日粮阴阳离子平衡对泌乳中期奶牛血液生理指标和泌乳性能的影响

尹召华 曹维维 王洪荣* 王 恒

（1.扬州大学动物科学与技术学院,扬州 225009;2.扬州大学实验农牧场,扬州 225009）

日粮阴阳离子平衡（dietary cation-anion balance,DCAB）是指日粮中每千克干物质所含有的主要阳离子（Na+、K+、Ca2+和M g2+）毫摩尔数与主要阴离子（Cl-、S2-和PO43-）毫摩尔数之差。它们之间的比例失调,就会使血液中的pH改变,严重时会影响奶牛的消化代谢而引起各种疾病。目前,关于DCAB在奶牛泌乳性能上应用的研究较多[1-5],但国内外关于生产实际确定DCAB适宜添加量的报道不尽相同,韩坤等[6]认为DCAB水平为350 mEq/kg DM时对泌乳中期奶牛最佳,而李秋凤等[3]认为DCAB为175m Eq/kg DM对泌乳中后期奶牛最佳。Roche等[2]指出奶牛DCAB水平不应超过520 mEq/kg DM。可见泌乳中期奶牛的最佳DCAB水平未有统一定论。为了进一步对奶牛生产过程进行有效调控,提高其泌乳性能和健康水平。本试验通过对泌乳中期荷斯坦奶牛日粮中添加阳离子盐的方式调整DCAB水平,探索饲喂不同DCAB水平日粮对泌乳中期奶牛的影响。以期找出适宜的DCAB范围,为今后在生产实践中进一步发挥奶牛的最佳性能提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验动物

在扬州大学实验农牧场,选择体重（575±25）kg,头胎,产奶量（25±3）kg/d,泌乳天数（133±20）d,健康无病的荷斯坦奶牛12头,采用完全随机区组分成4组,每组3头,平均胎次、产奶量差异不显著（P＞0.05）。试验共21 d,其中预试期7 d,正式试验期14 d。

1.2 试验设计与饲养管理

本试验采用DCAB=（Na++K++0.15× Ca2++0.15×M g2+）-（Cl-+0.6×S2-+0.5× PO43-）[7]公式来计算DCAB,单位为mEq/kg DM。根据公式计算出基础日粮的DCAB值计为200m Eq/kg DM。通过添加NaHCO3及CaCO3调整日粮DCAB值。A组（对照组）DCAB值为200 mEq/kg DM,B组DCAB值为250mEq/kg DM,C组DCAB值为300 m Eq/kg DM,D组DCAB为400m Eq/kg DM。基础日粮为扬州大学实验农牧场TMR日粮。自由采食和饮水。阳离子盐拌于部分TMR日粮中混合均匀后于每日08:00、15:00和22:00分3次饲喂,待该部分饲料被采食完全后再补齐剩余饲料以保证奶牛将阳离子盐完全采食。定时在饲喂30m in后挤奶,每日3次。牛舍为南北侧墙、宽幅窗与地窗对称设置的牛舍,两列卧床,散栏饲养,舍外运动场,定时放牧。适时风扇送风,采用集中并列式管道挤奶系统。饲料加工、调制、挤奶等均采用机械化工艺。人工喂料及清粪。基础日粮组成及营养水平见表1。

表1 基础日粮组成（风干基础）及营养水平（干物质基础）Table 1 Composition（air-dry basis）and nutrient levels（DM basis）o f basal diet（%）

1.3 样品的测定与分析

1.3.1 饲料样品离子测定

试验前对饲料样品中各种离子及常规养分进行测定。采集样品混匀,采用四分法缩样,取约500 g粉碎过40目筛,参照国家标准[8]分析水分（GB/ T 6435—1986）、粗灰分（GB/T 6438—1992）、粗蛋白质（GB/T 6432—1994;KDN-04B型凯氏定氮仪,上海新嘉公司）。Ca采用乙二胺四乙酸二钠络合滴定法（GB/T 6436—2002）,Na、K、M g含量采用原子吸收法测定（AA 6300型原子吸收分析仪,日本岛津公司）,水溶性氯化物采用AgNO3滴定法（GB/T 6439—1992）测定,S采用硫酸钡沉淀法（GB/T 17776—1999）测定,P采用钒钼黄比色法（GB/T 6437—2002）测定。

1.3.2 血液样品的采集

在试验期第14天采集奶牛动脉血液样品。于11:00用肝素处理过的采血针采集奶牛尾根动脉血液2m L后立即密封,置入冰盒并立即送往江苏省苏北人民医院,在1 h内使用Compact-3型全自动血气分析仪分析血液pH、二氧化碳分压、氧分压、实际碳酸氢盐含量、二氧化碳总量、全血碱贮、氧饱和度等血气指标。

1.3.3 平均日产奶量测定

每天定时测定产奶量,每日3次,合计每头牛的日产奶量,计算平均日产奶量。

1.3.4 乳成分测定

于正式试验最后3 d进行乳样采集,按照早∶中∶晚=3∶3∶4的比例共采集50 m L,将全天的乳样混合均匀,加入1滴重铬酸钾防腐剂,摇匀后置于冰箱冷藏,次日送上海光明公司,采用红外分光光度法（M inor-78110型全自动乳成分分析仪）测定乳脂率、乳蛋白率和总固形物含量。

1.4 数据处理与统计分析

数据处理采用Excel软件,并结合SPSS 15.0软件中的One-way ANOVA进行方差分析和Duncan氏多重比较,试验数据采用平均值±标准差表示。

2 结 果

2.1 DCAB对泌乳中期奶牛血液生理指标的影响

DCAB对奶牛血液生理指标的影响结果见表2。奶牛血液pH和实际碳酸氢盐含量随DCAB的升高而增加（P＜0.05）。4个组的血液pH平均值依次为7.42、7.43、7.46和7.48,其中B、C、D组分别比A组升高了0.13%、0.54%、0.78%;B、C、 D组的实际碳酸氢盐含量分别比A组升高了6.23%、13.72%、16.46%;A、B组之间没有显著差异（P＞0.05）,但都与C、D组之间差异显著（P＜0.05）。

动脉血二氧化碳分压随DCAB的升高而提高, B、C、D组分别比A组升高了12.77%、34.04%和42.55%,A、B组与C、D组之间有显著差异（P＜0.05）。

动脉血二氧化碳总量、碱贮、氧饱和度则随DCAB的升高先增加后减少。其中C组的二氧化碳总量和碱贮高于对照组,均达到了显著水平（P＜0.05）。对于二氧化碳总量,B、C、D组分别比A组提高了11.78%、25.86%和25.86%;血液碱贮分别为2.10、2.70、3.75和3.40 mm ol/L,B、C、D组分别比A组升高了28.57%、78.57%和61.90%。

动脉血氧分压和氧饱和度各组分别是11.33、12.20、14.33、13.07 kPa和98.00%、98.00%、99.00%、99.00%,各组之间没有显著差异（P＞0.05）,但都呈现一定的变化规律。

表2 DCAB对泌乳中期奶牛血液生理指标的影响Table 2 Ef fec ts of DCAB on blood physiological indices in the diary cows in m id-lactation

2.2 DCAB对泌乳中期奶牛泌乳性能的影响

由表3可知,饲喂不同DCAB日粮对试验奶牛的干物质采食量无显著影响,但有增加趋势（P＞0.05）;各试验组奶牛的平均日产奶量在一定范围内随着DCAB提高均有所增加（P＞0.05）。试验期内B、C、D组的平均日产奶量与A组相比,分别提高了3.47%、6.90%、3.78%,各组之间无显著差异（P＞0.05）,其中C组平均日产奶量最高,达到28.36 kg/d。同时,饲喂不同DCAB日粮对各组乳脂率和总固形物均无显著差异（P＞0.05）,对乳蛋白率也无显著影响,但有增大趋势（P＞0.05）。乳脂率和乳中总固形物均为C组含量最高,分别达到3.73%和12.99%。

表3 DCAB对泌乳中期奶牛泌乳性能的影响Tab le 3 Ef fects of DCAB on performance in the diary cows in m id-lac tation

3 讨 论

3.1 DCAB对泌乳中期奶牛血液生理指标的影响

DCAB是影响机体酸碱平衡的最常见的因素,不同DCAB通过改变奶牛血液中HCO3-浓度和pH影响机体酸碱平衡。在正常情况下细胞外液的pH为7.40±0.05,本试验结果中各组pH在7.42～7.48,pH随着DCAB的增加而增大,说明DCAB对血液中的酸碱平衡有直接影响。Tucker等[9]研究表明,DCAB通过改变血液中HCO3-的浓度来影响血液的pH,并随着DCAB的增加而增大,保证体液具有较强的缓冲力。血液中实际碳酸氢盐含量与血液pH变化相一致,也正反映出血液pH的大小由血液实际碳酸氢盐含量决定。

动脉血二氧化碳分压在一定程度上反映着奶牛受应激的情况。李秋凤等[10]报道在高温条件下奶牛受热应激时,由于呼吸频率增加,导致二氧化碳呼出体外速度超过体内形成的速度,致使血液中的二氧化碳分压下降,血液中的碳酸分解引起碱中毒,使血中HCO3-的浓度下降,血液酸碱平衡失调。适当增加DCAB能提高血液pH,减轻碱中毒造成的危害。本试验中动脉血二氧化碳分压A、B组之间没有显著差异,但与C、D组之间差异显著,说明适当提高DCAB水平可以缓解奶牛热应激。

血液中氧分压和氧饱和度均反映了血液运输氧气能力。本试验表明,随着DCAB的升高,奶牛血液的氧分压和氧饱和度均呈现先升高后降低的变化趋势,虽然变化并未达到显著水平,可仍能反映出适当提高DCAD水平可以起到增强奶牛血液运输氧气的能力,当DCAB水平为300 mEq/kg DM时,奶牛的氧分压和氧饱和度均达到最佳状态。

碱贮则反映了血液偏酸或偏碱的程度,也是血液缓冲能力强弱的表现。当出现酸中毒时,血液碱贮下降、血液二氧化碳结合力降低,动物会表现出一系列不适症状。适当添加缓冲物质如NaHCO3可以补充动物因热喘息（呼出二氧化碳过多）造成血液中碳酸盐的减少,也可以中和机体产生的酸性物质,从而降低了血液的酸性,增加碱贮含量,增强机体酸碱平衡能力。本研究碱贮C、D 2组显著高于A、B 2组,表明高DCAB日粮提高了奶牛血液的碱贮水平,增加了奶牛机体平衡酸碱的能力,说明提高DCAB利于血液酸碱缓冲能力的增强,能有效缓解奶牛瘤胃酸中毒等症状的发生。这与孙永强等[11]的报道相一致。

3.2 DCAB对泌乳中期奶牛泌乳性能的影响

大多数研究认为DCAB能够影响热应激奶牛的产奶量[12]。李秋凤等[3]研究结果表明高DCAB日粮显著增加泌乳早期热应激奶牛产奶量,而对乳蛋白率和乳脂率无显著影响。Tucker等[9]报道,DCAB从-100mEq/kg DM增加到200mEq/kg DM时,荷斯坦牛的产奶量呈线性增加（从5.9%到8.6%）, DCAB从200 m Eq/kg DM增至370m Eq/kg DM时,奶牛的产奶量增加,但对乳脂率无显著影响。West[4]报道,增加DCAB可增加热应激奶牛产奶量和乳脂率。本试验表明不同DCAB对各组奶牛的平均日产奶量无显著影响,但在一定范围内随着DCAB增加而增大,说明较高的DCAB能够稳定和相对提高瘤胃的pH使之保持中性状态,有利于微生物对纤维素、半纤维素和其他糖类的消化,从而提高奶牛对粗饲料的利用率。

乳蛋白和乳脂是牛奶中的重要营养成分,其含量的高低受遗传背景、日粮组成以及饲养管理等因素的影响。前人对DCAB影响乳成分的研究结果不尽相同。段智勇等[12]报道在泌乳早期饲喂高DCAB日粮时,随着产奶量的增加,乳蛋白率明显提高;李秋凤等[3]研究发现,乳蛋白率随DCAB增加而增大,但尚未达到显著水平,这一结果和Delaquis等[13]的报道相一致。本试验表明饲喂不同的DCAB日粮对各组乳蛋白率、乳脂率和乳中总固形物含量均无显著影响,乳蛋白率B、C、D组偏低,这可能是添加了矿物质离子而改变了瘤胃发酵模式,使瘤胃中丙酸盐比例降低而导致的。

4 结 论

①提高DCAB可明显增强奶牛血液的缓冲能力和运氧能力,奶牛血液pH和实际碳酸氢盐含量随DCAB的增加而增大。

②适度提高DCAB水平可提高泌乳中期奶牛平均日产奶量,对乳蛋白率有增大的趋势,对其他乳成分影响不显著。

③综合考虑奶牛血液生理指标和泌乳性能,在奶牛泌乳中期饲喂DCAB为300 mEq/kg DM的日粮效果为佳。

[1] Sanchez W K,Beede D K,Cornell J A.Dietary m ixtures o f sodium bicarbonate sodium chloride, and potassium ch loride:effec t on lactational performance,acid-base status,andm ineralmetabolism of Holstein cows[J].Journal of Dairy Science, 1995,80:1 207-1 216.

[2] Roche JR,Dalley D,M oate P,et al.Dietary cation-anion difference and the health and production o f pasture-fed dairy cows.1.Dairy cows in early lactation[J].Journal of Dairy Science,2003,86: 970-978.

[3] 李秋凤,李建国,李运起,等.日粮阴阳离子平衡对泌乳中后期奶牛生产性能的影响[J].畜牧与兽医, 2005,37（12）:9-11.

[4] W est JW.Ef fects of heat-stress on p roduction in dairy cattle[J].Journal o f Dairy Science,2003,86: 2 131-2 144.

[5] 吴文旋,李菊娣,刘建新.DCAB对荷斯坦奶牛泌乳性能、血液酸碱平衡及血清矿物质含量的影响[J].中国奶牛,2005（2）:15-17.

[6] 韩 坤,杨 蕾,张 召,等.不同DCAD日粮对泌乳中期奶牛泌乳性能、血清矿物离子和尿液矿物离子浓度的影响[J].中国奶牛,2009（6）:10-14.

[7] NRC.奶牛营养需要[M].第7版.孟庆翔主译.北京:中国农业出版社,2001:270.

[8] 王加启,于建国.饲料分析与检验[M].北京:中国计量出版社,2004.

[9] Tucker W B,Harrision G A,Hemken RW.In fluence of dietary cation-anion balance on m ilk, blood,urine,and rum en f luid in lactating dairy cattle[J].Journal o f Dairy Science,1988,71:346-354.

[10] 李秋凤,李建国,韩永利.日粮阴阳离子平衡与奶牛热应激的研究进展[J].饲料工业,2003,24（10）: 12-15.

[11] 孙永强,刘立成,曹秀青,等.阴阳离子平衡对奶牛血液参数的影响[J].中国畜牧杂志,2009,44（19）: 41-43.

[12] 段智勇,闫伟杰,刘建新.饲粮阴阳离子平衡对奶牛生产性能和健康的影响[J].中国饲料,2004（7）:14-16.

[13] Delaquis A M,Block E.The effect o f changing ration ingredien ts on acid status,renal function,and macro m ineralmetabo lism[J].Journal o f Dairy Science,1995,78:2 024-2 039.

*Correspond ing au thor,p rofessor,E-m ail:h rw ang@yzu.edu.cn

（编辑 李一航）