答疑解惑

【真知灼见】宾州筛与peNDF不得不说的故事

日期:2014-11-10 11:33 来源:ECP牛精英计划作者:zhairuina点击量:

编者按:应牛精英计划指导委员会高登宏总经理(奥特奇)中国和曹志军副教授的邀请,美国宾州州立大学奶牛科学系教授,宾州筛发明者之一Jud Heinrichs博士赴中国农业大学就犊牛营养和管理以及粗饲料粒度评价进行学术交流。

    本文为2013年发表,作者正是Jud Heinrichs博士,作为宾州筛的发明者之一,他在本文中探讨了宾州筛改良的始末,物理有效纤维(peNDF)判断标准的更改,使宾州筛第三层孔径由原来的1.18mm提高到了4mm。

 

  • 简介

    宾州筛全称为宾州饲料颗粒分级筛(Penn StateParticle Separator),可以定量地评价粗饲料和全混合日粮(TMR)的饲料颗粒大小,帮助生产者改善反刍动物饲料营养。

 

     2013年,我们对宾州筛进行了改良,增加了在评定物理有效纤维(peNDF)方面的功能,可以更好地评价粗饲料或TMR的物理有效纤维总量(%)。

 

  • 物理有效纤维—peNDF

 

    peNDF的评定在奶牛营养与研究中越来越受到重视。peNDF的概念最先由美国奶牛粗饲料研究中心的Dave Mertens博士提出,当时使用三维、可震荡的筛分系统(即Ro-Tap分级筛)分析烘干饲料样本的纤维粒度,并对整个样品的中性洗涤纤维(NDF)含量进行测定。现在绝大部分粗饲料使用的是二维筛分系统(例如宾州筛),通常也会测定整个样品的NDF含量。实际上,样品中每个纤维颗粒的NDF含量都可能不同,半纤维素、纤维素和木质素的含量也会存在较大差异。饲料的消化性能由其品种、成熟度和贮存方法决定,这可能也是近年来在peNDF对采食量、产奶量、乳脂率和反刍行为的影响方面一直存在争议的原因。但不管怎样,peNDF对平衡日粮、找出日粮问题都能起到很重要的作用。

 

    Mertens博士的peNDF测定程序使用1.18 mm作为标准来判断饲料是否对奶牛具有物理有效性。这个标准在更早期的研究中就出现过,当时将1.18 mm作为一个基准,牛和绵羊(维持需要采食量)可以将这种大小的饲料颗粒排出瘤胃,并且在粪便中的残留量低于5%。

 

    宾州、加拿大以及日本的研究者均就饲料粒度对瘤胃代谢的影响做出过研究,并且近期研究表明:饲料颗粒通过高产奶牛瘤胃的粒度临界值大于1.18 mm,应当在4 mm左右。没有哪一种饲料分级筛可以完美地评定所有粗饲料和所有日粮的粒度,但来自3个不同实验室的数据表明,4 mm筛在评价高产奶牛的peNDF方面更加精确。

 

  • 饲料分级筛的种类

 

    最早的饲料分级筛于1996年发明,并且在实际生产中逐渐验证了其有效性。1996年的宾州筛由2层筛孔组成,分别是0.75英寸(19 mm)和0.31英寸(8 mm)。19 mm的筛层主要针对可浮在瘤胃上层的粒径较大的粗饲料和饲料颗粒,这一部分饲料需要奶牛不断的反刍才能消化。理论上来讲,这种粗饲料颗粒可以为瘤胃提供额外的缓冲,帮助校正瘤胃pH值。

 

    很多研究都表明唾液的产生对奶牛非常重要,当奶牛饲料粒度合理、纤维含量充足时,泌乳牛每天可产生25-50加仑唾液(98-190升)。唾液中最主要的缓冲成分是碳酸盐(HCO3-)和磷酸盐(HPO4-)离子,这类离子在pH值较高时可以起到很好的缓冲作用。因此,在生产中我们需要清楚地掌握日粮各种成分的含量和比例,从而更好地控制反刍,维持恰当的瘤胃pH值。

 

    8 mm的筛层主要收集粗饲料颗粒,这一部分饲料不需要奶牛过多地反刍,可以在瘤胃中更快速地降解、更快被微生物分解利用。

 

    2013年经过最新改良的筛层孔径为0.16英寸(4 mm)。这一层筛分出的饲料主要为小颗粒,通常(并非绝对)纤维含量较高,可以经由最小程度的反刍或微生物活动得到分解,因此这一部分饲料不会长期的滞留于瘤胃粗饲料内容物中,但该部分对瘤胃缓冲系统可以起到不容忽视的影响。4 mm分级筛的用途是评估饲料peNDF的含量,但需要注意的是,除粗饲料外的其它饲料原料和副产品也可能在筛分后留在该层,这取决于操作者的判断。在实际生产中如果要使用宾州筛来判断饲料的peNDF,有时需要对4 mm筛层的饲料颗粒重进行折算。

 

    peNDF的含量可以通过三个筛层(19 mm,8 mm,4 mm)的饲料颗粒净重之和,再乘以饲料原料的NDF值来进行估算。这只是一种估算方法,因为不可能知道每一种原料的NDF含量和消化性。此外,4 mm筛层中也会出现部分谷物或快速消化碳水化合物。仅凭peNDF值并不能保证日粮一定非常均衡或者瘤胃pH可以维持在正常水平,因为日粮淀粉或总碳水化合物的含量也会影响高产奶牛(高干物质采食量)的瘤胃pH值。

 

    2002年版本的宾州筛最小孔径为0.05英寸(1.18mm),其设计初衷是筛分出日粮中最小的、可以影响到消化率的饲料颗粒。先前的研究数据指出,这部分饲料颗粒可以粘附在瘤胃的长饲料颗粒上。但最新的研究数据表明,这种情况并不适用于高产奶牛。如果将瘤胃可溶性饲料成分与瘤胃滞留的饲料颗粒放在一起看,那么1.18 mm筛层筛分出的这部分饲料仍然会影响到瘤胃内容物的平均粒度。可溶性饲料成分与细磨饲料颗粒有助于满足奶牛营养需要,但就我们目前的认知来说,饲料纤维成分(NDF)起到的作用更大,细磨饲料颗粒的作用相对较小。

 

    总体来说,1.18 mm筛层还是可以用于评价日粮中极细饲料颗粒的水平,这一部分饲料极易被消化,可以很快被瘤胃吸收或随液状食糜排出瘤胃。我们建议这一部分饲料颗粒占日粮总比重不变,但是这部分饲料在评估peNDF方面不够准确。

 

  • 饲料粒径推荐比例

 

    表1列出了粗饲料和TMR的粒径推荐比例。该推荐比例以现场数据和大量牧场数据为基础,再辅以宾州的大量研究数据,对其中的各项推荐值进行修正。根据测得的粗饲料和TMR的粒径组成和分布,可以帮助完善日粮配方,并找到营养方面的问题。

 

 

1. 玉米青贮

 

    玉米青贮的饲料粒径变化幅度很大,其大小取决于日粮添加比例的多少。如果玉米青贮是日粮中的唯一一种粗饲料,那么宾州筛上层至少要达到8%,如果玉米青贮不是单一粗饲料,那么上层最低为3%。

 

    玉米青贮的切割长度应当与极短、极细的饲料进行合理配合达到平衡。也就是说,45-65%的玉米青贮料应当出现在中层筛,20-30%出现在下层筛,底层筛的比例不能超过10%。因为玉米青贮在日粮中所占的比例很大,所以大部分的玉米青贮颗粒应当出现在中间的两层,底层应当较少,这样才能保证玉米青贮料提供充足的有效纤维。需要注意的是,不管4 mm筛层上残余的玉米谷物比重为多少,在计算peNDF时都应该进行折算。在确定青贮料的切割长度时,必须考虑干物质和成熟度,同时也要考虑青贮窖存(或打包)的严密性,保证青贮料可以正确发酵。

 

2. 牧草青贮

 

    牧草青贮的各层比例取决于收割机的种类、牧草品种和密度、以及干物质含量。10-20%的牧草青贮应当出现在分级筛的上层。青贮窖的类型决定了饲料粒度的推荐值。垂直、密封的青贮塔制备的牧草青贮上层筛比例可以低至10%,地面青贮的饲料粒度可以相对大一些,上层分级筛中最多可以有20%。中层筛的比例应为45-75%,下层为30-40%。如果要跟玉米青贮一起添加到日粮中,那么牧草青贮的底层筛比例不能高于10%。牧草青贮的长饲料颗粒应当足够多,这样才能提供足够的有效纤维(peNDF)。

 

3. TMR

 

    宾州开展的多项牧场调查发现,TMR的饲料粒径分布也有一定的变化幅度。其中饲喂管理在一定程度上影响着奶牛对饲料粒径的需求。理想状态下,上层筛中的饲料颗粒不能超过8%。高产奶牛TMR的推荐比例为:上层2-8%,中层30-50%,下层(4mm)10-20%,底层不超过30-40%。TMR的60-70%应当具有物理有效性。当然,很多整粒或经部分加工的谷物、副产物以及颗粒料都会出现在4 mm以上的筛层中,所以在计算有效纤维时应当进行折算,并且在平衡泌乳牛日粮时进行考虑。只有粗饲料和高纤维的副产品应当被归类为有效纤维。

  • 宾州筛使用指南

 

    最新版的宾州饲料颗粒分级筛可以从Nasco公司订购。

 

    要准确计算饲料颗粒的分布比例,需要对各层饲料颗粒及塑料筛本身进行称重。

 

    水分含量可能会轻微影响到筛分结果,但是实际应用中不大可能对水分含量进行准确的测定,过度潮湿的样品(干物质低于45%)的筛分结果可能不准确。使用宾州筛的目的是分析饲喂给动物的饲料颗粒大小,所以在采集样品的时候应该真实选取动物采食到的饲料。

 

    将塑料材质的4个筛层按以下顺序摞在一起:19 mm孔径的在最上层,8 mm孔径的在中层,4 mm孔径的在下层,无筛孔的放在最底层。将3品脱(约1.7升)粗饲料或TMR放在宾州筛的最上层,置于平整地面上进行筛分,每一面筛5次,然后90度旋转到另一面再筛5次,如此循环7次,共计筛8面,40次。注意在筛分的过程中不要出现垂直振动。具体筛分操作如下:

    筛分过程中还要注意力度和频率,保证饲料颗粒能够在筛面上滑动,让小于筛孔的饲料颗粒掉入下一层。推荐的频率为>1.1 HZ(每秒筛1.1次),幅度为7英寸(17 cm)。如果要了解筛分力度方面的信息,可以观看以下视频:http://www.youtube.com/watch?v=azZ9FqLzl_4

 

    筛分结束后,对每层饲料颗粒进行称重,并计算出每层的比例。

 

  • 饲料粒度对奶牛的影响

 

    合理的粗饲料粒度对维持瘤胃正常功能十分重要。研究证明,粗饲料粒度越小奶牛的反刍时间越短,并且有可能引起瘤胃pH值下降。如果奶牛反刍时间减少,那么唾液的产生也会减少,而唾液对缓冲瘤胃pH值必不可少。相对而言,饲料颗粒越长,奶牛越倾向于挑食,那么最终进入瘤胃的饲料会与最初制备的日粮有很大差别。

 

    如果TMR或粗饲料过细,那么可以添加少量的长干草,帮助平衡日粮粒径。如果牧场每天给每头奶牛提供的长干草超过2.3kg,那么在整体粒径不会出现大的问题。但是很多牧场并没有使用长干草,这种情况下TMR的粒径就更加重要。

 

    宾州筛除了可以分析粗饲料和TMR的粒度以外,还可以监测料槽的挑食情况,也能帮助寻找在饲养、代谢和生产上出现的问题。如果要评价奶牛的挑食情况,可以在每天的固定时间(例如饲喂后4、8、12和48小时)采集TMR剩料样本,得到的结果跟新鲜TMR相比的差异不能超过3-5%。如果牛整天都在挑食,那么pH值的波动可能会超过预期,并影响采食量、瘤胃发酵和整体消化率。如果料槽过度拥挤,或者将头胎牛和经产牛混养,这种影响将会加剧,因为攻击性强的牛会采食更多的谷物和适口性好、容易发酵的饲料,将高纤维、消化性差的饲料剩给其它牛。

 

    通过评价TMR粒度还可以间接判断TMR搅拌设备的性能和状态。过度混合会使饲料粒度过小,混合不足又会造成饲料分布不均。

 

    我们不建议全混合日粮中有过细或过粗的饲料颗粒,不管哪一种都有可能使奶牛出现酸中毒和其它症状。饲料颗粒分析并不能解决日粮配方的所有问题,但是宾州筛作为一种客观的评价工具,对于改善奶牛整体营养还是非常有帮助的。

 

  • 推荐纤维摄入量

 

    摄入充足的NDF能够保证奶牛维持正常瘤胃功能、生产力和健康。日粮中绝大部分的NDF都来自粗饲料,如果粒度合理,那么可以维持瘤胃内环境的健康。如果饲料粒度处于推荐值的边缘,那就需要我们更加注意保证奶牛摄入充足的总NDF和粗饲料NDF(表3和表4)。

 

    建议总NDF采食量至少占体重的1.10-1.20%。粗饲料NDF采食量范围为体重的0.75-1.10%。如果粗饲料或TMR的粒度过细,那么建议粗饲料NDF采食量的下限值上调到体重的0.85%(即0.85-1.10%)。


 

原文来源:Penn State Extension

译文参考奥特奇反刍动物微信平台(AlltechRuminant)

 

(责任编辑:zhairuina)
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