奶牛能量负平衡与产后疾病高发相关性的研究

文/高 健 王剑飞

（上海美农生物科技股份有限公司）

随着规模化和标准化养殖趋势的不断推进，目前我国奶牛养殖模式已经从最初粗放型个体化奶牛养殖成功地过渡到规模化、标准化养殖，截至2016年12月我国100 头以上规模化奶牛场比例已经达到52%，预计2020年奶牛规模化养殖比例有望突破60%[1]。“养牛就要养瘤胃”“TMR全混合均衡日粮”“奶牛舒适度提升”“精细化营养及管理”以及“健康奶牛产优质高产奶”等养殖理念已经被我国奶牛养殖者所接受和执行。在此背景下，为保障牧场运营效益与规模同步提升，分析并解决影响目前国内奶牛养殖运营效益相关问题尤为重要。

1 国内奶牛养殖业存在问题

2017年8月依据随机原则对江苏、安徽、山东、河北及宁夏五省10 家不同规模奶牛场实施影响运营效益相关因素的电话调研。由调研结果可知，奶牛疾病因素对牧场运营效益具有重要影响，占35%（图1）。对近年来国内奶牛养殖发病率较高的四类疾病（乳房炎、繁殖疾病、蹄病及酮病）的相关报道进行汇总（表1），以上四类疾病的发病时间主要集中在围产后期和泌乳高峰期，除繁殖疾病外，发病率均在20%以上。近年来因围产期奶牛疾病高发因素导致70%～80%成母牛淘汰发生在此阶段，给奶牛场造成了严重的经济损失[2]。

图1 影响牧场运营效益的相关因素

2 围产后期和泌乳高峰期奶牛疾病高发的原因

围产后期（产后0～15 天）和泌乳高峰期（产后16～100 天）是奶牛生产性能发挥的关键期。奶牛产前受妊娠性机械压迫因素影响，产后瘤胃黏膜吸附能力需要4～5周才能恢复[14]，同时产后受到催乳素的刺激，奶牛产奶量不断增加，导致产奶量高峰时间（产后4～6 周）早于采食量高峰时间（产后8～10周），引起产后能量摄入小于产奶需求，从而形成能量负平衡[15]。能量负平衡会直接引起氨基酸糖异生和不饱和脂肪动员增加，导致血浆中嘌呤产物和自由基含量增多，加剧了免疫器官的负担，引起免疫力下降和细胞损伤，增加隐性乳房炎发生率（45%～62%）[16，17]。严重的能量负平衡会加剧奶牛产后干物质采食量下降，进而体重下降，诱发营养不良性产后乏情及酮病。因此，能量负平衡是引起奶牛产后疾病增多以及影响奶牛场运营效益的关键因素。我国50%以上奶牛产后出现能量负平衡，产奶量越高，能量负平衡发生率越高[18]。

表1 奶牛常见四类疾病的发病率及发病时间对比

3 能量负平衡对奶牛的危害

3.1 能量负平衡对奶牛健康危害

能量负平衡可以直接造成奶牛的低血糖和酮病。奶牛围产后期低血糖发生率约为81.5%，产后低血糖增加了疾病危险系数，降低了奶牛的干物质采食量[2]。酮病主要发生在产后2～7 周，发病率16%～46%，造成损失约78 美元/头[8]。对产后70 天内、产奶量25 kg的88 头新产奶牛血液β-羟丁酸含量进行检测，酮病发病率达35.23%[9]。对产后28 天内2 个不同规模奶牛场酮病发生率进行调查，分别为17.95%和64.15%[10]。

能量负平衡也能间接增加奶牛产后隐性乳房炎及蹄病发生率，降低产后发情率，导致配种延迟。据Lago等[4]发现，能量负平衡引起奶牛产后体质下降，隐性乳房炎发生率达到38%～59%。随着奶牛产奶量的增加，能量负平衡使奶牛体能消耗加大，导致子宫复旧不全和产后90 天发情率降低[13]。受到能量负平衡影响的奶牛产后2 周内血液β-羟丁酸含量高于1.4 mmol/L，人工授精后奶牛受孕率下降20%[19]。

3.2 能量负平衡对奶牛生产性能的影响

能量负平衡不仅严重危害奶牛健康，同样会影响奶牛的泌乳性能。Duffield等[16]发现能量负平衡的严重程度与奶牛泌乳量之间具有相关性，能量负平衡越严重，奶牛体脂动员越多，引起血液中β-羟丁酸含量越高，奶牛产后2 周血液中β-羟丁酸含量为1.4 mmol/L时，产奶量降低1.88 kg/天，当血液中β-羟丁酸含量达到2.0 mmol/L时，产奶量降低3.3 kg/天。奶牛能量负平衡会加剧血糖消耗，而血浆中的葡萄糖是乳腺唯一可利用的能量物质，乳腺通过吸收葡萄糖合成乳糖，是调控乳腺渗透压控制产奶量的关键因素，血糖降低会干扰乳糖合成，从而影响产奶量。除此之外，能量负平衡继发的隐性乳房炎，会影响乳腺细胞对乳脂肪和乳蛋白的合成，间接导致产奶量下降约17.5%[17]。

4 能量负平衡的发生机理

目前普遍认为导致奶牛能量负平衡的因素主要包括产后干物质采食量不足和糖异生障碍。

4.1 干物质采食量不足

奶牛从干奶期过渡到泌乳期，会受到机械压迫导致产后瘤胃黏膜吸附能力恢复时间长，产后泌乳应激能耗增加[21]，分娩应激和瘤胃菌群平衡紊乱[22]以及热应激[23]。这些因素均会导致奶牛干物质采食量下降，摄入能量难以满足需求，血糖消耗和机体体脂动员增加，最终加剧能量负平衡[2]（图2）。

图2 干物质采食量与能量负平衡的关系

图3 奶牛能量代谢及能量负平衡[21]

4.2 瘤胃酵解及糖异生代谢障碍

奶牛摄入葡萄糖的途径包括两种：一是瘤胃酵解产生短链脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）参与糖异生过程；二是小肠葡萄糖吸收[24]。糖异生是机体组织器官将非糖物质（部分短链脂肪酸、乳酸、甘油及生糖氨基酸等）转化为葡萄糖的过程，奶牛围产期通过瘤胃酵解短链脂肪酸（丙酸为主）供能占奶牛泌乳净能需要量的50%～60%[25]。

由图2和图3所示，奶牛产后瘤胃菌群及瘤胃蠕动机能短期难以恢复正常，导致围产后期干物质采食量下降，瘤胃酵解障碍，产生丙酸、乙酸和丁酸含量降低[21]，短链脂肪酸含量下降引起糖异生氧化供能障碍，形成能量负平衡。围产期因乳糖合成及产奶净能增加导致血糖大量消耗，此时机体开始动员生糖氨基酸转化为葡萄糖，以及体脂动员氧化供能。当机体动用体脂产生的酮体和甘油三酯超过肝脏运输能力，引起脂肪肝和酮病发生并抑制脂肪氧化供能。干物质采食量上升缓慢，引起外源氨基酸供应不充足，血液氨基酸的不断消耗降低了生糖氨基酸糖异生过程，从而造成奶牛能量负平衡加重、血糖降低及乳蛋白合成障碍。因此快速提高小肠葡萄糖浓度和小肠吸收率成为解决围产期奶牛能量负平衡的关键。

5 解决能量负平衡的措施

产后血糖快速消耗和外源补充不及时，是能量负平衡发生的直接原因。轻微能量负平衡，奶牛短期内可通过体脂动员及糖异生途径自行解决，当发生严重能量负平衡或能量负平衡长期未得到解决时，会加剧对奶牛健康的危害。因此，如何建立预防和快速有效解决奶牛能量负平衡是全球奶业关注的焦点。目前国内外对奶牛能量负平衡的解决主要包括3 种途径：优化牛群结构管理、调整TMR日粮以及补充饲料添加剂。

5.1 优化牛群结构管理

做好干奶期及围产期牛群结构管理可有效改善奶牛体况，缓解能量负平衡。优化牛群管理主要包括牛群干奶期体况监控和新产牛产后输液补能。体况监控是利用5 分评分法及分群管理将奶牛产前体况控制在3.0～3.5 分，以避免产后过肥或过瘦引起干物质采食量下降和体脂动员及酮病发生。

5.2 调整TMR日粮

受妊娠期间胎儿压迫影响，干奶期前7周瘤胃吸收面积减少了50%，导致奶牛围产期TMR日粮提供的能量仅占需求的80%[22]。产前7 天是胎儿生长快速期，此时因瘤胃吸收面积降低导致奶牛采食干物质获取的营养难以满足胎儿生长和自身机体代谢需要。因此，理论上提高临产前奶牛TMR日粮中精料比例可解决围产前期能量负平衡问题，但是此措施会降低瘤胃pH值，当pH值小于6时，纤维消化率降低，又进一步降低干物质的采食量，加重能量负平衡。

5.3 补充饲料添加剂

围产后期瘤胃吸收面积处于恢复期，只有充分利用小肠吸收才可以有效改善产后能量负平衡。饲料添加剂添加量少，过瘤胃率高且小肠吸收率高，恢复供能效果显著。不同饲料添加剂的作用原理不同，解决奶牛能量负平衡的效率存在很大差异。目前改善奶牛能量负平衡及其并发症常用的饲料添加剂主要包括：丙酸盐（丙二醇、丙三醇等）、过瘤胃胆碱、过瘤胃脂肪及葡萄糖等[23，24]。

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