牦牛泌乳期能量和蛋白質維持需要量的研究

張玉瑩 潘 浩 王 通 劉書杰 崔占鴻

(青海大學畜牧獸醫(yī)科學院，青海省牦牛工程技術研究中心，青海省高原放牧家畜動物營養(yǎng)與飼料科學重點實驗室，西寧810016)

牦牛作為青藏高原的優(yōu)勢反芻畜種，不僅是當地牧民群眾不可或缺的生活資料，同時也是他們重要的生產資料來源[1-2]。牦牛生長緩慢，不僅與當地的氣候條件有關，而且與牧草營養(yǎng)有關，牦牛的科學飼養(yǎng)一直是困擾牧民的生產實際問題。泌乳期是哺乳動物母畜重要的生理階段，這期間母畜飼糧的營養(yǎng)水平不僅關乎母體自身生產性能和下一個情期的表現，還會對幼畜的健康生長和發(fā)育產生一定程度的影響[3-4]。目前，關于牦牛泌乳期能量和蛋白質維持需要量及代謝規(guī)律方面的研究資料缺乏，生產中主要參考已知的生長期牦?；蛉馀５哪芰亢偷鞍踪|營養(yǎng)需要參數[5-7]，無法完全符合牦牛泌乳期這個重要生理階段的營養(yǎng)實際需要，造成對牦牛生產指導的科學性不強。因此，本研究以泌乳期牦牛為對象，探究牦牛泌乳期能量和蛋白質的維持需要量及代謝規(guī)律，以期補充完善牦牛飼養(yǎng)標準的基礎數據，為牦牛泌乳期的科學飼養(yǎng)提供重要參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和地點

飼養(yǎng)試驗于2018年5月至2019年4月在青海省大通種牛場進行，樣品測定在青海省牦牛工程技術研究中心動物營養(yǎng)與飼料科學重點實驗室完成。

1.2 試驗設計

選取胎次(3～4胎)相同、產犢日期(預產期相差在15 d以內)及體重[(230.0±30.0) kg]相近的大通母牦牛15頭，等分為3組，即自由采食組(AL組)、80%采食組(IR80組)和60%采食組(IR60組)，IR80組和IR60組的飼喂量分別是AL組前1天采食量的80%和60%。試驗前后對母牦牛體重進行稱量并記錄，每隔7 d測定1次泌乳量。

1.3 試驗飼糧

參照生長期牦牛能量與蛋白質的需要量[5-6]和《肉牛飼養(yǎng)標準》(NY/T 815—2004)[8]，制定體重為230.0 kg泌乳期牦牛的飼糧配方。飼糧采用精料與粗料分開飼喂的方式，其中精料由湟源縣河湟青牧飼料有限公司加工生產，粗料為粉碎后的燕麥青干草?；A飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 基礎飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質基礎)

續(xù)表1項目Items泌乳前期 Early lactation泌乳后期 Late lactation有機物 Organic matter91.1492.58粗蛋白質 Crude protein8.688.32粗脂肪 Ether extract2.982.26中性洗滌纖維 NDF47.7156.65酸性洗滌纖維 ADF20.6325.53鈣 Calcium0.890.89磷 Phosphorus0.670.67

1.4 試驗方法

1.4.1 飼養(yǎng)試驗

試驗期間母牦牛進行單欄飼養(yǎng)，精料與燕麥干草分開飼喂(先精后粗)，精料和燕麥青干草按組別進行定量飼喂，精料∶粗料為3∶7，早、晚各飼喂1次。試驗過程中，保證AL組的母牦牛飼槽內有剩余量，而2個限飼組的母牛飼喂量根據前1天AL組母牛采食量計算而定，預試期為1周。犢牛與母牛隔離飼養(yǎng)，每天早晨、晚上分別將犢牛放回母牦牛圈舍進行2次哺乳，待哺乳結束后將犢牛放回到犢牛圈舍，并對所有犢牛飼喂等量的苜蓿干草，試驗期間犢牛與母牛均為自由飲水。

1.4.2 消化代謝試驗

每天記錄每只牦牛的采食量和剩料量，因牦牛試驗開展難度大，故泌乳期從第30天開始進行，泌乳第31～70天為泌乳前期，泌乳第71～135天為泌乳后期。飼養(yǎng)試驗結束后進行為期5 d的消化代謝試驗，采用全收糞尿法，每天收集牦牛的總排糞量和尿量。糞樣收集時給母牛套上糞袋，每2 h進行1次收樣，將1 d所收集的糞樣全部混合，取混合均勻糞樣的10%加入10%硫酸固氮，-20 ℃保存待測；采用導尿管收集尿樣，將導尿管插入母牛尿道后引流到收集桶來采集尿液，取尿液總量的5%裝入50 mL離心管，-20 ℃保存待測。

1.4.3 氣體代謝試驗

飼養(yǎng)試驗結束后進行母牦牛氣體代謝試驗，采用呼吸面罩收集氣體，正式試驗開始前2天進行母牦牛的適應和調試，正式試驗期3 d，于每天早晨飼喂0.5 h后進行氣體收集，每隔2 h收集1次，共收氣4次，每次8 min。

氣體代謝試驗采用動物呼吸代謝測量系統(美國產FMS便攜式)測定甲烷產生量、二氧化碳排出量和耗氧量，FMS便攜式動物呼吸測量系統的操作步驟如下。

1)牦牛呼吸代謝氣體收集。提前將牛用繩子綁好頭部，待牛體況和情緒穩(wěn)定后開始進行試驗，將制作好的呼吸面罩戴到牛的頭部，保證牛的呼氣和出氣均來自于面罩；打開氣體袋子的閥門，收集牛呼出的氣體，時間為8 min，收集完氣后，關閉閥門，取下呼吸面罩，解開繩子，保證牛的自由活動不受限制。

2)儀器設備運行調試。①先將FMS主機按要求連接好所有的線路，按照步驟要求依次進行開機，等待一切顯示正常；②調節(jié)氣體分析：在初始界面旋轉Mode至Pump Drive出現一個箭頭，再旋轉Adjust調整泵功率，調好后按Enter確定；再旋轉顯示屏上方的Flow Adjust調整流速；③通訊連接：打開電腦點擊ExpeData軟件進行運行，連接合適的COM端口，選擇要運行的文件夾，點擊確定，點擊開始運行程序并自動記錄數據，等待電腦界面的曲線運行穩(wěn)定。

3)甲烷、二氧化碳和氧氣的含量測定與分析。待電腦界面的曲線運行穩(wěn)定后，將使用呼吸面罩收集的氣體進行上機運行，待氣體運行完畢后讓曲線運行穩(wěn)定后再進行下一次氣體運行，直至收集的所有氣體運行完畢，程序運行停止并保存氣體數據，最后使用ExpeData軟件分析耗氧量、二氧化碳排出量和甲烷產生量，分析完成后將數據保存到Excel表格中。

1.5 測定指標與方法

飼糧營養(yǎng)成分含量測定方法：干物質(DM)含量測定采用GB/T 6435—86的方法；有機物(OM)含量測定采用GB/T 19630—2011的方法；粗蛋白質(CP)含量測定采用GB/T 6432—2018的方法；粗脂肪(EE)含量測定采用GB/T 6433—2006的方法；中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量測定采用GB/T 20806—2006的方法；總能測定采用GB/T 28050—2011的方法；鈣(Ca)含量測定采用GB/T 13885—2017的方法；磷(P)含量測定采用GB/T 6437—2018的方法。

牦牛泌乳量測定：利用差值法間接測定牦牛的泌乳量，具體方法為早、晚分別對犢牛哺乳前后的體重進行稱量，根據此體重差值得出牦牛的泌乳量。

1.6 計算公式

參考樓燦[9]文章中的計算方法計算養(yǎng)分代謝指標，具體如下：

沉積氮(g)=食入氮-(糞氮+尿氮+乳氮)；
蛋白質沉積量(g)=沉積氮×6.25；
蛋白質沉積能(kJ)=蛋白質沉積量×23.85；
沉積碳(g)=食入碳-(糞碳+尿碳+
乳碳+甲烷碳+二氧化碳)；
蛋白質沉積碳(g)=蛋白質沉積量×0.82；
脂肪沉積碳(g)=沉積碳-蛋白質沉積碳；
脂肪沉積能(kJ)=100×脂肪沉積碳/76.7×39.75；
能量沉積量(kJ)=蛋白質沉積能+脂肪沉積能；
食入總能(MJ/d)=試驗動物每日
采食量×飼糧總能；
消化能(MJ/d)=食入總能-糞能；
代謝能(MJ/d)=食入總能-糞能-尿能-甲烷能；
總能消化率(%)=(消化能/食入總能)×100；
總能代謝率(%)=(代謝能/食入總能)×100；
消化能代謝率(%)=(代謝能/消化能)×100。

1.7 數據統計與分析

試驗數據采用Excel 2019進行整理，采用SPSS 20.0進行獨立性、正態(tài)性和方差齊性檢驗，然后進行單因素方差分析，用Duncan氏法對數據進行多重比較，以P<0.05作為差異顯著性的標準。

2 結果與分析

2.1 不同飼喂水平對牦牛泌乳期養(yǎng)分表觀消化率和泌乳量的影響

由表2可知，泌乳前期和后期牦牛的DM表觀消化率均不受飼喂水平的顯著影響(P>0.05)。泌乳前期，IR60組牦牛的OM和NDF表觀消化率均顯著高于其他2組(P<0.05)；泌乳后期，3組牦牛的各養(yǎng)分表觀消化率處于同一水平，3組間無顯著差異(P>0.05)，但IR80組和IR60組牦牛的泌乳量顯著低于AL組(P<0.05)。

表2 不同飼喂水平對牦牛泌乳期養(yǎng)分表觀消化率和泌乳量的影響

2.2 不同飼喂水平對牦牛泌乳期氣體代謝和碳代謝的影響

由表3可知，隨著飼喂水平的降低，牦牛泌乳前期和后期的干物質采食量、代謝體重、干物質采食量/代謝體重、甲烷產生量、甲烷產生量/代謝體重、呼吸熵以及泌乳前期的耗氧量、耗氧量/代謝體重、二氧化碳排出量、二氧化碳排出量/代謝體重、甲烷產生量/干物質采食量均呈現下降趨勢，且除代謝體重3組間無顯著差異(P>0.05)外，其他各指標在3組間均存在顯著差異(P<0.05)。牦牛泌乳期的呼吸熵變化范圍在0.70～0.74。

表3 不同飼喂水平對牦牛泌乳期氣體代謝的影響

續(xù)表3項目Items時間Time組別 GroupsALIR80IR60SEMP值P-value甲烷產生量泌乳前期 Early lactation452.07a301.30b197.19c37.563<0.001CH4 production/(L/d)泌乳后期 Late lactation428.28a294.39b217.78c30.992<0.001甲烷產生量/干物質采食量泌乳前期 Early lactation61.74a50.62b43.95c2.643<0.001CH4 production/DMI/(L/kg)泌乳后期 Late lactation57.76a50.93b49.85b1.271<0.001甲烷產生量/代謝體重泌乳前期 Early lactation7.24a4.99b3.34c0.571<0.001CH4/W0.75/[L/(kg W0.75·d)]泌乳后期 Late lactation6.47a4.60b3.85c0.403<0.001呼吸熵泌乳前期 Early lactation0.74a0.72b0.71c0.0120.001Respiratory quotient泌乳后期 Late lactation0.73a0.72b0.70c0.0010.001

由表4可知，隨著飼喂水平的降低，牦牛泌乳前期和后期的食入碳、糞碳、乳碳、甲烷碳、沉積碳、糞碳/食入碳、甲烷碳/食入碳均呈下降趨勢，且除乳碳和泌乳后期的尿碳/食入碳在3組間無顯著差異(P>0.05)外，其他指標在3組間均存在顯著差異(P<0.05)。碳表觀消化率、二氧化碳碳/食入碳隨飼喂水平的降低而升高，其中IR60組泌乳后期的碳表觀消化率和泌乳前期的二氧化碳/食入碳顯著高于AL組(P<0.05)，泌乳后期的二氧化碳/食入碳在3組間存在顯著差異(P<0.05)。

表4 不同飼喂水平對牦牛泌乳期碳代謝的影響

2.3 不同飼喂水平對牦牛泌乳期能量消化代謝的影響及維持代謝能需要量(MEm)

由表5可知，隨著飼喂水平的降低，牦牛泌乳前期和后期的食入總能、糞能、尿能、乳能、甲烷能、甲烷能占食入總能的比例、消化能、代謝能均呈下降趨勢，其中泌乳前期和后期的食入總能、糞能、甲烷能、消化能、代謝能在3組間均存在顯著差異(P<0.05)。泌乳前期牦牛的總能消化率、總能代謝率和消化能代謝率均隨飼喂水平的下降而升高，且3組間差異顯著(P<0.05)；泌乳后期消化能代謝率隨飼喂水平下降而下降，且3組間差異顯著(P<0.05)。牦牛泌乳前期和后期的總能消化率分別在64.36%～77.01%、70.57%～71.48%，總能代謝率分別在47.94%～63.47%、55.73%～57.19%，消化能代謝率分別在74.47%～82.42%、77.98%～80.41%。

表5 不同飼喂水平對牦牛泌乳期能量消化代謝的影響

根據代謝能采食量[MEI，kJ/(kg W0.75·d)]與能量沉積量[ER，kJ/(kg W0.75·d)]的線性關系來計算能量需要量：ER=aMEI+b，其中當ER=0時，MEI即為其MEm，表6為牦牛泌乳期MEI與ER的回歸方程，根據方程可得出，牦牛泌乳期的MEm為499.76 kJ/(kg W0.75·d)。

表6 牦牛泌乳期代謝能采食量與能量沉積量的回歸方程

2.4 不同飼喂水平對牦牛泌乳期氮沉積的影響及維持凈蛋白質需要量

由表7可知，隨著飼養(yǎng)水平的降低，牦牛泌乳前期和后期食入氮、糞氮、乳氮、沉積氮及氮轉化率均呈降低趨勢，除乳氮在AL組和IR80組間無顯著差異(P>0.05)外，其他各項指標在3組間均存在顯著差異(P<0.05)；泌乳前期的尿氮隨飼喂水平的下降而升高，但無顯著差異(P>0.05)，泌乳后期的尿氮各組間亦無顯著差異(P>0.05)。

表7 不同飼喂水平對牦牛泌乳期氮代謝的影響

表8列出了牦牛泌乳期食入氮[g/(kg W0.75·d)]和沉積氮[g/(kg W0.75·d)]的回歸方程，該模型的縱坐標截距即為母牛每天內源尿氮和代謝糞氮的損失量，即維持凈氮需要量，牦牛泌乳期的維持凈氮需要量為359.16 mg/(kg W0.75·d)，乘以系數6.25即得到其維持凈蛋白質需要量為2.24 g/(kg W0.75·d)。

表8 牦牛泌乳期食入氮與沉積氮的回歸方程

3 討 論

3.1 不同飼喂水平對牦牛泌乳期養(yǎng)分表觀消化率的影響

齊景偉[10]研究表明，不同飼喂水平對蒙古綿羊的干物質消化率沒有顯著影響；郭峰等[11]研究表明，能量和蛋白質對犢牛干物質和有機物質消化率的影響不大。本研究中，隨著飼喂水平的降低，干物質表觀消化率并無顯著變化，說明飼喂水平對牦牛泌乳期的干物質表觀消化率沒有顯著影響。McDonald等[12]報道，進入哺乳期時動物采食量會增大，干物質采食量也與動物體況有關。張衛(wèi)兵等[13]認為，干物質消化率是衡量動物飼糧利用率和生產性能以及機體發(fā)育的重要指標，潘浩等[14]研究表明，牦牛妊娠期的干物質表觀消化率變化范圍在53.04%～57.59%，本試驗中泌乳期牦牛干物質表觀消化率變化范圍為66.37%～72.95%，相比妊娠期牦牛有明顯提高，說明牦牛在泌乳期對飼糧具有更高的消化能力。樓燦等[15]研究表明，泌乳期綿羊干物質、有機物、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維的表觀消化率隨著飼喂水平的降低而升高，這與本試驗中泌乳前期所得結果相似，但與泌乳后期所得結果不一致，本試驗中泌乳后期AL組與IR80組牦牛的各養(yǎng)分表觀消化率較IR60組均有明顯提高，分析原因可能是泌乳后期的高飼喂水平促進了牦牛體況恢復，表現出體重有一定增加，牦牛對養(yǎng)分的消化利用率提高以滿足恢復自身體況的營養(yǎng)需要所致。

3.2 不同飼喂水平對牦牛泌乳期氣體代謝和碳代謝的影響

在本試驗中，不同飼喂水平下牦牛泌乳期的食入總能差異較大，引起耗氧量、二氧化碳排出量等的較大變化。趙一廣等[16]研究表明，飼料精粗比或者粗飼料對肉羊甲烷排放量和甲烷能/總能有顯著影響。研究顯示，干物質采食量決定了肉牛甲烷排放量，消化率則可為甲烷排放量預測提供依據[17-18]。汪詩平等[19]報道，4歲和7歲放牧閹牦牛體重相差192 kg，單位體重的甲烷排放量分別為0.973和1.374 kg/kg，表明甲烷排放量與體重有較大的相關性。本研究中，隨著飼喂水平的降低，甲烷產生量、甲烷產生量/干物質采食量呈下降趨勢，表明甲烷產生量下降受干物質采食量的影響，同時發(fā)現甲烷產生量/代謝體重也呈下降趨勢，這與上述研究結果相一致。

反芻動物能量需要量方面關于碳代謝的研究較少，Chandramoni等[20]開展了維持狀態(tài)下綿羊對不同的碳消化代謝的研究，結果表明，飼糧精粗比對糞碳、二氧化碳、甲烷碳均產生了顯著影響，但對尿碳沒有顯著影響，且糞碳占食入碳的40.7%～44.2%。樓燦等[21]報道，不同生理階段杜×寒雜交羊甲烷碳占食入碳的4.56%～8.78%。Kishan等[22]在水牛上的研究表明，尿碳受采食能量水平的顯著影響。本試驗中，牦牛泌乳期糞碳占食入碳的比值小于以上研究結果，可能是因為泌乳期有了乳碳的轉化，從而引起了糞碳的排出量減少。牦牛泌乳期的碳表觀消化率在65.60%～70.72%，略低于Blaxter[23]的報道(75.5%)，主要是受試驗動物和特殊生理時期不同的影響。

3.3 不同飼喂水平對牦牛泌乳期能量代謝的影響

糞能是能量主要的排出方式，Tyrrell等[24]研究表明，食入總能增加可導致糞能相應增加。本試驗中，隨著飼喂水平的降低，糞能占食入總能的比例在下降，而總能消化率在上升，表明采食量過高同樣會對能量消化產生影響，乳能、泌乳量隨食入總能的增加而增加，表明營養(yǎng)水平高會提高泌乳量和乳品質。Gabel等[25]在奶牛上的研究表明，奶牛需要提高維持能量需要量，泌乳前期乳中的能量主要由飼糧提供，同時體脂也會分解為泌乳提供能量，這也是本試驗中泌乳前期牦牛體重略有下降的主要原因。王永超[26]報道，荷斯坦奶公犢總能消化率、消化能代謝率分別在67.41%～82.22%、86.35%～90.26%；文秋燕等[27]報道，泌乳水牛總能消化率、總能代謝率、消化能代謝率分別為67.23%、54.01%、82.24%。本試驗中，牦牛泌乳前期總能消化率、總能代謝率分別在64.36%～77.01%、47.94%～63.47%，泌乳后期總能消化率和總能代謝率分別在70.57%～71.48%、55.73%～57.19%。

于志[28]報道，中國荷斯坦育成牛MEm為557.94 kJ/(kg W0.75·d)；陳福音[29]報道，5～7月齡、8～10月齡育成期荷斯坦奶牛MEm分別為625.46和492.01 kJ/(kg W0.75·d)；崔秋佳[30]報道，90～120 kg、140～200 kg荷斯坦犢牛MEm分別為513.81和587.85 kJ/(kg W0.75·d)；陳艷等[31]報道，生長期秦川牛MEm為668 kJ/(kg W0.75·d)；魏明等[32]報道，生長期皖東牛MEm為450.71 kJ/(kg W0.75·d)；韓興泰等[6]研究表明，生長期牦牛MEm為458 kJ/(kg W0.75·d)；Ding等[33]研究表明，非泌乳狀態(tài)雌性牦牛MEm為545 kJ/(kg W0.75·d)。本研究中，通過碳氮平衡試驗得出的牦牛泌乳前期和后期MEm分別為512.88和491.64 kJ/(kg W0.75·d)，與上述學者的研究結果接近。結合牦牛妊娠期MEm的研究結果[14]可以看出，從妊娠開始，由于胎兒和乳腺的發(fā)育，使得牦牛MEm逐漸增加，產犢后，隨著泌乳期的延長，牦牛泌乳期的MEm逐漸降低，這一變化規(guī)律與樓燦等[22]在肉羊上的研究結果相一致。

3.4 不同飼喂水平對牦牛泌乳期氮代謝的影響

由于生產中泌乳的需要，泌乳期動物氮代謝速率也會隨之加強[34]。在泌乳前期，IR60組沉積氮接近0，表明食入氮基本接近其維持需要量，說明合理的采食量和營養(yǎng)水平是科學飼喂的關鍵。隨著泌乳天數的增加，乳氮呈下降趨勢，與樓燦[9]的研究結果一致，表明在泌乳后期牦牛將更多的氮元素用來恢復自身體況，從而為進入下一個繁殖期做好營養(yǎng)物質儲備。泌乳期尿氮不隨飼喂水平的改變而改變，與潘浩[14]在妊娠期牦牛上的研究結果相似。已有研究結果表明，泌乳量會隨泌乳天數的上升而下降[35]，本試驗中，牦牛的乳氮在泌乳后期有所降低，這是由于牦牛泌乳后期的泌乳量降低所致。反芻動物維持凈蛋白質需要量主要與動物的品種、年齡和所處的生理時期有關。本研究得出，牦牛泌乳期的維持凈蛋白質需要量為2.24 g/(kg W0.75·d)，此結果低于徐如海[36]研究得出的泌乳水牛的維持凈蛋白質需要量[3.375 g/(kg W0.75·d)]，這也很好地體現出牦牛適應高海拔地區(qū)飼養(yǎng)和氣候環(huán)境條件。由于母牦牛生產實際的需要，本次試驗沒能開展比較屠宰試驗，僅獲得了牦牛泌乳期蛋白質的維持需要量參數，未來還需對其生產需要量進行進一步研究。

4 結 論

綜上可知，牦牛泌乳期DM、OM、NDF和ADF表觀消化率變化范圍依次為65.11%～71.94%、68.65%～75.19%、56.78%～65.68%和44.91%～54.94%，碳表觀消化率的變化范圍為65.60%～70.72%，呼吸熵的變化范圍為0.70～0.74，且隨著飼喂水平的降低，呼吸熵隨之降低。牦牛泌乳期的MEm為499.76 kJ/(kg W0.75·d)，維持凈蛋白質需要量為2.24 g/(kg W0.75·d)。