chǎn)性能等方面的研究報(bào)道［7］，而國(guó)內(nèi)未見有關(guān) FPR和MUN含量對(duì)奶牛繁殖性能影響的報(bào)道。因此，本研究擬對(duì)1 460頭荷斯坦牛配種前1周內(nèi)MUN含量、FPR及乳成分相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)對(duì)奶牛產(chǎn)后的繁殖性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，利用多種統(tǒng)計(jì)方法分析MUN含量和FPR對(duì)奶牛部分繁殖性能指標(biāo)的影響，以期為提高荷斯坦牛繁殖性能，從而提高奶牛養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟(jì)效益等方面提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 泌乳早期MUN含量和FPR的測(cè)定

試驗(yàn)于2012年3月至2012年4月在江蘇省某大型奶牛場(chǎng)進(jìn)行。選擇產(chǎn)犢時(shí)間接近(1個(gè)月以內(nèi))的第1胎荷斯坦牛2 000頭左右，在配種高峰期每10 d進(jìn)行1次DHI采樣測(cè)定，連續(xù)進(jìn)行2個(gè)月。全天 3 次擠奶混合奶樣(早∶中∶晚為4∶3∶3，用流量計(jì)采樣)，送上海光明乳業(yè)集團(tuán)DHI實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定主要指標(biāo)包括:產(chǎn)奶量、乳脂率、乳蛋白率、體細(xì)胞數(shù)及乳糖、總固形物和MUN含量。其中乳成分及MUN含量用Milkoscan-6000型乳成分分析儀進(jìn)行測(cè)定，乳中體細(xì)胞數(shù)用Fossomatic-5000型體細(xì)胞分析儀進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)每頭牛只繁殖記錄(包括第1次發(fā)情配種日期、配種情期數(shù)、最后確定妊娠時(shí)間等信息)和DHI測(cè)定記錄進(jìn)行篩選，最后選出配種前1周內(nèi)同時(shí)有DHI測(cè)定記錄的第1胎奶牛1 460頭進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。由于在測(cè)定中部分樣品數(shù)據(jù)不全，最后用于FPR分析的數(shù)據(jù)為1 423頭牛，用于MUN含量分析的數(shù)據(jù)為1 425頭牛。

1.2 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)牛只為散放飼養(yǎng)和全混合日糧(TMR)飼喂，牛場(chǎng)采用牧場(chǎng)管理軟件對(duì)牛群進(jìn)行管理，并設(shè)有進(jìn)口轉(zhuǎn)盤式擠奶機(jī)和自動(dòng)刮板清糞系統(tǒng)。所有奶牛均參加DHI測(cè)定，試驗(yàn)期間每10 d進(jìn)行1次，連續(xù)測(cè)定2個(gè)月。奶牛每日擠奶3次，時(shí)間分別為:05:30、13:30和21:30，每日飼喂3次，時(shí)間分別為:05:00、12:00和18:00。試驗(yàn)牛只 TMR組成及營(yíng)養(yǎng)水平見表1，試驗(yàn)牛只日產(chǎn)奶量及乳成分見表2。

表1 試驗(yàn)牛只TMR組成及營(yíng)養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of the TMR for tested cows(DM basis) %

續(xù)表1

1.3 奶牛繁殖性能測(cè)定

采樣時(shí)日產(chǎn)奶量測(cè)定由計(jì)量器自動(dòng)生成并存入奶牛管理系統(tǒng)，其他指標(biāo)由DHI實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，并按乳中脂肪/蛋白質(zhì)含量算出FPR。試驗(yàn)牛只產(chǎn)后的繁殖性能數(shù)據(jù)由牛場(chǎng)人員進(jìn)行詳細(xì)記錄，包括第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)、配種情期數(shù)、妊娠率以及妊娠泌乳天數(shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

1.4.1 方差分析

根據(jù)MUN含量和FPR，將它們均分為4個(gè)不同水平。MUN分別為1(2～5 mg/dL)、2(6～10 mg/dL)、3(11～15mg/dL)和 4(＞15 mg/dL)，F(xiàn)PR 分別為 1(＜1.0)、2(1.0～1.5)、3(1.6～2.0)和4(＞2.0)。采用多因素分析模型分析MUN含量和FPR對(duì)奶牛部分繁殖性能指標(biāo)的影響，模型如下:

其中，Yijk為繁殖性能觀察值;μ為群體均值;FPRi為 FPR 的固定效應(yīng)(i=1，2，3，4);MUNj為MUN 含量的固定效應(yīng)(j=1，2，3，4);eijk為隨機(jī)誤差。MUN含量或FPR間多重比較用LSD法(由于試驗(yàn)牛只產(chǎn)犢季節(jié)和測(cè)定時(shí)間接近，在分析中不予考慮)。

表2 試驗(yàn)牛只日產(chǎn)奶量及乳成分Table 2 Daily milk yield and milk composition of tested cows

1.4.2 相關(guān)和回歸分析

先對(duì)FPR、MUN含量與繁殖性能指標(biāo)間進(jìn)行簡(jiǎn)單相關(guān)分析，再以FPR、MUN含量作為自變量，用直線回歸、指數(shù)回歸等方程對(duì)繁殖性能指標(biāo)與FPR、MUN含量的關(guān)系進(jìn)行擬合。同時(shí)，用Logistic回歸分析MUN含量和FPR對(duì)在第1次配種以及在前2個(gè)發(fā)情周期內(nèi)配種是否妊娠的影響，模型如下:

Logit(第1次配種或前2個(gè)發(fā)情周期內(nèi)配種是否妊娠)=β+MUN+FPR+MUN×FPR+e。

式中:β是常數(shù)項(xiàng)，e是隨機(jī)誤差。

以上所有分析均采用SPSS 16.0完成。

2 結(jié)果

2.1 FPR對(duì)繁殖性能的影響

由表3可知，配種前1周內(nèi)FPR對(duì)第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，而對(duì)其他繁殖性能指標(biāo)均無顯著影響(P＞0.05)。多重比較可知，F(xiàn)PR(＜1.0或1.0～1.5)較低的奶牛第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)較長(zhǎng)，F(xiàn)PR(1.6～2.0或＞2.0)較高的奶牛第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)均顯著低于其他FPR水平的奶牛(P＜0.05);FPR雖然對(duì)配種情期數(shù)、妊娠率及妊娠泌乳天數(shù)無顯著影響(P＞0.05)，但FPR(1.6～2.0或＞2.0)較高的奶牛配種次數(shù)較少，配種成功率高且妊娠率也較高，但FPR(＜1.0或1.0～1.5)較低的奶牛妊娠泌乳天數(shù)較長(zhǎng)。

表3 不同F(xiàn)PR對(duì)繁殖性能的影響Table 3 Effects of different FPR on reproductive performance

2.2 MUN含量對(duì)繁殖性能的影響

由表4可知，MUN含量對(duì)第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)、配種情期數(shù)及妊娠率的影響均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，對(duì)妊娠泌乳天數(shù)的影響不顯著(P＞0.05)。多重比較可知，MUN含量(11～15 mg/dL或＞15 mg/dL)較高的奶牛第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)高于MUN含量(2～10 mg/dL)中等及以下的奶牛;MUN含量(2～5 mg/dL)低的奶牛配種情期數(shù)顯著高于MUN含量(6～15 mg/dL或＞15 mg/dL)中等及高的奶牛(P＜0.05);MUN含量(2～5 mg/dL)低的奶牛妊娠率顯著低于MUN含量(6～15 mg/dL或＞15 mg/dL)中等及高的奶牛(P＜0.05)。MUN含量對(duì)妊娠泌乳天數(shù)無顯著影響(P＞0.05)，但 MUN含量(2～5 mg/dL)低的奶牛妊娠泌乳天數(shù)最長(zhǎng)。

表4 不同MUN含量對(duì)繁殖性能的影響Table 4 Effects of different MUN contents on reproductive performance

2.3 FPR、MUN含量與繁殖性能指標(biāo)的相關(guān)性

由表5可知，F(xiàn)PR與第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)和妊娠泌乳天數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，與配種情期數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.05)，與妊娠率無顯著相關(guān)關(guān)系(P＞0.05)。MUN含量與第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)及妊娠率呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與配種情期數(shù)及妊娠泌乳天數(shù)無顯著相關(guān)關(guān)系(P＞0.05)。

表5 FPR、MUN含量與繁殖性能指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient among FPR，MUN content and reproductive performance indexes

2.4 FPR、MUN含量與繁殖性能指標(biāo)的回歸分析

以FPR、MUN含量為自變量，利用不同回歸模型對(duì)FPR、MUN含量和繁殖性能指標(biāo)進(jìn)行回歸分析，所得的線性回歸方程及其擬合度分別見表6和表7。FPR和MUN含量與第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)、配種情期數(shù)、妊娠率、妊娠泌乳天數(shù)的最佳回歸方程均為線性函數(shù)，但擬合度均較低。同時(shí)，本研究也嘗試用二次方程、三次方程、指數(shù)方程、乘冪方程等非線性回歸方程進(jìn)行擬合，但擬合度均低于線性方程(結(jié)果未列出)。

表6 利用FPR對(duì)繁殖性能指標(biāo)進(jìn)行回歸分析的回歸方程、擬合度及顯著性檢驗(yàn)Table 6 Regression equation，degree of fitting and significance test using FPR to regression analyze reproductive performance

表7 利用MUN含量對(duì)繁殖性能指標(biāo)進(jìn)行回歸分析的回歸方程、擬合度及顯著性檢驗(yàn)Table 7 Regression equation，degree of fitting and significance test using MUN content to regression analyze reproductive performance

2.5 FPR、MUN含量與繁殖性能指標(biāo)的Logistic回歸分析

由表8可知，MUN含量對(duì)在前2個(gè)發(fā)情周期內(nèi)配種是否妊娠(X2=5.700，P=0.017)或第1次配種是否妊娠(X2=3.813，P=0.051)均達(dá)到或接近顯著水平，而FPR對(duì)第1次配種是否妊娠以及在前2個(gè)發(fā)情周期內(nèi)配種是否妊娠的影響均未達(dá)到顯著水平(P＞0.05)。

表8 FPR和MUN含量對(duì)奶牛配種妊娠的Logistic回歸分析Table 8 Logistic analysis between pregnancy status in service and FPR，MUN content

3 討論

3.1 FPR對(duì)繁殖性能的影響

奶牛的產(chǎn)奶量和乳成分受飼糧粗蛋白質(zhì)含量等因素的影響［18］，研究表明，飼糧粗蛋白質(zhì)含量從12%增加至18%時(shí)，氮的排放量增加，但對(duì)乳中的蛋白質(zhì)含量影響不顯著［19］。有研究表明，當(dāng)FPR增高時(shí)，會(huì)引起血液中尿素氮含量的增加，從而MUN 含量也會(huì)隨之升高［20］。Burgos等［21］發(fā)現(xiàn)，當(dāng)飼糧粗蛋白質(zhì)含量從15%提高到21%(干物質(zhì)基礎(chǔ))時(shí)，MUN含量直線上升，從7.90 mg/dL升高到24.53 mg/dL，MUN含量差異達(dá)到極顯著水平。本研究結(jié)果表明:FPR對(duì)第1次發(fā)情配種泌乳天數(shù)的影響達(dá)到極顯著水平，對(duì)其他繁殖性能指標(biāo)無顯著影響。當(dāng)FPR小于1.5時(shí)，供試奶牛的各項(xiàng)繁殖性能指標(biāo)較為理想，我們可以通過調(diào)節(jié)飼糧中粗纖維和粗蛋白質(zhì)含量，來控制奶牛乳中脂蛋白的比例，從而提高奶牛的繁殖性能。

3.2 MUN含量對(duì)繁殖性能的影響

本研究中MUN含量為(10.61±2.68)mg/dL，相對(duì)于國(guó)外普遍認(rèn)為的10～14 mg/dL或10～16 mg/dL來說還是較低的，其原因可能是本研究全部為頭胎牛，與其他胎次相比，MUN整體含量較低。本研究通過多種統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析均表明，MUN含量對(duì)于奶牛產(chǎn)后的繁殖性能具有較大程度的影響。原因可能為MUN含量低則表明瘤胃降解蛋白質(zhì)較少，飼糧粗蛋白質(zhì)缺乏，進(jìn)而影響奶牛體內(nèi)生殖激素的合成和釋放，易造成胎衣不下、產(chǎn)后卵泡發(fā)育延遲，最終影響奶牛正常發(fā)情和受胎。Arunvipas等［22］研究發(fā)現(xiàn)，配種日前60天內(nèi)MUN含量平均值、配種日MUN含量、配種日前后(9.2±6.6)天的MUN含量都與1次配種成功率(奶牛第1個(gè)發(fā)情期配種且270～290 d后產(chǎn)犢)有負(fù)相關(guān)關(guān)系，而配種日前后(9.2±6.6)天的MUN含量與1次配種成功率的相關(guān)性最強(qiáng)，提示與配種日最接近的MUN含量與受胎率的關(guān)系最密切。但以上多數(shù)研究認(rèn)為，MUN含量高于19～20 mg/dL才會(huì)導(dǎo)致受胎率下降。奶牛MUN不平衡會(huì)導(dǎo)致機(jī)體整體營(yíng)養(yǎng)狀況下降，增加各種營(yíng)養(yǎng)代謝疾病的發(fā)生率，進(jìn)一步降低奶牛的繁殖性能，尤其在奶牛分娩前后及配種季節(jié)這段時(shí)間內(nèi)。Godden等［12］從飼糧能氮平衡的角度出發(fā)，認(rèn)為乳蛋白含量高于3%，MUN含量在12～19 mg/dL時(shí)，能氮較平衡。由此可見，MUN含量作為反映飼糧粗蛋白質(zhì)和能量在奶牛體內(nèi)代謝的敏感指標(biāo)，在一定程度上可以評(píng)價(jià)奶牛的繁殖性能。但由于本數(shù)據(jù)來源于頭胎牛，MUN含量整體較低，且繁殖性能總體來說較為正常，所以利用本研究FPR和MUN含量數(shù)據(jù)對(duì)繁殖性能相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行分析時(shí)所得回歸方程擬合度均較低，這樣就限制了該指標(biāo)在生產(chǎn)中的預(yù)測(cè)作用。今后應(yīng)收集2、3胎或更高胎次奶牛FPR、MUN含量及繁殖性能相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行系統(tǒng)的分析，力求充分發(fā)揮FPR、MUN含量等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)對(duì)繁殖性能的指導(dǎo)作用。

4 結(jié)論

奶牛配種前1周內(nèi)MUN含量和FPR是反映能量平衡的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)頭胎奶牛部分繁殖性能有顯著影響。今后應(yīng)收集2、3胎或更高胎次奶牛MUN含量和FPR數(shù)據(jù)，并對(duì)其繁殖性能進(jìn)行系統(tǒng)的分析，以充分發(fā)揮對(duì)繁殖性能的預(yù)測(cè)和管理作用。

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