Молочная продуктивность и азотистый обмен у коров в первую фазу лактации при разном уровне нейтрально-детергентной клетчатки и жира в рационе

Актуальность темы

Продуктивность молочных коров во многом зависит от их обеспеченности обменным протеином, который, как известно, формируется за счет микробного белка, поступившего из преджелудков в кишечник, кормового белка, не распавшегося в рубце, и эндогенного протеина (Фицев, Воронкова, 1986; Прот. питание., Боровск, 1998; Харитонов, Кальницкий, 2004; Santos, 1998).

Предполагается, что уровень поступления различных источников обменного протеина в кишечник коров может варьировать в зависимости от содержания нейтрально-детергентной клетчатки (НДК) в рационе. В процессе переваривания клетчатка может влиять на микробиологические процессы в пред желудках, их моторику, а также скорость эвакуации содержимого. При этом может меняться глубина расщепления кормового протеина в рубце, уровень образования микробного белка, обеспечивая тем самым поступление доступных для всасывания аминокислот в кишечник.

Для высокопродуктивных молочных коров требуется повышенная концентрация обменной энергии в рационе, что достигается за счет снижения уровня клетчатки (Чмырь и др., 2002; Воробьева, 2003). Это часто является причиной нарушения пищеварения и снижения молочной продуктивности животных (Clark, Armentano, 1997). В то же время молочным коровам, как жвачным животным, необходим определенный оптимальный уровень клетчатки в рационе (Чмырь и др., 2002; Воробьева, 2003).

Остается слабо изученным влияние разных фракций клетчатки кормов (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и другие) на процессы азотистого обмена у молочных коров, что необходимо для обоснования нормирования ее уровня и фракций в рационе этих животных.

Эффективность использования аминокислот на синтез белка в организме, в том числе и молочного, в значительной мере зависит от количества, то есть от уровня обменной энергии в рационе.

Известно, что до 30% и более аминокислот при несбалансированном питании может расходоваться на энергетические цели. В связи с этим особое внимание уделяется регуляции метаболизма азотистых веществ в тесной взаимосвязи с уровнем и качеством протеинового и энергетического питания (Медведев, 1999).

Особенно большая потребность высокопродуктивных коров в энергии бывает в начале лактации, когда потребляемые с кормом питательные вещества не обеспечивают затрат энергии, идущей на синтез молока, и животные интенсивно расходуют запасы питательных веществ, отложенные в теле (Кошаров, Курилов, 1979; Медведев, 1999; Янович и др., 2000).

Основной целью наших исследований явилось изучение особенностей азотистого обмена и молочной продуктивности коров при различном содержании НДК и уровне обменной энергии в рационе, что может быть использовано для уточнения норм питания высокопродуктивных коров.

Были поставлены следующие задачи:

— определить обеспеченность аминокислотами организма коров в первую фазу лактации при разном уровне НДК в рационе и влияние уровня НДК на молочную продуктивность;

— изучить влияние повышенного уровня обменной энергии за счет введения жира в рацион высокопродуктивных коров в начале лактации на молокообразование и обмен азотистых веществ.

Научная новизна. В результате проведенных исследований определен оптимальный уровень НДК в рационе лактирующих коров в начале лактации, составляющий 31,0−35,0%, а также влияние разного уровня НДК на обеспеченность организма аминокислотами коров и их молочную продуктивность. Увеличение уровня обменной энергии в рационе высокопродуктивных коров в первую фазу лактации на 6% за счет включения жировой добавки повышает эффективность использования аминокислот организмом животных на молокообразование.

Практическая значимость работы. Полученные данные могут быть использованы при совершенствовании системы кормления и уточнении норм НДК, а также уровня обменной энергии в рационах высокопродуктивных коров в первую фазу лактации.

Положения., выносимые на защиту.

1.Уровень НДК в рационе лактирующих коров в первую фазу лактации влияет на обеспеченность организма этих животных аминокислотами и эффективность их использования на молокообразование;

2. Повышение уровня обменной энергии в рационе высокопродуктивных коров в начале лактации на 6% по сравнению с существующими нормами за счет включения «защищенного» жира увеличивает молочную продуктивность и повышает обеспеченность организма аминокислотами.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на научно-практической конференции «Научные основы повышения продуктивности сельскохозяйственных животных» (Краснодар, 2009), на научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и практики в современных условиях и пути их решения» (Казань, 2009), на 5-й международной конференции «Актуальные проблемы биологии в животноводстве» (Боровск, 2010), на межлабораторном заседании сотрудников отделов питания и регуляции ВНИИФБиП (Боровск, 2010).

Публикации результатов исследований. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 статей в научных журналах и сборниках региональных трудов, в том числе 3 из них в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация изложена на 130 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов исследований и их обсуждения, заключения, выводов, практических предложений, списка используемой литературы и приложений.

Список литературы

включает 222 источника, в том числе 91 иностранных. Работа иллюстрирована 25 таблицами и 3 рисунками.

Выводы.

1. Уровень нейтрально-детергентной клетчатки (НДК) в сухом веществе рационов молочных коров в первую фазу лактации оказал влияние на молочную продуктивность и азотистый обмен этих животных.

Среднесуточный удой коров 2-й и 3-й групп, в рационе которых уровень НДК в сухом веществе составлял 31,3% и 33,5% соответственно, был на 25,8 и 16,7% выше, чем у животных 1-й группы при содержании в рационе 29,0% НДК. Концентрация в крови ряда свободных незаменимых аминокислот (треонин, метионин, фенилаланин, гистидин и аргинин) и глюкогенных аминокислот у коров 2-й и 3-й групп была ниже, чем у животных 1-й группы, при более высокой величине поглощения суммы аминокислот (+14,0 и 7,9% у животных 2-й и 3-й групп соответственно) и глюкозы молочной железой.

2. При увеличении во II период опыта уровня НДК в среднем на 12,1% в сухом веществе рационов коров всех групп различия в молочной продуктивности между группами в основном сохранились. Большее увеличение удоев в сравнении с I периодом наблюдалось у животных 1-й и 2-й групп — на 6,5 и 2,1% соответственно. При этом повысилась эффективность использования азота корма животными 1-й и 2-й групп, и в большей степени на отложение в теле — на 9,7 и 4,8%, соответственно. У коров 1-й и 2-й групп возросло также поглощение молочной железой из крови свободных аминокислот, особенно глюкогенных, и глюкозы.

3. Повышение содержания НДК в сухом веществе рационов коров 1 -й и 2-й групп до 38% (III период) привело к снижению среднесуточных удоев на 8,2 и 5,3% соответственно, уменьшению выделения молочного белка при увеличении суточной продукции жира в молоке на 8,7 и 3,0% по сравнению со II периодом. Снизилась эффективность использования азота корма животными на отложение в теле, и в меньшей степени на молокообразование.

4. В III период у коров 3-й группы, получавших во II период рацион с таким же уровнем НДК (38%), среднесуточный удой повысился на 6,2%. Вероятно, это связано с адаптацией процессов пищеварения животных к такому уровню НДК в рационе еще в предшествующий период.

5. Результаты проведенных исследований позволяют считать, что оптимальный уровень НДК в сухом веществе рационов для коров в первые месяцы лактации находится в интервале 31,0−35,0%.

6. Увеличение уровня обменной энергии в рационе высокопродуктивных коров в первую фазу лактации на 6,0% за счет применения жировой добавки «Энерфло» привело к повышению среднесуточного удоя на 8,4% (Р<0,05), продукции молочного белка на 18,5 (Р<0,05) и жира на 4,6%.

7. При повышении за счет жировой добавки уровня обменной энергии в рационе отмечено снижение в крови концентрации большинства свободных аминокислот, что может быть связано с использованием большего их количества на синтез молочного белка. При этом уровень метионина, лизина и фенилаланина в крови оставался высоким, возможно, вследствие относительного сокращения расхода этих аминокислот на образование жира, в том числе молочного.

Предложения производству.

1. В рационах молочных коров в начальный период лактации предлагается поддерживать уровень НДК в рационе в пределах 31,0−35,0% с целью эффективного использования азотистых веществ организмом животных и увеличения их молочной продуктивности.

2. Для рационального использования лимитирующих аминокислот организмом высокопродуктивных коров и поддержания высокой молочной продуктивности уровень обменной энергии в рационе следует увеличить на 6,0% за счет жира.

5.

Заключение

.

Потребность жвачных животных в полноценном протеине обеспечивается за счет белка, который поступает из сложного желудка в кишечник, где происходит его переваривание и всасывание. Количество аминокислот, всосавшихся из кишечника, характеризуется как обменный протеин (Протеиновое питание., 1998; Кальницкий, Харитонов, 2004).

Обеспечение организма аминокислотами зависит от уровня синтеза микробного белка в преджелудках и от количества, состава и переваримости той части кормового протеина, которая избежала распада в рубце. Многочисленные опыты показали, что потребность жвачных животных в аминокислотах за счет микробного белка удовлетворяется только у низкопродуктивных животных на 70−75%, а у более продуктивных коров лишь на 30−40%.

Предполагается, что уровень поступления различных источников обменного протеина в кишечник коров может варьировать в зависимости от содержания клетчатки в рационе и ее фракционного состава. Клетчатка совершенно необходима для нормального функционирования, как пищеварительной системы, так и организма в целом. При этом может меняться глубина расщепления кормового протеина в рубце, уровень образования микробного и выделения эндогенного белка, скорость эвакуации кормовых частиц из преджелудков и в кишечнике, что отражается на переваривании питательных веществ, обеспечении молочной железы предшественниками для образования компонентов молока.

Для высокопродуктивных молочных коров требуется высокая концентрация обменной энергии в рационе, что достигается за счет снижения уровня клетчатки. Это часто является причиной нарушения пищеварения и снижения молочной продуктивности (Clark, Armentano, 1993).

Новые технологии заготовки грубых и сочных кормов в хозяйствах не всегда позволяют получать эти корма с достаточным содержанием в них клетчатки. В результате этих причин в практических условиях стало очень трудно балансировать рационы по клетчатке в соответствии с существующими нормами за счет грубых и сочных кормов собственного производства. В то же время молочным коровам, как жвачным животным, необходим определенный оптимальный уровень клетчатки.

Качество клетчатки зависит от соотношения в ней лигнина, целлюлозы и гемицеллюлоз или нейтрально-детергентной (НДК) и кислотно-детергентной клетчатки (КДК) (целлюлоза и наименее переваримые неуглеводные компоненты: лигнин, кутин, кремний). Медленнорасщепляемая нейтрально-детергентная клетчатка остается в рубце дольше. Это задерживает эвакуацию рубцового содержимого, тем самым уменьшается общее потребление корма. С увеличением расщепляемости НДК идет смещение переваривания питательных веществ из сложного желудка в кишечник. В связи с этим знание параметров конверсии клетчатки в желудочно-кишечном тракте имеет существенное значение при оценке рационов (Чмырь, и др., 2002; Воробьева, 2003).

Эффективность использования протеина и фактическая потребность в нем коров тесно связаны с энергетической и углеводной питательностью рационов. При недостатке энергии и углеводов белок корма расходуется на образование энергии и удовлетворение энергетических потребностей, что приводит к снижению эффективности его использования на образование белков молока (Voolfson, 1983; Алиев, 1997).

В связи с этим представляет значительный научный интерес изучение процессов азотистого обмена и молочной продуктивности коров при различном содержании нейтрально-детергентной клетчатки (НДК) и состава обменной энергии в рационе.

Для выполнения поставленных задач было проведено 2 эксперимента.

В I периоде первого опыта с 15-го по 45-й день лактации группы животных получали рационы, различающиеся содержанием НДК за счет разного вида силоса. Среднесуточный удой коров 2-й группы превышал молочную продуктивность животных 1-й группы на 25,8%, продукция молочного белка на 12,3, выделение жира с молоком — на 20,5%.

Отмечено увеличение уровня ряда незаменимых аминокислот: лейцина, валина и изолейцина. При этом уровень глюкогенных аминокислот (аланин, аспарагиновая кислота) был ниже по сравнению с животными 1-й группы, что могло быть обусловлено усилением глюконеогенеза, о чем свидетельствует повышение уровня мочевины и глюкозы в крови, увеличение выделения азота с мочой у этих животных.

У коров 3-й группы, получавших рацион с содержанием НДК (33,5%), среднесуточный удой, выделение жира с молоком и молочного белка были выше по сравнению животными 1-й группы. На фоне такого уровня продуктивности концентрация незаменимых свободных аминокислот в крови яремной вены была несколько ниже, прежде всего за счет метионина, валина и лейцина.

Отмечено более высокое поглощение молочной железой незаменимых аминокислот — изолейцина, фенилаланина, лизина, валина, лейцина, которые использовались на синтез белков молока, включающих эти аминокислоты в большей мере, и которые являются потенциально лимитирующими молочную продуктивность.

Повышение поглощения молочной железой аминокислот из крови можно рассматривать как фактор, характеризующий рост молочной продуктивности. Многие исследователи считают, что повышение коэффициента извлечения из крови отдельных аминокислот является отражением их дефицита при создавшемся уровне молокообразования, а аминокислоты, которые поглощаются с большей интенсивностью, являются лимитирующим фактором для дальнейшего роста молочной продуктивности коров (Mepham, 1983; Cant et al., 1993).

По данным Харитонова и Материкина (1997) между переваримостью клетчатки в рубце и протеина в кишечнике имеется прямая связь, что обусловлено наличием фракции протеина, структурно связанной с клеточными стенками. Именно эта фракция для некоторых кормов с низкой потенциальной переваримостью и определяет расщепление сырого протеина в кишечнике. При микробной ферментации клетчатки увеличивается доступность внутриклеточных белков для протеолитических ферментов кишечника. При недостаточном разрушении клеточных стенок значительное количество белков остается изолированным целлюлозной оболочкой, что приводит к снижению переваримости сырого протеина растительных кормов.

Во II период исследований с 45-го по 75-й день лактации в рационах коров всех групп содержание НДК было увеличено по сравнению с I периодом опыта в среднем на 12,1%. Среднесуточный удой коров 1-й и 2-й групп увеличился на 5,4 и 2,1% по сравнению с предыдущим периодом, а удой животных 3-й группы изменился в меньшей степени.

У коров 2-й группы при содержании в рационе НДК 35,1% молочная продуктивность превышала 1-ю группу на 17,9%, при увеличении суточной продукции молочного белка и жира. Содержание НДК в рационе коров 3-й группы было самым высоким — 38,1%, среднесуточный удой был выше, чем в 1-й, на 11,7%.

У коров 2-й группы отмечено увеличение содержание главных глюкогенных аминокислот в крови коров, что может быть связано со снижением использования их в качестве энергетических субстратов. Это предположение согласуется с уменьшением уровня глюкозы в крови яремной вены у животных этой группы.

Отмечено более высокое поглощение молочной железой коров 2-й группы валина (+26,4%, Р<0,05), лейцина (+16,8%, Р<0,05), аргинина, при меньшем поглощении фенилаланина и тирозина в сравнении с животными 1-й группы.

Содержание НДК в рационе коров 3-й группы находилось на самом высоком уровне (38,1%), среднесуточный удой был выше, чем в 1-й группе на 11,7%, выделение жира в составе молока на 25,0% за счет большего процентного содержания жира в молоке, выделение белка с молоком было ниже на 8,0%.

В III период исследований (75-й — 105-й дни лактации) количество НДК в рационах животных всех групп было доведено до уровня 38% за счет преимущественного использования разных кормовых источников (сено, силос). При этом среднесуточный удой коров 1-й и 2-й групп несколько снизился по сравнению с предыдущим периодом, а у животных 3-й группы, которые во II период получали рацион также с повышенным уровнем НДК, величина молочной продуктивности сохранилась. По-видимому, это обусловлено адаптацией процессов пищеварения этих животных к такому уровню НДК в предыдущий период.

У коров 2-й группы общий уровень свободных аминокислот был несколько ниже по сравнению с 1-й группой в основном за счет ряда незаменимых аминокислот (валин, лизин, гистидин и метионин), которые более интенсивно использовались на молокообразование. Об этом свидетельствует величина поглощения гистидина, лизина, фенилаланина и лейцина, которая повысилась в среднем на 17,8%, и в меньшей степени других аминокислот. Подтверждением этому служат показатели степени извлечения этих аминокислот.

У коров 3-й группы в этот период суточный удой по сравнению с 1-й группой был выше (+22,5%), а также суточное выделение жира с молоком.

32,2%) и продукция белка (+6,4%). Концентрация свободных аминокислот в крови яремной вены была несколько ниже по сравнению с 1-й группой, в основном за счет незаменимых аминокислот — треонина, гистидина, а из заменимых — орнитина, аспарагиновой кислоты, что обусловлено использованием этих аминокислот на молокообразование.

На основании полученных данных можно констатировать, что оптимальное содержание НДК в рационах молочных коров в начале лактации составляет 31,0 — 35%, а равное 38% может служить верхней границей.

Известно, что до 30% и более аминокислот при несбалансированном питании может расходоваться на энергетические цели. В связи с этим особое внимание уделяется регуляции метаболизма азотистых веществ в тесной взаимосвязи с уровнем и качеством протеинового и энергетического питания (Агафонов, 2006). Особенности обмена энергии у высокопродуктивных коров определяются главным образом потреблением корма и расходованием энергии на образование компонентов молока (Медведев, 1999).

Для получения рационов с высоким содержанием энергии необходимо включать в рационы коров жиры. Жиры обладают высокой энергетической ценностью — почти вдвое выше по сравнению с обычными типами кормов.

Для предотвращения негативных эффектов, которые могут возникнуть при скармливании жиров, на происходящие в рубце процессы, имеются различные добавки, получившие название «защищенных» жиров. Этот термин является в значительной мере условным, так как в данном случае основной задачей этих продуктов является защита от переваривания в рубце, а также не оказывать ингибирующего воздействия на функционирование рубца.

В связи с этим было исследовано влияние изменения состава обменной энергии за счет включения «защищенной» жировой добавки.

Энерфло) в рационе высокопродуктивных коров на их молочную продуктивность и азотистый обмен в организме, а также на обеспеченность незаменимыми аминокислотами. Коровам опытной группы дополнительно скармливали жировую добавку «Энерфло» в количестве 0,38 кг, что повысило содержание обменной энергии в рационе на 6,0%.

Включение в рационе высокопродуктивных коров «защищенной» жировой добавки для балансирования содержания обменной энергии, оказало положительное влияние на молочную продуктивность коров.

Установлено, что при увеличении уровня обменной энергии в рационе среднесуточный удой коров опытной группы составил 42,5 кг, что превышало продуктивность животных контрольной группы на 8,1%, выделение молочного белка на 18,4% (Р<0,05) и жира на 4,5%.

Повышение молочной продуктивности коров, в том. числе суточного выделения белков в составе молока, видимо, связано со снижением использования аминокислот в энергетических целях, следовательно, их более эффективного использования на молокообразование. Это подтверждается снижением содержания мочевины в крови яремной вены у коров опытной группы на 8,4% (4,29±0,42 и 3,93±0,47 ммоль/л соответственно) и сохранением общего уровня свободных аминокислот в крови животных.

Известно, что при недостаточном обеспечении обменной энергией в рационе молочных коров в начале лактации, значительная часть аминокислот подвергается окислению и используются на энергетические цели, тем самым снижается использование аминокислот в синтезе белков молока (Mepham, 1983; Cant et al., 1993; Агафонов, 2006).

Снижение уровня некоторых незаменимых (валин, треонин, гистидин, аргинин), а также ряда заменимых аминокислот (серин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты), в крови коров опытной группы, связано с повышением использования на синтез молочного белка.

Содержание в крови коров ряда незаменимых аминокислот — метионина, лизина, фенилаланина, было на уровне контроля. По-видимому, повышение уровня «защищенного» жира в рационе животных оказало определенный «сберегающий» эффект на эти аминокислоты, являющиеся лимитирующие молочную продуктивность, от использования на энергетические цели и образование жира, тем самым повысило обеспеченность организма животных этими аминокислотами.

При этом по данным лаборатории пищеварения ВНИИФБиП с-х животных уровень общих липидов в крови коров опытной группы был выше на 21% по сравнению с контролем. Известно, что ряд незаменимых аминокислот в крови в значительной степени используется в синтезе липидов в организме животных (Григорьев, Фицев, 1999; Янович и др., 2000).

Содержание глюкозы в крови яремной вены у коров опытной группы было несколько выше, чем у животных контрольной группы (3,34±0,16 и 3,55±0,26 ммоль/л соответственно), что обусловлено «сберегающим» действием дополнительно введенной в рацион животных «защищенной» жировой добавки.

Таким образом, скармливание «защищенной» жировой добавки коровам для повышения состава обменной энергии, позволило поддерживать высокую молочную продуктивность (42−43 кг молока) на протяжении всего опытного периода (100 дней лактации) за счет энергообеспеченности синтетических процессов в молочной железе и тканях организма, а также способствовало снижению использования аминокислот на энергетические цели и жирообразование.