我国一般将从出生到第1次分娩前这一阶段的奶牛统称为后备奶牛[1]，一般持续22~27个月。后备奶牛饲养成本巨大，约占奶牛养殖成本的15%~20%[2]。奶牛养殖发达国家非常重视后备奶牛的培育，后备奶牛初配月龄控制在13~14个月，成年奶牛奶产量在8 t以上。但国内由于缺乏后备奶牛方面的相关研究，后备奶牛的培育缺乏科学指导，导致了后备奶牛生产性能往往达不到国外先进水平，后备奶牛的初配年龄和初产年龄都远高于欧美发达国家。近年来的研究结果显示，葡萄糖对反刍动物生长性能调控意义重大[3]。Carruthers等[4]研究发现，提高泌乳奶牛饲粮非结构性碳水化合物比例能提高蛋白质的利用率；Cantalapiedra-Hijarl等[5]研究发现，提高饲粮碳水化合物水平能够提高奶牛对低蛋白质饲粮中氮利用效率；Preson等[6]指出，当进入机体的C3+C6能(含3和6个碳原子的有机物的能量，主要是丙酸和葡萄糖的能量)占饲粮代谢能比例增高时，饲料利用率也随之增高；孙海洲等[7]研究表明，给反刍动物提供大量的外源性葡萄糖可减少内源合成葡萄糖能量的损失，节约体内的生糖氨基酸。李胜利等[8]通过真胃灌注葡萄糖大大增加了氮的沉积率。随着葡萄糖营养在国内研究的不断深入，卢德勋[9]在基于反刍动物特殊的消化代谢特点和系统动物营养学的整体调控的思路上，在1996年首次提出了新的葡萄糖营养整体性指标——代谢葡萄糖(metabolizable glucose，MG)。在此基础上孙海洲等[10]研究认为，体重40 kg的生长肥育绵羊在1.1倍维持需要条件下的适宜饲粮MG水平为131.6 g/d；王玲[11]研究表明，内蒙古绒山羊在1.2倍维持需要的饲养水平下，体重23 kg的生长羊的适宜饲粮MG水平为44.13 g/d；苏鹏程[12]利用MG和代谢蛋白质(metabolizable protein，MP)这2个整体营养指标研究了绒山羊体内葡萄糖和蛋白质营养平衡，结果表明生绒的适宜MG/MP为1.06。后备奶牛处于体蛋白质和体脂肪沉积的重要时候，MG对后备奶牛的生长发育能起到重要的调控作用，因此，有必要根据我国现有的后备奶牛饲养条件研究其适宜的MG水平。本试验以8~10月龄荷斯坦后备奶牛为研究对象，通过饲喂不同MG水平饲粮，观测其生长发育、营养物质消化率和血清生化指标变化，确定此阶段后备奶牛适宜MG水平，为科学饲养后备奶牛提供理论依据和操作方法。
1 材料与方法 1.1 试验动物及设计采用单因子随机分组设计，按照出生时间相近和体重一致的原则，选取24头月龄、体重接近的健康荷斯坦后备奶牛随机分为4组，每组6头。
1.2 试验饲粮参考NRC(2001)[13]推荐的后备奶牛营养需要，设定试验牛预期日增重为0.8~1.0 kg/d，配制粗蛋白质水平为14.00%，代谢能为10.14 MJ/kg，MG水平分别为86.43、99.93、113.59和126.42 g/kg的4种试验饲粮，试验饲粮组成及营养水平见表1。
原料的MG水平通过卢德勋[9]提出的公式计算：
MG(g/kg)=POEG+BSEG=0.09×K1× Pr+0.9×K2×BS。式中：POEG为由瘤胃发酵产生的丙酸转化形成的葡萄糖；BSEG为由过瘤胃淀粉提供的葡萄糖；K1为瘤胃内丙酸吸收率；Pr为瘤胃内丙酸产量；K2为过瘤胃淀粉在小肠中内的吸收率；BS为过瘤胃淀粉量。下式同。
由于丙酸吸收率测定难度较大，目前没有奶牛瘤胃丙酸吸收率相关报道，本试验借用韩飞[14]在绵羊上测定的丙酸吸收率与丙酸产量的回归公式：
K1=－81.407/Pr+0.796 (R2=0.800 5，P<0.05，n=17)。丙酸产量、过瘤胃淀粉量和过瘤胃淀粉在小肠内的吸收率参照兰旭青[15]的方法测定。玉米、豆粕、麦麸、羊草和玉米青贮的MG测定值分别为284.78、85.51、101.53、44.64、56.88 g/kg，饲粮MG水平由原料MG测定值加权计算。
1.3 饲养管理试验在扬州大学试验牧场进行，饲养时间为2013年6月至2013年8月。试验牛分组饲养，每天清理粪便2次，每星期对试验场地消毒1次，预试期10 d，试验期60 d。预试期按体重的2.45%(以干物质计)饲喂A组饲粮进行过渡，试验期各组分别饲喂相应试验饲粮。根据试验牛剩料和体重增长情况，每15 d提高饲粮饲喂量10%。每天饲喂2次，第1次06:00，第2次17:00。饲喂方式采用先粗后精的方式，羊草均切碎饲喂。
1.4 测定指标与方法 1.4.1 生长发育指标试验期开始当天(第0天)、第15天、第30天、第45天、第60天在晨饲前称重，记录开始体重和结束体重，计算平均日增重；记录试验期第21~25天和第51~55天试验牛干物质采食量，在晨饲前收集各组试验牛前1天的剩料，用于测定干物质采食量，计算平均日采食量；试验第0天、第30天、第60天，即试验牛8、9、10月龄在晨饲前测量体高、体斜长、胸围、腹围和管围。
1.4.2 血清生化指标试验期第0天、第30天、第60天，即8、9、10月龄在晨饲前于尾静脉采血10 mL，用UniCel DxC-800 Synchron全自动生化分析系统(Beckman Coulter,美国)测定血清尿素氮含量，血清胰岛素含量用南京建成酶联免疫分析(ELISA)试剂盒测定。
 | 表1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (DM basis) % |
采用盐酸不溶灰分(AIA)法测定营养物质消化率，在试验期第21~25天、第51~55天进行消化试验，连续收集粪便5 d，65 ℃烘干后密封保存。
饲粮样品的的采集与处理：消化试验期内连续采集5 d饲粮样品，充分混合后，用于测定饲粮的营养物质含量。
粪便样品的采集与处理：消化试验期内在早、中、晚3个阶段分别收集试验牛粪便100 g，并立刻加入20 mL 10%的硫酸固定氨，实验室65 ℃烘干后，混合5 d收集的粪便，粉碎过40目筛，密封保存。
饲粮及粪便样品中营养物质含量测定：用FOSS定氮仪KT-260测定粗蛋白质含量，ANKOMA-200i型半自动纤维分析仪测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量，乙醚抽提法测定粗脂肪含量，干物质和粗灰分含量测定方法参照文献[17]。
1.5 统计方法数据在Excel 2007建立数据库，利用SPSS 17.0软件进行统计分析，用平均值±标准差表示，采用SPSS 17.0中one-way ANOVA进行单因素方差分析，差异显著性检验采用LSD法，以P<0.05和P<0.01作为差异显著性判断标准。
2 结 果 2.1 不同MG水平饲粮对后备奶牛生长发育的影响后备奶牛的体重、平均日增重和平均日采食量以及发育指标分别见表2和表3。A、B、C、D组试验牛开始体重无显著差异(P>0.05)。在整个试验期A、B、C、D组的平均日增重分别为0.49、0.71、0.87、0.87 kg/d，A组试验牛平均日增重最低，显著低于B组(P<0.05),极显著低于C和D组(P<0.01)；B组试验牛平均日增重有低于C和D组的趋势(0.05≤P<0.10)。各组试验牛平均日采食量无显著差异(P>0.05)。后备奶牛体高和体斜长随着月龄的增加而极显著增加(P<0.01)，腹围和管围在试验期间无显著变化(P>0.05)，相同时间点各组试验牛体高、体斜长、胸围、腹围和管围接近。
| 表2 不同MG水平饲粮对8~10月龄后备奶牛体重、平均日增重和平均日采食量的影响 Table 2 Effects of different dietary MG levels on BW,ADG and ADFI of 8 to 10-month-old heifers |
| 表3 不同MG水平饲粮对8~10月龄后备奶牛发育指标的影响 Table 3 Effects of different dietary MG levels on development indices of 8 to 10-month-old heifers cm |
后备奶牛血清生化指标见表4。第30天、第60天A组试验牛血清尿素氮含量显著高于C组(P<0.05)，B、C和D组之间无显著差异(P>0.05)；第30天B组试验牛血清胰岛素含量极显著低于C组(P<0.01)，A、C、D组之间无显著性差异(P>0.05)。
| 表4 不同MG水平饲粮对8~10月龄后备奶牛血清尿素氮和胰岛素含量的影响 Table 4 Effects of different dietary MG levels on serum UN and INS contents of 8 to 10-month-old heifers |
后备母牛的营养物质消化率见表5。各组试验牛第21~25天、第51~55天营养物质消化率无显著差异(P>0.05)；2个阶段平均值各组间无显著差异(P>0.05)。
| 表5 不同MG水平饲粮对8~10月龄后备奶牛营养物质消化率的影响 Table 5 Effects of different dietary MG levels on nutrient digestibility of 8 to 10-month-old heifers |
葡萄糖对体脂合成影响重大，前人大量的研究表明，乙酸的利用对葡萄糖存在依赖关系，提高瘤胃内丙酸产量以及增加小肠中可消化葡萄糖的量可以提高乙酸的利用效率。葡萄糖经磷酸戊糖途径形成的还原型辅酶Ⅱ(NADPH)是乙酸合成脂肪所必需的，另外由于反刍动物体内缺少甘油激酶，脂肪合成的前体物质甘油主要由葡萄糖酵解途径提供。王俊峰等[18]报道，每合成1 g体脂肪需0.65 g葡萄糖。8~10月龄后备奶牛处在生长发育的高速阶段，维持后备奶牛适宜的增重和发育速度决定了后备奶牛是否能在13月龄达到385 kg的初配条件。本试验所选后备奶牛开始体重在292 kg左右，设定目标日增重为0.8~1.0 kg/d，从试验结果可以得出，随着饲粮MG水平的提高，后备奶牛平均日增重先升高后趋于平稳。王玲[11]在绒山羊试验也得到类似的结果。从本试验的平均日增重角度来看，饲粮MG水平为113.59 g/kg时后备奶牛体重增加的速度最高。
李文等[19]研究了中国荷斯坦后备奶牛生长发育的规律，认为后备奶牛体高、体长、胸围的生长速度在6月龄前达到最高。张卫兵等[20]研究发现，蛋白质、能量比对8~10月龄后备奶牛体高、体斜长、胸围指标等指标无显著影响。从本试验研究结果来看，各时间点各组后备奶牛发育指标接近，这可能是由于该时期后备奶牛体况发育速度较慢，在一定范围内改变饲粮组成不会对8~10月龄后备奶牛发育造成影响。
3.2 不同MG水平饲粮对后备奶牛血清生化指标的影响血清尿素氮是蛋白质代谢产物，可作为动物体内蛋白质代谢的准确指标[21]，血清尿素氮含量和蛋白质利用率相关，当蛋白质利用率降低时，血清尿素氮含量会增加[22]。通常血清尿素氮含量低，表明机体蛋白质合成率较高[23]。本试验中C组后备奶牛血清尿素氮含量最低，显著低于饲粮MG水平最低的A组。前人研究[24, 25]表明，后备奶牛血清尿素氮与粗蛋白质采食量和能量有关，但本试验粗蛋白质含量接近，代谢能水平相同，说明饲粮MG水平能够在代谢层次调节蛋白质利用率，适宜的饲粮MG水平能够提高蛋白质利用率。
胰岛素是由胰腺的β细胞分泌的，在糖类、脂类和蛋白质代谢中均发挥许多重要的作用。胰岛素能促进脂肪生成并抑制脂肪组织分解。在脂肪组织和肌肉中，胰岛素能通过脂蛋白酯酶(LPL)促进甘油三酯的合成，胰岛素能通过降低环腺苷酸(cAMP)水平、抑制蛋白激酶A和激素敏感脂肪酶(HSL)活性，从而抑制脂质分解[26]，此外在肝脏中，胰岛素促进脂肪生成并抑制生酮作用[26]。胰岛素还能通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)上游信号分子激活mTOR通路，从而调控蛋白质的合成[27]。本试验中C组血清胰岛素含量在第30天最高，极显著高于B组，这说明适宜的饲粮MG水平可能促进胰岛素分泌，从而促进机体脂肪沉积、增加蛋白质的合成，提高能量的利用率。
综合血清尿素氮和胰岛素含量可以得出，进入机体的MG存在最适宜水平，在该水平下，后备奶牛体内葡萄糖一方面能与蛋白质维持较好平衡，减少蛋白质的氧化分解供能，提高蛋白质利用率；另一方面通过影响胰岛素分泌，减少脂肪组织分解，促进脂肪沉积，并促进外周组织对酮体的利用，从而提高能量的利用率。
3.3 不同MG水平饲粮对后备奶牛营养物质消化率的影响Bagg等[28]认为犊牛6~9月龄时前胃达到成年大小，营养物质全肠道消化率能够反映消化系统的生长发育情况。本试验中后备奶牛各营养物质的消化率在整个试验期变化幅度很小，同时饲粮MG水平对此阶段后备奶牛营养物质消化率没有显著影响。可能此阶段后备奶牛各胃室的比例和消化机能已基本达到成年反刍动物水平，对营养物质的消化率也日趋稳定。张卫兵等[20]认为9月龄末后备奶牛对营养物质消化率达到稳定，而本试验认为8月龄末后备奶牛对营养物质消化率已达到稳定，这可能与后备奶牛8月龄前的饲养管理有关。
4 结 论饲粮MG水平为113.59 g/kg时能满足8~10月龄荷斯坦后备奶牛0.8~1.0 kg/d日增重的需要。
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