提高奶牛泌乳性能与降低粪尿氮、磷排放量的营养调控研究

杨正德 裴成江 涂家宽 宋大书 刘付祥

蛋白质和磷是构成奶牛饲料中单位成本最昂贵的两种营养素。目前，奶牛业排放到环境中的氮和磷已成为越来越严重的污染问题[2,9]。美国、欧洲和我国的大量研究均表明，传统的奶牛饲养实践中，蛋白质和磷的供应通常远远超过奶牛的实际需要量，在我国尤以磷超量为突出，导致大量的磷排放到环境中而引起环境和地表水源污染，土壤富营养化[3,9,11]。为此，于2009～2010年在贵阳市清镇市奶牛场开展提高奶牛泌乳性能与降低氮、磷减排的营养调控研究，为促进中国荷斯坦奶牛的科学饲养和为修订《中国奶牛饲养标准》提供技术参数。

1 材料与方法

1.1 试验动物及分组

选择处于泌乳盛期[（41±16)泌乳日]、2～3胎，体重、产犊时间、产奶量相近，健康无病、体况评分3分的中国荷斯坦奶牛27头。根据胎次、产犊时间、产奶量搭配分为9个组，每组3头。

1.2 试验设计

采用L9(34)正交试验设计，以日粮中性洗涤纤维（NDF）、小肠可消化蛋白（IDCP）、磷含量及添加过瘤胃保护限制性氨基酸（RPLAA）为试验因子，每个因子设3个水平（见表1）。NDF根据贵州喀斯特地区饲料资源特点设为37%、41%、45%（DM基础）3个水平；IDCP以2004《中国奶牛饲养标准》推荐量为标准，设为92%、100%、108%3个水平；磷以DM进食量为依据，分别设为 3.4、4.3、5.3 g/kgDM 3个水平；RPLAA采用康奈尔净碳水化合物蛋白质体系（CNCPS）计算添加量，设为 Met 12 g、Met 8 g＋Lys 32 g、Lys 48 g 3个水平。能量及其它营养需要按《中国奶牛饲养标准》供给。

设预试期7 d，饲喂该场习用日粮，预试期后3 d逐渐过渡到试验期日粮；设试验期28 d，饲喂试验日粮。试验日粮采用统一的精料补充料，以青割乳熟后期带穗玉米为基础粗料，用苜蓿草粉、豆粕调节IDCP供应量，用大麦壳调节NDF水平，用磷酸氢钙调节日粮磷。

1.3 饲养管理与测定项目

采用连槽舍饲，自由饮水，每天饲喂2次，挤奶2次。专人记录饲料投喂量与剩余量；采用自动挤奶平台挤奶，专人记录产奶量。正试期始末早饲前空腹称量牛的体重。

试验期第7、14、21、28 d每天早、晚按实际产奶量5 ml/l的比例取奶样组成混合乳样；用grab sampling法取鲜粪两份，每份200 g，加10 ml的10%H2SO4固氮；每周采集1批次饲料样品制备为风干样，试验结束后分品种混合供实验室分析测定用。

饲料及粪成分测定：干物质采用GB/T 10648—1999法、粗蛋白质采用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法测定。

乳成分测定：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法测定。

1.4 数据处理

根据实测乳氮、乳磷与泌乳量计算产品氮、磷排出量；每千克增重按含蛋白质16%和需要10 g饲料磷[4]，以磷的吸收率60%[3]计算氮、磷沉积量；以沉积和产品氮、磷总和与摄入小肠可消化氮、饲料磷的比值表达奶牛对氮生物学价值和磷的净利用效率；试牛泌乳性能根据实测产奶量和乳脂率，并每千克增重相当于产8kg标准乳和每千克减重扣除6.56 kg标准乳校正为体重校正乳；根据内源指示剂（AIA）法原理计算粪中氮、磷排泄量，尿中氮排泄量根据氮平衡原理推算。

试验数据用Excel整理后，再用SPSS 13.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 试牛泌乳性能与氮、磷利用效率

根据试牛体重变化、泌乳量与乳成分，将沉积与产品氮、磷列示于表2。日粮NDF、IDCP、磷、RPLAA对奶牛泌乳性能、小肠可消化氮生物学价值（N-BV）、磷净利用效率的影响各不相同，其作用的大小可用极差法来衡量，极差（R）越大，表示该因子对奶牛泌乳性能、N-BV、磷净利用效率的影响越大，反之越小。试牛泌乳性能及对氮、磷净利用效率的极差分析见表3。

如表2、表3所示，4个因子对试牛泌乳性能影响的主次顺序为RPLAA＞IDCP＞磷＞NDF，以RPLAA和IDCP影响为大，表明4个因子中以RPLAA和IDCP为影响奶牛泌乳性能的主效因子，磷和NDF的影响相对次之，但因子间差异不显著（P＞0.05）。在设定的3个水平内比较，优化方案为D2B2C3A2，RPLAA按每头每日添加8 g过瘤胃保护蛋氨酸＋32 g过瘤胃保护赖氨酸，比单一添加过瘤胃保护蛋氨酸或过瘤胃保护赖氨酸分别可提高体重校正乳 9.81%（P＜0.05）、7.83%（P＞0.05）；IDCP 92%（与《中国奶牛饲养标准》推荐量之比，下同）与ICDP 108%泌乳性能相近，分别比ICDP 100%提高体重校正乳 9.95%、9.84%（P＜0.05）；磷供应水平4.31、5.32 g/kgDM泌乳性能相似，分别比3.44 g/kgDM 提高体重校正乳 7.55%、7.23%（P＞0.05）；日粮DM中NDF 37%与41%泌乳性能相近，分别比NDF 45%提高体重校正乳 6.28%、5.34%（P＞0.05）。

表2 试牛沉积与产品中氮、磷量

表3 各因子对泌乳量、N-BV与磷净利用效率的影响分析

4个因子对摄入小肠可消化氮沉积与转化为产品氮净效率（N-BV）影响的主次顺序为IDCP＞NDF＞磷＞RPLAA，以IDCP和NDF为影响N-BV的主效因子，而磷和RPLAA则影响较小。IDCP 92%供应水平的N-BV分别高于IDCP 100%、IDCP 108%供应水平8.96、7.97个百分点（P＜0.05）。日粮 DM 中 NDF水平以41%为佳，但37%、45%水平间差异不显著（P＞0.05）。

4个因子对磷净利用效率影响的主次顺序为磷＞RPLAA＞IDCP＞NDF，以磷为主效因子，其次为RPLAA和IDCP。日粮磷水平3.44 g/kgDM略优于4.31 g/kgDM水平（P＞0.05），比5.32 g/kgDM水平提高磷净利用效率12.16个百分点（P＜0.05）；RPLAA的影响以每头每日添加8 g过瘤胃保护蛋氨酸+32 g过瘤胃保护赖氨酸比单一添加过瘤胃保护蛋氨酸或过瘤胃保护赖氨酸为佳（P＞0.05）；IDCP对磷净利用效率的影响有随着IDCP水平增加而提高的趋势，NDF则相反，差异均不显著（P＞0.05）。

2.2 试牛粪尿中氮、磷排泄

表4 各因子对的试牛粪尿中氮、磷排泄量影响分析

根据AIA法测定计算的试牛粪中氮、磷排泄量及按氮平衡原理推算尿氮排泄量见表4。

如表4所示，4个因子对试牛粪氮和尿氮排泄量影响的主效因子均为IDCP，其他因子的影响相对较小。IDCP 92%比IDCP 108%减少粪氮排泄量18.78 g/d，相对降低12.00%（P＜0.05），减少尿氮排泄量46.01 g/d，相对降低35.00%（P＜0.01）；比IDCP 100%减少粪氮排泄量 11.54 g/d（P＞0.05），减少尿氮排泄量 26.70 g/d，相对降低23.57%（P＜0.01）；日粮NDF对粪氮排泄量的影响有随NDF水平增加而增加的趋势（P＞0.05）。

4个因子对粪磷排泄量影响的主次顺序为磷＞NDF＞IDCP＞RPLAA，以磷为主效因子,日粮磷水平3.44 g/kgDM 略优于 4.31 g/kgDM 水平 (P＞0.05)，比5.32 g/kgDM水平减少粪磷排泄量10.40 g/d，相对降低 24.02%（P＜0.01）；4.31 g/kgDM 水平比 5.32 g/kgDM水平减少粪磷排泄量7.38g/d，相对降低17.03%（P＜0.01）。NDF、IDCP和RPLAA的影响相对较小（P＞0.05）。

3 小结与讨论

3.1 不同因子对泌乳性能和氮、磷利用效率的影响

3.1.1 4个因子对奶牛泌乳性能的影响

结果显示，泌乳盛期按每头每日添加8 g过瘤胃保护蛋氨酸+32 g过瘤胃保护赖氨酸、IDCP按《中国奶牛饲养标准》推荐量92%供应，可比单一添加两种过瘤胃保护氨基酸或增加IDCP供应水平显著提高奶牛泌乳性能。表明：①赖氨酸和蛋氨酸可能同为泌乳牛限制性氨基酸，但其最佳添加量有待进一步研究；②以IDCP为基础设计奶牛日粮配方，在其他营养指标相对平衡的条件下，可酌情降低IDCP供应水平，这可能由于《中国奶牛饲养标准》中，IDCP需要量实质是按瘤胃降解蛋白转化为微生物蛋白的效率（RDP/MP）为0.9，饲料非降解蛋白（UDP）小肠的平均消化率65%估计[4]，低估了泌乳盛期奶牛日粮类型RDP/MP与UDP小肠平均消化率所致，有待进一步研究。另外，日粮DM中NDF 41%和磷供应水平4.31 g/kg对泌乳性能亦有积极影响。

3.1.2 IDCP、NDF对奶牛氮利用效率的影响

如表3所示，IDCP 92%供应水平可显著提高摄入IDCP转化为产品蛋白的净效率。表明，成年泌乳盛期奶牛的泌乳潜能发挥处于生物学高峰阶段，增重（体重恢复）潜能较低，对于摄入的过量IDCP，主要不是用于增重而是分解用于泌乳的能量供应，导致IDCP浪费。这与Peyraud等认为[7]日粮中摄入超过动物需要量水平的蛋白质几乎都分解以尿氮排出的论点一致。奶牛泌乳盛期是否可提高IDCP转化为产品蛋白的效率，有待进一步研究。日粮DM中NDF水平以41%对奶牛氮利用效率的影响为佳。

3.1.3 磷摄入水平对奶牛磷利用效率的影响

试验中，试牛磷的净利用效率与摄入量呈反比。本研究日粮磷水平3.44 g/kgDM处于等平衡状态，即摄入磷与产品磷（增重+泌乳）和粪排泄磷总和基本相等，这与 NRC（2001）[8]饲粮磷含量 3.2～4.2 g/kgDM 可满足奶牛整个泌乳期的需要，高于此水平对提高产奶量无益的报道一致。由于奶牛尿磷排泄量甚微[1]，成年健康奶牛超量摄入磷没有实质营养意义。

3.2 不同因子对奶牛氮、磷减排的效果

3.2.1 IDCP与NDF对奶牛氮减排效果的影响

试牛粪氮和尿氮的排泄量均以IDCP 92%为最低，合计可比按饲养标准（IDCP 100%）饲养减少氮排泄总量38.24 g/d（P＜0.01）。表明，氮的消化率和利用率均随IDCP进食水平提高而降低，这与Groff和Wu等[5]报道结果相同。日粮NDF对粪氮排泄量的影响有随NDF水平增加而增加的趋势，这可能是随着日粮NDF水平的增加，消化道蠕动增强而食物在消化道停留时间缩短所致，有待进一步研究。

3.2.2 磷摄入水平对奶牛磷减排效果的影响

试牛粪磷的排泄量与日粮磷摄入水平呈正比，以日粮磷水平3.44 g/kgDM为最低，可比5.32 g/kgDM水平（我国奶牛饲养标准下限）每头奶牛每年减少粪磷排泄量约4 kg。荷兰研究了长期饲喂低磷日粮对高产奶牛的影响，磷水平设为 2.4、2.8、3.3 g/kgDMI，未见显著磷缺乏症状[12]，与Morse等[6,10]报道结果一致。

4 结论

综合上述小结，并结合中国奶牛饲养现状与饲料资源特点，优化因子组合为：NDF 37%～41%、IDCP按《中国奶牛饲养标准》推荐量92%、磷3.4～4.3 g/kgDM、过瘤胃保护蛋氨酸8 g/d+过瘤胃保护赖氨酸32 g/d。

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