新西兰牲畜微量元素补充：应对自由放牧制度的挑战

摘要

管理自由放养放牧牲畜的矿物质营养可能具有挑战性。在放牧动物不常饲养的农场，通过饲料和浓缩物补充微量元素的机会有限。在新西兰，大部分羊、牛和鹿常年放牧，钴、铜、碘和硒的摄入不足十分普遍。科学家和农民已经制定了有效的策略来监测和治疗这些饮食缺陷。适合放牧牲畜的补充方法包括长效注射、缓慢释放的瘤内注射、微量元素改良肥料和奶牛场的网状供水。

1.介绍

自1800年以来，牲畜放牧面积扩大了6倍，现在覆盖了地球上25%以上的无冰陆地表面(约34亿公顷)。1])。这包括以前很少放牧的大片地区，如北美、南美和澳大利亚。粗放型(在边缘旱地)和集约型(在改良的牧场)放牧供养了4亿头牛和6亿只绵羊和山羊[2］．后者提供了世界上大约五分之一的牛肉、绵羊和山羊肉供应，比以饲养场为特征的工业化养殖系统的产量高出许多倍。管理放牧牲畜的矿物质营养是一项挑战。在不经常放牧动物的农场，通过饲料和精料补充微量元素的机会有限。

新西兰的畜牧业是田园式的，以黑麦草和三叶草为基础，在降雨量充足的温带环境中繁衍生息。放牧管理效率高，成本低[3.，部分原因是动物全年都呆在户外。该产业目前包括大约600万头奶牛，400万头肉牛，3200万头绵羊和100万头鹿在930万公顷的草原上放牧，这些草原横跨平坦、起伏和陡峭的山地。4］．一些饲料补充剂，如草和玉米青贮饲料和棕榈仁剔除器(PKE)，提供给奶牛，但贡献不到其年能量摄入的15%。羊和肉牛的日常管理只需要很少的聚集和堆场，以便执行诸如建立交配群体、妊娠诊断、拖尾或标记、剪毛和断奶等牧业任务。

虽然牧场和牧草通常为牲畜提供足够的矿物质摄入，但也可能出现不足。牧场的元素组成受潜在土壤成分的影响，这本身是当地陆地起源和地球化学的结果。在新西兰，土壤成分因地点和国家而显著不同al调查很久以前就确定，一些地区无法支持良好的动物生产。例如，在火山土壤上种植的牛羊放牧牧场中观察到硒（Se）和钴（Co）缺乏[5，6］．自那时以来，许多动物反应研究(通常测量生长速度或有无临床体征和症状)表明，新西兰的牲畜面临四种微量元素摄入不足的重大风险:Se、Co、铜(Cu)和碘(I) [7］．其他地方发现的其他基本元素(例如锌和锰)缺乏[8，9)，并没有在新西兰被记录。

家畜的矿物状态通常是通过为特定物种和农场管理系统建立的生化标准和参考范围来确定的。新西兰的商业动物卫生实验室和兽医诊所认可以下最低值作为适当微量元素状态的指示值:血液Se 250 nmol/L;血清维生素B₁₂350(羊)120(牛)pmol/L;血清铜8μ摩尔/升；肝脏铜100 μMol /kg新鲜组织[7］．I型状态的可靠生化标准尚未确定[10］．

与其尝试全年补充缺乏的元素，还不如对放牧动物的时间和供给应集中在生命周期的脆弱阶段，特别是大坝的繁殖性能和幼畜的生长。例如，在母羊产前补充硒和I可以提高产羔率和降低围产期死亡率，从而提高生育力[11］．为了使后代获得最大的利益，有时最好的方法是处理母株，利用Se, Co, Cu和I很容易穿过胎盘的事实[12， Se, Co和I也被分泌到牛奶中。这可以增加微量元素的状态，发育中的胎儿，新生儿和哺乳幼仔的不同时期，直到断奶[13，14］．

当需要补充时，它应适合物种、农场政策、设施和预算。一个关键考虑因素是可用补充产品的有效期。根据微量元素的化学形式、物理表现和给药途径，这从1个月到12个月或更长时间不等URE可归类为短效、快速吸收和快速利用（见第节）2)，或长效，吸收较慢，补充较长时间(见章节)3.）.

图中比较了向牲畜补充硒和钴的各种选择的效果1和2, [15，16］．用微量元素修饰的肥料、瘤胃内丸和注射剂，在皮下或肌肉内形成缓释和控释库，可获得持续的效果。在本文中，我们强调这些方法，并对它们的使用进行了一些详细的回顾。

2.提供短期疗效的补充剂

广泛供应的快速、短期功效的微量元素补充剂最适合对动物进行密切管理或频繁处理的农场操作。它们对放养的放牧牲畜可能是不切实际的，因为在整个饮食缺乏的风险期间必须反复服用剂量。这可能是一项要求很高的工作，伴随着较高的劳动力成本。补品的形式通常化学上简单，可溶于水，容易吸收。主要通过口服给药，给药的典型方法简述如下。

2．1.口服滴灌和短效注射

许多作为驱虫剂配制的口服液体剂量产品（“湿巾”）含有一氧化碳、硒或铜[17］．钴的功效一般为1周，硒为5-6周，铜为几周。一些可注射的梭状芽孢杆菌疫苗含有水溶性硒或维生素B₁₂．因为药效只有4-7周(在某些情况下甚至更长)[18])在6-8个月的出生期内，通过断奶至屠宰重量，需要多次注射以充分补充羔羊的营养[19］．当水浴和疫苗中含有微量元素时，给药的时间和频率由疾病和内寄生虫控制协议决定。这不太可能与动物对这些元素的生理和代谢需求相一致。

对于喂食羽衣甘蓝、瑞典甘蓝和芸苔甘蓝等芸苔类作物的怀孕母羊，可以考虑例外情况，这些作物的I浓度较低，并且含有I-螯合甲状腺激素，可降低循环中的碘甲状腺素水平。在产羔前8周和4周，用200%的碘溶液浸泡两次 mg-I是预防新生羔羊碘缺乏症的一种有效方法，尽管很费力[20.］．

2.2.固化自由选择产品

压缩盐块和含微量元素的糖蜜是提供补充的简单方法，不需要院子里的动物。然而，他们并不完全令人满意，因为许多行为因素会影响兴趣和渴望，因此并不是所有的动物都能获得足够的摄食[21］．

2．3.水的供应

向计量供水系统中分配可溶矿物质适合农场，在那里，动物每天都可以进入水槽，可以保证饮水。根据牧场的气温和水分含量，消耗量会有所不同。机警的农场主能够调整机械分配器，以适应环境条件的变化，并管理牧群的微量元素摄入。有许多种类的矿物预混料可供选择，其中一些预混料的化学形式可以抵抗沉淀和挥发。新西兰10000个奶牛场中有一半正在使用这种方法，但值得注意的是，很少有同行评议的研究描述了元素输送到槽式饮用水或摄入元素对动物生化标准、性能和生产的影响。

2.4.饲料补充

在饲料补充剂中添加微量元素是在室内或饲养场定量喂食的标准做法。虽然在饲养绵羊和肉牛的大多数放牧作业中，对饮食和摄入量没有这样的控制，但乳制品生产更加灵活。当奶牛饲喂饲料垫时，可在保存的干草和青贮饲料、PKE和谷物精料中添加微量和宏观元素。相对于牧草，给奶牛补充营养是昂贵的，因此这种做法往往被限制在年能量摄入的15%左右。

3.长期功效补充剂

微量元素补充剂具有长期功效，可降低反复召集动物和给予治疗的劳动力成本。这些产品往往是复杂的化学和更昂贵的短效版本。有些被配制成皮下或肌内储存物，缓慢消散并提供延长释放(见章节)3.1).其他是口服给药的重型自给丸，停留在网状瘤胃中并随时间溶解（见第节）3.2）.一些元素也可以通过添加微量元素的肥料间接补充动物。在新西兰的丘陵地带，直升飞机或特技飞行“作物喷粉”飞机经常使用这些技术(见章节)3.3）.

３．１．Depot-Forming注射

产生持久储存的产品通常注射到动物的前颈部区域，因此几乎没有携带到屠宰体的风险。控制释放微量元素或其他微量营养素的技术包括脂质或水不溶性化学形式，以及将活性化合物封装在脂质体或固化树脂中。首选产品允许剂量或仓库大小变化，以匹配缺陷程度或屠宰动物所需的较短保护期。

3.1.1。钴(维生素B₁₂）

钴是维生素B的一种成分₁₂因此Co缺乏实际上是一种维生素B₁₂缺乏成熟瘤胃中的微生物将食物中的Co转化为维生素B₁₂非常年轻的前反刍家畜需要预制的维生素B₁₂在牛奶、牛奶替代品或补充剂中。一种长效的维生素B注射形式₁₂含有B₁₂微胶囊化丙交酯-乙交酯聚合物。特别适用于对一氧化碳缺乏最敏感的幼羔羊。剂量率约为0.20 硼镁₁₂/kg LW将增加并维持动物的维生素B₁₂状态6-8个月。补饲可显著降低营养不良羔羊的死亡率，提高其增重。图中显示了在缺钴牧场放牧的3 - 5周龄羔羊在断奶时补充的显著效果3.和4．肝脏维生素B增加了三倍₁₂储备亦维持至少124天[22］．Co/维生素B的早期识别和治疗₁₂不足会带来好处，因为羊羔将更快达到32-42公斤的屠宰重量。虽然Co缺乏症在新西兰的牛群中很普遍，但尚未在幼牛中发现。

3.1.2。硒

硒缺乏症在新西兰北岛中部和南岛东海岸的绵羊和牛中很常见。这促使人们使用一系列预防和治疗方法。含有不溶性硒酸钡的注射产品在组织中形成了一个储存库，可提供长期补充。剂量率为f 0.5–1.0 mg Se/kg LW适合大多数反刍动物种类，可在10-18个月内增加并维持硒状态[24］．硒是穿过胎盘的，因此在母羊交配前4周注射一次硒是很方便的，以解决生育问题，并提高母羊和她的羔羊的硒状态，直到断奶或16-20周龄屠宰(图)5) [12］．另一种方法是，在3-5周龄断奶时直接补充可能影响其生长的缺硒羔羊。母牛通常在交配前或妊娠早期接受治疗;它们血液中硒浓度的反应与母羊相似[25］．幼牛在断奶后(5-6月龄)补充，一次注射即可，直至18-20月龄屠宰。

3.1.3。铜

可注射铜产品没有真正的控释行为。相反，它们的功效通过在肝脏中积累过量的铜而得以延长，从而为饮食摄入不足的时期提供储备。典型配方包含皮下注射的可溶性依地酸铜钙，剂量率为0.3–1.0 mg Cu/kg LW提供1-2个月的覆盖。Cu被迅速吸收，过量会导致中毒。绵羊比牛对这种毒性更敏感。可注射的Cu补充剂对牛来说是一种有效的方法；但是，在大多数情况下，牛在怀孕期间必须注射几次以保持其Cu状态和n产犊[26］．

3.1.4。碘

碘与多不饱和脂肪酸(“碘化油”)共价结合是不溶于水的，在皮下或肌肉注射后形成降解缓慢的储油库。剂量率为5-7 mg I/kg LW可维持I状态8个月或更长时间[27］．

新西兰的碘缺乏症通常与在冬季牧场生长不足以满足动物能量需求时给怀孕的母羊喂食芸苔属作物有关。一些芸苔属植物的低I浓度和甲状腺激素含量可导致甲状腺肿大（甲状腺肿）在50%或以上的新生羔羊中。农场运营将在妊娠早期向羊群补充碘化油，例如在交配前4周或母羊被召集进行超声波扫描以确定妊娠状态时。这会提高血清总I浓度，防止甲状腺肿（即甲状腺肿） : 出生体重比小于0.4 g/kg），并降低与营养不良相关的围产期死亡率，而不考虑喂养的饮食（图6) [28，29］．

在新西兰，牛没有碘缺乏症的记录。对奶牛碘代谢的研究表明，以5 mg I/kg LW添加碘油可提高血清总I浓度约100天[30.]以及牛奶I浓度增加8-10倍（即20比200 μg / L) (31］．

3.2.瘤内推注

瘤胃内丸（有时称为丸、子弹或胶囊）是一种重型自给装置，设计用于口服，并在动物的整个生命周期内或至少在完全溶解之前留在网织瘤胃内。它们可以由含有一种或多种微量元素的固体金属、树脂或玻璃制成，其制造尺寸与物种和牲畜等级相匹配[32- - - - - -34］．由于药效通常很长(长达12个月)，丸剂似乎非常适合自由放养的放牧操作。在实践中，安全快速给药是一项熟练的工作，需要良好的跑道，庭院和约束设施。除以下所述的CuO外，bolus在新西兰已不再广泛使用;长效注射产品优先。

3.2.1之上。钴、硒和碘

钴是几种丸剂产品的成分。最浓缩的配方含有30%的Co_3.O₄加70%的铁，有效期长达12个月 g和30 g团注分别用于羔羊和小牛。在某些情况下，它可能会反刍和丢失，或者在网织瘤胃内，它可能被磷酸钙沉积物覆盖，无法正常溶解[35]最简单的硒丸含有5-10%的硒和90-95%的铁，在12个月或更长时间内缓慢溶解。母羊可补充10只 g在交配前3-4周，而奶牛应接受2×30 妊娠早期[32］．含I[的可溶性玻璃丸36和其他因素[37，38已经在英国开发出来，但在新西兰还不能使用。

3.2.2.铜

一种有效和流行的铜丸是一种明胶胶囊，含有小的铜线颗粒，有时称为“铜针”[14，39].剂量率为0.05–0.10 g/kg LW。颗粒粘附在网织瘤胃中，从网织瘤胃中缓慢排出，溶解在皱胃的酸性胃液中，然后铜在小肠中被吸收。单个20 给母牛服用g剂量的CuO，可提供约100%的膳食摄入量 每日毫克铜[40］．疗效为6-9个月，包括铜储备在肝脏的积累和释放。由于CuO的生物利用度非常低，这种补充方法有极低的过量和中毒风险[41］．

在妊娠早期给予母羊和奶牛大量的铜，可增加胎儿的铜储备和新生儿的铜地位。母羊和羊羔从出生到断奶的影响如图所示7(14］．在牛身上也观察到类似的情况[42]这些结果说明了使用正确的组织和生化标准评估矿物质补充剂疗效的重要性[43].虽然这些处于适当状态的动物的血清铜变化不大，但肝脏铜浓度显著增加，这一效应在其他地方一直可见[44］．

与肠外补充相比，从一剂中获得的营养物质与从饮食中摄取的营养物质受到一些相同的环境影响。在铜的情况下，饲粮中过量的钼和硫可在瘤胃形成不溶性硫钼酸铜。这些干扰了动物对铜的吸收和肝脏的储存。钼含量高的牧场(即>3 mg Mo/kg DM)会使口服补充铜的效果降低30-50% [45，46］．

３．３．跟踪Element-Amended化肥

维持高产的牧场需要化肥的投入，特别是在奶牛场。定期施肥提供了利用化肥作为微量元素载体的机会，使它们均匀分布在牧场上，有利于放牧动物。牧草的吸收受施用量、土壤成分和植物多样性的影响。

这种方法在新西兰被广泛应用于硒、铜和钴。它可以显著增加放牧牲畜的饮食摄入量，但需要对动物活动进行规划和仔细管理。施用后3-4周内，应允许微量元素改良肥料沉淀到土壤中，并开始在牧草中积累。在此期间，动物不应在处理过的牧场上吃草。当它们在随后的3-4个月内吃草时，它们会吸收并保留过量的摄入。例如，高膳食摄入的硒以硒氨基酸的形式储存在人体蛋白质中，而铜和一氧化碳/维生素B则较少₁₂，储存在肝脏中。这些储备可在日粮摄入量低于代谢需求时使用。每年施用微量元素改良肥料可预防至少12个月的硒和铜缺乏，以及6-7个月的羔羊一氧化碳缺乏。

3.3.1。钴

推荐施用量为70 g Co/ha，通常为每年春季施用硫酸钴，为夏季断奶羔羊提供高钴牧草。牧草中Co的浓度可以从0.06 mg Co/kg DM提高到0.50 mg Co/kg DM(图)8）.在这片草地上放牧3个月可以防止羊羔在接下来的4个月里缺乏钴，保持血清维生素B₁₂浓度>350 pmol/L [47，48］．

3.3.2。硒

建议施用量为10克硒/公顷，通常以半可溶性“颗粒”携带，每年在秋季或春季施用。牧草硒浓度可在第一个月增加20-35倍(例如，从0.03 mg硒/kg DM到1.0 mg硒/kg DM)，然后急剧下降，然后在接下来的70-120天中缓慢下降[49，50］．放牧牲畜的硒状况与这种高硒摄入量有关。处理牧场奶牛血硒浓度变化如图所示9．在绵羊身上也观察到了类似的反应[51］．

3.3.3。铜和碘

铜的施用量取决于饲养的牲畜。范围是1.5-3公斤铜/公顷，通常作为硫酸铜在秋天或春天施用。少量添加可使牧草铜浓度由4 mg/kg DM提高到25 mg/kg DM，适合绵羊。牛、鹿饲粮铜需求量是绵羊的两倍(即10 mg Cu/kg DM比5 mg Cu/kg DM)，因此牛、鹿饲粮铜需求量较高。在处理过的牧草中，铜的时间进程和浓度分布通常与观察到的Co和Se相似[52，53]，尽管已知该方法对某些牧草种类和土壤类型的效果较差[46］．

碘改良肥料不是常规使用的肥料。据观察，植物对碘的吸收效率不高，而且变化很大，导致不可预测的动物反应[54］．

4.总结

在新西兰4300万头反刍家畜中，大部分从放牧的牧场获得所需营养的比例很高，而且很少被收集和放牧。这带来了不同于工业化系统或饲养场的挑战，在这些饲养场中，动物每天都被处理，并按照配方配给饲料。长效注射剂、缓释瘤胃丸和每年施用微量元素肥料的开发和使用，使牛羊每年可补饲一次。时机可以针对脆弱的幼小动物或母羊和母牛在交配前或妊娠早期。替代产品，如含有短期功效的水溶性盐的口服滴水剂和注射剂，可以更便宜地配制和购买，但总劳动力成本通常更高。

无论是自由放养动物还是饲养场动物，微量元素补充方案都存在误用、过量和毒性的风险。用于缓释注射的受控量和瘤胃内丸的固定剂量的风险较低，但越来越多地使用饲料补充剂，如保存的干草和青贮饲料，PKE和以谷物为基础的浓缩物带来了新的并发症。不注意从饲料和补充剂来源累积摄入矿物质可能导致奶牛中出现大量慢性铜中毒（肝脏铜浓度>4000 μmol/kg新鲜组织)，部分原因是PKE中25 - 30mg铜/kg DM [43，55]因此，我们对微量元素补充的理解和实施必须跟上农业发展趋势。

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