秦雯霄，白雪利，高騰云

(河南農(nóng)業(yè)大學 牧醫(yī)工程學院，河南 鄭州 450002)

近幾年來，我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)迅猛發(fā)展，養(yǎng)殖規(guī)模和集約化程度都逐步提高，在國民經(jīng)濟中的地位也明顯上升，提升了國民的生活水平。與此同時，奶牛養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展所產(chǎn)生的廢氣、糞污也給環(huán)境帶來了不小的壓力，其中氮對環(huán)境的影響已經(jīng)被公認為是造成環(huán)境污染的重要原因之一。我國蛋白飼料資源相對匱乏，但在實際生產(chǎn)中，為提升奶牛生產(chǎn)潛能而大量應(yīng)用高蛋白飼料與反芻動物對氮素資源偏低的利用率形成了強烈對比，造成了含氮飼料的嚴重浪費、生產(chǎn)成本升高，還使大量含氮物質(zhì)不能被機體利用而排出體外，造成對環(huán)境的污染。這與我國建立長期可持續(xù)的畜牧業(yè)目標是背道而馳的，需要引起各方面的關(guān)注。

1 氮排放對環(huán)境的影響

氮素對環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在對地下水體和空氣的污染。據(jù)統(tǒng)計，日糧中的氮素只有20%左右被機體轉(zhuǎn)化所利用，其余的70%～80%會以尿氮和糞氮的形式排放到空氣和土壤中，再通過揮發(fā)、徑流、反硝化等方式對環(huán)境造成污染[1]。不同生產(chǎn)水平的奶牛對氮素的利用也有很大差別，李愛華對高產(chǎn)牛場、中產(chǎn)牛場和低產(chǎn)牛場的氮排放情況研究發(fā)現(xiàn)，高產(chǎn)奶牛糞氮的含量顯著高于低產(chǎn)奶牛(P<0.05)，氮表觀消化率也極顯著低于中產(chǎn)和低產(chǎn)奶牛(P<0.01)，即隨著生產(chǎn)水平的提高、氮飼喂量的增加，奶牛對氮的表觀消化率會降低，奶牛場向環(huán)境中排放的糞氮和尿氮也明顯增多[2]。我國目前奶牛存欄量約為1 500萬頭，若根據(jù)劉忠琛[3]報道的一個千頭奶牛場可日產(chǎn)糞尿50 t計算，每天由奶牛養(yǎng)殖排放的糞尿量約為7.5×108t，每年可向周圍環(huán)境排放幾百至幾千萬噸的氮。

奶牛很大一部分糞尿會直接排泄到運動場上，如果沒有得到很好并及時的清理，會對地下水體和環(huán)境造成很大的危害。朱宏鵠對典型奶牛運動場的氮淋溶現(xiàn)象和流失通量研究發(fā)現(xiàn)，運動場土壤中硝態(tài)氮有明顯的向下淋溶現(xiàn)象，并估測得徑流氮向水體輸出通量約為14.95 kg/hm2[4]。氮在地下水體中主要以硝酸鹽的形式存在，硝酸鹽對人體和家畜健康是無益的。硝酸鹽經(jīng)過還原作用在機體中可以轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，使血液的攜氧能力減弱，嚴重時可危及生命。硝酸鹽還與機體內(nèi)仲胺類物質(zhì)發(fā)生作用生成硝銨類，有極強的致癌和致畸性。氮素還可以使水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化，降低水體的含氧量，不利于水中動植物的生存。同時尿氮的排泄還是奶牛場對大氣形成污染的主推手，主要是由于從尿液里揮發(fā)出了高于糞便5～6倍的氨[5]，會引起動植物和人體的不適，對機體造成直接傷害，逐漸改變生態(tài)狀況。

2 減排措施

針對我國奶牛養(yǎng)殖業(yè)氮素利用率普遍較低的現(xiàn)狀，國內(nèi)外生產(chǎn)和科研專家從減排機理到實踐應(yīng)用進行了深入的研究和探索。

2.1 能氮平衡

微生物利用飼糧中的蛋白質(zhì)合成自身菌體蛋白時需要充足的能量和揮發(fā)性脂肪酸提供的碳架，兩者若不能同時滿足微生物的合成需求，蛋白質(zhì)的利用率就會降低，菌體蛋白合成量就會受到影響。因此根據(jù)能氮平衡原理科學合理地配制日糧可有效提高微生物的活性和對氮素的利用。當日糧中瘤胃能氮值(rumen energy nitrogen balance,RENB)為負值時，可通過提高日糧中瘤胃非降解蛋白(rumen undegradable protein, RUP)比例或可發(fā)酵有機物的含量達到能氮均衡，減少氮素在瘤胃內(nèi)的損失[6]。

2.2 使用優(yōu)質(zhì)蛋白粗飼料

我國地域遼闊，物種資源豐富，粗飼料品種也是多種多樣，玉米秸稈、玉米青貯、羊草、苜蓿等是目前我國北方奶牛養(yǎng)殖業(yè)中主要的粗飼料。優(yōu)質(zhì)的粗飼料擁有較好的適口性、較高的可消化性、較優(yōu)的蛋白質(zhì)品質(zhì)，在實際生產(chǎn)中對提高奶牛氮素的利用有一定的作用。而低質(zhì)粗飼料的應(yīng)用會使奶牛潛在的生產(chǎn)性能受到抑制，瘤胃代謝不平衡，從而使其對日糧的利用率降低。夏科等研究比較了粗飼料組合對奶牛氮的利用情況，結(jié)果表明，玉米秸稈較苜蓿草會降低奶牛的攝入總氮、可消化氮和沉積氮，也會使更多的食入氮以糞氮的形式排出，即表明玉米秸稈的氮的消化率不如苜蓿草，玉米秸稈型日糧對于減少氮排放沒有有利的促進作用。并且發(fā)現(xiàn)羊草與玉米秸稈、苜蓿草之間存在有正組合效應(yīng)，建議在玉米秸稈資源豐富的地區(qū)采用與羊草組合的飼喂方法來提高飼料的利用率[7]。Danes等[8]發(fā)現(xiàn)當以象草為粗飼料時，精飼料的蛋白水平為8.7%、日糧蛋白水平為15.3%～15.7%即可滿足產(chǎn)奶量為20 kg的泌乳牛蛋白質(zhì)需要，且此時氮利用率可以達到18.4%。

2.3 適宜的蛋白質(zhì)水平

日糧的粗蛋白水平和攝入量是奶牛對蛋白質(zhì)供給最簡單和最直接的體現(xiàn)。過高的日糧蛋白水平可以提高乳和乳品質(zhì)，但是氮素的利用率較低，提高了飼料成本和增加了糞氮、尿氮的排放量[8]。過低的日糧蛋白質(zhì)水平雖然可以提高乳氮利用率和減少糞氮、尿氮的排出量，但是可能會對生產(chǎn)性能有不利影響[9]。Broderick研究發(fā)現(xiàn)當日糧粗蛋白水平從15.1%提高到18.4%時，尿氮占攝入氮的比例也隨之增加[10]。Danes等[8]研究得出，乳中尿素氮含量與精料蛋白水平呈正相關(guān)關(guān)系，即氮素的利用率隨蛋白水平提高而降低。王星凌等[9]研究蛋白質(zhì)水平對奶牛氮利用的影響時發(fā)現(xiàn)，氮排出量隨日糧蛋白水平提高而增加，當飼糧中粗蛋白水平為12.56%時可以得到最低的糞氮和尿氮排出量，15.53%時尿氮排出量不再上升，糞氮只在16.93%蛋白水平時出現(xiàn)明顯增加(P<0.05)。同時證實了乳氮效率(乳氮/攝入氮)并未隨蛋白水平提高而升高，日糧水平為13.96%時乳氮效率明顯高于其他高蛋白水平組(P<0.05或P<0.01)，可以滿足產(chǎn)奶量28 kg的中國荷斯坦奶牛對氮素的需求。張峰等[10]研究發(fā)現(xiàn)蛋白水平從20.7%降至15.5%會顯著影響奶牛氮的攝入量，并且氮利用率有升高趨勢，并且提出對于產(chǎn)奶量在20 kg水平的泌乳奶牛來說，15.5%的蛋白水平即可滿足其營養(yǎng)水平，而且還可以使糞氮的排出量減少約17.8%。

2.4 平衡的氨基酸搭配

反芻動物的蛋白質(zhì)營養(yǎng)很大程度上就是氨基酸的營養(yǎng)。平衡的氨基酸是機體健康所必需的，對于提升產(chǎn)奶量、增強飼料氮轉(zhuǎn)化效率方面有很大程度的影響。以玉米為基礎(chǔ)日糧的產(chǎn)奶牛的限制性必需氨基酸主要是賴氨酸和蛋氨酸。豆粕被認為是僅次于微生物蛋白的優(yōu)秀蛋白質(zhì)飼料，氨基酸組成平衡，對機體利用氮素合成乳蛋白有很大的促進作用。平衡的氨基酸模式，可提高食入氮轉(zhuǎn)化為乳蛋白的比例，還可以降低糞氮和尿氮的排泄量，提高氮素利用率。孫健全等[12]在研究不同日糧蛋白質(zhì)和賴氨酸含量對奶牛產(chǎn)奶性能、氮利用和血液代謝激素的影響時發(fā)現(xiàn)，賴氨酸含量相同時，日糧粗蛋白含量為14.1%或12.6%，奶牛產(chǎn)奶性能不受影響，乳氮產(chǎn)量增加，氮利用率提高；當奶牛日糧賴氨酸含量從0.60%降到0.45%，盡管蛋白質(zhì)含量相同，但奶牛產(chǎn)奶量下降，乳蛋白略呈下降趨勢，乳氮產(chǎn)量降低，氮利用率降低。

2.5 過瘤胃技術(shù)的應(yīng)用

將部分蛋白質(zhì)和氨基酸經(jīng)過包被處理可以使其在瘤胃發(fā)酵中免受降解，以滿足小腸消化和吸收的營養(yǎng)需要。不同的蛋白質(zhì)降解率影響著糞尿之間的氮素分配，Wang等[13]發(fā)現(xiàn)降低RDP/RUP(瘤胃可降解蛋白/瘤胃非降解蛋白)可以減少糞氮和尿氮的排出量，而且生產(chǎn)性能不受影響。Chen等[14]發(fā)現(xiàn)日糧中添加瘤胃保護蛋氨酸，可以提高表觀氮效率(乳氮/吸收氮)和奶牛能量校正乳產(chǎn)量，并且可以降低低蛋白日糧對奶牛采食量和生產(chǎn)性能的影響。代謝蛋白質(zhì)較日糧粗蛋白水平更真實地體現(xiàn)了奶牛對蛋白質(zhì)的需要，若代謝蛋白水平較低，且不能及時補充過瘤胃蛋氨酸時，會使乳蛋白量減少[15]。

2.6 生物肽的應(yīng)用

肽與游離氨基酸不同，是氨基酸經(jīng)肽鍵鏈接而形成的具有生物活性的化合物。很多研究發(fā)現(xiàn)肽在機體氨基酸利用方面和對瘤胃微生物活性調(diào)節(jié)都具有顯著優(yōu)于游離氨基酸的優(yōu)勢。閔育娜等[16]報道提高小肽與游離氨基酸的比例，精氨酸對機體吸收賴氨酸的影響將會減弱，使日糧的氨基酸均衡性能更好的體現(xiàn)出來，促進機體代謝，提高對營養(yǎng)物質(zhì)和氮素的利用率。而且微生物利用肽合成自身蛋白的效率要高于氨基酸，肽是影響瘤胃微生物生長速率、利用氮作為氮源合成菌體蛋白的關(guān)鍵因子，所以生物肽在生產(chǎn)中的應(yīng)用具有提高動物機體對日糧氮利用的潛力[17]。日糧中添加富含限制性必需氨基酸發(fā)酵肽可以提高產(chǎn)奶量11.0%～13.7%，可以有效改善乳品質(zhì)[18]。

2.7 新型制劑的應(yīng)用

益生菌常常被用來改善機體對飼料的利用率和提高抗病能力。有研究發(fā)現(xiàn)奶牛在泌乳期飼喂復(fù)合益生菌(雙歧桿菌、枯草芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、納豆芽孢桿菌)可顯著提高產(chǎn)奶量和有效改善乳品質(zhì)[19]。酵母也是益生菌大家族的一員，因其較高的粗蛋白含量和豐富的維生素，通過改善腸胃環(huán)境和菌群結(jié)構(gòu)提高機體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化率，使得其在實際生產(chǎn)中越來越受到青睞。酵母所含蛋白為瘤胃慢速降解蛋白，在瘤胃發(fā)酵過程中，可以相對緩慢地釋放其中的氮素，為機體提供更多的過瘤胃蛋白，從而實現(xiàn)較高的氮素吸收率和利用率[20]。酵母糖蜜是生產(chǎn)酵母的副產(chǎn)品，其干物質(zhì)含量高，并且有豐富的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)，可以提高瘤胃微生物的活性和合成速率，日糧中添加1.5 kg酵母糖蜜可使尿素的排泄量從161 g/d降到143 g/d，氮素利用率提高到了11.8%，與空白對照組相比提高了近36%[21]。李凌巖在日糧中添加1.2%的酵母蛋白部分替代豆粕發(fā)現(xiàn)，試驗組的氮利用率和沉積氮率都顯著提高(P<0.05)，尿氮的排出量也有所減少[22]。

3 結(jié) 語

氮素作為奶牛養(yǎng)殖業(yè)的“核心元素”，其生產(chǎn)和利用價值越來越受到各界的關(guān)注。有效的調(diào)控措施不僅可以提高奶牛的正常代謝水平和發(fā)揮最有生產(chǎn)潛能，也可以提高對飼料資源的科學利用水平，節(jié)約飼料資源，減輕氮素對環(huán)境造成的污染。

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