氮利用率是指动物从日粮中摄入的氮有多少用于合成牛奶和肉类，受日粮蛋白和能量水平的影响。日粮配方采取适宜的蛋白来源，有助于提高氮的利用效率。

虽然瘤胃具有将纤维转化为蛋白质的独特功能，但在评估摄入氮量有多少比例转化为牛奶和肉类时，瘤胃仍然是一个低效率的氮利用者。在瘤胃中，该比例约为25%。不过，不同阶段牛群之间的差异很大，如表1所示。

表1.不同阶段牛群的氮利用率情况（%）

平均而言，反刍动物氮的利用率远低于集约化养殖的家禽或猪。在这些养殖场中，动物所需的蛋白质更易被满足，氮利用率平均可达到30%-40%。

根据相关的研究数据，欧洲研究人员计算了欧洲基于牧草或牧草青贮和美国基于玉米青贮典型日粮的氮利用率。在欧盟典型日粮中发现，与低氮利用率日粮（21%）相比，高氮利用率日粮（32%）有助于增加奶牛的干物质采食量和产奶量。相比之下，高氮利用率（32.8%）的美国典型日粮在蛋白含量较低、非纤维碳水化合物含量较高的情况下，有益于增加奶牛的产奶量。

蛋白质摄入量是最关键的因素

基于北美和北欧的两项饲养试验大数据，进行荟萃分析评估了日粮蛋白质摄入量对牛奶氮利用率的影响。结果发现，氮利用率平均分别为24.7%和27.7%。

该项研究结果表明，日粮蛋白质含量是影响氮利用率的最重要的因素。作者还发现，提高产奶量可以增加氮利用率，但效果远远低于减少日粮蛋白质摄入量。

美国奶牛饲料中心进行了两项研究，证实了以上结果。在第一项研究中，当日粮中蛋白质含量从15.1%增加至16.7%和18.4%时，氮利用率从30.3%下降至27.0%和23.4%。在第二项研究中，日粮蛋白质含量从13.5%增加至19.4%，氮利用率从36.5%下降至25.4%。

尽管这些研究结果表明，随着日粮中蛋白质含量的增加氮利用率呈线性下降趋势，但养殖者为了最大限度的提高奶牛的生产性能，仍然饲喂高蛋白含量日粮。

调研结果

对切萨皮克湾流域的454个牧场进行的调研结果显示，日粮氮用于合成牛奶的平均效率为28.4%。平均而言，奶农饲喂日粮含氮量比NRC推荐值高了6.6%。在对美国103家大型商业化牧场的管理实践调研结果显示，未怀孕奶牛日粮的平均蛋白含量为17.8%。同样的，爱达荷州中南部8个商业化牧场和安大略45个商业化牧场的日粮蛋白平均含量分别为17.6%和17.5%。

最大化氮利用率

这些研究和调研表明，与高蛋白日粮相比，日粮蛋白16.5%的含量足以支撑奶牛的产奶量，同时能最小化氮排出对环境的影响。

在2013年的能量和蛋白代谢与营养国际研讨会上，公布了奶牛氮利用率的理论上限值。对于体重1430磅（约644kg）、乳脂校正乳产量88磅（约40kg）的奶牛来说，其氮利用率的理论上限为43%。该理论基于奶牛的干物质采食量为53磅（约24kg），牛奶真蛋白率为3.15%，粪便和尿液中氮的最小损失量分别89g/天和174g/天。关于奶牛对氮的主要利用情况，见表2。

表2.奶牛对氮的利用情况（%）

在减少氮损失方面，科学家建议日粮中应含有适宜的瘤胃可降解蛋白，同时平衡各种氨基酸含量，以有利于乳蛋白的合成。

理论变成现实

弗吉尼亚理工大学的研究表明，当日粮中的能量含量增加时，吸收氮利用率会提高。他们评估了泌乳中期奶牛的两种日粮，能量水平分别为0.70Mcal/kg（约1.56Mcal/kg）和0.65Mcal/kg（约1.44Mcal/kg），蛋白水平分别为19%和15%。结果显示，在高蛋白日粮中提高日粮能量水平，吸收氮利用率从31.0%增加至37.1%。在低蛋白日粮中提高能量水平，吸收氮利用率从38.5%增加至43%。同样的，与高蛋白日粮相比，低蛋白日粮增加了氮利用率。高能低蛋白日粮组奶牛的氮利用率最高。

来自新罕布什尔大学的Charles Schwab和他同事提出了几点建议，以改善日粮氮转化为牛奶氮的效率：

1. 增加瘤胃中微生物的合成，从而提高微生物利用氮循环和蛋白质分解产物的机会；

2. 更精准地平衡各种必须氨基酸含量；

3. 平衡日粮中的瘤胃可降解蛋白和过瘤胃蛋白含量，满足需求但不需过量。

在高产奶牛日粮中，可以饲喂一些富含过瘤胃蛋白的原料，如处理过的豆粕。加热处理该原料，其过瘤胃蛋白含量可高达61.2%DM。另一种加工就是采用木质素磺酸盐处理豆粕，其过瘤胃蛋白含量可达到64.5%。此外，也可采用热处理和添加大豆皮，过瘤胃蛋白含量可达到62.2%。

其他非豆源的饲料原料如血粉和玉米蛋白粉的过瘤胃蛋白含量分别为54.3%和44.6%。