專題分享

氣候變遷下的酪農飼養與管理策略(上)

乳牛飼糧添加物調控維持生理健康與產能水準

農業科專服務小組/陳俞瑾 專案經理

炎熱天氣對經濟動物之影響隨著氣候變遷而日益加劇,當高溫及高濕相互結合將限制動物散去過多之體熱,並加速消耗既有能量以啟動對應生理機制,該過程將造成動物生理壓力,即為熱緊迫(heat stress),特別在夏季對經濟動物如牛、羊及豬隻之生長、繁殖性能及相關產品生產等造成直接負面影響,更劇者將引起乳用動物之乳房炎、酮症及瘤胃過酸等突發性疾病,間接影響家畜生長健康與生產表現(圖1),進而造成龐大的經濟損失。因此,如何調整飼養管理策略以預應氣候變遷,為酪農業發展的關鍵挑戰,其中,因乳牛耐受性較差,生理反應與市場價值較其他乳用動物明顯,為本研究之探討目標。

國際上乳用牛品種以荷蘭牛為養殖大宗,而荷蘭牛又以原產自荷蘭與德國之歐洲溫帶牛種為全球主要產乳品種,因其泌乳能力佳且生產效率良好,故也是臺灣酪農飼養之主流品種。然而,因品種產地關係,其對環境之抗熱性較差,引進亞熱帶與熱帶交界之臺灣後,即面臨養殖環境差異,後仰賴國內如行政院農業委員會畜產試驗所等研究單位長年致力於育種改良技術,方逐漸適應臺灣環境。惟近年氣候變遷加劇,加上臺灣高濕高熱不利乳牛飼養因素,若僅依靠育種工作不但花費較長時間,亦不易提升臺灣乳牛產業之永續發展實力。

 

圖1、氣候變遷對乳牛之影響。(Sejian et al., 2018,本研究整理。)

 

認識乳牛熱緊迫

熱緊迫程度係以環境溫溼度指數(temperature-humidity index, THI)做為評估基準,其計算公式如下:

THI = (1.8 x T + 32) - [(0.55 - 0.0055 x RH) x (1.8 x T - 26.8)]

T:溫度(℃);RH:相對溼度%

熱緊迫影響程度因物種之感受性而異,以乳牛而言,其熱緊迫臨界值為68-71,且依熱緊迫的嚴重程度可分為3級(表1),一般情況來說,若超過臨界值,乳牛即開始消耗自身能量來抑制體熱的產生與累積,而THI值越高,乳牛須耗費的能量也越多,長期下來可能導致如免疫力下降、生殖效率變差、泌乳品質及乳量下降等,更甚者可能出現牛隻死亡。

 

表1、乳牛熱緊迫程度分級。(Zimbelman and Collier, 2011)

 

另外,觀察熱緊迫發生除了以THI數值做為評估基準外,也可藉由呼吸頻率與直腸溫度等測量數據,判斷牛隻是否處於熱緊迫狀態,而最方便觀察的非侵入式指標即為牛隻呼吸頻率,已有研究顯示,一般乾乳期牛隻呼吸頻率約為25次/分鐘,當其呼吸頻率增加至61次/分鐘時,即處於熱緊迫狀態。

鑑於乳牛飼養業者最關心之牛隻產乳表現與牛乳品質,其受熱緊迫影響將造成牛乳成分中的乳脂肪、乳蛋白、乳糖及非脂肪固形物含量下降等,嚴重影響飼養成本與收益,而目前可舒緩或解決乳牛熱緊迫之方式,除了耐熱品系改良選拔外,可分別透過飼糧營養調控與牛舍環境之監控與管理著手,本篇將針對乳牛飼糧營養調控方式,介紹飼料添加物對舒緩乳牛熱緊迫之效果。

飼糧營養調控

酵母鉻(Chromium yeast)

Shan等人(2020)曾探討於飼糧中添加酵母鉻對乳牛熱緊迫之緩和效果,並以24隻處於熱緊迫狀態之泌乳中期牛隻為對象(平均產乳量為27公斤/天),採隨機完全區集設計方式進行試驗,透過處理組於完全混合日糧中分別添加0.18、0.36、0.54毫克鉻/公斤乾物重的酵母鉻,並進行乳量、乳成分、血液生化值及免疫分析。

 

表2、添加不同劑量之酵母鉻對泌乳中期牛隻影響。

(Shan et al., 2020,本研究整理。)

 

結果顯示如表2,於飼糧中添加酵母鉻可降低乳牛呼吸頻率與直腸溫度,並顯著提高乾物質採食量,且不影響產乳量與乳成分組成。

此外,考量熱緊迫也會造成動物體內自由基生成與氧化壓力上升,試驗結果也說明酵母鉻可提高血清中抗氧化物質活性,改善生理抗氧化能力;另也可透過降低發炎反應因子活性,改善免疫功能,其中又以添加0.36毫克鉻/公斤乾物重的酵母鉻具較佳之效果。

三丁酸甘油酯(tributyrin)

牛具有瘤胃、蜂巢胃、重瓣胃及皺胃共4個胃室,攝入之草料與精料主要在此透過微生物分解,並搭配反芻行為進行消化作用。有鑑於此,Guo等人(2021)考量使用具通過瘤胃消化功能之飼料添加物,可保留至小腸時才被有效吸收利用,進而改善營養成分利用率,故選擇常應用於促進仔豬腸道吸收之三丁酸甘油酯,探討其於飼糧中對減緩泌乳牛熱緊迫反應效果。試驗以處於熱緊迫狀態至少20隻泌乳牛為對象,處理組於完全混合日糧中添加三丁酸甘油酯,並分別於第0、7、14、21天採樣進行牛隻乳量、乳成分、血液生化值及免疫分析。

以免疫分析結果為例,於熱緊迫期間,淋巴細胞會被刺激分泌發炎反應前驅物。而試驗顯示,添加三丁酸甘油酯餵飼21天後可顯著減少血液淋巴細胞中的發炎反應因子,其原因可能是該物質可抑制酵素蛋白激酶的磷酸化作用,進而減少前驅物合成與細胞訊號傳遞,減緩淋巴細胞發炎反應(圖2)。此外,添加三丁酸甘油酯除不會影響乳牛採食量外,亦可提高乳成分(乳脂肪、乳蛋白)與能量校正乳量,且經血液分析結果得知,其可降低血清中的發炎指標物質活性,具減緩肝臟與腎臟損傷效果,且餵飼後期可提高血紅素含量,血液含氧量上升,進而提高能量以供給泌乳能量消耗所需。

 

圖2、三丁酸甘油酯對蛋白激酶(MAPKs)與轉譯因子(NF-кB )訊號傳遞之影響。(Guo et al., 2021)

 

透過飼糧營養調控減緩乳牛熱緊迫症狀的做法繁多,考量自2020年開始全球受嚴重特殊傳染性肺炎疫情關係,影響原物料之生產、人工及貨運等,並使飼料之進出口受到波及,而為維持夏季酪農產業之生產水準,同時維持乳牛生理健康,除了考量於日常飼糧中補充飼料添加物外,亦可同時評估牛舍環境之監控與管理等方式,相關內容將於下篇文章中呈現。

 

參考資料:

  1. 【氣候變遷下的畜牧業】緩解乳牛熱緊迫?先改善2大關鍵最重要。農傳媒。2020年01月18日。https://www.agriharvest.tw/archives/23517
  2. Burgos Zimbelman R. and R. J. Collier. 2011. Feeding strategies for high producing dairy cows during periods of elevated heat and humidity. Tri-State Dairy Nutrition Conference.
  3. F. De Rensis, I. Garcia-Ispierto, F. López-Gatius. Seasonal heat stress: Clinical implications and hormone treatments for the fertility of dairy cows. 2015. Theriogenology. 84(5). 659-666.
  4. I.M. Toledo, T.F. Fabris, S. Tao, G.E. Dahl. When do dry cows get heat stressed? Correlations of rectal temperature, respiration rate, and performance. 2020. JDS Communications. 1(1). 21-24.
  5. Lees AM, Sejian V, Wallage AL, Steel CC, Mader TL, Lees JC, Gaughan JB. The Impact of Heat Load on Cattle. 2019. Animals (Basel).9(6):322.
  6. NRC. (1971). A guide to environmental research on animals. Washington, DC: National Academy of Science.
  7. Q. Shan, F.T. Ma, Y.H. Jin, D. Gao, H.Y. Li, P. Sun. Chromium yeast alleviates heat stress by improving antioxidant and immune function in Holstein mid-lactation dairy cows. 2020. Animal Feed Science and Technology. 269. 114635.
  8. Sejian, V., Bhatta, R., Gaughan, J., Dunshea, F., & Lacetera, N. Review: Adaptation of animals to heat stress. 2018. Animal. 12(S2), S431-S444.
  9. Wenjin Guo, Juxiong Liu, Yuanxi Yang, He Ma, Qian Gong, Xingchi Kan, Xin Ran, Yu Cao, Jianfa Wang, Shoupeng Fu, Guiqiu Hu. Rumen-bypassed tributyrin alleviates heat stress by reducing the inflammatory responses of immune cells. 2021. Poultry Science. 100(1). 348-356.