日粮添加碳酸氢钠对荷斯坦奶牛生产性能的影响

刘立山，刘　婷，周　瑞，吴建平

(甘肃农业大学 动物科学技术学院，甘肃 兰州　730070)



日粮添加碳酸氢钠对荷斯坦奶牛生产性能的影响

刘立山，刘婷，周瑞，吴建平

(甘肃农业大学 动物科学技术学院，甘肃 兰州730070)

选择体重、胎次、泌乳期、乳脂率和产奶量基本一致的健康无病的中国荷斯坦奶牛30头，随机分成3组，分别为试验组Ⅰ，Ⅱ和对照组。试验组Ⅰ，Ⅱ奶牛日粮每日每头分别添加130、150 g碳酸氢钠，对照组奶牛日粮每日每头分别添加110 g碳酸氢钠，试验期28 d。结果表明，试验组Ⅰ干物质采食量、粪便pH比对照组高1.41%、0.20(P<0.05)，非脂乳固体比对照组低0.4(P<0.05)；试验组Ⅱ干物质采食量、产奶量、4%标准乳、粪便pH分别比对照组高2.04%、2.01%、2.68%、0.42(P<0.05)，乳脂率高0.13%(P<0.05)，乳蛋白、非乳脂固体分别低0.36%、0.51%(P<0.05)。另外，碳酸氢钠的增加使得牛乳中体细胞数显著降低，且与乳脂肪呈显著负相关(P<0.05)，而与乳蛋白质呈显著正相关(P<0.05)。由此可知，在每头奶牛日粮中添加150 g碳酸氢钠的范围内，随着日粮中碳酸氢钠的增加，能显著改善荷斯坦奶牛的生产性能，有效预防奶牛瘤胃酸中毒。

碳酸氢钠；添加；奶牛；生产性能

碳酸氢钠在反刍家畜瘤胃中具有缓冲作用，能中和精料发酵过程中所产生的有机酸，促使瘤胃内pH保持在中性附近，为正常消化提供一个良好的生长和繁殖环境，同时可加强胃肠收缩和蠕动，使幽门弛缓，促进胃内容物向十二指肠运送，有利于微生物的繁殖及纤维素与糖类的转化，预防奶牛瘤胃酸中毒，使泌乳牛适应高精料日粮。精料主要以淀粉和糖的形式为动物提供能量，但是淀粉的快速发酵可能产生高浓度的乳酸，乳酸是产生丙酸的中间物，可使瘤胃的pH降低，这将使得对酸度非常敏感的瘤胃纤维素分解菌生长受到影响，淀粉分解菌相应增加，影响瘤胃正常消化。而消化纤维素的菌群消失还会导致纤维素消化量下降，瘤胃中乙酸的浓度降低，最终影响奶牛的产奶量和乳脂率，严重时还会造成瘤酸中毒。乙酸是对乳脂合成影响较大的挥发性脂肪酸，当奶牛饲喂不同精粗比组成的日粮时可以改变瘤胃内乙酸/丙酸的比值，进而可以影响乳脂肪含量[1-4]。在饲料中添加部分添加剂可改善饲料的营养品质[5]，碳酸氢钠可改变瘤胃发酵，促使乙酸盐的形成，抑制丙酸盐的合成，可有效地防止乳脂率的下降和提高产奶量[6]。试验以荷斯坦奶牛为研究对象，在基础日粮中添加不同浓度的碳酸氢钠，旨在揭示碳酸氢钠对荷斯坦奶牛生产性能的影响，为改善奶牛生产性能以及奶牛产业化发展提供科学依据。

1　材料和方法

1.1试验材料

乳成分快速测定仪(杭州浙大优创科技有限公司型号UL40AC)；HI98103型笔式酸度计(北京泰亚赛福有限公司)；AL104电子天平(梅特勒-托利多仪器上海有限公司)；CS101-A型电热鼓风干燥箱(重庆实验设备厂)；HH-S26S数显恒温水浴锅(金坛市环保仪器厂)；BCD-539WF海尔电冰箱(青岛海尔股份有限公司)；Scepter 2.0手持式体细胞计数器(美国Millipore公司)。

1.2试验日粮

根据美国奶牛NCR营养标准配制基础日粮，基础日粮由玉米、麸皮、豆粕、1%预混料(鹤丰公司生产)、磷酸氢钙、石粉、食盐组成(表1)。

表1　日粮配比及营养水平

1.3检测指标

1)使用自动挤奶机测定奶牛的产奶量并做记录；

2)按照乳成分快速测定仪的操作要求进行测定；

3)干物质采食量记录前一天饲喂的日粮总量，第二天清晨将剩余的日粮清除并称重，计算出前一天的总采食量。然后每组试验随机采集新鲜日粮3份，每份200 g，放入65℃的烘箱中24 h，取出干燥后至恒重，计算干物质采食量；

4)采集鲜粪测定粪便，pH使用笔式酸度计直接测定；

5)奶牛体细胞数的测定采集奶样50 mL，用移液枪吸取1 mL到1 mL的EP管中在4 000 r/min下离心5 min，弃上清液后加入0.5 mL的PBS磷酸缓冲液震荡摇匀后继续在4 000 r/min下离心5 min，重复3次后，使用体细胞仪吸取上清液测定体细胞数，并记录数据。

1.4试验设计

选择体重、胎次、泌乳期、乳脂率和产奶量基本一致的健康无病荷斯坦奶牛30头，随机分成3组，每组10头，即试验组Ⅰ，Ⅱ和对照组。在试验组Ⅰ、Ⅱ奶牛的混合精料中分别添加碳酸氢钠130、150 g/头，对照组奶牛的混合精料中添加碳酸氢钠110 g/头。精料按照NRC标准配制饲喂，每天饲喂2次，青贮饲料自由采食，保证充足饮水。每7 d为1个周期，试验期28 d，每个周期前3 d连续测定产奶量、乳成分、干物质采食量、粪便pH以及奶牛体细胞数。试验前对试验牛进行7 d的预试饲养。

1.5数据统计分析

试验数据用Excel 2010 建立数据库，通过SPSS 19.0 软件中的单因素方差分析对数据进行统计分析和显著性检验，结果以平均值±标准差表示。

2　结果与分析

2.1奶牛干物质采食量，产奶量和粪便pH的变化

试验组Ⅰ干物质采食量、产奶量、4%标准乳分别比对照组高1.41%，0.48%和1.28%(P>0.05)，粪便pH升高0.20(P<0.05)；试验组Ⅱ干物质采食量、产奶量、4%标准乳分别比对照组高2.04%，2.01%和2.68%，粪便pH升高0.42(P<0.05)；试验组Ⅱ干物质采食量、产奶量、4%标准乳分别比试验组Ⅰ高0.63%，1.53%和1.39%、粪便pH升高0.22(P<0.05)，试验组Ⅱ体细胞数比对照组显著降低(P<0.05)。试验数据表明随着日粮中碳酸氢钠的增加，采食量、产奶量、4%标准乳、粪便pH也逐渐升高，并且试验组Ⅰ、Ⅱ干物质采食量和粪便pH均比对照组高(表2)。

表2　干物质采食量，产奶量和粪便pH

注：同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同

2.2奶牛乳成分的变化

试验组Ⅰ乳脂率比对照组高0.02%(P>0.05)，非乳脂固体、乳蛋白分别比对照组低0.40%、0.11%(P>0.05)；试验组Ⅱ乳脂率比对照组高0.13%(P<0.05)，非乳脂固体、乳蛋白分别低0.36%、0.51%；试验组Ⅱ乳脂率比试验组Ⅰ高0.11%(P<0.05)，非乳脂固体、乳蛋白分别低0.11%、0.25%。表明日粮中添加的碳酸氢钠增加后，牛奶乳脂率逐渐升高，非乳脂固体、乳蛋白含量逐渐降低降低，乳糖、冰点、密度、灰分均无显著性变化，试验组Ⅰ、Ⅱ非乳脂固体比对照组均有显著性影响(表3)。

表3　乳成分

2.3牛乳中体细胞数与产奶量、主要乳成分的相关性分析

对照组和试验组Ⅰ的数据均显示，体细胞数与产奶量呈显著负相关，试验组Ⅱ数据显示体细胞数与产奶量呈显著负相关(P<0.05)。对照组体细胞与脂肪呈显著负相关(P<0.05)、与乳糖呈负相关，与蛋白质呈显著正相关(P<0.05)，产奶量与脂肪呈显著正相关(P<0.05)，与蛋白质呈显著负相关(P<0.05)；试验组Ⅰ体细胞数与产奶量、脂肪呈显著负相关(P<0.05)，与蛋白质呈显著正相关(P<0.05)，产奶量与脂肪呈显著正相关(P<0.05)，与蛋白质呈显著负相关(P<0.05)。试验组Ⅱ体细胞数与产奶量呈极显著负相关(P<0.01)，与脂肪呈显著负相关(P<0.05)，与蛋白质呈显著正相关(P<0.05)，产奶量与脂肪呈极显著正相关(P<0.01)，与蛋白质呈极显著负相关(P<0.01)(表4)。试验研究显示，随着碳酸氢钠的增加，体细胞与产奶量以及乳成分之间的相关性有着不同的变化。体细胞数是牛奶品质的重要指标。从对照组和试验组Ⅱ可以看出，碳酸氢钠的增加使牛奶体细胞数显著降低，这也表明牛奶品质有所改善，相应的产奶量也显著增加，并且这两者之间存在着，因此，日粮中添加碳酸氢钠不仅提高了产奶量，而且使牛奶体细胞数降低，这种极显著负相关的关系对奶牛实际生产中有着重要的意义。然而乳成分中，脂肪和蛋白也是牛奶营养成分高的重要影响因子，碳酸氢钠的增加使得牛乳中体细胞与脂肪呈显著负相关，而与蛋白质呈显著正相关。同时，试验数据分析，乳脂肪和乳蛋白呈现负相关，但这种关系与添加碳酸氢钠似乎无关，这可能与奶牛自生的身理机能有关。

表4　乳中体细胞数与产奶量和主要乳成分的相关系数

注：*表示显著相关(P<0.05)，**表示极显著相关(P<0.01)

3　讨论与结论

3.1碳酸氢钠对奶牛干物质采食量、产奶量、粪便pH的影响

奶牛基础日粮中添加矿物质元素，能显著影响奶牛干物质采食量和产奶量[7]。碳酸氢钠是奶牛生产中常用的矿物质饲料添加剂，俗称小苏打，呈弱碱性，通过调节电解质平衡值，与瘤胃内的酸性物质发生酸碱中和反应，维持瘤胃pH稳定，从而增强奶牛食欲，提高采食量，提高饲料的转化率[8-9]。当评定奶牛瘤胃和肠道内的状况时，粪便检查能提供很多饲料消化过程和消化部位的信息。粪便pH的变化，间接反映了瘤胃酸碱度的变化，因此，改进日粮结构，使奶牛的粪便更趋正常，将进一步提高饲料的利用率、提高产奶量，从而提高奶牛养殖的综合效益。另外，日粮组成对瘤胃pH也有一定的影响，李勇等[10]在对6只装有永久瘤胃瘘管羯羊的研究中表明，随饲喂玉米比例增加，瘤胃N代谢的各参数均逐渐上升，pH呈下降趋势。朱兴龙[11]研究表明，每头每日添加碳酸氢钠180 g，可以使日平均产奶量增加1.65 kg。朱佰正等[12]研究报道，在日粮中加补0.8%碳酸氢钠可使奶牛日采食量增加2.1 kg。郝俊玺等[13]研究表明，日粮添加碳酸氢钠显著提高了粪便pH。本研究与报道研究结果一致，日粮中添加碳酸氢钠对改善牛瘤胃内pH是有益的，使其食欲增加，易于消化，增加营养物质吸收，相应地提高产奶量[14]。

3.2碳酸氢钠对牛奶乳成分的影响

乳成分是牛奶品质的重要参考指标，对奶牛生产性能有着重要的意义。试验表明，日粮中添加150 g/头碳酸氢钠，乳脂率提高0.13%，乳蛋白、非乳脂固体分别降低0.36%、0.51%，表明适当的增加碳酸氢钠的饲喂量，可以提高乳脂率，降低乳蛋白。黄志秋等[15]研究表明，按混合精料量的1.5%添加碳酸氢钠，产奶量提高3.31%，乳脂率增0.07%，这与本研究结果一致。吴自光等[16]报道，日粮中添加碳酸氢钠可提高瘤胃的pH值，使瘤胃微生物区系正常，增加VFA的总量及其吸收率，提高乳脂率。大量研究表明，日粮中添加适量的碳酸氢钠，有利于乳脂率的提高。碳酸氢钠可以提高瘤胃内pH值，使瘤胃内微生物区系正常，增加挥发性脂肪酸总量及其吸收率，从而提高乳脂率[17]。Phipps 等[18]报道，提高日粮中淀粉的含量，则乳蛋白的含量提高，乳脂率有所下降。Castillo等[19]做了类似的试验，结果发现淀粉型精料明显具有提高乳蛋白含量的潜力。但是，人们为了获得较高的产奶量，往往过度的加大奶牛日粮中精饲料的比例，饲精料主要以淀粉和糖的形式为动物提供能量，淀粉的快速发酵可能产生高浓度的乳酸，乳酸是产生丙酸的中间物，可使瘤胃的pH降低，这将使得对酸度非常敏感的瘤胃纤维素分解菌生长受到影响，淀粉分解菌相应增加，影响瘤胃正常消化，而消化纤维素的菌群消失还会导致纤维素消化率下降，瘤胃中乙酸的浓度降低，乙酸、丁酸有合成乳脂短链脂肪酸的功能[20]，最终影响奶牛的产奶量和乳脂率，严重的还会造成瘤胃酸中毒。Cumby等[21]试验发现，奶牛为减轻瘤胃酸中毒更喜采食含碳酸氢钠的饲料。安朋朋[22]研究表明，精粗比低的日粮食入氮向乳蛋白的转化效率显著高于精粗比高的日粮。日粮中的营养要合理搭配，有一定比例的蛋白质，促进菌体蛋白合成，才能获得良好的生产效果[23]。在提高乳蛋白的同时，应控制好日粮中精、粗饲料的比列，并且要添加适量的碳酸氢钠添加剂，维持奶牛瘤胃pH稳定，使瘤胃微生物区系正常，提高饲料转化率，从而增加奶牛业的经济效益。

3.3体细胞数与乳成分的相关性

奶牛乳中的体细胞数与乳房健康有密切的关系。SCC即每毫升牛奶中含有的体细胞数，主要包括嗜中性白细胞、淋巴细胞、嗜曙红细胞等、再加上各种脱落的上皮细胞。在正常情况下，少数白细胞可经乳腺而进入乳汁，但在病原菌入侵时，机体会向乳腺释放大量白细胞，乳房炎的发生都会使奶牛的乳成分发生变化。影响乳成分的因素有许多，如品种、年龄、胎次、环境等。因此，分析乳成分的变化规律及其原因时，需考虑诸多因素。Vida Juozaitiene等[24]发现体细胞数与日产奶量之间存在显著负相关。Oudah[25]研究发现体细胞与日产奶量之间存在极显著负相关，诸多研究与试验研究结果一致。张慧林等[26]采集了341个奶羊，研究了体细胞数与乳成分的关系，结果表明，体细胞数与产奶量有极显著的负相关系(P<0.01)，与乳脂率无显著相关关系(P<0.05)，与乳蛋白率无显著相关关系(P<0.05)。Sawa等[27]测定了29 000头奶牛奶样后发现体细胞数与乳脂率之间存在极显著正相关，体细胞数与乳蛋白率之间存在显著正相关。Paura等[28]发现体细胞数与乳脂率之间存在极显著正相关，与乳蛋白率之间存在极显著正相关，这与本试验研究结果相反，原因可能是在奶牛日粮中添加了不同比例的碳酸氢钠，碳素氢钠可能对体细胞和乳脂率、乳蛋白率这三者的变化存在一定的调控机制，但是碳素氢钠的这种调控机制的具体原理还尚不清楚，有待我们更加深入的研究。

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Effects of sodium bicarbonate supplementation on the performance of Holstein dairy cows

LIU Li-shan，LIU Ting，ZHOU Rui，WU Jian-ping

(CollegeofAnimalScience&Technology,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China)

In order to investigate the effects of sodium bicarbonate supplementation on the performance of Holstein dairy cows，30 lactating Chinese Holstein dairy cows with similar body weight,parity,lactation period,milk fat and milk yield were selected and randomly divided into 2 treatment groups (group Ⅰ and Ⅱ) and 1 control group.130 g,150g and 110 g sodium bicarbonate was added respectively in the ration of group Ⅰ,group Ⅱ and control group per day each cow foe 28 days.The results showed that dry matter intake (DMI) and fecal pH value of group Ⅰ increased by 1.41% (P<0.05) and 0.20(P<0.05) than control group respectively.Non-fat solid matter percentage decreased by 0.40% (P<0.05).DMI,milk yield,4% fat corrected milk yield and fecal pH value of group Ⅱ increased by2.04% (P<0.05),2.01% (P<0.05),2.68% (P<0.05),0.42 (P<0.05) than control group.The milk fat percentage increased by 0.13% (P<0.05),the milk protein percentage and non-fat solid matter percentage decreased by 0.36% (P<0.05).In addition,the increase of the sodium bicarbonate caused significant reduction of somatic cell count in milk (P<0.05),and the milk fat percentage was significantly negative correlation (P<0.05),and the milk protein percentage was significantly positive correlation (P<0.05) respectively.Within the range of 150 g sodium bicarbonate in ration,the performance of Holstein dairy cows could be significantly improved.

sodium bicarbonate；additive；dairy cow；performance

2015-09-28；

2016-03-30

兰州市科技局“兰州市高产奶牛选育策略与高校养殖技术研究示范”(2011-1-110)；农业部“绒毛用羊产业技术体系放牧生态岗位科学家”(CARS-40-09B)；“甘肃省典型农区肉牛生产体系优化研究与应用”(GDT20146100035)；“甘肃肉牛生产体系要素优化匹配研究”(LW2015 6200007)；“北方作物秸秆饲用化利用技术研究与示范”(201503134-HY15038488)项目资助

刘立山(1987-)，男，甘肃定西人，硕士研究生。

E-mail：13919791920@163.com

S 821.5

A

1009-5500(2016)03-0067-06

吴建平为通讯作者。