如何通过改善奶牛饲料转化效率提高牛奶产量和质量

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如何通过改善奶牛饲料转化效率提高牛奶产量和质量

李胜利 陈 萍 郑博文

中国农业大学动物科技学院， 北京，100094

摘要：饲料营养是影响牛奶产量和质量的重要因素。本文就我国奶牛饲养与饲料营养的现状，通过论述优质粗饲料、低质粗饲料TMR对饲料转化效率以及乳脂率、乳蛋白变化等方面的影响，从理论上阐述了饲料转化效率与牛奶产量及品质密切联系的内在机理，同时给出了实际生产中改善牛奶产量与品质的具体饲料和饲养措施，旨在为改善我国目前饲料转化效率，提高牛奶产量和质量提供理论和实践资料。
关键词：饲料转化效率；产奶量；牛奶质量

近几年来，我国奶业进入了快速发展的时期，2000年以来，我国奶类总产量年均增长率都在两位数以上，奶牛业占畜牧业的比重迅速增加，2005年我国奶类总产量比2004年增长20%，达到2864.8万吨，人均奶类的占有量也由1999年的7kg增加到2005年的21.7kg，比十年前人均增加了16.2kg，年均增长14.6%。奶业在农村经济及整个国民经济中的地位日益提高，在农业所有产业中，乳业成为增长量最大、增长持续时间最长的产业。经过多年积累和最近几年的快速发展，我国奶业已经进入由传统奶业向现代奶业过渡的转型期。近年来国内许多加工企业引进了国外设备、管理和营销方法，缩小了同国外乳品企业的差距，乳品加工设备和工艺已经达到了国际水平。
尽管近几年我国奶业取得了长足的进步，但如果从横向比较，必须看到我国奶业尚处于发展阶段，奶牛单产低，2005年我国成乳牛的平均单产仅有3,500kg/头，远低于世界平均单产水平5,500kg/头。主要原因是我国奶牛养殖在饲料方面与奶牛发达国家比较有很大的不同。从奶牛精料组成分析，世界各国之间没有太大的区别，但在粗饲料方面却差别很大。如新西兰是世界乳品出口大国，而其奶牛的营养几乎完全来自饲草（牧草、干草、青贮）。欧美国家的奶牛饲料中精料占有较高比例，但是饲草仍然是奶牛的最重要营养来源。以苜蓿干草作为蛋白质来源，以一定量精料和玉米青贮饲料作为能量来源，这已经成为美国等发达国家奶牛饲料的基本结构。我国只有大城市附近的国营奶牛场和少数规模化奶牛场才有条件饲喂苜蓿干草、羊草，大多数农区奶牛的常规饲料停留在玉米秸秆等粗饲料与玉米、麸皮、饼粕三大精料的简单混合上，配方中能量有余，蛋白质饲料单一，矿物质、微量元素和维生素严重缺乏，造成饲料转化效率低，奶牛营养代谢病发生机率较高，利用年限短，淘汰率高，影响奶牛生产潜力的发挥，因此要想更好的发展奶牛业，提高奶牛生产性能，降低精饲料的使用量，增加我国奶业在国际上的竞争力，必须注重提高我国奶牛的饲料转化效率。

饲料转化效率是一个用来衡量管理和提高泌乳奶牛群将饲料转化为牛奶的能力的工具。通常情况下每kg牛奶与每kg饲料干物质的比例范围在1.2～1.8。泌乳早期奶牛动用体储来生产牛奶，饲料转化效率可高约1.8；而奶量较低时需要弥补泌乳早期损失体况、或满足发育中胎儿营养需要，后期奶牛饲料转化效率可以低至1.2，泌乳牛群的饲料转化效率通常约1.4～1.5。如果要比较不同牛群或同群之间不同时间的饲料转化效率，必须对一些数值进行标准化。如果知道牛奶的乳脂率，就可以用如下公式计算乳脂校正乳（FCM）：3.5％FCM（kg）＝（0.515×产奶量（kg））＋（13.86×乳脂量（kg）），此时的饲料转化效率是基于3.5％FCM的饲料转化效率，饲料转化效率即为：饲料转化效率（DE）=3.5％FCM（kg）/平均DM采食量（kg）。

1. 粗饲料的转化效率
饲草不仅是奶牛最重要营养来源，而且对提高牛奶和奶品质量具有不可替代的作用。粗料的质量对牛群饲料转化效率的提高至关重要。为了维持瘤胃的健康，日粮中的能量供给应尽可能来自粗料，尽量少的来自精料。所以，如果要想实现较高的饲料转化效率，不能用低质量、低消化率的粗料来淡化粗料部分提供的营养。为了确保奶牛能够从每kg饲料中获得最大化的营养，提高饲料转化效率，必须给奶牛饲喂优质、消化率高的粗饲料。奶牛的高产必须依靠较高的干物质采食量（DMI）来实现。提高饲料转转化效率不是要少给奶牛饲料，而是探讨如何提高奶牛摄入的DMI转化效率，从而获得最高的产奶量和奶品质。
1.1增加优质粗饲料的使用率，提高奶牛日粮的转化效率
1.1.1
优质牧草－苜蓿的利用率
奶牛日粮中必须要有相当比例的有效纤维，苜蓿在瘤胃中的降解恰好能够产生某些粗纤维分解菌生长所需要的异丁酸、戊酸以及小肽和氨基酸，通过刺激粗纤维分解菌的活性，从而提高奶牛对纤维性物质的消化率（陈光耀等，2003）；另外奶牛日粮中添加苜蓿可促进纤维分解菌在低品质作物秸秆上的集群。这些试验证实了补饲苜蓿可改善农作物秸秆的利用效率。因此，在奶牛日粮中添加豆科牧草，既可满足奶牛营养需要，提高奶产品品质，又可显著提高奶牛对粗饲料的利用率。
关于苜蓿对奶牛的营养作用国内外已经进行了很多的研究，李志强（2003）在高产奶牛日粮中研究了苜蓿干草适宜添加量，分别在日粮中添加3kg、6kg、9kg苜蓿干草，结果表明饲喂9kg苜蓿的试验组获得了最高的日平均产奶量、干物质采食量，三个组饲料转化效率分别为1.44、1.50、1.54，说明随着苜蓿饲喂量的增加可以提高奶牛的饲料转化效率。苜蓿的加工方式影响苜蓿的消化，牛场饲喂时应注意切割长度，贺鸣（2005）研究发现经过机械加工后2cm、4cm、8cm长苜蓿，干奶牛的DM采食量分别为12.61、11.65、9.41kg/d，可见，当奶牛饲喂过多粗饲料时干物质采食量受到瘤胃大小的限制，小的饲料颗粒可以加快瘤胃外流速度，使奶牛采食更多的日粮，从而提高DM采食量。饲喂苜蓿可以提高乳品质，研究表明在日粮NDF含量相同的情况下用等量苜蓿干草代替等量玉米青贮（West等，1997）、苜蓿干草代替小麦秸（Poore等，1991）乳脂率都得到显著提高；显然乳脂率的变化与NDF的来源有很大的关系。李志强（2003）在日粮NDF含量相同的情况下也发现，随着苜蓿干草添加量的增加，虽然乳脂率有下降的趋势，但总的乳脂量增加。
1.1.2 玉米青贮的利用效率
玉米青贮后能保持60%～70%的水分和90%以上的营养物质，经过发酵有效地提高适口性，增加青贮芳香味，消化率可以从40%提高到60%以上。对22头产奶牛以收获玉米籽实后的青秸青贮为粗饲料的研究结果发现，在自由采食的情况下，奶牛对玉米青秸青贮的干物质平均日采食量为0.9kg/100kg体重，占整个日粮干物质的30%，整个日粮的饲料转化效率为1.33（表1），结果表明，在玉米产区的农村饲养中等产奶量的奶牛，可以采用收获玉米籽实后立即将仍青绿玉米茎叶做成青贮，作为主要粗饲料连同其它加工副产品，使精饲料占日粮总干物质不超过55%（吴金龙等，2001）。

表1
以玉米青贮为粗料的采食量和产奶量

			干物质采食量DM（kg/d）				饲料转化 效率
体重（kg）	乳脂率(％)	产奶量(kg)	玉米青贮	精料	玉米淀粉渣	合计
525	3.62	20.28	4.73	8.9	1.94	15.57	1.33

1.2 加大低质粗饲料加工利用，提高奶牛日粮的转化效率
由于人口、耕地、水资源等条件的制约，我国在中长期内不可能有更多的耕地专门用于种植饲料作物，因此，农业副产品的合理利用（揉搓、氨化、黄贮等手段）是提高我国奶牛生产的一个重要途径。低质粗饲料干物质中的中性洗涤纤维（NDF）约占70%～80%，酸性洗涤纤维（ADF）约占40%～50%；即使是低质羊草，由于收获时期较晚也导致NDF和ADF含量很高，并且粗蛋白的含量很低。中国农业大学动物科技学院反刍动物营养实室用持续动态人工瘤胃对7种秸秆和粗饲料的研究（李梅，1999）结果表明，粗饲料中的中性洗涤纤维的含量与有机物质的瘤胃消化率呈线性负相关关系。
    消化率是评定饲料营养价值的基础，Schneider（1975）总结了上百次反刍家畜对不同粗饲料中的粗蛋白消化率之后指出，粗饲料中粗蛋白含量与其消化率呈双曲线相关关系，凡饲料干物质中粗蛋白在4%以下的粗饲料，其中粗蛋白消化率均呈负值，不能给反刍家畜提供蛋白质。Linn等（2005）为了评价NDF含量对饲料转化效率之间的关系，对众多关于干物质消化率的多篇研究报告进行了分析：NDF含量增加到35％之前，基于3.5％乳脂校正奶的饲料转化效率随着NDF含量的上升而下降。
从营养角度讲，用秸秆直接饲喂牲畜效果很不理想，最大问题是适口性和营养价值低下，因此需要利用物理化学（氨化、碱化、生物学）方法对秸秆进行处理，提高其营养物质消化率。经微贮的玉米、小麦和稻草秸秆在牛瘤胃中NDF有效降解率分别为40.38%，50.80%和55.58%，极显著优于未经微贮的35％的有效降解率（李飞等，2000）；中国农业大学反刍动物实验室用机械铡细的稻草经石灰水和尿素氨化处理后，牛的采食量比未处理的稻草提高了71%，消化率提高50％，表明饲用价值有明显改善；但与低质羊草比较则仍显逊色，如处理后的稻草的最大进食量仅相当于低质羊草的87%。说明用常规的秸秆处理技术，很难使其提供足够的营养物质，由此可见，即使经处理的秸秆能满足奶牛维持所需的能量，但其增加产奶量所需的能量和蛋白质仍然要靠精料来满足；如果秸秆的采食量满足不了维持的能量需要时，那么，还需额外补充一部分精料补足维持所需的能量。
2. 保持日粮平衡，提高奶牛日粮的饲料转化效率
奶牛生产中应注意日粮平衡，不论一头牛的采食量为多少，其产奶量将被所有养分中供应量最低的养分所限制。只有当此特定养分得到提升，奶牛的产奶量和饲料转化效率才得到提升。Nelson等（1989）在苜蓿－干草日粮中添补少量小麦观察到了正组合效应； Flachowsky发现当日粮含70％的压扁大麦时，氨化秸秆的消化率只有53%，当按同样比例甜菜渣代替大麦时，其消化率提高到65%。Olivros等（1989）用玉米纤维补饲，Highfill等（1987）用甜菜渣补饲，Manyuchi等（1992）用氨化稻草补饲都不同程度的提高了秸秆饲料的利用效率，其作用原理可能是易消化纤维促进了瘤胃纤维分解菌的生长。美国明尼苏达大学教授Jim Linn对2001年美国奶牛科学杂志上发表过的98个日粮进行总结，发现，当粗蛋白饲喂量每天超过4kg，蛋白效率降低。为了提高饲料转化效率，必须给奶牛提供一个均衡的日粮，以确保奶牛能摄入和消化能满足其实现最大化产量所需的营养成分。包括能量、蛋白、钙、磷常量元素和铜、硫等微量元素，例如铜，奶牛仅需10～15ppm，但如果缺乏，可能导致奶牛出现裂蹄，站立在饲槽吃料不适，因此不能采食足够日粮，就不能表达出遗传潜力可实现的产奶水平，从而降低饲料转化效率。
3. 采用TMR饲喂技术，改善奶牛日粮的饲料转化效率
饲喂方式影响奶牛对养分的利用，传统的饲喂方式，增加饲喂次数将有助于减少瘤胃pH值的波动；TMR方式，日粮的正确设计和良好的管理使奶牛全天相对均匀采食成为可能，且每一口吃进去的饲料都包含合适比例适当的全部必需养分，稳定瘤胃环境，促进瘤胃发酵，从而提高饲料转化效率。通过采用全混合日粮饲喂工艺可简化饲养程序，便于实现饲喂机械化、自动化，与规模化、散栏饲养方式的现代奶牛生产相适应。实际生产中采用TMR饲喂技术，使奶牛不能挑食，营养成分能够被奶牛有效利用，与传统饲喂模式相比，粗饲料转化效率可提高4％（Brianp,1994）。王亮亮（2005）通过对比精粗分饲与TMR饲养，发现采用TMR饲喂方式后奶牛DM采食量由精粗分开的14.52kg上升到17.64kg，TMR显著提高了奶牛的DM采食量。
3.1 TMR饲料颗粒度对饲料转化效率的影响
TMR饲料搅拌时间太长或太短对奶牛饲料利用率影响很大。针对这个问题可以借助“宾夕法尼亚饲料分级筛”来判断。理想目标是上层筛中应有8％～15％的长度大于2cm粗料颗粒；第二层筛中应有40％～50％的饲料，它们可以刺激反刍、并形成可截留日粮中细小颗粒的瘤胃悬浮层，从而避免过快的发酵。中国农业大学试验结果表明：TMR中苜蓿长度为2cm、4cm和8cm，长度增加后粗饲料DM采食量降低，由原来的12.61kg/d降至9.4kg/d：TMR中过短或者过长的粗饲料长度均会对奶牛采食量产生一定的影响（贺鸣，2005）。
3.2 TMR饲料成分对饲料转化效率的影响


配制TMR日粮时必须对饲料原料进行分析，尤其是对湿饲料的水分含量、饲料粗蛋白和能量含量分析。如玉米青贮水分含量有4％的差异，就可能导致奶产量下降1.6kg/d。国内常见的窖装青贮的干物质含量在下一此雨后可能改变很多。玉米青贮干物质含量的不稳定，加上因粗饲料质量差而不得不采取低粗高精型日粮，不经意就会出现奶牛酸中毒的危机。
4. 饲料营养对乳脂率的影响
4.1 结构性碳水化合物
在瘤胃中产生高乙酸比例的日粮，能提高乳脂肪且效率很高，这已在很多研究和生产实践中得到证实（Tyrrell，1980）。对泌乳奶牛来说，充足的NDF也是防止乳脂下降所需要的。NRC（1989）要求奶牛日粮中含有19～21%的ADF和25～30%NDF来维持乳脂肪。NRC（2001）建议在以青贮玉米或青贮苜蓿为主要粗料来源并以粉碎干玉米为主要淀粉来源时，泌乳奶牛饲粮干物质中NDF总量应为25%，而且其中必须有19%（DM基础）来自粗饲料，但这些推荐量只在这些特定情况下可行。当饲粮中粗饲料来源的NDF下降时，NDF的最小需要量应当增加，当日粮粗饲料切碎程度较细时，NDF的含量也应当增加。当粗饲料来源的NDF小于19%和不饲喂全混合日粮时，NDF的最小推荐量也应当提高。Williams（1988）指出泌乳奶牛在产犊、产后100天和干乳期，NDF的需要量为体重的0.8%，1.2%和1.0%。
4.2 饲料脂肪
    泌乳奶牛日粮中使用脂肪可减少低乳脂综合症的出现，高产奶牛需要饲喂大量的谷物饲料以满足能量需要，但当谷物饲料喂量超过日粮干物质的60%时，瘤胃发酵类型会发生改变，乙酸产量降低，乳脂率下降，产生所谓的低乳脂综合症。补充适宜水平的脂肪，不再需要饲喂大量淀粉，奶牛便可食入所需的能量。
大量试验表明，添加富含脂肪的全棉籽、膨化大豆、葵花籽、钙皂和惰性脂肪来提高奶牛的能量进食量。蒋林树（2002）在北京三元绿荷南郊奶牛场的实验证明：日粮中添加1.5kg膨化大豆，乳脂率提高0.1个百分点；李胜利（2003）用高能高蛋白饲料“乳倍利”在北京三元绿荷奶牛中心的大群高产奶牛饲养试验（表2）证明：试验组牛群每天每头饲喂“乳倍利”1.5kg，试验组头胎牛比对照组头胎牛平均日增奶2.85kg，泌乳高峰期延长35天、乳脂量提高 0.66kg；经产牛试验组比经产牛对照组平均日增奶1.36kgCD，泌乳高峰期延长30天、乳脂量提高0.24kg；无论是头胎牛还是经产牛，乳蛋白率不受添加“乳倍利”的影响。
表2 日粮添加乳倍利对奶牛产奶量和乳成分的影响

处理	平均产奶量（kg）	乳蛋白率（％）	乳脂率（％）
试验组（头胎）	34.03±4.96	3.15±0.18	3.83±0.21
对照组（头胎）	30.84±5.26	3.09±0.17	3.60±0.19
差值	3.19	0.06	0.23
试验组（经产）	39.01±6.96	3.15±0.23	3.91±0.23
对照组（经产）	37.49±7.67	3.15±0.23	3.73±0.24
差值	3.19	0.06	0.23

直接添加植物性脂肪虽然对乳脂具有正面效果，但也有试验证明添加没有效果， Berry（1998）等给泌乳中期的奶牛日粮中添加2%的鱼油，结果乳脂率和乳蛋白率都降低。奶牛日粮添加脂肪虽然产奶量增加，但存在的主要问题是常会导致乳蛋白率下降。Wu和Huber（1994）分析了大量添加脂肪试验的研究结果，发现随着日粮脂肪添加量的增加，乳蛋白含量比对照日粮组低，所添加的脂肪包括动植物混合油、脂肪酸的钙盐、颗粒样状脂肪、保护性牛羊脂肪、牛羊脂肪、全棉籽、全大豆等。
4.3 饲料对牛乳中共轭亚油酸含量的影响
研究表明，饲料对反刍动物乳中CLA浓度有主要影响，长时间饲喂天然牧草的奶牛比吃饲草与精料比为50:50饲料的奶牛，CLA含量高500%。随着饲喂牧草量的增多，奶牛乳中CLA含量逐渐增加，吃多年生黑麦草的奶牛，乳中CLA含量明显高于吃干草奶牛乳中CLA含量（Kelly，1998）；他还发现奶牛喂植物油，如大豆、向日葵、花生或亚麻籽油，都可以增加乳中CLA含量，大豆油在日粮中达19%时，不影响反C18：1与CLA比例，富含C18：2的油比富含C18：3的油更能有效提高乳中CLA含量。饲喂全脂压榨大豆和全脂压榨棉籽给奶牛，乳中CLA含量是普通饲料的2倍。饲喂粉碎大豆对乳中CLA含量没有影响，而热处理粉碎大豆能提高乳脂中CLA含量（Chouinard等，2001）。
4.4 添加剂
奶牛日粮中常用的添加剂有缓冲剂、乙酸盐、酵母培养物、异位酸等，国内外许多试验证明奶牛饲料中添加添加剂后可以提高饲料消化率，提高采食量和产奶量，并且可以有效提高乳脂率（程伶，1995；冯仰廉，2001；李胜利等，2001；范文珠等，2001）。
5. 饲料营养对乳蛋白率的影响
5.1 碳水化合物
碳水化合物是瘤胃和组织代谢的主要能量物质，为乳中蛋白质的合成提供碳架。淀粉型精料比纤维性饲料在提高乳蛋白含量和产量上效果好。Keady等（2000）和Phipps等（2001）报道，提高日粮淀粉含量，则乳蛋白的含量提高，乳脂率有所下降，说明淀粉的采食量与乳蛋白浓度呈正相关（r＝0.96）。Castillo等（2001）也发现淀粉型精料明显具有提高乳蛋白含量的潜力。
5.2 饲料蛋白质
关于奶牛日粮供给蛋白质对乳蛋白合成的研究多集中在控制日粮蛋白水平和瘤胃不可降解蛋白水平上（NRC，2001）。Emery等（1978）报道，日粮蛋白水平同乳蛋白浓度存在正相关，日粮蛋白水平每增加1%，则乳蛋白浓度提高0.02%。然而，Sporndly等（1986）研究结果恰恰相反，日粮蛋白水平与乳蛋白关系不大。Metealf等（1996）通过饲喂3种不同蛋白水平的日粮（11%，15%，20%），结果发现粗蛋白水平较高的两种日粮对改善乳及乳蛋白产量的效果没有明显差异。最近研究表明，日粮蛋白中氨基酸构成对乳蛋白的影响更大（Schwab等，1993）。许多补充限制性氨基酸的试验已证明了这一结论，均可使奶牛乳蛋白产量甚至产奶量和饲料转化效率得到不同程度的提高（Nocek等，1999；Sniffen等，1999）。
5.3 饲草类型



研究表明，放牧饲养，白三叶草与多年生黑麦草相比，能促进乳蛋白含量的提高，一般而言，牧草调制成干草或青贮对乳蛋白含量没有效果，而饲料作物的调制，如青贮对乳蛋白含量有影响，用牧草青贮与玉米青贮的混合日粮喂初产奶牛时，提高玉米青贮的比例可提高乳蛋白的含量。
奶牛乳脂率和乳蛋白率的主要影响因素是奶牛的品种，例如中国荷斯坦奶牛平均乳脂率为3.4%，乳蛋白率3.1%；而乳肉兼用西门塔尔牛的平均乳脂率高达5－8%，乳蛋白率3.6%以上；娟姗牛的乳脂率高达5～8%，乳蛋白率4%以上。相对于乳脂率，乳蛋白率受遗传影响较大，因此，在生产中通过饲料来提高乳蛋白率比提高乳脂率的难度大。
6 小结
饲料转化效率在奶牛业上是非常重要的指标，通常，任何提高奶牛产量的措施也将提高饲料转化效率，提高奶牛的生产性能和乳品品质，因此，除了提高饲料的效率，给奶牛提供良好的营养，包括奶牛舒适度、良好的饮水供应、正确的挤奶操作以及其他许多管理措施在内的良好管理对于提高奶牛产奶量和牛奶质量都是非常重要的。

jqshi

这好像是中国期刊网上的文章吧！