Физиологические потребности в энергетических и пластических субстратах и нормирование питания молочных коров с учетом доступности питательных веществ

Продолжение · 19

После того как группы коров стали получать различные рационы, молочная продуктивность в опытной группе стала возрастать по сравнению с опытной. На пике молочной продуктивности удой в опытной группе составил 28,9±0,87 кг, а в контрольной 27,6±1,63 кг (4,7%). На 55-й день разница в продуктивности составила 15,7%, на 85-й-12,5%, на 115-й день при идентичных рационах разница сохранилась (12,5%) и даже на 153-й день (19,6%) в пользу опытной группы (рис.9).

Рис.9. Молочная продуктивность коров в начале лактации.

Коровы контрольной группы в течение двух месяцев лактации теряли по 15 кг живой массы, а затем восстанавливали ее по 0,63кг в сут в течение третьего месяца и по 0,13кг в четвертый. Коровы опытной группы за второй месяц потеряли всего 5,5 кг, а восстанавливали массу по 0,4кг в сут за третий месяц и по 0,06кг за четвертый (рис.10). Таким образом, динамика изменения живой массы коров опытной группы была более сглаженной.

Рис.10 Динамика изменения живого веса коров в опыте

Установлено, что на 55-й день в крови коров обеих групп концентрация инсулина в сыворотке крови коров существенно возрастала, как после первого, так и после второго приема корма (рис.11). Это свидетельствует, что к концу второго месяца лактации наступила активация функциональной активности инсулярного аппарата поджелудочной железы, что оказало влияние на перераспределение потоков метаболитов в инсулинзависимые органы и ткани лактирующих коров. Отмечено также существенное снижение концентрации трийодтиронина в крови коров, что свидетельствует о торможении мобилизации жировых депо. В то же время если у контрольных животных выброс инсулина после приема корма превышал исходный уровень в 2,6 раз, то у опытных – только в 1,38 раза.

Указанные различия в темпах мобилизации у коров контрольной и опытной групп связаны с разным составом обменной энергии, в основном за счет большей долей ВЖК в опытной группе. В результате в артериальной крови у них всегда наблюдали повышенное содержание триацилглицеролов по сравнению с контрольными животными (рис.12).

Рис. 12 Процентное отношение среднесуточной артериальной концентрации триацилглицеролов в опытной группе к контрольной.

В предыдущих исследованиях нами показано, что по ходу лактации у коров снижается использование ВЖК в энергетическом обмене и увеличивается доля использования ацетата. В текущих исследованиях отмечена аналогичная закономерность по использованию этих субстратов и молочной железой. По ходу лактации поглощение триацилглицеролов и НЭЖК снижается, а ацетата и бутирата увеличивается, в основном за счет изменения эффективности поглощения этих метаболитов.

За счет более равномерной мобилизации жировых депо из организма коров опытной группы, доля неэстерефицированных жирных кислот (НЭЖК) от суммы поглощенных молочной железой липидных компонентов во все периоды лактации была на уровне 25%, в то время как у коров контрольной группы достигала на 55-й день 35%, а к 115-му дню снижалась до 15% (рис.13).

Рис.13 Относительное поглощение НЭЖК молочной железой от суммы поглощенных триацилглицеролов и НЭЖК

При этом жирнокислотный состав молока коров контрольной и опытной групп не различался, т.к. увеличенное поглощение триацилглицеролов молочной железой у коров опытной группы компенсировалось меньшим поступлением НЭЖК и большим выделением липидов с молоком.

Балансовые обменные опыты показали, что в период 85-го дня лактации наблюдалась уже отложение энергии в тканях (11,6 ± 0,55 МДж/сут), при этом также избыток обменного белка шел на отложение в тканях (63,9±12,7). На торможение липолиза и активацию липогенеза указывает повышение дыхательного коэффициента у коров контрольной группы до 0,88 и сохранения у коров опытной группе на уровне первого месяца лактации -0,78.

За счет использования в рационах коров опытной группы белковых кормов с разным набором незаменимых аминокислот в нераспадаемом протеине, в химусе, поступающем в кишечник содержание метионина было выше на 42%, лейцина на 17%, фенилаланина на 17%, лизина на 24,6%, гистидина на 76,3%, чем у коров контрольной группы (табл.52).

Таблица 52

Содержание незаменимых аминокислот в химусе двенадцатиперстной кишки, % от суммы кислот

В результате этого в составе обменного белка концентрация этих аминокислот была также увеличена –метионина на 32,6%, лейцина на 2,1%, фенилаланина на 13,4%, лизина на 21,4%, гистидина на 74,4% (табл.53).

Таблица 53

Содержание незаменимых аминокислот в составе обменного белка

При одинаковом поступлении обменного белка среднесуточная концентрация незаменимых аминокислот была выше в цельной крови коров опытной группы (метионина на 13,4; лейцина на 55,5; фенилаланина на 27,7; лизина на 1,3 и гистидина на 51,5%), что и приводило к повышению продукции молочного белка у коров опытной группы за 3 месяца опыта с 25-го по 115-й день лактации на 11,5%, удоя- на 13,4%, молочного жира- на 4,4%, белковомолочности - на -2,6%).

Общая эффективность использования обменной энергии на образование молока в этот период достигала в контрольной группе 46,2%; 41,1% и 36,2%, а в опытной группе 55,4%, 45,4 и 40,6% (рис.14). За счет оптимизации аминокислотного питания эффективность использования азота в опытной группе достоверно возрастала с 40,3 до 52,5% (протеин молока от переваренного протеина корма) на второй месяц лактации, с 38,5 до 41,2 – в третий и с37,8 до 43,2 в четвертый (рис.15). Следовательно, за счет дополнительной оптимизации рационов, с учетом субстратной обеспеченности энергетического обмена и синтеза компонентов молока, можно повысить эффективность использования обменной энергии и обменного протеина на образование молока, как основной продукции у лактирующих коров. Расход концентратов за время проведения опыта составил в контрольной группе 400г на литр молока, а в опытной 330г/литр. В опытной группе также отмечено большее потребление грубых кормов на 133 г по сухому веществу.

Рис.14 Общая эффективность использования обменной энергии на образование молока

Рис. 15 Эффективность использования переваримого протеина на образование молочного белка.

Проведенная экспериментальная проверка эффективности нормирования питания высокопродуктивных коров с учетом субстратного обеспечения энергетических и продуктивных функций показала, что за счет дополнительной оптимизации рационов можно повысить эффективность использования обменной энергии и обменного протеина на образование молока на 5% и увеличить продуктивность на 10-15%.

5.2. Практическое применение подходов к определению поступления конечных продуктов переваривания при всасывании для оптимизации питания молочного скота в научно-хозяйственных опытах

Для проверки практического использования разработанных нами ряда критериев и подходов при нормировании кормления был проведен научно-хозяйственный опыт в ПХ «Пушкинское» Нижегородской области на двух группах коров черно-пестрой голштинизированной породы, по 10 голов. Коровы были подобраны в группы по принципу парных аналогов: по молочной продуктивности за предыдущую лактацию, по живой массе, по срокам отела. Учет молочной продуктивности коров проводили через каждые 10 дней. Опыт проводился с 30-го по 80-й день лактации.

На основе анализа кормов, рациона и молочной продуктивности и состава молока были определены параметры питания, нуждающиеся в оптимизации. Ставилась задача увеличить обеспеченность организма коров глюкозой, аминокислотами, высшими жирными кислотами и витамином А. С этой целью были введены комплексные кормовые добавки в состав комбикорма и премикса. Для коров опытной группы часть ячменя и подсолнечного жмыха в составе комбикорма была заменена на кукурузу, кукурузный глютен, кровяную муку и говяжий жир. В составе премикса витаминный препарат Микровит А 500 был заменен на препарат микровит-супра 1000 по активности. При этом кукурузное зерно вводили для обеспечения поступления в кишечник 1000-1200 г крахмала, липиды в составе рациона доводили до 4% для обеспечения за счет липидов корма вместо 60 -70% синтеза молочного жира, белковые добавки (кровяную муку и кукурузный глютен)- для обеспечения дополнительного поступления 180г обменного протеина (табл. 54).

Таблица 54

Исходные данные для оптимизации рационов

Во время опыта коровы всех групп получали изопротеионовые рационы, согласно молочной продуктивности (табл. 55, 56). Однако в опытной группе был снижен уровень распадаемого протеина, за счет подбора компонентов комбикорма и был увеличено содержание нераспадаемого протеина. За счет включения более энергоемких добавок в комбикорм возросло и содержание обменной энергии в рационах опытной группы.

Таблица 55

Рационы кормления лактирующих коров в контрольной группе

Таблица 56

Рационы кормления лактирующих коров в опытной группе

Грубые корма раздавались в виде кормосмеси два раза в сутки, свекла, патока и концентраты -6 раз в сутки, с равными интервалами. В конце опыта у коров с помощью пищеводного зонда были отобраны пробы рубцового содержимого, и взята кровь из яремной вены.

Анализ рубцового содержимого показал, что частая раздача концентратов поддерживала уровень рН рубцового содержимого на оптимальном уровне для деятельности микрофлоры (табл. 57). При этом наблюдалось и нормальное количество инфузорий. В то же время из-за относительно невысокого содержания СП в рационе -13%, уровень аммиака в рубце не был оптимальным для синтетической деятельности рубцовой микрофлоры. Но разницы между группами отмечено не было и можно предполагать, что в обеих группах у животных микробный синтез в рубце шел с одинаковой эффективностью.

Таблица 57

Показатели рубцовой ферментации в рубце у коров

Продолжение · 20

В результате оптимизации рационов у коров опытной группы произошло увеличение молочной продуктивности (табл.58, рис.16) на 6,5% за весь период опыта. Более значительно возросла в опытной группе продукция молочного жира –на 15% и белка на 11%. Разница в продукции молочного белка между группами составила 105г вместо расчетных 130г. При этом также отмечалось увеличение выделения с молоком витамина А – на 15%.

Таблица 58

Показатели продуктивности и состава молока подопытных коров за 50 дней опыта

*Достоверность различий между группами определена по методу парных сравнений.

Рис.16 Динамика молочной продуктивности

По 4 парам учетных животных продукция витамина А выросла на 25%, удой -14%, производство молочного белка на 13,45%, энергия удоя – на 12,3%. В опытной группе величина отрицательного баланса составила -13,4МДж в контрольной группе -23 МДж. На конец опыта (80-й день лактации) в опытной группе было уже осеменено 7 коров, а в контрольной только 2.

При анализе метаболитов крови отмечено (табл.59) более низкая концентрация в крови коров опытной группы мочевины и неэстерефицированных жирных кислот (НЭЖК).

Таблица 59

Показатели крови коров во время опыта

Оптимизация питания по критериям субстратной обеспеченности метаболизма в условиях колхоза им. Ленина Жуковского района Калужской области, в стаде с уровнем молочной продуктивности 6тыс. кг молока в год, также показала высокую эффективность разработанных новых норм (рис.17).

Рис. 17 Динамика суточных удоев

Опыт, проведенный в условиях ОПХ «Ермолино» Боровского района Калужской области на коровах с годовой продуктивностью 4 тыс. кг молока, показал, что оптимизация питания таких коров по дополнительным критериям субстратной обеспеченности метаболизма оказывается эффективным и для коров со среднем уровнем продуктивности (рис.18).

Рис. 18. Динамика суточных удоев

Таким образом, проведенные опыты показали, что определение доступности питательных веществ кормов к усвоению или перевариванию позволяет прогнозировать продуктивный эффект, вести обоснованную оптимизацию рационов и устанавливать нормы с учетом этого показателя.

Литература к главе 5

Методы биохимического анализа (Справочное пособие). Под ред. Кальницкого Б.Д., Боровск, 1997.,356 с.

Физиологические потребности в питательных веществах и нормирование питания молочных коров., (справочное пособие), Боровск., 2001., 120с.

6. Заключение

Развитие теории кормления жвачных в последние годы базировалось на новых данных, полученных в физиологических экспериментах по количественной оценке конверсии компонентов кормов в преджелудках, последующего поступления продуктов всасывания в метаболический фонд и использования субстратов на биосинтез компонентов молока и теплопродукцию.

Установлены фундаментальные закономерности превращения питательных веществ корма в преджелудках и кишечнике в конечные продукты переваривания и на их основе начаты исследования по системному моделированию биоценоза рубца. Разработанная первая версия модели позволяет вести прогнозирование образования конечных продуктов переваривания на всех типичных рационах для крупного рогатого скота. Практическое значение разработки состоит в том, что она дает основу для более эффективной оценки питательной ценности рациона и прогноза потоков всасывающихся субстратов, необходимого для оптимизации питания высокопродуктивного скота, в том числе для обоснования способов направленной регуляции образования и соотношения всасывающихся субстратов, оказывающего влияние на качество получаемой продукции и на клинико-физиологическое состояние животного. Разработанная система оценки рационов в настоящее время может использоваться на практике для более точной оценки содержания обменной энергии в кормах в рамках существующей детализированной системы нормированного питания жвачных.

Выявлены закономерности использования субстратов стенкой пищеварительного тракта, печенью и молочной железой, а также определены факторы, влияющие на соотношение окисляющихся субстратов. Проведенные исследования позволяют сделать заключение, что кормление животных, адекватное их физиологическим потребностям, возможно лишь на основе прогнозирования не только количества обменной энергии и азотистого эквивалента, но и поступления основных субстратов и незаменимых факторов питания, лимитирующих процессы биосинтеза в организме.

При установке потребности животных в пластических и энергетических субстратах применяли следующие принципы установления норм:

1. Учет минимальных потребностей в энергетических и пластических субстратах для синтеза компонентов молока на основе биохимических соотношений (стехиометрия б/х реакций).

2. Учет метаболических превращений субстратов в организме (глюконеогенез, кетогенез, липогенез и липолиз в жировой ткани, переаминирование, распад и синтез белка).

3. Учет использования субстратов в энергетическом обмене в зависимости от стадии лактации.

4. Учет гормонального статуса коров в зависимости от стадии лактации.

5. Учет особенностей преджелудочного и кишечного пищеварения (распад протеина, крахмала, фракций клетчатки, липидов, микробный синтез, переваривание белков, углеводов и липидов в кишечнике).

6. Учет зависимости парциальной эффективности молокообразования (ЭУ/ОЭ-ТП) от состава обменной энергии

7. Учет эффективности синтеза молочного белка

8. Учет породных особенностей

Для применения полученных результатов в практике кормления учитывали следующие критерии для выбора нормируемых показателей:

-Физиолого-биохимическая необходимость и важность нормируемого параметра;

-Установленная связь показателя с продуктивными и др. качествами;

-Наличие проверенной системы анализа нового показателя;

-Первичный банк данных кормов с необходимыми показателями;

-Система адаптации табличных показателей к конкретным условиям;

-Возможность практического использования (доходчивость и т. д.);

-Стимул для повышения производства (связь поле –агроном, кормушка-зоотехник, продукция, прибыль, рентабельность);

-Унификация всех показателей;

-Восприимчивость показателя к новым данным (в блоке установления потребности и в блоке оценки рациона);

При оптимизации рационов согласно установленным нормам решали следующие задачи:

1. Обеспечение потребности в основных питательных веществах (нутриентах, субстратов, конечных продуктов переваривания) с учетом стадии лактации, живой массы, упитанности, уровня молочной продуктивности и состава молока;
2. Снижение темпов мобилизации жировых депо;
3. Увеличение эффективности использования обменной энергии;
4. Увеличение эффективности использования обменного белка;
5. Снижение темпов падения кривой лактации;
6. Поддержание микробного синтеза в рубце, уровня потребления корма, переваривания клетчатки;
7. Поддержание или увеличение белковомолочности;
8. Поддержание нормального жирнокислотного состава молока.

Материалы по развитию теории и практики кормления, адекватного физиологическим потребностям разных генотипов животных опубликованы в трудах ВНИИФБиП, материалах совещаний (ВНИИФБиП, Боровск, 1998; 1999), в журналах Зоотехния (№ 2, 6, 10, 1998 г.), Вестник РАСХН (№1, 2000 г.), в материалах международного симпозиума “Energetic Feed Evaluation and Regulation of the Nutrient and Energy Metabolism in Farm Animals (Rostock, Germany, 1998), в журнале Journal of Dairy Research (Cambridge, 2000, 67). По результатам исследований ВНИИФБиП, ВИЖ, ВИК и Северо-Кавказского НИИЖ подготовлены и изданы рекомендации по нормированию “Протеиновое питание молочных коров” (Боровск, 1998), которые являются составной частью новой системы питания жвачных животных.

Выполнены фундаментальные физиолого-биохимические эксперименты по изучению образования субстратов в пищеварительном тракте и их использования в энергетическом обмене и при синтезе компонентов молока в молочной железе. На их основе обоснованы и разработаны нормы оптимальных потребностей молочных коров в основных субстратах и ряде незаменимых аминокислот для достижения высокой эффективности биоконверсии питательных веществ корма в молочную продукцию.

Проведенная экспериментальная проверка эффективности нормирования питания высокопродуктивных коров с учетом субстратного обеспечения энергетических и продуктивных функций показала, что за счет дополнительной оптимизации рационов можно повысить эффективность использования обменной энергии и обменного протеина на образование молока на 5% и увеличить продуктивность на 10-15%.

Несмотря на обширный экспериментальный материал по вопросам физиологии и биохимии питания жвачных животных, для полной реализации субстратного принципа оптимизации рационов необходимы дальнейшие исследования по целому ряду вопросов. Необходимо углубить теорию в направлении моделирования баланса основных энергетических и пластических субстратов и метаболитов на уровне органов и тканей. Недостаточно исследований по изучению вопроса о возможности целенаправленной регуляции образования количества и соотношения отдельных субстратов в пищеварительном тракте и межуточном обмене с тем, чтобы кормовыми, химическими и биологическими факторами изменить и корректировать направленность превращений и переваривание питательных веществ корма и соответственно - конверсию субстратов в продукцию животноводства нужного качества.

• Задачи дальнейших исследований
• 1. Расширение банка данных кормов с учетом доступности питательных веществ к перевариванию
• 2. Поиск регуляторных факторов управления наработки конечных продуктов переваривания
• 3. Изучение особенностей метаболизма голштинизированного молочного скота.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Нормы потребности в обменных аминокислот для высокопродуктивных лактирующих коров

Приложение 2

Нормы кормления лактирующих коров, г

Приложение 3

Характеристика кормов по их доступности к перевариванию (г/кгСВ корма)

Продолжение · 21

Приложение 4

Нормы потребности коров в энергетических субстратах

(живая масса коров 500-550 кг; суточный удой до 25 кг; жир – 3.8 %).

Приложение 5

Нормы потребности коров в энергетических субстратах

(живая масса коров 600-650 кг; суточный удой до 35 кг; жир – 3.8 %).

Физиологические потребности в энергетических и пластических субстратах и нормирование питания молочных коров с учетом

доступности питательных веществ

(справочное руководство)

Утверждено к печати Ученым советом ВНИИ физиологии,

биохимии и питания с.-х. животных.

Редактор издания В.Д. Кальницкая

Компьютерная верстка Л.Л. Полякова

Полиграфическое исполнение А.В. Бочаров

Издательство ВНИИ физиологии, биохимии и питания

сельскохозяйственных животных. Лицензия ИД №03641

формат 70х100/16. объем 26,2 п.л. Тираж 100 экз.

249013 Калужская обл., г. Боровск. ВНИИФБиП с.-х. животных

тел. 546-34-15