專題報導

牛的硝酸鹽中毒

歐文華 譯

硝酸鹽中毒的機序

  在日本牛的硝酸鹽中毒的發生報告是始見於1960年左右的酪農經營之多頭化之初。從此以後就有頗多的研究報告解明了硝酸鹽中毒的機序,藉此酪農們採取了若干的對策,於是硝酸鹽中毒的發生逐漸變少了。但是最近由於進口的粗料、家畜糞尿或氮肥的多用,所以從飼料作物中常有高濃度的硝酸鹽之檢出例。

  硝酸鹽中毒是一種可引發死亡的可怕的疾病,它可造成飼養經營上鉅大的損失,下所述是筆者在養牛現場之親身體驗和諸多調查研究結果。

  硝酸鹽是來源於有大量施用氮肥或家畜糞尿的土壤中。植物原本可吸收土壤中的氮(硝酸鹽)而合成蛋白質,但是在日照不足、過剩施肥、乾旱後的下大雨、施肥直後等數個條件合併時,在飼料作物中即可見高濃度的硝酸鹽之蓄積。

  通常從飼料作物中被吸收的硝酸鹽,在牛的瘤胃中可因微生物的作用而還原變成亞硝酸鹽、氨等,彼等可被瘤胃胃壁所吸收,或者變成菌體蛋白質而被利用做營養分。

  然而因前述般的理由而致土壤中有過剩的氮之存在,並導致飼料作物有氮的大量吸收時,如圖1和圖2般是不被還原的中間生成物之亞硝酸鹽會有過度的產生,其可經由瘤胃胃壁而進入血液之中。

  原本具有運送氧的功能之紅血球中的血紅素,當其和進到血液中的亞硝酸鹽強力結合後可變成變性血紅素,於是紅血球的氧運送機能將喪失,無法運送氧氣,即可見牛隻陷入缺氧(窒息)的狀態。

             圖1 硝酸鹽蓄積的要因

圖2 過剩的氮分解之流向

硝酸鹽中毒的症狀

一、 慢性中毒表1 病原菌和寄生蟲的死滅溫度

  含有較多量的硝酸鹽飼料之長期間攝取時,常可見慢性中毒的發生。慢性中毒的症狀有流產、胎兒的異常、下痢症、受胎率的低下(發情延遲)、起立不能、泌乳量下降、成長遲緩等。由於無急劇的變化,所以慢性中毒常被當做是意外或者根本就被忽略了。其實當有上述之症狀發生時,我們應該懷疑是否為來自粗料的原因。

  另外,硝酸鹽中毒所引起的流產,其實是胎兒窒息所造成的。

二、 急性中毒

  當病牛呈現缺氧狀態時,進一步可見發紺貧血、呼吸困難,並突然死亡(此即俗稱的猝死症)。有急性發症的牛常在數小時內死亡,以致飼養戶常措手不及而造成莫大的損失。因此當發現其他的同居牛並無發症時就要懷疑是粗料而儘快採行對策。

  急性中毒的治療方法是每100公斤牛體重使用2公克的甲烯藍(Methylene Blue)1%溶液行靜脈內注射,其效果不錯。不過無論如何,「預防勝於治療」,本症還是採取預防的手段,防止其之發生才是上上策。

硝酸鹽蓄積的原因和對策

硝酸鹽蓄積的原因有如下數點,

一、 日照不足

  當天氣良好時,硝酸鹽可合成為胺基酸或蛋白質,所以飼料作物體內的硝酸鹽之分解迅速,然而在日照不足之場合時,它的分解速度就會變慢,於是硝酸鹽的蓄積將開始發生了。因此在冬季草之硝酸鹽有偏高的傾向。筆者曾經測定過上百個檢體之硝酸鹽含量,對之行分析的結果發現冬季時的檢體亦有偏高的傾向(在夏季時若持續陰天,也可見硝酸鹽的蓄積)。

二、 乾旱後的下大雨

  乾旱時,飼料作物體內的水分減少了,而其後若下大雨或灌溉時,作物可急劇的吸水,因硝酸鹽具有易溶於水的特徵,所以此時氮肥也會被作物吸入體內,因而硝酸鹽濃度可立即昇高。在持續多日晴天後剛下大雨即行飼料作物的採收時,請特別注意硝酸鹽之濃度。

  在乾旱或持續晴天時,土壤中的水分蒸發迅速,而易溶於水的硝酸鹽可和水分一齊上昇,並且聚集在飼料作物的根部附近,這也是飼料作物易蓄積硝酸鹽的要因之一。

三、 過剩施肥和剛施肥後

  生糞尿或氮肥的過剩施用應該避免。生糞尿因為不行易分解性有機物的分解,所以不可以之直接施肥,另外在堆肥中為促進氮的分解,家畜糞尿堆肥時需勤加翻覆。在促進堆肥化的發酵過程中可見溫度的上昇,而如表1和表2般,在堆肥中許多雜草或雜菌的種子可因而死滅。

表1 病原菌和寄生蟲的死滅溫度

種 類

溫度(℃)

時間(分)

傷寒桿菌

55∼60

30

沙門氏菌

60

15

赤痢菌

55

60

蛔 蟲

60

15∼20

表2 牛糞堆肥溫度之雜草種子的發芽率

種 類

50℃以下

60℃、2日

矮  草

96%

0%

野  稗

72%

0%

榧 釣 草

56%

0%

滑  莧

85%

0%

犬  稗

65%

0%

  另外,易溶於水的硝酸鹽可滲透到地下而造成地下水的硝酸鹽污染,因此在環境保護的立場上,所有畜產農家每個人都應該有責任的。

四、 青刈

  幼草的硝酸鹽濃度亦有偏高的傾向,故還在生長中的飼料作物之青刈時也要特別注意。

  不只是草類,玉米、高粱的青刈時亦必須小心。筆者記得在小時候聽老一輩者說「高度1公尺以下的高粱千萬不可收割」,確實尚嫩的玉米和高粱之硝酸鹽濃度頗高。該情形和施肥量是有關係的,請注意。

  硝酸鹽在作物體內的分佈並非均一,如表3所示般,在莖或葉的硝酸鹽濃度是不相同的。根據筆者的調查發現,蘇丹草在水分含量高的莖部之硝酸態氮含量是葉部的5倍。

表3 蘇丹草的莖葉中之硝酸態氮含量

部 位

乾物比例

乾物率

硝酸態氮含量(乾物中)

全部莖葉

100.0%

23.5%

2800ppm

36.5%

16.4%

5650ppm

63.5%

32.0%

1155ppm

  高濃度的硝酸鹽可如圖3般,隨著時間的經過而逐漸減少,但是在超過收刈適期才收刈的話,收刈物之品質、營養含量均低下,所以在飼料作物栽培上較為不利。硝酸鹽減少的比率是可受天候的影響。

  一般而言,在作物體內的硝酸鹽濃度是愈在下面即愈靠近地面的部位愈高。

圖3 硝酸態氮的變化

  最近在日本鹿兒島始良農業改良中心的轄區內有頗多硝酸鹽濃度高的飼料作物之發現,於是特別針對燕麥作物體內各部位的硝酸態氮的分佈做了調查,結果是如圖4般,愈靠近地面的部位之濃度愈高,50公分以上之部位約1000ppm,而10公分以內的部位之含量則高達8倍約8000ppm,由此可見各部位的硝酸態氮的濃度差異極大。因此當發現硝酸鹽濃度高時,其對策就是進行作物的高刈,只是若濃度極高時,可就無任何對策了。

圖4 燕麥作物體內各部位的硝酸態氮分佈的狀況

請勿過度的自信

  當有高濃度的硝酸鹽之檢出時,有很多人認為只要作成青貯或者是乾草後,硝酸鹽濃度即可減低了。其實如前述般,飼料作物在生長中其硝酸鹽可被分解而逐漸減少,不過要是作物已被收割,那麼彼高濃度之硝酸鹽可沒如此容易的變少,當然在青貯發酵的過程中可因種種微生物的作用,硝酸鹽可被還原而減少,但是彼減少的程度是有限的,有若干研究報告指出經青貯處理只可將硝酸鹽濃度減少約一半左右。

  以上之論調在硝酸鹽濃度低時尚有可信度,但是當濃度高而且青貯料的水分含量又低時,因發酵條件而濃度減低的比率是很少的,請特別注意。

  尤其是最近頗為流行的摺疊青貯,它常把青貯料事先預乾,故水分減少了,所以有很多研究報報告指出,如此的話硝酸鹽濃度的減少是幾乎不見的。而且硝酸鹽濃度愈高者,其濃度的減少更是微乎其微。

  筆者有一個三年前的現場經驗,就是有某一50頭種牛之飼養農家發生了硝酸鹽中毒的情形,其中更有6頭牛因急性硝酸鹽中毒而死亡。

  該場是使用羅滋草來作摺疊青貯,筆者對彼全部青貯料行採樣而取得14個檢體行硝酸鹽的分析,測定是使用市售的簡易測定器。

  測定的結果是有7個檢體超過極危險的4000ppm(乾物中),而在被認為是安全範圍的1000ppm以下則只有2個檢體。

  由此可見,當硝酸鹽濃度高的話,即使在青貯的發酵過程中,硝酸鹽也是不容易被分解的。

  針對上述的發生硝酸鹽中毒的農家,筆者是建議要改變其草作,尤其是施肥體系更是需要修正,同時還要勵行在割草前先利用簡單的硝酸鹽比色式分析器行硝酸鹽的測定。

  以一塊面積2000平方公尺的草場為例,其每次約可收刈風乾物重為1000公斤的草類乾草,而一張試驗紙大概是100日元,所以每公斤的乾草之試驗紙費用只需0.1日元,只要花費如此便宜的代價即可讓牛隻很安心的吃草,真的是值回票價的。在無法做深入研究的生產現場,能夠利用一張試驗紙來判斷硝酸鹽濃度的高或低,相信它是一個相當重要的指標。

  另外,上述的農場所死亡的6頭牛當中,每一頭都是初產或二產的年輕牛,而十數產的牛也是同居著,為何只有年輕牛發生死亡,真的是很奇怪。此情形是偶然發生或另有其他原因呢?根據筆者粗淺的推斷,其可能是老牛的瘤胃內之微生物叢較充實,所以對氨的分解能力較佳,或者是由於年長識豐,牠知道硝酸鹽的厲害,所以不吃含有高濃度硝酸鹽的草類。

含有硝酸鹽粗料的給予指標

  表4所列是根據日本草地協會「1994年粗料的品質評價指導手冊」而列出含有硝酸鹽粗料的給予指標。

表4 含有硝酸鹽粗料的給予指標(乾物中)

硝酸態氮含量 (ppm)

危險的有無和給予時的注意點

0∼1000

給飼是安全的(無給予限制),但水必須讓牛自由取食。

1000 ∼1500

非妊娠時是安全的(無給予限制),但在妊娠時應限制在給予總量的50%(乾物量)以下。不過有些牛可發生輕微的採食量和泌乳量的減少或偶爾流產。

1500∼2000

應限制在給予總量的50%(乾物量)以下。若超量則可引發如上欄所記之症狀或甚至死亡。

2000∼3500

應限制在給予總量的35∼40%(乾物量)以下。妊娠牛不可給予。

3500∼4000

應限制在給予總量的20%(乾物量)以下。妊娠牛不可給予。

4000∼

因具毒性,不可給予任何牛隻。

  硝酸鹽含量在1000ppm以下被視為安全的,不過由於在採樣時可能有誤差,因此雖在1000ppm以下也未可安心,君不見在實際的草場上飼料作物的綠色調有濃有淡嗎?它是堆肥或化學肥料播撒不均所造成的,所以在粗料的開始給予時要花點時間,慢慢的更換,尤其是牛糞便的柔軟度或牛隻的狀態之仔細觀察是非常必要的。

  其實牛隻對硝酸鹽的耐受度是與瘤胃內的微生物叢之生息狀況、牛的健康狀態、維生素的充足與否等牛的個體差異、身體狀況等有密切關係的。

  另外,亞硝酸鹽因具頗強的氧化力,β胡蘿蔔素、維生素A和E可被氧化而在瘤胃內被破壞掉。是故當遇到硝酸鹽含量高的飼料作物,若欲避免亞硝酸鹽的毒性,β胡蘿蔔素或維生素A、E的補給是很有效的。

雜草中的硝酸鹽

  稻科牧草的高度低而且其初期的發育又慢,所以諸多雜草極易混生於稻科牧草的草場中,在鹿兒島縣內,一般常見的頗為麻煩的雜草有莧草科(犬莧草或針莧草等)、蓼科的羊蹄類或蓼類(犬蓼等)。彼等都是闊葉的雜草,硝酸鹽的蓄積很容易,因此當有多量的雜草混於粗料中時,常可見硝酸鹽中毒的發生。

  在鹿兒島縣常可見針莧草所引起的硝酸鹽中毒,由此可見莧草科的混入情形不少。另已經雜草化的蘿蔔葉等也是硝酸鹽容易蓄積的植物。

  筆者曾檢出犬莧草的硝酸鹽含量超過8000ppm的,而蕪菁葉或蘿蔔葉等也曾發現過有超過10000ppm之高濃度者。

結 論

  最後,有關硝酸鹽中毒的對策,請見下述的重點整理,

一、

飼料作物的青刈時要注意

還在生長期間的青刈飼料之硝酸鹽濃度有偏高的傾向,要特別注意。時常分析測定粗料中的濃度是必要的,而且千萬記得「收刈前就要測定」。

二、

氮施用量要注意

生糞尿或氮肥的過剩施用是不可的。在日本各縣都有各種草種之施肥基準,請參考並且遵守之。

三、

收刈時要注意天候

持續長期的晴天過後,若有大量的水分被吸收時,硝酸鹽可一併被急劇的吸收進入作物體內,因此在收刈時需注意天候。

四、

要注意含有硝酸鹽的雜草

吾人需努力防除易有硝酸鹽蓄積的莧草科或蓼科等的雜草。

五、

給予方法

粗料的更換時需逐步行之,且需勤於觀察牛糞便的柔軟度和牛隻的狀態。

末了,再強調一次「請勿輕視硝酸鹽中毒!」

(譯自日本養牛之友雜誌)