饲粮中物理有效中性洗涤纤维水平对奶牛营养调控的研究进展

边佳伟 ，陈凤亭 ，李 妍 ，李秋凤 ，曹玉凤 ，刘 博 ，李建国 ，高艳霞

（1.南京农业大学 动物科技学院，江苏南京210000；2.河北农业大学 动物科技学院，河北保定071001；3.河北农业大学动物医学院，河北保定071001；4.河北省衡水市农牧局，河北衡水053000）

粗纤维是反刍动物必需的营养素之一，可分解产生挥发性脂肪酸为动物体供能，有助于反刍动物分泌唾液、反刍、瘤胃健康，粗纤维缺乏会导致乳脂率降低以及消化功能不正常[1]。由此可见，粗纤维是影响奶牛营养代谢的重要因素之一。而在实际生产中，以中性洗涤纤维（NDF）为主要因素配制的TMR，虽然在理论上满足了奶牛正常的营养需要，但仍会出现瘤胃酸中毒、乳脂率下降等诸多现象，其原因主要是在 TMR加工过程中没有意识到纤维的物理有效性。当物理有效中性洗涤纤维(physically effective neutral detergent fiber，pe NDF)的概念从 Menters[2]提出之后，以上问题才得到有效解决。

日粮中的pe NDF通过影响动物反刍活动及瘤胃内容物，使唾液中缓冲物质更加高效的中和酸性物质，确保了瘤胃健康，使瘤胃的内环境保持稳定，提高了奶牛生产性能[3]。本文通过讨论奶牛饲粮中不同pe NDF水平对奶牛生产性能及生理指标的影响，包括干物质采食量（DMI）、饲料消化率、瘤胃发酵指标和产奶性能。

1　物理有效中性洗涤纤维的测定方法

饲料中的pe NDF是用中性洗涤纤维含量和该饲料物理有效因子（pef）的乘积表示，pef的变化范围从0到1，0指的是NDF不能刺激咀嚼行为；1指的是NDF刺激最大咀嚼行为。饲料中NDF的含量可在实验室用FOSS纤维仪测得，而pef测定方法有：回归分析法、宾州粗饲料颗粒分级筛法（PSPS法）、中国农大全混合日粮便携分级筛法、线性模型法测定等，其中回归分析法和PSPS法为最常用的两种方法。具体方法如下：

1.1回归分析法

Pe NDF是粗饲料物理性质的一种，其对纤维的有效性具有很大影响。Pe NDF是对影响奶牛咀嚼时间的长短及频率的关键因素。Mertens（1997）建议可通过回归分析利用咀嚼活动计算 pe NDF的pef，即所食日粮的咀嚼时间和反刍动物饲喂长颗粒饲料时的咀嚼时间的比值表示为日粮pef。

1.2宾州粗饲料颗粒分级筛法（PSPS法）[4]：

宾州颗粒度分级筛 (Penn State Particle Size Sepa-rator-PSPS)是现在能在短时间内有效分析日粮颗粒大小的方法之一，它能够将日粮中的颗粒度分为三类。Lammers测定不同粗饲料在三种孔径范围的长度分布（＜8mm，8-19mm，＞19mm）及其在不同分布内的NDF含量。结果表明，经过最小孔径的筛孔（4mm、6mm）得到的筛上物残留的比例和经过咀嚼活动后测得的玉米青贮和牧草青贮的pef相一致。

2　日粮peNDF水平对奶牛营养调控作用机理

2.1保持瘤胃环境稳定和瘤胃功能正常[5]：瘤胃内的微生物可利用淀粉产生VFA，日粮中pe NDF水平通过控制淀粉发酵，维持瘤胃内正常的 pH值，日粮中合适的 pe NDF可增加动物的咀嚼和反刍活动，从而降低因淀粉发酵速度过快而引起瘤胃酸中毒。

2.2维持奶牛的生产性能：日粮中pe NDF与乙酸和乳脂肪的含量有关，因此，若要保持较高的乳脂率和产奶量，应将日粮中的pe NDF控制在适宜的水平。

2.3为奶牛提供能源：饲料pe NDF在瘤胃发酵中扮演着重要角色，是瘤胃发酵的底物。而反刍动物的主要能源来自经瘤胃发酵产生的VFA。

2.4促进胃肠道蠕动：有研究表明pe NDF可以对反刍动物的肠黏膜产生一定的刺激作用，从而促进反刍动物胃肠道的运动，促进粪便排泄[6]。

3　日粮pe NDF水平对奶牛的影响

3.1对奶牛采食量的影响

在实际生产中，存在很多影响奶牛干物质采食量（DMI）的因素，其决定了奶牛是否健康和是否满足生产需要。一般来说，饲料通过瘤胃及消化道速率可调控奶牛的DMI。提高饲粮中pe NDF水平能奶牛的咀嚼次数，从而提高饲料过瘤胃的速度。曹志昂[7]等通过增加TMR的搅拌时间来降低饲粮中pe NDF水平，相比于对照组，奶牛DMI随饲粮中pe NDF水平的降低而降低。李飞[8]等在各组DMI无差异的条件下，通过控制苜蓿干草的粒度降低了饲粮中pe NDF，结果表明其并不影响奶山羊对玉米青贮、苜蓿干草等粗饲料及 NDF的采食量。对于日粮中 pe NDF水平对奶牛采食量的影响，各个研究之间都有所差异，造成该结果的原因可能是由于各配方中精粗比不同，当粗料比重较大时，DM会随着饲料颗粒变小而増加，当饲喂高精料日粮时，影响奶牛采食量的主要因素就不再是瘤胃物理填充。

3.2对奶牛咀嚼行为及反刍时间的影响

控制奶牛咀嚼和反刍活动的关键因素是日粮中颗粒大小。而奶牛的采食量是反应pe NDF的主要指标。大颗粒饲料使日粮中 pe NDF浓度增加，随着粗料长度和饲料粒度的增加，动物的咀嚼活动也会有效地提高，同时唾液流通速率、瘤胃酸碱值、醋酸盐和丙酸盐比例、乳脂水平也会有所提升[9]。因此日粮pe NDF含量是影响反刍动物进食行为的关键因素。有些学者研究[10、11]日粮中不同的精粗比是影响奶牛的咀嚼活动的重要因素之一。高粗料日粮与低粗料日粮相比，虽然提高了奶牛的采食、反刍以及咀嚼时间但是却降低了采食的速度。还有学者发现当日粮中的pe NDF含量过低或TMR粉碎的过细的时候，粗饲料长度会对动物的咀嚼时间产生显著的影响。

3.3对奶牛营养物质的消化率的影响

日粮的粗纤维水平对消化道内源蛋白质排出量的影响至关重要，纤维水平上升，粪内源氮的排出量也会增多，而使日粮可利用能值的降低。李美鑫等的研究发现，当日粮中pe NDF的浓度增加，绵羊对OM、CP、DM、NDF与ADF的表观消化率降低。有研究表明，Pe NDF水平的增加也导致了NDF在牛小肠中的消化量和消化率表现出先降低而后升高的趋势，而NDF的消化率在瘤胃和除小肠外全肠道中均有上升的作用。陈青[14]等研究发现，将不同浓度的pe NDF的饲粮对奶牛进行饲喂，其DM、CP、NDF和ADF在奶牛全肠道的消化率也在一定程度上受到影响，当日粮pe NDF水平升高时，各营养成分消化率显示出先升后降的趋势，与前人研究结果一致。各学者对饲粮不同pe NDF水平对奶牛营养物质消化率的影响的结果有差异，可能原因是：一是由于各个试验的周期长短不一，二是由于各试验中使用的试验瘘管牛情况不同。

3.4对奶牛瘤胃发酵的影响

日粮pe NDF水平的高低或日粮粗细程度、颗粒长短均会对反刍动物对纤维的消化率和动物瘤胃内的pH值产生显著的影响。瘤胃液pH、瘤胃内纤维素细菌活性、和乙酸/丙酸比例受饲粮颗粒的大小调控。

孙龙生等通过饲喂不同玉米青贮颗粒大小的三种pe NDF水平的日粮，研究结果表明：发现随着饲粮中pe NDF水平对奶牛瘤胃发酵指标的影响较为显著。当提高pe NDF水平时，瘤胃pH值呈先降低后缓慢上升的趋势、VFA含量呈逐渐降低趋势，并且瘤胃乙/丙值也逐渐增大。还有研究者发现（曹志昂）通过延长TMR的搅拌时间降低日粮中pe NDF水平，结果显示随pe NDF8.0水平的降低，瘤胃总VFC无显著变化但是乙丙比随日粮pe NDF8.0水平的降低而极显著降低。但是陈青等研究人员则通过调整日粮中羊草长度来控制日粮中pe NDF水平，结果发现瘤胃液pH均在6.0以上，当pe NDF水平较高时，瘤胃pH值也较高，但对其他瘤胃发酵指标的影响不显著。综合以上研究可以发现造成这种原因不同试验之间不同原料为基础的日粮配方即使相同的pe NDF水平所得的研究结果亦存在显著差异。

3.5对奶牛产奶性能的影响

有学者通过研究饲料颗粒大小对产奶性能的影响发现，饲料不会影响产奶量，但会影响乳成分。也有研究发现改变日粮中pe NDF水平，对奶牛产奶量及乳成分皆有影响。赵晓南[16]等在热应激条件下，选择泌乳中期的奶牛作为试验对象，经控制日粮中苜蓿干草的长度调整饲粮中pe NDF水平，发现产奶量随饲粮中pe NDF1.18水平的升高而降低，pe NDF1.18水平为24.20%时差异最为显著，在 pe NDF1.18水平为24.28%时，乳脂率、乳蛋白率均达到最高水平。张志刚[17]，等改变日粮中玉米青贮和羊草的长度将日粮中 pe NDF1.18水平调整为33.9%、32.4%、和30.9%，当pe NDF1.18水平为32.4%时产奶量最高，且乳脂率和乳非脂固形物均达到试验最高水平。各学者研究结果略有差异，而评价方法、试验设计、日粮配方等是导致这种差异的主要因素[18]。

4　结论与展望

饲粮中适宜的pe NDF含量是影响泌乳奶牛采食行为、营养消化、瘤胃发酵、生产性能的重要因素。而目前反刍动物日粮纤维的物理有效性评价尚不完善，由于评价体系、数据来源、动物种属、计算方法和优化目标不同，导致反刍动物有效纤维的明确需要量尚不确定[19]。因此应综合考虑各方面的因素，将我国反刍动物的实际生产情况与已有经验相结合，制定合理的评价体系，并确定出较为准确需要量范围，为我国科学养殖提供理论依据。

[1]史仁煌,董双钊,付瑶,等.日粮 NDF和 pe NDF对奶牛营养作用的研究进展[J].中国畜牧杂志,2015,15：83-87.

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[4]俞步清,梁祥焕,张骞,等.奶牛物理有效中性洗涤纤维营养研究进展[J].中国奶牛，2011,12：18-20.

[5]红敏,高民.日粮物理有效中性纤维对奶牛营养调控的研究[J].畜牧与饲料科学，2010,Z1：470-472.

[6]杨永新,王加启.反刍动物日粮物理有效中性洗涤纤维的研究进展[J].中国畜牧兽医,2011,04：5-10.

[7]曹志昂.日粮peNDF水平对泌乳牛咀嚼活动、瘤胃发酵及乳成分的影响[D].西北农林科技大学,2015.

[8]李飞.奶山羊亚急性瘤胃酸中毒模型构建与奶牛日粮CBI的优化[D].西北农林科技大学,2014.

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[14]陈青.荷斯坦后备母牛(8～10月龄)物理有效中性洗涤纤维需要量研究[D].扬州大学,2015.

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[17]张志刚.TMR中物理有效中性洗涤纤维对奶牛产奶性能的影响[J].中国动物保健,2012,11：13-15.

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