劉安國，竹 磊，李金曉，汪子茗，王語濃，周榆淞，黃上真，王 凱，郭 剛，馬亞賓，王雅春*

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100193；2.北京首農(nóng)畜牧發(fā)展有限公司，北京100176；3.河北省畜牧良種工作站，河北石家莊050061)

鉀是牛奶中含量最高的礦物質(zhì)元素[1]，同時也是細(xì)胞液中的主要陽離子。據(jù)報道，奶牛的血鉀濃度范圍為3.5～5.8 mmol/L[2]，血鉀濃度過高會導(dǎo)致興奮性細(xì)胞心律失常和其他嚴(yán)重功能障礙[3]。低血鉀癥是常見的奶牛代謝疾病，血鉀濃度過低會造成細(xì)胞缺乏運(yùn)動性和興奮性，主要癥狀表現(xiàn)為心率不齊、肌肉無力和臥地不起等[4]。血鉀濃度對奶牛的生產(chǎn)性能具有重要影響，如果血鉀濃度偏離正常值會導(dǎo)致奶牛食欲減退，產(chǎn)奶量減少，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[5]。

圍產(chǎn)后期是保障奶牛健康和生產(chǎn)性能的關(guān)鍵階段。該階段的母牛剛完成分娩，免疫能力下降，同時還要經(jīng)歷日糧結(jié)構(gòu)變化、飼養(yǎng)環(huán)境改變和產(chǎn)奶應(yīng)激等引起的機(jī)體生理與代謝變化。隨著產(chǎn)后產(chǎn)奶量的快速上升，奶牛機(jī)體處于能量負(fù)平衡狀態(tài)，機(jī)體內(nèi)各種離子濃度的變化情況復(fù)雜。研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)后時間[6-7]和胎次[6，8-9]均會影響奶牛產(chǎn)后的血鉀濃度。例如，劉莉如等[6]在產(chǎn)后第1天、第5天和第10天測定血鉀濃度，魯明福等[7]和Kume等[9]采取產(chǎn)后每周測定1次的方法，均發(fā)現(xiàn)產(chǎn)后時間會影響奶牛的血鉀濃度。然而，上述研究并沒有對產(chǎn)后血鉀濃度進(jìn)行連續(xù)性測定，并且探究的影響圍產(chǎn)后期血鉀濃度的因素較少。

本研究旨在測定北京地區(qū)荷斯坦牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度，分析其影響因素，探究荷斯坦牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度的變化規(guī)律以及血鉀濃度和血鈣濃度之間的關(guān)系，為預(yù)防奶牛產(chǎn)后發(fā)生鉀離子代謝障礙提供理論依據(jù)，以幫助牧場制定合理的管理策略，提高奶牛生產(chǎn)性能。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)群體

本研究選取北京地區(qū)2個規(guī)?；翀鲋挟a(chǎn)犢時間為2018年8-9月的84頭新產(chǎn)荷斯坦牛作為試驗(yàn)群體。試驗(yàn)期內(nèi)，測定試驗(yàn)牛產(chǎn)后1～7 d、第10天和第13天的血鉀和血鈣濃度；同時，收集試驗(yàn)牛群的日產(chǎn)奶量、產(chǎn)犢、妊娠期和體況評分記錄，以及試驗(yàn)牛前一胎次和本胎次的健康狀況。

1.2 測定指標(biāo)及方法

1.2.1 血鉀濃度 使用一次性無菌采血針和非抗凝采血管于晨飼期間采集尾根靜脈血，采血完成后，立即使用奶牛血鉀測定儀(哈羅德科技有限公司，北京)測定血清鉀離子濃度(后文簡稱為血鉀濃度)。試驗(yàn)期間共獲得84頭奶牛的602條血鉀濃度測定記錄。

1.2.2 血鈣濃度 對場1試驗(yàn)牛的血清鈣離子濃度(后文簡稱為血鈣濃度)同時進(jìn)行了測定，方法與李金曉等[10]的方法相同。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

1.3.1 數(shù)據(jù)整理 對得到的602條測定記錄進(jìn)行整理和質(zhì)控，剔除測定天數(shù)過少(≤1 d)和5胎以上試驗(yàn)牛的記錄，最終得到79頭奶牛的589條產(chǎn)后血鉀濃度記錄。

本研究中將試驗(yàn)牛按胎次劃分為4個水平(1胎、2胎、3胎、4胎及以上)；按所屬牛場劃分為2個水平(場1、場2)；按所產(chǎn)犢牛的性別劃分為3個水平(死胎、公、母)；按本胎次妊娠期長度劃分為2個水平(短妊娠期≤270 d、長妊娠期>270 d)。依據(jù)圍產(chǎn)期奶牛產(chǎn)后30 d內(nèi)的理想體況評分(Body condition score，BCS)標(biāo)準(zhǔn)，將試驗(yàn)牛劃分為高體況評分組(58頭)、低體況評分組(9頭)和體況評分未知組(12頭)。

1.3.2 統(tǒng)計(jì)分析 使用SAS 9.2中Mixed過程分析場、犢牛性別、體況評分、胎次、妊娠期長度和泌乳天數(shù)對荷斯坦牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度的影響，以P<0.05確定顯著的影響因子。采用Bonfferoni t檢驗(yàn)的方法對各因素進(jìn)行多重比較。分析模型如下：

Yijklmno=μ+herdi+genderj+LGk+BCSI+paritym+αDays+βdays2+cown+eijkmno

式中:Yijklmno為血鉀濃度測定值；μ為總體平均數(shù)；herdi為場效應(yīng)(i=1, 2)；genderj為犢牛性別效應(yīng)(j= 1～3)；LGk為妊娠期長度效應(yīng)(k=1～2)；BCSl為體況評分效應(yīng)(l= 1～3)；parityj為胎次效應(yīng)(m= 1～4)；Days為產(chǎn)后泌乳天數(shù)的一次項(xiàng)，Days2為產(chǎn)后泌乳天數(shù)的二次項(xiàng)，α和β分別為各協(xié)變量的回歸系數(shù)；cown為個體隨機(jī)效應(yīng)(k=1～79)；eijklmno為隨機(jī)誤差。

根據(jù)試驗(yàn)牛前一胎次和本胎次代謝疾病的發(fā)病記錄，分別將二胎以上的試驗(yàn)牛分為前一胎次患病牛和未患病牛2組，分析前一胎次患病情況對母牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度影響；將所有試驗(yàn)牛分為本胎次患病牛和未患病牛2組，分析母牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度與當(dāng)前胎次代謝病的發(fā)病情況之間的關(guān)系。最后，使用SAS 9.2中CORR函數(shù)分析場1試驗(yàn)牛產(chǎn)后每日血鉀濃度與血鈣濃度之間的相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 圍產(chǎn)后期奶牛血鉀濃度描述性統(tǒng)計(jì)

本研究中，79頭荷斯坦牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度產(chǎn)后的描述性統(tǒng)計(jì)如表1所示，試驗(yàn)牛的平均血鉀濃度為3.72±0.45 mmol/L，最大值為5.90 mmol/L，最小值為2.56 mmol/L，極差為3.34 mmol/L。奶牛分娩后血鉀濃度總體上隨泌乳天數(shù)的增加而逐漸降低，泌乳第1天血鉀濃度最高，為3.92 mmol/L；第13天時最低，為3.53 mmol/L，極差為0.39 mmol/L。

表1 荷斯坦牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度Table 1 Blood potassium concentrationof Holstein during post-perinatal period mmol/L

2.2 荷斯坦牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度影響因素分析

利用混合線性模型分析各因素對荷斯坦牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)場效應(yīng)、犢牛性別效應(yīng)、妊娠期長度效應(yīng)和體況評分均對產(chǎn)后血鉀濃度無顯著影響(P>0.05)，而胎次效應(yīng)和泌乳階段對產(chǎn)后血鉀濃度有極顯著影響(P<0.01)，各因素不同水平的最小二乘均值的估計(jì)值如表2所示。由表2可知，血鉀濃度隨胎次的增加呈逐漸上升的趨勢，三胎牛產(chǎn)后血鉀濃度最高，為3.87 mmol/L；頭胎牛產(chǎn)后血鉀濃度最低，為3.50 mmol/L。其中，一胎牛與二胎牛、 二胎牛和三胎牛產(chǎn)后血鉀濃度差異顯著(P<0.05)，一胎牛和三胎牛，四胎牛產(chǎn)后血鉀濃度差異極顯著(P<0.01)。產(chǎn)后血鉀濃度與泌乳天數(shù)的一次項(xiàng)之間存在極顯著(P<0.01)的回歸關(guān)系，與二次項(xiàng)之間的回歸關(guān)系接近顯著水平(P=0.06)，回歸方程為：Y=0.004x2-0.08x+4.12，式中Y為產(chǎn)后血鉀濃度，x2為產(chǎn)后泌乳天數(shù)二次項(xiàng)，x1為產(chǎn)后泌乳天數(shù)一次項(xiàng)。

表2 各因素對圍產(chǎn)后期奶牛血鉀濃度的影響Table 2 Influence of various factors on blood potassiumconcentration of Holstein cows during post-perinatal period

2.3 荷斯坦牛健康狀態(tài)與產(chǎn)后血鉀濃度的關(guān)系

荷斯坦牛前一胎次代謝病患病情況與產(chǎn)后血鉀濃度的關(guān)系如圖1所示。前一胎次患病牛分娩后血鉀濃度隨泌乳天數(shù)的增加呈先降低后升高的趨勢，泌乳第1天血鉀濃度最高，為3.95 mmol/L，第6天最低，為3.64 mmol/L；前一胎次不患病牛分娩后血鉀濃度隨泌乳天數(shù)的增加而降低，泌乳第1天血鉀濃度最高，為4.02 mmol/L，第13天最低，為3.53 mmol/L?？傮w上，前一胎次患代謝病與不患代謝病的兩組牛之間，產(chǎn)后血鉀濃度差異不顯著(P>0.05)。

荷斯坦牛當(dāng)前胎次代謝病患病情況與產(chǎn)后血鉀濃度的關(guān)系如圖2所示。結(jié)果表明，本胎次患病與不患病的奶牛分娩后血鉀濃度隨泌乳天數(shù)的增加均呈降低趨勢，本胎次患病奶牛泌乳第1天血鉀濃度最高，為4.19 mmol/L，第13天最低，為3.52 mmol/L；本胎次不患病的奶牛泌乳第1天血鉀濃度最高，為3.88 mmol/L，第13天最低，為3.53 mmol/L。產(chǎn)后第1天和第5天患病組奶牛的血鉀濃度高于未患病組(P<0.05)。

2.4 荷斯坦牛產(chǎn)后血鉀濃度與血鈣濃度相關(guān)關(guān)系

場1荷斯坦牛產(chǎn)后血鉀濃度與血鈣濃度的相關(guān)關(guān)系如表3所示。結(jié)果表明，在測定期內(nèi)奶牛產(chǎn)后血鉀濃度與血鈣濃度存在低到中等的相關(guān)關(guān)系。其中，第2天和第5天的相關(guān)關(guān)系達(dá)到顯著水平(P<0.05)，第6天的相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。第4天相關(guān)系數(shù)最低，為-0.08，第6天相關(guān)系數(shù)最高，為0.48。

3 討 論

本研究中荷斯坦牛圍產(chǎn)后期平均血鉀濃度為(3.72±0.45)mmol/L，測定期間(產(chǎn)后1～7 d、第10天和第13天)血鉀濃度變異較大；荷斯坦牛產(chǎn)后血鉀濃度普遍較低，但仍處于正常范圍[11-12]，這可能是由于夏季環(huán)境溫濕度較高，奶牛處于熱應(yīng)激狀態(tài)，呼吸和排汗增加，導(dǎo)致礦物質(zhì)鉀損失明顯[5]。劉莉如等[6]發(fā)現(xiàn)荷斯坦牛產(chǎn)后5 d內(nèi)血鉀濃度呈下降趨勢，這與本研究結(jié)果一致；Safwate等[13]和魯明福等[7]研究發(fā)現(xiàn)，荷斯坦牛產(chǎn)后血鉀濃度整體趨勢隨產(chǎn)后時間呈先降低后上升的趨勢，這一變化規(guī)律也與本研究結(jié)果相似。此外，也有文獻(xiàn)指出，荷斯坦牛在產(chǎn)后第4天血鉀濃度即恢復(fù)至產(chǎn)前水平[14]，這與本研究結(jié)果不同；本研究中，荷斯坦牛在產(chǎn)后第6天血鉀濃度達(dá)到最低，這一差異可能是由于不同牧場的日糧差異(例如產(chǎn)前的日糧配比等)、飼養(yǎng)管理(例如產(chǎn)后補(bǔ)鉀方案等)和牛群遺傳背景等造成[6]。

本研究中荷斯坦牛產(chǎn)后血鉀濃度隨胎次的增加有逐漸上升的趨勢，頭胎牛產(chǎn)后血鉀濃度顯著低于二胎牛，且極顯著低于三胎和四胎及以上牛；經(jīng)產(chǎn)牛產(chǎn)后血鉀濃度變化差異不大，而頭胎牛產(chǎn)后血鉀濃度變化較大；這一結(jié)果與Kurek等[8]、劉莉如等[6]和Kume等[9]研究結(jié)果基本一致，其原因可能是頭胎牛與經(jīng)產(chǎn)牛生理機(jī)能方面存在差異。與經(jīng)產(chǎn)牛相比，首次妊娠的頭胎牛既要維持機(jī)體的生長發(fā)育，也要滿足胎兒快速增長和產(chǎn)奶快速升高的營養(yǎng)需要；頭胎牛在分娩時可能會對產(chǎn)犢應(yīng)激的反應(yīng)更加強(qiáng)烈，引起奶牛血液中陰陽離子失衡，機(jī)體的礦物質(zhì)代謝受到影響，最終導(dǎo)致機(jī)體血鉀濃度偏低[15]。牧場可針對不同胎次奶牛，通過產(chǎn)后灌服藥物補(bǔ)充血液中鉀離子濃度。同時，應(yīng)防止日糧中鉀含量過多，血鉀濃度過高會增加血液與尿液中的pH，導(dǎo)致代謝性堿中毒，降低奶牛維持鈣穩(wěn)態(tài)的能力，抑制骨鈣動員，增加產(chǎn)乳熱等疾病的發(fā)病率[16]。

本研究發(fā)現(xiàn)，上一胎次或當(dāng)前胎次患病個體的產(chǎn)后日血鉀濃度之間無顯著差異，這可能與本研究所使用的樣本量較小、疾病記錄不夠完整及荷斯坦牛圍產(chǎn)后期血鉀濃度變異較大有關(guān)。后續(xù)研究應(yīng)擴(kuò)大樣本量，進(jìn)一步探究圍產(chǎn)后期血鉀濃度與代謝疾病之間的關(guān)系。前人研究表明，增加日糧中鉀離子濃度，會使奶牛血液中鉀、鈣離子濃度顯著增加[17]，同時降低鈣離子的排泄量[18]。本研究也表明，荷斯坦牛產(chǎn)后1～7 d、第10天和第13天血鉀濃度與血鈣濃度存在低到中等的正相關(guān)關(guān)系，但血鉀濃度與血鈣濃度相關(guān)關(guān)系的生理機(jī)制還需要進(jìn)一步探究。

4 結(jié) 論

本研究表明胎次對荷斯坦牛產(chǎn)后血鉀濃度有極顯著影響，血鉀濃度與泌乳天數(shù)的一次項(xiàng)之間存在極顯著的回歸關(guān)系；荷斯坦牛產(chǎn)后日血鉀濃度與日血鈣濃度存在低到中等的正相關(guān)關(guān)系。研究結(jié)果為預(yù)防和避免奶牛產(chǎn)后發(fā)生鉀離子代謝障礙提供了理論依據(jù)。

致謝：感謝哈羅德科技的周玉虎先生，提供檢測設(shè)備并在檢測和分析過程中提供幫助。感謝中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院學(xué)生蔣振興、邱奧、解湉和盧迪等牛百科成員在試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集及后期整理環(huán)節(jié)對本試驗(yàn)提供的幫助。