Laurie Winkelman 博士 美国Vita Plus公司营养师

【荷斯坦观点】“奶牛具有很大的高产潜力，2017年美国单产冠军奶牛的单个泌乳期产奶量高达35144 kg，乳脂产量为904 kg，乳蛋白产量为932 kg。2016年威斯康辛州奶牛的平均单产为10683 kg，产奶量占全美产量的14.2%。在过去的六十五年中，美国奶牛总存栏数不断减少，但总产奶量得到不断的增长，这都得益于奶牛单产水平的提高”，这是美国Vita Plus公司营养师Laurie Winkelman 博士在“安迪苏2017国际奶业技术研讨会”上提到的，“获得奶牛高产的因素有：建立在严谨的科研上良好的营养计划、高质量的粗饲料及其管理、具有高遗传潜力的奶牛、奶牛福利（为奶牛提供充足的空间，饲养密度按颈夹和卧床的80%计算）、良好的繁殖管理、优秀的围产期管理以及出色的员工等，其中管理因素占比56%。”

关于Vita Plus 公司
 1948年成立于美国威斯康辛州，为员工所有制公司。目前拥有450多名雇员，9个饲料厂。主营业务为奶牛、肉牛和猪的维生素、矿物元素预混料生产，其中奶牛占80%、肉牛5%，猪15%。年谷物类原料交易量1000万蒲式耳并代理邦基集团的菜粕销售业务。其它业务还包括商务规划、财务咨询、饲料厂设计及建设。另外， Vita Plus 公司的营养师还为客户提供牧场咨询及现场营养管理等技术服务，提供服务的牧场共计有32.5万头奶牛。Vita Plus 公司的营养师服务牧场时推广全群（包括围产前期牛、新产牛和泌乳牛）使用氨基酸平衡日粮来提高产后奶牛的干物质采食量，降低酮病、脂肪肝等疾病的发生率，从而实现所服务牧场奶牛在获得高产的同时仍能保持健康和优良的繁殖性能。

Laurie Winkelman （劳里∙温克曼）

Winkelman 博士分别在威斯康辛大学、俄亥俄州立大学和康奈尔大学获得了反刍动物领域的学士、硕士和博士学位，硕士与博士课题的研究方向分别为围产期泌乳奶牛的营养模型建立及胰岛素对于乳腺蛋白质合成的影响。
Winkelman 博士2011年加入Vita Plus公司，负责牧场的营养技术支持与服务工作，具体包括围产期奶牛的管理，高产、高乳成分奶牛的饲养管理，牧场配种和牛群育种选育计划的指导，并作为公司技术服务团队成员参与新产品评估、研发及现场应用， 参与牧场生产指标等各种指标的分析，并根据牧场数据建立标准。Winkelman 博士服务的牧场的全群泌乳牛产奶量在34-50 kg的范围，平均产奶量为41kg。
Winkelman博士同时协调制定并实施公司对营养师及经销商的培训计划，除了参与公司的各项工作以外，Winkelman 博士还积极参加美国奶业的各项活动，如行业会议的组织与协调，牧场培训内容的确定和牛群评估，并在专业期刊发表近 30 篇文章。Winkelman 博士还经营自己的家庭牧场，参与牛群的育种、选育和营养管理等，是一位在奶牛行业具有丰富理论与实践经验的营养师。Winkelman 博士于2017年5月应安迪苏公司邀请在上海、银川、呼和浩特、北京等地做了巡回演讲。

中美专家团队参加安迪苏“2017国际奶业技术研讨会”

获得奶牛高产的因素有哪些？

建立在严谨科研为基础的良好的营养计划，
优质的粗饲料及良好的粗饲料管理，
具有高遗传潜力的奶牛，
良好的奶牛舒适度，
良好的繁殖管理，
优秀的围产期管理，
出色的员工。

饲喂管理非常重要
曾经在西班牙进行过一个饲养管理的试验，给47个具备相似的遗传基础（大多为加拿大系）的牛群饲喂相同的TMR，每头牛的给料量的变异范围为16.2～24.8 kg干物质，每头牛每天的产奶量的变异范围为20.6～33.8 kg，试验表明给料量和产奶量之间呈正相关关系，即给料量越多，产奶量越高，而且能否及时推料与否对产奶量的影响可以相差3.9 kg。

初次产犊月龄
初次产犊月龄和产奶量呈负相关关系（图1），在22月龄初次产犊是可行的。总的来讲，降低初次产犊月龄可以增加奶牛场的收益，其中一个好处是降低非生产性奶牛的饲料成本。
                          

图1  初次产犊月龄和产奶量呈负相关

非日粮因素对产奶量的影响达56%
管理因素对奶牛产奶量的贡献达56%；其中，存栏密度对奶量的影响占所有管理因素的32%。过度拥挤会减少奶牛躺卧和反刍的时间，并且增加蹄病发病率。
奶牛的舒适度是高产奶牛必不可少的。而卧床的材质对奶牛舒适度有重要影响。例如2003年进行的一项针对不同材质卧床对奶牛使用卧床比例、躺卧比例以及舒适度指数的研究（表1）。结果表明使用沙床的奶牛躺卧比例和舒适度指数最高，其次是海绵垫，软橡胶垫和水床居中，最差的是硬橡胶垫和混凝土撒锯末的卧床。另外需要强调的是，海绵垫和橡胶垫是有使用寿命的，需要按时进行更换。虽然沙子垫料评分最高，但是如果使用不当，也会影响奶牛的舒适度。例如冬天结冰结块、卧床前沿填沙过高、后沿填沙不足等现象均会降低奶牛舒适度。
威斯康辛州的一项研究对17个散栏饲养牛舍的208头牛进行了摄像记录分析（表2），详细研究了奶牛一天24小时的行为活动。与产奶量处于平均水平的奶牛相比，产量在前10%的奶牛躺卧时间更长（表3）。另有实验表明，奶牛每增加一小时的躺卧时间，可以增加1.6 kg的产奶量。建议保证奶牛每天躺卧休息10～14小时。

表1  不同材质卧床与奶牛舒适度关系

表2  威斯康辛州17个散栏饲养牛舍208头牛进行250个摄像记录分析得到的24小时活动记录

表3  产量前10%的奶牛和产量处于平均水平的奶牛每天各项活动时间对比

奶牛的遗传品质也很重要
遗传选育有很多种性状和指标供选择（如产奶量、乳脂、乳蛋白等产量指标，女儿妊娠率、种公牛配种怀孕率等繁殖指标，体细胞评分等健康指标以及乳房、体型、步态等）。不同的牧场对奶牛生产性能和长寿性的目标可能不同，但均会影响牧场的经济效益。

良好的繁殖管理
良好的繁殖管理是通过培育后备牛来改良牛群的遗传品质的前提。另外，也是通过使更多奶牛处于泌乳高峰期来提高产奶量的关键。具体的繁殖目标见表4。

表4  高产奶牛繁殖目标

围产牛管理要点
围产期管理目标：使奶牛产犊时和产犊后有良好的食欲，为奶牛提供适口性好、营养均衡、消化率高的日粮来满足奶牛营养需要，维持（或加强）免疫功能，将产犊前后的体脂动员程度降低到“正常”范围，提供充足的可代谢蛋白来满足维持需要、胎儿生长、泌乳和免疫功能对氨基酸的需要，维持产犊时和产犊后的血钙和血镁水平。
围产期管理要点：为奶牛提供充足的空间（饲养密度按颈夹和卧床的80%计算），最好在围产期分开饲养头胎牛和经产牛，监测酮病等代谢病，减少61天以内的死淘率（表5），尽快提高泌乳早期产奶量。

表5  围产牛管理目标

围产前期需要使用优质干净（即无霉变、无腐败变质、低/无霉菌毒素等）的粗饲料饲喂奶牛。表6选自三个牧场的围产前期日粮配方。围产前期要保证日粮中充足的可代谢蛋白、赖氨酸和蛋氨酸水平，来保证奶牛顺利度过围产期（配方使用美国NRC模型）。特别是在产前补充蛋氨酸（三个牧场均使用安迪苏公司的蛋氨酸产品）以增加奶牛产后的干物质采食量，提高抗氧化应激能力，降低炎症反应，降低酮病和脂肪肝的发生率，改善奶牛健康，提高繁殖性能。

表6 围产前期日粮实例

优质粗饲料是高产的保证
威斯康辛州常用的粗饲料包括苜蓿青贮和玉米青贮。苜蓿青贮主要关注的指标是蛋白含量和纤维消化率，玉米青贮主要关注的指标是淀粉含量及其消化率以及纤维消化率。一般来讲，uNDF（不可消化NDF）含量越低，粗饲料品质越高。uNDF含量高的粗饲料会限制采食量。

表7  不同类型青贮推荐的干物质含量

首先要在合适水分含量时收获并制作青贮。不同类型的青贮推荐的干物质和水分含量见表7。田间收获青贮时要避免泥土/灰尘污染，建议使用有效的青贮接种剂来加快发酵速度，帮助细菌发酵产生乳酸迅速降低pH值；需要快速填窖，青贮窖每填充15-20 cm即用重型拖拉机碾压，以达到排尽空气，达到最佳的压窖密度（干物质>273 kg/立方米干物质）。使用不透氧气的塑料膜覆盖以及保证足够负重。
青贮取料时需要保证取料面新鲜，根据每天饲喂量计划及靑贮窖大小确定每天取料量（揭膜宽度）。
粗饲料的品质直接关系到奶牛的生产性能。以某牧场使用劣质苜蓿青贮替代优质苜蓿青贮配置泌乳牛日粮为例。在该牧场中，优质苜蓿青贮蛋白含量高（CP = 23.0%）、NDF含量适中（aNDFom = 32.85）、不可消化NDF含量低（uNDFom240 = 14.07 ）、NDF 消化率高（NDFD30 = 49.89%）、灰分含量较低（10.17%）、糖分含量适中（5.09%） 以及具备适宜的pH （4.51）和干物质含量（41.16%）。相反地，低质苜蓿青贮蛋白含量低（CP = 17.56%）、NDF含量高（aNDFom = 48.82）、不可消化NDF含量高（uNDFom240 = 23.77 ）、NDF 消化率低（NDFD30 = 41.91）、灰分含量高（12.08%）、糖分含量低（1.83%）， pH 偏高（4.99），干物质含量低（34.32%）。
如图2所示，如果用低质苜蓿青贮等量替代优质苜蓿青贮，而维持其它饲料原料不变的话，日粮营养水平发生很大变化。粗蛋白从16.48%降到15.44%，牧草NDF从20.42%增加到23.44%，aNDFom从30.43%升高到33.46%，240小时不可消化NDF从8.24%增加到10.08，糖分从4.05%降低到3.43%。另外，用低质苜蓿青贮代替优质苜蓿青贮后，日粮的纤维消化率显著降低，即在采食后特定时间内，瘤胃中存留的aNDFom更多（图3）。如此一来，会占用更多的瘤胃空间，从而限制采食量，生产性能的下降也就不言而喻了。若想维持产量不变，需要降低低质苜蓿青贮用量，增加一些短纤饲料原料来提高日粮纤维消化率。

图2  使用低质苜蓿青贮替代优质苜蓿青贮前后的日粮营养水平对比

图3  两种不同日粮纤维消化率情况

在该牧场，为了用低质苜蓿青贮替代优质苜蓿青贮饲喂奶牛，最终苜蓿青贮饲喂量减少了1.76 kg，而喷浆玉米皮用量增加了2倍、菜粕增加了0.27 kg、大豆皮用量增加了0.16 kg。在产奶量相同的情况下，每头牛每天增加了0.3-0.4美元的饲料成本。即便如此，调整后的低质苜蓿青贮日粮的营养成分水平和纤维消化率仍然不能完全与优质苜蓿青贮日粮相媲美。
总的来讲，奶牛日粮中粗饲料的用量需要根据可选择的粗饲料种类、质量和消化率来确定。可以实现高产的粗饲料和日粮有很多种，但与饲喂低质粗饲料相比，稀释优质粗饲料的营养水平会更加容易操作。
表8为美国威斯康辛州六个牧场的泌乳牛日粮配方实例（使用NRC模型）。六个牧场的泌乳牛存栏从280头到2200头不等，平均泌乳天数介于155-193天之间。全群泌乳牛平均产奶量分布于38-48 kg，乳脂3.52-3.84%，乳蛋白3.35-3.43%。日粮的粗饲料比例41.4-57.4%。日粮粗蛋白15.69-17.26%，其中四个牧场日粮粗蛋白在16.5%以下，有五个牧场的可代谢蛋白（MP）处于负平衡，但是仍能获得高产量和乳成分，其中很重要的原因是使用了氨基酸平衡的日粮。赖氨酸占MP的比例为6.49-6.94%，蛋氨酸占MP比例为2.28-2.42%，通过降低可代谢蛋白中赖氨酸与蛋氨酸的比率以获取对赖氨酸的最佳利用效率（赖蛋比为2.83-2.9:1，低于NRC建议的3:1）。表9列出了其中一个牧场的具体配方和精料组成。蛋白原料选用氨基酸组成相对理想的原料，另外，还添加了过瘤胃赖氨酸和瘤胃保护性蛋氨酸产品（安迪苏公司的美斯特和斯特敏）。
一般来讲，配方时推荐使用豆粕、热处理豆粕、菜粕、血粉、普通尿素、喷浆玉米皮、大豆皮、棉籽、少量DDGS、棕榈酸脂肪；不推荐使用玉米蛋白粉、肉骨粉、羽毛粉、鱼粉、动物脂肪等。对于饲料添加剂：泌乳牛建议使用保护性氨基酸产品（为饲料原料而非添加剂）、瘤胃缓冲液、酵母培养物、瘤胃素、生物素和有机微量元素；围产牛建议使用保护性氨基酸产品、酵母培养物、阴离子盐、瘤胃素、有机微量元素和铬以及适量的过瘤胃胆碱；新产牛建议使用保护性氨基酸产品、瘤胃缓冲液、酵母培养物、钙、瘤胃素、有机微量元素和铬。

表8  美国六个牧场日粮配方

表9  日粮C配方（43 kg 产奶量，3.81% 乳脂，3.43%乳蛋白，粗饲料占比57%）

影响乳脂的因素有哪些？

影响乳脂率的因素分为营养和非营养因素，营养因素包括日粮纤维水平、特定饲料原料、饲喂过程、离子载体的使用等，非营养元素包括遗传因素、泌乳阶段、季节和胎次等。
饲料中的脂肪（甘油三酯）在瘤胃微生物的作用下水解后会形成甘油和脂肪酸（图4）。其中，饱和脂肪酸可以通过瘤胃进入真胃和小肠。90%以上的不饱和脂肪酸则先在瘤胃内被微生物氢化成饱和脂肪酸，然后才通过瘤胃进入真胃和小肠。例如亚油酸在瘤胃内经过生物氢化会转化为硬脂酸。其中一个重要的中间产物是c9，t11-CLA。  然而，生物氢化过程在某些条件下会发生异常。异常生物氢化过程的中间产物是t10,c12-CLA。t10,c12-CLA被乳腺吸收后对乳脂合成有强烈的抑制作用。因此，如果瘤胃内生物氢化过程发生异常，则会引起乳脂的降低。另外，如果日粮中不饱和油脂含量过高，在瘤胃中未被完全生物氢化的不饱和脂肪酸对瘤胃中消化纤维的细菌是有毒害作用的，也会降低乳脂的合成。                                              

图4  不饱和脂肪酸在瘤胃中的生物氢化过程

引起异常的生物氢化过程的因素
低瘤胃pH值，可引起低瘤胃pH值的因素均可能导致异常的生物氢化过程的发生。例如日粮淀粉水平及其消化率过高，日粮NDF水平过低，粒度过小，阴阳离子不平衡等。
瘤胃不饱和脂肪酸高的日粮，日粮中不饱和脂肪含量<500g的比>500g的风险低。
其他影响乳脂的因素
饲料和饲喂管理：粒度过小、发生挑食、过瘤胃速度过快、一次性大量饲喂精料或糖蜜等均可能造成低乳脂；就给料方式讲，保证充足的上料量更有利于避免乳脂率的降低；另外，高玉米青贮日粮比高苜蓿青贮日粮更易发生乳脂率低的情况；使用氧不稳定性饲料（如饲料发霉、霉菌毒素超标）也会降低乳脂率。
季节；
热应激情况下，奶牛站立时间更久，咀嚼和反刍的时间缩短、唾液分泌量减少，呼吸频率增加使二氧化碳的排出量增加，导致瘤胃pH降低。因此，受到热应激的奶牛更容易发生酸中毒，进而引起乳脂下降以及蹄叶炎等疾病。乳脂抑制一旦发生，更换日粮后一般需要至少三周乳脂才能恢复到先前的水平。