張玉誠 薛 白* 肖 俊 閆方權(quán) 焦振輝景小平 王立志 王之盛 卜登攀

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所，雅安 625014;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193)

磷作為動(dòng)物必需的礦物元素之一，是構(gòu)成體內(nèi)物質(zhì)代謝酶類的重要組成部分，如果磷攝入不足將會(huì)引起奶牛代謝紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致奶牛生產(chǎn)性能和繁殖性能下降，從而給奶牛養(yǎng)殖帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。但是磷飼喂過多，大量地排放到環(huán)境中，會(huì)污染環(huán)境，并且給奶牛養(yǎng)殖帶來嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。在非熱應(yīng)激條件下，目前美國NRC(2001)［1］以及我國《奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》(NY/T 34—2004)［2］等均給出了奶牛磷營養(yǎng)需要推薦量。趙恒聚［3］研究發(fā)現(xiàn)非熱應(yīng)激條件下泌乳期奶牛的飼糧磷水平達(dá)到0.32%時(shí)即可滿足奶牛對(duì)磷的營養(yǎng)需要量。然而，對(duì)于熱應(yīng)激條件下奶牛的磷需要量國內(nèi)外還沒有報(bào)道，有研究表明，熱應(yīng)激條件下奶牛的干物質(zhì)采食量顯著降低［4－5］，并且，奶牛小腸對(duì)于磷的吸收量也明顯比非熱應(yīng)激下的低［6］，所以，熱應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致奶牛磷的不足，如果得不到補(bǔ)充，將嚴(yán)重影響奶牛的生產(chǎn)性能和繁殖性能。因此，本試驗(yàn)旨在研究飼糧磷水平對(duì)熱應(yīng)激條件下泌乳后期奶牛的生產(chǎn)性能和血液指標(biāo)的影響，以探討在熱應(yīng)激條件下泌乳后期奶牛飼糧適宜的磷水平，為熱應(yīng)激條件下奶牛科學(xué)化飼養(yǎng)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取 15 頭體重［(500±25)kg］、泌乳天數(shù)［(205±20)d］、胎次(2～4 胎)、產(chǎn)奶量［(12.5±2.6)kg/d］相近的健康中國荷斯坦泌乳后期奶牛為試驗(yàn)動(dòng)物。試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，將泌乳奶牛隨機(jī)分為3組，每組5頭，分別飼喂磷水平為NRC(2001)［1］奶牛營養(yǎng)需要推薦需要量的83%、100%和120%的飼糧，飼糧磷水平實(shí)測值分別為 0.29%、0.35%和 0.42%。飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1，以全混合日糧(total mixed rations，TMR)形式飼喂。

表1 飼糧組成及營養(yǎng)水平(干物質(zhì)基礎(chǔ))Table 1 Composition and nutrient levels of diets(DM basis) %

1.2 飼養(yǎng)管理

試驗(yàn)?zāi)膛０凑张龀Ｒ?guī)方式進(jìn)行飼養(yǎng)，每頭奶牛采用定欄定位飼喂，奶牛于每日06:00、18:00各飼喂1次，自由飲水。每日于17:00采用利拉伐擠奶器擠奶1次。試驗(yàn)期為45 d，其中，預(yù)試期15 d，正試期 30 d。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 牛舍內(nèi)溫濕度指數(shù)(THI)的測定

牛舍棚內(nèi)在距地面1.5 m高處的中部和兩端的各懸掛1只干濕球溫度計(jì)(北康維儀器有限公司)，確保通風(fēng)，避免奶牛觸及。整個(gè)試驗(yàn)期間每天定時(shí)(08:00、14:00、20:00)記錄干球溫度和濕球溫度，并根據(jù)以下公式計(jì)算出THI。

THI=0.72×(Td+Tw)+40.6［7］。

式中:Td為干球溫度(℃);Tw為濕球溫度(℃)。

1.3.2 奶牛干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量和乳成分的測定

試驗(yàn)正試期開始，每次飼喂時(shí)準(zhǔn)確記錄飼糧的供給量和飼糧的剩余量，并采用四分法收集料樣并測定其干物質(zhì)含量，進(jìn)而計(jì)算每頭奶牛的干物質(zhì)采食量。分別記錄每頭試驗(yàn)?zāi)膛Ｃ刻斓漠a(chǎn)奶量。正試期期間，每周采集1次試驗(yàn)?zāi)膛５孽r奶樣，立即用乳成分分析儀(杭州浙大優(yōu)創(chuàng)科技有限公司)測定牛奶乳蛋白率、乳脂率、乳糖率和乳非脂固形物率。

1.3.3 血液樣品的采集及測定

整個(gè)試驗(yàn)期的最后3 d于晨飼前在頸靜脈實(shí)行無菌采血，每頭試驗(yàn)?zāi)膛２裳?0 mL，分裝于10 mL帶蓋塑料管中，靜置 30 min后，用3 000 r/min離心20 min獲得血清，將血清貯存于－20℃冰柜中待測。血清中磷含量、堿性磷酸酶(ALP)活性和羥脯氨酸(HYP)含量的測定采用試劑盒(南京建成科技有限公司)測定。血清甲狀旁腺素(PTH)、降鈣素(CT)和骨鈣素(BGP)含量于上海朗頓生物科技有限公司采用酶聯(lián)免疫分析(ELISA)法測定，所用試劑盒也均由該公司所生產(chǎn)，儀器為 Labsystems Multiskan MS－352型酶標(biāo)儀(芬蘭)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2013進(jìn)行初步的統(tǒng)計(jì)，隨后用SPSS 20.0進(jìn)行單因素方差分析，并進(jìn)行Duncan氏法多重比較，結(jié)果用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”來表示。

2 結(jié)果

2.1 牛舍干球溫度與THI

由表2可知，在整個(gè)試驗(yàn)期奶牛牛舍THI均在79.67～83.01之間，因此奶牛處于中度熱應(yīng)激(79＜THI＜89)狀態(tài)。

表2 試驗(yàn)期牛舍干球溫度與THI變化Table 2 The changes of dry bulb temperature and THI in the house of dairy cows during the trial

2.2 飼糧磷水平對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響

由表3可知，飼糧磷水平對(duì)奶牛的干物質(zhì)采食量影響不顯著(P＞0.05)。然而，奶牛的產(chǎn)奶量0.29%組最低(P＜0.05)，0.35%組和 0.42%組奶牛產(chǎn)奶量相近(P＞0.05)，分別比 0.29%組高 16.52%和 14.30%(P＜0.05)。0.29%組奶牛 4%標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量顯著低于其他 2 組(P＜0.05)，0.35%組和0.42%組間差異不顯著(P＞0.05)。0.29%組乳脂率顯著低于 0.35%組和 0.42%組(P＜0.05)，相比較分別低了4.26%和4.79%。飼糧磷水平對(duì)乳中的乳蛋白率、乳糖率、乳非脂固形物率均無顯著影響(P＞0.05)，且飼糧磷水平也不影響熱應(yīng)激奶牛飼料轉(zhuǎn)化率(P＞0.05)。

2.3 飼糧磷水平對(duì)奶牛血清生化指標(biāo)的影響

由表4可知，飼糧不同磷水平對(duì)奶牛血清鈣含量的影響不顯著(P＞0.05)，但對(duì)奶牛血清磷含量的影響極顯著(P＜0.01)，隨著飼糧磷水平的遞增血清磷含量也逐漸增高，0.29%組最低，0.42%組最高，0.29%組比 0.35%組和 0.42%組分別低了13.02%和 21.81%(P＜0.01)，0.42%組比 0.35%組高 11.24%(P＜0.01)。0.29%組奶牛血清 HYP 含量、ALP活性顯著高于其他 2組(P＜0.05)，而0.35%組與 0.42%組之間差異不顯著(P＞0.05)。

2.4 飼糧磷水平對(duì)奶牛血清激素含量的影響

由表5可知，血清PTH和BGP含量隨飼糧磷水平的升高而升高，血清CT含量隨飼糧磷水平的升高而降低。與 0.29%組相比，0.35%組和 0.42%組血清PTH含量分別上升了3.58%和5.00%(P＜0.01)，BGP 含量分別上升了 7.78%和 8.89%(P＜0.01)，但 0.35%組和 0.42%組間這 2 項(xiàng)血清激素含量差異不顯著(P＞0.05)。0.42%組奶牛血清CT含量比0.29%組和0.35%組分別降低了3.71%和 2.55%(P＜0.01)，但 0.29%組和 0.35%組間差異不顯著(P＞0.05)。

3 討論

荷斯坦奶牛屬耐寒不耐熱的畜種，當(dāng)THI＜72時(shí)，荷斯坦奶牛無熱應(yīng)激反應(yīng)，而當(dāng)72＜THI＜79時(shí)會(huì)引發(fā)奶牛產(chǎn)生輕度熱應(yīng)激，當(dāng)79＜THI＜89時(shí)，奶牛處于中度熱應(yīng)激狀態(tài)，THI達(dá)到90以后，則會(huì)造成奶牛產(chǎn)生重度熱應(yīng)激［8］。結(jié)合本試驗(yàn)的THI記錄結(jié)果可得知，奶牛在整個(gè)試驗(yàn)期均處于中度熱應(yīng)激環(huán)境。

表3 飼糧磷水平對(duì)奶牛干物質(zhì)采食量和泌乳性能的影響Table 3 Effects of dietary phosphorus level on DMI and lactation performance of dairy cows

表4 飼糧磷水平對(duì)奶牛血清鈣、磷、羥脯氨酸磷含量和堿性磷酸酶活性的影響Table 4 Effects of dietary phosphorus level on the contents of calcium，phosphorus and HYP and the activity of ALP in serum of dairy cows

表5 飼糧磷水平對(duì)奶牛血清激素含量的影響Table 5 Effects of dietary phosphorus level on the contents of hormones in serum of dairy cows

3.1 飼糧磷水平對(duì)熱應(yīng)激奶牛生產(chǎn)性能的影響

有研究發(fā)現(xiàn)，飼糧磷嚴(yán)重缺乏會(huì)導(dǎo)致奶牛繁殖性能的下降或不孕癥［9－10］。但是，飼糧磷水平過高并不能增加奶牛的繁殖性能，相反會(huì)導(dǎo)致鈣的代謝障礙，血清磷含量升高會(huì)引發(fā)骨骼過度重吸收和尿鈣的含量過高［11］。NRC(2001)［1］推薦飼糧的磷水平在0.32%～0.42%就可以滿足奶牛在整個(gè)產(chǎn)奶期的磷的需要量［12］。Puggaard等［13］分別用磷水平為 0.23%、0.28%和 0.34%的飼糧飼養(yǎng)荷斯坦奶牛，發(fā)現(xiàn)當(dāng)飼糧磷水平降至0.23%時(shí)，奶牛的干物質(zhì)采食量、產(chǎn)奶量和乳蛋白率都顯著降低，而0.28%組和0.34%組各指標(biāo)差異不顯著。Valk等［14］研究表明，飼糧磷水平為 0.28%可以滿足整個(gè)泌乳期的奶牛產(chǎn)奶需要。以上都是在非熱應(yīng)激條件下進(jìn)得到的結(jié)果，而熱應(yīng)激條件下泌乳奶牛對(duì)磷的營養(yǎng)需要量至今還未見報(bào)道。

本試驗(yàn)在熱應(yīng)激條件下發(fā)現(xiàn)，飼糧磷水平從0.29%提高到0.42%對(duì)熱應(yīng)激奶牛干物質(zhì)采食量無顯著影響，但是0.29%組的奶牛產(chǎn)奶量和乳脂率均顯著低于 0.35%組和0.42%組，而0.35%組和0.42%組的各生產(chǎn)性能指標(biāo)均無顯著差異，這說明在熱應(yīng)激下，泌乳后期奶牛適宜的飼糧磷水平為0.35%，與 NRC(2001)［1］磷推薦量相同，而把磷水平增加到0.42%對(duì)熱應(yīng)激條件下泌乳奶牛并無益處。同時(shí)，本試驗(yàn)還得到熱應(yīng)激條件下飼糧磷水平對(duì)奶牛飼料轉(zhuǎn)化率、乳糖率、乳蛋白率和乳非脂固形物率均無顯著影響，這與Puggaard等［13］和Elizondo等［15］在非熱應(yīng)激條件下的研究結(jié)果相一致。

3.2 飼糧磷水平對(duì)奶牛血清生化指標(biāo)的影響

奶牛機(jī)體內(nèi)具有精準(zhǔn)的鈣、磷穩(wěn)恒調(diào)節(jié)系統(tǒng)，除了奶牛長期飼喂鈣、磷缺乏或鈣磷比例不當(dāng)?shù)娘暭Z會(huì)造成血清鈣、磷含量不正常外，一般奶牛血清中鈣、磷含量都在正常生理范圍(1.5～2.6 mmol/L)內(nèi)。本試驗(yàn)在熱應(yīng)激條件下，各組間的奶牛血清磷含量差異極顯著，0.29%組奶牛血清磷含量為1.47 mmol/L低于正常范圍，而0.35%組和0.42%組的血清磷含量分別為 1.69和1.88 mmol/L在正常范圍內(nèi)，說明磷含量為 0.29%的飼糧不能滿足熱應(yīng)激條件下泌乳后期奶牛的磷需要量，從而導(dǎo)致奶牛血清中磷不能維持正常水平。試驗(yàn)得出，當(dāng)飼糧磷含量達(dá)到0.35%時(shí)，即能夠使熱應(yīng)激件下泌乳后期奶牛血清磷維持正常水平，這與在非熱應(yīng)激條件下，Puggaard等［13］、趙恒聚 等［16］和 Puggaard 等［17］用 0.32%、0.44% 和0.56%3個(gè)磷水平的飼糧飼喂泌乳中期奶牛的研究結(jié)果相一致。然而也有研究表明，非熱應(yīng)激條件下泌乳奶牛血清中磷含量不受飼糧磷含量的影響［18－19］，這可能與試驗(yàn)?zāi)膛Ｋ幍拿谌槠诓灰粯佑嘘P(guān)。熱應(yīng)激條件下各組之間血清鈣含量差異不顯著，這與劉振［18］、宋范成［19］和趙恒聚［3］的在非熱應(yīng)激條件下的研究結(jié)果相似。

ALP和HYP是反映動(dòng)物機(jī)體骨骼活躍程度和鈣、磷代謝情況的血清生化指標(biāo)。當(dāng)動(dòng)物血清磷水平下降時(shí)，會(huì)動(dòng)員骨骼中的磷，從而使血清中ALP的活性相應(yīng)增加［20－21］。本試驗(yàn)熱應(yīng)激條件下，試驗(yàn)?zāi)膛Ｑ?ALP活性以 0.29%組最高(56.27 U/L)，0.35%組和 0.42%組差異不顯著，說明磷水平為0.29%的飼糧不能滿足試驗(yàn)?zāi)膛Ｔ跓釕?yīng)激條件下對(duì)磷的需要，而動(dòng)員了骨骼中的磷以維持血清中磷含量的穩(wěn)態(tài)。HYP是骨膠原的主要組成部分，當(dāng)骨骼降解時(shí)，HYP則會(huì)被釋放出來一部分進(jìn)入血液。在熱應(yīng)激下，0.29%組奶牛血清HYP含量最高(1.83μg/mL)，表明該組試驗(yàn)?zāi)膛５墓趋澜到饣顒?dòng)最為強(qiáng)烈。其他2組奶牛血清HYP含量都處于一個(gè)正常范圍內(nèi)(1.77～1.78 μg/mL)，這與趙恒聚等［16］在非熱應(yīng)激條件下的研究結(jié)果相一致。

3.3 飼糧磷水平對(duì)奶牛血清激素含量的影響

PTH、BGP和CT是鈣、磷在奶牛體內(nèi)中代謝密切相關(guān)的3種血清激素。PTH是由甲狀旁腺分泌的一種多肽類激素，主要受到血漿Ca2+含量的調(diào)節(jié)，在血清鈣含量低的情況下釋放到血液中，PTH通過活化維生素D3間接地促進(jìn)腸道對(duì)Ca2+的吸收。其次PTH促進(jìn)腎的近曲小管和遠(yuǎn)曲小管對(duì)Ca2+的重吸收，抑制了近曲小管對(duì)磷的重吸收，減少尿鈣的排出，增加了尿磷的排出，從而降低血清磷含量。CT是由甲狀腺濾泡C細(xì)胞分泌的，高等動(dòng)物CT的生理作用與PTH正好相反，CT主要抑制腎近曲小管對(duì)鈣、磷的重吸收，促進(jìn)尿液對(duì)鈣、磷的排出，從而降低血清鈣和磷含量［22］。這2種激素的分泌主要受血清鈣含量的控制，而血清磷含量可影響血清鈣含量，間接調(diào)節(jié)PTH和CT的分泌。本試驗(yàn)結(jié)果得到熱應(yīng)激條件下奶牛血清PTH含量隨飼糧磷水平的升高而降低，而血清CT含量隨飼糧磷水平的升高而降低，說明隨著機(jī)體磷攝入量的增加，血清磷含量上升，并間接調(diào)節(jié)了PTH和CT的分泌，這與PTH和CT的生理調(diào)節(jié)機(jī)制相一致。這與宋范成［19］用 0.29% ～0.59%的磷水平飼糧飼喂非熱應(yīng)激泌乳中期奶牛得出的結(jié)果相似。

BGP由成骨細(xì)胞合成并分泌，較穩(wěn)定，且不受骨吸收等因素的影響。通過測定血清中BGP的含量可以了解到成骨細(xì)胞的活動(dòng)變化。骨更新的速度越快，血清中BGP的含量會(huì)越高，反之則降低。因此，現(xiàn)常把血清BGP作為奶牛骨骼代謝和轉(zhuǎn)換的一個(gè)敏感指標(biāo)。本試驗(yàn)得到熱應(yīng)激下，0.29%組血清BGP含量極顯著低于其他組，而0.35%組和0.42%組間差異不顯著，說明0.29%飼糧磷水平還不能滿足熱應(yīng)激下泌乳后期奶牛磷的需要量，而0.35%飼糧磷水平則完全可以滿足，與 NRC(2001)［1］的推薦量相同。

4 結(jié) 論

①熱應(yīng)激條件下，與高磷飼糧相比較，低磷飼糧顯著降低奶牛的生產(chǎn)性能，降低血清磷含量，使血清中的ALP活性，PTH、BGP含量升高，影響鈣、磷代謝。

②本試驗(yàn)條件下熱應(yīng)激環(huán)境中奶牛的最適宜磷需要量為0.35%，此條件下奶牛的生產(chǎn)性能最好，4%標(biāo)準(zhǔn)乳產(chǎn)量最高。

［1］ NRC.Nutrient requirements of dairy cattle［S］.7th ed.Washington，D.C:National Academy Press，2001.

［2］ 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.奶牛飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 34—2004［S］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.

［3］ 趙恒聚.日糧磷水平對(duì)泌乳中期奶牛生產(chǎn)性能及磷排放的影響［D］.碩士學(xué)位論文.保定:河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010:47－66.

［4］ KADZERE C T，MURPHY M R，SILANIKOVE N，et al.Heat stress in lactating dairy cows:a review［J］.Livestock Production Science，2002，77(1):59－91.

［5］ WEST J W.Effects of heat-stress on production in dairy cattle［J］.Journal of Dairy Science，2003，86(6):2131－2144.

［6］ KAMIYA Y，KAMIYA M，TANAKA M.The effect of high ambient temperature on Ca，P and Mg balance and bone turnover in high-yielding dairy cows［J］.Animal Science Journal，2010，81(4):482－486.

［7］ 李如治.家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2005.

［8］ 王祖新，王之盛，王立志，等.不同季節(jié)溫濕度指數(shù)對(duì)奶牛生產(chǎn)性能和生理生化指標(biāo)的影響［J］.中國畜牧雜志，2009，45(23):60－63.

［9］ BRODISON J A，GOODALL E A，ARMSTRONG J D，et al.Influence of dietary phosphorus on the performance of lactating dairy cattle［J］.The Journal of Agricultural Science，1989，112(3):303－311.

［10］ CALL JW，BUTCHER JE，SHUPE JL，et al.Clinical effects of low dietary phosphorus concentrations in feed given to lactating dairy cows［J］.American Journal of Veterinary Research，1987，48(1):133－136.

［11］ NRC.Subcommittee on mineral toxicity in animals.Mineral tolerance of domestic animals［S］.Washington，D.C:National Academy of Sciences，1980.

［12］ 莫放.養(yǎng)牛生產(chǎn)學(xué)［M］.北京:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2003.

［13］ PUGGAARD L，LUND P，LIESEGANG A，et al.Long term effect of reduced dietary phosphorus on feed intake and milk yield in dry and lactating dairy cows［J］.Livestock Science，2014，159:18－28.

［14］ VALK H，?EBEK L B J，BEYNEN A C.Influence of phosphorus intake on excretion and blood plasma and saliva concentrations of phosphorus in dairy cows［J］.Journal of Dairy Science，2002，85(10):2642－2649.

［15］ ELIZONDO SALAZAR J A，F(xiàn)ERGUSON J D，BEEGLE D B，et al.Body phosphorus mobilization and deposition during lactation in dairy cows［J］.Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition，2013，97(3):502－514.

［16］ 趙恒聚，高艷霞，李秋鳳，等.日糧磷水平對(duì)泌乳奶牛生產(chǎn)性能及磷排放的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44(22):4687－4693.

［17］ PUGGAARD L，KRISTENSEN N B，SEHESTED J.Effect of decreasing dietary phosphorus supply on net recycling of inorganic phosphate in lactating dairy cows［J］.Journal of Dairy Science，2011，94(3):1420－1429.

［18］ 劉振.日糧磷水平對(duì)奶牛生產(chǎn)性能及磷排放的影響［D］.碩士學(xué)位論文.杭州:浙江大學(xué)，2010:45－60.

［19］ 宋范成.日糧磷水平對(duì)奶牛瘤胃發(fā)酵、產(chǎn)奶性能及磷消化代謝的影響［D］.碩士學(xué)位論文.呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010:55－60.

［20］ 馮仰廉.反芻動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，2004.

［21］ 李蔚勃，曹峻嶺.鈣和維生素D系統(tǒng)對(duì)骨骼和鈣體內(nèi)平衡的影響［J］.國外醫(yī)學(xué):醫(yī)學(xué)地理分冊，2005，26(1):23－25.

［22］ 魏涌.醫(yī)學(xué)生物化學(xué)［M］.2版.北京:世界圖書出版公司北京分公司，1995:384.