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1、畜牧兽医学报 ，（）：分析方法优化泌乳奶牛日粮碳水化合物平衡指数李飞，徐明，曹阳春，孙菲菲，杨昕涧，姚军虎，李东清（西北农林科技大学动物科技学院，杨凌 ；兰州大学草地农业科技学院，兰州 ；内蒙古农业大学动物科学学院，呼和浩特 ；甘肃省靖远县畜牧兽医局，靖远 ）摘要：利用 分析方法优化泌乳奶牛日粮粗饲料中性洗涤纤维（）及瘤胃可降解淀粉（）供应，旨在为保障奶牛的瘤胃健康与高产提供理论依据。作者整理 篇关于日粮 及 调控泌乳奶牛瘤胃健康及泌乳性能的文献。以日粮 与 比值（）及二者采食量之差（）分别作为碳水化物平衡指数（），采用 分析方法研究 与瘤胃、瘤胃发酵参数、乳脂率及饲料效率的回归关系。分析表明
2、，和 与上述指标呈较好的线性或二次回归关系。日粮 和 分别高于 和 可使瘤胃 ，减小亚急性瘤胃酸中毒发生的概率；保证较高泌乳效率（）、乳脂率（）及正常瘤胃发酵模式（乙酸丙酸比）的 和 范围分别为 和 。本研究通过 分析方法获得保证瘤胃健康及高效生产日粮 和 范围，二者均能较好反映瘤胃健康及生产性能参数的变化。关键词：分析；奶牛；碳水化合物平衡指数中图分类号：文献标志码：文章编号：（）收稿日期：基金项目：国家科技支撑计划（；）；科技部国际科技合作与交流专项（）；陕西省科技统筹创新工程计划项目（）作者简介：李飞（），男，满族，辽宁沈阳人，博士，主要从事反刍动物营养研究，：通信作者：姚军虎，教授，博
3、士生导师，：，（，；，；，；，）：（）（），（）（）（），（），（）（：），畜牧兽医学报 卷 ，：；现代奶牛生产中，为提高动物的泌乳性能，一般通过增加日粮中谷物含量来满足动物对能量的需要，但过高的日粮非纤维性碳水化合物（）可引起瘤胃、纤维分解菌数量及乳脂率下降，导致亚急性瘤胃酸中毒（）及其他营养代谢性疾病（如乳房炎和蹄叶炎）的发生。因此，日粮需提供足够的物理有效中性洗涤纤维（）刺激动物的反 刍活动，促进 唾 液分 泌，中 和 瘤 胃中过 量的。反刍动物瘤胃 是调节饲料消化和机体健康的关键因素，正常的瘤胃 环境是维持奶牛持续高产的保证。影响瘤胃 的日粮因素包括可发酵 含量及 水平，前者主要为瘤胃
4、可降解淀粉（），后者主要源于粗饲料中性洗涤纤维（）。由于二者对瘤胃 的作用相反，本课题组提出以二者比值作为碳水化合物平衡指数 ，以综合反映日粮碳水化合物结构对瘤胃健康及泌乳性能的影响。瘤胃 也受动物干物质采食量（）的 影 响，并 不 能 体 现 动 物 和 采食量的相对变化，为进一步研究二者相对变化对瘤胃发酵和生产性能影响，本研究以 和 采食量的差值（）作为 体系的补充，兼顾二者比例及绝对采食量差异，多目标优化日粮 和 含量及比例。在生产实践中，单纯以达到动物高产或保证瘤胃健康为生产目的的营养供应方案并不能获得最大的经济效益，如增加日粮 可保证瘤胃健康，但同 时 降 低，导 致 泌 乳 效 率
5、 和 泌 乳 量 的 下降。因此，兼顾动物健康与生产性能使其创造利润最 大 化 的 多 目 标 营 养 供 应 方 案 更 合 理，日 粮 和 的 相 对 变 化 契 合 上 述 生 产 目 的。分析广泛应用于评价营养素对反刍动物生产性能及机体健康的影响，与简单回归相比其准确性更高。因此，本研究拟通过 分析及回归分析方法，通过分析瘤胃、发酵模式、乳脂率及饲料效率（）等参数与日粮 和 的回归关系，系统优化日粮 及 含量及比例，为保证泌乳奶牛的健康、高产与高效提供科学依据。材料与方法 文献检索与数据筛选文献检索采用 、及 等数据库筛选相关文献。关键词包括 、及 的不同组合。文献采纳标准：试验动物为
6、泌乳荷斯坦奶牛；文章报道日粮组成及营养成分；试验指标包括、瘤胃发酵参数（及 ）、泌乳量及乳成分等；试验处理为日粮不同 或 水平。其中日粮中 及 含量以文献报道值为准，如果文献未报道，则使用 软件估测这些参数。最终 篇文献（表）处理纳入到 分析过程，其中 篇文献 个处理用于分析瘤胃；篇文献的 个处理用于分析瘤胃 变化；篇文献的 个处理用于分析饲料效率及乳脂率变化规律（表）。数据计算及统计数据经整理后根据如下公式分别计算 乳脂校正乳（）及：（）泌 乳 量（）乳脂率（）泌乳量（）；（）（）；（）采食量 采食量；根据自变量与因变量的散点图关系，确定一次或二次回归方法，其中 变异范围较大，不符合正态 分
7、 布，对 其 进 行 变 换。数 据 采 用 的 混 合 模 型（）进 行 分析，一次和二次回归模型如下：（）；（）（）；其中 为 在 第个 研 究水 平 的 或 因变量的观测值；为全部研究的回归截距；为第个研究的随机效应；和分别为第个研究一次和二次回归系数，为残差。期李飞等：分析方法优化泌乳奶牛日粮碳水化合物平衡指数表 分析采用的参考文献 文献领域 参考文献 瘤胃 （）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）瘤胃 （）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）
8、（）（）（）（）（）（）（）（）饲料效率及乳脂率 （）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）畜牧兽医学报 卷表 分析日粮与动物参数的数据描述性统计 项目 处理数 试验 平均值 方差最小值 最大值 动物参数 体重 泌乳时间 日粮参数 粗饲料比例 比例 采食量 （）粗蛋白质比例 淀粉比例 比例 采食量（）（）（）试验指标 干物质采食量 瘤胃 （）乙酸（）丙酸（）丁酸（）乙酸丙酸比 ：泌乳量（）（）乳脂率 乳蛋白率 乳糖率 饲料效率 粗饲料中性洗涤纤维；瘤胃可降解淀粉；乳脂校正乳；总挥发性脂肪酸
9、 ；根据经过随机效应校正的自变量（瘤胃、乳脂率及）为轴，日粮 或 （）为轴进行曲线拟合。利用 软件计算回归系数值、模型（均方根误差）及决定系数（）。结果 数据描述表描述了纳入到 分析试验的日粮组成、营养成分、瘤胃发酵参数及泌乳性能参数。试验期李飞等：分析方法优化泌乳奶牛日粮碳水化合物平衡指数奶牛品种均为荷斯坦奶牛，平均体重为（），泌乳时间在 ，平均泌乳时间为（）。日 粮 粗 饲 料 比 例 为 ，平 均 ；和 分别为 和 ，与 比值在 ，平均值为 。试验检测各指标结果表明，瘤胃 在 变化，平均值为 ；平均乳脂率、乳蛋白及乳糖分别为 、及 ，泌 乳 量 和 分 别 在（）和（）。指标回归关系各项
10、指标的回归关系见表、图。分析结果表明，所有回归方程各系数均达到显著水平（表，）。提高日粮 和 水平，瘤胃 浓度线性下降（图），而乙酸物质的量比例线性增加，每提高，浓度下降 ，乙 酸 物 质 的 量 比 例 增 加 ，丙酸物质的量比例及 随日粮 和 的提高呈二次曲线变化（图）。瘤胃平均 值随日粮 增加及 的减少呈二次曲线变化（表），在本研究数据范围内，瘤胃 与自变量（和 ）呈正相关（图和图）。乳脂率和 受日粮 和 的显著影响，经二次曲线拟合获得较好的回归方程（图和图）。表日粮 和 （）与瘤胃、发酵参数及泌乳性能的 回归关系 （），指标 自变量 模型 截距 值 一次项值 二次项值 （）（）（）（）
11、：（）（）（）总挥发性脂肪酸；乙酸；丙酸；：乙酸丙酸比；乳脂率；饲料效率。线性模型；二次模型 ；：；营养参数推荐基于推荐的各参数适宜范围，根据拟合的回归方程估计的 和 数据见表。结果表明，保证瘤胃平均 ，日粮 和 需要分 别 和 ；使乳脂率、的 范围分别为 和 ，分别为 及 。同时，瘤胃乙酸丙酸比在 ，日粮 和 应分别在 和 。畜牧兽医学报 卷图日粮 （）与总挥发性脂肪酸浓度（）、乙酸（）和丙酸（）比例的回归关系（）（）（）（）（）（）图日 粮 （）与 瘤 胃（）、乳 脂 率（，）和饲料效率（，）的回归关系 （），图日粮 与瘤胃（）、乳脂率（，）和饲料效率（，）的回归关系 ，图日粮 及 与瘤胃
12、乙酸丙酸比例的回归关系（）（）表根据推荐指标范围计算的 和 范围 指标 推荐范围 回归计算值 （）乙酸丙酸 ：乳脂率 饲料效率 讨论 瘤胃 与挥发性脂肪酸反刍动物瘤胃 和 水平是反映日粮发酵能力和中和能力的综合指标，其变化受可发酵碳水化合物采食量、缓冲盐分泌量、内容物外流速率及瘤胃上皮吸收能力等因素影响。日粮 和 分别反映日粮唾液中和能力和底物产酸能期李飞等：分析方法优化泌乳奶牛日粮碳水化合物平衡指数力，和 均可体现二者的相对变化。结果表明 和 与瘤胃 呈正相关，这与前人研究结果一致，。瘤胃 随日粮 和 的提高而增加，主要归因于日粮 的减少，降低 的产量，同时 的增加可促进咀嚼活动并刺激唾液分
13、泌，中和产生的，提高瘤胃。等认为避免泌乳奶牛发生 瘤胃平均 值应高于 ，本研究中，当瘤胃平均 高于 时，日粮 和 分别要超过 和 ，其中 略高于徐明的计算值 ，不同回归数据和统计方法可能会导致推荐值有差 异。杜 莎估 算 保 证 瘤 胃 的 日 粮 为 。等推荐瘤胃 （以上宾州筛层 占日粮比例）与 比例为 可避免 的发生，在该情况下瘤胃平均 为 ，基于本试验的回归方程瘤胃 时 为 ，高于其推荐的 比值，因为谷物及蛋白类饲料原料也包含一定量的 ，并未包括精料来源 刺激动物咀嚼活动的能力，因此，维持正 常 瘤 胃 需 要 的 含 量 可 能 高 于 。乳脂率乳脂率是评价乳的营养及经济价值的重要参数
14、，其含量可反映瘤胃健康及日粮纤维的满足程度，。低 和 可引起乳脂率下降，其原因为较低的瘤胃 抑制纤维分解菌的生长，减少乳脂合成前体乙酸的产量，同时过低瘤胃 会引起不饱和脂肪酸氢化不完全，其中部分 ：异构体会抑制乳腺脂肪酸合成过程。（）建议以玉米青贮为主要粗饲料来源，玉米为淀粉来源的日粮，泌乳奶牛日粮 应高于。奶牛 或 需要量受日粮淀粉含量及发酵能力的影响，当日粮富含以小麦或大麦为基础的精料时，其 需要量高于以玉米或燕麦为基础的精料。认为，荷斯坦奶牛牛群乳脂率低于 即可认为瘤胃 可能过低，有发生 的风险。本研究中，维持乳脂率高于 的 和 分别为 和 ；而保证乳脂率高于 的 和 分别要高于 和 ，
15、这一范围要低于保证正常瘤胃（）的 （）和 （）范围，这可能由于泌乳早期奶牛体脂过量动员、采食量较低，相对减少对外源脂肪合成前体的依赖，。因此，为保证正常的乳脂率，日粮 和 推荐量需要考虑奶牛的泌乳阶段。饲料效率回归结果表明，日粮 和 与 呈先增加后降低的二次回归关系，但其预测变异高于其他指标，这与较大变异的泌乳时间有关（）。一般认为，牛群 应在 ，由于 较低及体脂过度动员，奶牛在泌乳早期 通常较高（）。日粮过高的 （低 和 ）可引起 ，导致纤维降解率及乳脂率的下降，降低 产量及 。同时日粮过高的 会增加瘤胃的物理饱感并减缓瘤胃内容物的外流速率，降低 及泌乳净能的摄入量，相对增加动物维持净能需要
16、比例，降低。因此，改善 需保证奶牛较高的 及正常的瘤胃功能。生产中高产牛群平均 为，经回归方程计算达到这一生产水平日粮 和 的范围分别为 及 ，与其他指标相比，保证 的 和 范围更大，这是由于 受泌乳量、乳脂率及能量平衡状况影响，并不能充分反映瘤胃健康。因此，基于 推荐的 和 需兼顾正常的瘤胃 环境。由于日粮 的改变也会影响日粮蛋白质等其他营养素含量，这种变化也可能影响饲料效率，有待进一步研究。瘤胃发酵模式瘤胃各 比例也可反映瘤胃微生物利用底物情况，由于日粮 发酵主要产生丙酸，纤维性碳水化合物发酵主要产生乙酸，降低日粮 和 改变瘤胃发酵模式，表现为提高丙酸物质的量 比 例，降 低 乙 酸 物
17、质 的 量 比 例。认为最佳的瘤胃 应大于，低于 表明过多的 在瘤胃中发酵，导致乳脂率下降，丙酸是反刍动物代谢葡萄糖的前体，过低的丙酸比例会引起动物能量供应不足，一般认为最佳的 范围应在 。根据回归方程计算，保证瘤胃在这一范围的 为 ，为 ，这一范围上限接近避免 时 和 的推荐量，这些结果表明，和 的差值和比值在保证正常瘤胃发酵模式和 方面准确性基本相当。畜牧兽医学报 卷由于以瘤胃发酵参数和生产性能指标推荐的 范围并不完全一致，该参数的应用需考虑奶牛泌乳各阶段生产目的、体况、胎次等情况。同时，和 在生产中的预测效果需进一步验证。结论整理 篇关于日粮 及 调控泌乳奶牛瘤胃健康及泌乳性能的文献，以
18、日粮 与 比值（）及二者采食量之差（）分别作为碳水化物平衡指数（），通过 分析方法，发现 、与瘤胃、瘤胃发酵参数、乳脂率及饲料效率等指标呈较好的线性或二次回归关系。以保证瘤胃健康和高效生产为目标，确定泌乳奶牛 日 粮 适 宜 的 和 范 围，分 别 为 和 ，二者均能较好反映瘤胃健康及生产性能参数的变化。参考文献：，：，（）：徐明反刍动物瘤胃健康和碳水化合物能量利用效率的营养调控杨凌：西北农林科技大学，杜莎日粮碳水化合物平衡指数对山羊消化道酶活性和养分瘤胃降解率的影响杨凌：西北农林科技大学，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，期李飞等：分析方法优化泌乳奶牛日粮碳水化合物平衡指数 ：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，畜牧兽医学报 卷 ，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，：，（）：，：，：，：，（）：，（），（）：，（）：，：，（编辑白永平）