趙江波，魏時來，馬　濤，趙明明，肖　怡，刁其玉*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所，農(nóng)業(yè)部飼料生物技術(shù)重點實驗室，北京 100081；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，蘭州 730070)

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套算法用于估測肉用羊單一谷物飼料代謝能值及養(yǎng)分消化率的探索

趙江波1，2，魏時來2，馬濤1，趙明明1，肖怡1，刁其玉1*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學院飼料研究所，農(nóng)業(yè)部飼料生物技術(shù)重點實驗室，北京 100081；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學動物科學技術(shù)學院，蘭州 730070)

摘要：本試驗旨在研究使用套算法估測肉用羊單一谷物飼料能值的可行性及適宜的替代比例。試驗選取54只體重為(48.3±1.3) kg的杜寒雜交F1代去勢公羊，采用完全隨機區(qū)組設計，平均分為9組，分別飼喂1種基礎(chǔ)飼糧和8種不同小麥替代比例的試驗飼糧，進行消化代謝和氣體代謝試驗測定消化能和代謝能，結(jié)合套算法計算小麥的消化能和代謝能及養(yǎng)分消化率，以確定其適宜的替代比例。結(jié)果表明：1)隨著替換比例的增加，飼料中的各種養(yǎng)分的消化率逐漸升高，飼料中糞能逐漸降低，尿能、消化能和代謝能逐漸升高。2)根據(jù)套算法計算公式計算出小麥的總能、干物質(zhì)、有機物、粗蛋白質(zhì)的消化率在任何替換水平差異均不顯著(P>0.05)。3)當小麥替換飼糧比例為28.37%～45.95%時，套算法所得的小麥消化能(14.55 MJ·kg-1)與NRC的推薦值(14.52 MJ·kg-1)基本一致；套算法所得小麥的代謝能(11.86 MJ·kg-1)與通過經(jīng)驗公式(消化能×0.82)的計算值(11.91 MJ·kg-1)接近。綜上所述，套算法可以用于估測肉用羊單一谷物飼料代謝能值及養(yǎng)分消化率，且替換比例以28.37%～45.95%為宜，本試驗中小麥替代飼糧的最佳比例為28.37%。

關(guān)鍵詞：套算法；消化能；代謝能；替代比例；小麥

現(xiàn)代畜牧業(yè)競爭日益激烈，為了追求更高的經(jīng)濟效益，必須科學飼養(yǎng)家畜，因此為動物提供科學飼料配方就顯得尤為重要，而飼料原料中養(yǎng)分的準確含量是提供科學飼料配方的前提[1]。目前，在反芻動物上，精料原料中養(yǎng)分只能測定粗蛋白質(zhì)等常規(guī)營養(yǎng)成分，而對消化能和代謝能均無法直接測量，因此實際配方與動物需要之間還存在一定的偏差。測定某種單一飼料原料的營養(yǎng)價值時，單胃動物可通過直接飼喂飼料原料來評定其營養(yǎng)價值以及能量水平[2-3]，反芻動物由于其特殊的消化生理結(jié)構(gòu)，導致許多谷物類精料無法直接評定，其在動物體內(nèi)利用的情況也無法得知?，F(xiàn)在國內(nèi)外飼料營養(yǎng)價值表中的消化能和代謝能大多也是用計算方法或者體外法得出[4]。這些數(shù)值只是單純的從理論研究進行推測，或者是通過體外試驗測定，沒有結(jié)合動物真實的體內(nèi)環(huán)境進行消化代謝情況而得出。因此探索出一種新方法進行反芻動物飼料原料營養(yǎng)價值評定就顯得尤為重要。

本試驗參考單胃動物研究中常用的套算法[5-6]，以小麥作為谷物飼料代表，利用氣體代謝室(得到甲烷能)和消化代謝試驗實測肉羊的代謝能，科學評定套算法是否適用于反芻動物，以及不同替換比例對動物飼料養(yǎng)分消化率和代謝能的影響。這將對建立我國反芻動物飼料營養(yǎng)價值評定體系以及飼料資源的合理利用都具有十分重大的實際意義。

1材料與方法

1.1試驗時間與地點

本試驗于2015年3月1日-5月15日在中國農(nóng)業(yè)科學院南口中試基地進行。

1.2試驗設計與動物

本試驗選取54只12月齡體重為(48.3±1.3) kg的杜泊×小尾寒羊F1代雜交去勢公羊，采用完全隨機區(qū)組設計分為9個處理，包括1個基礎(chǔ)飼糧處理組和8個試驗飼糧處理組。每個處理6只羊，試驗期共17 d，其中前10 d為預飼期，后7 d為糞尿收集期。糞尿收集期7 d中的后3 d進行氣體代謝試驗，第1天動物適應呼吸代謝箱，確保動物正常狀態(tài)，后2 d實測動物甲烷產(chǎn)量[7]。

1.3試驗飼糧

本試驗基礎(chǔ)飼糧由羊草、玉米、豆粕和預混料組成，試驗中原料的組成均采用同一批原料進行配制，確保原料的一致性，試驗飼糧由小麥替換基礎(chǔ)飼糧中供能飼料后重新組成，即替換羊草、玉米和豆粕。分為8個不同的替換水平，級差為8.79%，替換水平依次提高分別是10.79%(Ⅱ)、19.58%(Ⅲ)、28.37%(Ⅳ)、37.16%(Ⅴ)、45.95%(Ⅵ)、54.74%(Ⅶ)、63.53%(Ⅷ)、72.32%(Ⅸ)(表1)，其中Ⅰ號料為基礎(chǔ)飼糧。

1.4飼養(yǎng)管理

在試驗前每只羊用伊維菌素進行驅(qū)蟲，晨飼前稱重，然后輪流適應代謝籠。由于各試驗飼糧的原料存在較大差異，會造成采食量不同，故在試驗前對試驗羊進行飼喂觀察，采用采食量最低的一組作為飼喂量[8]。

預試期完成飼糧過渡后，開始為期7 d的氣體代謝試驗和消化代謝試驗。每天飼喂2次(08：00和18：00)，各飼喂600 g，自由飲水。采用全收糞尿法收集糞、尿，每天稱取并記錄每只羊排糞量，按10%取樣，將每只羊6 d的糞樣混合冷凍保存，用盛有100 mL 10% H2SO4的塑料桶收集尿液，以防止貯存過程中有尿酸沉淀，稀釋至5 L，對稀釋尿液充分混合，用紗布過濾后每天取樣30 mL，將每只羊6 d的尿樣混合后-20 ℃冷凍保存以備測定尿能[9]。

1.5測定指標及方法

飼料和糞中的總能(GE)、有機物(OM)、干物質(zhì)(DM)、粗蛋白質(zhì)(CP)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含量指標測定參考張麗英[10]的《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》第3版進行測定。能量采用Parr-6400氧彈式熱量測定儀測得；氮采用KDY-9830全自動凱氏定氮儀測定；甲烷產(chǎn)量根據(jù)美國SABLE公司生產(chǎn)的氣體測定系統(tǒng)測得。

表1　飼糧組成和營養(yǎng)水平(絕干基礎(chǔ))

1).預混料為每千克飼糧提供：銅 16.0 mg，鐵 60 mg，錳 40 mg，鋅 70 mg，碘 0.8 mg，硒 0.3 mg，鈷 0.3 mg，維生素A 12 000 IU，維生素D35 000 IU，維生素E 50 IU。2).營養(yǎng)水平為實測值

1).One kilogram TMR contains：Cu 16.0 mg，F(xiàn)e 60 mg，Mn 40 mg，Zn 70 mg，I 0.8 mg，Se 0.3 mg，Co 0.3 mg，VA 12 000 IU，VD35 000 IU，VE 50 IU.2).Chemical compositions are measured values

飼料及原料養(yǎng)分表觀全腸道消化率計算公式和計算方法參照O.Adeloa[11]的公式：

飼糧中某種養(yǎng)分的表觀消化率(%)=(食入顆粒料總量×顆粒料中該養(yǎng)分的含量-排糞量×糞中該養(yǎng)分含量)/(食入顆粒料總量×顆粒料中該養(yǎng)分含量)×100%

飼糧中原料養(yǎng)分表觀全腸道消化率(%)=(飼糧中養(yǎng)分表觀全腸道消化率-(100%-X%)×基礎(chǔ)飼糧中該養(yǎng)分表觀全腸道消化率)/X%

其中，X%為待測原料替代基礎(chǔ)飼糧供能的百分率。

套算法測定原料能值計算公式[12]：

能值=(試驗飼糧能值-(100%-X%)×基礎(chǔ)飼糧能值)/X%

能值包括消化能和代謝能。

飼料的消化能(MJ·kg-1)=總能-糞能

飼料的代謝能(MJ·kg-1)=總能-(糞能+尿能+甲烷能)

甲烷能[13](kJ)=甲烷(L)×39.54 kJ·L-1

甲烷的產(chǎn)量根據(jù)美國SABLE公司生產(chǎn)的LGR氣體測定儀連接半開放式呼吸代謝箱測定，試驗動物第1天適應呼吸代謝箱后，開始連續(xù)2 d的氣體測定，在2 d內(nèi)每半小時測定1次呼吸代謝箱內(nèi)甲烷的產(chǎn)量，2 d內(nèi)每只試驗動物共得到96個甲烷產(chǎn)量的試驗數(shù)據(jù)，求其平均值作為每天每只試驗動物的甲烷產(chǎn)量。

尿能測定：取5塊定量濾紙分別測定能值，計算出濾紙的平均能值。將10 mL尿液分多次滴在濾紙上，65 ℃烘干后于能量儀中測定，得到濾紙和尿液的總能值。

尿能=總能值(濾紙+尿液)-濾紙能值。

1.6數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel進行初步處理后，用SAS 9.2統(tǒng)計軟件中的ANOVA進行分析，差異顯著時采用Duncan氏法進行多重比較，P<0.05為差異顯著。

2結(jié)果

在整個試驗過程中，飼喂替換比例為56%以下的試驗飼糧的羊只均處于正常狀態(tài)，飼喂替換比例為65%以上的試驗飼糧的羊只表現(xiàn)出輕微瘤胃酸中毒狀態(tài)。

2.1不同飼糧養(yǎng)分消化率測定結(jié)果

隨著替換比例的增加，飼料中精料的比例從30.25%逐漸提升到80.44%，精粗比的跨度很大。從表2可知，隨著替換比例的增加，飼料中干物質(zhì)、有機物、總能的消化率整體逐漸升高，其中干物質(zhì)和有機物的消化率每兩種相近的替換水平間差異不顯著(P>0.05)，而相差兩個組及以上的各組間差異顯著(P<0.05)；總能消化率除基礎(chǔ)飼糧外，其他相鄰處理組之間差異不顯著(P>0.05)；粗蛋白質(zhì)的消化率總體逐漸升高，其中Ⅰ～Ⅲ、Ⅳ～Ⅶ、Ⅶ～Ⅸ組間差異不顯著(P>0.05)，其余組間差異顯著(P<0.05)。隨著精料替換比例的增加，洗滌纖維的消化率除去基礎(chǔ)飼糧組和最后兩組，相鄰的幾組飼料中NDF和ADF消化率升高，組間呈顯著差異(P<0.05)，其中Ⅰ和Ⅱ組間差異不顯著(P>0.05)。

表2　不同飼糧養(yǎng)分消化率測定結(jié)果

2.2不同飼糧能值測定結(jié)果

不同飼糧能值測定結(jié)果見表3。隨著小麥替換比例的增加，糞能逐漸降低，尿能、消化能和代謝能逐漸升高?；A(chǔ)飼糧組糞能顯著高于其余組(P<0.05)，其余每相鄰的兩個組糞能差異不顯著(P>0.05)，而相差兩個組及以上的各組間差異顯著(P<0.05)。Ⅷ和Ⅸ組尿能顯著高于其他處理組(P<0.05)，其余組間無顯著差異(P>0.05)。甲烷能Ⅰ～Ⅶ組之間無顯著差異(P>0.05)，最后兩組顯著低于Ⅰ～Ⅶ組(P<0.05)，且Ⅷ和Ⅸ組間差異不顯著(P>0.05)。消化能和代謝能方面，Ⅰ～Ⅵ組相鄰兩組間差異不顯著(P>0.05)，Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ顯著高于其他處理組(P<0.05)。

表3　不同飼糧能值測定結(jié)果

2.3小麥養(yǎng)分消化率與能值測定結(jié)果

根據(jù)套算法計算公式計算出小麥的總能、干物質(zhì)、有機物、粗蛋白質(zhì)的消化率見表5，其代謝能和消化能以及其比值見表4?？偰?、有機物、粗蛋白質(zhì)和干物質(zhì)的消化率，在任何替換水平差異均不顯著(P>0.05)。利用套算法得出的小麥的消化能和代謝能中Ⅲ～Ⅸ號飼糧組顯著高于Ⅱ號飼糧組(P<0.05)，且Ⅲ～Ⅸ號飼糧組之間差異不顯著(P>0.05)。去掉Ⅱ、Ⅷ和Ⅸ號飼糧，Ⅲ～Ⅶ號飼糧小麥消化能的平均值為14.47 MJ·kg-1，代謝能平均值為11.85 MJ·kg-1；Ⅲ～Ⅵ號飼糧組小麥消化能平均值為14.41 MJ·kg-1，代謝能平均值為11.71 MJ·kg-1；Ⅳ～Ⅵ號飼糧組小麥消化能平均值為14.55 MJ·kg-1，代謝能平均值為11.86 MJ·kg-1。消化能與代謝能的比值幾組之間雖有差異，但沒有明顯的規(guī)律。

表4　小麥消化能和代謝能測定結(jié)果

表5　小麥的養(yǎng)分消化率

2.4小麥有效能值與NRC推薦值離散性分析

將本試驗所用小麥的營養(yǎng)成分及套算法得出的代謝能和消化能分別與NRC[14]推薦值進行離散性分析，其結(jié)果見表6和表7。由表6可以得出，本試驗與NRC的小麥營養(yǎng)成分相比，相對偏差均在5%以下。8個試驗處理中，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ處理組消化能與NRC所推薦的值，相對偏差在1%以下，所得的代謝能相對偏差與消化能的相似，也是在Ⅳ、Ⅴ、Ⅳ飼糧處理組最小，但偏差較消化能稍大，不是在1%以下。

表6　本試驗小麥營養(yǎng)成分與NRC(2007)推薦值離散性分析

3討論

3.1不同替換比例飼料養(yǎng)分消化率

表7　小麥能值與NRC(2007)推薦值離散性分析

干物質(zhì)和有機物的消化率是動物對飼糧消化特性的綜合反映[15-16]，并且已有報道消化率和飼料的概略養(yǎng)分之間存在著顯著的回歸關(guān)系[17-20]。從本試驗可以看出，隨著替換比例的增加，飼料中的干物質(zhì)消化率從50.98%升高到68.09%，總體上顯著升高，由于前3種飼糧小麥替換水平不高，飼料中精料含量約50%左右，還在日常精料占有率的比例之內(nèi)，故差異不顯著，從Ⅴ號飼糧之后，精料比例已經(jīng)占到50%以上，消化率的上升趨勢較由相鄰的3組差異不顯著變化為相鄰的兩組差異不顯著。飼料中有機物的消化率從51.52%升高到66.01%，呈顯著升高趨勢，并且相近的兩組替換水平差異不顯著，除了有和干物質(zhì)相似的變化原因外，還有可能因為替換比例較小所導致。

總體來看，粗蛋白質(zhì)的消化率呈上升趨勢，但從Ⅲ號飼糧到Ⅷ號飼糧變化趨勢不顯著，Ⅸ號飼糧的粗蛋白質(zhì)消化率顯著高于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組料的消化率，其原因在于前幾種飼糧中性洗滌纖維含量較多，加快了瘤胃食糜的流通速度，導致其消化率下降[15]。孟慶翔等[21]發(fā)現(xiàn)，在成年去勢綿羊中精料比例為20%～60%對干物質(zhì)無顯著影響，但是精料比例為80%時干物質(zhì)的消化率顯著降低；王加啟等[22]發(fā)現(xiàn)，青年公牛的精料比例為70%時，干物質(zhì)、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的消化率有下降趨勢。本試驗發(fā)現(xiàn)，飼料中養(yǎng)分的消化率在精料比例達到74%以上后，上升趨勢減緩，因此在實踐育肥中建議精料在60%左右為宜，不宜超過70%。套算法替換梯度，建議在20%以上否則宜出現(xiàn)差異不顯著情況。

3.2飼料中能量變化

能量是飼糧營養(yǎng)價值評定中的重要指標，也是肉用羊生產(chǎn)性能的限制性因素[8]。能量的利用效率除受動物因素限制外，還受到飼糧因素的影響，如飼糧的營養(yǎng)組成、消化率等[23]。本試驗中隨著小麥替換比例的增加，飼糧中精料所占的比例也在加大，精料中可快速消化的碳水化合物較多，纖維類含量較少，使得能量的利用效率提高，代謝能和消化能呈上升趨勢，而糞能呈下降趨勢。

3.3套算法評定小麥養(yǎng)分消化率及能值

本試驗以套算法為基礎(chǔ)采用多個水平的替換，來驗證套算法在反芻動物上的適用性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗飼糧中總能、有機物、粗蛋白質(zhì)、干物質(zhì)的消化率與替換水平?jīng)]有顯著差異。周克等[5]以替代法為基礎(chǔ)檢驗了家禽常用的幾種測定有效能值的方法結(jié)果顯示幾種方法測定的有效能值間無顯著差異；王驍?shù)萚24]在利用套算法評定蛋白質(zhì)飼料凈能值時，確定豆粕的適宜替代比例為20%。

縱觀8種飼糧處理，Ⅷ與Ⅸ號飼糧在甲烷方面的離散性差異顯著，且羊采食精料過高，生理狀態(tài)不正常，不在采納范圍。生產(chǎn)實際中的肉羊的谷物飼料通常為20%～60%，Ⅶ號飼糧的谷物類飼料總和已經(jīng)達到68.49%。試驗結(jié)果與NRC推薦的值用相對偏差進行分析，發(fā)現(xiàn)隨著替換比例的增加，其相對偏差從Ⅱ到Ⅳ號飼糧偏差由大變小，處理Ⅳ到Ⅶ號飼糧再增大后又減小。Ⅷ、Ⅸ號飼糧減小其原因是因為精料比例太高(精料大于74.47%)，并且甲烷產(chǎn)量顯著小于其他處理，對于反芻動物來說其消化代謝過程不在其正常情況之內(nèi)。在Ⅱ～Ⅶ號飼糧之間，Ⅳ～Ⅵ號飼糧組與NRC相對偏差最小。結(jié)合以上原因通過Ⅳ～Ⅵ號飼糧的替代比例估算出小麥的能量代謝能值。進而可以從實際有效性強的3個處理中確定較為適宜的替代比例。3個處理的消化能平均值為14.55 MJ·kg-1，代謝能平均值為11.86 MJ·kg-1，代謝能與消化能的比值為0.82。通過表6比較可以得出Ⅳ號飼糧組與NRC推薦值最為接近。

將所得數(shù)值與NRC(2007)比較，小麥的消化能均值為14.55 MJ·kg-1與NRC給出的推薦值14.52 MJ·kg-1差距不大；小麥的代謝能值為11.86 MJ·kg-1與生產(chǎn)實際中常用DE×0.82[25]計算得來的11.91 MJ·kg-1十分接近。由于試驗選取的小麥營養(yǎng)成分與NRC推薦值差距不大，故根據(jù)本試驗結(jié)果推導出，用替代法(或套算法)評價谷物飼料飼糧能量代謝，替代比例在28.37%～45.95%之間為宜，在本試驗條件下以28.37%的比例替換最佳。

本試驗中采用套算法結(jié)合體內(nèi)法測定動物的消化能和代謝能，相對于傳統(tǒng)的方法首先解決了某些單一飼料原料在反芻動物上無法通過單獨飼喂來評定飼料的營養(yǎng)價值的問題，或者某些飼料原料適口性差的問題也能通過本方法解決。再者以前的一些方法中有些是通過體外法評定飼料的營養(yǎng)價值，體外法雖有諸多優(yōu)點，但是終究沒有結(jié)合動物體內(nèi)的真實環(huán)境，沒有體內(nèi)法評定客觀真實。另外，傳統(tǒng)的方法上代謝能多是通過經(jīng)驗公式和消化能推導得出，沒有實際測定，本試驗中的數(shù)值均是經(jīng)實際測定得出，因此可靠性更高。

4結(jié)論

4.1本試驗利用呼吸代謝裝置，選取與NRC推薦值營養(yǎng)成分相近的小麥進行消化代謝試驗，實測肉羊的消化能、代謝能，得出19.58%～72.32%替換水平間小麥在肉羊體內(nèi)消化能和代謝能差異不顯著，在反芻動物上利用套算法進行計算單一飼料原料代謝能的方法可行。

4.2在肉羊上利用套算法時，單一飼料原料替代比例以28.37%～45.95%為宜，本試驗中小麥替代精料的最佳比例為28.37%。

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(編輯郭云雁)

doi:10.11843/j.issn.0366-6964.2016.07.013

收稿日期：2015-09-11

基金項目：國家肉羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系( CARS-39 )；國家“十二五”支撐計劃“肉羊健康養(yǎng)殖模式構(gòu)建與示范”(2011BAZ01734)

作者簡介：趙江波(1990- )，男，河北邢臺人，碩士生，主要從事動物營養(yǎng)與飼料科學研究，E-mail：zhaojiangbo0722@163.com *通信作者：刁其玉，研究員，博士生導師.E-mail：diaoqiyu@caas.cn

中圖分類號：S826；S815.4

文獻標志碼：A

文章編號:0366-6964(2016)07-1405-09

Investigation of Substitutional Methods for Evaluating Metabolizable Energy and Nutrient Digestibility of Single Grain in Mutton Sheep

ZHAO Jiang-bo1，2，WEI Shi-lai2，MA Tao1，ZHAO Ming-ming1，XIAO Yi1，DIAO Qi-yu1*

(1.KeyLaboratoryofFeedBiotechnologyofMinistryofAgriculture，F(xiàn)eedResearchInstitute，ChineseAcademyofAgriculturalSciences，Beijing100081，China；2.CollegeofAnimalScienceandTechnology，GansuAgriculturalUniversity，Lanzhou730070，China)

Abstract:This study aimed to investigate the feasibility and approximate proportion of estimating metabolizable energy value of single grain using substitutional method.Fifty-four castrated Dorper×Thin-tailed Han crossbred rams (body weight，(48.3±1.3) kg) were randomly divided into 9 groups and fed one of the following 9 experimental diets：basal diet and 8 experimental diets with different substitutional ratio of wheat.Digestibility and respirometry trials were conducted to measure digestible and metabolizable energy (DE and ME) and to determine the appropriate substitutional ratio of wheat for daily ration.The results showed as following：1)With the increasing of substitutional ratio of wheat，the nutrient digestibility，urine energy，DE and ME were improved，whereas the fecal energy was decreased.2) The digestibility of gross energy，dry matter，organic matter and crude protein in wheat that was calculated by the substitutional method were not affected by treatments (P>0.05).3) When the substitutional ratio of wheat was in the range of 28.37%-45.95%，the DE and ME of wheat were 14.55 MJ·kg-1and 11.86 MJ·kg-1.They were respectively similar to 14.52 MJ·kg-1recommended by NRC (2007) and 11.91 MJ·kg-1calculated from experimential equation (DE×0.82).In conclusion，the appropriate substitutional ratio of single concentrate in mutton sheep diet is in range of 28.37%-45.95% and the optimal substitutional ratio of wheat for daily ration is 28.37% in the current study.

Key words:substitutional method；digestible energy；metabolizable energy；substitutional ratio；wheat