不同物理形态开食料对犊牛生长发育、瘤胃发酵及血液指标的影响

杜 超 甄玉国 KERTZ Alois Francis 沈旖帆 卜登攀*

(1.吉林农业大学动物科技学院，吉林省动物营养与饲料科学重点实验室，长春130118；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193；3.Andhil LLC,圣路易斯63122，美国)

不同物理形态开食料对犊牛生长发育、瘤胃发酵及血液指标的影响

杜 超1,2甄玉国1*KERTZ Alois Francis3沈旖帆2卜登攀2*

(1.吉林农业大学动物科技学院，吉林省动物营养与饲料科学重点实验室，长春130118；2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193；3.Andhil LLC,圣路易斯63122，美国)

本试验在湿热条件下，探究饲喂不同物理形态的开食料对犊牛生长发育、瘤胃发酵及血液指标的影响。试验采用36头荷斯坦母犊牛，随机分为3组(每组12头)，分别自由采食颗粒状开食料(PSA)、粉末状开食料(PSB)和多颗粒状开食料(TS)。试验期63 d，其中1～42日龄为正常饲喂牛奶时期(断奶前期)；43～49日龄为断奶期；50～63日龄为断奶后期。开食料从犊牛5日龄开始自由采食。在1、42、49以及63日龄晨饲前进行采血和称重，49和63日龄晨饲前胃管法采集瘤胃液。试验期间每天记录采食量和温湿度指数。结果表明，在湿热环境下：1)断奶期和断奶后2周TS组开食料干物质采食量、平均日增重和重料比高于PSA和PSB组，PSB组最低，但差异不显著(P>0.05)。2)TS组犊牛初次反刍时间较PSA组提前3.8日龄，较PSB组提前4.7日龄，差异均显著(P<0.05)。63日龄时，TS组瘤胃液氨氮含量显著低于PSA组(P<0.05)。3)42日龄时PSA组犊牛血液免疫球蛋白G含量显著高于TS组(P<0.05)。4)TS组犊牛初始腹泻时间较PSA和PSB组分别晚0.44和1.75日龄，但无统计学差异(P>0.05)，TS组腹泻率最低。综合得出，湿热环境下，多颗粒状开食料较颗粒状开食料和粉末状开食料更能促进犊牛的生长发育，使犊牛尽早产生反刍行为，从而加快瘤胃功能的完善。

犊牛；开食料；反刍行为；采食量；温湿度指数；瘤胃发酵

犊牛是牧场重要的后备资源，影响牧场的长远发展，犊牛的饲养管理是牧场重要工作，保证犊牛更快更健康的生长发育对牧场意义重大。3月龄内，是由液体饲料(牛奶等)转为固体饲料的阶段，此时也是犊牛瘤胃的快速发育时期[1]。犊牛2～3周龄阶段，因其获得性免疫的降低，常常会发生腹泻等疾病，1月龄左右逐渐开始有反刍行为，是其瘤胃发育的重要转折点[2]。犊牛时期，开食料是促进瘤胃发育的直接诱因[3-4]。诸多学者研究了开食料的化学组成对犊牛生长发育的影响，如Stamey等[5]研究了开食料中不同蛋白质组分对犊牛生长发育的影响，发现饲喂28%粗蛋白质水平的代乳粉较20%粗蛋白质水平的代乳粉显著提高了8周龄犊牛体重；Santos等[6]在开食料中添加香精油，发现其有替代抗生素的作用；张乃锋等[7]研究了植物蛋白质对犊牛腹泻的影响，发现代乳粉中植物蛋白质小于50%时，有利于犊牛健康以及由母乳到代乳粉的过渡。开食料物理形态对犊牛生长发育的报道还较少，Bateman等[8]发现当开食料中含有大量粉末时，会减少开食料采食量和犊牛日增重。新近的研究表明犊牛开食料中添加的苜蓿草长度与瘤胃壁发育息息相关，蓿苜草含量为12.5%且长度为3 mm时提高了犊牛发育水平[9]。因此，越来越多的研究倾向于从开食料物理形态层面优化犊牛开食料。

Bach等[10]研究发现多颗粒状开食料较颗粒状开食料拥有更高的采食量。Moeini等[11]发现粉末状开食料和多颗粒状开食料较颗粒状开食料可促进犊牛的采食量，其中多颗粒状开食料饲料转化率最高，故开食料物理形态的差异对犊牛的影响不可忽视。温度、湿度对于犊牛的生长发育同样有很大影响。Tao等[12]发现初生的犊牛在热应激下有不良反应，增加1月龄内的犊牛死亡率，也会减少犊牛的干物质采食量；Hill等[13]研究发现，夏季高温条件下对犊牛岛采取降温措施对犊牛体增重影响显著。我国部分地区夏季温湿度指数(THI)过高，影响了犊牛正常摄食，严重者会造成热应激，甚至死亡。

目前，缺少不同物理形态的开食料对犊牛生长发育影响的资料，本试验以夏季湿热环境为背景，针对不同物理形态开食料对犊牛生长发育、瘤胃发酵和血液指标的影响开展相关试验，以期为开食料在犊牛饲养管理中的应用和开发提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

3种试验用开食料(相同的饲料配方)：1)颗粒状开食料，经过常规的制粒加工而成的颗粒状开食料，颗粒直径4.5 mm，其颗粒耐久度(pellet durability index，PDI)为90.8%；2)粉末状开食料，饲料原材料经过粉碎，混合制得；3)多颗粒状开食料，由浓缩颗粒状开食料和经过粗粉碎的其他饲料原料进行混合，外部喷涂糖蜜制得，其中玉米的加工标准为8目上颗粒破碎玉米大于80%，其他物料不破碎。3种开食料由北京正大饲料科技有限公司提供。

1.2 试验设计

本试验采用完全随机试验设计，以开食料的不同物理形态为试验处理，各组分别饲喂颗粒状开食料(PSA组)、粉末状开食料(PSB组)、多颗粒状开食料(TS组)。

1.3 试验动物与饲粮

试验于北京市顺义区北京中地畜牧科技有限公司进行。选取36头体重[(40.50±2.64) kg]相近的荷斯坦母犊牛,随机分为3组(每组12头)，分别饲喂3种物理形态开食料。试验犊牛出生后1 h内灌服4 L初乳。之后安置于犊牛岛(单头单笼)。试验期63 d。在1～7日龄内每天给犊牛饲喂2次常乳，每次2 L；8～42日龄每天饲喂2次常乳，每次3 L，1～42日龄为断奶前期；43～49日龄(断奶期)每天饲喂2次常乳，每次2 L，49日龄断奶；50～63日龄(断奶后期)继续按照试验处理饲喂开食料。试验期间自由饮水，开食料从犊牛5日龄开始自由采食。35日龄犊牛去角。开食料组成及营养水平见表1,开食料形态见图1。

表1 开食料组成及营养水平(干物质基础)Table 1 Composition and nutrient levels of starters (DM basis) %

续表1项目Items组别GroupsPSAPSBTSSEMP值P-value粗蛋白质CP21.03a21.07a19.66b0.2590.0011粗脂肪EE1.431.891.390.1650.1126中性洗涤纤维NDF29.8829.0631.111.6900.6678酸性洗涤纤维ADF5.47b6.12a5.54ab0.1590.0179

1)多颗粒状开食料中玉米仅经过破碎处理。Corn in TS was only crushed.

2)多颗粒状开食料中燕麦为完整颗粒。Oat in TS was whole grain.

3)预混料为每千克开食料提供 Premix provided the following per kg of starters:磷酸氢钙 CaHPO48 g，石粉 limestone 40 g，食盐 NaCl 5 g，VA 10 000 IU，VD 5 000 IU，VE 50 mg，Fe 80 mg，Cu 12.5 mg，Mn 30 mg，Zn 90 mg，Se 0.3 mg。

4)营养水平为实测值(n=8)。3种开食料的配方相同，但是实测值有差异，可能是由于在采样过程中饲料物理形态不同，造成饲料分级，导致了采样误差。同行数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下表同。Nutrient levels were measured values (n=8). Composition of three starters was the same, while there was difference in measured values of nutrient levels, the reason of which might be the occurrence of sampling error from feed classification during sampling, as a result of differences in physical forms. In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as below.

图1 3种不同物理形态的开食料Fig.1 Three different physical forms of starters

1.4 测定指标和方法

1.4.1 THI

在试验犊牛36个栏位中随机选取3个试验犊牛栏位安置自动记录温湿度仪[DSR-TH,佐格微系统(杭州)有限公司]，设置每15 min记录1次温度和湿度。因犊牛日龄差异，实际采样跨度为78 d。每天可以记录96组数据，根据下列公式计算THI：

THI=[0.8×环境温度(℃)]+{[相对湿度(%)/

100]×[环境温度(℃)-14.4]}+46.4[14]。

1.4.2 生长性能

分别于犊牛1、42、49以及63日龄晨饲前称重。试验开始后，每天记录每头犊牛的开食料饲喂量和剩料量，计算开食料干物质采食量。记录牛奶干物质采食量，根据以下公式计算重料比：

重料比=平均日增重/牛奶和

开食料干物质采食量。

1.4.3 瘤胃液采集与测定

分别于犊牛42、49以及63日龄晨饲前，采用胃管法采集瘤胃液，并立即测定其pH，然后经4层无菌纱布过滤后分装至2 mL离心管中，于-20 ℃保存，用于测定挥发性脂肪酸(VFA)浓度和氨氮(NH3-N)含量[15-16]。

1.4.4 血液样品采集与测定

分别于犊牛1、42、49以及63日龄晨饲前颈静脉采血20 mL，3 000×g离心10 min，收集血清分装于2 mL离心管中，-20 ℃下冻存待测。样品在北京市海淀医院检验科生化室用全自动生化分析仪(奥林巴斯Au-600，日本)上测定。

1.4.5 犊牛反刍时间统计

参照Hosseini等[17]文献中采用的直接观察法，于每天早晨饲喂开食料之后立刻观察试验犊牛，时长1 h(07:30—08:30)，记录反刍行为。

1.4.6 犊牛腹泻记录

于每天07:00和15:00观察试验犊牛，记录其是否腹泻。参照王建红等[18]文献中采用的5分制粪便评分法，以评分≥3记为1次腹泻。根据下列公式计算腹泻率：

腹泻率(%)=100×腹泻头次数/

(犊牛头数×试验天数)。

1.5 统计分析方法

数据以平均值和标准误形式表示。数据分析应用SAS 9.4统计分析软件中关于重复测量数据的MIXED模型进行分析，P<0.05为差异显著，模型如下[19]：

Yijk=μ+Ti+Wj+TWij+C(T)ik+εijk。

式中：T为处理(i=1，2,3)，固定效应；W为周龄(j=1，2,3，…，9)，固定效应；C为犊牛(k=1,2,3，…，25)，随机效应；ε为残差。

2 结果与分析

2.1 湿热环境

由图1可知，整个试验期从第1头犊牛进入试验到最后1头犊牛进入试验用时19 d，最后1头犊牛试验期为63 d，试验时间跨度共计82 d。试验期间，全期日平均THI有61.0%以上高于72。全期日最高THI有96.3%的天数超过72。

图2 试验期间犊牛岛温湿度指数变化Fig.2 THI change in calf island during experiment

2.2 不同物理形态开食料对犊牛平均日增重、采食量和重料比的影响

由表2可知,断奶前期(1～42日龄)，3组间开食料干物质采食量、平均日增重和重料比无显著差异(P>0.05)。断奶期(43～49日龄)以及断奶后期(50～63日龄)，TS组开食料开物质采食量、平均日增重和重料比高于PSA和PSB组，PSB组最低，但差异均不显著(P>0.05)。从整个试验期来看，TS组较PSA和PSB组有更高的平均日增重和重料比，但差异不显著(P>0.05)，PSB组平均日增重最低。

2.3 不同物理形态开食料对犊牛瘤胃发酵指标的影响

由表3可知，TS组的犊牛初次反刍时间显著

早于PSA和PSB组(P<0.05)，较PSB组早4.7日龄，较PSA组早3.8日龄。49和63日龄测得的瘤胃液pH各组间差异不显著(P>0.05)。在49日龄，各组瘤胃液氨氮含量差异不显著(P>0.05)，但在63日龄，PSA组犊牛的瘤胃液氨氮含量显著高于TS组(P<0.05)。49日龄瘤胃液总挥发性脂肪酸浓度在数值上呈PSA组PSB组>TS组，各组间差异均不显著(P>0.05)。49日龄时，PSB组瘤胃液丁酸和异丁酸含量在数值上高于PSA和TS组，但差异不显著(P>0.05)。

表2 不同物理形态开食料对犊牛生长发育的影响Table 2 Effects of different physical forms of starters on growth and development of calves

表3 不同物理形态开食料对犊牛瘤胃发酵指标的影响Table 3 Effects of different physical forms of starters on rumen fermentation parameters of calves

续表3项目Items日龄Daysofage组别GroupsPSAPSBTSSEMP值P-value异丁酸490.530.760.650.0720.0858Isobutyrate/%630.830.860.720.0840.5368戊酸492.832.262.490.3320.4774Valerate/%632.562.412.100.2230.3646异戊酸490.640.950.780.1060.1148Isovalerate/%631.041.060.900.1040.5443乙酸/丙酸491.231.411.260.0650.1215Acetate/propionate631.051.051.070.0390.9239

2.4 不同物理形态开食料对犊牛血液指标的影响

由表4可知，血液中葡萄糖含量1日龄时最高，之后降低，42、49和63日龄测得的含量较稳定。42日龄时PSA组拥有最高的血液免疫球蛋白G(IgG)含量，显著高于TS组(P<0.05)。3个试验组试验期间血液生长激素和胰岛素含量无显著差异(P>0.05)。

表4 不同物理形态开食料对犊牛血液指标的影响Table 4 Effects of different physical forms of starters on blood parameters of calves

2.5 不同物理形态开食料对犊牛腹泻日龄分布的影响

由图3可知，PSA组犊牛腹泻日龄分布最为集中。TS组在40、59日龄各有1头试验牛只显现出腹泻症状。由表5可知，TS组犊牛初始腹泻时间较PSA和PSB组分别晚0.44和1.75日龄，但无统计学差异(P>0.05)。TS组的犊牛腹泻率最低，但各组间无显著差异(P>0.05)。

3 讨 论

THI是将温度和湿度综合起来评价炎热程度的指标，试验期间，昼夜温差大，试验全期日最高THI有96.3%的天数THI指数≥72，且个别牛只出现拒绝饮奶，站立困难等症状，在阴凉处可缓解。关于犊牛热应激的报道较少，故采用成年牛热应激的标准，即THI≥72[20]，据此，可以判定试验处于湿热环境。

图3 犊牛腹泻日龄分布Fig.3 Distribution of age and number of calves with diarrhea表5 不同物理形态开食料对犊牛初次腹泻日龄的影响Table 5 Effects of different physical forms of starters on age of calves get diarrhea

项目Items组别GroupsPSAPSBTSSEMP值P-value初次腹泻时间Firstdiarrheatime/日龄10.319.0010.750.7210.2339腹泻率Diarrhearate/%5.606.904.90

犊牛开食料干物质采食量、平均日增重与重料比在断奶前，在各组之间无显著差异，是因为该期段犊牛主要的能量物质来源于牛奶，每天的牛奶定量饲喂的，开食料干物质采食量较低，故没有对总的干物质采食量造成较大影响，平均日增重和重料比在各组之间没有差异。在断奶的1周时间内，牛奶饲喂量减少，犊牛对于能量的需求迫使其对开食料的摄入量迅速增加。开食料干物质采食量和平均日增重呈TS组>PSA组>PSB组，但差异不显著。在断奶后期开食料干物质采食量进一步上升，PSA组较TS和PSB组高，但TS组拥有更高的重料比。说明在断奶后期，TS组较PSA和PSB组更适宜犊牛的生长发育，这可能是TS中包含较大粒径的玉米和全颗粒的大麦，可以促进犊牛反刍，完善瘤胃功能，使瘤胃发育更为完善，所以在断奶后期，对开食料的采食量更高，重料比更高。综合看，在断奶及断奶后2周期间，TS对于干物质采食量及重料比有一定提高效果，但差异不显著。

犊牛反刍行为的出现，表明瘤胃功能开始完善，是瘤胃发育最直观的指标，TS组较PSA和PSB组更能促使犊牛更早地产生反刍行为，说明了多颗粒状开食料对犊牛瘤胃发育的促进作用。瘤胃的发育需要一定硬度的饲料颗粒的刺激[3]，瘤胃壁在多颗粒状开食料的摩擦刺激下，更易去角质化，早期摄入的精料和粗料在瘤胃内进行发酵，产生挥发性脂肪酸进一步促进瘤胃乳头的发育[21]，促进瘤胃功能的完善，因此TS组犊牛初次反刍时间早于PSA和PSB组。试验测得的瘤胃液pH在合理范围之内，TS和PSA组瘤胃液pH在断奶前后的差别不大。PSB组瘤胃液pH在断奶后期降低较多，从采食量数据可知，PSB组断奶前期开食料占总干物质采食量比例较低，断奶后期开食料干物质采食量上升后，瘤胃内发酵水平短时间内提升，产生的有机酸降低了瘤胃液pH。TS组42日龄时瘤胃液氨氮含量较PSA和PSB组更高，可能是TS组瘤胃发育好，微生物区系建立的相对完善，在能量充足的情况下对氮的利用率高，且TS组重料比较PSA和PSB组高，说明饲料转化率更高，相互印证。

IgG在体液免疫应答中发挥着重要的角色，是评价动物免疫能力的隐性指标。42日龄，TS组血液IgG含量最低，可能是由于TS组饲料外部喷涂糖蜜，吸引较多苍蝇，苍蝇传播的细菌通过直接作用或者间接产生毒素，进入机体后结合并消耗IgG，降低了血液IgG含量,因而造成TS组没有显现出较高的促进生长发育的作用。

腹泻是影响犊牛生长发育的重要原因之一。本试验中，犊牛腹泻多发生在3周龄，试验犊牛36头中只有2头未发现腹泻情况,可知腹泻几乎是犊牛生长必须面临的阶段。这可能是犊牛消化器官功能的完善时期。正是瘤胃发育初期，瘤胃开始发挥其发酵的功能，但发酵的环境，如pH等不完善，以及瘤胃自身调节功能的不完善，导致发酵产物不能被后部肠道利用，或对功能并不完善的后部肠道造成刺激，影响了对营养物质的吸收，从而导致腹泻的发生。在饲喂3种开食料时犊牛腹泻情况随日龄的分布可知，PSB组的犊牛较TS早1.75日龄进入腹泻阶段，PSB组开食料是粉末状的，容易造成糊口现象，糊口现象的更深层次可能是消化道内也有食糜弥散分布，尤其是瘤胃内，可能会造成犊牛消化器官对牛奶和食糜的错误识别[22]，影响食管沟的闭合，造成不良发酵，导致腹泻。在腹泻分布后期，TS组比PSB组提前约3日龄结束腹泻现象，这可能是由于TS组开食料中粗粉的玉米和全颗粒的燕麦更适宜犊牛瘤胃的初步发育，犊牛更易渡过早期瘤胃发育阶段。试验中，在这一阶段之后，TS组在40和59日龄分别有1只犊牛腹泻，与之吻合的是，试验在夏季开展，有很多苍蝇，TS组因其外部喷涂糖蜜，吸引了更多的苍蝇。可以推断，是这些苍蝇传播的细菌或者细菌产生的毒素造成了2头犊牛的非营养性腹泻[23]，而PSA和PSB组中的糖蜜和饲料颗粒混合更加均匀，表面无可见糖蜜，吸引的苍蝇数量较少。

4 结 论

湿热环境下，多颗粒状开食料较颗粒状开食料和粉末状开食料更能促进犊牛的生长发育，使犊牛尽早产生反刍行为,从而加快瘤胃功能的完善。

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*Corresponding authors: ZHEN Yuguo, associate professor, E-mail: nickzhen@263.net； BU Dengpan, professor， E-mail: budengpan@126.com

(责任编辑 王智航)

Effects of Starters in Different Physical Forms on Growth and Development, Rumen Fermentation and Blood Parameters of Dairy Calves

DU Chao1,2ZHEN Yuguo1*KERTZ Alois Francis3SHEN Yifan2BU Dengpan2*

(1.CollegeofAnimalScienceandTechnology,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China; 2.StateKeyLaboratoryofAnimalNutrition,InstituteofAnimalSciences,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100193,China; 3.AndhilLLC,St.Louis63122,USA)

The objective of this study was to determine whether the physical forms of starters could influence growth and development, rumen fermentation and blood parameters of dairy calves under hygrothermal environment. Thirty-six Holstein female calves were randomly assigned to 1 of 3 groups with following starters differing in physical forms: pelleted starter (PSA group,n=12), fine powder starter (PSB group,n=12) and texturized starter (TS group,n=12). The whole experiment lasted for 63 days with a 42-d milk feeding period (pre-weaning period), a 6-d weaning period and a 14-d post-weaning period. Calves were fed starters since 5 days of age. At 1, 42, 49 and 63 days of age before morning feeding, blood sample was collected, and body weight was measured; at 49 and 63 days of age before morning feeding, rumen fluid was collected by the method of gastric canal. Feed intake and temperature-humidity index (THI) were recorded everyday. The results showed that under hygrothermal environment: 1) at weaning period and after being fully weaned for 2 weeks, TS group had higher start dry matter intake, average daily gain and gain-to-feed ratio than PSA and PSB groups, and PSB group had the lowest values, but the differences were not significant (P>0.05). 2) Calves in TS group exhibited rumination behavior 3.8 days earlier than that in PSB group and 4.7 days earlier than that in PSA group (P<0.05). TS group had a significantly lower ammonia nitrogen content than PSA group at 63 days of age (P>0.05). 3) PSA group had a significantly higher immunoglobulin G content than TS group at 42 days of age(P<0.05). 4) The initial diarrhea time of PSA and TS groups showed 0.44 and 1.75 days later than PSA and PSB groups, but there was no significant difference (P>0.05). It is concluded that under hygrothermal environment, compared with pelleted starter and fine powder starter, texturized starter can promote calf growth and development, early exhibition of rumination behavior, and complete of rumen function.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(6)：2153-2161]

calves; starter; rumination; intake; temperature-humidity index; rumen fermentation

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.06.038

2016-12-05

“十二五”科技支撑计划(2012BAD12B02-5)；中国农业科学院科技创新工程(ASTIP-IAS07)；奶牛产业技术体系北京市创新团队(BAIC06-2017)

杜 超(1991—)，男，陕西西安人，硕士研究生，从事反刍动物营养研究。E-mail: duchao105@163.com

*通信作者:甄玉国，副教授，硕士生导师，E-mail: nickzhen@263.net；卜登攀，研究员，硕士生导师，E-mail: budengpan@126.com

S823

A

1006-267X(2017)06-2153-09