氯化铵对泌乳奶牛瘤胃发酵特性及营养物质表观消化率影响

王坤，赵圃毅，刘威，刘士杰，张开展，卜登攀,4,5*

（1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193；

2.中国饲料工业协会，北京　100125；3.北京中地种畜有限公司，北京　100028

4.CAAS-ICRAF农用林业与可持续畜牧业联合实验室，北京　100193；5.湖南畜产品质量安全协同创新中心，长沙　410128）

氯化铵对泌乳奶牛瘤胃发酵特性及营养物质表观消化率影响

王坤1，赵圃毅1，刘威1，刘士杰2，张开展3，卜登攀1,4,5*

（1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京100193；

2.中国饲料工业协会，北京100125；3.北京中地种畜有限公司，北京100028

4.CAAS-ICRAF农用林业与可持续畜牧业联合实验室，北京100193；5.湖南畜产品质量安全协同创新中心，长沙410128）

试验一采用增量灌注2×2交叉试验设计，选用4头装有瘤胃瘘管中国荷斯坦奶牛，每期试验持续4周，期间试验组2头牛接受氯化铵增量灌注（0、150、300、450 g·d-1），每个剂量灌注1周，对照组2头牛只灌注清水；试验二采用完全随机设计，将48头泌乳日龄、体重、胎次及产奶量相近中国荷斯坦奶牛随机分为4组，每组12头，氯化铵添加量分别为每头牛0（对照组）、150、300和450 g·d-1。预试验14 d，正式试验56 d。结果表明，①氯化铵能显著提高瘤胃氨氮浓度（P＜0.05）；瘤胃pH随氯化铵灌注或添加量增加有线性降低趋势（P=0.084，P= 0.060）；氯化铵对瘤胃乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸浓度影响不显著（P＞0.05）。②试验一，随氯化铵灌注量增加，干物质（P=0.022）、有机物（P=0.041）消化率呈二次曲线升高；粗脂肪（P=0.019）消化率线性升高。氯化铵在泌乳奶牛生产中添加量不宜超过300 g·d-1。

奶牛；氯化铵；瘤胃发酵；表观消化率

王坤,赵圃毅,刘威,等.氯化铵对泌乳奶牛瘤胃发酵特性及营养物质表观消化率影响[J].东北农业大学学报,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)

网络出版时间2016-7-21 14:09:54［URL］http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20160721.1409.006.html

目前，国内外有关泌乳奶牛对氯化铵耐受性的研究尚无报道。本研究针对氯化铵酸化作用，确定不同添加水平氯化铵在酸化体液调节代谢基础上对泌乳奶牛瘤胃发酵特性及营养物质表观消化率影响，探讨泌乳奶牛的氯化铵耐受性，为氯化铵在奶牛生产中应用提供参考，为饲料添加剂安全限量确定提供技术支持。

1　材料与方法

1.1试验设计与饲养管理

试验一：氯化铵瘤胃增量灌注试验。采用交叉试验设计（见表1），分2期进行。选用4头泌乳日龄（357±2）d，体重（556±39）kg，产奶量（30±3.3）kg初产、健康且装有永久性瘤胃瘘管中国荷斯坦奶牛。日饲喂3次（07:00、14:00和19:00），自由饮水。日挤奶3次（08:00、14:00和20:30）。第1期试验前7 d为预试验期，只灌注清水，灌注时间与灌注量逐渐增加，使奶牛逐渐适应灌注条件减少应激。正式试验每期4周，其中2头牛接受氯化铵（有效成分含量＞99.0%，购自株洲江海环保实业有限公司）增量灌注，灌注剂量分别为0（对照组）、150、300、450 g·d-1，每个剂量灌注7 d；另外2头牛只灌注清水。第2期试验时，2组奶牛交叉灌注。两期试验间隔2周（排空期），排空期内4头牛只接受清水灌注。每天等量灌注3次，每次灌注600 mL水或氯化铵溶液，灌注液现用现配。

试验二：氯化铵饲喂试验。采用完全随机设计，选用48头3胎，泌乳日龄（170±20）d，体重（550±50）kg，产奶量（23±4.3）kg经产、健康中国荷斯坦奶牛，随机分为4组，每组氯化铵添加量分别为每头牛0（对照组）、150、300和450 g·d-1。使用自动饲喂系统（RIC systerm）饲喂，每天饲喂2次（07:00和14:00），氯化铵每天等量添加2次，每头牛单独添加后搅拌均均，自由采食。自由饮水，每天挤奶3次（06:30、13:30和20:30）。预试验14 d，正式试验56 d。试验一、二所用日粮为高产牛基础饲粮，组成及营养水平见表2。

1.2样品采集与指标测定

1.2.1饲料样及粪样

试验一：正式试验每个试验周最后3 d收集TMR样品及粪样。TMR样品50℃烘干48 h后粉碎制样4℃保存，用于后续试验分析。粪样采用直肠取粪法，每隔6 h采集一次，取样量为200 g。最后将每头牛全部粪样混匀分成两份，每份各500 g，其中一份加50 mL 6 mol·L-1盐酸溶液固氮用于氮素测定，50℃烘干48 h后粉碎制样4℃保存。

（151）石生耳叶苔 Frullania inflata Gottsche，Syn.熊源新等（2006）；杨志平（2006）；范苗等（2017）

试验二：正式试验最后3 d收集TMR样品及粪样。方法同试验一。

TMR样品及粪样中干物质、粗蛋白质、粗脂肪、灰分及酸性洗涤纤维，按照AOAC标准测定［5］。中性洗涤纤维参照Van Soest等［6］方法测定。日粮营养成分全肠道表观消化率采用内源指示剂不可降解中性洗涤纤维（indigestible NDF，iNDF）参照Lee and Hristov方法测定［7］。公式如下：

养分全肠道表观消化率（%）=［1-（A1×F2）/（A2× F1）］×100%

其中，A1代表饲料中iNDF含量，A2为粪中iNDF含量，F1饲料中该养分含量，F2粪中该养分含量。

表1　瘤胃增量灌注氯化铵试验设计Table 1Schematic of experimental design and application of treatments

表2　基础饲粮组成及营养水平（干物质基础）Table 2Composition and nutrient levels of basal diets（DM basis）（%）

1.2.2瘤胃液

试验一：正式试验每个试验周最后2 d通过瘤胃瘘管于晨饲后2 h收集瘤胃液，4层纱布过滤，立即测定瘤胃液pH，剩余样品分装至10 mL离心管，-20℃保存待测。

试验二：正式试验开始后，每2周于晨饲后2 h口腔采样器采集瘤胃液，弃掉最先采集约200 mL瘤胃液，样品用4层纱布过滤，立即测定瘤胃液pH，剩余样品分装至10 mL离心管，-20℃保存待测。瘤胃液氨氮浓度采用靛酚比色法测定。瘤胃液挥发性脂肪酸测定采用气相色谱法。

1.3统计分析

数据采用SAS9.3软件MIXED模块作统计学检验。采用Tukey法多重比较，同时对试验处理与剂量交互作用（试验一）或试验处理（试验二）用多项式矩阵检验线性、二次区间显著性。变量统计结果均以最小二乘均数形式列表，显著水平为P＜0.05，有变化趋势为0.05＜P＜0.10。

2　结果与分析

2.1氯化铵对泌乳奶牛瘤胃发酵特性影响

试验一：随氯化铵灌注量增加，瘤胃氨氮浓度线性升高（P＜0.0001），且各氯化铵灌注组显著高于对照组（P＜0.05）；瘤胃pH随氯化铵灌注量增加线性降低（P=0.084）；瘤胃灌注不同剂量氯化铵未显著影响瘤胃乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸浓度（P＞0.05）。

表3　氯化铵对泌乳奶牛瘤胃发酵特性影响Table 3Effects of ammonium chloride on ruminal fermentation characteristics of dairy cows

试验二：随氯化铵添加量增加，瘤胃氨氮浓度性升高（P=0.011），且300 g·d-1组和450 g·d-1组显著高于对照组（P＜0.05）；瘤胃pH（P=0.060）和异丁酸浓度（P=0.064）随氯化铵添加量线性降低；饲粮添加不同水平氯化铵影响瘤胃乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸浓度结果不显著（P＞0.05）。

2.2氯化铵对泌乳奶牛营养物质表观消化率影响

试验一：随氯化铵灌注量增加，干物质消化率呈二次曲线升高（P=0.022），450 g·d-1组显著高于其他组（P＜0.05）；有机物消化率呈二次曲线升高（P= 0.041），450 g·d-1与对照组差异不显著（P＞0.05）但显著高于150 g·d-1组和300 g·d-1组（P＜0.05）；粗蛋白质消化率有二次曲线升高趋势（P=0.081），与干物质及有机物变化相似；粗脂肪消化率线性升高（P=0.019），450 g·d-1显著高于对照组（P＜0.05）；瘤胃灌注不同剂量氯化铵未显著影响中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维消化率（P＞0.05）。试验二：随饲粮氯化铵添加量增加，酸性洗涤纤维消化率线性升高（P=0.097），干物质、有机物、粗蛋白质、中性洗涤纤维和粗脂肪消化率未受氯化铵添加影响（P＞0.05）。

表4　氯化铵对泌乳奶牛营养物质表观消化率影响Table 4Effects of ammonium chloride on nutrient digestibility of dairy cows

3　讨论与结论

3.1氯化铵对泌乳奶牛瘤胃发酵特性影响

瘤胃是反刍动物消化吸收营养物质重要场所，对反刍动物至关重要。pH是瘤胃发酵程度和模式重要指标，受唾液分泌、挥发性脂肪酸组成等因素影响，主要取决于日粮结构和营养水平［8］。一般情况下，瘤胃pH为6.0～7.0。本研究中，两试验瘤胃液取样方式不同，pH差异较大，但变化趋势相同。pH均随氯化铵灌注或添加量增加线性降低，但基本在正常范围内，说明氯化铵影响瘤胃pH，但目前剂量并未引起瘤胃pH失衡。瘤胃中氨氮浓度是反映瘤胃氮代谢重要指标，主要与瘤胃微生物合成蛋白有关。本研究中由于采样方式不同，两试验瘤胃氨氮浓度差异大，但变化趋势相同。氯化铵是无机盐，进入瘤胃后会迅速分解为NH4+，释放H+降低瘤胃pH。NH4+释放H+对瘤胃酸碱状态影响有限。但大量氯化铵进入瘤胃会导致瘤胃内氨氮浓度大幅度升高。

氯化铵作为含氮饲料添加剂，使用中可引发氨中毒风险。本研究中，由于试验条件限制，无法测试与氨中毒有关指标变化情况，但在整个试验过程中，所有试验牛均未出现氨中毒相关症状。瘤胃pH与氨在瘤胃内存在状态及吸收有关［9-10］，pH较高时氨以自由NH3形式存在，pH较低时以NH4+形式存在。脂溶性NH3能透过细胞膜吸收入血而带电NH4+不易透过细胞膜，所以pH较高时氨吸收更多。本研究中，进入瘤胃的氨以NH4+形式存在且不会导致瘤胃pH升高。研究表明，中毒与非中毒样本相比，瘤胃氨浓度无显著差异，但是瘤胃pH及血氨浓度差异显著［11］。Kertz等通过瘤胃灌注氯化铵发现［12］，氨中毒与血氨浓度相关性最高而与瘤胃中氨浓度相关性不大。如果瘤胃pH较低，氨会滞留在瘤胃而不能通过瘤胃壁吸收，即使瘤胃中氨浓度很高也不会发生氨中毒。

乙酸、丙酸及丁酸等挥发性脂肪酸是日粮碳水化合在瘤胃中发酵主要产物，是反刍动物主要能量来源及合成乳脂和体脂原料。本研究中，除试验二中异丁酸浓度随日粮氯化铵添加量增加有线性降低，其他挥发性脂肪酸未受显著影响。

3.2氯化铵对泌乳奶牛营养物质表观消化率影响

目前关于氯化铵对泌乳奶牛营养物质表观消化率研究很少。Castaneda等使用氯化铵作为非蛋白氮替代日粮中部分甚至全部尿素发现［13］，随氯化铵代替量增加，干物质、有机物、粗蛋白质、中性洗涤纤维及粗脂肪表观消化率呈线性增加。试验一中，干物质、有机物及粗脂肪表观消化率均显著增加，最高剂量组均显著高于对照组；粗蛋白质、中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维表观消化率虽未显著增加，但最高剂量组最高。由于试验条件限制，试验过程中未记录试验牛体重变化，但在试验过程中观察发现，灌注剂量达到300 g·d-1时，奶牛开始消瘦，灌注时发现瘤胃内容物减少且固体较多液体较少；当灌注剂量达到450 g·d-1时，奶牛消瘦状态进一步加剧且粪便干燥。试验二中，各营养物质表观消化率均未随氯化铵添加量增加发生显著变化。试验中，300和450 g·d-1组干物质采食量显著低于对照组（试验一，17.0、15.7 kg·d-1VS 21.6 kg·d-1；试验二，17.2、17.1 kg·d-1VS 20.3 kg·d-1），两组奶牛均出现消瘦状况。本研究中，部分营养物质表观消化率升高可能是由于奶牛采食量减少，机体为维持正常代谢，代偿性提高营养物质表观消化率。而采食量减少、体重下降可能是由于氯化铵摄入过多，导致机体出现代谢性酸中毒［14-15］。

本研究表明，以瘤胃发酵特性和营养物质表观消化率为评价指标，氯化铵在泌乳奶牛生产中添加量不宜超过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”科技支撑计划项目（2012BAD12B02-5）；农产品质量安全监管（饲料）项目；中国农业科学院科技创新工程项目（ASTIP-IAS07）

王坤（1990-），男，硕士研究生，研究方向为反刍动物营养。E-mail:cang327@163.com

卜登攀，研究员，硕士生导师，研究方向为反刍动物营养与牛奶品质改良。E-mail:budengpan@126.com