提高奶牛泌乳性能與降低糞尿氮、磷排放量的營養調控研究

楊正德 裴成江 涂家寬 宋大書 劉付祥

蛋白質和磷是構成奶牛飼料中單位成本最昂貴的兩種營養素。目前，奶牛業排放到環境中的氮和磷已成為越來越嚴重的污染問題[2,9]。美國、歐洲和我國的大量研究均表明，傳統的奶牛飼養實踐中，蛋白質和磷的供應通常遠遠超過奶牛的實際需要量，在我國尤以磷超量為突出，導致大量的磷排放到環境中而引起環境和地表水源污染，土壤富營養化[3,9,11]。為此，于2009～2010年在貴陽市清鎮市奶牛場開展提高奶牛泌乳性能與降低氮、磷減排的營養調控研究，為促進中國荷斯坦奶牛的科學飼養和為修訂《中國奶牛飼養標準》提供技術參數。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及分組

選擇處于泌乳盛期[（41±16)泌乳日]、2～3胎，體重、產犢時間、產奶量相近，健康無病、體況評分3分的中國荷斯坦奶牛27頭。根據胎次、產犢時間、產奶量搭配分為9個組，每組3頭。

1.2 試驗設計

采用L9(34)正交試驗設計，以日糧中性洗滌纖維（NDF）、小腸可消化蛋白（IDCP）、磷含量及添加過瘤胃保護限制性氨基酸（RPLAA）為試驗因子，每個因子設3個水平（見表1）。NDF根據貴州喀斯特地區飼料資源特點設為37%、41%、45%（DM基礎）3個水平；IDCP以2004《中國奶牛飼養標準》推薦量為標準，設為92%、100%、108%3個水平；磷以DM進食量為依據，分別設為 3.4、4.3、5.3 g/kgDM 3個水平；RPLAA采用康奈爾凈碳水化合物蛋白質體系（CNCPS）計算添加量，設為 Met 12 g、Met 8 g＋Lys 32 g、Lys 48 g 3個水平。能量及其它營養需要按《中國奶牛飼養標準》供給。

設預試期7 d，飼喂該場習用日糧，預試期后3 d逐漸過渡到試驗期日糧；設試驗期28 d，飼喂試驗日糧。試驗日糧采用統一的精料補充料，以青割乳熟后期帶穗玉米為基礎粗料，用苜蓿草粉、豆粕調節IDCP供應量，用大麥殼調節NDF水平，用磷酸氫鈣調節日糧磷。

1.3 飼養管理與測定項目

采用連槽舍飼，自由飲水，每天飼喂2次，擠奶2次。專人記錄飼料投喂量與剩余量；采用自動擠奶平臺擠奶，專人記錄產奶量。正試期始末早飼前空腹稱量牛的體重。

試驗期第7、14、21、28 d每天早、晚按實際產奶量5 ml/l的比例取奶樣組成混合乳樣；用grab sampling法取鮮糞兩份，每份200 g，加10 ml的10%H2SO4固氮；每周采集1批次飼料樣品制備為風干樣，試驗結束后分品種混合供實驗室分析測定用。

飼料及糞成分測定：干物質采用GB/T 10648—1999法、粗蛋白質采用GB/T 10648—1999法、磷用GB/T 10648—1999法、NDF用 GB/T 20806—2006法、AIA用GB/T 23742—2009法測定。

乳成分測定：乳蛋白采用GB 5009.5—85法、乳脂率采用GB 5009.6—85法、乳磷用GB/T 10648—1999法測定。

1.4 數據處理

根據實測乳氮、乳磷與泌乳量計算產品氮、磷排出量；每千克增重按含蛋白質16%和需要10 g飼料磷[4]，以磷的吸收率60%[3]計算氮、磷沉積量；以沉積和產品氮、磷總和與攝入小腸可消化氮、飼料磷的比值表達奶牛對氮生物學價值和磷的凈利用效率；試牛泌乳性能根據實測產奶量和乳脂率，并每千克增重相當于產8kg標準乳和每千克減重扣除6.56 kg標準乳校正為體重校正乳；根據內源指示劑（AIA）法原理計算糞中氮、磷排泄量，尿中氮排泄量根據氮平衡原理推算。

試驗數據用Excel整理后，再用SPSS 13.0進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 試牛泌乳性能與氮、磷利用效率

根據試牛體重變化、泌乳量與乳成分，將沉積與產品氮、磷列示于表2。日糧NDF、IDCP、磷、RPLAA對奶牛泌乳性能、小腸可消化氮生物學價值（N-BV）、磷凈利用效率的影響各不相同，其作用的大小可用極差法來衡量，極差（R）越大，表示該因子對奶牛泌乳性能、N-BV、磷凈利用效率的影響越大，反之越小。試牛泌乳性能及對氮、磷凈利用效率的極差分析見表3。

如表2、表3所示，4個因子對試牛泌乳性能影響的主次順序為RPLAA＞IDCP＞磷＞NDF，以RPLAA和IDCP影響為大，表明4個因子中以RPLAA和IDCP為影響奶牛泌乳性能的主效因子，磷和NDF的影響相對次之，但因子間差異不顯著（P＞0.05）。在設定的3個水平內比較，優化方案為D2B2C3A2，RPLAA按每頭每日添加8 g過瘤胃保護蛋氨酸＋32 g過瘤胃保護賴氨酸，比單一添加過瘤胃保護蛋氨酸或過瘤胃保護賴氨酸分別可提高體重校正乳 9.81%（P＜0.05）、7.83%（P＞0.05）；IDCP 92%（與《中國奶牛飼養標準》推薦量之比，下同）與ICDP 108%泌乳性能相近，分別比ICDP 100%提高體重校正乳 9.95%、9.84%（P＜0.05）；磷供應水平4.31、5.32 g/kgDM泌乳性能相似，分別比3.44 g/kgDM 提高體重校正乳 7.55%、7.23%（P＞0.05）；日糧DM中NDF 37%與41%泌乳性能相近，分別比NDF 45%提高體重校正乳 6.28%、5.34%（P＞0.05）。

表2 試牛沉積與產品中氮、磷量

表3 各因子對泌乳量、N-BV與磷凈利用效率的影響分析

4個因子對攝入小腸可消化氮沉積與轉化為產品氮凈效率（N-BV）影響的主次順序為IDCP＞NDF＞磷＞RPLAA，以IDCP和NDF為影響N-BV的主效因子，而磷和RPLAA則影響較小。IDCP 92%供應水平的N-BV分別高于IDCP 100%、IDCP 108%供應水平8.96、7.97個百分點（P＜0.05）。日糧 DM 中 NDF水平以41%為佳，但37%、45%水平間差異不顯著（P＞0.05）。

4個因子對磷凈利用效率影響的主次順序為磷＞RPLAA＞IDCP＞NDF，以磷為主效因子，其次為RPLAA和IDCP。日糧磷水平3.44 g/kgDM略優于4.31 g/kgDM水平（P＞0.05），比5.32 g/kgDM水平提高磷凈利用效率12.16個百分點（P＜0.05）；RPLAA的影響以每頭每日添加8 g過瘤胃保護蛋氨酸+32 g過瘤胃保護賴氨酸比單一添加過瘤胃保護蛋氨酸或過瘤胃保護賴氨酸為佳（P＞0.05）；IDCP對磷凈利用效率的影響有隨著IDCP水平增加而提高的趨勢，NDF則相反，差異均不顯著（P＞0.05）。

2.2 試牛糞尿中氮、磷排泄

表4 各因子對的試牛糞尿中氮、磷排泄量影響分析

根據AIA法測定計算的試牛糞中氮、磷排泄量及按氮平衡原理推算尿氮排泄量見表4。

如表4所示，4個因子對試牛糞氮和尿氮排泄量影響的主效因子均為IDCP，其他因子的影響相對較小。IDCP 92%比IDCP 108%減少糞氮排泄量18.78 g/d，相對降低12.00%（P＜0.05），減少尿氮排泄量46.01 g/d，相對降低35.00%（P＜0.01）；比IDCP 100%減少糞氮排泄量 11.54 g/d（P＞0.05），減少尿氮排泄量 26.70 g/d，相對降低23.57%（P＜0.01）；日糧NDF對糞氮排泄量的影響有隨NDF水平增加而增加的趨勢（P＞0.05）。

4個因子對糞磷排泄量影響的主次順序為磷＞NDF＞IDCP＞RPLAA，以磷為主效因子,日糧磷水平3.44 g/kgDM 略優于 4.31 g/kgDM 水平 (P＞0.05)，比5.32 g/kgDM水平減少糞磷排泄量10.40 g/d，相對降低 24.02%（P＜0.01）；4.31 g/kgDM 水平比 5.32 g/kgDM水平減少糞磷排泄量7.38g/d，相對降低17.03%（P＜0.01）。NDF、IDCP和RPLAA的影響相對較小（P＞0.05）。

3 小結與討論

3.1 不同因子對泌乳性能和氮、磷利用效率的影響

3.1.1 4個因子對奶牛泌乳性能的影響

結果顯示，泌乳盛期按每頭每日添加8 g過瘤胃保護蛋氨酸+32 g過瘤胃保護賴氨酸、IDCP按《中國奶牛飼養標準》推薦量92%供應，可比單一添加兩種過瘤胃保護氨基酸或增加IDCP供應水平顯著提高奶牛泌乳性能。表明：①賴氨酸和蛋氨酸可能同為泌乳牛限制性氨基酸，但其最佳添加量有待進一步研究；②以IDCP為基礎設計奶牛日糧配方，在其他營養指標相對平衡的條件下，可酌情降低IDCP供應水平，這可能由于《中國奶牛飼養標準》中，IDCP需要量實質是按瘤胃降解蛋白轉化為微生物蛋白的效率（RDP/MP）為0.9，飼料非降解蛋白（UDP）小腸的平均消化率65%估計[4]，低估了泌乳盛期奶牛日糧類型RDP/MP與UDP小腸平均消化率所致，有待進一步研究。另外，日糧DM中NDF 41%和磷供應水平4.31 g/kg對泌乳性能亦有積極影響。

3.1.2 IDCP、NDF對奶牛氮利用效率的影響

如表3所示，IDCP 92%供應水平可顯著提高攝入IDCP轉化為產品蛋白的凈效率。表明，成年泌乳盛期奶牛的泌乳潛能發揮處于生物學高峰階段，增重（體重恢復）潛能較低，對于攝入的過量IDCP，主要不是用于增重而是分解用于泌乳的能量供應，導致IDCP浪費。這與Peyraud等認為[7]日糧中攝入超過動物需要量水平的蛋白質幾乎都分解以尿氮排出的論點一致。奶牛泌乳盛期是否可提高IDCP轉化為產品蛋白的效率，有待進一步研究。日糧DM中NDF水平以41%對奶牛氮利用效率的影響為佳。

3.1.3 磷攝入水平對奶牛磷利用效率的影響

試驗中，試牛磷的凈利用效率與攝入量呈反比。本研究日糧磷水平3.44 g/kgDM處于等平衡狀態，即攝入磷與產品磷（增重+泌乳）和糞排泄磷總和基本相等，這與 NRC（2001）[8]飼糧磷含量 3.2～4.2 g/kgDM 可滿足奶牛整個泌乳期的需要，高于此水平對提高產奶量無益的報道一致。由于奶牛尿磷排泄量甚微[1]，成年健康奶牛超量攝入磷沒有實質營養意義。

3.2 不同因子對奶牛氮、磷減排的效果

3.2.1 IDCP與NDF對奶牛氮減排效果的影響

試牛糞氮和尿氮的排泄量均以IDCP 92%為最低，合計可比按飼養標準（IDCP 100%）飼養減少氮排泄總量38.24 g/d（P＜0.01）。表明，氮的消化率和利用率均隨IDCP進食水平提高而降低，這與Groff和Wu等[5]報道結果相同。日糧NDF對糞氮排泄量的影響有隨NDF水平增加而增加的趨勢，這可能是隨著日糧NDF水平的增加，消化道蠕動增強而食物在消化道停留時間縮短所致，有待進一步研究。

3.2.2 磷攝入水平對奶牛磷減排效果的影響

試牛糞磷的排泄量與日糧磷攝入水平呈正比，以日糧磷水平3.44 g/kgDM為最低，可比5.32 g/kgDM水平（我國奶牛飼養標準下限）每頭奶牛每年減少糞磷排泄量約4 kg。荷蘭研究了長期飼喂低磷日糧對高產奶牛的影響，磷水平設為 2.4、2.8、3.3 g/kgDMI，未見顯著磷缺乏癥狀[12]，與Morse等[6,10]報道結果一致。

4 結論

綜合上述小結，并結合中國奶牛飼養現狀與飼料資源特點，優化因子組合為：NDF 37%～41%、IDCP按《中國奶牛飼養標準》推薦量92%、磷3.4～4.3 g/kgDM、過瘤胃保護蛋氨酸8 g/d+過瘤胃保護賴氨酸32 g/d。

[1]馮仰廉主編.反芻動物營養學 [M].北京:科學出版社,2004：269-270.

[2]路復員,王恬.通過營養調控手段控制動物生產對環境的污染[J].家畜生態,2002,23(1):60-63.

[3]楊正德.應用營養調控技術降低奶牛磷的排泄 [J].中國奶牛,2008(9):49-53.

[4]中華人民共合國農業部.奶牛飼養標準NY/T 34-2004[S].北京:中國標準出版社,2004.

[5]Groff E B,Z Wu.Milk production and nitrogen excretion of dairy cows fed different amounts of protein and varying of alfalfa and corn silage[J].J.Dairy Sci.,2005,88:3619-3632.

[6]Morse D.Effects of concentration of dietary phosphorus on amount and route of excretion[J].J.Dairy Sci.,1992,75:3039-3049.

[7]Peyraud J L,R Veritéand,L Delaby.Nitrogen excretion by dairy cows:effect of the diet and of the level of production[J].Fourages,1995,142:131-144.

[8]NRC.Nutrient requirements of dairy cattle[S].Washington:National Academy Press,2001.

[9]Rosati A,et al.Organic dairy farming in Europe[J].Livestock Production Sci.,2004,90:41-51.

[10]Spiekers H,et al.influence of dry matter intake on faecal phosphorus losses in dairy cows fed rations low in phosphorus[J].J.Anim.Physiol.Anim.Nutr.,1993(69):37-43.

[11]Tamminga S.Nutrition management of dairy cows as a contribution to pollution control[J].J.Dairy.Sci.,1992,75:345-357.

[12]Valk H,et al.Prospects for minimizing phosphorus excretion in ruminants by dietary manipulation [J].J.Environmental Quality,2000,29:28-36.