張麗君

（遼寧省農(nóng)業(yè)發(fā)展服務中心，遼寧 沈陽 110032）

飼料是動物生產(chǎn)的物質(zhì)基礎，飼料成本通常占養(yǎng)殖成本的70%~80%。因此，降低飼料成本是提高整個養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)。精準營養(yǎng)技術是動物營養(yǎng)界近幾年提出的新概念[1]，主要是通過優(yōu)化配方設計，使日糧精準滿足動物的營養(yǎng)需求，動物吸收利用最大化，減少排泄，從而降低成本、提高性能，達到經(jīng)濟效益和社會效益雙收。全混合日糧（total mixed ration,TMR）技術是將日糧中的粗料、精料以及各種添加劑按照優(yōu)化后的比例進行混合飼喂，確保肉牛在各個生長階段均可保持精準的營養(yǎng)供應。TMR技術現(xiàn)已廣泛應用于肉牛養(yǎng)殖業(yè)并取得了良好的效果[2]。隨著飼養(yǎng)規(guī)模不斷擴大、飼料成本的大幅攀升和TMR飼喂方式的逐漸普及，日糧配方不科學所導致的主要營養(yǎng)素無法滿足生產(chǎn)需要、比例嚴重失衡等問題，既阻礙了肉牛養(yǎng)殖產(chǎn)量提高和成本控制，也加大了牛群健康管理的難度。飼料營養(yǎng)成為肉牛高效養(yǎng)殖的瓶頸問題[3]。

日糧配方設計可分為傳統(tǒng)手算法和現(xiàn)代計算機運算法[4]，隨著計算機應用的逐漸普及，手算法已被高效、精準的計算機算法取代。目前，計算機算法包括專業(yè)飼料配方軟件和Excel線性規(guī)劃模型[5]，因配方軟件價格較高且較難與生產(chǎn)實際結(jié)合，大型飼料生產(chǎn)或養(yǎng)殖企業(yè)才有條件使用，中、小型養(yǎng)殖場應用很少。Excel法可免費使用而且操作簡單，養(yǎng)殖戶只需具備最基本的計算機操作技能即可獲得滿足生產(chǎn)需要的個性化飼料配方。本文以北方農(nóng)區(qū)肉牛養(yǎng)殖的主流飼料組成和飼喂方式下的哺乳期母牛為具體樣例，詳細介紹利用辦公軟件Microsoft Excel的數(shù)據(jù)分析功能，自動計算肉牛營養(yǎng)平衡的TMR配方的操作方法，為中、小型肉牛養(yǎng)殖場實施全混合日糧精準飼養(yǎng)、提高養(yǎng)殖效率提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 飼喂方式與日糧原料組成

選擇精粗全混日糧的飼喂方式。飼料原料為養(yǎng)殖戶易獲得的濃縮料、玉米、玉米干秸稈、全株玉米青貯、麥麩、豆粕、碳酸氫鈣、石粉等。其中濃縮料、玉米、玉米干秸稈和全株玉米青貯是許多中小養(yǎng)殖場（戶）普遍使用的飼料，作為必選原料，其余4種為補充調(diào)劑飼料。

1.1.2 樣例牛與營養(yǎng)標準（見表1）

表1 哺乳母牛的每日營養(yǎng)需要Tab.1 Daily nutritional requirements of lactating cows

哺乳期是母牛飼養(yǎng)的關鍵時期，此時母牛既要維持較高的泌乳水平，又要及早恢復發(fā)情行為而再次受孕，營養(yǎng)水平對母牛受孕率具有重要影響[6]。

因此，本研究選擇體重500 kg、日泌乳量中等水平（5 kg）的哺乳盛期成年母牛為配方設計樣例。日糧營養(yǎng)標準引自我國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準：《肉牛飼養(yǎng)標準》NY/T 815—2004。哺乳母牛的每日營養(yǎng)需要見表1。

1.1.3 飼料營養(yǎng)成分（見表2~表5）

玉米、玉米干秸稈、全株玉米青貯、麥麩、豆粕、碳酸氫鈣、石粉等飼料的營養(yǎng)成分選自《肉牛飼養(yǎng)標準》NY/T 815—2004，見表2。

表2 飼料營養(yǎng)成分Tab.2 Nutritional composition of feed

濃縮飼料粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、水分等營養(yǎng)成分來自某飼料廠提供繁殖母牛濃縮料的產(chǎn)品成分保證值見表3。能量的估算公式來自《肉牛飼養(yǎng)標準》NY/T 815—2004，無氮浸出物的估算模型參考馬紹楠等[7]的研究，估算公式與計算值見表4。

表3 繁殖母牛濃縮飼料營養(yǎng)成分含量（保證值）Tab.3 Nutrient content of concentrated feed for breeding cows(guaranteed value) 單位：%

表4 凈能估算公式與計算值Tab.4 Net energy estimation formulaand calculated value

經(jīng)計算，某飼料廠推薦的繁殖母牛精料補充料（30%濃縮料、70%玉米）以及濃縮飼料的營養(yǎng)成分見表5。

表5 飼料廠推薦的精料補充料以及濃縮飼料的營養(yǎng)成分Tab.5 Feed mill recommended nutrientsand concentrated feed for concentrate supplements

1.1.4 飼料原料單價

飼料原料單價選自2022年4月東北地區(qū)飼料平均價格，見表6。

表6 飼料原料單價Tab.6 Unit priceof feed raw materials 單位：元/kg

1.2 試驗方法

1.2.1 計算工具

日糧配方的計算利用Microsoft Excel中的數(shù)據(jù)“規(guī)劃求解”和函數(shù)“Sumproduct”的數(shù)據(jù)自動分析和計算功能。計算機需要安裝Microsoft Office辦公軟件，若未安裝“規(guī)劃求解”，需選中“工具”→“加載宏”→“規(guī)劃求解”復選框，進行安裝[9-10]。

1.2.2 計算步驟

1.2.2.1 數(shù)據(jù)輸入

將表2、表5和表6中的相關數(shù)據(jù)以及空格和文字輸入Excel工作表中的A1：I8單元格，見表7。其中配方重量為操作“數(shù)據(jù)輸入步驟”時的本來狀態(tài)，運算出正確結(jié)果后空格部分內(nèi)容可自動出現(xiàn)。

表7 Excel數(shù)據(jù)輸入內(nèi)容與格式Tab.7 Excel datainput content and format

1.2.2.2 插入“函數(shù)Sumproduct”，計算各飼料營養(yǎng)成分與價格合計

在J2至J7單元格中分別插入（編輯）“=SUMPRODUCT（B2:I2,$B$8:$I$8）/100”“=SUMPRODUCT（B3：I3，$B$8：$I$8）”“=SUMPRODUCT（B4:I4,$B$8:$I$8）/100”“=SUMPRODUCT（B5:I5,$B$8:$I$8)/100”“=SUMPRODUCT（B6:I6,$B$8:$I$8）/100”“=SUMPRODUCT（B7:I7,$B$8:$I$8）”。

1.2.2.3 利用“規(guī)劃求解”進行初始配方計算

選中單元格J7，點擊工具菜單中的“數(shù)據(jù)”→“規(guī)劃求解”，出現(xiàn)“規(guī)劃求解參數(shù)”對話框。對話框中的“設置目標單元格”選J7單元格→“最小值”單選按鈕；“可變單元格”選B8:I8單元格?！凹s束”中編輯添加“$J$2=8.81；$J$3≧7.51；$J$4≧0.91；$J$5≧0.04；$J$6≧0.02”；點擊“選項”出現(xiàn)“規(guī)劃求解選項”對話框，在對話框中選擇“采用線性模型”“假定非負”多選框。

選取“正切函數(shù)”“向前差分”“牛頓法”單選框，點擊“確定”，回到“規(guī)劃求解參數(shù)”對話框；點擊“求解”，出現(xiàn)“規(guī)劃求解結(jié)果”對話框，顯示“規(guī)劃求解找到一解……”，選擇“保存規(guī)劃求解結(jié)果”單選框[8-10]，點擊“確定”。最后，可變單元格B8:I8中的數(shù)據(jù)即為初始日糧配方，見表8。

表8 初始日糧配方Tab.8 Initial diet formula 單位：kg/d

1.2.2.4 根據(jù)飼養(yǎng)經(jīng)驗和原料資源增加約束條件進行配方調(diào)整

由于初始配方的運算僅設定了干物質(zhì)、粗蛋白、能量（肉牛能量單位）、鈣、磷等5種主要成分，滿足營養(yǎng)需要這一約束條件下的價格最低目標，規(guī)劃結(jié)果僅選用了玉米干秸稈、麥麩和玉米3種原料。此方案未考慮氨基酸以及多種維生素、微量元素、氨基酸等營養(yǎng)素需要，也未考慮飼喂效果。而飼料廠推薦的70%玉米與30%濃縮料組成的補充精料中含有需要補充的氨基酸以及多種維生素、微量元素等營養(yǎng)素。與玉米干秸稈相比，青貯飼料由于保存了青綠飼料的原有漿汁和養(yǎng)分，故有效地保存了維生素，且中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維（ADF）含量適中，消化率可提高約20%，同時還具有清香味，適口性較好[11]。

飼喂青貯玉米的母牛較少發(fā)生子宮和乳房炎等疾病,發(fā)情規(guī)律，配種成功率高，繁殖成活率較飼喂干秸稈的基礎母牛提高30%以上，且奶水充足，能夠使犢牛健康生長發(fā)育，可以早期斷奶[12-13]。因此，配方運算時應適量添加補充精料和全株玉米青貯。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，本樣例可將補充精料和全株玉米青貯的添加量皆設為2 kg以上。配方調(diào)整運算的下一步操作為：重新選定J7單元格，進入“規(guī)劃求解參數(shù)”對話框“約束”中添加“$B$8≧2；$D$8≧2”，點擊“求解”，選“保存規(guī)劃求解結(jié)果”單選框，點擊“確定”。這時，可變單元格B8:I8中的數(shù)據(jù)即為調(diào)整后的配方。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)整后的結(jié)果日糧配方（見表9）

由表9可知，本配方中干物質(zhì)、能量、粗蛋白、鈣和磷等5種主要營養(yǎng)素含量均滿足需要，各營養(yǎng)成分與需求的符合度分別為100%、100%、102%、100%和150%，達到了營養(yǎng)均衡的目標。

表9 調(diào)整后的結(jié)果日糧配方Tab.9 Adjusted results diet formulations

2.2 驗證方法合理性（見表10~表12）

表10 1.0 kg濃縮料添加量的“分析1”配方Tab.10 Analysis 1 formulation with 1.0 kg concentrateaddition

表11 0.8 kg濃縮料添加量的“分析2”配方Tab.11 Analysis2 formulation with 0.8 kg concentrateaddition

為充分討論本配方的合理性，分別按濃縮料與玉米完全分開為2種飼料情況下，濃縮料添加1.0 kg和0.8 kg分別為“分析1”和“分析2”；3∶7的比例混合作為1種飼料的“分析3”（其中“分析3”為養(yǎng)殖場（戶）的通常做法），進行3個分析配方的規(guī)劃求解設計，運算結(jié)果見表10~表12。

由表10~表12可知，3個分析配方的營養(yǎng)均衡度和成本兩方面均低于結(jié)果配方。3個分析配方均存在能量符合需求，但粗蛋白、鈣、磷超標，營養(yǎng)不均衡的問題，且成本均高于結(jié)果配方。

表12 濃縮料與玉米完全混合的“分析3”配方Tab.12 Analysis 3 formulation with completemix of concentrateand corn

其中0.8 kg濃縮料添加的“分析2”配方接近結(jié)果配方，其次是1.0 kg濃縮料添加的“分析1”配方，而濃縮料與玉米全混合的“分析3”分析配方偏差最大，粗蛋白、鈣、磷嚴重超標，每日成本也高于結(jié)果配方1.75元，高達8%，但此配方往往是養(yǎng)殖場（戶）最通常做法。

3 討論

3.1 方法討論

本文介紹的Excel計算方法在普通的計算機辦公軟件中即可獲得，養(yǎng)殖場具備初級計算機操作技能的人員，通過查詢動物的營養(yǎng)需要以及各飼料原料的營養(yǎng)價值，利用規(guī)劃求解即可獲得滿足實際需要的日糧配方。Excel法具有科學、高效、實用、準確、便捷等優(yōu)點，可媲美專業(yè)的飼料配方軟件[14]。Excel法降低了養(yǎng)殖場（戶）需要高價購買專門配方軟件或聘請飼料營養(yǎng)專業(yè)技術人員調(diào)制牛群日糧配方的門檻，可解決肉牛生產(chǎn)普遍存在的日糧配方不合理，日糧營養(yǎng)與需求嚴重偏離的問題，未提高牛群的飼料營養(yǎng)管理水平，實現(xiàn)養(yǎng)殖場的增產(chǎn)、節(jié)本、增效提供參考。

同時，Excel計算方法也有缺點，如需要提前進行數(shù)據(jù)錄入，編輯公式及約束條件；若約束條件設計不合理，在飼料原料的最大添加量、最小添加量達不到最優(yōu)解的情況下，需要根據(jù)求解的結(jié)果進行人工調(diào)整，飼料原料也需要根據(jù)市場行情尋找替換物[14]。

3.2 配方討論

本配方計算是在特定飼料價格情況下，只對干物質(zhì)、粗蛋白、能量（肉牛能量單位）、鈣、磷5種主要營養(yǎng)進行了調(diào)配，未平衡日糧中的電解質(zhì)、微量元素和多種維生素平衡以及相關飼料的飼喂效果，且未考慮氣候環(huán)境、健康、管理等不利因此帶來的應激以及正常的飼喂損耗。因此，配方設計在生產(chǎn)中應用時需要額外補充適量的微量元素、多種維生素和電解質(zhì)平衡劑等；同時，根據(jù)生產(chǎn)牛群的各種應激程度和采集和損耗情況，日糧的飼料組分皆增加10%~20%比例重量，以保證牛的營養(yǎng)供應。

4 結(jié)論

借助Excel軟件自動計算的肉牛全混日糧樣例配方緊密結(jié)合養(yǎng)殖實踐，達到成本最低、各主要營養(yǎng)素精準的設計要求，該方法是中、小規(guī)模肉牛養(yǎng)殖場設計日糧配方的高效、實用、準確、免費的好方法。Excel法計算日糧配方的推廣應用將為養(yǎng)殖場實現(xiàn)全混合日糧精準飼養(yǎng)，提高養(yǎng)殖效率提供有益幫助。