美国牧场利润提升的精准营养管理策略
| 2017-12-27 16:26 荷斯坦奶农俱乐部网 访问量：881 | [ 字号：大 中 小 ] |
从牧场的管理上，如何降低氮？如何降低磷？我们需要从整个牧场产业链的视野去考虑全方位牧场营养管理。 ——Joe Harrison
大多数牧场是营养的净输入者。包括营养的管理、整个牧场系统、种群管理、减排等，当然这一切还是以营养为主（图1）。在美国，饲料大部分都是外购，中国、韩国其实也一样。过去15年，我们围绕整个牧场的循环，做了很多营养方面的工作，此外还做了很多粪污的处理和利用工作。
图1
现在中国提倡种养一体化，减排也是国内提倡的很大的问题。如何平衡让奶牛多产奶、把营养留存住、减少排出？通过营养的途径能否平衡？答案：不，营养平衡确实可行,但不能持久。
牧场循环系统
图2展示了整个牧场的循环系统，主要包括奶牛、粪便、营养物、饲料等。要想控制循环、减少排放，就要提高效率，做到精准饲喂、降低营养物质的浪费。
图2
从图2可以看出，第一点就是在饲喂管理上做到精准营养管理，限制高磷副产品的使用，降低日粮里总的磷添加量，实现第三饲料的多元化，在整个循环过程中或者泌乳期考虑饲料的变化。
第二，从粪便输出的角度来看，使磷比较容易输出的方式是发酵或追肥施肥供农作物生长。很多副产品价格相对便宜，而且蛋白含量高，但磷含量非常高，有时候非常难以说服牧场主限制使用或减少使用。
第三，自有牧场种植的粗饲料类型、比重数量会影响外采购的数量。青贮的类型、所用的青贮比例是多少、玉米青贮还是苜蓿青贮等都会影响。通过这种途径降低整个牧场营养物质的浪费，减少排放提高效率。如种的青贮玉米较多，青贮玉米含量非常高，就需要额外氮的来源，需要更多含有氮的蛋白质营养。
奶牛最重要的三种营养物质：氮、磷、钾
除了刚才讲的整个牧场循环以外，重点给大家介绍一下从奶牛角度的一些控制点。
奶牛最重要的三种营养物质分别是氮、磷、钾。它们的代谢效率都是不一样的。如图3，氮60%被排泄，20%转化为牛奶，只有20%被奶牛吸收利用；磷60%被排泄，27%转化为牛奶，只有13%被奶牛吸收利用；而钾效率最低，75%被排泄，13%转化为牛奶，只有12%被奶牛吸收利用。
图3
大量的氮、磷、钾都排到粪便中，这是很大的浪费，说明它们并没有很好地被利用。而我们的目标是提高氮转化到牛奶中的效率。
粪便管理对氮（N）和磷（P）比例的影响
图4展示的是美国应用氧化塘的数据，中国也会采用氧化塘。经过氧化塘以后，氮磷比例可以变为2.3～4.5，很多氮挥发或者蒸发了。
图4
如图5所示，粪便原样里牛粪没有处理时，作物需要100磅的氮和17磅的磷。经过氧化塘处理以后过一段时间，损失大约46%的氮，只有54%的氮残留。假设作物还是需要100磅氮，那么需要再加一小桶氧化的粪便。如果两桶达到100磅的氮，这时给它喂了31磅的磷。
图5
其实很多年前养奶牛，牛奶中的效率氮只有20%（图6）。经过这些年精准的营养管理，包括氨基酸的使用和饲喂管理方面的提升，牛奶中的氮已经能达到30%的效率，甚至有好的牛群可以达到35%以上的牛奶效率，最终在粪便中排出氮50%。
图6
整个牧场营养平衡提高的关键点
关于牧场循环效率的提高，主要有两点：一是牧场管理措施的提高，一是避免很多的营养物质过剩或者营养缺乏，做到营养满足需要。
怎么做？首先是平衡日粮的粗蛋白，第二是平衡瘤胃降解/过瘤胃蛋白，第三是平衡代谢蛋白，第四是氨基酸的使用，另外还有其他添加剂的使用。最终目的是达到营养平衡点，降低营养物质浪费，提高效率，最大化经济学效价。
图7
通过氨基酸平衡配制日粮降低牧场氮排泄
过去很多人做配方只是考虑粗蛋白，在蛋白质营养的研究进展中，逐渐考虑到瘤胃降解蛋白和瘤胃非降解蛋白，现在已经开始注意到氨基酸的平衡和氨基酸的需要。
图8
图8是蛋白质在瘤胃中的代谢图，有一部分是真蛋白，有一部分是非蛋白氮，会产生瘤胃微生物，而我们希望的就是瘤胃微生物的产量最大化。
图9
图9给大家展示了瘤胃的图，尤其是蛋白质在瘤胃里的代谢过程。其实高产牛的日粮，我们希望60%的氮合成为微生物蛋白，40%过瘤胃到下段，过瘤胃的蛋白和微生物的蛋白构成代谢蛋白。
图10
图10是瘤胃里的消化图，展示了不同的饲料原料在瘤胃里的代谢。瘤胃里有不同的菌群，有专门消化蛋白的菌群，有专门消化淀粉的菌群，有消化纤维的菌群，还有一部分原虫。
不同pH下瘤胃的消化模式
不同pH下，瘤胃的消化模式不同。我们比较关注里面氨基酸的生成，还能生成部分有机酸如乙酸、丙酸，尤其乙酸是合成乳脂肪的来源。
图11
图11是瘤胃的pH值和菌群的关系，瘤胃里有很多缓冲物，我们期望pH值是稳定的缓冲在6～7左右，因为在这个条件下大量的微生物可以存活，也希望在这个范围内有一部分淀粉的分解菌。
我们适当的饲喂给奶牛一些缓冲物，有助于维持较好的pH值。另外我们也提供一些纤维性的日粮，因为纤维性日粮会让奶牛产生更多的唾液，而唾液是非常强的缓冲剂，能促使pH值维持在合理的范围。
微生物蛋白与产量的关系
图12是我念大学时做的一个实验。研究的是不同产量的牛，来源于瘤胃微生物的贡献。分别是55、77、99磅产量的牛，结果显示，产量越低，来源微生物蛋白越高。
图12
实际上，不同产量的牛消化率不一样，产量越低的牛，微生物蛋白就可以满足其需求；而同一个产量下，三个不同颜色的圆柱表示消化率或者产生氮的效率，随着每千克有机物合成微生物效率的增加，微生物蛋白贡献的产量占比越高。
也就是说如果产55磅奶，单纯的微生物蛋白就可以满足奶牛需求，但是产量越高如77、99磅，产量没有变，即使消化率很高，微生物蛋白效率特别高，也不能满足奶牛的需要，只能满足大约70%～80%的需要。
第一步 平衡日粮
图13是20年前在纽约大学实验牧场做的一个试验。这里将蛋白降低，虽然粗蛋白含量降了2%，但是把配方进行了一些优化后，奶产量是上升的。而且除了产奶量的变化，通过配方优化，还降低了34%的氮排泄，提高牧场收入差不多4万美元。
图13
如图14，试验体现的是不同的点蛋白的排出占总蛋白的比例。试验期三个采样点，包括奶产量，总氮排泄，有机N、氨N、P和K的改变。
图14
1990年把配方调整优化后，到1993年6月可以看到总的氨排出明显降低，产奶量也出现了变化，从23500磅/年提高到26000磅/年，同年11月开始看到产奶量和蛋白的排出都是非常稳定的。
生产中我们真的能够降低高产牛群的粗蛋白吗？
刚才的试验中其实奶牛产量也不低，在美国有很多的牧场产量能达3万磅，也就是12、13吨。如果拥有这么高的产量，是不是可以降低高产牛群的粗蛋白呢？
图15的试验是美国华盛顿大学进行的研究。试验中，粗蛋白由原来近18%调整后降到近17%，而调整前后的排泄量和产奶量都是不错的。我们可以看到乳指标的变化，乳蛋白略微变化，由2.9%变到2.93%。乳蛋白产量变化较大由2.88磅变成了2.95磅，而变化最大的指标就是真蛋白，美国研究时习惯用真蛋白，国内用粗蛋白，如果用粗蛋白这个可以达到35%。
图15
那么，我们看看其他氮的食用和排泄的变化（图16）。通过配方优化，可以看到乳氮的含量提高2.5%，尿素氮含量降低17.3%，而粪氮排泄降低5%。
图16
但是奶农比较关心添加氨基酸优化配方以后，经济效益怎么样？如图17所示，饲料费用会较之前增加一些投入，但是通过卖奶的收益提高了0.18美元/天，扣除饲料后的收益差不多是12美分/天。
图17
赖氨酸和蛋氨酸的比例研究
图18和19是针对赖氨酸和蛋氨酸比例的试验研究，这个比例非常重要，如果比例不对，产量会面临很多问题。这个实验分三个组，第一组是对照组，日粮蛋白18.6%，赖氨酸需求89%，蛋氨酸91%；第二组蛋白16%，赖氨酸接近100%，蛋氨酸116%；第三组蛋白16%，赖氨酸116%，蛋氨酸109%。赖氮比第一组是3.32，第二组2.89，第三组是3.16。
图18
图19
我们可以观察乳指标如乳脂肪、乳蛋白等（图20）。如果蛋氨酸、赖氨酸比例不匹配，可以看到在奶产量方面变化比较大。试验中第二组日粮奶产量降低了几磅，乳蛋白也降低显著，所以说差别还是非常大的。
图20
我们再看真蛋白的比例，第二组33%，第三组34%，通过添加氨基酸，在粗蛋白上都有一定的比例降低。第二组产量低，效率降低8.6%。从经济效益来讲，最好的就是第三组，每天收入利润是5.85元/头。所以提醒大家，赖氨酸跟蛋氨酸的比例非常重要，在做配方的时候，一定要注意好这个比例。
磷在动物上的平衡
牧场中的磷大部分来源于饲料，但是饲料中的磷70%会原封不动通过粪便排泄出来。
图21
图21是在美国弗吉尼亚理工大学做的试验，大部分动物摄入磷的量超了，但大部分磷在粪便和尿液中排出。有的人担心磷不够怎么办？其实不用太多担心，按照NRC营养需要去做就没有问题。
磷排放与环境的关系
关于磷的排放主要是以磷酸根形式排放到河流和土壤中，另外一些可以往下渗（图22）。磷会在土壤和水里面残留。但是目前来讲，地下土壤应对磷的能力是不足的，还不足以把磷消化或者处理掉，比如说磷在土壤含量较高，超过渗透压时，磷就会往别的地方扩散，污染地下水。
图22
那么，我们怎么样才能去掉多余的磷或者减少磷的使用？我们还是从奶牛上来考虑，最终牛奶中含有27%的磷（图23），我们如何在这方面做文章？
图23
关于磷污染的处理
过去10～15年当中，对于磷的这种后续粪污处理做了很多工作，我介绍一个处理的方式给大家，就是鸟粪石。图24是一枚硬币与鸟粪石的对比展示。
图24
鸟粪石化学式为MgNH4PO4··6(H2O)，是由酶和氨等组成的化学结构，是非常干燥的产品。如果被污染，鸟粪石晶体可以从地表中移除畜禽粪污中过多的磷。它是一个锥形流化床，我们处理粪污时加酸把pH值降下来，还可以通过加氨或者氢氧化钠提高pH值。加酸目的是通过酸把磷酸分子结构打破，有利于它的吸附；加氢氧化钠是利于酶等和磷结合，达到吸附作用。
我们还可以提高氯化镁或者氧化镁的含量，并添加二氧化碳，主要起到吸附作用。大多数情况下，在奶牛养殖里，粪便当中这些酶的含量是足够的。
（本文根据建明工业主办的2017全方位营养大会专家讲课整理）
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