牦牛泌乳期能量和蛋白质维持需要量的研究

张玉莹 潘 浩 王 通 刘书杰 崔占鸿

(青海大学畜牧兽医科学院，青海省牦牛工程技术研究中心，青海省高原放牧家畜动物营养与饲料科学重点实验室，西宁810016)

牦牛作为青藏高原的优势反刍畜种，不仅是当地牧民群众不可或缺的生活资料，同时也是他们重要的生产资料来源[1-2]。牦牛生长缓慢，不仅与当地的气候条件有关，而且与牧草营养有关，牦牛的科学饲养一直是困扰牧民的生产实际问题。泌乳期是哺乳动物母畜重要的生理阶段，这期间母畜饲粮的营养水平不仅关乎母体自身生产性能和下一个情期的表现，还会对幼畜的健康生长和发育产生一定程度的影响[3-4]。目前，关于牦牛泌乳期能量和蛋白质维持需要量及代谢规律方面的研究资料缺乏，生产中主要参考已知的生长期牦牛或肉牛的能量和蛋白质营养需要参数[5-7]，无法完全符合牦牛泌乳期这个重要生理阶段的营养实际需要，造成对牦牛生产指导的科学性不强。因此，本研究以泌乳期牦牛为对象，探究牦牛泌乳期能量和蛋白质的维持需要量及代谢规律，以期补充完善牦牛饲养标准的基础数据，为牦牛泌乳期的科学饲养提供重要参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

饲养试验于2018年5月至2019年4月在青海省大通种牛场进行，样品测定在青海省牦牛工程技术研究中心动物营养与饲料科学重点实验室完成。

1.2 试验设计

选取胎次(3～4胎)相同、产犊日期(预产期相差在15 d以内)及体重[(230.0±30.0) kg]相近的大通母牦牛15头，等分为3组，即自由采食组(AL组)、80%采食组(IR80组)和60%采食组(IR60组)，IR80组和IR60组的饲喂量分别是AL组前1天采食量的80%和60%。试验前后对母牦牛体重进行称量并记录，每隔7 d测定1次泌乳量。

1.3 试验饲粮

参照生长期牦牛能量与蛋白质的需要量[5-6]和《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)[8]，制定体重为230.0 kg泌乳期牦牛的饲粮配方。饲粮采用精料与粗料分开饲喂的方式，其中精料由湟源县河湟青牧饲料有限公司加工生产，粗料为粉碎后的燕麦青干草。基础饲粮组成及营养水平见表1。

表1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础)

续表1项目Items泌乳前期 Early lactation泌乳后期 Late lactation有机物 Organic matter91.1492.58粗蛋白质 Crude protein8.688.32粗脂肪 Ether extract2.982.26中性洗涤纤维 NDF47.7156.65酸性洗涤纤维 ADF20.6325.53钙 Calcium0.890.89磷 Phosphorus0.670.67

1.4 试验方法

1.4.1 饲养试验

试验期间母牦牛进行单栏饲养，精料与燕麦干草分开饲喂(先精后粗)，精料和燕麦青干草按组别进行定量饲喂，精料∶粗料为3∶7，早、晚各饲喂1次。试验过程中，保证AL组的母牦牛饲槽内有剩余量，而2个限饲组的母牛饲喂量根据前1天AL组母牛采食量计算而定，预试期为1周。犊牛与母牛隔离饲养，每天早晨、晚上分别将犊牛放回母牦牛圈舍进行2次哺乳，待哺乳结束后将犊牛放回到犊牛圈舍，并对所有犊牛饲喂等量的苜蓿干草，试验期间犊牛与母牛均为自由饮水。

1.4.2 消化代谢试验

每天记录每只牦牛的采食量和剩料量，因牦牛试验开展难度大，故泌乳期从第30天开始进行，泌乳第31～70天为泌乳前期，泌乳第71～135天为泌乳后期。饲养试验结束后进行为期5 d的消化代谢试验，采用全收粪尿法，每天收集牦牛的总排粪量和尿量。粪样收集时给母牛套上粪袋，每2 h进行1次收样，将1 d所收集的粪样全部混合，取混合均匀粪样的10%加入10%硫酸固氮，-20 ℃保存待测；采用导尿管收集尿样，将导尿管插入母牛尿道后引流到收集桶来采集尿液，取尿液总量的5%装入50 mL离心管，-20 ℃保存待测。

1.4.3 气体代谢试验

饲养试验结束后进行母牦牛气体代谢试验，采用呼吸面罩收集气体，正式试验开始前2天进行母牦牛的适应和调试，正式试验期3 d，于每天早晨饲喂0.5 h后进行气体收集，每隔2 h收集1次，共收气4次，每次8 min。

气体代谢试验采用动物呼吸代谢测量系统(美国产FMS便携式)测定甲烷产生量、二氧化碳排出量和耗氧量，FMS便携式动物呼吸测量系统的操作步骤如下。

1)牦牛呼吸代谢气体收集。提前将牛用绳子绑好头部，待牛体况和情绪稳定后开始进行试验，将制作好的呼吸面罩戴到牛的头部，保证牛的呼气和出气均来自于面罩；打开气体袋子的阀门，收集牛呼出的气体，时间为8 min，收集完气后，关闭阀门，取下呼吸面罩，解开绳子，保证牛的自由活动不受限制。

2)仪器设备运行调试。①先将FMS主机按要求连接好所有的线路，按照步骤要求依次进行开机，等待一切显示正常；②调节气体分析：在初始界面旋转Mode至Pump Drive出现一个箭头，再旋转Adjust调整泵功率，调好后按Enter确定；再旋转显示屏上方的Flow Adjust调整流速；③通讯连接：打开电脑点击ExpeData软件进行运行，连接合适的COM端口，选择要运行的文件夹，点击确定，点击开始运行程序并自动记录数据，等待电脑界面的曲线运行稳定。

3)甲烷、二氧化碳和氧气的含量测定与分析。待电脑界面的曲线运行稳定后，将使用呼吸面罩收集的气体进行上机运行，待气体运行完毕后让曲线运行稳定后再进行下一次气体运行，直至收集的所有气体运行完毕，程序运行停止并保存气体数据，最后使用ExpeData软件分析耗氧量、二氧化碳排出量和甲烷产生量，分析完成后将数据保存到Excel表格中。

1.5 测定指标与方法

饲粮营养成分含量测定方法：干物质(DM)含量测定采用GB/T 6435—86的方法；有机物(OM)含量测定采用GB/T 19630—2011的方法；粗蛋白质(CP)含量测定采用GB/T 6432—2018的方法；粗脂肪(EE)含量测定采用GB/T 6433—2006的方法；中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量测定采用GB/T 20806—2006的方法；总能测定采用GB/T 28050—2011的方法；钙(Ca)含量测定采用GB/T 13885—2017的方法；磷(P)含量测定采用GB/T 6437—2018的方法。

牦牛泌乳量测定：利用差值法间接测定牦牛的泌乳量，具体方法为早、晚分别对犊牛哺乳前后的体重进行称量，根据此体重差值得出牦牛的泌乳量。

1.6 计算公式

参考楼灿[9]文章中的计算方法计算养分代谢指标，具体如下：

沉积氮(g)=食入氮-(粪氮+尿氮+乳氮)；
蛋白质沉积量(g)=沉积氮×6.25；
蛋白质沉积能(kJ)=蛋白质沉积量×23.85；
沉积碳(g)=食入碳-(粪碳+尿碳+
乳碳+甲烷碳+二氧化碳)；
蛋白质沉积碳(g)=蛋白质沉积量×0.82；
脂肪沉积碳(g)=沉积碳-蛋白质沉积碳；
脂肪沉积能(kJ)=100×脂肪沉积碳/76.7×39.75；
能量沉积量(kJ)=蛋白质沉积能+脂肪沉积能；
食入总能(MJ/d)=试验动物每日
采食量×饲粮总能；
消化能(MJ/d)=食入总能-粪能；
代谢能(MJ/d)=食入总能-粪能-尿能-甲烷能；
总能消化率(%)=(消化能/食入总能)×100；
总能代谢率(%)=(代谢能/食入总能)×100；
消化能代谢率(%)=(代谢能/消化能)×100。

1.7 数据统计与分析

试验数据采用Excel 2019进行整理，采用SPSS 20.0进行独立性、正态性和方差齐性检验，然后进行单因素方差分析，用Duncan氏法对数据进行多重比较，以P<0.05作为差异显著性的标准。

2 结果与分析

2.1 不同饲喂水平对牦牛泌乳期养分表观消化率和泌乳量的影响

由表2可知，泌乳前期和后期牦牛的DM表观消化率均不受饲喂水平的显著影响(P>0.05)。泌乳前期，IR60组牦牛的OM和NDF表观消化率均显著高于其他2组(P<0.05)；泌乳后期，3组牦牛的各养分表观消化率处于同一水平，3组间无显著差异(P>0.05)，但IR80组和IR60组牦牛的泌乳量显著低于AL组(P<0.05)。

表2 不同饲喂水平对牦牛泌乳期养分表观消化率和泌乳量的影响

2.2 不同饲喂水平对牦牛泌乳期气体代谢和碳代谢的影响

由表3可知，随着饲喂水平的降低，牦牛泌乳前期和后期的干物质采食量、代谢体重、干物质采食量/代谢体重、甲烷产生量、甲烷产生量/代谢体重、呼吸熵以及泌乳前期的耗氧量、耗氧量/代谢体重、二氧化碳排出量、二氧化碳排出量/代谢体重、甲烷产生量/干物质采食量均呈现下降趋势，且除代谢体重3组间无显著差异(P>0.05)外，其他各指标在3组间均存在显著差异(P<0.05)。牦牛泌乳期的呼吸熵变化范围在0.70～0.74。

表3 不同饲喂水平对牦牛泌乳期气体代谢的影响

续表3项目Items时间Time组别 GroupsALIR80IR60SEMP值P-value甲烷产生量泌乳前期 Early lactation452.07a301.30b197.19c37.563<0.001CH4 production/(L/d)泌乳后期 Late lactation428.28a294.39b217.78c30.992<0.001甲烷产生量/干物质采食量泌乳前期 Early lactation61.74a50.62b43.95c2.643<0.001CH4 production/DMI/(L/kg)泌乳后期 Late lactation57.76a50.93b49.85b1.271<0.001甲烷产生量/代谢体重泌乳前期 Early lactation7.24a4.99b3.34c0.571<0.001CH4/W0.75/[L/(kg W0.75·d)]泌乳后期 Late lactation6.47a4.60b3.85c0.403<0.001呼吸熵泌乳前期 Early lactation0.74a0.72b0.71c0.0120.001Respiratory quotient泌乳后期 Late lactation0.73a0.72b0.70c0.0010.001

由表4可知，随着饲喂水平的降低，牦牛泌乳前期和后期的食入碳、粪碳、乳碳、甲烷碳、沉积碳、粪碳/食入碳、甲烷碳/食入碳均呈下降趋势，且除乳碳和泌乳后期的尿碳/食入碳在3组间无显著差异(P>0.05)外，其他指标在3组间均存在显著差异(P<0.05)。碳表观消化率、二氧化碳碳/食入碳随饲喂水平的降低而升高，其中IR60组泌乳后期的碳表观消化率和泌乳前期的二氧化碳/食入碳显著高于AL组(P<0.05)，泌乳后期的二氧化碳/食入碳在3组间存在显著差异(P<0.05)。

表4 不同饲喂水平对牦牛泌乳期碳代谢的影响

2.3 不同饲喂水平对牦牛泌乳期能量消化代谢的影响及维持代谢能需要量(MEm)

由表5可知，随着饲喂水平的降低，牦牛泌乳前期和后期的食入总能、粪能、尿能、乳能、甲烷能、甲烷能占食入总能的比例、消化能、代谢能均呈下降趋势，其中泌乳前期和后期的食入总能、粪能、甲烷能、消化能、代谢能在3组间均存在显著差异(P<0.05)。泌乳前期牦牛的总能消化率、总能代谢率和消化能代谢率均随饲喂水平的下降而升高，且3组间差异显著(P<0.05)；泌乳后期消化能代谢率随饲喂水平下降而下降，且3组间差异显著(P<0.05)。牦牛泌乳前期和后期的总能消化率分别在64.36%～77.01%、70.57%～71.48%，总能代谢率分别在47.94%～63.47%、55.73%～57.19%，消化能代谢率分别在74.47%～82.42%、77.98%～80.41%。

表5 不同饲喂水平对牦牛泌乳期能量消化代谢的影响

根据代谢能采食量[MEI，kJ/(kg W0.75·d)]与能量沉积量[ER，kJ/(kg W0.75·d)]的线性关系来计算能量需要量：ER=aMEI+b，其中当ER=0时，MEI即为其MEm，表6为牦牛泌乳期MEI与ER的回归方程，根据方程可得出，牦牛泌乳期的MEm为499.76 kJ/(kg W0.75·d)。

表6 牦牛泌乳期代谢能采食量与能量沉积量的回归方程

2.4 不同饲喂水平对牦牛泌乳期氮沉积的影响及维持净蛋白质需要量

由表7可知，随着饲养水平的降低，牦牛泌乳前期和后期食入氮、粪氮、乳氮、沉积氮及氮转化率均呈降低趋势，除乳氮在AL组和IR80组间无显著差异(P>0.05)外，其他各项指标在3组间均存在显著差异(P<0.05)；泌乳前期的尿氮随饲喂水平的下降而升高，但无显著差异(P>0.05)，泌乳后期的尿氮各组间亦无显著差异(P>0.05)。

表7 不同饲喂水平对牦牛泌乳期氮代谢的影响

表8列出了牦牛泌乳期食入氮[g/(kg W0.75·d)]和沉积氮[g/(kg W0.75·d)]的回归方程，该模型的纵坐标截距即为母牛每天内源尿氮和代谢粪氮的损失量，即维持净氮需要量，牦牛泌乳期的维持净氮需要量为359.16 mg/(kg W0.75·d)，乘以系数6.25即得到其维持净蛋白质需要量为2.24 g/(kg W0.75·d)。

表8 牦牛泌乳期食入氮与沉积氮的回归方程

3 讨 论

3.1 不同饲喂水平对牦牛泌乳期养分表观消化率的影响

齐景伟[10]研究表明，不同饲喂水平对蒙古绵羊的干物质消化率没有显著影响；郭峰等[11]研究表明，能量和蛋白质对犊牛干物质和有机物质消化率的影响不大。本研究中，随着饲喂水平的降低，干物质表观消化率并无显著变化，说明饲喂水平对牦牛泌乳期的干物质表观消化率没有显著影响。McDonald等[12]报道，进入哺乳期时动物采食量会增大，干物质采食量也与动物体况有关。张卫兵等[13]认为，干物质消化率是衡量动物饲粮利用率和生产性能以及机体发育的重要指标，潘浩等[14]研究表明，牦牛妊娠期的干物质表观消化率变化范围在53.04%～57.59%，本试验中泌乳期牦牛干物质表观消化率变化范围为66.37%～72.95%，相比妊娠期牦牛有明显提高，说明牦牛在泌乳期对饲粮具有更高的消化能力。楼灿等[15]研究表明，泌乳期绵羊干物质、有机物、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的表观消化率随着饲喂水平的降低而升高，这与本试验中泌乳前期所得结果相似，但与泌乳后期所得结果不一致，本试验中泌乳后期AL组与IR80组牦牛的各养分表观消化率较IR60组均有明显提高，分析原因可能是泌乳后期的高饲喂水平促进了牦牛体况恢复，表现出体重有一定增加，牦牛对养分的消化利用率提高以满足恢复自身体况的营养需要所致。

3.2 不同饲喂水平对牦牛泌乳期气体代谢和碳代谢的影响

在本试验中，不同饲喂水平下牦牛泌乳期的食入总能差异较大，引起耗氧量、二氧化碳排出量等的较大变化。赵一广等[16]研究表明，饲料精粗比或者粗饲料对肉羊甲烷排放量和甲烷能/总能有显著影响。研究显示，干物质采食量决定了肉牛甲烷排放量，消化率则可为甲烷排放量预测提供依据[17-18]。汪诗平等[19]报道，4岁和7岁放牧阉牦牛体重相差192 kg，单位体重的甲烷排放量分别为0.973和1.374 kg/kg，表明甲烷排放量与体重有较大的相关性。本研究中，随着饲喂水平的降低，甲烷产生量、甲烷产生量/干物质采食量呈下降趋势，表明甲烷产生量下降受干物质采食量的影响，同时发现甲烷产生量/代谢体重也呈下降趋势，这与上述研究结果相一致。

反刍动物能量需要量方面关于碳代谢的研究较少，Chandramoni等[20]开展了维持状态下绵羊对不同的碳消化代谢的研究，结果表明，饲粮精粗比对粪碳、二氧化碳、甲烷碳均产生了显著影响，但对尿碳没有显著影响，且粪碳占食入碳的40.7%～44.2%。楼灿等[21]报道，不同生理阶段杜×寒杂交羊甲烷碳占食入碳的4.56%～8.78%。Kishan等[22]在水牛上的研究表明，尿碳受采食能量水平的显著影响。本试验中，牦牛泌乳期粪碳占食入碳的比值小于以上研究结果，可能是因为泌乳期有了乳碳的转化，从而引起了粪碳的排出量减少。牦牛泌乳期的碳表观消化率在65.60%～70.72%，略低于Blaxter[23]的报道(75.5%)，主要是受试验动物和特殊生理时期不同的影响。

3.3 不同饲喂水平对牦牛泌乳期能量代谢的影响

粪能是能量主要的排出方式，Tyrrell等[24]研究表明，食入总能增加可导致粪能相应增加。本试验中，随着饲喂水平的降低，粪能占食入总能的比例在下降，而总能消化率在上升，表明采食量过高同样会对能量消化产生影响，乳能、泌乳量随食入总能的增加而增加，表明营养水平高会提高泌乳量和乳品质。Gabel等[25]在奶牛上的研究表明，奶牛需要提高维持能量需要量，泌乳前期乳中的能量主要由饲粮提供，同时体脂也会分解为泌乳提供能量，这也是本试验中泌乳前期牦牛体重略有下降的主要原因。王永超[26]报道，荷斯坦奶公犊总能消化率、消化能代谢率分别在67.41%～82.22%、86.35%～90.26%；文秋燕等[27]报道，泌乳水牛总能消化率、总能代谢率、消化能代谢率分别为67.23%、54.01%、82.24%。本试验中，牦牛泌乳前期总能消化率、总能代谢率分别在64.36%～77.01%、47.94%～63.47%，泌乳后期总能消化率和总能代谢率分别在70.57%～71.48%、55.73%～57.19%。

于志[28]报道，中国荷斯坦育成牛MEm为557.94 kJ/(kg W0.75·d)；陈福音[29]报道，5～7月龄、8～10月龄育成期荷斯坦奶牛MEm分别为625.46和492.01 kJ/(kg W0.75·d)；崔秋佳[30]报道，90～120 kg、140～200 kg荷斯坦犊牛MEm分别为513.81和587.85 kJ/(kg W0.75·d)；陈艳等[31]报道，生长期秦川牛MEm为668 kJ/(kg W0.75·d)；魏明等[32]报道，生长期皖东牛MEm为450.71 kJ/(kg W0.75·d)；韩兴泰等[6]研究表明，生长期牦牛MEm为458 kJ/(kg W0.75·d)；Ding等[33]研究表明，非泌乳状态雌性牦牛MEm为545 kJ/(kg W0.75·d)。本研究中，通过碳氮平衡试验得出的牦牛泌乳前期和后期MEm分别为512.88和491.64 kJ/(kg W0.75·d)，与上述学者的研究结果接近。结合牦牛妊娠期MEm的研究结果[14]可以看出，从妊娠开始，由于胎儿和乳腺的发育，使得牦牛MEm逐渐增加，产犊后，随着泌乳期的延长，牦牛泌乳期的MEm逐渐降低，这一变化规律与楼灿等[22]在肉羊上的研究结果相一致。

3.4 不同饲喂水平对牦牛泌乳期氮代谢的影响

由于生产中泌乳的需要，泌乳期动物氮代谢速率也会随之加强[34]。在泌乳前期，IR60组沉积氮接近0，表明食入氮基本接近其维持需要量，说明合理的采食量和营养水平是科学饲喂的关键。随着泌乳天数的增加，乳氮呈下降趋势，与楼灿[9]的研究结果一致，表明在泌乳后期牦牛将更多的氮元素用来恢复自身体况，从而为进入下一个繁殖期做好营养物质储备。泌乳期尿氮不随饲喂水平的改变而改变，与潘浩[14]在妊娠期牦牛上的研究结果相似。已有研究结果表明，泌乳量会随泌乳天数的上升而下降[35]，本试验中，牦牛的乳氮在泌乳后期有所降低，这是由于牦牛泌乳后期的泌乳量降低所致。反刍动物维持净蛋白质需要量主要与动物的品种、年龄和所处的生理时期有关。本研究得出，牦牛泌乳期的维持净蛋白质需要量为2.24 g/(kg W0.75·d)，此结果低于徐如海[36]研究得出的泌乳水牛的维持净蛋白质需要量[3.375 g/(kg W0.75·d)]，这也很好地体现出牦牛适应高海拔地区饲养和气候环境条件。由于母牦牛生产实际的需要，本次试验没能开展比较屠宰试验，仅获得了牦牛泌乳期蛋白质的维持需要量参数，未来还需对其生产需要量进行进一步研究。

4 结 论

综上可知，牦牛泌乳期DM、OM、NDF和ADF表观消化率变化范围依次为65.11%～71.94%、68.65%～75.19%、56.78%～65.68%和44.91%～54.94%，碳表观消化率的变化范围为65.60%～70.72%，呼吸熵的变化范围为0.70～0.74，且随着饲喂水平的降低，呼吸熵随之降低。牦牛泌乳期的MEm为499.76 kJ/(kg W0.75·d)，维持净蛋白质需要量为2.24 g/(kg W0.75·d)。