奶牛耐寒畏热,并因其自身单位体重的表面积小、瘤胃发酵产热和泌乳产热等原因,造成了奶牛对于热的敏感性,极易产生热应激。
在奶牛生产中,热应激不但会使奶牛的生产性能受到严重影响,导致产奶量急剧下降、奶品质降低,而且会抑制奶牛的细胞和体液免疫,导致乳房炎、胎衣不下和子宫内膜炎等疾病的增加。
近年来,随着全球温度不断上升,奶牛遭受热应激的程度不断加重。特别在夏季炎热高湿的南方,热应激更是限制了奶牛产业的发展。因此,减少奶牛的热应激越来越受到人们的重视。现将奶牛热应激的危害及营养调控措施进行综述,以指导奶牛生产实践。
1 奶牛热应激的危害
1.1 食欲减退,采食量降低
热应激条件下奶牛瘤胃微生物活动受到影响,食欲不振,采食少甚至拒绝进食粗饲料,导致机体摄入营养不足、消化率降低、消化障碍。产奶牛最适宜环境温度为10~20℃,温度高于25℃时采食量出现下降,30℃时明显下降,达到40℃时采食量仅为18~20℃时的60%,超过40℃时耐热性差的奶牛拒绝采食。遭受热应激时,奶牛干物质采食量(DMI)下降高达55%,而维持需要提高7%~25%。也有研究发现,当遭受热应激时,妊娠并处于泌乳中后期的经产牛和初产牛的干物质采食量分别降低22%和9%。
1.2 产奶量降低,乳品质改变
20世纪30年代,人们就发现高温可以引起产奶量下降。当气温从21℃上升至38℃时,产奶量降低程度逐渐加强,38℃时产奶量仅为21℃的38.9%。奶牛在6—9月高温时节的(17.6±5.1)kg/d,与3—5月和10—2月的日平均泌乳量分别为(23.5±4.2)、(22.1±5.3)kg/d相比,奶牛产奶量下降25.6%~33.5%。
热应激会降低奶牛的产奶量,还会降低乳中的脂肪、蛋白、糖类。研究显示,夏季的乳脂是一年中最低的。这是因为前期奶牛因高温摄入精料较多和纤维减少,瘤胃中产生乙酸、丙酸等低级脂肪酸减少,进而合成乳脂的效率降低。
乳蛋白的降低可能是由于高温导致了蛋白进食量降低和皮肤的氮排泄增加造成的。乳糖发生变化的原因还不明确。环境温度在10~32.2℃时乳脂率下降,32.2~40.6℃时乳脂率升高,乳脂率升高可能是由于产奶量明显降低引起。当气温从18℃上升到30℃时,乳脂率、非脂固形物及乳蛋白含量分别下降39.7%、18.9%和16.9%。
1.3 免疫能力降低,疾病发生率增高
热应激情况下,奶牛乳房炎、胎衣不下、子宫内膜炎等疾病发生率高于其他季节。据统计,因疾病原因淘汰、死亡的奶牛中80%在温度较高的8—9月发生。热应激引起疾病发生的原因可归结为3方面:
(1)奶牛采食粗饲料减少,造成消化机能减退、代谢紊乱,进而导致免疫球蛋白减少,易遭受病源微生物的侵袭;
(2)奶牛在夏季由于排汗,大量微量元素和维生素从汗液排出,侵袭防御能力减弱;
(3)高温高湿季节,病源微生物大量繁殖,极易免疫力低的奶牛。
1.4 影响内分泌系统,引发繁殖障碍
热应激使母牛发情持续时间缩短,发情周期延长,发情表现不明显,影响适时配种。并造成母牛授精后受胎率降低,早期胚胎死亡率增加,妊娠率降低,妊娠母牛流产,胎儿畸形等生殖障碍。
研究认为,每日平均气温从33.3℃升高到41.7℃,牛的受胎率由61.5%下降到31%。输精后1d的最高气温与受胎率关系更为密切,如最高气温由21.1℃升到35℃,则受胎率由40%降到32%。同时,在热应激期受胎率下降,繁殖疾病增加。热应激对繁殖的影响在于:
(1)高温使奶牛皮肤血流加快,深部血流不足,导致胚胎所需养分不足;
(2)热应激导致机体免疫力下降,食欲减退,营养不足;
(3)热应激引起生殖道过热和激素分泌紊乱,影响受精卵的发育和附殖。
2 营养调控
2.1 增加精料比例,使用优质粗饲料
奶牛采食量大,并由于日粮以粗饲料为主粗纤维含量高,导致奶牛热应激时采食量明显降低。因此可以从3方面着手:
(1)增加精料比例,保证营养物质的供应。但精料的比例不宜超过60%,否则可能引起乳脂率降低或瘤胃酸中毒等代谢疾病。保证日粮中中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维分别在25%~28%(DM基础)、18%~19%(DM基础)范围内;
(2)饲喂优质粗饲料,降低奶牛热增耗,同时增加有效纤维的摄入量;
(3)饲喂发酵的酒糟、糠糟等,改善日粮适口性,增加奶牛采食量。专家建议高产奶牛的日粮结构可为精料:粗料:糟粕类=60:30:10,若粗料均为优质干草时,日粮粮结构也可改为精:粗=60:40。
2.2 适宜的日粮能量浓度
在热应激情况下,为保证机体维持和生产需要,应该补充脂肪,增加动物能量摄入。有研究报道,日粮中总可消化养分和消化能分别在72%~76%(DM基础)和1.42~1.46 MJ/kg(DM基础)范围时,采食量变化不大,故炎热季节奶牛日粮的能量浓度可以依据此数范围进行调整。脂肪酸钙、油料籽实、乙酸钠等可以作为很好的能量补充物,在日粮中使用。
2.2.1 脂肪酸钙
脂肪酸钙是由脂肪酸结合钙离子形成的化合物,利用瘤胃和小肠pH的差异性达到补充能量的效果。研究报道,夏季在奶牛日粮中添加200 g/头脂肪酸钙,呼吸频率和脉搏降低,产奶量提高2.33 kg(P<0.05),血糖显著升高(P<0.05)。
有研究结果表明,在热应激条件下添加300 g/d脂肪酸钙降低了奶牛体温,增加了奶产量和标准乳产量(P<0.05),增加了乳脂率、乳蛋白和乳糖量(P<0.05)。
2.2.2 乙酸钠和双乙酸钠
乙酸钠又称醋酸钠,具有补充能量、改善甲状腺机能、调节机子水盐平衡等功能。在夏季高温条件下奶牛日粮中每天添加300 g/头乙酸钠,可使产奶量及乳脂率明显增加,可在一定程度下缓解外界高温对奶牛产奶性能的抑制作用。双乙酸钠(SDA)是乙酸和乙酸钠的分子复合化合物。
研究证明,在饲料中添加适量的SDA能够增加奶牛体内乙酸的含量,改善瘤胃内环境,促进奶脂中短链脂肪酸生成的功效,同时,饲料中添加双乙酸钠能改善饲料的适口性,增加奶牛采食量,进而增加奶牛的产奶量及体重。
2.2.3 油料籽实
油料籽实是很好的脂肪补充料,由于其种皮的保护作用,可以有效提高日粮浓度,同时降低其在瘤胃中释放速度,增加了进入小肠氨基酸数量和质量,尤其是一些植物油料籽实如亚麻籽、加热大豆、葵花粕等。油料籽实还具有改变乳脂肪酸组成和提高共轭亚油酸含量的功能。但加工处理对其效果的影响,还有待于继续研究。
2.3 补充蛋白,添加氨基酸
热应激情况下,增加日粮中蛋白质饲料用量,特别是过瘤胃蛋白,可以提高产奶量、增加蛋白利用效率,但对DMI影响结果不一致。日粮粗蛋白从16%上升至21%时,产奶量提高8.55%,饲料利用率提高2.9%。
研究发现,高蛋白水平(18.5%)与低蛋白水平(16.1%)日粮相比,DMI降低1.5 kg/d。有热应激下的奶牛,饲喂低(31.2%粗蛋白)和高(39.2%粗蛋白)的2组过瘤胃蛋白日粮,高组的产奶量增加2.4 kg/d,血尿素氮下降4.2 mg/100 mL,DMI没有差异。热应激条件下,一般认为奶牛日粮蛋白水平不超过18%,瘤胃可降解蛋白水平不超过粗蛋白的61%。
氨基酸可缓解热应激、提高饲料利用率和生产性能,特别是补饲过瘤胃氨基酸。热应激条件下,日粮赖氨酸在0.85%~1.05%时,产奶量明显升高。奶牛日粮添加可代谢赖氨酸和蛋氨酸能提高120 d泌乳期的奶牛产奶量0.68 kg/d和乳蛋白80 g/d。
研究表明,添加过瘤胃蛋氨酸12 g/d,产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖和非脂固形物分别升高了3.69%、4.95%、2.66%、1.72%和3.28%,体细胞数降低了33.73%。因此,增加日粮中过瘤胃赖氨酸和蛋氨酸的量可有效改善奶牛生产性能和缓解热应激。
2.4 添加常量矿物质,调整阴阳离子平衡
补充矿物质主要有2个原因:
(1)由于呼吸和排汗增加常引起矿物质不足,应增加钙、磷、镁、钠、钾等的喂量,牛在大量排汗时主要损失的矿物质是钾,特别是在炎热夏季,损失更为严重;
(2)有热应激还会引起体液pH、CO2、HCO3-浓度变化,降低纤维素、半纤维素和其他糖类的消化,引起呼吸性碱中毒,补充矿物质有助于维持奶牛体液酸碱状态,防治酸碱失衡。
学者发现日粮中增加钾和钠的浓度,产奶量提高3%~18%。日粮镁含量从0.25%提高至0.44%可提高产奶量9.8%。日粮阴阳离子平衡(DCAB)从83 mEq/kg DM提高到275 mEq/kg DM和425 mEq/kgD M时,产奶量分别提高10%和3.9%,有效缓解热应激。一般饲料中镁、钾和钠的含量(占干物质)以0.2%~0.35%,1.5%和0.5%~0.6%为宜。
2.5 适当添加微量元素,特别是有机微量元素
微量元素在动物体内有着重要的营养作用,虽然所需量少,但对维持动物正常的生理、生化功能的作用极其重要。有机微量元素通过金属元素与蛋白质、小肽、氨基酸、有机酸、多糖衍生物等形成的络合物或螯合物,稳定性好,吸收率高、生物学效价高、抗病抗应激。
补铬可以通过增强糖异生作用和节省糖氨基酸提高泌乳性能。实验发现,添加铬7.2 mg/(d•头)和10.8 mg/(d•头)能显著改善热应激下泌乳前期奶牛的生产性能,改善机体代谢及调节生殖激素的浓度。日粮中添加10 mg/kg烟酸铬可有效缓解经产奶牛泌乳中期的热应激,改善乳成分,保持呼吸频率。
在夏季奶牛日粮中添加复合氨基酸螯合锌、锰、铜,在产奶量和肢体健康方面没有得出明显改善的结论,但可以极显著降低奶中体细胞数量。可见,有极微量元素对已缓解奶牛热应激方面有非常好的效果,探讨有机微量元素的理想添加水平、影响因素和作用机理能促进奶牛养殖业的迅速发展。
2.6 补充维生素
维生素具有多种生物学功能,它参与许多代谢途径,并具有免疫细胞和基因调控的功能,可以提高产奶性能和缓解应激。
夏季,奶牛体内维生素C合成能力下降,需要量升高,夏季补充维生素还可以起到促进食欲,抑制体温升高,提高抗病力的作用。高温季节添加维生素C可有有效缓解奶牛热应激,增加采食量和产奶量。
烟酸在热应激条件下有助于带走体内热量,改善奶牛生产性能。添加5、10 g/d烟酸,产奶量分别提高13.2%和9.39%,但对乳成分没有影响。但有 研究发现,日粮中添加800 mg/kg烟酸对奶产量没有影响,但增高了乳脂率和乳中挥发性脂肪酸,使血液中白细胞增多。
此外,β-胡萝卜素可以通过提高乳腺组织中抗自由基的水平进而改善奶牛健康,维生素E防止脂肪的氧化和促进维生素A、D在肠道内的吸收,达到抗热应激的作用。
2.7 酵母和酵母培养物
酵母培养物是经过发酵和干燥等工艺制成的含有活菌和酵母代谢产物。安全、无污染、无残留,可以调整菌群结构,刺激瘤胃微生物生长,改变胃肠内挥发性脂肪酸的比例,增加采食量,提高饲料利用率和生产性能等。添加啤酒酵母30 g/d,可有效提高奶产量1.2 kg/d,明显提高了乳蛋白、非脂固形物、乳糖。泌乳牛添加活性干酵母1 g/(d•头)对可延长泌乳高峰,提高采食量,降低直肠温度0.15℃。
2.8 添加中草药
中草药含有蛋白质、氨基酸、糖、脂肪等各种营养物质,具有清热解毒、抗菌消炎的功能。在饲料中添加,可以清热解暑、凉血解毒和增强机体免疫机能,无残留、无污染,因此在研究和生产中受到人们的广泛关注。
研究表明,日粮中添加中草药可以增强营养物质的消化利用,减少疾病发生,提高抗热应激能力,进而增加产奶量,改善乳品质。但中草药在使用中仍然存在生产工艺落后,有效成分低,使用剂量不合理、处方有待改进等问题,有待进一步研究。
3 结语
除上述的营养调控措施在研究和生产中较受人们关注外,瘤胃素、酶制剂等也具有较好的抗应激作用。但是,营养调控措施必须在物理降温和科学饲养的前提下进行,其调控力度和成效才能最大发挥。
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