泌乳前期水牛能量代謝及其需要量初探

鄒彩霞 楊炳壯 韋升菊 梁賢威 李舒露 覃廣勝 李麗莉

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院水牛研究所,南寧 530001)

動物營養(yǎng)需要與養(yǎng)分利用率取決于動物品種、飼料、飼養(yǎng)管理、及環(huán)境條件等因素。動物對營養(yǎng)的需要不是靜態(tài)的,而是受到動物的遺傳背景的影響。雖然 NRC推薦量在全球范圍內(nèi)應(yīng)用較為廣泛,但在應(yīng)用時各地也要因地制宜,不可絕對套用其推薦量。所以各地制訂適合其當(dāng)?shù)仫曫B(yǎng)條件和應(yīng)用其當(dāng)?shù)仫暳腺Y源的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)顯得尤為重要。在國外,諸如法國國產(chǎn)農(nóng)業(yè)研究院(INRA)、英國農(nóng)業(yè)研究理事會(ARC)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)機構(gòu)(CSIRO)、美國科學(xué)院全國研究理事會(NRC)等都制定了奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。我國也有針對奶牛的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn),而針對泌乳水牛的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)尚未制定。在泌乳水牛的營養(yǎng)需要中,能量的需要是最重要的,明確泌乳水牛的能量需要可為制定水牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也為奶水牛養(yǎng)殖者提供飼糧配制的依據(jù)。近年來,廣西水牛研究所在乳肉兼用型水牛不同生長階段絕食代謝[1]、后備母水牛的能量代謝規(guī)律[2]和氮代謝規(guī)律[3]、泌乳水牛的能量轉(zhuǎn)化[4]、生長水牛能量需要量[5]及水牛乳能值測定方法的改良[6]方面做了一些基礎(chǔ)性研究工作,并獲得相關(guān)的營養(yǎng)參數(shù)。但泌乳水牛能量需要量的研究較少,國內(nèi)僅有徐如海[7]開展的泌乳水牛泌乳高峰期能量需要量研究,研究結(jié)果表明：通過呼吸測熱得出水牛的畜體絕食產(chǎn)熱量為 320.06 kJ/(W0.75?d),熱增耗(HI)238.96 kJ/(W0.75?d),并提出了泌乳水牛根據(jù)代謝體重(W0.75)和標(biāo)準(zhǔn)乳(FCM)產(chǎn)量得出的代謝能(ME)需要量預(yù)測公式：ME(kJ/d)=623.03W0.75+2 991.4FCM。但此預(yù)測公式中未考慮到產(chǎn)乳水牛體重變化所產(chǎn)生或消耗的能量。因此,為了使泌乳水牛能量需要預(yù)測公式更為客觀,即在預(yù)測公式中考慮泌乳牛體重變化這一因素對能量需要的影響,本試驗在以上研究基礎(chǔ)上,采用改良水牛乳測定方法,通過畜體產(chǎn)熱和能量平衡試驗以及飼養(yǎng)試驗,進一步補充完善泌乳水牛能量需要量。

1 材料與方法

1.1 試驗動物

試驗選用上一泌乳期泌乳量相近、產(chǎn)犢胎次為 2～3胎、泌乳天數(shù) 10 d、健康的泌乳前期水牛30頭,按隨機區(qū)組的試驗設(shè)計分為 3組,每組 10頭,分別采用 3種能量水平的飼糧。預(yù)試期 15 d,正試期 30 d。飼糧以象草為粗飼料。每天飼喂精飼料3.0 kg、粗飼料 18.0 kg。精飼料組成及營養(yǎng)水平、粗飼料營養(yǎng)水平見表 1。

表 1 精飼料組成及營養(yǎng)水平、粗飼料營養(yǎng)水平Table 1 Composition and nutrient levels of concentrate,and nutrient levelof roughage

1.2 飼養(yǎng)試驗

預(yù)試期(15 d)內(nèi),使試牛逐漸適應(yīng)試驗飼糧。

正試期 (30 d)內(nèi),每天擠奶 2次 (06：00、13：00)并記錄 產(chǎn)乳 量,每天飼 喂 2 次 (06：00、13：00),記錄剩料量(11：00、16：00)。

飼養(yǎng)試驗期間每周采集 1次粗飼料、精飼料及剩料。每周采集 1次所有試驗牛的奶樣,并混勻待測乳成分及乳能值。

1.3 能量平衡試驗

于正試期第 24天,從飼養(yǎng)試驗中每組選取 3頭泌乳水牛進行為期 7 d的消化代謝試驗,試驗采用全收糞尿法;于正試期第28天,每組選取 3頭泌乳水牛進行為期 3 d的氣體代謝試驗,試驗采用開路式呼吸面罩法,方法參考楊炳壯等[1]所述。

能量平衡試驗開始與結(jié)束時稱量水牛體重,為晨飼擠奶前體重減去產(chǎn)乳量,兩者平均值用于分析能量消化率、代謝率結(jié)果。

1.4 樣品分析

采集的飼料樣、糞樣、尿樣、奶樣應(yīng)用量熱儀(PARR 6200,美國)測定熱量。奶樣應(yīng)用中紅外線法乳成分分析儀(型號 Foss 120,丹麥)測定乳脂率、乳蛋白質(zhì)率、乳總固形物率和乳糖率。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗所得所有數(shù)據(jù)按組統(tǒng)計。飼養(yǎng)試驗數(shù)據(jù)為每組 10頭牛的平均值;能量平衡試驗結(jié)果為每組 3頭的平均值;氣體代謝試驗結(jié)果為每日 4次采氣,每頭采氣 3 d,共 36個數(shù)據(jù)的平均值。

應(yīng)用 Excel 2003和 SAS 8.0軟件來統(tǒng)計,差異顯著者采用 Duncan氏法進行多重比較。

2 結(jié) 果

2.1 飼糧能量水平對泌乳前期水牛產(chǎn)乳量、乳能值和乳成分的影響

由表 2可知,在不同飼糧能量水平下,試驗水牛的產(chǎn)乳量、乳能值、乳脂率、乳蛋白質(zhì)率和乳總固形物率在不同組中差異不顯著(P＞0.10),但從數(shù)值上來看以上,各指標(biāo)皆在組 2(即采用中等能量水平飼糧組)最高。

表 2 飼糧能量水平對泌乳前期水牛產(chǎn)乳量、乳能值及乳成分的影響Table 2 Effects of dietary energy level onm ilk yield,energy and com position of water bu ffalo in early lactation

2.2 飼糧能量水平對泌乳前期水牛能量代謝的影響

由表 3可知,試驗牛實際的總能、消化能和代謝能的采食量都是在組 2中最高。本試驗中的泌乳水牛的總能消化率(DE/GE)為 55.13%,總能代謝率(ME/GE)為 42.85%,消化能代謝率為(M E/DE)為 77.72%,水牛泌乳時對代謝能的利用效率(NEL/ME)為 51.70%,甲烷能占總能的比例(CH4/GE)為 10.30%。

表 3 飼養(yǎng)試驗和消化代謝試驗結(jié)果Table 3 Results of feeding and digestivem etabolic experiments

2.3 泌乳前期水牛維持能量需要

鑒于泌乳需要,動物將會分解體內(nèi)儲備的能量,如果采用絕食代謝的試驗方法來獲得維持能量需要數(shù)據(jù)顯然是不適合。依據(jù)牛和綿羊的直接測定試驗得出反芻動物在生產(chǎn)狀態(tài)下畜體產(chǎn)熱量(HP)的對數(shù)與代謝能采食量(MEI)成線性關(guān)系,即：log(HP)=a+bMEI,當(dāng) MEI=0時,a的反對數(shù)即為絕食產(chǎn)熱量(FHP)。

應(yīng)用本課題組前期試驗對全部水牛整個泌乳期 HP和 MEI實測值進行回歸得出的公式[log(HP)=1.470 6+0.003 326 MEI(n=12,R=0.850 4,P＜0.05)][4]得出：FHP=263.40 kJ/(W0.75? d)

鑒于本試驗中泌乳水牛是在站立條件下測得的畜體產(chǎn)熱量,不包括活動產(chǎn)熱,得出 HI和維持凈能(NEm)為：

2.4 泌乳前期水牛泌乳能量需要

泌乳能量需要即水牛乳本身的能值,根據(jù)實測 233個水牛乳樣獲得水牛乳能值的平均數(shù)為4.4 MJ/kg[6],水牛產(chǎn)乳凈能(NEL)即為4.4 MJ/kg,試驗牛的代謝體重平均值為 109 kg,換算為單位代謝體重則得：NEL=4 400/109=40.367 k J/(W0.75? d)。

由NE=ME-HI=0.480-0.178=0.302 MJ/(W0.75? d)推出 NE=NEm+NEL+NEΔw。試驗泌乳水牛日均產(chǎn)乳量為 8.5 kg,可得：產(chǎn)乳能量需要 =0.040 4×8.5=0.343 4 MJ/(W0.75?d);體重?fù)p失凈能 (NEΔww)=0.302-0.316 1-0.343 4=-0.357 5 MJ/(W0.75? d);試牛在試驗期間內(nèi)平均日增重 -1.23 kg,代謝體重 109 kg,平均體重 521 kg,得出：每減少 1 kg體重產(chǎn)生的熱量 =(-0.3575/1.23)×109=-31.68 MJ,即泌乳水牛的體沉積能(MJ/d)=體重?fù)p失 ×31.68,換算為單位代謝體重則：每減少1 kg體重產(chǎn)生的能量 =-0.3575/1.23=-0.2907 MJ/(W0.75? d)。

2.5 泌乳前期水牛能量需要

本試驗采用析因法原理獲得泌乳水牛能量需要量,即：泌乳水牛能量需要量 =維持需要 +生產(chǎn)需要 +體重變化需要。

綜上所得,泌乳水牛在泌乳前期所需要的凈能公式為：

式中：NE為凈能需要(MJ/d),W0.75為代謝體重(kg),ΔW為日均體重變化(kg),P milk為平均每日水牛常乳產(chǎn)量(kg)。

根據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)乳(kg)=產(chǎn)乳量 ×{[(乳脂 -40)+(乳蛋白質(zhì) -31)]×0.011 55+1.0}”這一公式換算成標(biāo)準(zhǔn)乳[8],以試驗期間水牛原乳的乳蛋白、乳脂肪分別為 4.7%、6.8%計,1 kg水牛常乳相當(dāng)于 1.51 kg標(biāo)準(zhǔn)水牛乳(即在消化代謝期間水牛常乳轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)乳的轉(zhuǎn)換系數(shù)為 1.51),得出消化代謝期間：平均產(chǎn)乳量 =8.5 kg×1.51=12.84 kg;每生產(chǎn) 1 kg標(biāo)準(zhǔn)水牛奶需要凈能 =0.343 4×109/12.84 kg=2.915 M J。推出公式：

式中：NE為凈能需要(MJ/d),W0.75為代謝體重(kg),ΔW為日均體重變化(kg),FCM為標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量(kg)。

3 討 論

本試驗結(jié)果為泌乳水牛每減少 1 kg體重產(chǎn)生的熱量 =-0.357 5/1.23×109=-31.68 MJ,即泌乳水牛的體沉積能(M J/d)=體重?fù)p失 ×31.68。而我國 2004版奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)[9]的數(shù)據(jù)是成年母牛每增重 1 kg需 25.10 M J產(chǎn)乳凈能,每減重 1 kg可產(chǎn)生 20.58 MJ產(chǎn)乳凈能;在奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)(2004)[9]中依據(jù)乳能值與乳脂肪率、乳蛋白質(zhì)率和乳糖率呈多元線性回歸關(guān)系,建立了每 kg常乳的能值預(yù)測關(guān)系式：

E=179.26+92.73F+39.19P+12.15L(R=0.966 6,P＜0.01)。

式中：E為乳能值(kcal/kg,1 cal=4.18 J),F為乳脂肪率(%)、P為乳蛋白質(zhì)率(%),L為乳糖率(%),下式同。

NRC(2001)[10]中給出的關(guān)系式：

式中：Y為每 kg常乳的能值(kcal)。

水牛乳能值與乳蛋白質(zhì)、乳脂肪、乳糖及乳總固形物的比率呈強的線性回歸關(guān)系[6]：

式中：TSC為乳總固形物率(%)。

牛乳的成分含量因各種因素的影響而存在很大差異。把不同狀態(tài)下的乳換算到 FCM的主要目的是把牛奶的能值校正到同一水平,Gaines等[11-12]曾探討了如何將荷斯坦牛牛乳產(chǎn)量校正到同一比較基礎(chǔ)上,他們最終選擇了以牛乳能值來衡量牛乳的產(chǎn)量,當(dāng)時采用的乳能值計算公式為：

E=49.64(2.66+F)M。

式中：M為產(chǎn)乳量(lb,1 lb=0.4536 kg)。

即以乳成分為 4%乳脂肪,3.2%乳蛋白質(zhì)和4.8%乳糖作為依據(jù),在這些乳成分組成下,其乳能值為 3.1 MJ/kg,乳能值的計算公式采用的是：

E=0.384F+0.223×P+0.199L-0.108。

后來人們發(fā)現(xiàn)在很多牛乳的乳脂肪難以達到4%,又在這一公式的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出換算成 3.5%FCM后的公式：

E=M×[(0.4324)+(16.218F×0.01)]。

式中：M為產(chǎn)乳量(lb)。

4 結(jié) 論

根據(jù)析因法原理,泌乳水牛泌乳前期凈能需要量可表示為：NE(MJ/d)=0.316W0.75+0.290 7ΔW×W0.75+2.915FCM(式中 NE為凈能,W0.75為代謝體重,ΔW為日均體重變化,FCM為標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量)。

[1] 楊炳壯,文秋燕,梁賢威,等.乳肉兼用水牛不同生長階段絕食代謝的研究[J].中國畜牧雜志,2005,41(11)：46-48.

[2] ZOU C X,LIANG X W,YANG B Z,et al.Study on energy metabo lism o f dairy bu ffalo heifers in Guangxi,China[J].Journalof Anim al and Feed Sciences,2007,16(Supp l.2)：54-58.

[3] 梁賢威,鄒彩霞,梁坤,等.不同能量水平日糧對后備母水牛氮代謝影響的研究[J].畜牧與獸醫(yī),2008,40(8)：46-48.

[4] 文秋燕,黃鋒,關(guān)意寅,等.泌乳水牛日糧能量轉(zhuǎn)化的研究[J].中國草食動物,2003,23(l)：6-7.

[5] 鄒彩霞,梁賢威,梁坤,等.12至 13月齡生長母水牛能量需要量初探[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,2008,20(6)：645-650.

[6] 鄒彩霞,楊炳壯,韋升菊,等.水牛乳能值與乳成分的相關(guān)性研究[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,2010,22(4)：964-968.

[7] 徐如海.泌乳水牛泌乳期能量、蛋白質(zhì)、鈣磷需要量的研究[D].碩士學(xué)位論文.南寧：廣西大學(xué),2001.

[8] BORGHESE A.Buaffalo production and research[M].Rome：Food and Agriculture Organization of the United Nations,2005.

[9] 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.NY/T 34—2004奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2004.

[10] National Research Council.Nutrient requirement of dairy cattle[S].7th ed.Washington,D.C.：National A cademy Press,2001.

[11] GAINESW L.The energy basis of measuring m ilk yields[J].Journal of Animal Science,1927(1)：33-36.

[12] GAINESW L,OVERMAN O R.Interrelations of m ilk-fat,m ilk-p rotein and m ilk-energy yield[J].Journalo f Dairy Science,1938,21：261-271.