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苜蓿干草日粮饲喂高产奶牛的技术经济分析

2010-7-28 23:45| 发布者: admin| 查看: 1494| 评论: 0|原作者: 李志强 |来自: 中国农业大学草地研究所

摘要: 苜蓿是豆科苜蓿属多年生牧草,因其适应性强、产量高、营养价值和经济价值高被称为“牧草之王”。我国种植苜蓿有上千年的历史,但在长期的小农经济束 ...



  1.苜蓿型奶牛业概述

  苜蓿是豆科苜蓿属多年生牧草,因其适应性强、产量高、营养价值和经济价值高被称为“牧草之王”。我国种植苜蓿有上千年的历史,但在长期的小农经济束缚以及我国为确保粮食安全所长期采取的“以粮为纲”政策下,我国苜蓿生产多年来一直徘徊不前,苜蓿干草生产尤为落后。再加上受畜牧业“重畜轻草”观念的歧视以及“秸秆畜牧业”错误理论的误导,苜蓿干草在我国奶牛生产中应用的科学研究和生产实践都非常落后。
  奶业发达国家的经验证明,奶业的腾飞必须依赖优质高产牧草特别是苜蓿干草的生产。国内近几年的科学研究也表明,苜蓿干草的营养价值要远远高于传统的玉米秸秆和羊草,在奶牛日粮中加入适量苜蓿干草可以提高产奶量、改善乳成分和奶牛体质、提高经济效益。国内最新研究成果(李志强,2002,未发表)表明在高产奶牛(305天产奶量大于7000kg)日粮中使用9kg苜蓿干草并采用合理的日粮配方可以使产奶量提高到9000kg以上,并取得最佳经济效益。这项技术将彻底改变我国目前“秸秆+精料”饲养方式导致的奶牛产奶量低、乳质差、经济效益低、奶牛代谢疾病多的现状,实现奶牛饲养方式向“苜蓿干草+玉米青贮+精料”模式即“苜蓿型奶牛业”的革命性改变。在这种模式下,高产奶牛的305天产奶量可以提高到9000kg,接近美国奶牛305天平均产奶量9216kg的国际先进水平。每千克牛奶的生产成本将比现在显著下降,从而增强我国乳业国际竞争力。
  当前苜蓿干草奶牛日粮配合技术已基本成熟,在北京市国营牛场也开始大面积应用。但苜蓿干草日粮饲喂高产奶牛的技术经济研究才刚刚开始,实施技术经济研究,将突破现有的纯技术研究框架和零星的经济评价个例,系统地应用奶牛营养学和技术经济学的基本方法,探讨“苜蓿型奶牛业”这种先进的生产方式的深刻技术经济内涵,对于提高我国奶牛生产水平和养牛经济效益,发展优质高效奶牛业具有深远的重要的意义。

  
  2.日粮粗蛋白、中性洗涤纤维、产奶净能含量与产奶量的关系
  奶牛日粮的粗蛋白含量是影响奶牛产奶量的重要因素,尤其对高产奶牛来说,需要合成大量的乳蛋白,其主要来源是日粮粗蛋白。一般来说,产奶量随日粮粗蛋白含量的增加呈二次曲线增加,而且存在报酬递减效应,产奶量达到最大时的日粮粗蛋白含量为23%(NRC,2001)。但过高的日粮粗蛋白质含量会增加日粮成本,粪尿中过多的含氮废物会增加土壤和地下水污染,血浆尿素氮的含量也会升高,有可能会降低奶牛的繁殖性能。所以,发达国家出于环保和降低日粮成本的考虑,通常不赞成使用高蛋白日粮,在泌乳初期的日粮粗蛋白含量一般控制在18%左右(干物质基础),而且还要随着泌乳阶段的延长逐步降低日粮粗蛋白含量。
  高产奶牛日粮的中性洗涤纤维(NDF)需要量通常是一个范围,过高则会因为胃肠道的填充作用而影响干物质采食量,降低产奶净能和粗蛋白的摄入量,进而降低产奶量;过低则不能维持奶牛正常的咀嚼和反刍活动,有可能导致瘤胃慢性酸中毒等代谢疾病,也可能会降低乳脂率。美国NRC(2001)指出在以玉米青贮或苜蓿青贮为主要粗饲料,干玉米为主要淀粉来源的奶牛日粮中NDF的建议量最少为25%,且有19%应该来自于粗饲料。这个建议量可以在配合以苜蓿干草为主要粗饲料来源的奶牛日粮时作为参考。对于高产奶牛来说,日粮NDF含量与产奶量之间的数量关系还没有得到量化,其基本原则是在满足高产奶牛对NDF的最小需要量的基础上尽可能减少日粮NDF含量,目的是提高干物质采食量(DMI)以及DM的消化率,进而提高产奶量。
  高产奶牛需要大量的产奶净能用于维持和泌乳。每千克4%标准乳的能量含量为750Mcal,高产奶牛每天从奶中带走大量的产奶净能,这个比例通常可以达到70%以上,除泌乳初期奶牛动员体储备用于生产一部分牛奶外,几乎绝大部分的产奶净能需要从日粮中获得。高产奶牛日粮的产奶净能浓度通常要求达到7.0MJ/kgDM左右,在这个水平下产奶量较高、饲料转化效率较高,奶牛的体况也比较好。日粮产奶净能含量过高或过低都会带来不良影响,过高会导致奶牛过肥,降低饲料转化效率,降低产奶量,还会引起难产等繁殖障碍。过低,则不能满足能量需要,降低产奶量,缩短奶牛利用年限,还会引起发情、受孕等一系列繁殖障碍。
  
  3.从营养角度苜蓿干草在高产奶牛日粮中的适宜添加量
  高产奶牛的营养需要应主要从日粮的粗蛋白、NDF、NEL 3个方面考虑。从粗蛋白方面考虑,高产奶牛日粮干物质中粗蛋白含量在泌乳初期应为18%左右,以后随着泌乳阶段的延迟而逐渐降低。优质苜蓿干草的粗蛋白含量通常在18%以上,所以用苜蓿干草代替玉米青贮(DM中CP为10.4%)、羊草干草(DM中CP为6.7%)、玉米秸秆(DM中CP为6.4%)以及部分精料(DM中CP通常在20%以上)以后仍能够满足高产奶牛各泌乳阶段对于日粮粗蛋白含量的要求。单纯从日粮粗蛋白角度看,似乎用100%的苜蓿干草都可以,但实际上,苜蓿干草粗蛋白的瘤胃降解率在70%以上,缺乏过瘤胃蛋白,所以需要与过瘤胃蛋白含量较高的蛋白质饲料配合使用,在日粮中的使用量也就不可能达到100%。
  从NDF角度看,苜蓿干草的NDF含量虽然低于玉米青贮、羊草和玉米秸秆,但第一茬刈割的苜蓿干草的NDF含量也达到40%以上(DM基础)。奶牛如果100%采食苜蓿干草,则DMI远远达不到采食全混合日粮(TMR)的DMI,势必会带来NDF的过量采食,而粗蛋白摄入不足,产奶净能的摄入量更是远远不能满足产奶需要,从而严重降低产奶量。
  苜蓿干草的产奶净能含量一般为5.3MJ/kgDM左右,虽然高于玉米青贮、羊草和玉米秸秆,但单独饲喂苜蓿干草是不能满足奶牛产奶净能需要的,必须配合一定量的精料才能满足需要。
  总而言之,苜蓿干草在高产奶牛中的适宜添加量必须根据奶牛各阶段的营养需要通过日粮配方技术确定。苜蓿干草的CP、NDF含量都超过奶牛营养需要,唯独产奶净能远远低于需要,因此,应优先从产奶净能的角度考虑苜蓿干草的适宜添加量问题。根据某牛场的精料混合料配方计算,精料混合料的产奶净能约为8.0MJ/kgDM左右,假设高产奶牛的日粮产奶净能含量为7.0MJ/kgDM左右,不难算出苜蓿干草在高产奶牛日粮中的适宜添加量约为40%左右(干物质基础)。即高产奶牛日粮的精粗比控制在60:40左右较为合适。从美国、加拿大等奶业发达国家的经验来看,苜蓿干草占日粮干物质的比例一般为40%~50%,产奶量可保持在9000kg以上,与上述计算基本上是吻合的。所以,为了便于展开论述,本文苜蓿干草在高产奶牛日粮中的添加量范围确定为0~40%,在这个范围内,从奶牛营养的角度出发,可以满足营养需要。

  4.苜蓿干草的价格与日粮成本的关系
  众所周知,牛奶生产成本的70%左右来自于日粮成本,所以探讨苜蓿干草的价格与日粮成本的关系就显得至关重要。从我国目前的奶牛生产实际出发,假设高产奶牛的日粮由以下4部分组成,各自比例分别为苜蓿干草(A%)、玉米青贮(B%)、精料混合料(C%)、高蛋白补充料(D%,以干玉米酒精糟为例),其相应的饲料价格分别为a、b、c、d元/kgDM,则日粮成本(Cost,简写为C1)C1=Aa%+Bb%+Cc%+Dd%(1-1)。显然,在A%、B%、C%、D%以及b、c、d不变的情况下,C随着a的增加而增加,减少而减少,呈现典型的一次线性关系。
  然而,上述只是一个静态的分析,事实上,奶牛场的经营者会根据饲料原料价格的变化和奶牛的营养需要在一定范围内调整日粮配方的,以求仍能以经济的日粮来生产牛奶。但需要注意的是,这个调整必须以奶牛的营养需要为前提,以不损害奶牛的生产性能为根本目的。根据前面的讨论,苜蓿干草在高产奶牛日粮中的添加量范围为0~40%,即0< A%< 40%。下面在苜蓿干草价格保持不变的基础上,讨论日粮不同苜蓿干草添加量以及不同粗蛋白水平的日粮成本。应用奶牛日粮配方技术,经计算可以得到下表。 

表1 不同苜蓿干草添加量和CP水平下的日粮成本(元/kg DM)
 苜蓿干草      日粮NDF                 日粮CP水平(%)
添加量(%) 水平(%)               17.5   18   18.5   19
    0       40.8~44.7                1.16  1.15  1.14  1.13
   10       36.8~40.7                1.20  1.19  1.18  1.17
   20       32.8~36.7                1.25  1.24  1.23  1.22
   30       28.7~32.7                1.29  1.28  1.27  1.26
   40           —       —    —    —    —
  注:精料混合料、玉米青贮、苜蓿干草、干玉米酒精糟的价格分别为1.44、0.66、0.94(即850元/t)、1.22元/kgDM。数据来自北京某牛场;—表示在40%水平下,本例无解;日粮NDF水平由计算得到。

  从上表可以看出,在0~30%的范围内,日粮NDF水平有规律地下降,但都超过了25%的最小NDF含量,日粮成本则随着添加量的提高而提高。在同一添加量水平下,日粮NDF水平随CP水平的提高而提高,日粮成本则逐渐下降,但差别不大。因为产奶量与日粮粗蛋白含量存在较为确定的数量关系,且在一定范围内随日粮CP含量的升高而升高,所以在同一添加量水平下,应尽可能提高日粮粗蛋白含量,根据我国具体情况可控制在17%~19%。NRC(2001)认为在满足奶牛NDF需要量的基础上,日粮NDF含量应尽可能降低。所以在本例中苜蓿干草的添加量可控制在30%~40%之间。当然,本文只是举此例做一介绍,在实际生产中,各种饲料原料的营养成分含量和价格都不尽相同,需要结合实际情况在0~40%范围内做调整。
  综上所述,当苜蓿干草的添加量为定值时,苜蓿干草的价格变化对日粮成本有较大的影响,当苜蓿干草的价格为定值时,苜蓿干草的添加量对日粮成本也有较大的影响。但可以看到,日粮不同粗蛋白水平下,日粮成本的变化很小。下面我们假定在不同日粮粗蛋白水平下,日粮成本相同,来进一步探讨日粮成本与产奶量、经济效益的关系。
  
  5.日粮成本与产奶量、经济效益的关系
  牛奶是牛场生产的主产品,牛奶生产的效益基本上能够反映牛场的效益。牛奶生产包括数量和质量两个主要方面,价格主要受质量影响,即所谓按质论价,效益则同时受日粮成本、牛奶数量和质量的影响。鉴于奶牛营养学中日粮与牛奶质量的关系在绝大多数情况下只限于定性分析,而没有做精确的定量分析,再加上传统技术经济学的量-本-利分析方法并不涉及到质量问题,所以,本文假设苜蓿干草在日粮干物质0~40%的添加量范围内,能够产生合格的相同质量的牛奶,即在不同添加量下,牛奶价格保持不变。这样,经济效益(Profit, 简写为P1)就与产奶量(Yield,简写为Y)、牛奶价格(Price,简写为P2)、日粮成本C1、DMI紧密相关,即P1 = P2×Y- C1×DMI。根据NRC(2001)提供的产奶量与日粮粗蛋白含量之间的关系式(Y=0.8×DMI+2.3×CP-0.05×CP2-9.8),可以得到以下关系式:P1=P2×Y-C1×DMI=P2(0.8×DMI+2.3×CP-0.05×CP2-9.8)- C1×DMI(1-2)在此式中,P2 、DMI、 C1的变化非常小,可视为常量,只有CP为变量。对关系式两边分别求微分,可得P1= P2(2.3-0.1CP),可知当CP=23时,P1、Y分别达到最大。当CP低于23时,P1随着CP的增加而增加,但增幅越来越小,这也反映了技术经济中的报酬递减的普遍规律。
  根据以上分析,结合我国实际生产,可知高产奶牛产奶的保本点为Y=C1×DMI/P2,令C1=1.26、DMI=20、 P2=2.08(饲喂苜蓿干草日粮的牛奶其乳脂率平均可达到3. 6%以上,乳蛋白率达到3.2%以上,相应的牛奶价格为2.08元/ kg),则Y=12.1kg。套用NRC(2001)关系式及以上数据, 可以预测CP分别为17%、18%、19%时的产奶量分别为30.8、31.4和31.9kg,增幅分别为0.6和0.5 kg,呈下降趋势;相应的每头牛每天的经济效益分别为38.9、40.1和41.2元,增幅分别为1.2和1.1元,呈下降趋势。每千克牛奶的饲料成本为C2=C1×DMI/Y,很明显,C2随着Y的增加而降低,但降幅越来越低,CP分别为17%、18%、19%时的每千克牛奶的饲料成本分别为0.82、0.80和0.79元,降幅分别为0.02和0.01元,呈下降趋势。
  上述分析只是理论性的分析,在实际生产中,上述参数都会有所变化,但其变化规律是相同的。另外,需要注意的是,牛奶生产成本中除饲料成本外还有一些其它不变成本,所以,牛奶生产的保本点要比上述值高一些,相应的经济效益要低一些,但达到最大经济效益的日粮粗蛋白含量是不变的。也就是说,只要苜蓿干草日粮粗蛋白含量达到一定水平,从理论上讲就能取得最大经济效益。
  
  6. 苜蓿干草价格变动对苜蓿生产企业与牛场的影响
  上面表1中苜蓿干草的价格为850元/t(不含运费,仅限于北京及周边地区),以此作为基价。因为苜蓿生产企业总是希望苜蓿干草以较高的价格出售,而牛场总是希望以较低的价格购得苜蓿干草,所以,分别探讨苜蓿干草价格升高对牛场日粮成本的不利影响以及苜蓿干草降价对苜蓿生产企业带来的不利影响。
  首先,讨论苜蓿生产企业一方,据调查,每吨苜蓿干草的利润平均为100元,假设苜蓿干草降价的幅度分别为5%和10%,即价格分别为807.5元/t和765元/t,则每吨干草的利润分别下降42.5和85元,意味着利润分别减少42.5%和85%,若价格下降15%,企业就要亏损。 
  接下来讨论牛场一方,假设苜蓿干草的价格升高5%和10%,即价格分别为892.5元/t和935元/t,苜蓿干草的干物质含量为90%,则每千克DM的价格分别为0.99元和1.04元,分别增加了0.05和0.1元。根据关系式(1-1)可知,在苜蓿干草添加量为定值时,日粮成本的增加量与苜蓿价格的增量存在一次线性关系,即△C1=A%×△a, 在此,△a分别为0.05和0.1,相应的△C1在不同的苜蓿干草添加量水平下则分别为0、0.005、0.01、0.015以及0、0.01、0.02、0.03,四舍五入后在表1基础上得到表2。

表2 不同苜蓿干草添加量和CP水平下的日粮成本 (元/kg DM)
 苜蓿干草   日粮成本的增加量                日粮CP水平(%)
添加量(%)(元/ kg DM)     17.5         18          18.5          19
    0            0(0)   1.16(1.16) 1.15(1.15) 1.14(1.14) 1.13(1.13) 
   10        0.01(0.01) 1.21(1.21) 1.20(1.20) 1.19(1.19) 1.18(1.18)
   20        0.01(0.02) 1.26(1.27) 1.25(1.26) 1.24(1.25) 1.23(1.24)
   30        0.02(0.03) 1.31(1.32) 1.30(1.31) 1.29(1.30) 1.28(1.29)
  注:括号外、内的数值分别为苜蓿干草价格升高5%和10%以后的日粮成本和日粮成本的增加量。

  从表2可以看出,在苜蓿干草价格提高10%的情况下,即使在30%的添加量水平下,日粮成本的增加量也只有0.03元,经济效益P1的减少量只有0.6(0.03×20=0.6)元,相对于每天每头牛约40元的效益,这个减少量是微不足道的,约占1.5%。假设牛场对于效益下降的接受范围为5%的话,既为2.0元,按照上述规律,苜蓿干草的价格需要提高约1/3,即达到1133.3元/t,而目前苜蓿干草的市场价格一般不超过1000元/t,完全处于牛场可以接受的范围内,因此,高产奶牛日粮中可以尽量多使用一些苜蓿干草,而不必考虑日粮成本的大幅攀升。
  
  7.小结
  从上面的分析可以知道,苜蓿干草价格的下降对于苜蓿生产企业很不利,即使价格下降5%,就可以使利润下降约40%;相对来说,奶牛场对苜蓿干草价格的提高具有较强的承受能力,即使苜蓿价格提高1/3,经济效益也只下降约5%,因此,从苜蓿生产企业与牛场两方面考虑,苜蓿干草的适宜价格范围为850~1133.3元/t(不含运费,限北京及周边地区,其它地区可参考此价格),在此范围内,牛场可以放心使用苜蓿干草不必考虑日粮成本,苜蓿生产企业也可以获得较为满意的利润。


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