陕西地区某奶牛场TMR诊断和日常管理分析

张 帆,张 俊,杨 婷,王弘浩,姚军虎,曹阳春

(西北农林科技大学 动物科技学院,陕西 杨凌 712100)

TMR是一项奶牛高效饲喂管理技术,它是根据奶牛营养需要将各种饲料均匀混合,配制出营养均衡的饲粮配方。应用TMR技术可显著改善饲粮的适口性,稳定饲粮中的营养成分,提高动物的采食量和生产效率[1]。TMR日粮的饲喂对奶牛的生产性能有明显的影响[2-3],延长搅拌时间会显著影响TMR的粒度,提高养分的消化率[4]。与精粗分开饲喂相比,饲喂TMR可以为奶牛提供完整的、营养均衡的饲粮,减小乳脂抑制和其他消化紊乱的可能性[5]。

规模化奶牛场的饲养管理是为实现长期利益最大化或完成其他特定目标而作的协调和管理,不仅影响到奶牛场的效益,同时也关乎奶牛的健康生长和食品安全。如何加强规模化奶牛场的饲养管理,确保TMR饲喂的科学性,是目前亟需解决的问题之一。与单独饲喂粗饲料和精料相比,饲喂TMR可以更快、更经济地大规模饲养奶牛,但也必须考虑饲喂管理[5]。目前,陕西中小规模化奶牛场多数存在TMR日粮配方设计营养不均衡,加工时间不合理,混合不够均匀,颗粒大小分布比例不适宜等问题。同时受经营管理理念落后、饲养管理水平不高等因素影响,奶牛规模养殖的效益普遍不高,生产潜力没有充分发挥。因此,本研究通过对奶牛场TMR日粮进行营养诊断,同时进行管理评价,对比分析其泌乳效率、乳品质及养殖场收益,制定针对性措施,有助于进一步提高饲养管理水平和养殖效益。

1 材料与方法

1.1 试验动物与试验设计

选取陕西泾阳某奶牛场引进的澳大利亚全群泌乳奶牛为试验牛群,根据奶牛生产性能测定(dairy herd improvement,DHI)报告获得牛群信息。采用TMR全自动装料和投料机械设备对牛群进行饲喂管理,每天饲喂奶牛3次(7:00、15:00及22:00),饲喂奶牛前30 min进行挤奶,自由饮水。根据泌乳水平将牛群分为高中低产3组,每组35头牛,试验期为1个月,采样次数为重复,进行3次采样,每次连续采样3 d,每个指标每个重复的数值是每次连续3 d采样数值的平均值。

1.2 样品的采集和保存

每天每头牛的乳样早中晚采集后4∶3∶3 混匀,加入数滴重铬酸钾,4 ℃保存。在每天每班次投料之后,奶牛采食之前采集,每个样品不少于500 g,每个泌乳水平随机采集27个乳样和27个TMR样品,作为试验阶段奶牛泌乳水平及基本营养成分的待测样。TMR颗粒分布样品采集:在饲喂线的前、中、后端,在两侧饲槽上分别各取100～200 g的TMR,然后将前、中、后端样品混合均匀,共采集400～500 g样品,65 ℃烘干密封保存。

1.3 检测指标与样品分析

1.3.1 TMR检测 TMR质量检测指标含TMR颗粒分布、TMR基本营养成分等。TMR应用效果检测指标含产奶量、乳成分、脂蛋比、乳尿素氮等。

1.3.2 TMR颗粒大小分布 TMR颗粒分布推荐值参照徐明[6]、Caccamo等[7]所示。

应用宾州筛测定步骤:本试验通过美国宾州颗粒度分级筛(PSPS)测定各群泌乳牛TMR日粮颗粒分布及物理有效中性洗涤纤维(peNDF)含量。PSPS是检测TMR长度是否适宜的最佳工具。

PSPS使用方法:组装筛网至工作状态。最上层筛网孔径最大,根据筛网孔径由大至小依次排列,底盘位于最底层。将宾州筛至于水平光滑的地面,从上到下依次是19 mm筛层、8 mm 筛层、1.18 mm筛层、底盘。在饲喂线的前、中、后端,在两侧饲槽上分别各取100～200 g的TMR,然后将前、中、后端样品混合均匀,采集400～500 g放于宾州筛的顶层。朝8个方向摇动宾州筛,每个方向水平移动5次,重复这个过程7次,总共8组,每水平移动5次旋转90 °,摇动力度要均匀且能够使TMR饲粮中不同长度饲料分布与其对应的筛层(水平移动中不应该有垂直运动,PSPS水平移动的推荐频率至少1.1 Hz(大约水平移动1.1次/s)或每次水平移动的距离至少17 cm)[8-9]。称量每层筛上物的重量。计算每层筛上物重量占总重的比例。

1.3.3 饲槽评分 使用饲槽评分检测饲料供应量和奶牛采食行为是否合适。每次清槽前对饲槽上的剩料进行评分。1分:饲槽上无剩料;2分:剩料在饲槽不同区域分布不均匀,或剩料量少于投料量的5%,且剩料多为无法采食的秸秆和玉米芯等;3分:剩料在饲槽不同区域分布基本均匀,为投料量的5%～10%,剩料均在饲槽70 cm以内,剩料与投料在物理性状上基本一致;4分:食槽上饲料的最大厚度为5～10 cm,或剩料多集中于饲喂线70 cm外;5分:食槽中饲料的最大厚度超过10 cm。

1.3.4 体况评分 奶牛在不同的生理时期应该保持一个合适的体况。体脂储存对产奶量是必须的。但过胖的牛易发生酮病、瘤胃移位、产后瘫痪、子宫炎、乳腺炎、跛行、干物质采食量下降。干奶时体况大于3.75,下一胎发生难产、胎衣滞留、子宫感染、卵巢囊肿和流产的几率会增大。高效的高产奶牛体况一般不会经历大幅度变化,低产牛经过一个胎次之后体况反而变化明显。大多数奶牛都会在产后100 d体况下降,干奶前体况增加,得到恢复。一个管理好的牛场不同生理阶段奶牛体况分值超过推荐值的的奶牛比例应该小于10%[6]。

图1 奶牛在不同生理时期的适宜体况评分标准

1.3.5 躺卧率 每天在奶牛挤奶之前进行躺卧率统计。以泌乳水平为处理,以统计次数为重复。共进行3期,每期连续3 d早中晚检测。躺卧率(%)=躺卧奶牛数÷(站立奶牛数+躺卧奶牛数)×100。

1.3.6 TMR样品分析 检测干物质、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、钙、磷、中性洗涤纤维和淀粉含量。测定方法参照于震[10]所示方法。

1.3.7 乳品质分析 检测乳脂率、乳蛋白、乳糖、总固体、体细胞、乳尿素氮。乳成分分析(乳脂率、乳蛋白率、尿素氮等)送到陕西DHI中心进行检测。体细胞数是将奶样细胞核染色后,通过电子自动的计数器测后定得到的结果。

1.4 数据分析

试验的原始数据用Excel 2010表格整理后,采用SPSS 18.0软件中的One-way ANOVA分析和Duncan法多重比较进行数据分析,用平均值±标准误的方式来表示结果,P<0.05为差异显著。

2 结 果

2.1 TMR日粮营养成分

由表1可见,高、中、低产群奶牛TMR日粮水分含量分别为51.11%、54.05%、56.58%。TMR水分含量一般为45%～55%。各组奶牛的TMR含水量基本符合要求,但低产群TMR日粮水分比推荐水分高1.58%。不同泌乳水平的奶牛的TMR日粮中高产和中产牛群DMI显著高于低产牛群(P<0.05)。高产和低产群饲粮粗脂肪含量显著高于中产群(P<0.05),高产群饲粮粗蛋白和磷含量显著高于中产和低产群(P<0.05),高产和中产群饲粮NDF含量显著低于低产群(P<0.05)。3组饲粮中干物质、粗灰分、钙和淀粉含量无显著差异性(P>0.05)。

根据NRC(2001)[11]的规定,粗蛋白和钙的含量大于推荐标准,而磷和淀粉小于推荐标准。高产和中产群NDF符合标准,低产群大于推荐标准。

2.2 TMR颗粒大小分布

由表2可见,第一层TMR颗粒分布比例(>19.00 mm)高产群显著低于中产和低产群(P<0.05);第二层(8.00 mm～19.00 mm)比列高产群显著高于低产群(P>0.05);第三层(1.18 mm～8.00 mm)比例低产群显著低于高产和中产群(P<0.05);第四层(<1.18 mm)比例3组之间差异不显著(P>0.05)。低产群的peNDF显著高于高产和中产群(P<0.05)。与推荐标准相比,第一层均高于推荐标准15%,第二、三层除了低产群低于推荐标准,高产和中产群均符合推荐标准30%～40%,底层高中产群符合推荐标准小于20%,低产群大于推荐标准。

表2 不同泌乳水平奶牛TMR日粮颗粒大小分层比例(鲜重,%)

2.3 奶牛场管理评分

由表3可见,奶牛场饲槽评分均值都低于3分,在生产实践中都存在奶牛投料量不足的现象。随泌乳水平的降低,饲槽评分逐渐降低。3组牛群的粪便评分在3.00～3.27分之间,低产群粪便评分显著高于高产和中产群(P<0.05),各群体况评分均高于3.5,低产群体况评分显著高于高产和中产群(P<0.05),与推荐值相比,3个群体的粪便评分均在推荐范围之内,体况评分高于推荐标准,牛群整体偏肥。平均躺卧率均大于80%,各组之间差异不显著(P>0.05)。

表3 奶牛场的管理评分

2.4 泌乳性能

由表4见,高产群产奶量显著高于中产和低产群(P<0.05),分别为28.23 kg/d、20.20 kg/d和9.77 kg/d,与其对应的3.5%和4%乳脂校正乳各组之间差异显著(P<0.05)。乳脂率范围为4.39%～5.30%,乳蛋白为3.50%～3.80%,高产群的乳脂率和乳蛋白含量显著低于中低产群(P<0.05);高产群乳糖含量显著高于低产群(P<0.05),总固体显著低于低产群(P<0.05);尿素氮范围为10.05～12.33 mg/100 mL,体细胞数8.58×104/mL～14.58×104/mL,体细胞数和尿素氮在各组之间无显著差异(P>0.05);各组奶牛的平均泌乳天数差异不显著(P>0.05),随泌乳水平的升高逐渐增大。高产群的泌乳效率显著高于中产和低产群(P<0.05),分别为1.55、1.32和0.79。

表4 不同泌乳水平奶牛泌乳性能和泌乳效率

由图2可见,泌乳天数大于300 d的奶牛比例超过50%,超过351 d比例为16.41%,处于泌乳前期(1～100 d)、泌乳中期(100～200 d)、泌乳后期(大于200 d)的奶牛泌乳天数分布比例分别为3.91%、7.81%和88.29%。

图2 泌乳天数的分布比例

2.5 泌乳收益

由表5可见,每头奶牛每天奶收益(只扣除饲料成本),高、中、低产群分别为:当原奶收购价为3.80元/kg时,收益分别为47.39元、28.12元、-6.35元,低产群出现亏损;3.5%FCM收购价为3.80元/kg时分别为60.65元、41.95元、2.89元,高产群的收益是低产群的20倍;以4%FCM收购价为3.80元/kg时收益分别为53.66元、37.01元、0.87元,高产群的收益是低产群的50倍左右。

表5 不同泌乳水平的泌乳收益

3 讨 论

3.1 TMR基本营养成分

TMR日粮水分含量适宜范围为45%～55%。水分含量过高或过低都会影响TMR日粮配方的准确性。水分含量过低,会使饲料混合不均,使奶牛挑食、干物质采食量下降;过高会使奶牛摄入的营养不均衡,唾液分泌减少。本试验奶牛场TMR水分含量范围为50.05%～56.58%,其中低产群TMR水分含量比推荐水分高1.58%,说明低产牛群存在摄入日粮营养不均衡的现象,因此,在生产实践中应该随时检测TMR日粮水分含量,以免过干或过湿,导致奶牛出现挑食营养摄入不均衡的现象。

DMI较低是众多规模化牛场的第一限制性营养因素,DMI增加意味着更多的营养摄入,根据经验每增加1 kg干物质,牛奶产量将大约增加2 kg[13]。本试验中DMI高的牛群产奶量高,这可能是由于DMI的摄入增加了奶牛的产奶量。Buccioni等[14]认为 DMI的下降程度与脂肪在饲粮中的添加量有关。有研究表明,饲粮中添加脂肪可以增加能量摄入量和乳脂合成率,从而增加泌乳输出能或改善能量负平衡,提高奶牛的生产性能[15-16]。也有研究发现,高脂肪饲粮在泌乳第1周会抑制 DMI 和产奶量[17],高脂肪饲粮中脂肪水平较高、非结构性碳水化合物含量较低,导致DMI下降。一般奶牛基础日粮本身含有3%左右的脂肪,本试验中高产群的粗脂肪含量和DMI均显著高于低产群,且脂肪含量符合奶牛基础饲粮的要求。

NRC(2001)[11]给出的日产奶量为35 kg的泌乳牛TMR的CP指标为15.20%,本试验中产奶28.23 kg的奶牛TMR中粗蛋白水平均高于15.20%。对比饲粮组成,发现本试验高产和中产群蛋白饲料的使用量均高于低产群,这可能是高中产群饲粮蛋白含量高的原因。在不降低动物生产性能的前提下,可适当减少蛋白原料的使用量,这不仅节约蛋白质原料,降低饲粮成本,增加收益,也有效降低我国养殖业对进口原料的依赖。

反刍动物饲粮中充足的纤维可以满足奶牛的需求,对于维持瘤胃功能、乳脂浓度和动物性能至关重要。有研究表明,饲粮中添加玉米青贮和苜蓿干草中的高可消化NDF可以促进奶牛的DMI和产奶量[18-19]。本试验在不同产群的饲粮组成中添加苜蓿和玉米青贮,能够在满足奶牛对纤维需求的同时提高其采食量和产奶量。充足的NDF也可以防止泌乳奶牛乳脂率的下降[20],维持牛奶中乳脂率的稳定和促进乳蛋白的合成,NRC(2001)[11]建议泌乳奶牛饲粮干物质中应含有25%的NDF。本试验TMR中的NDF含量远远大于NRC(2001)的推荐值,低产群NDF含量显著高于高中产群。这与Kanjanapruthipong等[21]的研究结果随着饲粮NDF水平的提高,产奶量显著下降相一致。

NRC(2001)[11]中泌乳奶牛饲粮磷推荐值为0.35%,饲粮钙的推荐值为0.65%。Wu等[22]认为饲粮磷水平为0.38%对高产奶牛己经足够。Wang等[23]研究表明,泌乳21.5 kg/d的奶牛,日粮磷含量0.37%即可满足需要。根据所使用的饲料成分,不需要在饲料中添加无机磷补充剂就可以获得该浓度的磷。本试验中产奶量9.77～28.23 kg/d的泌乳奶牛饲粮磷含量为0.09%～0.12%,钙的含量1.18%～1.56%,其中磷含量小于推荐值,钙的含量大于推荐值。饲粮磷作为反刍动物磷主要来源,低磷饲粮(<0.35%)会对产奶量和牛奶成分产生负面影响[22],导致瘤胃微生物活性受损[24]。饲粮钙含量大于1%时,会降低动物的DMI和生产性能。因此本试验3组奶牛的饲粮钙和磷的含量对于反刍动物均存在不利影响,需根据饲养标准进行调整。

3.2 TMR颗粒大小分布

TMR颗粒第一层(>19 mm)的分布比例高于推荐范围,低产群显著高于高中产群,这可能是由于低产群饲粮中添加了麦秸。TMR精料成分是属于饲料中较小的成分,对奶牛具有高度适口性,成为奶牛倾向选择的对象[25-26]。食入过多的高精料饲粮会导致瘤胃发酵不良和亚急性瘤胃酸中毒[27]。本试验中TMR第一层的分布比例过大,可能会出现奶牛挑食的现象,食入过多的颗粒较小的精料。因此在进行TMR制作过程中应注意饲粮颗粒大小,适当延长搅拌时间,提高TMR混合料的均匀度,同时保证颗粒粒度在推荐范围之内。Yang等[28]研究表明,增加日粮peNDF的含量可显著增加奶牛咀嚼时间,从而减少奶牛酸中毒的风险。本试验中,高产奶牛TMR的peNDF含量显著低于中产和低产群,DMI显著高于中产和低产群的结果一致。总体而言,所调查的陕西奶牛场的TMR颗粒分布主要是由于第一层颗粒分布比例均高于推荐范围,且随泌乳水平的增加比例分布逐渐升高,这就可能造成其他层筛上物的分布比例偏小的现象。

3.3 粪便评分及舒适度管理

饲槽管理的目标就是确保奶牛采食到新鲜、适口和平衡的 TMR 获取最大的DMI。饲槽评分过低,表明奶牛处于饥饿状态,应每5 d增加5%投料量,直到评分达到3分为止;分数过高,表明饲料堆积,应检查原料适口性(贮存时间长、变质、发霉)、含水率(青贮和啤酒糟)、卸料均匀度和推料次数,排除上述问题后,应每5 d降低投料量3%,直到评分为3为止。本次试验饲槽评分均低于2分,表明奶牛处于饥饿状态,应该适当提高投料量,使得饲槽评分逐步升高到3.0。泌乳牛可以适当增加投料量,剩料可以投喂给育成牛和低产牛。

饲粮营养成分不合理就会引起粪便的异常,通过观察粪便就可以发现奶牛存在的健康问题。粪便评分3分是理想的评分结果,表明日粮结构合理。本试验中高中群奶牛的粪便评分为3分,低产群奶牛的粪便评分大于3分,可能是由于低产奶牛日粮中含有较高的纤维饲料。通过观察粪便状况来调整日粮,不仅可以有效提高产奶量,更重要的是能有效提高饲料利用率[29]。

体况评分是除配种、发情鉴定之外对奶牛繁殖性能影响最大的因素。本试验牛群体况偏肥,平均泌乳天数分别为287.83 d,大于推荐值150～170 d,泌乳天数都过长,产犊间隔过大。产犊间隔过大会造成泌乳奶牛的产奶损失,因此,及时调整奶牛的管理饲养,降低体况评分是该奶牛场增加产奶量的有效途径。

奶牛体重较大,如果站立太久或奶牛躺卧姿势不合理都会影响产奶量,若躺卧率大于80%则表明卧床条件良好,奶牛舒适度较优。由于本试验奶牛的躺卧率均高于80%,这可能是由于该奶牛场采用的是现代化卧床,有单独设立的运动场。

在规模化奶牛养殖中,TMR饲喂过程中受饲养管理的影响,容易产生生产性能差别较大的奶牛,从而引发一系列的养殖问题。进行饲槽和粪便评分,能够及时发现奶牛养殖过程中问题,调整饲粮,改善奶牛的生产性能,提高养殖效益。

3.4 TMR与乳成分

饲粮对乳糖的影响较小,乳脂、乳蛋白和尿素氮(MUN)对饲粮的变化更敏感[30]。已有研究表明,奶牛的产奶量主要受DMI的影响,高DMI能够为奶牛生产和乳成分合成提供更多的营养底物[31]。这与本试验中高产奶牛饲粮DMI高的结果一致。

乳脂率和乳蛋白率是衡量牛奶质量的重要指标,可指示出奶牛的营养状况、饲粮的配合是否合理及奶牛的健康状况等[32]。一般标准牛奶中的含脂率为3.50%,本试验中的乳脂率高于标准值,说明奶牛场的乳品质良好。有研究表明,TMR提高了精饲料和粗饲料同步性,对粗饲料的揉搓使适口性得以改善,进而促进了粗饲料的采食量,提高乳脂率[33]。Kmicikewycz等[34]认为以玉米青贮为基础的饲粮中,添加干草的饲粮乳脂浓度都显著降低。Baldin等[35]研究表明,高产奶牛的乳脂浓度低于低产奶牛。本试验高产群的NDF含量和乳脂率显著低于低产群的结果与前人研究结果一致。

乳脂乳蛋白比(脂蛋比)可提示营养状况,同时脂蛋比和乳尿素氮均能够反映奶牛日粮能氮平衡,一般脂蛋白比值应为1.1～1.2[36]。脂蛋白比太低,可能是饲粮组成中精料太多或缺乏粗纤维; 而脂蛋白比过高,可能是饲粮中添加过量脂肪或饲粮中蛋白不足,此时应及时对饲粮进行适当的调整[33]。本试验中饲粮的脂蛋比泌乳水平越高的奶牛,对饲料中脂蛋比的需求越低,脂蛋比1.25～1.39高于推荐范围,表明奶牛场存在饲粮脂肪过量或蛋白质不足的问题,因此应及时调整饲粮。

体细胞数(SCC)是衡量奶牛乳房健康的重要指标之一,关系到牛奶的产量和质量。通常,SCC低于10×104/mL牛奶被认为是健康的,即奶牛没有发生乳房炎[37]。实际上为减少现场条件下的诊断错误,当SCC高于20×104/mL时,奶牛存在患乳房炎的风险[38-39]。本试验乳中的体细胞数为8.58×104/mL～10.28×104/mL,因此奶牛的生存环境良好,乳房炎发生的风险比较低,能够产生品质较好的牛奶。

3.5 泌乳性能及效益

产犊间隔是衡量繁殖管理水平的综合指标。有研究表明,产犊间隔的增加会导致奶牛的产量下降[40],本试验中泌乳天数大于300 d的奶牛比例为50.32%,大于350 d的比例为16.41%,如果按照45～60 d的干奶期计算,那么该牛群至少有16.41%的奶牛产犊间隔大于12个月。

在泌乳效率中,高产群显著高于中产和低产群。仅扣除饲料成本之外,收益受原奶收购标准影响很大。由于乳成分含量,尤其乳脂含量与奶产量成负相关关系,当市场奶价定位不考虑乳成分时,低乳脂会获得更多收益,长期低乳脂可能引起奶牛瘤胃代谢异常,发生瘤胃亚急性酸中毒,因此,奶源收购标准合理化,有利于促进我国奶业健康稳定发展。

本试验中高产相对中产、低产投入的饲粮成本更高。但当3.5%FCM定价为3.8元/kg时,在扣除日粮成本之后进行收益比较:高产收益是低产的20.99倍、中产的1.45倍,因此提高单产是改善奶牛养殖效益的重要途径。

4 结 论

该奶牛场所使用的TMR日粮实测的营养成分均不在奶牛营养推荐范围内,奶牛场的管理水平也高于或低于推荐范围。过高过低的营养成分均会造成奶牛某些代谢疾病的发生,降低奶牛生产性能。管理水平较低会影响奶牛的健康状况和生长性能。因此,及时调整TMR营养成分,提高奶牛场的管理水平达到推荐标准是该奶牛场提高奶牛的生产性能和养殖效益的有效途径。