蘇義童，任懷彥，楊光新，王俊健，羅藝萌，黃銘逸，李源韜，張海亮，李錫智，王雅春*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，北京 100193；2.首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京 100029）

牛奶尿素氮（MUN）在評(píng)價(jià)奶牛日糧能氮平衡、粗蛋白水平和氮利用率以及評(píng)估奶牛繁殖性能和預(yù)測(cè)氮排泄量中起著關(guān)鍵作用[1]。研究表明，奶牛不同生理階段對(duì)MUN影響顯著，且乳成分與MUN之間也具有較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系[2-3]。影響MUN的因素很多，不同研究中關(guān)于MUN隨泌乳天數(shù)（DIM）[2-5]和胎次[2,6]的變化規(guī)律存在分歧，也有研究認(rèn)為MUN與DIM和胎次沒有關(guān)系[6]；MUN與乳成分的關(guān)系在不同研究中也不盡相同[7-8]；MUN與產(chǎn)奶量之間存在正相關(guān)關(guān)系[9-10]，也與4%乳脂校正乳（FCM）有關(guān)[11]。Johnson等[2]認(rèn)為MUN與體細(xì)胞數(shù)（SCC）呈負(fù)相關(guān)，但黃文明等[11]利用中國荷斯坦牛數(shù)據(jù)分析指出SCC與MUN呈正線性相關(guān)。相比國外，國內(nèi)對(duì)MUN的研究較少，且產(chǎn)犢季節(jié)、MUN測(cè)定月份、體況評(píng)分（Body Condition Score，BCS）和直腸溫度對(duì)MUN的影響尚不明確。不同國家的荷斯坦牛在遺傳背景、日糧種類和飼養(yǎng)管理水平等方面都有一定差異。因此，探究中國荷斯坦牛MUN的群體變化規(guī)律，分析泌乳階段、胎次、乳成分、FCM、體細(xì)胞分（SCS）、BCS、產(chǎn)犢季節(jié)、測(cè)定月份以及直腸溫度對(duì)MUN的影響十分重要，以便更好地利用MUN監(jiān)控奶牛日糧供給情況，提高泌乳牛的管理效率，尤其是夏季熱應(yīng)激期。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 北京奶牛生產(chǎn)性能測(cè)定中心提供本研究所用的北京地區(qū)68個(gè)牛場(chǎng)在2015年7月—2016年8月的生產(chǎn)性能測(cè)定數(shù)據(jù)（DHI）。直腸溫度和BCS由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院牛百科小組于2016年7月8日—8月6日集中測(cè)定。

1.2 測(cè)定方法

1.2.1 直腸溫度 結(jié)合牛場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，在07:00—10:00和14:00—16:00對(duì)泌乳母牛使用電子體溫計(jì)（OMRON 歐姆龍）進(jìn)行直腸溫度測(cè)量。測(cè)量時(shí)將體溫計(jì)插入奶牛直腸約10 cm，約10 s后取出讀數(shù)，精確至0.1℃。每個(gè)牛群連續(xù)測(cè)量2 d。

1.2.2 BCS 結(jié)合視覺評(píng)估和觸覺判斷，采用五部位綜合評(píng)分法[12]進(jìn)行1～5分的BCS，測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)由2個(gè)人同時(shí)獨(dú)立對(duì)同1頭牛進(jìn)行評(píng)分，二人評(píng)分相差不大于0.5分記為有效，否則重新評(píng)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理 匯總同1頭牛夏季2 d的直腸溫度和BCS數(shù)據(jù)并匹配相應(yīng)的測(cè)定月份（2016年7月、8月）DHI數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析直腸溫度、BCS等對(duì)MUN夏季測(cè)定值的影響。

1.3.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 根據(jù)2 d的直腸溫度測(cè)定結(jié)果分別計(jì)算每頭牛上午直腸溫度均值（RTAM）和下午直腸溫度均值（RTPM），只有1 d直腸溫度數(shù)據(jù)的個(gè)體則用單次測(cè)定結(jié)果代替均值。BCS取2個(gè)人的評(píng)分均值。根據(jù)Gaines首先提出的FCM的方法[13]，將日產(chǎn)奶量換算為FCM。將SCC轉(zhuǎn)換為SCS[14]，使其更加近似正態(tài)分布。通過DHI報(bào)告中乳蛋白率乘日產(chǎn)奶量逐條獲得測(cè)定日乳蛋白量。

1.3.2 數(shù)據(jù)分組 本研究以30 d為間隔劃分泌乳階段[15-16]，分析MUN夏季測(cè)定值影響因素時(shí)劃分為15個(gè)階段，剔除450 d以后的個(gè)體；分析MUN全年測(cè)定值影響因素時(shí)劃分為11個(gè)階段，剔除305 d以后的個(gè)體。分析夏季測(cè)定值影響因素時(shí)將胎次劃分為5個(gè)水平，即1、2、3、4、5胎及以上；分析全年測(cè)定值影響因素時(shí)將胎次劃分為3個(gè)水平，即1、2和3胎，剔除3胎以后的個(gè)體。

根據(jù)氣象局公布的北京全年氣候變化數(shù)據(jù)和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，將每年的3月、4月和5月劃分為春季；6月、7月和8月劃分為夏季；9月、10月和11月劃分為秋季；12月、1月和2月劃分為冬季，并以此將2015年7月—2016年6月的產(chǎn)犢月份轉(zhuǎn)換為產(chǎn)犢季節(jié)。

1.3.3 數(shù)據(jù)篩選 參照中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《牛乳脂肪、蛋白質(zhì)、乳糖、總固體的快速測(cè)定 紅外光譜法》，結(jié)合均值加減3倍標(biāo)準(zhǔn)差的方法，確定乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、MUN和FCM的保留范圍。

經(jīng)過初步處理，剔除如下數(shù)據(jù)：①重復(fù)測(cè)定個(gè)體；②直腸溫度均值缺失、大于42℃或小于36℃的個(gè)體；③BCS缺失個(gè)體；④FCM及各項(xiàng)乳成分指標(biāo)超過保留范圍的個(gè)體。最終2016年7月和8月用于MUN夏季測(cè)定值影響因素分析的有效數(shù)據(jù)分別為2 711條和2 643條，用于MUN全年測(cè)定值影響因素分析的有效數(shù)據(jù)共計(jì)135 027條。

1.3.4 統(tǒng)計(jì)分析 采用 SAS9.2 軟件GLM過程分析各因素對(duì)MUN全年測(cè)定值的影響，采用 Bonferroni-t檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較（顯著水平為0.05）。數(shù)據(jù)預(yù)處理發(fā)現(xiàn)MUN對(duì)乳蛋白量、DIM、FCM和SCS存在二次回歸關(guān)系，因而采用模型1分析各因素對(duì)MUN全年測(cè)定值的影響，采用模型2分析BCS、直腸溫度和其他因素對(duì)MUN夏季測(cè)定值的影響。

式中，MUNijklm表示MUN測(cè)定值，單位為mg/dL；μ表示總體平均；herdi表示牛場(chǎng)；parityj表示胎次；monthk表示數(shù)據(jù)測(cè)定月份；calveseasonl表示產(chǎn)犢季節(jié)；dim表示泌乳天數(shù)；PY 表示乳蛋白量。α1、α2、β1、β2、γ1、γ2、θ1、θ2分別表示各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)于 MUN 的回歸系數(shù)，eijklm表示隨機(jī)殘差。

式中，lacstagek表示泌乳階段；parityj*lacstagek表示胎次與泌乳階段的互作效應(yīng)；FP表示乳脂率；PP表示乳蛋白率；LAC表示乳糖率；RTAM表示上午直腸溫度均值，RTPM表示下午直腸溫度均值；其余符號(hào)含義同模 型 1；α1、α2、β1、β2、γ1、γ2、δ1、δ2、a、b、c 和 d分別表示MUN對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的回歸系數(shù)，eijkm表示隨機(jī)誤差。

2 結(jié) 果

2.1 不同牛場(chǎng)對(duì)于MUN的影響 由MUN全年測(cè)定值的影響因素分析結(jié)果可知，不同牛場(chǎng)的MUN存在極顯著差異（P＜0.01）。MUN最大可達(dá)20.34 mg/dL，最小僅為10.06 mg/dL，各場(chǎng)MUN中值14.89 mg/dL，平均值為15.10 mg/dL，近似正態(tài)分布。

2.2 產(chǎn)犢季節(jié)和數(shù)據(jù)測(cè)定月份對(duì)MUN的影響 由圖1可知，產(chǎn)犢季節(jié)和測(cè)定月份對(duì)MUN均有極顯著影響（P＜0.01）。MUN隨測(cè)定月份波動(dòng)較大，冬末和初春MUN較低，3月MUN最低；夏季MUN較高，7月MUN最高，全年MUN極差可達(dá)3.28 mg/dL。 MUN隨著產(chǎn)犢季節(jié)變化幅度不大，春季產(chǎn)犢的牛MUN最高，冬季產(chǎn)犢的牛MUN最低。

圖1 產(chǎn)犢季節(jié)和數(shù)據(jù)測(cè)定月份對(duì)MUN的影響

2.3 DIM對(duì)MUN的影響 MUN對(duì)DIM有極顯著的二次回歸關(guān)系（P＜0.01）。如圖2所示，整個(gè)泌乳期內(nèi)MUN總體呈先上升后下降的趨勢(shì)。泌乳前3個(gè)月MUN上升速度較快，到泌乳121 ～180 d時(shí)MUN最高且保持相對(duì)穩(wěn)定，泌乳第1個(gè)月的MUN最低，整個(gè)泌乳期MUN極差為0.77 mg/dL。

圖2 MUN隨泌乳階段的變化

2.4 胎次對(duì)MUN的影響 胎次對(duì)MUN有極顯著影響（P＜0.01）。如表1所示，各胎次間MUN變化幅度不大。1胎MUN最高，隨著胎次的升高，MUN呈下降趨勢(shì)，1胎和2、3胎MUN顯著差異（P＜0.05）。

2.5 FCM、乳蛋白量和SCS對(duì)MUN的影響 MUN對(duì)FCM、乳蛋白量和SCS有極顯著（P＜0.01）的二次回歸關(guān)系?；貧w方程：MUN=0.0026FCM2-0.28FCM-3.15PY2+10.48PY -0.0079SCS2-0.16SCS+ 13.14，式中各項(xiàng)縮寫代表含義同模型1。

表1 各胎次MUN最小二乘均值及多重比較結(jié)果

2.6 夏季 BCS、RTAM和RTPM對(duì)MUN的影響 MUN夏季測(cè)定值影響因素分析結(jié)果顯示，MUN對(duì)乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、FCM、SCS、BCS有顯著（P＜0.01）的回歸關(guān)系?；貧w方程：MUN=-0.11FP2+1.10FP+1.54PP2-9.89PP-1.16LAC2+12.55LAC+0.0013FCM2-0.08FCM0.14S CS-0.05BCS+0.14RTAM-0.04RTPM，式中各項(xiàng)縮寫代表含義同模型2。RTAM、RTPM對(duì)MUN均無顯著影響（P＞0.05），但MUN隨RTAM的升高有升高趨勢(shì)，隨RTPM的升高有降低趨勢(shì)。MUN與BCS間存在顯著的負(fù)線性回歸關(guān)系（P＜0.05）。

3 討 論

3.1 環(huán)境因素對(duì)MUN的影響 Hojman等[8]研究表明，不同季節(jié)的 MUN存在顯著差異，春季和夏初的MUN最高，冬季MUN最低；MUN在7月達(dá)到最大，秋季和冬季逐漸下降并在春季和夏季回升[15]，都與本研究結(jié)果相似。而Yoon等[17]認(rèn)為，冬春兩季的MUN高于夏秋兩季。Carlsson等[18]認(rèn)為，夏季MUN較高的原因可能在于NPN（非蛋白氮，包括尿素）的增加。Moller等[19]認(rèn)為，不同月份MUN的變化可能與不同季節(jié)牧草蛋白質(zhì)和能量成分的變化有關(guān)。

陳丹等[20]認(rèn)為，不同產(chǎn)犢季節(jié)間的MUN差異不顯著，春季產(chǎn)犢的奶牛MUN最低（13.55 mg/100mL），夏季產(chǎn)犢的奶牛MUN最高（14.76 mg/100mL），秋季和冬季產(chǎn)犢的奶牛MUN居中，這與本研究的結(jié)果不同。還有研究表明，夏季、秋季產(chǎn)犢的牛MUN顯著低于其他季節(jié)，冬季產(chǎn)犢的牛MUN含量顯著高于其他季節(jié)，且不同胎次牛的MUN隨產(chǎn)犢季節(jié)的變化規(guī)律各不相同[21]。本研究中，春季、秋季產(chǎn)犢的牛MUN高于夏季、冬季。各牛場(chǎng)飼養(yǎng)管理水平和牛群組成情況不同可能是導(dǎo)致各場(chǎng)MUN變異的主要原因。

3.2 奶牛生理因素和乳成分對(duì)MUN的影響 本試驗(yàn)表明，整個(gè)泌乳期內(nèi)MUN隨DIM總體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。其他研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)犢后第1月MUN顯著低于其他泌乳階段[2]，且前2個(gè)月升高較快，第3和第4月升高較慢[4]，這與本研究結(jié)果一致。各個(gè)研究的MUN最高值所處的泌乳階段略有不同，大多集中在60～180 d[2,4]，本研究MUN峰值出現(xiàn)的時(shí)間位于上述報(bào)道的范圍之內(nèi)。

產(chǎn)犢之后采食量的增加可能導(dǎo)致MUN升高[23]。泌乳前期的能量負(fù)平衡導(dǎo)致奶牛自身氮代謝加強(qiáng)，需要不斷消耗自身的脂肪和蛋白質(zhì)滿足產(chǎn)奶需求，加之此時(shí)干物質(zhì)攝入量增加速度較快，瘤胃微生物還未完全適應(yīng)瘤胃氨濃度的增加速度，使得MUN上升速度較快；隨著泌乳期的延長，奶牛能量負(fù)平衡的狀況得到緩解，干物質(zhì)攝入量的增加速度減緩，奶牛也無需維持較高強(qiáng)度的自身氮代謝來滿足產(chǎn)奶需要，因而MUN增幅減小[11]。泌乳前1個(gè)月和泌乳270 d之后由于采食量低和日糧組成的不同，瘤胃內(nèi)氨利用比較充分，MUN較低。Colmenero等[24]研究表明，在不同泌乳階段和不同粗蛋白水平，腎對(duì)血漿尿素清除率差異顯著。泌乳后期腎對(duì)血漿尿素清除率比泌乳前期和泌乳中期分別高12%和5%，從而使泌乳前期和泌乳中期的血漿尿素氮（BUN）值較高，進(jìn)而使MUN較高。

本研究表明，1胎牛MUN最高，2、3胎MUN逐漸降低，這與Johnson等[2]和Jílek等[16]的研究結(jié)果相似。但Carlsson 等[3]和Godden等[9]認(rèn)為1胎牛的MUN最低。導(dǎo)致不同胎次MUN有差異的原因可能在于奶牛自身心理、生理以及采食等行為狀態(tài)的不同[15]。1胎牛仍然處于生長階段，瘤胃菌群可能無法快速適應(yīng)產(chǎn)后飼糧配比的變化，導(dǎo)致飼糧中蛋白質(zhì)利用率較低，氮的利用效率也比較低，MUN較高。隨著胎次的增加，瘤胃菌群逐漸習(xí)慣產(chǎn)后日糧的變化，奶牛自身體組織也更加成熟，氮的利用效率升高，因而2胎、3胎牛的MUN有所降低。

本研究結(jié)果表明，MUN對(duì)乳蛋白率存在極顯著的二次回歸關(guān)系（回歸系數(shù)為0.27），說明一般情況下，隨著乳蛋白率增加，可能瘤胃菌群對(duì)氨的利用效率提高，導(dǎo)致MUN下降，因而MUN隨著乳蛋白率的增加而降低。相關(guān)研究表明，乳蛋白率與MUN呈非線性負(fù)相關(guān)[4,9]，也有研究顯示乳蛋白率與MUN沒有關(guān)系[25]。黃文明等[11]試驗(yàn)表明，當(dāng)乳蛋白率低于3.14%時(shí)，乳蛋白率與MUN呈正相關(guān)，在高于3.14% 時(shí)呈負(fù)相關(guān)。

利用全年數(shù)據(jù)對(duì)FCM和MUN單獨(dú)進(jìn)行回歸分析發(fā)現(xiàn)，MUN對(duì)FCM存在極顯著的二次回歸關(guān)系（回歸方程為MUN=-0.0008FCM2+0.04FCM+14.28），F(xiàn)CM在25 kg/d時(shí)MUN最高。黃文明等[11]認(rèn)為，F(xiàn)CM在33.3 kg/d時(shí)MUN最高，在低于33.3 kg/d時(shí)MUN隨FCM 的增加而增加，在高于33.3 kg/d時(shí)，MUN隨FCM的增加逐漸降低，這與本研究結(jié)果趨勢(shì)相似。也有研究認(rèn)為，經(jīng)產(chǎn)牛MUN隨FCM的增加而升高，到55 kg/d時(shí)逐漸降低；初產(chǎn)牛FCM低于40 kg/d時(shí)MUN變化不大，高于40 kg/d后MUN逐漸降低[26]。

利用全年數(shù)據(jù)單獨(dú)分析SCS與MUN之間的回歸關(guān)系，結(jié)果表明MUN對(duì)SCS存在極顯著的二次回歸關(guān)系（回歸系數(shù)0.01），表明MUN隨SCS的升高而降低。Johnson 等[2]和Hojman等[8]認(rèn)為MUN對(duì)SCS有著顯著的負(fù)線性回歸關(guān)系，也有研究認(rèn)為SCC與MUN值呈正線性相關(guān)[11,27]。SCS升高主要是由乳房炎引起，SCS與乳房感染程度呈正相關(guān)，SCC越高，鮮乳中細(xì)菌真菌含量越高。大多數(shù)的細(xì)菌、真菌都能產(chǎn)生脲酶，可將尿素降解為氨，因而SCS越高，MUN越低[10]。

MUN對(duì)BCS呈顯著的負(fù)線性回歸，可能在于BCS越高，奶牛自身脂肪沉積越多，能量水平越高，瘤胃菌群有充足的能量攝取和利用瘤胃內(nèi)的氨，也能協(xié)助保持一個(gè)穩(wěn)定適宜的內(nèi)環(huán)境溫度滿足瘤胃微生物正常的生長繁殖和代謝的需要，保持瘤胃菌群的活性，提高氮的利用效率，從而降低MUN。

MUN夏季測(cè)定數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明，直腸溫度對(duì)于MUN沒有顯著影響，說明夏季奶牛發(fā)生熱應(yīng)激時(shí)，瘤胃內(nèi)依然能夠保持適宜菌群生存的溫度，氮的利用不會(huì)受到較大影響。

4 結(jié) 論

本研究發(fā)現(xiàn)，測(cè)定月份、牛場(chǎng)、胎次、泌乳階段與產(chǎn)犢季節(jié)對(duì)MUN有極顯著影響；MUN隨DIM增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，隨胎次的增加而降低；MUN對(duì)FCM、乳蛋白率和SCS的二次回歸極顯著，可用于預(yù)計(jì)MUN水平；夏季奶牛BCS與MUN之間存在顯著的負(fù)線性回歸關(guān)系，而夏季奶牛直腸溫度與MUN之間無顯著回歸關(guān)系。本研究中的變量可用于預(yù)測(cè)奶牛群體不同季節(jié)的MUN水平，為平衡日糧等奶牛管理提供參考。

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