糞便分析技術在奶牛營養中的應用

趙曉靜，高 婕

（保定職業技術學院畜牧獸醫系，河北 保定 071051）

奶牛糞便的狀態在一定程度上能反映瘤胃功能，反映奶牛對飼料消化吸收和利用程度以及是否發生疾病。因此，通過分析奶牛糞便來了解和知曉這些情況對于改善奶牛瘤胃功能、提高飼料消化率和防治奶牛疾病有重要意義。養牛主要是養出健康的瘤胃，糞便狀態能夠反映奶牛瘤胃的健康狀況。瘤胃功能直接影響奶牛的健康和生產性能，進而影響經濟效益，因此糞便分析是檢查奶牛營養問題的關鍵。奶牛養殖中應該對每一頭奶牛的糞便進行多方面的檢查和評定，判斷瘤胃發酵情況、日糧消化狀況及日糧配方合理與否。本文主要對奶牛糞便進行感官評定、糞便評分及糞便的顆粒分布分析三方面技術進行總結，旨在為改善規模化奶牛場高產奶牛的瘤胃健康、優化飼料配方以實現奶牛精準飼養和精細化管理提供理論參考和技術支撐。

1 奶牛糞便的組成

奶牛吃進去的飼料經瘤胃微生物的發酵分解，一部分營養物質被吸收利用，另一部分營養物質隨糞便被排出體外，主要包括飼料殘渣、機體代謝后的產物，也包括消化腺體分泌的黏液、胃腸道黏膜脫落的上皮細胞、代謝后的廢物、由血液經腸道排出的金屬離子（如Ca2+、Fe2+、Mg2+、Hg+等）。此外，糞便中還有一些酶、激素和維生素及大量微生物等。對奶牛糞便進行化學分析和研究意義重大。高產奶牛新鮮糞便中各種成分含量見表1[1]。

表1 奶牛糞便的成分及酸堿度

2 奶牛糞便的感官評定

奶牛排糞有規律，成年奶牛一晝夜排糞量多達30 kg，糞便具有一定形狀和硬度，無異臭[2]。奶牛在采食和瘤胃功能均正常的情況下，排出的糞便呈現厚糊狀，也可稱為麥片粥狀，高產奶牛的正常糞便看起來成堆，像一團奶油，有3～6 個疊圈，堆高為3.8 cm左右，中央有淺窩，糞便中可看到谷物顆粒和纖維（0.64 cm），應該很少[3-4]，幾乎找不到顯著的谷物顆粒或0.7 cm以上的纖維片[3]。奶牛糞便一旦出現異常，即使產奶正常，也表明奶牛是亞健康狀態。對奶牛糞便進行感官評定是對飼喂效果非常重要的直觀評價，主要是從三個方面對奶牛糞便進行觀察。

2.1 糞便顏色觀察

飼料種類、膽汁濃度以及飼料消化率[2,5]和食物的流通速率[6]都會影響糞便的顏色。一般來說，奶牛采食大量青綠飼料時，糞便顏色呈深綠色；采食干草時，糞便呈現褐綠色[6]；采食含谷物較多的全混合日糧（TMR）時，糞便一般為黃褐色；正在腹瀉的奶牛糞便表現灰色[5]；正在進行疾病治療的奶牛的糞便可能會因所用藥物的作用而呈現異常；出現黑色和帶血樣糞便一般是由痢疾和球蟲病引起的腸道出血造成；當沙門氏菌感染時，產生的是淺黃色或淺綠色腹瀉糞便[2]；瘤胃酸中毒奶牛的糞便有光澤，大腸內過量的酸會損害大腸的內壁，大腸為了抵御這種損害會分泌黏液進行保護，糞便排出時黏液就會覆蓋在糞便表面[3]。

2.2 糞便黏稠度觀察

糞便黏稠度很大程度上取決于水的含量，并受到飼料濕度和飼料在瘤胃停留時間的影響，正常糞便具中度的粥樣黏稠度。腹瀉時黏稠度變小，糞便不成形，嚴重時排糞次數增多，糞便稀薄如水，稱為腹瀉。可能由于腸炎、結核和副結核病引起[2]；還可能因為TMR 飼料中缺乏長干草和足夠的有效中性洗滌纖維（peNDF）、飼料粒度太大引起奶牛挑食也可能導致[7]；此外，奶牛吃了被霉菌污染的飼料、低質量青貯飼料也可能引起腹瀉[5]；采食了高蛋白或高水平的瘤胃降解蛋白日糧，全群奶牛糞便也會變稀[3]；牛群出現瘤胃酸中毒時，部分奶牛的糞便也會變稀。當然酸中毒奶牛糞便狀態比較復雜，部分變稀，呈糊狀，部分牛產生較硬的糞便，部分牛糞便正常[3]。奶牛產生堅硬的糞便，可能是由限制蛋白質進食和限制飲水引起；嚴重脫水時、奶牛便秘時，糞便呈堅硬的球狀，可能由于蛋白質缺乏或劣質干草飼喂過多[5]。

2.3 糞便內容物觀察

理想的糞便表現出奶牛對飼料及營養均勻一致的消化和利用[2,5]，主要觀察糞便中有無長粗飼料、未消化的飼料或顆粒、黏液、氣泡等。若糞便中含有大量未消化谷物和大于1.27 cm 的長粗飼料時，表明瘤胃發酵功能存在問題，也可能是后腸和大腸發酵，因為后腸對營養物質的吸收率較低，造成后腸發酵效果和價值較低。引起的原因可能是有效纖維采食不夠，進而不能有效刺激瘤胃反芻和保持瘤胃正常pH 值。干糞便表面若呈現白色，說明有未消化的淀粉[5]，淀粉越多白色越明顯[2]。若糞便中能看到較多黏液，說明有慢性炎癥或腸道受損，有時會看到黏蛋白管型物，都說明大腸有損傷，是由過度的后腸發酵和過低的pH 值引起[2]。若糞便中有氣泡，能看到飼草纖維或未消化的谷物，都是酸中毒的征兆或由后腸過度發酵產生氣體所致。因為奶牛酸中毒時，會積累大量的酸在瘤胃中，酸性環境抑制纖維分解菌的功能，導致纖維在瘤胃的消化率降低；有效纖維采食不足，瘤胃內環境被破壞，導致谷物及纖維通過瘤胃的速度加快，大量飼草、谷物未經完全消化就直接進入大腸中被發酵產生氣體，所以在糞便中可看到氣泡[3]；谷物在瘤胃中通過的太快、消化不完全，就可能出現在糞便中，一方面是由于瘤胃內環境較差會增加流速，這種情況可以通過增加日糧有效纖維含量或增加日糧有效纖維長度來調理；另一方面由于瘤胃微生物消化谷物的能力不夠，日糧缺乏可降解蛋白影響了瘤胃微生物的功能。日糧中含有太多瘤胃慢速降解淀粉也會導致糞便中出現谷物，瘤胃微生物需要合理比例的快速降解纖維、糖代替慢速降解纖維來減少糞便中的可見谷物[2]。谷物在瘤胃中降解率越高在糞便中出現的就越少，瘤胃中產生的酸就越多，因此日糧中應保證充足的有效纖維，避免因谷物飼喂太多而引起的酸中毒[3]。王書祥等[8]研究認為，奶牛飼喂高精料日糧后，常導致牛群發生亞急性瘤胃酸中毒（Sub-acute ruminal acidosis，SARA），進而引起瘤胃和消化道內微生物區系改變，導致發酵產物的改變，從而影響消化道內的發酵環境，降低飼料的降解消化，還產生一些損害奶牛消化系統和健康的異常代謝產物。

糞便表觀如發生較大的變化，表明配合飼料的構成可能發生了變化，提醒管理者盡快對可能存在的問題進行分析以改善。

3 奶牛糞便評分

糞便評分作為一種評價營養和健康狀況的管理工具，針對個體奶牛的糞便狀況按一定的評分標準進行評定，以1～5 分描述其糞便的狀況（具體見表2和圖1）。根據糞便的評分評價牛群對日糧消化程度、營養供給是否合理（蛋白質、纖維和碳水化合物）和飲水量是否合適，從而對個體牛制訂有針對性的飼養方案。

圖1 奶牛糞便評分標準

很明顯，1 分和5 分為不理想的分值，說明除日糧因素限制外，奶牛還可能患有疾病；2 分和4分的奶牛需要調整日糧平衡。不同階段的奶牛糞便推薦值：干奶牛3.5 分；干奶后期3.0 分；新產牛2.5分；高產牛3.0 分；產奶后期牛3.5分[2]。

4 糞便的顆粒分布分析

關于奶牛營養，以前的研究重點主要側重采食量，然而奶牛的生產性能和健康經常不能達到預期的飼喂效果，因此提醒營養專家和飼養人員應該對每一頭奶牛的糞便予以檢查，不僅要看糞便的外觀，還應檢查糞便中未消化飼料顆粒。糞便分離篩是充分了解奶牛瘤胃功能和飼料原料消化程度的一個簡便、有效的工具，可通過此工具對奶牛糞便進行分析來了解奶牛飼料的消化狀況。薛豐等[9]研究報道，奶牛對日糧的消化主要是在瘤胃中進行物理和化學降解及食糜在瘤胃流動中完成；食糜顆粒的大小影響其在瘤胃中的流通率，還會影響食糜的消化程度和消化的位置，當食糜顆粒離開瘤胃后其大小幾乎不再發生改變。因此，采用糞便分離篩分析糞便顆粒大小的分布情況可以反映食糜流出瘤胃時的狀況，了解糞便中未消化的飼料顆粒的多少來了解飼料的消化率，判斷瘤胃的發酵情況。

4.1 原理

用分離篩將糞便過濾，根據不同篩孔直徑對奶牛糞便顆粒進行分層，并通過每層的殘留物間接反映相關的營養問題。糞便中未消化的飼料顆粒因大小不同而分布于不同層的篩上，顆粒大的在上層。頂篩用于評價完整谷物、種子和長牧草顆粒；中間篩用于評價谷物原料加工情況和中等長度牧草顆粒；底篩用于評價細小的加工副產品和被良好消化的牧草。

4.2 方法步驟

4.2.1 取樣

對所要檢測的牛群按組別和所飼喂日糧分別取樣：要求有代表性，至少占牛群總數的10%。使用配套的長柄勺采集大約2 L未受飼料或墊草污染的“最新鮮”糞樣；若糞便不一致，要采集所有類型的糞便。依據糞便類型分布情況平衡各種類型糞便所要采集的量[10]。

4.2.2 沖洗—刷洗

將標準噴頭與自來水管連接，將噴頭出水類型設為淋浴，先取25%的糞便樣品轉移到頂篩上，用噴頭沖洗糞便使其流過篩孔，再將25%的糞樣放入頂篩沖洗，重復這一程序直至所有的糞樣被沖洗干凈。注意噴頭要接近頂篩的表面，邊沖邊搖動分離篩使糞塊散開，這樣可以解決堵塞問題。在工具桶中裝上大約2/3的水，將整個分離篩放入桶中漂洗，反復上下移動分離篩直至篩中的水流出，再繼續沖洗。要求最后流出的水接近清水。

4.2.3 分層比較

沖洗完畢后挑揀上層棉籽粒、玉米粒，并記錄玉米破碎情況及粒數、棉籽粒數及帶絨棉籽情況，對三層糞便進行扇形按壓處理、拍照，根據篩上物顆粒種類判斷出結果，從而對發現的問題提出改善措施。

4.3 結果分析

分離篩各層的存留物及比例一般存在以下情況：頂層為完整的谷物顆粒、大的粗料顆粒；中層為破碎的谷物顆粒、中等大小的粗料顆粒；底層為細小飼料殘渣等。薛豐等[9]采用的三層篩孔徑分別為4.762 5 mm、2.3812 5 mm和1.587 5 mm，各層篩上物所占比例見表3。

綜合表3推薦標準，正常情況下，糞便經篩分后，頂篩篩上物應＜10%，對圍產后期和泌乳前期奶牛＜20%也是合理的[10]；中篩篩上物應＜20%，高產奶牛＜30%也可以接受；底篩篩上物必須＞50%。

若頂層篩上物比例偏高，可能是因為瘤胃內容物構成差，不適當的有效纖維過高；瘤胃酸中毒；能氮不平衡，不適當的非纖維性碳水化合物，非纖維性碳水化合物與瘤胃降解蛋白比例失調；突然的日糧改變等造成[10]。如果上層和中層的篩上物比例超過標準（＞50%），出現長草纖維、整粒或部分破碎谷物、棉籽，預示著瘤胃對飼料消化狀況存在問題。因此除了要分析三層篩上物各層比例外，還要考慮糞便中顆粒的粒度、種類和狀態。糞便中顆粒的粒度不應超過7 mm，如果糞便中顆粒粒度過長，表明瘤胃通過率太高。幾乎在所有高產奶牛糞便中都會發現谷物等顆粒，與其采食量大及飼料流通速度快有關，因為高產奶牛需要采食大量飼料來滿足其泌乳的能量需要；然而如果糞便中出現＞1 cm的長草纖維或大量未消化的谷物顆粒（玉米粒、全棉籽、整粒大豆），預示著瘤胃功能不佳；或是精粗比例失調導致酸中毒；或是谷物飼喂過多、谷物和粗飼料加工不充分或粗飼料（苜蓿干草、燕麥草、全株玉米青貯等）質量差[6,10]；或是日糧突然改變造成菌群失調，影響瘤胃環境和功能，均可導致糞便顆粒大小比例失調，應針對相應的原因去改進。整粒玉米出現在糞便中，考慮若不是配方中單獨使用，說明是全株青貯籽粒破碎度的問題；帶絨棉籽過多預示瘤胃酸中毒風險大；脫絨棉籽過多預示棉籽含絨量低或光籽比例過高等質量問題。中層篩上物比例一般＜20%，底層篩上物一般不＜50%，如果篩上物中層偏高或底層偏低，可能是日糧不平衡，尤其是非纖維性碳水化合物與瘤胃降解蛋白失衡，瘤胃酸中毒風險加大，或谷物加工不適當等引起的[10]。

總之，只有各層篩上物達到理想比例，長纖維及整粒谷物顆粒在理想范圍，飼料纖維消化良好，說明瘤胃功能和效率高，養分達到了最佳營養平衡。

使用糞便分離篩研究還發現：隨著產奶量增加，滯留在頂篩上的糞便干物質增加；有酸中毒表現的牛群，其糞便干物質存留在頂篩上量明顯高于無酸中毒表現的牛群；飼喂帶有干草的日糧的牛群其糞便干物質存留在頂篩的量要低于飼喂不帶干草的日糧的牛群。

綜上所述，糞便分離篩是一個很有應用價值的診斷工具，通過對糞便篩分實現了對奶牛糞便更加細致的分析，從而可有效指導生產，對營養問題的發生給予提示，通過糞便分離檢測的結果能了解奶牛日糧情況，有效解決營養問題，改善瘤胃健康，從而提高奶牛產奶量和飼料利用率；當然還應結合其他診斷工具，如生產性能DHI 測定、飼料營養含量測定及濱州篩飼料分析等手段綜合應用分析，才能實現精準營養、精細化飼養，對奶牛生產具有重要的指導意義。