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2022.04.26
JeffFirkins博士，美国俄亥俄州立大学动物科学系的教授，主要研究营养和微生物的互作，提高日粮蛋白向微生物蛋白的转化率，减少肠道甲烷的产生；影响奶牛日粮纤维和淀粉降解率、通过率和生物氢化的物理、化学和微生物因素；蛋白质和碳水化合物消化率和微生物蛋白产量的定量估计。Firkins博士被授予美国奶业协会应用奶牛营养奖和美国饲料工业协会奶牛营养研究奖。
新版NASEM中，对于纤维部分最大的调整，就是从物理有效NDF调整为物理校正NDF，这样可以分解日粮中淀粉与纤维的相互作用。
从NFC到淀粉新版NASEM最大的变化之一
上表是2001版NRC中经常被参考的表格，主要是指当减少日粮中来自粗饲料NDF的最低含量时，则需要通过增加短纤来增加日粮中最低的NDF总量；而增加短纤的同时意味着降低NFC最大值（即非纤维碳水化合物使用量），总体理念就是当日粮非纤维性碳水化合物供应量减少时，瘤胃产酸量减少，因此就不需要那么多的来自粗饲料的NDF来刺激反刍，分泌唾液来中和瘤胃酸了。
但其实NFC是在测定的其它营养组分基础上的一个计算值，包含了其它营养组分的测量误差，所以新版NASEM不再使用NFC，取而代之的是淀粉，二者之间存在很大差别，其中最主要的是可溶性纤维，而可溶性纤维并不包含于NDF中。
在给出配方建议时，很多营养师会把粗饲料的NDF水平设置在21%，然后根据日粮的其它因素来调整，比如粗饲料切割较长，那么可以把日粮的粗饲料NDF值降低2%；如果日粮中使用全棉籽，一般情况下粗饲料NDF可降低1%甚至更多。相反如果日粮粗饲料切割长度过短，则来自于粗饲料NDF的要求就会增加4%；如果谷物类饲料是精加工的，如用压片玉米而不是玉米粉，那么日粮中粗饲料NDF的量也需要提高2%。这套体系在北美营养师圈子里是广泛使用，在新版NASEM当中也保留了类似的推荐。与此同时，在新版NASEM当中对于纤维部分也做了比较大的调整，从物理有效NDF调整为物理校正NDF。
物理有效NDF的前世今生
物理有效NDF的定义是筛分以后保留在1.18毫米筛子上部分的比例，乘以日粮NDF的含量，就得出日粮物理有效NDF值，即peNDF。随着物理有效NDF的逐渐降低，瘤胃的pH值逐渐降低，尤其当物理有效NDF值降到25%以下时，瘤胃pH值降低的幅度会越来越快。当瘤胃pH值低于6.0时，瘤胃功能会受到很大影响，进而影响纤维消化。
物理有效NDF的前世今生1-Mertens’(1997)系统:3个假设
发明物理有效NDF概念的学者Metens在2.36毫米的和1.18毫米之间选择了后者，因为不管是2.36毫米，还是1.18毫米，只要颗粒度大于1.18毫米的，基本上都是可以刺激咀嚼的。其实最核心的一个概念就是这些颗粒度比较大的颗粒是不易被降解的，可以刺激奶牛进行咀嚼，包括采食和反刍。
需要注意的是，当时研究颗粒度分离筛并不是宾州筛（尚未发明），而是实验室分离筛。基本操作是用水将饲料从筛子上向下冲洗，因此是通过饲料颗粒度的直径，而非长度进行分离的。
物理有效NDF的前世今生2:瘤胃垫密实度(Firkins,1997;Grant,1997)
物理有效NDF的前世今生3:宾州筛在牧场得到广泛应用
这里需要强调的一点就是宾州筛的筛法是水平移动，因此不是根据饲料直径，而是根据它的长度进行分离的。老版宾州筛第三层用的是1.18毫米的筛孔，当时是为了模仿Metens体系，但是其实这是不准确的，因为Metens体系是基于实验室1.18毫米的筛子，是根据饲料直径而非长度来分离。10-15年前，宾州筛的第三层从1.18毫米孔径换成4毫米的孔径，这样则更加合适。
物理有效NDF的前世今生5:在14.8%-18%之间的窗口(Zebeli研究)
大家可以看出随着物理有效NDF的增加，瘤胃的平均pH值也是逐渐增加的，但到达一定拐点时就不再增加。红色线是干物质采食量，随着物理有效NDF的增加，最初干物质采食量恒定不变，即在这种情况下瘤胃填充度没有限制它的采食量；但当物理有效NDF增加到一定程度时，干物质采食量因受到瘤胃填充度的影响而逐渐下降。因此，该理论推荐物理有效NDF在14.8%-18%的窗口时，可以兼顾到瘤胃pH值和干物质采食量。
这套理论确实在Metens物理有效NDF基础上一个很大的进步，考虑了更多的因素，但是实践当中又比较难应用。其中一个原因就是这个模型有一个明显的拐点，其实这是为了建模时拟合模型用的，并不符合真正的动物生理规律，实际情况下它应该是连续的光滑曲线。
在这个理论中还忽略了饲料之间的互作。在实践中，理想的物理有效NDF含量窗口会因为不同饲料之间可能存在的互作而有所不同。另外，这个研究所使用的数据库里面关于短纤使用的数据很少。
另外，物理有效NDF同样由宾州筛筛层比例，如8毫米之上的比例乘以日粮NDF含量计算得来，并没有考虑到这两个变量之间的互作。
短纤用量>15%的使用策略(Bradford&Mullins,2012;)
在北美使用短纤比较流行之前，日粮淀粉一般做到30%；后来随着短纤的频繁使用，典型的奶牛日粮淀粉会降到20%-25%；如果日粮当中淀粉小于20%，就要求日粮纤维类的饲料必须有高的消化率，否则瘤胃可发酵的能量不足。
可溶性纤维类饲料在美国的某些区域也得到广泛应用，如甜菜颗粒、柑橘渣。可溶性纤维含量一般很少测定，但因为它的降解率非常高，所以大家要把它当成淀粉去用。唯一的区别就是可溶性纤维在瘤胃里发酵不会产生乳酸，但是淀粉在瘤胃里发酵会产生乳酸。
另外有一些副产物，像DDGS在使用过程中一定要考虑它的脂肪含量。在用这种原料时，如果活性脂肪含量比较多，再加上如果有些日粮当中会用像莫能菌素做离子载体，这时很有可能会引发乳脂抑制。
满足以上条件之后，同时需要考虑可代谢蛋白和氨基酸的量以及配方中其它微量营养素。
ADF/NDF比例被纳入新版物理校正NDF体系
当粗饲料NDF消化率下降时，ADF/NDF比例更加重要(Allenetal.,2019;)
ADF/NDF比例是评估饲料易碎性的指标，当来自粗饲料NDF消化率非常低时，如低到24%，则ADF/NDF的比例更加关键，即粗饲料NDF消化率较低，则ADF/NDF的比值越高越好，因为这样才不至于限制采食量。而当粗饲料消化率很高时，ADF/NDF比例就不那么重要了。
新版NASEM对于有效纤维指南的重新评估
上图是一个2×2的试验，包括饲料粗精比以及饲料切割长度两个变量。在该试验中，瘤胃pH差值最大达到了1以上。
对于宾州筛，保证一定的上层比例很重要，但是太多的话会导致挑食，而且上层的长颗粒一般湿度较大，因此建议测定各层的干物质，然后再计算各层比例。另外，因为底层大量谷物的存在，因此需要保证一定的上两层（8mm以上）的比例，来形成密实的瘤胃垫，保证适宜的瘤胃pH。上图中仍然使用的是第三层1.18mm的筛子，建议大家使用4mm筛。
从上图可以看到，随着第一层19毫米筛比例逐渐增加，对于粗饲料NDF需要量是下降的。随着日粮淀粉水平逐渐增加，从20%增加30%，对于粗饲料NDF需要量增加。图上拐点的意义就在于当日粮里粗饲料NDF量达到一定比例时，对于宾州筛第二层8毫米以上的颗粒需要量比例也会逐渐下降。从另一个方向去看，如果日粮当中粗饲料NDF逐渐降低，从30%降到25%、20%，达到拐点向左继续往下降时，对于宾州筛二层8毫米以上的比例需要量有一个急剧增加。所以对于8毫米第二层筛的比例其实非常关键，也就是说在不同日粮条件下，日粮中不同粗饲料NDF含量、淀粉含量都会影响TMR第二层筛颗粒度的需求。
下面给大家介绍一个MUNCH软件的使用。
这个软件主要的目的就是帮助大家在调整日粮时更清楚知道日粮调整之后对于纤维、宾州筛第二层比例的新要求，尤其是如果在一些牛群当中本来就存在乳脂较低、乳脂抑制的问题，通过这个模拟给大家一个调整日粮的方向或者调整日粮颗粒度的一个方向。
上图模拟在17%的粗饲料NDF基础上同时设定了两个不同水平的淀粉，左边的模拟的结果是建立在日粮淀粉15.8%的较低水平，右边模拟是建立在日粮淀粉水平在25%相对较高的水平。模拟结果说明如果在日粮粗饲料NDF水平较低的情况下，同时日粮的淀粉水平也比较低，那么它对于宾州筛第二层以上的比例要求其实也相对较低，模拟推荐结果是27.2+8；如果日粮当中淀粉水平较高，对于宾州筛第二层的比例要求更高，模拟结果是39.8+-12。
Q1
在国内北方有些牧场会使用小麦青贮来替换部分或全部玉米青贮，这种日粮在纤维和淀粉含量上应如何考虑？
JeffFirkins：目前NASEM模型上并没有很多数据来支持小麦青贮或者大麦青贮。我根据自己了解的知识给大家做一个解答。
首先，如果小麦青贮中籽实含量较高，瘤胃降解速度会很快，这样在整个日粮设置上，为避免瘤胃pH值过低，一定要在模型中选择比较高的校正有效NDF。其次，小麦青贮如果切割长度合适，那么就意味着整个TMR均匀度会比较好，这样也不会出现挑食的情况。所以，从这个角度来说，应该不会有太多的问题。最后，如果小麦青贮制作时籽实含量较多，则和玉米青贮制作要求一样一定要经过籽实破碎。
Q2
请问在做宾州筛来评估整个TMR的稳定性时，同一层的变异系数控制在多少合适？
JeffFirkins：首先在宾州筛操作过程中,每个人使用的方式都会有些差异，这会带来一些差异。当然对于TMR评估，不仅需要看滨州筛，很关键的一点是对于剩料的评估，如果挑食很严重，则表示一致性不太好。
另外，因为每个牧场饲料原料组成不一样，所以不能用一个牧场的标准适用于其它牧场，要根据牧场自己的原料情况进行具体分析。
栾绍宇：除了第一层以外，其他三层变异系数最好控制在3%以内，不能超过5%。
Q3
在考虑物理有效纤维的同时，是否还考虑纤维消化速率的因素？
Q4
不同的组合，高短纤+低淀粉vs低短纤+高淀粉的饲喂有何差异？
JeffFirkins：大家都知道，高淀粉日粮产生的酸，可能会影响到对粗饲料的消化。所以，从日粮利用效率来讲，高淀粉是高能量，但从谷物类饲料或者精料上获取能量的同时，又因为粗饲料消耗率降低损失一部分，我建议要折中一下，在合理的淀粉情况下，既能满足一定能量，同时又不影响到粗饲料消化。
此外对于高淀粉日粮，我们一定要考虑它的纤维长度，需要增加一些长纤饲料来刺激咀嚼，否则有可能出现酸中毒的情况。
Q5
在日粮中使用DDGS和湿酒糟有什么区别吗？把湿酒糟换成DDGS对奶产量有影响吗？
JeffFirkins：在美国，根据产区不同，在湿啤酒糟产区的牧场使用的湿啤酒糟比较多，如果和DDGS相比，它应该有一定的优势，首先是和高脂DDGS相比，它的脂肪含量要低。其次是因为是做啤酒糟的原料来自丹麦，其中包括一些短纤成分，所以能够提供一些物理有效纤维，有助于形成瘤胃垫。第三，从氨基酸组成上来看，湿啤酒糟和DDGS的赖氨酸含量都比较低的。第四，湿啤酒糟对于保持TMR的均匀度有好处，所以从这个角度来说，湿啤酒糟相对DDGS可能会有更好的效果。
Q6
高产日粮可溶性纤维的比例多少？
JeffFirkins：因为现在这些配方工具中对可溶性纤维并没有很好的认识或体现，所以从配方软件角度看，并不知道它准确的推荐量。但是根据我的经验，可溶性纤维实际上同样也是很好的原料，但在使用这些可溶性纤维原料如甜菜粕之类时，我们同样还要保证瘤胃微生物蛋白合成所需要的淀粉。
比如日粮中淀粉比例为20%，在这个基础上可以考虑把可溶性纤维的量在整个日粮配方中提高到20%，当然具体的动物表现和生产实际用量，要根据现场操作和观察来做调整。
Q7
宾州筛测量干物质后计算，各层推荐比例范围有显著变化吗？
JeffFirkins：从推荐看，每一层比例可能并没有太大的区分。但如果我们使用水分比较大的青贮类原料如玉米青贮或者小麦青贮，为保证结果的准确度，还是需要做干物质的测定。但是对于烘干条件，可能有50度烘箱就可以，这样保证每一层所获取的原料在同样的干物质基础上进行计算。
Q8
苜蓿和燕麦草对于高产奶牛用哪一个刺激反刍会更好？
JeffFirkins：关键看牧场日粮制作水平，如果能保证好的苜蓿切割长度，牧场对禾本科的依赖会小一些。
Q9
精料中的玉米粉碎粒度多少合适？2.0、3.0毫米？
JeffFirkins：现在市场上通常有粉质和胶质两种玉米，对于粉质玉米，粒度不是太大问题。但对于胶质玉米，如果粉碎粒度不够，它外面包裹的醇溶蛋白会把淀粉裹的比较紧实，这样会降低淀粉利用率和消化率，再加上如果粒度较大，会导致淀粉利用率变异很大；这种情况下就建议最好用细粉玉米。
通常推荐玉米粉碎越细越好，我认为1毫米的粒度从淀粉的利用率角度是最好的。
Q10
日粮中NDF和ADF的比例多少更合理？
Q11
娟姗牛peNDF的推荐值最低是多少？
JeffFirkins：如果娟姗牛的生理特性上看，它的反刍、咀嚼过程确实比荷斯坦牛更细。但是从整个日粮配方比例上看，跟荷斯坦牛并没有有太多区别，比如滨州筛上两层比例可能在40%左右。
当然我建议还是要根据牧场的实际情况，如果牧场粗饲料发生变化，也要在做一些调整之后观察乳脂变化情况等。
Q12
围产前期奶牛日粮中的物理有效纤维对于新产牛日粮中物理有效纤维是否有延伸影响作用？新产牛物理有效纤维推荐量多少对降低牛真胃变位有正面影响？
JeffFirkins：首点，不仅仅是新产牛日粮，在围产期牛日粮中，也需要一些消化率相对低的禾本科草，来保证瘤胃的充盈度以及在瘤胃中瘤胃垫的形成，这样才可以避免真胃变位情况发生。其实国内很多牧场在围产期实际上用了最好的牧草，但在美国很多牧场在围产前期还是要用一些长麦秸，这样对瘤胃充盈度保持、降低产后变位现象更有效；此外从能量角度看，也会推荐麦秸的使用。
另外其实在新产牛日粮中确实需要一些优质牧草，使它的采食量能尽快达到高峰采食量，这样对于后续产奶量、避免真胃变位都有好处；但新产牛中粗饲料比例要合适，避免影响到瘤胃健康。
Q13
如果酒糟断货，甜菜颗粒和豆粕、棉籽，哪种代替较好？
JeffFirkins：首先，棉籽是很好的选择，但考虑到棉籽对有效纤维的贡献，我们通常会把棉籽作为粗饲料来使用，所谓的替代有个折算率，大概相当于粗饲料的75%。另一个是甜菜颗粒，在美国不仅奶牛上有使用，在狗、马的饲料里面都使用较多，所以它的价格也比较高，从性价比角度可能不一定合适。当然在性价比合适的情况下，甜菜颗粒的是非常好的原料。关于豆粕，我想可能用大豆皮更理想，因为从营养角度看，它是非常好的原料，但在使用大豆皮时，日粮中一定要有足够的长纤形成比较紧实的瘤胃垫，这样大豆皮才能在瘤胃中得到充分消化。
因此，关于啤酒糟的替代情况，最好的替代物是甜菜颗粒；其次棉籽也可以替代一部分；对于大豆皮一定要配合长纤饲料使用，另外使用大豆皮时，日粮中淀粉含量也不能过高。
Q14
在夏季中度至重度热应激时,会使奶牛瘤胃pH值降至6以下，这时日粮中物理有效纤维含量占干物质比例多少合适？对于粗饲料的推荐有哪些？
JeffFirkins：在夏天热应激时，奶牛会遇到很多状况。首先推荐小苏打、碳酸氢钾的使用，一方面可以通过小苏打碳酸氢钠补充钠离子、通过碳酸氢钾补充钾离子，当然也包括碳酸根的补充，这对瘤胃pH值的维持和稳定很有作用。
同时在夏季物理有效纤维还是很重要的指标，因此在夏季日粮中可以考虑适当增加短纤和脂肪类产品的使用，以增加能量浓度；但不要过度增加淀粉。
第三，在夏季我们可以通过使用短纤如大豆皮等替代瘤胃降解淀粉部分的原料，来降低瘤胃降解淀粉量，减轻瘤胃负担，维持瘤胃健康。
Q15
青贮质量受影响，用干草替代青贮时，有哪些注意事项？
JeffFirkins：首先，如果青贮质量不好，可以考虑用一些优质牧草或者全棉籽替代。
但需要注意的是，不要单纯通过精粗比调整前后日粮的组成，而是要考虑牧草NDF或者粗饲料NDF的变化情况，因为用牧草替代青贮，他们的粗饲料NDF水平不同，可能会对采食带来潜在影响。
此外，在使用全棉籽时，要注意在整个日粮配方中，如按日粮干物质计算，全棉籽用量可以在5%-10%，最高可以到15%。如果再高的话就会对带来潜在影响。另外如果使用全棉籽，在日粮中蛋白原料就不建议再使用棉粕，避免棉籽和棉粕中的棉酚等抗营养因子给奶牛造成负面影响。
Q16
JeffFirkins：如果在收获时就知道玉米已经很干，这样在青贮收割或制作过程中，不管籽实破碎还是各方面都要做的更好，特别是要有压制过程。
另外，如果青贮过干或者收获过晚，淀粉消化率会降低，因此使用这类青贮时候还要测定粪中的淀粉含量，通过粪便中淀粉含量的变化来判断淀粉的利用率。
正常情况下，粪便中淀粉含量不超过3%，如果我们发现奶牛粪便中淀粉超过5%，那就要通过使用压片玉米或者细粉玉米把淀粉补起来，否则会对奶产量等带来影响。