2. 承德市农林科学院, 承德 067000
2. Agriculture and Forestry Academy of Chengde, Chengde 067000, China
随着大量规模化奶牛场的建设和改造，尤其是不设舍外运动场的全舍饲奶牛舍建筑模式的不断增加，舍内一系列的环境问题备受关注，卧床作为牛舍结构的一个重要组成部分，对奶牛的健康和泌乳性能具有重要的影响，卧床的舒适度研究也一直受到国内外研究人员的重视。研究表明，选用舒适的卧床垫料有利于奶牛的休息和反刍，进而提高了奶牛的产奶量，但是对乳品质并没有显著影响[1-2]。金晓东等[3]通过对比橡胶垫、牛粪和沙土3种卧床垫料，发现牛粪垫料不仅节能环保，而且有利于改善奶牛的生产性能。此外，不同的卧床垫料对奶牛行为也会产生一定的影响，一般情况下，奶牛正常泌乳时每天的趴卧时间在8~16 h，占全天时间的1/3~2/3，而卧床垫料的好坏直接影响奶牛的趴卧时间，因此，垫料类型、垫料质量以及垫料管理水平等对奶牛的趴卧行为非常重要[4]。林见复[5]认为，柔软舒服的卧床垫料可以提高奶牛的上床比率和卧床躺卧时间；王晓鹏等[6]研究发现，奶牛躺卧时间不仅与奶牛自身状况有关，还与牛舍的管理水平密切相关，如垫料湿度以及垫料添加或更换的频率。一般的卧床垫料中不同程度地会存在一些微生物，这些微生物对奶牛的健康可能会带来负面影响，关于垫料中微生物的研究目前国内报道不多[7-10]。因此，本试验选择牛粪和稻壳作为卧床垫料，研究卧床垫料中牛粪与稻壳比例对奶牛趴卧行为、消化性能和泌乳性能的影响，以期为生产实践中奶牛的健康养殖提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验牛舍试验在河北省承德市某规模化奶牛场的全舍饲散栏奶牛舍内进行，舍内饲养泌乳奶牛240头。该牛舍坐北朝南，屋顶为双坡式半钟楼结构，墙体为砖混结构，南北侧设置卷帘，冬季卷帘关闭，夏季打开并采用风机降温，全自动刮粪板清粪，每天5~6次，每天分别在05:30、13:30、19:30饲喂全混合日粮(TMR)，每天分别在05:00、13:00、19:00各挤奶1次，自由采食和饮水。基础饲粮及营养水平见表 1。
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表 1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) |
试验于2018年3月24日至2018年5月4日进行，试验期为42 d。选择牛粪和稻壳2种卧床垫料，牛粪为本场奶牛所产生，经固液分离和晾晒后，含水量达到52%时方可作为卧床垫料，试验所用稻壳为一次性购入，含水量为12%。每个卧床垫料的填铺厚度为30 cm，长度为2.4 m，宽度为1.1 m，此外，每日均进行垫料的补充，将牛粪与稻壳2种卧床垫料进行不同比例的配比，以检测不同试验阶段奶牛的趴卧行为、消化性能、泌乳性能以及卧床垫料铺设1周内的细菌消长规律。
选择泌乳天数、产奶量相近的高产健康奶牛200头，随机分为4组，每组50头牛，各组的卧床垫料配比如下：全牛粪组(TM组，卧床垫料为全牛粪)、6牛粪: 4稻壳组(6M : 4RH组，卧床垫料中牛粪与稻壳比例为6 : 4)、4牛粪: 6稻壳组(4M : 6RH组，卧床垫料中牛粪与稻壳比例为4 : 6)和全稻壳组(TRH组, 卧床垫料为全稻壳)。对消化性能和泌乳性能进行分析时，每组随机选择10头牛进行采样分析；对卧床垫料细菌进行分析时，每组随机选择6个卧床进行采样分析，每个卧床作为1个重复。试验期间各组奶牛的饲养管理条件相同。
1.3 样品采集及检测指标 1.3.1 奶牛舍温热环境检测奶牛舍温热环境参数采用电子温湿度记录仪(型号：KTH-350-1)和电子风速记录仪(型号：WFWZY-1)进行检测，舍内外采用均匀布点原则，舍内悬挂温湿度记录仪和风速记录仪各4个，舍外悬挂1个温湿度记录仪，垂直高度均为1.5 m，每天24 h连续检测，每隔1 h记录1次数据，绘制全天的温湿度曲线图。
1.3.2 奶牛趴卧行为检测试验于第3周(第19~21天)和第6周(第40~42天)分别连续3 d定点(07:30、09:30、11:30、15:30、17:30和21:30)指派4人记录4个组奶牛的趴卧数量和站立数量，计算趴卧比率(趴卧牛数/牛总数)和站立比率(站立牛数/牛总数)。因为每天05：00—07：00、13：00—15：00和19：00—21：00是挤奶时间，每次挤奶及挤奶后饲喂持续约2 h，所以该期间的趴卧比率不作记录。
1.3.3 消化性能测定 1.3.3.1 饲粮样品的采集及分析试验期间，每周连续3 d称取各组饲粮的供应量和剩余量。同时采用四分法连续3 d采集饲粮样品1 kg，65 ℃恒温箱烘干48 h，回潮24 h后分成2份，分别粉碎后过10和40目筛后装入封口袋中，-20 ℃保存待测。按照国家标准[11-17]测定干物质(DM)、粗脂肪(EE)、钙(Ca)、磷(P)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和粗蛋白质(CP)含量，其中NDF和ADF的含量使用全自动纤维仪(ANKOM-A2000i，美国测定)，CP的含量使用全自动凯氏定氮仪(FOSS-8400，丹麦)测定。
1.3.3.2 粪样的收集及分析试验结束前3 d每天采用点收粪法连续收集每组5头牛(固定)的粪样300 g，将每头牛每个时间点粪样混合均匀后分成2份，一份加10%硫酸(每100 g粪样+20 mL 10%的稀硫酸)，65 ℃恒温箱烘48 h，回潮24 h，粉碎过40目筛，用于测定CP含量；另外一份不加酸，65 ℃恒温箱烘48 h，回潮24 h，测定出水分含量后过40目筛，-20 ℃保存待测定粪中其他养分含量。
1.3.4 采食量、产奶量和乳成分分析根据每天每组试验奶牛的投料量、剩料量及其干物质含量，计算每头奶牛每天的干物质采食量。试验开始前(第0天)记录每组奶牛的产奶量并测定乳成分，在铺上垫料后的第21天和第42天分别记录各组每头牛的产奶量。每组随机收集10头牛的奶样，早、中、晚按4 : 3 : 3混合后取50 mL后加入重铬酸钾防腐剂，使用乳成分分析仪(MilkoScanTM Mar，丹麦)检测乳脂率、乳蛋白率、乳体细胞数以及乳尿素氮含量，并计算所选10头牛的4%校正乳(4% FCM)产量。
1.3.5 卧床垫料细菌的检测试验开始后每组连续采集第1~7天的卧床垫料，刚刚填铺卧床的垫料标记为第0天，每组随机选取6个卧床进行垫料采样，采集的样品置于-20 ℃的冰箱保存备测。称取采集的垫料样品10 g放入锥形瓶中，并加入90 mL浓度为0.9%的生理盐水，用振荡器振荡均匀后，制成10-1稀释度样品，用移液枪移取0.5 mL的10-1倍稀释度样品加到10 mL离心管，再加4.5 mL生理盐水，振荡均匀，制成10-2倍稀释度，之后依次制成不同稀释度的样品稀释液，每个样品选择2~3个合适的稀释度样品，采用普通琼脂平板进行细菌培养。37 ℃恒温培养箱中培养24 h，观察菌落生长情况，选取菌落数在30~300个的培养皿进行菌落计数。
1.4 数据处理采用Excel 2007进行初步的数据整理，绘制奶牛趴卧比率和站立比率的连续变化曲线以及整个试验周期的环境温度、相对湿度和风速的连续变化曲线。采用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，Duncan氏法多重比较进行消化性能、产奶量、乳成分及细菌数量的显著性分析。试验结果用平均值±标准差来表示，以P＜0.05为差异显著，以P＜0.01为差异极显著。
2 结果与分析 2.1 奶牛舍的温热环境由图 1可知，舍内和舍外温度最低值出现在06：00，分别达6.1和3.3 ℃；13：00时舍外温度达峰值，为24.0 ℃，15：00时舍内温度达最高，为17.8 ℃；另外，08：00—19：00舍内温度低于舍外，最高温差达6.8 ℃，其余时间段均为舍内高于舍外。舍内相对湿度为29.2%~63.8%(平均值47.4%)，明显高于舍外(21.8%~61.9%，平均值41.9%)。
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图 1 奶牛舍内外温湿度的日动态变化 Fig. 1 Daily dynamic changes of indoor and outdoor temperature and humidity of cowshed |
由图 2可知，奶牛舍的平均风速为0.10 m/s，全天中00：00—08：00时风速比较平稳，后又缓慢上升，至14：00达到最高，为0.24 m/s，除在18:00风速突然增加外，风速在14：00—23：00逐渐下降。
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图 2 奶牛舍风速的日动态变化 Fig. 2 Daily dynamic change of indoor wind speed of cowshed |
由图 3可知，试验第3周和第6周趴卧比率的变化趋势基本一致，09：30、15：30和21：30奶牛的趴卧比率较高，07：30、11：30和17：30奶牛的趴卧比率较低，站立比率正好相反。各组奶牛不同饲养阶段(第21天和第42天)的趴卧比率如下：TM组，61.7%和64.4%；6M : 4RH组，65.7%和66.9%；4M : 6RH组，66.2%和72.7%；TRH组，70.3%和75.7%。2个饲养阶段的趴卧比率均以TRH组最高，TM组最低，且4个组的趴卧比率均是第42天高于第21天，站立比率恰好相反。
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图 3 奶牛趴卧比率的日动态变化 Fig. 3 Daily dynamic change of lying ratio for dairy cows |
由表 2可知，4组奶牛的CP、EE、NDF、ADF、Ca和P的表观消化率均差异不显著(P>0.05)。
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表 2 卧床垫料中牛粪与稻壳比例对奶牛营养物质表观消化率的影响(干物质基础) Table 2 Effects of manure/rice husk ratio in beddings on nutrient apparent digestibility of dairy cows (DM basis) |
由表 3可知，试验第42天时，6M : 4RH组的干物质采食量最高，达到24.3 kg/d，比试验开始前(第0天)提高了1.5 kg/d。试验开始前，4组奶牛的产奶量范围为32.5~33.0 kg/d，各组间差异不显著(P>0.05)；试验第21天时，除6M : 4RH组产奶量提高了1.5 kg/d外，各组产奶量较试验开始前均有所下降，各组间差异不显著(P>0.05)；试验第42天时，以6M : 4RH组产奶量最高，达到36.3 kg/d，且显著高于其他3个组(P < 0.05)，以4M : 6RH组产奶量最低，为30.7 kg/d，与试验开始前相比，6M : 4RH组产奶量提高了3.5 kg/d。另外，4个组的4%校正乳产量、乳脂率、乳蛋白率和乳尿素氮含量差异不显著(P>0.05)，但是乳体细胞数则表现为TRH组显著高于TM组和6M : 4RH组(P < 0.05)，4M : 6RH组和TRH组的乳脂和乳蛋白率与试验开始前相比均表现出下降趋势。
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表 3 不同比例的牛粪/稻壳卧床垫料对奶牛干物质采食量、产奶量和乳成分的影响 Table 3 Effects of manure/rice husk ratio in beddings on dry matter intake, milk yield and milk composition of dairy cows |
由图 4和图 5可知，4种不同牛粪与稻壳比例的卧床垫料中，第0天的细菌数量范围是1.1×107~3.7×107 CFU/g，各组间差异不显著(P < 0.05)。随着填铺时间的延长，不同稻壳与牛粪比例的卧床垫料中细菌数量均表现逐渐上升的趋势，TRH组增长的速度比较快。从各组卧床垫料细菌数量(各时间点平均值)(图 5)可以看出，TM组卧床垫料中细菌数量最低(8.5×107 CFU/g)，TRH组和4M : 6RH组较高(分别为11.5×107和10.9×107 CFU/g)，TRH组和4M : 6RH组显著高于TM组(P < 0.05)。
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图 4 不同稻壳与牛粪比例的卧床垫料中细菌消长规律 Fig. 4 Bacteria growth and decline rule in beddings with different manure/rice husk ratios |
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图 5 不同稻壳与牛粪比例的卧床垫料中细菌数量 Fig. 5 Bacteria count in beddings with different manure/rice husk ratios |
奶牛躺卧和站立行为受到诸多因素影响，如卧床垫料类型、卧床尺寸、养殖密度、舍内环境、挤奶时间等[18]。丛慧敏等[19]通过比较立砖面运动场和干牛粪铺垫运动场对奶牛舒适度的影响得出，干牛粪铺垫运动场能够提高奶牛的舒适度。Van Gastelen等[20]研究也认为，泌乳奶牛在舒适性较差的卧床垫料上站立的时间较长，躺卧时间较短。已有研究表明，相对于沙土，奶牛更喜欢在舒适的橡胶垫和松软的干牛粪上趴卧[21]。一般而言，奶牛舒适度的好坏往往取决于躺卧时间[4]，奶牛每天有50%~60%的时间躺卧在卧床上，躺卧时间的多少可以作为奶牛舒适度的直接反映。Jensen等[22]和Rulquin等[23]研究表明，奶牛躺卧时间与产奶量呈显著正相关，因此，卧床的舒适性对奶牛极为重要。本研究中舍内温湿度和风速处于适宜的范围内，采用4种不同牛粪与稻壳比例的卧床垫料可使奶牛趴卧比率达到62%~76%，全稻壳卧床垫料的舒适性最高，第42天时奶牛趴卧比率达到76%，这与Norring等[24]的结果相吻合，但与其他垫料比较，采用全稻壳垫料并未使奶牛的产奶量达到最高，卧床垫料中牛粪与稻壳比例为6 : 4时奶牛的产奶量最高，并显著高于其他垫料，出现该结果的原因可能是虽然全稻壳卧床垫料的舒适度较高，牛群喜欢趴卧，但是稻壳的透气性较差，容易滋生细菌，引起奶牛乳房炎或肢蹄病等疾病，进而降低奶牛产奶量，本研究中全稻壳卧床垫料中细菌增长速度最快，细菌数量最多(11.5×107 CFU/g)。
3.2 卧床垫料中牛粪与稻壳比例对奶牛消化性能和泌乳性能的影响畜舍垫料作为畜舍的一个重要组成部分，垫料类型、垫料质量及其管理水平对奶牛的生产性能有直接影响。因此，改善垫料的舒适性一直以来都是国内外研究的热点[22]，目前羊舍、猪舍和牛舍关于垫料的研究均有相关报道。Jaborek等[25]关于羊舍垫料的研究指出，稻草垫料相对于沙子垫料可显著提高生长期羔羊的平均日增重、干物质采食量和料重比，而沙子垫料可提高育肥期羔羊的料重比。Calamari等[26]比较了稻草、沙子、橡胶垫和床垫4种卧床垫料对泌乳高峰期奶牛泌乳性能的影响，与试验开始前相比，试验末期采用4种卧床垫料的奶牛的产奶量均有所降低，应用稻草垫料使奶牛的日均产奶量降低了4.02 kg，而应用沙子垫料的奶牛产奶量下降的幅度最小。本研究中，与试验开始前相比，试验结束(第42天)时牛粪与稻壳比例为6 : 4的垫料使奶牛干物质采食量提高了1.5 kg/d，产奶量提高了3.5 kg/d，而全稻壳垫料和牛粪与稻壳比例为4 : 6的垫料分别使产奶量降低了0.29和1.85 kg/d，这可能是由于这2种垫料中细菌数量较高，且趴卧比率和乳体细胞数也较高，奶牛长时间趴卧在这种垫料上无疑容易引起乳房炎，进而影响奶牛健康和泌乳性能量。Hogan等[27]认为，细菌可由卧床垫料转移到乳头末端。大量研究表明，奶牛比较喜欢躺卧在松软的垫料上进行反刍和休息，晾晒或干燥处理后的牛粪松软舒适，国内外很多牛场已采用干牛粪作为卧床垫料[28-29]。本试验中采用全牛粪垫料的奶牛整个试验期产奶量没有发生明显变化，这是由于试验前该牛场一直使用干牛粪作为奶牛的卧床垫料，奶牛已经适应了这种垫料，该结果与金晓东等[3]研究结果相一致。师宏伟等[1]研究了不同卧床垫料对奶牛泌乳性能的影响，发现不同卧床垫料对乳品质无显著影响，这与本试验结果相吻合。
本试验也研究了不同卧床垫料对奶牛消化性能的影响。影响消化性能的因素有很多，消化性能不仅取决于饲粮营养因素，还取决于家畜品种[30]、环境[31-32]、垫料[25]等与饲粮营养无关的因素。郭彤等[30]关于猪舍垫料影响猪消化性能的研究指出，15%锯末+15%稻壳+70%食用菌下脚料作为垫料可显著提高生长肥育猪对饲粮中DM、CP、EE、CF的表观消化率，虽然垫料本身对家畜消化性能不产生直接影响，但好的垫料可增加家畜的健康水平，间接地改善肠道环境，进而对消化性能也会产生连带影响。本试验中采用4种不同牛粪与稻壳比例卧床垫料的奶牛的DM、CP、EE、ADF、NDF、Ca和P的表观消化率均未表现出显著差异，可能是由于试验周期较短造成的，下一步的试验将开展卧床垫料长期应用效果的试验研究。
4 结论① 全稻壳卧床垫料可以提高奶牛的趴卧比率，但会导致乳体细胞数和垫料中细菌数量较高；卧床垫料中牛粪与稻壳比例为6 : 4时可显著提高产奶量；不同牛粪与稻壳比例的垫料对奶牛的消化性能和乳品质无显著影响。
② 综合所测的各项指标，牛粪与稻壳作为奶牛卧床垫料时最适的搭配比例为6 : 4，不仅使垫料松软而不潮湿、透气性较好，且可尽量减少垫料中的细菌数量，增加奶牛趴卧的舒适性，以利用增加奶牛的卧床和反刍时间，进而提高奶牛产奶量。
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