饲粮阴阳离子差与奶牛体液酸碱平衡的关联性研究

吴文旋

(贵州大学动物科学学院，贵阳 550025)

目前，饲粮阴阳离子差(dietary cation-anion difference，DCAD)得到了众多反刍动物营养学家的高度重视［1－4］。相关研究表明，低 DCAD 水平饲粮以降低体液(尿液、血液)酸碱度为桥梁而增强钙的吸收，可有效防治以产乳热(低血钙)为核心的围产期奶牛代谢病，改善奶牛健康状况，提高奶牛泌乳性能［5－9］。可见，建立 DCAD 与体液酸碱平衡之间的定量关系具有重要的学术意义，但目前该方面的研究报道较为缺乏。据此，本文以笔者的前期试验结果为基础［10－12］，应用 SAS数据统计软件分析DCAD水平与围产期奶牛体液酸碱性的关系，为后续相关研究提供借鉴与参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

基础数据来自笔者完成的3个DCAD水平对围产期奶牛的体内代谢试验［10－12］(分别表述为试验1、试验2、试验3)。其中，试验1的3组奶牛饲粮组成(%DM)为青贮玉米(25.4、24.5、24.3)、青贮黑麦草(13.5、13.1、13.0)、苜蓿干草(22.8、22.0、21.9)、番薯(10.2、9.8、9.7)、精料混合料(27.1、26.1、25.9)、磷酸氢钙(1.0、1.0、1.8)、阴离子盐(0、3.5、3.5)，DCAD 水 平为(+185、－67、－67)，其中第3组饲粮补充钙;试验2的4组奶牛饲粮组成(%DM)为青贮玉米(34.3、33.8、33.4、32.9)、羊草干草(41.5、40.9、40.4、39.9)、精料混合料(24.2、24.0、23.6、23.3)、阴离子盐(0、1.3、2.6、3.9)，DCAD 水平为(+127、+30、－63、－154);试验3的3组奶牛饲粮组成(%DM)为青贮玉米(52.1、51.9、51.7)、青草(13.2、13.2、13.1)、精 料 混 合 料(34.7、34.6、34.5)、阴离子盐(0、0.3、0.7)，DCAD 水平为(+81、+20、－32)。试验所用奶牛为经产牛，预产期21 d。试验奶牛尿液pH检测在产前4～7 d进行，搜集奶牛中游尿样10 mL，用精密pH试纸(范围5.4～7.0、6.4～8.0)测定。奶牛血液酸碱平衡指标检测方法为:试验1，奶牛产犊前第5天晨饲前或刚开始产犊不久，从牛尾根处密封采血5 mL，用瑞士产血气分析仪(Roche OMN IC)测定;试验2，奶牛产前3 d从牛尾根处密封采血5 mL，用丹麦产血气分析仪(ABL-630，Denmark)测定;试验3未测定血液酸碱平衡指标。试验DCAD水平与体液概况见表1。

表1 试验DCAD水平与体液概况Table 1 General information of dietary cation-anion difference levels and body fluid

1.2 数据分析

由于条件差异，3个试验尿样与血样数据并不完全相互对应(尿样n=105，血样n=68)，但目前的研究结果均认同DCAD与体液酸碱平衡的变化趋势是一致的。因此，本文将DCAD与血液pH、血液HCO－3集合进行分析。数据分析应用SAS 8.02统计软件进行。调取PROC CORR模块程序对DCAD(n=105)、尿液pH(n=105)、血液pH(n=68)及血液(n=68)间做相关分析;调取PROC REG模块程序对DCAD(n=105)、尿液 pH(n=105)，对 DCAD(n=68)、血液pH(n=68)及血液(n=68)做回归分析;调取PROC CORR模块程序对尿液pH(n=105)、血液pH(n=68)及血液(n=68)间做相关分析。数据作图软件为Excel 2003。统计性差异结果以P＜0.05为判断标准。

2 结果

2.1 DCAD、尿液pH、血液pH及血液间的相关性

表 2DCAD、尿液pH、血液pH及血液间的相关性Table 2Correlation between DCAD，urine pH，blood pH and blood

表 2DCAD、尿液pH、血液pH及血液间的相关性Table 2Correlation between DCAD，urine pH，blood pH and blood

项目Items DCAD 尿液pH Urine pH血液pH Blood pH血液 Blood HCO－3 DCAD 1尿液 pH Urine pH 0.881 09(P ＜0.001) 1血液 pH Blood pH 0.636 47(P ＜0.001) 0.554 28(P ＜0.001) 1血液Blood 0.573 06(P＜0.001)0.547 20(P＜0.001)0.847 34(P＜0.001)1

2.2 DCAD 与尿液pH、血液pH及血液HCO3－的回归性

随着DCAD水平的降低，尿液pH、血液pH均明显下降(图1)，差异极显著(P＜0.001);而血液浓度并未发生明显变化，差异不显著(P＞0.05)。DCAD与尿液pH间的决定系数大于与血液pH、血液间的决定系数。

图1 不同DCAD水平与尿液pH、血液pH及血液HCO3－间的回归关系Fig.1 Regression of varying dietary cation-anion difference levels and urine pH，blood pH and blood HCO3－

2.3 尿液pH、血液pH及血液间的相关性

3 讨论

3.1 DCAD、尿液pH、血液pH及血液间的相关性

DCAD与体液酸碱平衡间的数值报道在前人的研究［1－4］中得到了体现，对其进行量化研究是进一步掌握其潜在关系的有效措施。本研究结果显示，DCAD、尿液pH、血液pH及血液间均存在极显著的相关性，使本文后续分析DCAD与尿液pH、血液pH及血液间的回归性具备了前提和基础。其中，DCAD与尿液pH间存在最大的相关系数，验证了DCAD与体液酸碱平衡之间的直接纽带作用。

3.2 DCAD与尿液pH、血液pH及血液HCO－3的回归性

尿液pH随DCAD水平的降低而降低，说明DCAD是调控奶牛体液酸碱度的有效措施。这是因为，饲粮阴离子(Cl－、S2－)被吸收后，机体为了维持肾小球细胞膜电位和体液电中性，需要排出多余的负电荷，而排尿是最直接、最有效的调节方式，从而导致尿液pH降低［13］。许多后续研究进一步验证了这一结论［14－17］。相应地，血液 pH 也有所降低。从数值上看，尿液pH的降幅明显大于血液pH及血液HCO－3的降幅，其原因是血液内存在强大的缓冲体系，可及时中和血液中过多的酸性或碱性物质，同时尿液不断排出H+，使血液pH和HCO－3维持在正常范围，说明奶牛体内发生了轻度的代谢性酸中毒［7，17－18］。

表3 尿液pH、血液pH及血液间的相关性Table 3Correlation between urine pH，blood pH and blood

表3 尿液pH、血液pH及血液间的相关性Table 3Correlation between urine pH，blood pH and blood

项目Items 尿液pH Urine pH血液pH Blood pH血液 Blood HCO－3 pH Urine pH 1血液 pH Blood pH 0.504 56(P ＜0.001) 1血液Blood 0.477 83(P＜0.001)0.834 50(P＜0.001)尿液1

3.3 尿液pH、血液pH及血液间的相关性

鉴于血液pH与尿液pH间存在的相关性(表2)，本文在不考虑DCAD的情况下，对体液酸碱平衡指标间作了相关分析。结果表明，尿液pH、血液pH及血液间仍存在的显著的相关性(表3)。两者相关系数的异同与引入的指标个数有关。一般情况下，搜集尿液比采集血液简单、方便，不会引起应激，且尿液pH易测、变幅明显、易于判别;同时，DCAD与尿液pH间的决定系数最大。因此，尿液pH是一个简单评价和有效衡量DCAD调节体液酸碱平衡状况的指标。

4 结论

综上所述，围产期奶牛体液酸碱平衡状态显著受DCAD水平的影响，尿液与血液酸碱平衡间存在相关性，尿液pH是有效衡量DCAD水平与体液酸碱平衡状况的指标。

［1］尹召华，曹维维，王洪荣，等.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［J］.动物营养学报，2010，22(4):1096 －1100.

［2］杨赵伟，刘大森，隋美霞，等.日粮阴阳离子平衡对绵羊瘤胃挥发性脂肪酸和血液指标的影响［J］.动物营养学报，2010，22(3):769 －774.

［3］陈波，刘建新.奶牛日粮阴阳离子差对采食量影响的Meta分析［J］.动物营养学报，2010，22(1):46－50.

［4］贾磊，王加启，卜登攀，等.日粮阴阳离子差对泌乳前期热应激奶牛血液酸碱平衡和生产性能的影响［J］.动物营养学报，2007，19(6):663 －670.

［5］BLOCK E.Manipulating dietary anions and cations for prepartum dairy cows to reduce incidence of milk fever［J］.Journal of Dairy Science，1984，67(12):2939－2948.

［6］MOORE S J，VANDEHAAR M J，SHARMA B K，et al.Effects of altering dietary cation-anion difference on calcium and energy metabolism in peripartum cows［J］.Journal of Dairy Science，2000，83(9):2095 －2104.

［7］VAGNONI D B，OETZEL G R.Effects of dietary cation-anion difference on the acid-base status of dry cows［J］.Journal of Dairy Science，1998，81(6):1643 －1652.

［8］ROCHE J R，DALLEY D，MOATE P，et al.Dietary cation-anion difference and the health and production of pasture-fed dairy cows.2.Non-lactating periparturient cows［J］.Journal of Dairy Science，2003，86(3):979－987.

［9］CHARBONNEAU E，PELLERIN D，OETZEL G R.Impact of lowering dietary cation-anion difference in non-lactating dairy cows:a meta-analysis［J］.Journal of Dairy Science，2006，89(2):537－548.

［10］吴文旋，刘建新，叶均安，等.阴离子型日粮及补Ca对围产期奶牛代谢与健康及其生产性能的影响［J］.中国兽医学报，2006，26(6):687 －689.

［11］WU W X，LIU J X，XU G Z，et al.Calcium homeostasis，acid-base balance，and health status in periparturient Holstein cows fed diets with low cation-anion difference［J］.Livestock Science，2008，117:7 －14.

［12］吴文旋，李胜利.同日粮阴阳离子差对喀斯特地区围产期奶牛代谢、健康及泌乳性能的研究［J］.畜牧兽医学报，2011，42(8):1113 －1119.

［13］LIESEGANG A，CHIAPPI C，RISTELI J，et al.Influence of different calcium contents in diets supplemented with anionic salts on bone metabolism in periparturient dairy cows［J］.Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition，2007，91:120－129.

［14］RAMOS-NIEVES J M，THERING B J，WALDRON M R，et al.Effects of anion supplementation to lowpotassium prepartum diets on macromineral status and performance of periparturient dairy cows［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(11):5677－5691

［15］RERAT M，PHILIPP A，HESS H D，et al.Effect of different potassium levels in hay on acid-base status and mineral balance in periparturient dairy cows［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(12):6123－6133

［16］MORRILL K M，MARSTON S P，WHITEHOUSE N L，et al.Anionic salts in the prepartum diet and addition of sodium bicarbonate to colostrum replacer，and their effects on immunoglobulin G absorption in the neonate1［J］.Journal of Dairy Science，2010，93(5):2067－2075

［17］HERON V S，TREMBLAY G F，OBA M.Timothy hays differing in dietary cation-anion difference affect the capability of dairy cows to maintain their calcium homeostasis［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(1):238－246.

［18］CHARBONNEAU E，CHOUINARD P Y，TREMBLAY G F，et al.Timothy silage with low dietary cation-anion difference fed to non-lactating cows［J］.Journal of Dairy Science，2009，92(5):2067－2077