曲永利 吴健豪 刘立成 张永根
摘 要: 本文旨在评价使用 CPM 模型改善日粮能氮平衡和提高奶牛生产性能的效果。选择健康、胎次、体重和泌乳阶段相近的 2 组试验奶牛各 28 头, 组日均产奶量分别为 20 和 25 kg, 按配对试验设计要求把试验奶牛分成对照组和试验组, 对照组日粮为奶牛场当前的日粮, 试验组日粮为应用 CPM 软件调整后的日粮。试验期为 45 d。通过对比饲养试验检验 CPM 模型在日粮评价和预测奶牛生产性能方面的应用效果。试验结果表明, 饲喂调整后日粮的奶牛产奶量、4%标准乳产量、乳尿素氮和血浆尿素氮含量均略高于对照组( P >0 .05) , 试验组Ⅰ的乳脂率略高于对照组Ⅰ( P >0 .05), 二者乳蛋白率相似, 试验组Ⅱ的乳脂率、乳蛋白率则略低于对照组Ⅱ( P >0 .05) ; 调整后 2 种日粮成本分别比调整前每天降低 2 .43 元和 2. 12元。试验同样证明, 利用 CPM 模型预测产奶量与实际产奶量的差距除了对照组Ⅰ之外, 其他处理均在 6%之内, 预测 DMI 与实际 DMI 的差距在 5%之内。由此可知, 在我国规模化奶牛场应用 CPM 模型可以起到预测日粮的营养价值、改善日粮的能氮平衡、提高奶牛的生产性能和降低饲养成本的作用。因此, CPM 模型在我国奶牛规模化饲养条件下应用是可行的。
关键词: CNCPS; CPM; 能氮平衡; 奶牛
利用计算机软件模型作为奶牛场经营管理重要辅助工具对奶牛营养水平及其生产性能进行准确评价,是国外奶牛业获得高产、高效的主要因素。我国奶牛业发展起步比较慢, 现阶段还存在着饲养规模小,挤奶饲喂机械化、自动化程度低 ,国产相关传感器技术落后,生态环境保护差等问题,奶牛饲养技术还远落后于国外畜牧业发达国家。尽管国内已开发和引进一些奶牛管理软件 ,如 1999 年上海益民软件公司推出的奶业之星软件包、 2001 年广州市华美牛奶公司购进奶业之星网络版以及 2004 年北京佑格科技发展有限公司开发的奶牛场管理专家系统V2 . 0 ,但综合国内外计算机在奶牛饲养中的应用情况,我国应用计算机技术进行奶牛综合管理还处于起步阶段且进展缓慢。目前国内尚未有完善的营体系及其计算机辅助模型应用于奶牛场经营管理活动。因此 ,借鉴国外先进的营养体系标准、科学的日粮营养诊断和生产性能预测模型 ,验证其在国内奶牛场的使用效果 ,对其进行消化、吸收和推广具有重要的理论与实践意义。
康奈尔净碳水化合物 -净蛋白体系( CNCPS)是美国康奈尔大学众多科学家提出的牛用动态能量、蛋白质及氨基酸体系, 能够真实反映奶牛采食,碳水化合物与蛋白质在瘤胃内的降解率、消化率、外流数量以及能量、蛋白质的吸收效率情况等 [ 1] 。该体系研究目的是设计一个对牛进行营养诊断和提供日粮评价工具的营养计算体系。因此从该体系实施的第 1 天起就与计算机技术紧密结合在一起。目前为止,CNCPS 体系已经发展到第 6 版。 CPM-Dairy 1 version 软件是用 C 语言编程,综合应用修订后的 NRC 营养模型和 CNCPS 体系对饲料碳水化合物和蛋白质分类方法与计算模型开发研制成功的,主要用于全美的肉牛与奶牛饲养场日粮营养诊断。Ruiz 等、Cannas 等和Lan-zas等对其进行了发展与完善, 目前使用的 CPM-Dairy 3 version 是建立在 CNCPS 体系第 5 版基础之上开发的新版本, 其功能由原来只能对单一奶牛的营养水平进行评价, 已发展到可对整个牛群的营养水平进行准确评价。现正应用于全世界 42 个国家的规模化奶牛场。
本文借鉴 CNCPS 体系的 CPM-Dairy 3 ver-sion模型对黑龙江省大庆市和兴畜牧发展有限公司奶牛场日均产奶量分别为 20( 配方 1) 和 25 kg( 配方 2) 奶牛的 2 种日粮进行评估 ,根据评估结果调整日粮能氮水平, 测定调整后日粮对奶牛生产性能的影响 ,验证 CPM 模型对奶牛日粮的评价效果, 旨在为国内奶牛业科学利用 CPM 模型提供科学依据。
选择黑龙江省大庆市和兴畜牧发展有限公司奶牛场年龄、胎次、体重相近 ,健康且日平均泌乳量分别为 20 和 25 kg 的奶牛各 28 头 ,按照配对试验设计 ,对照组日粮为奶牛场当前的日粮 ,试验组日粮为应用 CPM 软件调整后的日粮。利用 CPM-Dairy 3version 模型对奶牛场当前的日粮配方进行评价 ,根据评价结果调整日粮配方能氮水平, 测定日粮调整前后奶牛产奶量、乳成分、乳尿素氮( milk urea ni-trogen, MUN) 和血浆尿素氮( blood urea nitro-gen , BUN) 含量的变化。对照组日粮组成及营养水平见表 1, 对照组与试验组牛只基本情况见表 2 。预试期为 15 d ,试验期为 45 d , 预试期采用与试验期相同的日粮设计, 对照组饲喂原有日粮,试验组饲喂调整后的日粮。试验奶牛每日于 04: 00 、11: 00 和17 : 00 进行饲喂 ,并于 05: 00、 18 : 00 进行机械挤乳。
在试验期最后 5 天通过连接挤奶器的采样器连续进行牛奶样品采集 ,每天 2 次,按 4 ∶ 6 比例混合。于-20 ℃保存部分混合样品用于测定 MUN ; 在试验期最后 1 天, 收集乳样送 DHI ( dairy herd im-prove) 实验室直接测定乳成分 ; 从奶牛尾静脉采血并于 - 20 ℃冰箱保存用于测定 BUN; 泌乳量则通过挤乳器的自动计量设施计量。
利用半自动生化分析仪采用 OPA 试剂盒进行MUN 和BUN 的测定,按照 CNCPS 体系的要求对饲料原料进行测定,饲料干物质( dry matter , DM) 、粗蛋白质( crude protein, CP) 、粗灰分( ash) 和粗脂肪( etherextract , EE) 的分析按照 AOAC法进行; 中性洗涤纤维( neutral detergent fiber , NDF) 、酸性洗涤纤维( aciddetergent fiber , ADF) 、酸性洗涤木质素( acid detergentlignin, ADL) 、中性洗涤不溶蛋白质( neutral detergentinsoluble protein, NDIP) 和酸性洗涤不溶蛋白质( aciddetergent insoluble protein, ADIP) 的分析按照vanSo-est等的方法进行; 可溶性蛋白质( soluble crude pro-tein , SCP) 的分析按照Krishnamoorthy等 [ 10] 的方法进行; 淀粉分析按照AACC法进行。
日粮代谢能量( metabolizable energy, ME) 为CPM 软件计算值, 计算公式为 ME =TDNAPP ×4 . 409× 0. 82×0 . 001,该计算值是建立在 1 kg 日粮总消化养分相当于 18. 43 MJ( 1 MJ=4 . 18 MCal ,下同) 的消化能、 1 MJ 的消化能相当于 3 . 43 MJ 代谢能的假设之上 , TDNAPP 为日粮中总消化养分数量( g/d) 。日粮代谢能量平衡( metabolizableener-gy balance , ME balance) 为日粮提供代谢能量相等于奶牛实际需要代谢能量。
日粮代谢蛋白质( metabolizable protein, MP) 为可消化饲料和菌体蛋白质的数量与细菌核酸数量的差。其计算公式为: MP =DIGP -DIGBNA , DIGP为可消化的饲料和菌体蛋白质数量( g/d) ,DIGBNA为细菌核酸数量( g/d) 。日粮代谢蛋白质平衡( me-tabolizable protein balance ,MP balance) 为日粮提供代谢蛋白质量相等于奶牛实际需要代谢蛋白质量。瘤胃肽平衡为日粮蛋白质在奶牛瘤胃降解的小肽含量( g/d) 相等于奶牛瘤胃微生物利用的小肽含量。
日粮干物质采食量( dry matter intake , DMI)预测公式为 : DMI =0. 185 ×BW +0 . 305 ×( 0 . 4 +0 . 15×PQ) × MM ×TEMP1 ×MUD1 ,DMI 为干物质采食量( kg/d) , BW 为动物体重( kg) , PQ 为乳脂率( % ) ,MM 为产奶量( kg/d) , TEMP1 为温度对干物质采食量的校正因子, MUD1 为牛体污染物对干物质采食量的校正因子。
奶牛的乳成分则通过黑龙江省大庆市 DHI 检测中心测定。根据 CNCPS 体系要求 , 测定牛场所处环境各项指标, 所有数据输入 CPM 模型用来评价日粮营养水平和预测奶牛生产性能。
试验数据应用 SPSS 11. 0 进行 T 检验。
利用 CPM 模型对奶牛场当前的日均产奶量分别为 20( 配方 1) 和 25 kg( 配方 2) 的奶牛日粮配方进行评价,其详细结果见表 3。
由表 3 可知 , 2 种配方的 ME、MP 值均大于平衡水平,尤其以 MP 值过高,从瘤胃肽平衡的角度同样的反映出此类问题, 配方 1 是瘤胃肽平衡需要量的 123 . 00%, 配方 2 是瘤胃肽平衡需要量的136 . 00 %。针对这种情况 , 我们利用 CPM 模型根据能氮平衡原理对 2 种配方进行了调整 , 调整后日粮( 试验组日粮) 组成及营养水平见表 4, CPM 模型对试验组日粮配方评价结果见表 5。
由表 4 和表 5可知, 与原配方相比 ,调整后的配方均不再饲喂豆饼, 配方 1 玉米干物质喂量增加了0. 70 kg/d ,蛋白质饲料( 豆粕、棉籽饼、米糠粕、菜籽粕、DDGS 和玉米蛋白粉) 干物质喂量降低了0. 92 kg/d ,玉米青贮干物质喂量降低了0. 24 kg/d ,玉米秸秆的喂量未变, CP 由原来的 14. 60% /DM下降至 13. 00% /DM,瘤胃未降解蛋白质( RUP) 却由原来的 34. 50% /CP 上升至 34 . 70% /CP 。配方 2玉米干物质喂量增加了 0. 80 kg/d ,日粮蛋白质干物质喂量降低了 1 . 00 kg/d , 玉米青贮干物质喂量提高了 0. 47 kg/d, 羊草干物质喂量增加了0 . 93 kg/d; CP 由原来的 16 . 64% /DM 下降至14. 15% /DM , RUP 由原来的 34. 30% /CP 升至35. 00% /CP。
由表 6 可知, 饲喂配方 1 日粮试验组奶牛的产奶量, 4%标准乳产量、乳脂率、 MUN 和 BUN 与对照组相比均有升高的趋势( P > 0 . 05) ; 而饲喂配方 2日粮奶牛试验组产奶量、4%标准乳产量、MUN 和BUN 亦略高于对照组( P >0 . 05) , 但乳脂率与乳蛋白率却略低于对照组( P > 0 . 05) 。
由表 7 和表 8可知, 除对照组Ⅰ MP 允许产奶量显著高于实际产奶量外( P <0 . 05) , 其他处理CPM 预测的产奶量与实际产奶量和预测 DMI 与实际 DMI 差异均不显著( P >0 . 05) 。在差异不显著的各处理中 ,除了对照组Ⅱ MP 允许产奶量与实际产奶量比值为 106%之外 , 其他各处理的预测值与实际值差异均在 5%之内。
从 CPM 模型对 2 种日粮诊断结果可以看出 ,牛场使用的 2种日粮配方的 ME 略高于平衡水平 ,而MP 则高出平衡水平很多 ,配方 1 MP 高出平衡水平94. 90 g/d,配方 2 MP 高出平衡水平 49. 90 g/d。
利用 CPM 模型主要对 2 种日粮配方 MP 水平进行了调整。调整后配方 1 的 MP 高出平衡水平48. 50 g/d, 配方 2 高出平衡水平 1. 30 g/d, 而二者ME 水平略高于平衡水平。配方 1 是奶牛瘤胃肽需要量是平衡需要量的 99%, 配方 2 则是奶牛瘤胃肽需要量是平衡需要量的 104%, 高出瘤胃肽平衡需要量 7. 00 g/d ,日粮能氮水平基本平衡。调整后 2种配方的 CP 水平分别从原有的 14. 60%和16. 64%下降至 13. 00%和 14. 15%, 按照 Pell [ 14] 推断泌乳奶牛日粮中 CP 每降低 1%, 氮的排泄将减少大约 10%的理论,调整后 2 种配方可分别减少氮排泄量 16%和 25%。同时配方 1 饲料成本每天降低2. 43 元,配方 2 饲料成本每天降低 2 . 12 元。
饲喂 CPM 模型调整后 2 种日粮配方的奶牛的产奶量和 4%标准乳产量均略高于相应的对照组,说明利用 CPM 模型改善日粮能氮平衡有利于奶牛泌乳性能的发挥。从乳成分变化来看 , 试验组Ⅰ的乳脂率略高于对照组Ⅰ( P >0 . 05) , 乳蛋白率则与对照组相似 ,试验组Ⅱ的乳脂率与乳蛋白率虽低于相应的对照组 , 但差异并不显著( P >0 . 05) 。虽然对照组Ⅰ日粮蛋白质含量和 DMI 略高于试验组Ⅰ ,但实际产奶量和乳脂率却略有降低 ,原因可能是对照组日粮代谢蛋白质大大超过平衡需要, 代谢能量成为限制因子 ,瘤胃内能量和可降解氮比例的失衡导致饲料间的负组合效应。而调整后试验组Ⅰ日粮能氮水平接近平衡 , 更有利于奶牛生产性能的发挥。
正常的MUN 值范围被认为是10～ 15 mg/dL。本试验试验组Ⅰ、对照组Ⅱ和试验组Ⅱ的 MUN 含量均在此范围之内, 而对照组Ⅰ则略低于此范围, 且试验组Ⅰ和试验组Ⅱ MUN 含量均略高于相应的对照组( P > 0. 05) 。Godden 等 [ 16] 对 MUN 浓度与乳脂率、乳蛋白率进行奶牛个体水平分析时发现它们间存在负的非线性相关。本试验配方 2 日粮调整前后对奶牛 MUN 的影响符合上述论述, 而配方 1 的试验结果则相反 ,原因可能是试验组Ⅰ和对照组Ⅰ的牛泌乳天数较长( 平均 240 d) , 日粮调整对MUN 、 BUN 影响不大。但 2 种调整后的配方 CP含量均较调整前有所降低 ,符合“较低的 MUN 水平或许与日粮较高的 CP 含量有关”的报道。
Fox等认为,如果奶牛实际 DMI 低于预测的90%,表示奶牛日粮、管理和环境方面有限制因素 ;如果奶牛实际 DMI 与预测值相差在 5%以内 ,那么奶牛日粮能氮水平、饲料处理和饲槽设置就很可能是良好的。本试验各处理 CPM 模型预测的 DMI与奶牛实际 DMI 的差异均在 5%以内 ,而且 MP 允许奶量、 ME 允许奶量与实际奶量的差异除对照组Ⅰ外 , 其他各处理差异均在 6%以内 , 说明利用CMP 模型不仅可改善奶牛日粮能氮平衡, 而且对奶牛生产性能的预测也很准确。从表 7 中还可发现 ,MP 允许奶量比实际产奶量和 ME 允许奶量均高 ,而且实际产奶量更接近于 ME 允许奶量,这意味着在实际产奶量、ME 允许奶量和 MP 允许奶量三者之间,能量的供应可能是成为限制产奶量的主要因素。
本试验研究表明 , 在国内奶牛场应用 CNCPS体系的 CPM-Dairy 3 version 模型可使饲料营养更精确地符合奶牛的营养需要, 可科学地对奶牛日粮进行营养诊断, 调整能氮平衡 ,减少氮的排泄, 节约饲料成本 ,并可较准确的预测奶牛的产奶量。
参考文献 (略)
转自：动物营养学报
