馮彩蕊 李柏浩 梁 浩 趙曉東 李立佳 田志剛 張友良 閆曉剛*

(1.吉林省農(nóng)業(yè)科學院動物營養(yǎng)與飼料研究所，公主嶺 136100；2.吉林農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，長春 130118；3.吉林省畜牧業(yè)管理局，長春 130118)

準確評估反芻動物能量需要量和飼料能量價值在反芻動物營養(yǎng)和生產(chǎn)中具有重要的實踐意義。凈能(NE)體系是最能真實反映飼料有效能值的體系，因為NE相較于消化能(DE)和代謝能(ME)考慮了熱增耗的損失。近十年來，國內(nèi)外關于肉羊的研究大部分專注于其能量需要量[1-4]，對其飼料原料的有效能值研究通常采用套算法，利用營養(yǎng)成分建立方程估測DE和ME[5-6]。但Schenkel[7]認為模型的應用有一定的局限性，僅適用于類似試驗中條件的動物、環(huán)境以及管理條件。且對于肉羊飼料原料NE缺乏研究，鮮有報道，可能原因在于測定單一飼料原料NE的體內(nèi)法過程繁瑣復雜。而評定飼料有效能值最準確的方法是體內(nèi)法，因此有必要探究套算法在肉羊飼料原料NE評定上的應用。

因此，本試驗參考單胃動物測定飼料原料NE研究中常用的套算法，并以能量飼料原料——玉米作為研究對象，利用消化代謝試驗和呼吸測熱試驗實測不同飼糧NE值，綜合評價不同玉米替代比例對于肉羊養(yǎng)分消化率和NE的影響，旨在為我國肉羊飼料營養(yǎng)價值評定體系的建立以及飼料資源的合理利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間和地點

本試驗于2020年11月至2021年1月在吉林省長春市公主嶺市吉林省農(nóng)業(yè)科學院動物營養(yǎng)與飼料研究所進行。

1.2 試驗設計

試驗選用體重為(38.39±4.02)kg、體況良好的8月齡育成期杜泊×小尾寒(杜寒)雜交肉用母羊24只，采用完全隨機設計，分為4個組，每組6個重復，每個重復1只羊，單欄飼養(yǎng)。試驗分3批進行，每批試驗前從各組中隨機選取2只羊進行試驗；每批試驗期19 d，分為換料期7 d、預試期7 d和正試期5 d，包括飼養(yǎng)試驗、消化代謝試驗和呼吸測熱試驗，消化代謝試驗和呼吸測熱試驗同時進行。

1.3 試驗飼糧

本試驗基礎飼糧參照我國《肉羊飼養(yǎng)標準》(NY/T 816—2004)中列出的體重40 kg、平均日增重100 g/d的營養(yǎng)需要配制，試驗中原料的組成均采用同一批次原料進行配制，確保原料的一致性；在干物質(zhì)基礎下，試驗組飼糧由玉米替代基礎飼糧不同比例供能部分后重新組成，分為3個不同替代水平即20%、30%和40%替代基礎飼糧，替代后各組飼糧玉米含量分別為27.53%(基礎飼糧組)、42.19%(20%組)、49.46%(30%組)和56.70%(40%組)。試驗所用飼糧全部制成全混合顆粒飼料，飼糧組成及營養(yǎng)水平表見表1。

表1 飼糧組成及營養(yǎng)水平(風干基礎)

1.4 飼養(yǎng)管理

24只杜寒肉羊購入后采用虎紅平板法和柱式核酸試劑盒檢測布氏桿菌，通過檢測后灌服伊維菌素溶液驅(qū)蟲，注射三聯(lián)四防(預防羊快疫、羊猝狙、羊黑疫和羊毒血癥)疫苗。試驗羊采用單欄舍飼，自由飲水。

1.5 試驗方法和樣品采集

預試期在代謝籠內(nèi)進行，每只羊自由采食，每日飼喂前清理料槽并收集計算剩余料量。代謝籠底部為網(wǎng)格狀漏糞板，下設承糞裝置并于最低處開孔實現(xiàn)糞尿分離。正試期開始后，根據(jù)預試期采食量固定各組采食量。采用全收糞尿法收集糞、尿，每日晨飼前稱取并準確記錄每只試驗羊排糞量，去除飼糧、羊毛后噴灑10%鹽酸(HCl)溶液固氮后按10%取樣，將每只羊4 d的糞樣混合均勻后于-20 ℃冷凍保存；收尿桶內(nèi)加入100 mL 10%硫酸(H2SO4)溶液收集尿液，使用2 000 mL量筒測量全部尿液體積后稀釋至5 000 mL，用4層紗布過濾后按10%取樣裝入收尿瓶，將4 d收集的尿樣混合后于-20 ℃保存[8]。在此期間，呼吸測熱試驗采用吉林省農(nóng)業(yè)科學院自主研發(fā)的中型動物8室聯(lián)排開路式呼吸測熱系統(tǒng)，同時測定8只羊的氣體交換量，代謝籠可直接進入測熱裝置中，羊在代謝籠內(nèi)自由活動。該裝置能夠持續(xù)多日全天候?qū)υ囼瀯游锖粑x艙內(nèi)氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)濃度進行在線監(jiān)測[9]，并能自動計算氣體產(chǎn)量和呼吸熵(RQ)；其中，CH4傳感器(Company of the Leister Group，瑞士)，CO2傳感器(Micro-Hybrid，德國)，O2傳感器(AMI，Huntington Beach，美國)。試驗結束后，將收集到的每只羊糞樣混合后于65 ℃烘箱中48 h，回潮24 h后稱重用于計算初水分含量，再將糞樣粉碎過40目篩制成分析樣品，以備分析檢測。

1.6 測定指標及方法

1.6.1 營養(yǎng)物質(zhì)含量

樣品中水分、粗脂肪(EE)、粗纖維(CF)、中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)、粗灰分(Ash)和粗蛋白質(zhì)(CP)含量分別參照GB/T 6435—2014、GB/T 6433—2006、GB/T 6434—2006、GB/T 20806—2006、NY/T 1459—2007、GB/T 6438—2007和《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術》[10]進行測定；總能(GE)參照ISO 9831:1998中推薦的方法，使用氧彈式量熱儀(IKA C3000，德國)進行測定。

1.6.2 尿能(UE)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 ℃烘干后于采用氧彈式量熱儀(IKA C3000，德國)測定，得到濾紙和尿液的能值。UE=(滴加尿液后濾紙能值-濾紙能值)×5 000/10。

1.7 能值計算公式

1.7.1 甲烷能和總產(chǎn)熱量(THP)

甲烷能(MJ/d)=CH4產(chǎn)生量(L)×

0.039 54(MJ/L)[11]；

THP(kJ)=16.175×O2消耗量(L)+5.020 8×

CO2產(chǎn)生量(L)-0.958×尿氮含量(g)×6.25-

2.167×CH4產(chǎn)生量(L)[12-13]。

1.7.2 飼糧能值

飼糧DE(MJ/kg)=[食入的GE(MJ)-

糞能(FE，MJ)]/食入的飼糧重量(kg)；

飼糧ME(MJ/kg)=[食入的GE(MJ)-FE(MJ)-

UE(MJ)-甲烷能(MJ)]/

食入的飼糧重量(kg)；

飼糧NE(MJ/kg)=[食入的GE(MJ)-FE(MJ)-

UE(MJ)-甲烷能(MJ)-THP(MJ)+維持

凈能(MJ)]/食入的飼糧重量(kg)[14]。

1.7.3 套算法計算飼料原料能值

參照Barzegar等[15]的公式計算：

原料有效能(MJ/kg)=(試驗飼糧有效能-

基礎飼糧有效能值×a)/b。

式中：a是基礎飼糧的供能原料部分在試驗飼糧中所占的比例(%)；b是待測原料在試驗飼糧中所占的比例(%)。

1.7.4 飼糧及飼料原料營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率

計算公式[14]如下：

飼糧營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率(%)=[(日采

食量×飼糧中營養(yǎng)物質(zhì)含量-日排糞量×

糞中營養(yǎng)物質(zhì)含量)/(日采食量×飼糧中

營養(yǎng)物質(zhì)含量)]×100；

原料營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率(%)=[飼糧中某營養(yǎng)

物質(zhì)表觀消化率-(100-x)×

基礎飼糧中該營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率]/x。

式中：x為待測原料在試驗飼糧中所占的比例(%)。

以上結果均在干物質(zhì)基礎上計算。

1.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2010進行初步整理后，采用SPSS 25.0軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，并采用Duncan氏法進行多重比較，以P<0.05作為差異顯著水平，P<0.01作為差異極顯著水平。試驗結果用“平均值±標準差”表示；采用Excel 2010計算相對偏差，結果用百分率(%)表示。

2 結果與分析

2.1 不同飼糧營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率測定結果

隨著玉米替代比例的提高，飼糧中精料的比例從62.75%逐漸提升到78.43%(風干基礎)。由表2可知，隨著玉米替代比例的提高，各組CP表觀消化率之間無顯著差異(P>0.05)；基礎飼糧組干物質(zhì)(DM)表觀消化率極顯著低于30%組(P<0.01)，有機物(OM)表觀消化率極顯著低于各試驗組(P<0.01)，NDF表觀消化率顯著低于30%組(P<0.05)。各試驗組之間，30%組DM和OM表觀消化率均極顯著高于20%組(P<0.01)，且NDF表觀消化率顯著高于40%組(P<0.05)。

表2 不同飼糧營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率測定結果

2.2 不同飼糧對試驗羊能量代謝的影響

不同飼糧對試驗羊能量代謝的影響見表3。各組羊自由采食，隨著玉米替代比例的提高，飼糧干物質(zhì)采食量(DMI)和總能攝入量(GEI)逐漸降低?；A飼糧組FE極顯著高于試驗組(P<0.01)；各組UE、甲烷能、熱增耗和飼糧DE、ME、NE之間均無顯著差異(P>0.05)，其中基礎飼糧組甲烷能最高，依次高于30%組、40%組和20%組；飼糧總能代謝率(ME/GE)、總能消化率(DE/GE)以及NE/GE以30%組最高，且顯著高于其他3組(P<0.05)。

表3 不同飼糧對試驗羊能量代謝的影響(干物質(zhì)基礎)

2.3 不同飼糧對試驗羊呼吸代謝的影響

不同飼糧對試驗羊呼吸代謝的影響見表4。各組試驗羊代謝體重下O2消耗量、CO2產(chǎn)生量和CH4產(chǎn)生量及THP均無顯著差異(P>0.05)；基礎飼糧組RQ值顯著高于各試驗組(P<0.05)，各試驗組RQ值之間無顯著差異(P>0.05)。

表4 不同飼糧對試驗羊呼吸代謝的影響

2.4 套算法估測肉用母羊玉米營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率和能值

根據(jù)套算法計算公式計算出玉米的DM、OM、NDF、CP表觀消化率以及DE、ME、NE，結果見表5。隨著玉米替代比例的提高，3組玉米OM和CP表觀消化率無顯著差異(P>0.05)；30%組玉米DM表觀消化率極顯著高于20%組和40%組(P<0.01)；20%組和30%組玉米NDF表觀消化率之間無顯著差異(P>0.05)，且均極顯著高于40%組(P<0.01)；3組玉米DE和ME無顯著差異(P>0.05)，20%組和30%組玉米NE之間無顯著差異(P>0.05)，且均極顯著高于40%組(P<0.01)。

表5 套算法估測肉用母羊玉米營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率和能值(干物質(zhì)基礎)

2.5 玉米有效能值與推薦值離散性分析

將本試驗利用套算法計算得出的玉米DE和ME分別與《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表(2020年第31版)》[16]和NRC(2007)[17]進行離散性分析，結果見表6。由表可知，3個替代比例中，20%組和30%組玉米DE與NRC(2007)所推薦的值相對偏差均在5%以下，與《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表(2020年第31版)》相比相對偏差均大于5%；40%組玉米DE、ME與NRC(2007)和《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表(2020年第31版)》推薦值相比相對偏差均小于5%。

表6 玉米有效能值與NRC(2007)和《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表(2020年第31版)》推薦值離散性分析(干物質(zhì)基礎)

3 討 論

3.1 不同飼糧營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率

營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率是評價動物對某種飼糧營養(yǎng)物質(zhì)利用特性的基礎，其影響因素主要包括飼糧組成及配制、飼喂量、動物品種、生理階段和環(huán)境因素等，其中飼糧的營養(yǎng)組成是引起消化率變化的首要因素[18]。精料的可消化性強于粗料，因此混合飼糧的營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率主要取決于其精粗比例。趙明明等[8]在比較直接法和替代法測定肉羊羊草ME的研究表明，隨著精料比例提高，營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率呈上升趨勢，這與Valdés等[19]在肉羊上的研究結果一致，即隨著飼糧中精料比例的提高，DM、OM和CP表觀消化率呈線性增加。劉潔等[20]采用體外產(chǎn)氣法測定不同精粗比飼糧的養(yǎng)分消化率結果也表明，消化率隨著飼糧精粗比提高而提高。本研究中，隨著玉米替代比例的提高，即精粗比提高，飼糧纖維含量逐漸降低，飼糧中易消化物質(zhì)逐漸增多，可能能為瘤胃微生物提供更多的能量以提高其活性，其中20%組和30%組DM、OM和CP表觀消化率高于基礎飼糧組，這與上述研究結果一致，但是40%組DM、OM和CP表觀消化率雖然高于基礎飼糧組，但其并未高于30%組，這可能與飼糧結構改變造成瘤胃微生物結構以及NDF含量發(fā)生變化有關。由上可知，飼糧精粗比應該在合適的范圍內(nèi)，周漢林等[21]研究報道，當飼糧中精粗比超過7∶3時，營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率都有不同程度的下降，本研究中40%組的結果正說明了這一觀點。

Huhtane等[22]研究報道，飼糧總消化率隨精料比例提高而提高，飼糧中加入可發(fā)酵碳水化合物時纖維消化率通常會降低。本試驗結果表明，40%組NDF表觀消化率低于基礎飼糧組，這與上述結果吻合；而20%組和30%組NDF表觀消化率卻高于基礎飼糧組，可能是因為不同替代比例飼糧中的纖維種類和總量都會發(fā)生變化，其在胃腸道的滯留時間也會影響纖維消化率。

3.2 不同飼糧對試驗羊能量代謝的影響

FE是飼糧能量損失占比最大的部分，本試驗中，基礎飼糧組的FE排出量最大，其次是20%組、40%組和30%組，而UE和甲烷能排出量各組間無顯著差異，因此，總能消化率和總能代謝率的差異是由FE的不同引起的。這與魏明[18]用直接法、套算法和回歸法比較青貯玉米能值得到的研究結果一致。趙一廣[23]在肉用綿羊CH4排放測定研究中，其飼糧精粗比在0.8∶9.2～6.4∶3.6，甲烷能占DE的比例為8.92%～12.27%；本試驗精粗比在6.3∶3.7～7.8∶2.2，甲烷能占DE的比例為8.20%～10.64%，所得結果雖然差距不大，但是精粗比卻不同，可能由于趙一廣[23]測定CH4采用的是呼吸測熱頭箱，僅測定了羊只通過噯氣由口鼻排出的CH4，忽略了后腸道排出的CH4。本試驗中，飼糧中隨著玉米替代比例的提高，精料所占的比例在提高，即可快速降解的碳水化合物也在增加，飼糧纖維含量降低，其總能消化率和總能代謝率呈上升趨勢，試驗組均高于基礎飼糧組。這可能因為飼糧原料組成和所含營養(yǎng)物質(zhì)消化率的差異，導致能量利用效率不同。本試驗中，隨著玉米替代比例的提高，4個組能量利用效率呈兩頭低中間高的狀態(tài)，這是因為玉米替代比例提高，精料比例不斷增大，能量濃度增加提高了能量轉化率，但能量水平到達較高值后能量轉化率又出現(xiàn)下降的趨勢[24]，所以本試驗出現(xiàn)“拐點”30%組，這可能是隨著替代比例提高飼糧能量濃度大到影響動物消化液分泌和養(yǎng)分充分消化的“臨界水平”，其中機理有待于進一步研究。

3.3 不同飼糧對試驗羊呼吸代謝的影響

飼糧在反芻動物瘤胃內(nèi)發(fā)酵產(chǎn)生大量的氣體，其中主要是CO2和CH4。本試驗中，40%組試驗羊體重最大，精粗比也最高，這導致其O2消耗量、CO2產(chǎn)生量和THP數(shù)值上最大。由于國內(nèi)缺乏呼吸測熱設備，目前對杜寒肉用雜交母羊呼吸代謝的研究較少。趙一廣[23]研究發(fā)現(xiàn)，CH4排放量與乙酸濃度和乙酸/丙酸值呈正相關，與丙酸濃度負相關。CH4產(chǎn)生主要是通過CO2—H2還原合成。丙酸可利用H2生成糖，這就減少了合成CH4前體物質(zhì)所需要的H2[25]。本試驗中，隨著玉米替代比例的提高，飼糧中精料逐漸增加，20%組、30%組和40%組與基礎飼糧組相比，CH4產(chǎn)生量減少的結果與前人結果符合。此外，本試驗中，基礎飼糧組RQ值為1.00，雖然試驗組RQ值都小于基礎飼糧組，但都接近于1.00，這說明體內(nèi)代謝的底物主要為糖原，符合肉羊生長的正常生理狀態(tài)。

3.4 套算法估測肉用母羊玉米營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率和能值

本試驗結果表明，各試驗組玉米OM和CP表觀消化率之間差異不顯著，而玉米DM和NDF表觀消化率差異極顯著。而趙江波等[26]以8個不同替代水平(10.79%～72.32%)替代基礎飼糧并采用套算法評定小麥營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率、付霞杰[6]以5個替代水平(10%、20%、30%、40%和50%)替代單一粗飼料+預混料為基礎飼糧并采用套算法評定玉米營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率時表明，不同替代水平下飼料原料表觀消化率無顯著差異。本試驗中，玉米DM和NDF表觀消化率結果與上述研究結果不一致，可能原因在于隨著精粗比提高，40%組的精粗比接近8∶2，以致采用套算法計算得到的結果有顯著差異。

本試驗采用不同比例原料替代基礎飼糧，來驗證套算法在反芻動物飼料原料有效能值測定上的適用性。套算法考慮最多的是被測原料的替代比例問題，不同的替代比例對結果影響較大。目前，在肉用綿羊上關于套算法研究反芻動物飼料能值的報道相對較少，對玉米替代比例也沒有確切的范圍。付霞杰[6]在半細毛羊上利用套算法研究表明，隨替代比例(10%～50%)的提高，玉米的ME(11.52～14.71 MJ/kg)先提高再降低。魏明[18]以10%、30%和60% 3個替代水平估測皖東牛公牛玉米的有效能時，發(fā)現(xiàn)10%比例過小導致套算法結果變異度較大，60%比例導致待測原料占比過多干擾有效能計算，而30%比例有效能值變異度最小?？梢妱游锲贩N和替代比例會影響能值。本試驗是在肉羊上評定玉米能值，在替代比例為20%～40%時，得到玉米的ME是13.96～15.62 MJ/kg，NE是5.51～12.25 MJ/kg，40%組能值顯著低于20%組和30%組，20%組和30%組在數(shù)值上接近。本試驗結果與NRC(2007)推薦的值用相對偏差進行分析，發(fā)現(xiàn)不同替代比例處理的DE和ME與NRC(2007)比較相對偏差不同，這可能由于估測能值的方法不同導致[18]。本試驗利用套算法而NRC通過建立模型估測能值[17]，除此之外，玉米的品種及其營養(yǎng)水平也會影響飼料能值[27]。另外，40%組玉米NE和NDF表觀消化率低于20%組和30%組，這可能是由于替代比例過高導致瘤胃菌群紊亂。本試驗結果表明，套算法可以估測肉羊單一飼料原料能值，替代比例導致飼糧組成改變進而影響套算法的計算。

本試驗中，采用套算法結合體內(nèi)法測定杜寒肉羊的有效能，解決了某些單一飼料原料適口性差或者在反芻動物上無法通過單獨飼喂精料來評定飼料營養(yǎng)價值的問題，并得到了有效能實測值。理論上飼料的能值應經(jīng)動物消化代謝試驗測定，即用最經(jīng)典的動物試驗直接測定飼料有效能，結果準確且客觀，但在生產(chǎn)實踐中動物的消化代謝試驗(包括呼吸測熱)需要消耗大量的人力和物力，不可能測定所有的精料和牧草，做不到快速評定，可以參考單胃動物通過實測值建立預測方程評定飼料NE的方法[14]，這有待于進一步試驗研究。

4 結 論

① 肉羊飼糧中玉米替代比例不同時，所測得的玉米有效能值有差異。

② 肉羊飼糧中玉米含量不宜超過50%。

③ 利用套算法計算玉米替代比例為20%和30%時NE在數(shù)值上相近，分別是12.25和10.17 MJ/kg。