粗飼料種類、可代謝蛋白質(zhì)濃度、碳水化合物來源對奶牛養(yǎng)分消化率及生產(chǎn)性能的影響

鄭宇慧，李勝利 編譯

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100193）

日糧組成會影響奶牛營養(yǎng)物質(zhì)消化率、糞便量及成分、產(chǎn)奶量及乳成分。糞氮排放浪費養(yǎng)分且危害環(huán)境和人類健康[1]，牛的氮排放量與日糧粗蛋白質(zhì)濃度密切相關(guān)[2]，其排放途徑由日糧氮的質(zhì)量和代謝類型決定[3]。玉米青貯和苜蓿青貯粗蛋白質(zhì)含量差異大，故日糧可代謝蛋白質(zhì)（MP）來源可通過改變青貯類型控制。研究表明，用玉米青貯加豆粕替代苜蓿青貯會增加奶牛尿氮（MUN）排放、減少糞氮（FN）排放[4]；當(dāng)?shù)獢z入量一定時，用淀粉代替中性洗滌纖維（NDF）不僅能減少總氮排放、改變其排放途徑[5]，還能提高日糧消化能（DE）濃度，且在MP含量充足時可促進乳蛋白合成、降低FN排放[6]。但單頭奶牛氮排放或糞氨產(chǎn)量減少未必能降低奶業(yè)對環(huán)境的影響，若單頭奶牛氮利用率的提高要以產(chǎn)奶量下降為代價，那么就得飼養(yǎng)更多奶牛以滿足需求，這樣反而會導(dǎo)致總氮排放增加[7-8]。因此綜合考慮氮排放、糞氨、營養(yǎng)物質(zhì)利用、產(chǎn)奶量等因素，才能配制出使奶牛對環(huán)境影響最小的日糧。本文將對日糧粗飼料種類、碳水化合物來源、MP濃度對奶牛主要營養(yǎng)物質(zhì)消化率、干物質(zhì)（DM）和DE攝入量及生產(chǎn)性能的影響進行討論。

1 材料與方法

1.1 試驗日糧 本試驗以粗飼料種類、碳水化合物來源和MP濃度為主要影響因素，其中苜蓿、淀粉、MP水平如表1所示。用不脫殼全株收割的玉米青貯和頭茬苜蓿青貯制作成15種日糧，具體見表2。試驗日糧的營養(yǎng)成分詳見表3、4。日糧中粗飼料含量均為50%，其中苜蓿青貯占25%～75%，其余用玉米青貯補充，淀粉占22%～30%，主要由粉碎玉米和玉米青貯提供，礦物質(zhì)和維生素按NRC規(guī)定配制[9]。研究表明，日糧淀粉和NDF濃度呈負相關(guān)[10]，因此不對二者的影響進行區(qū)分。此外，蛋白質(zhì)營養(yǎng)方面本文只討論與MP相關(guān)的部分，所有日糧瘤胃降解蛋白質(zhì)（RDP）濃度為10.7%，稍高于NRC模型預(yù)測值[9]，試驗通過調(diào)整瘤胃未降解蛋白質(zhì)（RUP）濃度使日糧MP濃度達到平均產(chǎn)奶需要的8.8%～12%，即MP需要量的85%～115%[9]。

1.2 試驗牛與試驗設(shè)計 本試驗選用36頭平均泌乳天數(shù)（128±22）d的經(jīng)產(chǎn)荷斯坦牛，分為6個連續(xù)區(qū)組，各組采用不完全拉丁方設(shè)計進行3個為期21 d的試驗，最終得到108個觀測值。共18個處理，試驗采用3因子4重復(fù)的中心組合試驗設(shè)計，中心日糧組（50%苜蓿青貯、26%淀粉、10.4%MP）設(shè)4個重復(fù)。

每期試驗開始前5～7 d試驗牛在與試驗欄位于同一牛舍的適應(yīng)欄喂中心日糧，之后用TMR喂試驗日糧，每日飼喂1次、擠奶2次，實際平均剩料量分別為6.3%和3.2%。試驗第3 、21天稱重，第14～18天采樣后轉(zhuǎn)回適應(yīng)欄至試驗結(jié)束。

1.3 取樣與分析 每周取青貯樣并根據(jù)所得DM含量調(diào)整TMR的DM含量；每期試驗第8天、15天早晚分別取奶樣，測定其乳脂、真蛋白、乳糖、尿素氮含量；采樣期每日收集占濕重1%的糞樣、占總尿量5%的酸化尿樣（用尿杯收集后經(jīng)占總?cè)莘e50%的足量硫酸酸化[11]，pH＜5）及剩余未酸化尿樣、占濕重10%的剩余飼料樣、占總重0.2%的奶樣、飼料樣，所得樣品混勻后存于4冰箱。

每個采樣期最后要在24 h內(nèi)用凱氏定氮法測定濕糞樣、酸化尿樣、奶樣中的氮含量，每個樣品2個重復(fù)[12]。其余樣品如青貯樣、飼料樣、糞樣需-20 冷凍、粉碎過1 mm篩后對其中的氮[12]、DM、灰分、淀粉[13]、能量（氧彈量熱器，Model 1281）、NDF（用淀粉酶和亞硫酸鈉預(yù)處理）進行測定[14]。粗飼料樣和糞樣干灰化、精料樣和剩料樣高氯酸消化[12]后用電感耦合等離子體發(fā)射光譜測定礦物質(zhì)含量。此外還要測定青貯料中的硫酸木質(zhì)素[14]、酸性洗滌不溶氮（ADⅠN）[12]和飼料粒度[15]以及將區(qū)組1和2、3和4、5和6的青貯飼料樣品分別混合后的體外30 h的 NDF消化率（ⅠVNDFD）。

表1 試驗日糧的不同苜蓿、淀粉和MP水平

表2 試驗日糧組成

表3 試驗日糧營養(yǎng)成分組成

表4 青貯飼料營養(yǎng)成分(無特殊說明均為DM基礎(chǔ))(n=18/青貯類型)

1.4 統(tǒng)計分析 每期試驗最后2周所得生產(chǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)牛和試驗周期取均值計算校正乳[16]，每日采食量、產(chǎn)奶量、糞尿產(chǎn)量也取均值，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析參照St-Pierre和Weiss提出的方法進行[8]，即把線性、二次主效應(yīng)和所有雙因素互作作為固定效應(yīng)，把區(qū)組、區(qū)組內(nèi)的周期和牛作為隨機效應(yīng)，并剔除模型中次要的固定效應(yīng)（P＞0.10）。

2 結(jié)果與討論

反應(yīng)變量的均值和變化范圍見表5，各處理所測指標最小二乘均值見表6、7，不同處理對奶牛營養(yǎng)物質(zhì)消化率、消化能攝入量、產(chǎn)奶性能的影響見表8、表9。為獲取響應(yīng)面方程，本文對其中的回歸方程而非均值進行討論。

2.1 CP消化率 CP表觀消化率均值為63%，由表8可知其隨MP增加或苜蓿青貯減少呈線性增加，且MP的影響更大。日糧MP濃度變化范圍內(nèi)，CP消化率從61.7增至64.6%，而粗飼料苜蓿青貯比例變化范圍內(nèi)，CP消化率從59.9%增至66.4%。試驗日糧中豆粕比例隨苜蓿青貯比例升高而降低，故MP濃度、苜蓿青貯比例對CP表觀消化率的影響可能分別與內(nèi)源FN減少[17]、豆粕CP更易消化[18-20]有關(guān)。

2.2 CHO消化率 如表5、6、8所示，主要碳水化合物NDF、淀粉及二者總和CHO的表觀消化率受苜蓿青貯比例和淀粉濃度影響。隨苜蓿青貯比例增加，淀粉消化率呈線性降低、NDF消化率呈線性升高、總CHO消化率先升高后持平；隨日糧淀粉濃度增加，NDF消化率呈線性降低、淀粉和總CHO消化率呈線性升高。

苜蓿青貯比例對NDF消化率的影響通過改變其來源實現(xiàn)，其比例最高組和最低組分別有46%、15%、39%和13%、40%、47%的NDF分別來自苜蓿青貯、玉米青貯和精料。有研究表明苜蓿青貯ⅠVNDFD遠高于玉米青貯，故隨苜蓿青貯比例增加，奶牛NDF消化率隨之增加[18,20]，本試驗條件下共增加了5個百分點。

表5 試驗反應(yīng)變量的簡單統(tǒng)計

NDF消化率與淀粉濃度呈負相關(guān)可能與NDF來源或瘤胃環(huán)境如pH及其微生物群落改變有關(guān)，研究表明用纖維替代易于發(fā)酵的碳水化合物通常能提高纖維消化率[21-22]，如用各種副產(chǎn)品替代玉米會提高NDF消化率[22-24]。但本試驗隨淀粉濃度升高NDF來源并未發(fā)生較大變化，故推測淀粉對NDF消化率的影響更可能是瘤胃環(huán)境及微生物群落改變的結(jié)果。

隨苜蓿青貯比例由最低升至最高分別有28%、82%的淀粉來源于玉米粒，隨日糧淀粉濃度從最小增至最大分別有45%、62%的淀粉來源于玉米。日糧處理對淀粉消化率影響不大，在上述淀粉來源變化范圍內(nèi)，相應(yīng)淀粉消化率僅升高1.5或降低1.7個百分點。研究表明，來自干玉米粒的淀粉比來自玉米青貯和小麥麩的淀粉消化率低，但隨內(nèi)源淀粉增加淀粉表觀消化率升高[25]，由于內(nèi)源淀粉對淀粉消化率的影響更大，故最終淀粉消化率增加。

日糧淀粉濃度從22%升至30%，平均CHO濃度均為57.9%，但CHO消化率升高了2.5個百分點，若CHO能值為17.58 MJ/kg[9]，日糧DE將增加DE均值的2.2%。據(jù)二次方程所得，當(dāng)苜蓿青貯比例從25%升至67%，CHO消化率升高了約4.2個百分點，這將使日糧DE濃度增加約DE均值的3.5%，且當(dāng)苜蓿青貯比例達到75%時，CHO消化率基本持平。

2.3 能量消化率 如表5、表8所示，DM和能量平均表觀消化率約為68%，它受淀粉、苜蓿青貯、蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)與淀粉互作效應(yīng)的影響，因二者處理效果相似，故僅對DE濃度進行討論。DE濃度隨淀粉濃度增加而增加（P＜0.05），其原因可能是隨淀粉濃度增加NDF濃度降低，而淀粉平均消化率遠高于NDF所致。盡管淀粉和NDF濃度在不同處理間變化很大，但DE濃度僅改變了2.5%，這表明淀粉對生產(chǎn)性能并無影響，即大量來自副產(chǎn)物的NDF能在不影響DE濃度的情況下代替淀粉。

DE濃度受苜蓿青貯和MP互作的影響，在平均淀粉濃度下，其作用方程為：DE=3.37+0.00841×淀粉 -0.0198× 苜蓿 -0.057×MP +0.00194× 苜蓿 ×MP。在低苜蓿青貯比例和低MP濃度下，用表8回歸方程計算所得DE比DE均值低8%。在所有其他苜蓿青貯比例和MP濃度最高或最低的極端日糧中，DE濃度的預(yù)測值都在DE均值的2%內(nèi)波動。在MP濃度最低、苜蓿青貯比例最高和MP濃度最高、苜蓿青貯比例最低時CP消化率分別為58%和67%，CP消化率低會導(dǎo)致DE濃度降低。DE是總能和所有營養(yǎng)物質(zhì)消化率的綜合表達，因此苜蓿青貯比例與MP對DE而非CP消化率影響顯著，這與苜蓿青貯比例對CHO消化率影響結(jié)合會產(chǎn)生互作效應(yīng)，所以當(dāng)MP濃度低且蛋白質(zhì)主要來自苜蓿時，不僅是MP，能量也將成為生產(chǎn)性能的限制因素。

2.4 DM及代謝能攝入量 如表5、表9所示，每期試驗最后2周所得DMⅠ為24.4 kg，它隨苜蓿青貯比例增加呈線性增加，且未觀察到其他處理效應(yīng)或互作的影響。日糧苜蓿青貯比例從最低升至最高，日均DMⅠ升高約1.5 kg，有研究表明苜蓿青貯和玉米青貯NDF濃度相似時，用苜蓿青貯代替玉米青貯也有相似的線性變化[20,26]。影響反芻動物DMⅠ的因素主要為瘤胃充盈度和能量供應(yīng)[27]，粗飼料NDF濃度增加可提高瘤胃充盈度、降低DMⅠ，但本研究中玉米青貯和苜蓿青貯NDF濃度、不同處理間粗飼料NDF濃度均相近。此外，粗飼料ⅠVNDFD越高則奶牛瘤胃充盈度越低、DMⅠ越高[28]，苜蓿青貯ⅠVNDFD較高且其比例升高會降低日糧DE濃度，這就表明NDF消化率增加會促進奶牛消耗DM和DE，即用DE調(diào)節(jié)DMⅠ時隨苜蓿青貯比例升高奶牛DMⅠ會隨之升高。

表6 試驗牛養(yǎng)分攝入量及消化率系數(shù)的最小二乘均值

表7 各生產(chǎn)性能指標的最小二乘均值

日糧CP濃度與DMⅠ呈正相關(guān)[29]，有模型預(yù)測蛋白質(zhì)對DMⅠ的影響是通過增加RDP提高消化率實現(xiàn)的。本試驗中如表8所示，DM和能量消化率隨MP增加而增加，但RDP保持恒定且與DMⅠ和MP并無關(guān)系（P=0.52）。有研究表明，增加淀粉濃度會降低DMⅠ[29]，但只有當(dāng)瘤胃消化淀粉濃度超過日糧DM的20%時才會有此不良影響，本試驗中瘤胃可降解淀粉的最大濃度小于20%[24]，此外本試驗淀粉濃度改變通過用大豆皮和小麥次粉中的非粗飼料纖維代替玉米淀粉實現(xiàn)，而大多數(shù)研究表明DMⅠ與非粗飼料纖維來源的濃度無關(guān)[29]，故本試驗未見淀粉濃度對DMⅠ產(chǎn)生影響。

如表5、表9所示，DE攝入量均值為305.58 MJ/d，它隨苜蓿濃度或MP增加呈線性增加，在苜蓿青貯比例和MP濃度變化范圍內(nèi)，DE攝入量增加約16.74 MJ/d、整個處理范圍內(nèi)DE攝入量差異約為33.49 MJ/d，相當(dāng)于日均DE攝入量的11%。

表8 不同濃度蛋白質(zhì)、淀粉以及粗飼料種類對泌乳牛營養(yǎng)物質(zhì)消化率及消化能的影響①

表9 不同濃度蛋白質(zhì)、淀粉及粗飼料種類對泌乳牛生產(chǎn)性能的影響

2.5 產(chǎn)奶量及乳成分 乳脂、乳蛋白和乳糖濃度不受任何主要影響因素或互作的影響，但所有主要影響因素對MUN濃度均有線性影響，淀粉還有二次效應(yīng)。MUN濃度隨苜蓿青貯比例升高而降低，其可能與苜蓿青貯比例增加使可消化蛋白質(zhì)的攝入量、MP濃度、纖維濃度降低有關(guān)[30]。

與其他大多數(shù)研究一致，日糧淀粉濃度對生產(chǎn)性能影響不大[7,31-32]。乳脂產(chǎn)量受淀粉和苜蓿青貯互作的影響，其作用方程為：乳脂產(chǎn)量=3017-27.0×苜蓿-66.1×淀粉+1.20×苜蓿×淀粉。當(dāng)日糧含有大量苜蓿青貯時，淀粉對乳脂產(chǎn)量影響不大，但當(dāng)日糧苜蓿濃度較低時，乳脂產(chǎn)量隨淀粉濃度增加而降低。在淀粉濃度較低時，增加苜蓿青貯比例對乳脂產(chǎn)量影響不大，但隨淀粉濃度增加，乳脂產(chǎn)量會隨苜蓿青貯比例升高而升高。苜蓿青貯比例升高會使ECM、乳蛋白和乳糖產(chǎn)量呈線性增加（P＜0.05），日糧苜蓿青貯比例從最小升至最大，日均ECM、乳蛋白和乳糖產(chǎn)量分別提高約3.6 kg、60 g和100 g，這與DMⅠ隨日糧中苜蓿青貯比例升高而增加有關(guān)。還有人用苜蓿青貯替代玉米青貯飼喂高產(chǎn)奶牛，結(jié)果表明用苜蓿青貯替代玉米青貯能使乳脂產(chǎn)量持續(xù)增加，但對產(chǎn)奶量和乳蛋白產(chǎn)量無固定影響[18-20,26]。

產(chǎn)奶量和ECM產(chǎn)量隨日糧MP濃度增加呈線性增加，且乳蛋白和乳糖產(chǎn)量與MP濃度間存在二次關(guān)系（P＜0.05）并在MP濃度約為11%時達到最大值。此外根據(jù)NRC模型，日糧約提供了MP需要量的85%～115%，故推測產(chǎn)奶量和乳成分將在MP濃度增至滿足要求后趨于穩(wěn)定。DE供應(yīng)和ECM產(chǎn)量隨MP濃度和苜蓿青貯比例升高呈線性增加，這表明MP供應(yīng)可通過增加能量供應(yīng)提高產(chǎn)奶量。當(dāng)日糧蛋白質(zhì)濃度和苜蓿青貯比例由最低升至最高時，DE攝入量增加約33.49 MJ/d、預(yù)計ECM產(chǎn)量將增加5.6 kg/d[33]，但本試驗中僅增加3.1 kg/d，這可能與部分能量并未用于泌乳而被體組織消耗或高估了DE與凈能（NEL）的轉(zhuǎn)化效率所致。受DMⅠ影響，日糧苜蓿青貯比例從25%升至75%，MP供應(yīng)量增加約160 g/d，預(yù)計能使乳蛋白增加約100 g[9]，但實際只增加了60 g。此外，預(yù)計乳蛋白產(chǎn)量達到最大對應(yīng)的MP濃度、MP濃度從8.8%增至10.4%對應(yīng)的乳蛋白增量、前人研究所得MP濃度從9.1%增至10.9%對應(yīng)的乳蛋白增量應(yīng)為10.6%、250 g/d、300 g/d[34]，實際僅為11%、93 g/d、80 g/d。這些差異的形成可能與模型誤差如低估日糧MP供應(yīng)的差異、高估MP需要量、MP與乳蛋白轉(zhuǎn)化效率參數(shù)的不準確、以及各種氨基酸吸收的差異、試驗持續(xù)時間不足所致的處理效果未充分體現(xiàn)有關(guān)。

3 結(jié) 論

不同粗飼料種類、淀粉濃度和MP濃度會影響奶牛消化率和生產(chǎn)性能，但主要影響因素之間幾乎未見互作。日糧DM淀粉含量從22%增至30%對奶牛養(yǎng)分消化率、DMⅠ、產(chǎn)奶量和乳成分影響很小。隨苜蓿青貯比例升高，纖維消化率升高，干物質(zhì)攝入量隨之增加。DMⅠ增加會增加DE攝入量，這足以彌補苜蓿青貯比例升高對能量消化率的不良影響，從而提高產(chǎn)奶量、改善乳成分。MP濃度增加對ECM和乳成分的促進主要與DE和MP攝入量的增加有關(guān)，因此當(dāng)日糧中苜蓿青貯比例和MP濃度最大時ECM產(chǎn)量將達到最大，苜蓿青貯比例最大、MP濃度約為11%時乳蛋白產(chǎn)量達到最大。

本文摘自 J Dairy Sci, 2009, 92(11):5595-5606, 原作者為Weiss W P,St-Pierre N R, Willett L B.