鐘 偉 羅國(guó)良 趙 蒙 韓菲菲 李光玉

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所，長(zhǎng)春130112)

為了獲取較大且優(yōu)質(zhì)的皮張，在北極狐養(yǎng)殖生產(chǎn)中多以自由采食為主，然而冬毛生長(zhǎng)期正值一年中最冷的季節(jié)，嚴(yán)寒的天氣會(huì)降低采食量，導(dǎo)致剩余飼料較多，從而降低飼料轉(zhuǎn)化效率[1]。研究表明，適當(dāng)限飼更有利于提高動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)和能量的利用效率，增加飼料轉(zhuǎn)化效率，節(jié)約飼養(yǎng)成本，減少氮排放[2-4]，所以近幾年畜禽生產(chǎn)中開(kāi)展限飼提高生產(chǎn)性能的研究報(bào)道較多[5-7]。在毛皮動(dòng)物上，靳世厚等[8]研究了長(zhǎng)毛期藍(lán)狐饑餓產(chǎn)熱量和維持代謝能需要，并通過(guò)回歸方程計(jì)算出了長(zhǎng)毛期藍(lán)狐的維持凈氮需要量。然而，我國(guó)北極狐營(yíng)養(yǎng)需求標(biāo)準(zhǔn)還不完善，北極狐各種有效能量需要及維持凈氮與凈蛋白質(zhì)需要的基礎(chǔ)參數(shù)缺乏系統(tǒng)的研究，進(jìn)而制約了有效飼喂體系的發(fā)展。因此，本試驗(yàn)旨在通過(guò)研究不同飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐能量與氮消化代謝的影響，為我國(guó)北極狐精細(xì)化飼養(yǎng)和飼糧精準(zhǔn)配制提供科學(xué)理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

本試驗(yàn)在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所毛皮動(dòng)物試驗(yàn)基地完成，試驗(yàn)動(dòng)物選用的是該基地飼養(yǎng)的冬毛生長(zhǎng)期雄性北極狐。

1.2 儀器設(shè)備

本試驗(yàn)通過(guò)6室并聯(lián)狐用開(kāi)放式呼吸測(cè)熱裝置完成能量、氮和氣體代謝試驗(yàn)。該裝置為吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制，由氣體分析儀、數(shù)據(jù)采集控制儀、呼吸代謝室、氣路系統(tǒng)、漩渦風(fēng)機(jī)以及冷凍機(jī)組等配套設(shè)備組成。該裝置系統(tǒng)共有6個(gè)呼吸代謝室(A、B、C、D、E、F)，每個(gè)呼吸代謝室尺寸為100 cm×70 cm×60 cm(體積為0.42 m3)，呼吸代謝室包括小室門(密封性能好與方便進(jìn)出)、自動(dòng)飲水裝置、糞與尿收集裝置及一些設(shè)備(氣體循環(huán)、制冷、加熱、除濕、高精度溫度、濕度、氣壓傳感器等)。數(shù)據(jù)采集控制儀內(nèi)置氣路控制電路，按照試驗(yàn)流程驅(qū)動(dòng)氣體分析儀的各種傳感器采集氣路，實(shí)現(xiàn)戶外空氣和呼吸代謝室(A、B、C、D、E、F)按時(shí)間(1～30 min)順序循環(huán)采集自動(dòng)切換。系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算北極狐氧氣消耗量(VO2)、二氧化碳產(chǎn)生量(VCO2)、呼吸商(RQ)，同時(shí)記錄呼吸代謝室內(nèi)的溫度和濕度。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取36只161日齡、平均體重為(7 285±6) g的健康雄性北極狐，隨機(jī)分成4組，每組設(shè)9個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)1只北極狐。各組北極狐飼喂相同的飼糧，但飼喂水平分別為自由采食(Ⅰ組)、自由采食量的80%(Ⅱ組)、自由采食量的60%(Ⅲ組)和自由采食量的40%(Ⅳ組)。試驗(yàn)共分6期完成，每個(gè)飼喂水平進(jìn)行3期，每期選取6只北極狐隨機(jī)放到6個(gè)呼吸代謝室中，每個(gè)呼吸代謝室中放入1只狐。

1.4 試驗(yàn)飼糧與飼養(yǎng)管理

參考美國(guó)NRC(1982)[9]和芬蘭NJF(2012)[10]狐營(yíng)養(yǎng)需求，以膨化玉米、豆粕、玉米蛋白粉、魚(yú)粉、肉骨粉、油等為主要原料，同時(shí)添加由礦物質(zhì)、維生素等組成的營(yíng)養(yǎng)性添加劑配制冬毛生長(zhǎng)期北極狐飼糧，其組成及營(yíng)養(yǎng)水平見(jiàn)表1。試驗(yàn)從2017年10月2日開(kāi)始至2017年12月14日結(jié)束，每天08：00和15：00各飼喂1次，自由飲水。

表1 冬毛生長(zhǎng)期北極狐飼糧組成及營(yíng)養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))

1.5 消化代謝試驗(yàn)

第1天為適應(yīng)期，從第2天正式開(kāi)始，連續(xù)進(jìn)行3 d，每天早空腹收集每只試驗(yàn)狐的糞便和尿液樣本，而且定時(shí)向糞便和尿液中噴灑10%稀硫酸，用于固氮。每只試驗(yàn)狐連續(xù)3 d的糞便收集后混勻稱重，取樣后放于烘箱中65 ℃恒溫烘干至恒重，烘干后粉碎過(guò)40目篩保存，用于糞氮(FN)的測(cè)定；3 d的尿液樣本混勻稱重后過(guò)濾，定量收集樣本，在-20 ℃冰箱中保存，用于尿氮(UN)的測(cè)定。

1.6 呼吸測(cè)熱試驗(yàn)

第1天適應(yīng)小室環(huán)境，第2天早晨08:00對(duì)各組試驗(yàn)狐進(jìn)行稱重分別給予飼糧，連續(xù)監(jiān)測(cè)3 d(第2～4天)，供應(yīng)充足飲水，記錄試驗(yàn)狐的VO2和VCO2，同時(shí)采集尿液樣本，混勻3 d的尿樣，用于測(cè)定UN，以計(jì)算產(chǎn)熱量(HP)。

1.7 絕食代謝試驗(yàn)

上述試驗(yàn)狐腸道排空(約30 h)后，開(kāi)始進(jìn)行絕食代謝試驗(yàn)，連續(xù)監(jiān)測(cè)2 d，期間禁食但供應(yīng)充足飲水，記錄試驗(yàn)狐的VO2和VCO2，同時(shí)采集尿液樣本，混勻2 d的尿樣，用于測(cè)定UN，以計(jì)算絕食產(chǎn)熱量(FHP)。

1.8 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.8.1 體重指標(biāo)

每期正式開(kāi)始呼吸測(cè)熱試驗(yàn)時(shí)，早晨08：00空腹采用電子稱(精度為0.01 kg)稱重作為呼吸測(cè)熱試驗(yàn)初體重，3 d試驗(yàn)結(jié)束時(shí)早晨空腹稱重作為呼吸測(cè)熱試驗(yàn)?zāi)w重。呼吸測(cè)熱試驗(yàn)?zāi)w重作為絕食代謝試驗(yàn)初體重，2 d試驗(yàn)結(jié)束時(shí)早晨空腹稱重作為絕食代謝試驗(yàn)?zāi)w重。

1.8.2 氮代謝和能量代謝指標(biāo)

飼糧及糞便中干物質(zhì)含量參照GB/T 6435—2006的方法，采用恒溫烘干法測(cè)定；總能采用燃燒法，利用氧彈量熱儀(C2000，IKA Works Inc.，Staufen，德國(guó))測(cè)定；粗蛋白質(zhì)含量參照GB/T 6432—1994的方法，采用凱氏定氮法測(cè)定。飼糧中粗脂肪含量參照GB/T 6433—1994的方法，采用索氏抽提法測(cè)定；粗灰分含量參照GB/T 6438—1992的方法，采用550 ℃灼燒法測(cè)定；鈣含量參照GB/T 6436—1992的方法，采用乙二胺四乙酸(EDTA)絡(luò)合滴定法測(cè)定；磷含量參照GB/T 6437—1992的方法，采用釩鉬酸銨比色法測(cè)定；賴氨酸和蛋氨酸含量參照GB/T 18246—2000的方法，采用酸提取法提取，用全自動(dòng)氨基酸分析儀(HITACHI，L-8900，日本)測(cè)定。尿液中氮含量參照GB/T 6432—1994的方法，采用凱氏定氮法測(cè)定；尿液中總能采用濾紙法，利用氧彈量熱儀測(cè)定，先進(jìn)行尿液樣本前處理，取直徑為9 cm的定量濾紙10張，每2張共同折疊稱重，計(jì)算5組濾紙的平均能值，然后將折疊的2張濾紙置于坩堝內(nèi)，吸取8 mL過(guò)濾后的尿樣分次滴加在濾紙上于65 ℃烘干后測(cè)定。

氮代謝指標(biāo)計(jì)算公式如下：

消化氮(DN)=攝入氮(NI)-FN；
氮表觀消化率=[(NI-FN)/NI]×100；
沉積氮=NI-FN-UN。

能量代謝指標(biāo)計(jì)算公式如下：

消化能(DE)=攝入總能(GEI)-糞能(FE)；
代謝能(ME)=GEI-FE-尿能(UE)；
總能消化率(DE/GEI)=(DE/GEI)×100；
總能代謝率(ME/GEI)=(ME/GEI)×100；
消化能轉(zhuǎn)化成代謝能的效率(ME/DE)=
(ME/DE)×100；
代謝能轉(zhuǎn)化成凈能的效率(NE/ME)=
(NE/ME)×100；
沉積能(RE)=ME-HP；
凈能(NE)=RE+FHP；
HP或FHP=16.175 3×VO2+5.020 8×VCO2-
5.987 3×UN[11]。

氣體代謝指標(biāo)計(jì)算公式如下：

RQ=VCO2/VO2。

1.9 數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，通過(guò)SAS V8.0軟件中的GLM程序進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，采用PROC REG 模型對(duì)NI與RN進(jìn)行線性回歸分析，采用Duncan氏法進(jìn)行多重比較，以P<0.01為差異極顯著，P<0.05為差異顯著，P>0.05為差異不顯著。結(jié)果均以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐能量代謝的影響

由表2可知，隨著飼喂水平的降低，北極狐的GEI、FE、UE、DE、ME和NE極顯著降低(P<0.01)，但DE/GEI和ME/GEI未受飼喂水平的顯著影響(P>0.05)；隨著飼喂水平的降低，ME/DE和NE/ME顯著或極顯著降低(P<0.05或P<0.01)，飼糧凈能攝入(NEI)顯著降低(P<0.05)，而飼糧消化能攝入(DEI)和代謝能攝入(MEI)無(wú)顯著變化(P>0.05)。

表2 飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐能量代謝的影響

2.2 飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐氮代謝的影響及維持凈氮需要量

由表3可知，飼喂水平對(duì)北極狐的NI、FN、UN、RN/NI、RN/DN均有顯著或極顯著影響(P<0.05或P<0.01)，上述指標(biāo)均隨著飼喂水平的降低而降低，而氮表觀消化率未受飼喂水平的顯著影響(P>0.05)。

表3 飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐氮代謝的影響

依據(jù)ARC(1984)[12]、樓燦[3]和Zhang等[13]研究中的試驗(yàn)方法，本試驗(yàn)建立了冬毛生長(zhǎng)期北極狐NI與RN的回歸方程(圖1)：RN=-0.676 3(±0.126 3)+0.685 2(±0.047 3)NI(R2=0.89，RMSE=0.228 6，P<0.000 1，n=28)；該模型的截距即為北極狐每天的內(nèi)源尿氮(EUN)和代謝糞氮(MFN)的損失量，據(jù)此推算出維持凈氮需要量為676.3 mg/(kg BW0.75·d)，折算為維持凈蛋白質(zhì)需要量，則為4.227 g/(kg BW0.75·d)。

圖1 冬毛生長(zhǎng)期北極狐沉積氮與攝入氮的回歸關(guān)系

2.3 飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐氣體代謝的影響

由表4可知，在呼吸測(cè)熱試驗(yàn)中，Ⅲ組的RQ極顯著高于Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ組(P<0.01)，Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ組間差異不顯著(P>0.05)；Ⅱ組的VO2極顯著高于Ⅲ和Ⅳ組(P<0.01)，顯著高于Ⅰ組(P<0.05)，Ⅲ和Ⅳ組間差異不顯著(P>0.05)；Ⅱ組的VCO2極顯著高于Ⅳ組(P<0.01)，顯著高于Ⅰ和Ⅲ組(P<0.05)，Ⅰ和Ⅲ組間差異不顯著(P>0.05)。在絕食代謝試驗(yàn)中，RQ、VO2和VCO2各組間差異不顯著(P>0.05)，RQ的平均值為0.77。呼吸測(cè)熱試驗(yàn)中RQ、VO2和VCO2的數(shù)值要高于絕食代謝試驗(yàn)。

3 討 論

3.1 飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐能量代謝的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著飼喂水平的降低，GEI、FE、UE、DE、ME和NE均呈極顯著降低，表明飼喂水平影響了能量攝入、排出及利用[14-15]。冬毛生長(zhǎng)期北極狐為了滿足胴體生長(zhǎng)、毛皮生長(zhǎng)發(fā)育及抵御嚴(yán)寒，要消耗大量的能量產(chǎn)熱，當(dāng)每千克體重?cái)z入的能量降低時(shí)，實(shí)際用于維持和生長(zhǎng)的能量將減少，這可能是各種形式能量隨著飼喂水平降低而降低的原因。Deng等[14]研究報(bào)道山羊自由采食組的DE/GEI和ME/GEI要低于45%自由采食組。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐的DE/GEI和ME/GEI無(wú)顯著影響，這可能與飼糧結(jié)構(gòu)組成和物種間差異有關(guān)，然而飼喂水平顯著影響冬毛生長(zhǎng)期北極狐的DE/ME和NE/ME，這與在山羊[14]、肉雞[16]和綿羊[13]上所得結(jié)果相一致，但變化趨勢(shì)相反，隨著飼喂水平的降低，ME/DE和NE/ME呈逐漸降低趨勢(shì)，表明限飼會(huì)降低ME/DE和NE/ME。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，冬毛生長(zhǎng)期北極狐的ME/DE和NE/ME平均值分別為95.62%和93.97%，高于山羊[14]、綿羊[13]和肉雞[16]。由于北極狐無(wú)甲烷排放，較少的UE排出，因此，DE轉(zhuǎn)化成ME的效率是較高的。北極狐在高寒環(huán)境中耐受饑餓的長(zhǎng)期進(jìn)化，機(jī)體內(nèi)已經(jīng)形成了減少熱增耗保持體能，進(jìn)而維持生命活動(dòng)的代謝機(jī)制[17]，這可能是導(dǎo)致呼吸測(cè)熱HP和絕食代謝HP相對(duì)少的原因，所以NE/ME是較高的。本試驗(yàn)結(jié)果表明限飼降低了飼糧NEI，未影響飼糧DEI和MEI，不同于Zhang等[15]在生長(zhǎng)豬和Liu等[16]在肉雞上所得研究結(jié)果，這可能是由于北極狐生活在高寒環(huán)境下，物種的進(jìn)化使其能夠耐受長(zhǎng)期饑餓，對(duì)可利用的能量形式進(jìn)行調(diào)節(jié)而不影響機(jī)體自身能量代謝[17]。

3.2 飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐氮代謝的影響及維持凈氮需要量

本試驗(yàn)結(jié)果顯示NI、FN、UN和RN隨飼喂水平的降低呈逐漸降低趨勢(shì)，與Merchen等[18]和樓燦[3]在羊上的報(bào)道相一致。飼喂水平顯著或極顯著影響了冬毛生長(zhǎng)期北極狐的RN/NI和RN/DN，隨著飼喂水平的降低，RN/NI和RN/DN均呈降低趨勢(shì)，飼喂自由采食量的40%組數(shù)值相對(duì)較低，說(shuō)明當(dāng)北極狐攝入的氮較少時(shí)，機(jī)體會(huì)優(yōu)先考慮維持生命所需，如再有剩余的氮，才會(huì)沉積在組織中。然而，本試驗(yàn)結(jié)果顯示飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐的氮表觀消化率未產(chǎn)生顯著影響。

表4 飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐氣體代謝的影響

維持凈氮需要量測(cè)定目前主要采用3種方法：氮平衡法(回歸方程法)、絕食代謝法和無(wú)氮飼糧法，其中氮平衡法是較為常用的評(píng)定維持凈氮需要量的方法。Martins等[19]研究報(bào)道，通過(guò)比較屠宰法建立了蛋白質(zhì)沉積與蛋白質(zhì)攝入的回歸方程來(lái)評(píng)價(jià)凈蛋白質(zhì)維持需要量。樓燦[3]和Zhang等[13]通過(guò)氮平衡試驗(yàn)建立了RN與NI的線性回歸方程，用于估算山羊和綿羊的維持凈蛋白質(zhì)需要量，當(dāng)NI為零時(shí)，RN的數(shù)值就代表內(nèi)源氮損失和代謝氮。Chizzotti等[20]研究表明，通過(guò)氮平衡試驗(yàn)建立RN和NI的回歸方程推算的維持凈蛋白質(zhì)需要量低于通過(guò)比較屠宰法建立的回歸方程的推算數(shù)值，其差異主要由于頭屑、毛發(fā)、唾液等造成的氮損失，這些是不能在氮平衡試驗(yàn)中計(jì)算出的。然而，通過(guò)氮平衡試驗(yàn)估算凈蛋白質(zhì)維持需要量能減少動(dòng)物傷害，滿足動(dòng)物福利要求。本試驗(yàn)通過(guò)建立RN與NI的線性回歸方程，推算冬毛生長(zhǎng)期北極狐的維持凈氮需要量為676.3 mg/(kg BW0.75·d)，維持凈蛋白質(zhì)需要量為4.227 g/(kg BW0.75·d)，要高于靳世厚等[8]在藍(lán)狐上所得維持凈氮需要量[292 mg/(kg BW0.75·d)]。動(dòng)物的品種、環(huán)境溫度、機(jī)體組成成分和絕食時(shí)間差異均會(huì)影響其基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱[21-24]，而基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱則直接影響其維持凈氮需要量，本試驗(yàn)中呼吸測(cè)熱室內(nèi)的溫度設(shè)為22 ℃，絕食代謝時(shí)間為48 h，可能是造成2個(gè)結(jié)果存在差異的原因，影響的機(jī)理有待于進(jìn)一步研究。

3.3 飼喂水平對(duì)冬毛生長(zhǎng)期北極狐氣體代謝的影響

對(duì)于動(dòng)物而言，VO2和VCO2能反映出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)的代謝情況。RQ是根據(jù)生成的CO2與消耗的O2的比值計(jì)算。三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)代謝時(shí)，其RQ均有各自的數(shù)值范圍，葡萄糖氧化分解RQ為1.00，脂肪的RQ均值為0.70，蛋白質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)被氧化分解時(shí)，其RQ均值為0.80[25]。毛皮動(dòng)物能量代謝過(guò)程中，三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是同時(shí)被分解又共同消耗O2和產(chǎn)生CO2的，RQ為綜合值。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，呼吸測(cè)熱試驗(yàn)中，Ⅲ組RQ較高，Ⅱ組VO2和VCO2較高，說(shuō)明飼喂水平顯著影響了冬毛生長(zhǎng)期北極狐氣體代謝，RQ從0.87升至0.95，說(shuō)明適當(dāng)限飼會(huì)提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的氧化代謝程度，增加O2消耗和CO2排出，滿足北極狐機(jī)體的代謝與利用。在絕食代謝試驗(yàn)中，RQ、VO2和VCO2并不受飼喂水平的顯著影響，并且其數(shù)值均低于呼吸測(cè)熱試驗(yàn)中的相應(yīng)數(shù)值，絕食代謝試驗(yàn)中RQ的平均值為0.77，說(shuō)明絕食改變營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的氧化程度，體內(nèi)沉積的脂肪、蛋白質(zhì)用于碳水化合物合成。

4 結(jié) 論

在本試驗(yàn)條件下，限飼顯著降低了冬毛生長(zhǎng)期北極狐各種有效能的攝入與利用及DE和ME的轉(zhuǎn)化效率、氮的攝入與沉積；同時(shí)，適量限飼未顯著降低冬毛生長(zhǎng)期北極狐對(duì)氮的利用，且提高了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化代謝的程度，增加了O2消耗和CO2排出；通過(guò)建立RN與NI的回歸方程，推算冬毛生長(zhǎng)期北極狐的維持凈氮需要量為676.3 mg/(kg BW0.75·d)，維持凈蛋白質(zhì)需要量為4.227 g/(kg BW0.75·d)。