氯化銨對泌乳奶牛瘤胃發(fā)酵特性及營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率影響

王坤，趙圃毅，劉威，劉士杰，張開展，卜登攀,4,5*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193；

2.中國飼料工業(yè)協(xié)會，北京　100125；3.北京中地種畜有限公司，北京　100028

4.CAAS-ICRAF農(nóng)用林業(yè)與可持續(xù)畜牧業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京　100193；5.湖南畜產(chǎn)品質(zhì)量安全協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙　410128）

氯化銨對泌乳奶牛瘤胃發(fā)酵特性及營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率影響

王坤1，趙圃毅1，劉威1，劉士杰2，張開展3，卜登攀1,4,5*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193；

2.中國飼料工業(yè)協(xié)會，北京100125；3.北京中地種畜有限公司，北京100028

4.CAAS-ICRAF農(nóng)用林業(yè)與可持續(xù)畜牧業(yè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京100193；5.湖南畜產(chǎn)品質(zhì)量安全協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙410128）

試驗(yàn)一采用增量灌注2×2交叉試驗(yàn)設(shè)計，選用4頭裝有瘤胃瘺管中國荷斯坦奶牛，每期試驗(yàn)持續(xù)4周，期間試驗(yàn)組2頭牛接受氯化銨增量灌注（0、150、300、450 g·d-1），每個劑量灌注1周，對照組2頭牛只灌注清水；試驗(yàn)二采用完全隨機(jī)設(shè)計，將48頭泌乳日齡、體重、胎次及產(chǎn)奶量相近中國荷斯坦奶牛隨機(jī)分為4組，每組12頭，氯化銨添加量分別為每頭牛0（對照組）、150、300和450 g·d-1。預(yù)試驗(yàn)14 d，正式試驗(yàn)56 d。結(jié)果表明，①氯化銨能顯著提高瘤胃氨氮濃度（P＜0.05）；瘤胃pH隨氯化銨灌注或添加量增加有線性降低趨勢（P=0.084，P= 0.060）；氯化銨對瘤胃乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸濃度影響不顯著（P＞0.05）。②試驗(yàn)一，隨氯化銨灌注量增加，干物質(zhì)（P=0.022）、有機(jī)物（P=0.041）消化率呈二次曲線升高；粗脂肪（P=0.019）消化率線性升高。氯化銨在泌乳奶牛生產(chǎn)中添加量不宜超過300 g·d-1。

奶牛；氯化銨；瘤胃發(fā)酵；表觀消化率

王坤,趙圃毅,劉威,等.氯化銨對泌乳奶牛瘤胃發(fā)酵特性及營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2016,47(7):70-75. Wang Kun,Zhao Puyi,Liu Wei,et al.Effect of ammonium chloride on ruminal fermentation characteristic and nutrient apparent digestibility of dairy cows[J].Journal of Northeast Agricultural University,2016,47(6):70-75.(in Chinese with English abstract)

網(wǎng)絡(luò)出版時間2016-7-21 14:09:54［URL］http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20160721.1409.006.html

目前，國內(nèi)外有關(guān)泌乳奶牛對氯化銨耐受性的研究尚無報道。本研究針對氯化銨酸化作用，確定不同添加水平氯化銨在酸化體液調(diào)節(jié)代謝基礎(chǔ)上對泌乳奶牛瘤胃發(fā)酵特性及營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率影響，探討泌乳奶牛的氯化銨耐受性，為氯化銨在奶牛生產(chǎn)中應(yīng)用提供參考，為飼料添加劑安全限量確定提供技術(shù)支持。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計與飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)一：氯化銨瘤胃增量灌注試驗(yàn)。采用交叉試驗(yàn)設(shè)計（見表1），分2期進(jìn)行。選用4頭泌乳日齡（357±2）d，體重（556±39）kg，產(chǎn)奶量（30±3.3）kg初產(chǎn)、健康且裝有永久性瘤胃瘺管中國荷斯坦奶牛。日飼喂3次（07:00、14:00和19:00），自由飲水。日擠奶3次（08:00、14:00和20:30）。第1期試驗(yàn)前7 d為預(yù)試驗(yàn)期，只灌注清水，灌注時間與灌注量逐漸增加，使奶牛逐漸適應(yīng)灌注條件減少應(yīng)激。正式試驗(yàn)每期4周，其中2頭牛接受氯化銨（有效成分含量＞99.0%，購自株洲江海環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司）增量灌注，灌注劑量分別為0（對照組）、150、300、450 g·d-1，每個劑量灌注7 d；另外2頭牛只灌注清水。第2期試驗(yàn)時，2組奶牛交叉灌注。兩期試驗(yàn)間隔2周（排空期），排空期內(nèi)4頭牛只接受清水灌注。每天等量灌注3次，每次灌注600 mL水或氯化銨溶液，灌注液現(xiàn)用現(xiàn)配。

試驗(yàn)二：氯化銨飼喂試驗(yàn)。采用完全隨機(jī)設(shè)計，選用48頭3胎，泌乳日齡（170±20）d，體重（550±50）kg，產(chǎn)奶量（23±4.3）kg經(jīng)產(chǎn)、健康中國荷斯坦奶牛，隨機(jī)分為4組，每組氯化銨添加量分別為每頭牛0（對照組）、150、300和450 g·d-1。使用自動飼喂系統(tǒng)（RIC systerm）飼喂，每天飼喂2次（07:00和14:00），氯化銨每天等量添加2次，每頭牛單獨(dú)添加后攪拌均均，自由采食。自由飲水，每天擠奶3次（06:30、13:30和20:30）。預(yù)試驗(yàn)14 d，正式試驗(yàn)56 d。試驗(yàn)一、二所用日糧為高產(chǎn)?；A(chǔ)飼糧，組成及營養(yǎng)水平見表2。

1.2樣品采集與指標(biāo)測定

1.2.1飼料樣及糞樣

試驗(yàn)一：正式試驗(yàn)每個試驗(yàn)周最后3 d收集TMR樣品及糞樣。TMR樣品50℃烘干48 h后粉碎制樣4℃保存，用于后續(xù)試驗(yàn)分析。糞樣采用直腸取糞法，每隔6 h采集一次，取樣量為200 g。最后將每頭牛全部糞樣混勻分成兩份，每份各500 g，其中一份加50 mL 6 mol·L-1鹽酸溶液固氮用于氮素測定，50℃烘干48 h后粉碎制樣4℃保存。

（151）石生耳葉苔 Frullania inflata Gottsche，Syn.熊源新等（2006）；楊志平（2006）；范苗等（2017）

試驗(yàn)二：正式試驗(yàn)最后3 d收集TMR樣品及糞樣。方法同試驗(yàn)一。

TMR樣品及糞樣中干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、灰分及酸性洗滌纖維，按照AOAC標(biāo)準(zhǔn)測定［5］。中性洗滌纖維參照Van Soest等［6］方法測定。日糧營養(yǎng)成分全腸道表觀消化率采用內(nèi)源指示劑不可降解中性洗滌纖維（indigestible NDF，iNDF）參照Lee and Hristov方法測定［7］。公式如下：

養(yǎng)分全腸道表觀消化率（%）=［1-（A1×F2）/（A2× F1）］×100%

其中，A1代表飼料中iNDF含量，A2為糞中iNDF含量，F(xiàn)1飼料中該養(yǎng)分含量，F(xiàn)2糞中該養(yǎng)分含量。

表1　瘤胃增量灌注氯化銨試驗(yàn)設(shè)計Table 1Schematic of experimental design and application of treatments

表2　基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎(chǔ)）Table 2Composition and nutrient levels of basal diets（DM basis）（%）

1.2.2瘤胃液

試驗(yàn)一：正式試驗(yàn)每個試驗(yàn)周最后2 d通過瘤胃瘺管于晨飼后2 h收集瘤胃液，4層紗布過濾，立即測定瘤胃液pH，剩余樣品分裝至10 mL離心管，-20℃保存待測。

試驗(yàn)二：正式試驗(yàn)開始后，每2周于晨飼后2 h口腔采樣器采集瘤胃液，棄掉最先采集約200 mL瘤胃液，樣品用4層紗布過濾，立即測定瘤胃液pH，剩余樣品分裝至10 mL離心管，-20℃保存待測。瘤胃液氨氮濃度采用靛酚比色法測定。瘤胃液揮發(fā)性脂肪酸測定采用氣相色譜法。

1.3統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用SAS9.3軟件MIXED模塊作統(tǒng)計學(xué)檢驗(yàn)。采用Tukey法多重比較，同時對試驗(yàn)處理與劑量交互作用（試驗(yàn)一）或試驗(yàn)處理（試驗(yàn)二）用多項(xiàng)式矩陣檢驗(yàn)線性、二次區(qū)間顯著性。變量統(tǒng)計結(jié)果均以最小二乘均數(shù)形式列表，顯著水平為P＜0.05，有變化趨勢為0.05＜P＜0.10。

2　結(jié)果與分析

2.1氯化銨對泌乳奶牛瘤胃發(fā)酵特性影響

試驗(yàn)一：隨氯化銨灌注量增加，瘤胃氨氮濃度線性升高（P＜0.0001），且各氯化銨灌注組顯著高于對照組（P＜0.05）；瘤胃pH隨氯化銨灌注量增加線性降低（P=0.084）；瘤胃灌注不同劑量氯化銨未顯著影響瘤胃乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸濃度（P＞0.05）。

表3　氯化銨對泌乳奶牛瘤胃發(fā)酵特性影響Table 3Effects of ammonium chloride on ruminal fermentation characteristics of dairy cows

試驗(yàn)二：隨氯化銨添加量增加，瘤胃氨氮濃度性升高（P=0.011），且300 g·d-1組和450 g·d-1組顯著高于對照組（P＜0.05）；瘤胃pH（P=0.060）和異丁酸濃度（P=0.064）隨氯化銨添加量線性降低；飼糧添加不同水平氯化銨影響瘤胃乙酸、丙酸、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸濃度結(jié)果不顯著（P＞0.05）。

2.2氯化銨對泌乳奶牛營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率影響

試驗(yàn)一：隨氯化銨灌注量增加，干物質(zhì)消化率呈二次曲線升高（P=0.022），450 g·d-1組顯著高于其他組（P＜0.05）；有機(jī)物消化率呈二次曲線升高（P= 0.041），450 g·d-1與對照組差異不顯著（P＞0.05）但顯著高于150 g·d-1組和300 g·d-1組（P＜0.05）；粗蛋白質(zhì)消化率有二次曲線升高趨勢（P=0.081），與干物質(zhì)及有機(jī)物變化相似；粗脂肪消化率線性升高（P=0.019），450 g·d-1顯著高于對照組（P＜0.05）；瘤胃灌注不同劑量氯化銨未顯著影響中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維消化率（P＞0.05）。試驗(yàn)二：隨飼糧氯化銨添加量增加，酸性洗滌纖維消化率線性升高（P=0.097），干物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維和粗脂肪消化率未受氯化銨添加影響（P＞0.05）。

表4　氯化銨對泌乳奶牛營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率影響Table 4Effects of ammonium chloride on nutrient digestibility of dairy cows

3　討論與結(jié)論

3.1氯化銨對泌乳奶牛瘤胃發(fā)酵特性影響

瘤胃是反芻動物消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)重要場所，對反芻動物至關(guān)重要。pH是瘤胃發(fā)酵程度和模式重要指標(biāo)，受唾液分泌、揮發(fā)性脂肪酸組成等因素影響，主要取決于日糧結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)水平［8］。一般情況下，瘤胃pH為6.0～7.0。本研究中，兩試驗(yàn)瘤胃液取樣方式不同，pH差異較大，但變化趨勢相同。pH均隨氯化銨灌注或添加量增加線性降低，但基本在正常范圍內(nèi)，說明氯化銨影響瘤胃pH，但目前劑量并未引起瘤胃pH失衡。瘤胃中氨氮濃度是反映瘤胃氮代謝重要指標(biāo)，主要與瘤胃微生物合成蛋白有關(guān)。本研究中由于采樣方式不同，兩試驗(yàn)瘤胃氨氮濃度差異大，但變化趨勢相同。氯化銨是無機(jī)鹽，進(jìn)入瘤胃后會迅速分解為NH4+，釋放H+降低瘤胃pH。NH4+釋放H+對瘤胃酸堿狀態(tài)影響有限。但大量氯化銨進(jìn)入瘤胃會導(dǎo)致瘤胃內(nèi)氨氮濃度大幅度升高。

氯化銨作為含氮飼料添加劑，使用中可引發(fā)氨中毒風(fēng)險。本研究中，由于試驗(yàn)條件限制，無法測試與氨中毒有關(guān)指標(biāo)變化情況，但在整個試驗(yàn)過程中，所有試驗(yàn)牛均未出現(xiàn)氨中毒相關(guān)癥狀。瘤胃pH與氨在瘤胃內(nèi)存在狀態(tài)及吸收有關(guān)［9-10］，pH較高時氨以自由NH3形式存在，pH較低時以NH4+形式存在。脂溶性NH3能透過細(xì)胞膜吸收入血而帶電NH4+不易透過細(xì)胞膜，所以pH較高時氨吸收更多。本研究中，進(jìn)入瘤胃的氨以NH4+形式存在且不會導(dǎo)致瘤胃pH升高。研究表明，中毒與非中毒樣本相比，瘤胃氨濃度無顯著差異，但是瘤胃pH及血氨濃度差異顯著［11］。Kertz等通過瘤胃灌注氯化銨發(fā)現(xiàn)［12］，氨中毒與血氨濃度相關(guān)性最高而與瘤胃中氨濃度相關(guān)性不大。如果瘤胃pH較低，氨會滯留在瘤胃而不能通過瘤胃壁吸收，即使瘤胃中氨濃度很高也不會發(fā)生氨中毒。

乙酸、丙酸及丁酸等揮發(fā)性脂肪酸是日糧碳水化合在瘤胃中發(fā)酵主要產(chǎn)物，是反芻動物主要能量來源及合成乳脂和體脂原料。本研究中，除試驗(yàn)二中異丁酸濃度隨日糧氯化銨添加量增加有線性降低，其他揮發(fā)性脂肪酸未受顯著影響。

3.2氯化銨對泌乳奶牛營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率影響

目前關(guān)于氯化銨對泌乳奶牛營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率研究很少。Castaneda等使用氯化銨作為非蛋白氮替代日糧中部分甚至全部尿素發(fā)現(xiàn)［13］，隨氯化銨代替量增加，干物質(zhì)、有機(jī)物、粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維及粗脂肪表觀消化率呈線性增加。試驗(yàn)一中，干物質(zhì)、有機(jī)物及粗脂肪表觀消化率均顯著增加，最高劑量組均顯著高于對照組；粗蛋白質(zhì)、中性洗滌纖維及酸性洗滌纖維表觀消化率雖未顯著增加，但最高劑量組最高。由于試驗(yàn)條件限制，試驗(yàn)過程中未記錄試驗(yàn)牛體重變化，但在試驗(yàn)過程中觀察發(fā)現(xiàn)，灌注劑量達(dá)到300 g·d-1時，奶牛開始消瘦，灌注時發(fā)現(xiàn)瘤胃內(nèi)容物減少且固體較多液體較少；當(dāng)灌注劑量達(dá)到450 g·d-1時，奶牛消瘦狀態(tài)進(jìn)一步加劇且糞便干燥。試驗(yàn)二中，各營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率均未隨氯化銨添加量增加發(fā)生顯著變化。試驗(yàn)中，300和450 g·d-1組干物質(zhì)采食量顯著低于對照組（試驗(yàn)一，17.0、15.7 kg·d-1VS 21.6 kg·d-1；試驗(yàn)二，17.2、17.1 kg·d-1VS 20.3 kg·d-1），兩組奶牛均出現(xiàn)消瘦狀況。本研究中，部分營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率升高可能是由于奶牛采食量減少，機(jī)體為維持正常代謝，代償性提高營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率。而采食量減少、體重下降可能是由于氯化銨攝入過多，導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)代謝性酸中毒［14-15］。

本研究表明，以瘤胃發(fā)酵特性和營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率為評價指標(biāo)，氯化銨在泌乳奶牛生產(chǎn)中添加量不宜超過300 g·d-1。

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Effect of ammonium chloride on ruminal fermentation characteristic and nutrient apparent digestibility of dairy cows

WANG Kun1,ZHAO Puyi1,LIUWei1,LIU Shijie2,ZHANG Kaizhan3,BU Dengpan1,4,5
(1.State Key Laboratory of Animal Nutrition, Institute of Animal Science,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100193,China; 2.China Feed Industry Association,Beijing 100125,China;3.Beijing Sino Farm,Beijing 100028, China;4.CAAS-ICRAF Joint Laboratory on Agroforestry and Sustainable Animal Husbandry, World Agroforestry Centre,East and Central Asia,Beijing 100193,China;5.Hunan Co-Innovation Center of Animal Production Safety,CICAPS,Changsha 410128,China)

Trial 1:Four primiparous lactating Chinese Holstein cows fitted with ruminal cannulas were infused with increasing amounts(0,150,300,or 450 g·d-1)of ammonium chloride in a crossover design,each period lasted 4 w.Two of these cows received increased ammonium chloride for 1 w foreach amount,whereas the other 2 cows received only water.Trial 2:Forty-eight Holstein dairy cows, similarly in days in milk,body weight,milk yield and parity,were randomly assigned to 1 of 4 treatments according to a completely randomized design.Treatments consisted of 0(control),150,300,or 450 g· d-1of ammonium chloride.The pre-trial lasted for 14 days and the trial lasted 56 days.The results showed as follows:1)the content of ruminalammonia nitrogen was increased significantly as ammonium chloride increased(P<0.05);The ruminal pH tended to decrease linearly with increasing amounts of ammonium chloride(P=0.084,P=0.060);There were no significant effects on the concentrations of acetate,propionate,butyrate and other volatile fatty acids.2)Trial 1,the digestibility of dry matter(P=0.022)and organic matter(P=0.041),ether extract（P=0.019）were increased quadratically as infused ammonium chloride increased.The digestibility of ether extract（P=0.019）was increased linearly as ammonium chloride increased.In conclusion,the supplemental amount of ammonium chloride of dairy cows need to be within 300 g·d-1.

dairy cows;ammonium chloride;ruminal fermentation;apparent digestibility

S823

A

1005-9369（2016）07-0070-06

2015-12-31

“十二五”科技支撐計劃項(xiàng)目（2012BAD12B02-5）；農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管（飼料）項(xiàng)目；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目（ASTIP-IAS07）

王坤（1990-），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榉雌c動物營養(yǎng)。E-mail:cang327@163.com

卜登攀，研究員，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榉雌c動物營養(yǎng)與牛奶品質(zhì)改良。E-mail:budengpan@126.com