■王志博 文奇男 曲永利 苗樹君

（1.黑龍江八一農墾大學動物科技學院，黑龍江大慶 163319；2.遼寧省農牧業(yè)機械研究所有限公司，遼寧沈陽 110036）

調控家畜體內的酸堿平衡已經(jīng)不是新概念，這一概念在非反芻動物上已得到很好地建立[1]。關于奶牛干奶末期和產(chǎn)后癱瘓的預防已經(jīng)做了很多研究[2-3]。隨著人們對干奶牛日糧中負的陰陽離子差（Dietary Cation-Anion Difference，DCAD）精料使用的認可，對泌乳奶牛日糧的最佳DCAD的研究興趣也越來越濃厚。理論上，DCAD在泌乳之初應該較高，之后應該降低[4]。根據(jù)NRC（2001）報道，泌乳奶牛日糧的DCAD應該為29 meq/100 g DM（基于體重680 kg奶牛，體況評分3.0、奶產(chǎn)量35 kg、乳脂率3.5%、乳蛋白3.0%的營養(yǎng)需要）[5]。然而，Hu等(2007a)評價了16篇文獻關于干物質采食量(DMI)和

DCAD之間的關系，發(fā)現(xiàn)DCAD為47 meq/100 g DM時，DMI最大[6]。大量的試驗已經(jīng)就DCAD對泌乳牛生產(chǎn)性能和健康的影響進行了研究。Tucker等(1990)評價了DCAD中的Na、K和Cl對泌乳奶牛的影響，研究發(fā)現(xiàn)，DCAD比單個離子對奶牛全身的影響更重要[7]。Sanchez 等(1994a)對Na、K和Cl，尤其是Na和K之間的潛在相互關系進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)它們之間的相互關系與血液的酸堿狀況及血液和乳中的礦物質濃度有關[8]。Sanchez等(1994b)建立了一個大型的數(shù)據(jù)庫，從中發(fā)現(xiàn)了Na、K和Cl之間的相互作用[9]。DMI和乳產(chǎn)量對Na或K的反應因日糧中Na、K、Cl和其它礦物質元素的濃度而不同[10]。Block等(2000)飼喂泌乳初期的奶牛的日糧為：對照日糧（未添加Na或K，DCAD=18 meq/100 g DM）或兩個更高的DCAD日糧（+25和+52 meq/100 g DM，使用NaHCO3或K2CO3調控）[11]。在更高的DCAD日糧中，Na和K的組合導致了最佳的DMI和乳產(chǎn)量的影響，有最高的血液HCO3-。

1 陰陽離子差（DCAD）

1.1 DCAD方程式

血液pH值最終通過吸收入血的陰陽離子電荷的數(shù)量來測定。如果從消化道吸收入血的陽離子比陰離子多，則血液pH值上升。Mongin（1980）是首先提出日糧Na、K和Cl三方相互關系的人之一[12]。他提出Na加K減Cl所得值（meq/100 g DM）能夠被用于預測凈的酸堿攝入量。這一數(shù)值通常被稱為日糧陰陽離子平衡[13]或日糧電解質平衡[14]。

在非反芻動物營養(yǎng)中最常使用的表達式是單價陰陽離子差：

然而，Sanchez等(1991)將陰陽離子差這一詞匯重新定義，納入了更多的離子，進行了更加精確的計算[15]。表達式涵蓋的離子更全面，DCAD被寫成：

但是將多價的常量元素（Ca、Mg、P和S）包含在反芻動物日糧DCAD中的問題是：與Na、K和Cl相比，這些離子涉及到不同和不完全的生物利用效率。

NRC（2001）將Ca、Mg、S和P的生物利用效率納入了方程式，得出的DCAD為[5]：

此方程式充分考慮到了常量元素（Ca、Mg、P和S）的生物利用效率，因此對日糧DCAD表示更為精確。

1.2 DCAD的計算

為了使用方程式③精確地計算DCAD，礦物質濃度首先被轉化為毫當量（meq），公式如下：

例如，一個含有 0.23%Na、1.04%K、0.61%Ca、0.19%Mg、0.26%Cl和0.20%S、0.35%P[荷斯坦奶牛體重680 kg、體況評分3.0、乳脂率3.5%、乳蛋白3.0%、乳糖4.8%、產(chǎn)奶量35 kg（NRC，2001）]的日糧的meq[(Na++K++0.15 Ca2++0.15 Mg2+)-(Cl-+0.6 S2-+0.5 P3-)]值將被計算。每100 g日糧干物質中含有230 mg Na（0.23%=0.23 g/100 g或230 mg/100 g）、1 040 mg K（1.04%K）、610 mg Ca（0.61%Ca）、190 mg Mg（0.19%Mg）、260 mg Cl（0.26%Cl）、200 mg S（0.20%S）和 350 mg P（0.35%P）。因此，這一日糧含有：

下一步就是將陽離子的meq之和減去陰離子的meq：

meq(Na++K++0.15 Ca2++0.15 Mg2+)-(Cl-+0.6 S2-+0.5 P3-)=(10+26.667+4.575+2.375)-(7.32+7.5+16.935)=11.86 meq/100 g日糧DM。

另一個計算DCAD更為簡單的方式為：

DCAD=[(%Na DM/0.023)+(%K DM/0.039)+(%Ca×0.15 DM/0.020)+(%Mg×0.15DM/0.012)]-[(%Cl DM/0.035 5)+(%S×0.6 DM/0.016)+(%P×0.5 DM/0.010 3)]。

例如，使用以上同樣的數(shù)字，代入DCAD公式進行計算：[(0.23%Na/0.023)+(1.04%K/0.039)+(0.61%Ca×0.15/0.020)+(0.19%Mg×0.15/0.012)]-[(0.26%Cl/0.035 5)+(0.20%S×0.6/0.016)+(0.35%P×0.5/0.010 33)]=11.86 meq/100 g日糧 DM。

2 干物質采食量變化

Tucker等(1988)發(fā)現(xiàn)，飼喂+20 meq/100 g DM日糧的奶牛比飼喂-10 meq/100 g DM日糧的奶牛的采食量高[13]。另一個試驗發(fā)現(xiàn)，隨著日糧DCAD（Na+K-Cl）從-12增加到31 meq/100 g DM，DMI的變化呈二次效應[14]。West等（1992）進行了另一個熱應激條件下的泌乳奶牛試驗，日糧的DCAD分別為+12、+22、+35、+46 meq/100 g DM[16]。研究發(fā)現(xiàn)，DMI和DMI占體重的百分比隨著DCAD的提高而線性增加。Delaquis等（1995）研究表明，泌乳牛的最佳DCAD可能隨泌乳階段的變化而改變[17]。在泌乳前期和中期，DMI隨DCAD的提高而增加，但是DCAD對泌乳末期奶牛的DMI沒有影響。San?chez等（1996）使用實證建模技術分析了20世紀80年代的關于微量礦物質的10個營養(yǎng)試驗數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)，在DCAD為+38 meq/100 g DM時，泌乳奶牛DMI最大，最佳的DCAD范圍為+25～+50 meq/100 g DM之間。

3 泌乳量和乳成分

如果奶牛體內的酸堿狀態(tài)被擾亂，奶牛乳產(chǎn)量將因pH值而變化。高DCAD日糧應該用陽離子Na+和K+來抵消酸性條件。Tucker等（1988）研究了DCAD對產(chǎn)后3～5個月的泌乳奶牛的影響，飼喂DCAD為+20 meq/100 g DM日糧的奶牛的產(chǎn)奶量比飼喂DCAD為-10 meq/100 g DM日糧的奶牛產(chǎn)奶量高9%[13]。通常情況下，典型的泌乳奶牛日糧的DCAD值約為+20 meq/100 g DM[18]。而West等(1991)發(fā)現(xiàn)，在熱或冷的環(huán)境下，將DCAD從-12增加31 meq/100 g DM，乳產(chǎn)量、4%標準乳和乳蛋白都線性增加。Delaquis等（1995）報道，逐漸增加DCAD（泌乳早期，從5.6～25.84 meq/100 g DM；泌乳中期，從14.0～37.3 meq/100 g DM），可提高泌乳早期和中期的乳產(chǎn)量，但是對于泌乳末期沒有影響[17]。在泌乳早期，飼喂更高DCAD日糧的奶牛的乳蛋白率更高。但是飼喂高DCAD日糧的奶牛的乳脂率更低，原因很可能是高泌乳量造成的。

Hu等（2007a）采用拉丁方試驗設計，以日糧粗蛋白（CP）和DCAD（16%或19%CP；-3、22、47 meq/100 g DM）作為影響因素，進行了6周試驗[6]。試驗結果表明，隨著日糧DCAD的增加，DMI、乳脂率、4%校正乳、乳真蛋白、乳糖和乳固形物線性增加，而乳產(chǎn)量未受DCAD影響；日糧的粗蛋白質含量對奶牛的生產(chǎn)性能無影響。Hu等（2007b）也進行了一個早期泌乳奶牛（16頭荷斯坦奶牛和8頭娟珊牛）的研究，飼喂的日糧DCAD為22或47 meq/100 g DM，日糧蛋白均為19%CP[19]。研究發(fā)現(xiàn)，DCAD未影響DMI、產(chǎn)奶量或乳成分；當DCAD從22增加到47 meq/100 g DM時，產(chǎn)后奶牛的DMI和生產(chǎn)性能沒有改善，原因很可能是泌乳早期奶牛的變異性較大。

Wildman等(2007a)也評價了日糧CP和DCAD對泌乳早期奶牛的影響[20]。8頭初產(chǎn)荷斯坦奶牛[泌乳天數(shù)(47±10)d]飼喂15%或17%CP的日糧，日糧DCAD的含量為25或50 meq/100 g DM。研究發(fā)現(xiàn)，高DCAD日糧提高了DMI、乳產(chǎn)量、乳脂及乳蛋白濃度。Wildman等（2007b）進行了熱應激條件下日糧DCAD和CP含量對泌乳奶牛影響的另一項研究[21]。其中以32頭泌乳末期的奶牛作為試驗動物，試驗設計為隨機區(qū)組的2×2析因試驗。日糧CP含量為15%或17%，而日糧DCAD為25或50 meq/100 g DM。對于乳產(chǎn)量，DCAD×CP之間存在相互作用。高蛋白日糧中的高DCAD組的乳產(chǎn)量比低DCAD組的乳產(chǎn)量低。處理組中的高DCAD為建議添加量的上限，這一添加量對泌乳末期的奶?？赡芴咭灾虏黄鹱饔?。

有研究表明，陽離子源（Na+或K+）對DMI和乳產(chǎn)量幾乎沒有影響[16]，而奶牛日糧中陽離子的比率對奶牛的影響的研究還很少。Sanchez等（1997）對日糧中NaHCO3、NaCl和KCl的比率進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)，Na和K以及Na和Cl之間的相互作用會影響DMI[22]。這一研究也報道了飼喂高Na日糧使3.5%標準乳產(chǎn)量增加，得出的結論為Na、K和Cl之間存在相互作用。Sanchez等（1994a）報道，當日糧中其它陽離子水平低時，一個陽離子（Na+或K+）傾向于對DMI和乳產(chǎn)量的影響最大[8]。Wildman等(2007c)在兩個高DCAD（+41或+58 meq/100 g DM）日糧中進行了不同K∶Na比率的研究[23]。該研究以飼喂狀態(tài)計算日糧中K∶Na的比率分別為2∶1、3∶1、4∶1。試驗的處理組為兩個DCAD水平下的不同K∶Na比率的組合。所有處理組的干物質采食量（22.5 kg/d）相似，DCAD對試驗沒有任何影響。K∶Na比率對乳產(chǎn)量和能量校正乳呈二次效應。K∶Na比率為3∶1時，奶牛乳產(chǎn)量下降。這與Sanchez等(1994a)的研究結果(最大的影響效果是在高或低的Na和K濃度時被觀察到)相似[8]。Hu等（2009）進行了一個相似的研究，該研究的日糧DCAD為33 meq/100 g DM。Na∶K的比率為摩爾值，而不是百分比，Na∶K的比率分別為0.21、0.53和1.06（即0.25%Na比2.0%K；0.5%Na比1.6%K；0.75%Na比0.20%K）。研究結果表明，隨著Na∶K的比率的增加，DMI呈二次效應，在比率為0.53時，奶牛DMI最低。Na∶K的比率對泌乳量和乳成分沒有影響。

4 瘤胃參數(shù)

Apper-Bossard等（2010）在裂區(qū)試驗中使用6頭泌乳荷斯坦奶牛作為試驗動物，采用3×3拉丁方試驗設計，設定3個水平的DCAD、6種日糧[24]。以6個玉米青貯為基礎的日糧的DCAD和精料水平（低或高）有所不同。日糧DCAD的范圍從11 meq/kg DM到327 meq/kg DM。當飼喂奶牛高精料日糧（精料占41%）時，瘤胃pH值降低（P＜0.01），瘤胃揮發(fā)性脂肪酸不受影響，乙酸摩爾濃度傾向于降低（P＜0.10），丙酸摩爾濃度增加（P＜0.05）。逐漸提高的DCAD影響瘤胃pH值；日糧DCAD為150 meq/kg DM時，瘤胃pH值最高。在整個試驗中，瘤胃pH值變化很大。當飼喂奶牛高精料日糧時，瘤胃pH值下降得更快，但DCAD對瘤胃發(fā)酵模式或酸度無影響。值得注意的是：當飼喂奶牛高精料日糧、DCAD為最高水平時，奶牛DMI最大（24.6 kg/d，P＜0.05）。

5 展望

日糧陰陽離子差（DCAD）的監(jiān)控已經(jīng)是廣為接受的優(yōu)化奶牛的生產(chǎn)性能的做法。為提高泌乳奶牛的生產(chǎn)性能和改善泌乳的健康狀況，給予泌乳奶牛不同泌乳階段適宜的日糧DCAD變得越來越重要。在我國，飼料原料的陰、陽離子含量的數(shù)據(jù)庫還未被建立；配制奶牛日糧，尤其是產(chǎn)后奶牛的日糧很少考慮日糧的DCAD。因此，應建立我國飼料原料的陰、陽離子含量數(shù)據(jù)庫。在此基礎上，對我國規(guī)模化奶牛場的泌乳的飼料配方進行DCAD的優(yōu)化，通過試驗評價DCAD對目前我國規(guī)模化奶牛場的泌乳奶牛生產(chǎn)性能、體液的酸堿度、調節(jié)鈣平衡的激素等的影響，以期找到適宜的DCAD范圍及陽離子比率，為提高泌乳奶牛生產(chǎn)性能和健康狀況提供理論依據(jù)。