饲喂水平对杂交肉羊（母）营养物质代谢及能量需要参数的影响

魏炳栋，刁其玉，陈群，杨华明，邱玉朗，王世琴，李林

饲喂水平对杂交肉羊（母）营养物质代谢及能量需要参数的影响

魏炳栋1,2，刁其玉1*，陈群2，杨华明2，邱玉朗2，王世琴1，李林2

（1.中国农业科学院饲料研究所，农业部饲料生物技术重点实验室，北京100081；2.吉林省农业科学院畜牧分院，吉林公主岭136100）

采用完全随机试验设计，将15只出生日期相近、体况良好、体重均匀的杂交母羊随机分成3组（每个处理5只羊），分别按自由采食（AL）、限饲70%（IR70）和限饲40%（IR40）3水平投喂试验饲粮，试验期26 d，连续两期试验。结果表明，饲喂水平对杜寒杂交母羊生长性能及营养物质采食量有极显著影响（P＜0.01），但对营养物质消化率无影响（P＞0.05）；饲喂水平对杂交肉羊甲烷排放量、甲烷能及产热量均有极显著影响（P＜0.01）；试验母羊绝食60 h时，FHP为0.20和0.24 MJ·kg-1·W0.75，NEm为0.24和0.288 MJ·kg-1·W0.75。文章旨在利用“开放式”呼吸测热装置研究杜寒杂交母羊营养物质代谢及能量需要参数，为肉羊科学饲养提供依据。

母羊；能量代谢；饲养水平；开放式呼吸测热装置

我国是养羊业大国，存栏量和羊肉产量居世界首位。但肉羊生产良种化程度低、养殖方式粗放、饲料加工水平低，肉羊营养研究起步较晚，尚未形成肉羊营养需要标准体系、饲料评价体系以及饲料生产标准等[1-2]。世界养羊业发达国家营养需要量研究和饲料数据库健全，我国长期参考国外标准配制饲粮，由于国内外肉羊品种和饲粮原料差距，造成饲料原料浪费。因此，研究肉羊能量需要，发展舍饲或半舍饲肉羊生产，对合理利用饲料，发挥肉羊生产潜能，提高养羊业经济效益具有重要意义。杨诗兴等率先制订湖羊饲养标准[3]，随后内蒙古细毛羊[4]、中国美利奴[5]、大尾寒羊[6]、小尾寒羊[7]、青山羊[8]等营养需要和饲养标准研究相继开展，同时研制不同类型（面罩式、密闭式、启闭式）呼吸测热装置。但利用测试精度更高的“开放式”呼吸测热装置研究杂交母羊营养物质代谢及能量需要参数较少。

本研究以20～35 kg和35～50 kg体重阶段的杜泊×小尾寒羊杂交F1代母羊为研究对象，利用吉林省农业科学院畜牧分院自主研发的“八室并联多功能呼吸测热装置”，采用饲养试验、消化代谢试验及呼吸测热试验结合方法，探讨杂交母羊能量需要参数、转化效率及能量等，为肉羊科学饲养提供依据。

表1 饲粮精料组成及营养水平(风干基础)Table 1 Concentrate composition and nutrition level of diet(DM)(%)

1 材料与方法

1.1试验设计

试验羊为杜泊羊×小尾寒羊F1代母羔。采用完全随机试验设计，将15只出生日期相近、体况良好、体重均匀肉羊随机分成3组（每个处理5只羊），分别按自由采食（AL）、自由采食量70%（IR70）和40%（IR40）三水平投喂试验日粮，预试期7 d，正试期10 d，粪尿收集5 d，呼吸测热4 d。试验饲粮参考NRC（2007）25 kg体重、日增重300 g·d-1绵羊需要量配制全混合日粮，精粗比为45∶55，粗料为羊草。饲粮精料组成及营养水平见表1。

1.2饲养管理

预试前每只试验羊灌服伊维菌素溶液2.5 mL作驱虫处理。每天饲喂2次，自由饮水。根据自由采食组（AL）采食量，确定限饲组饲喂量，呼吸测热试验羊只饲喂量及饲喂比例同消化代谢试验。

1.3消化代谢试验

当试验羊体重达22和35 kg时，开展消化代谢试验。置于特制代谢笼完成，预试期3 d，正试期5 d。每天采集每只羊饲料样本，精确记录采食量和剩料量；采用全收粪尿法收集粪和尿，每天称取并记录每只羊排粪量，粪样按10%取样，将每只羊粪样混合冷冻保存；用盛有100 mL、10%（v/v）H2SO4塑料桶收集尿液，每天记录尿液体积，按10%比例取样，将每只羊尿样混合冷冻保存备测。

1.4呼吸测热试验

消化代谢试验结束后开始呼吸测热试验。呼吸测热采用吉林省农业科学院畜牧分院动物能量代谢实验室自主研制“八室并联开放式动物呼吸测热装置”。

该套装置采用“开放式”气体通路，小室内环境温度可控，自动化程度、分析精度高。试验动物进入呼吸测热室适应24 h后，连续测定5 d，试验羊只饲喂量及饲喂比例与消化代谢试验相同，每天饲喂2次，期间不收集粪尿，测定期间每隔3 min，系统自动检测并记录大气及小室内O2、CO2及CH4浓度。

1.5绝食代谢测定

限饲40%组（IR40）完成呼吸测热后开始绝食代谢测定，消化代谢笼中连续绝食60 h以上，试验羊只挂好收粪袋，在呼吸测热小室中连续测热24 h，试验期间收集粪、尿样以及呼吸代谢数据，粪、尿样收集和处理同消化代谢试验。

1.6测定指标与方法

1.6.1 饲料、粪及尿样中常规成分测定

饲料、粪样测定初水分后制成风干样品，测定GE、DM、N、NDF和ADF，尿液样品测定GE和N。DM、N、NDF及ADF指标测定参见文献[9]方法；样品能值参考采用氧弹式量热仪（鹤壁科力测控技术有限公司LRY-900AT）说明书。

1.6.2 计算方法

饲料中某营养素表观消化率（%）=100%×（食入饲料中某营养素-粪中某营养素）/食入饲料中某营养素

食入总能（MJ·d-1）=试验动物每天采食量×饲粮总能

表观消化能（MJ·d-1）=食入总能-粪能

表观代谢能（MJ·d-1）=食入总能-粪能-尿能-甲烷能

总能消化率（%）=100×消化能/食入总能

总能代谢率（%）=100×代谢能/食入总能

消化能代谢率（%）=100×代谢能/消化能

耗O2量（L·min-1）=进呼吸室空气量（L·min-1）×户外空气O2浓度-排出呼吸室空气量（L·min-1）×呼吸室内O2浓度

CO2产生量（L·min-1）=排出呼吸室空气量（L·min-1）×室内CO2浓度-进呼吸室空气量（L·min-1）×室外CO2浓度

CH4产生量（L·min-1）=排出呼吸室空气量（L· min-1）×室内CH4浓度-进呼吸室空气量（L·min-1）×室外CH4浓度

呼吸熵（R.Q.）=呼出CO2/O2消耗量

甲烷能（KJ·d-1）=CH4（L·d-1）×39.54

产热HP（KJ）=16.175（L,O2）+5.0208（L,CO2）-0.958（g UN×6.25）-2.167（L,CH4）

1.7统计方法

试验数据经Excel 2010初步整理后，采用统计软件SPSS19.0 ANOVA过程作单因子方差分析，P＜0.05为差异显著，P＜0.01为差异极显著。

2 结果与分析

2.1不同饲喂水平对杂交肉羊（母）生长性能及营养物质消化率影响

结果见表2。

表2 不同饲喂水平对杂交母羊生长性能、DM、NDF和ADF采食量及消化率影响Table 2 Effect of different feeding levels on growth performance intake and apparent digestibility of DM,NDF and ADF

由表2可知，试验母羊初始体重差异不显著（P＞0.05），第一期AL组和IR70组末重差异不显著（P＞0.05），但显著高于IR40组（P＜0.05）；第二期末重AL和IR70组极显著高于IR40组（P＜0.01）；平均日增重均为AL＞IR70＞IR40（P＜0.01），且IR40组平均日增重仅为65 g和27 g；试验羊DM、NDF和ADF采食量均为AL＞IR70＞IR40（P＜0.01），但除第一期NDF消化率IR40组极显著高于AL和IR70组（P＜0.01）外，其余各组间差异均不显著（P＞0.05）；根据试验动物体重及日增重与采食量（DMI、NDFI和ADFI）回归分析可得：

DMI（g·d-1）=138.1972W0.75（k g）+2906.803ΔW（kg·d-1）-1212.76（R2=0.91，P=0.027）

NDFI（g·d-1）=99.8886 W0.75（k g）+2088.821ΔW（kg·d-1）-880.422（R2=0.89，P=0.034）

ADFI（g·d-1）=34.3169W0.75（k g）+892.7934ΔW（kg·d-1）-283.98（R2=0.83，P=0.062）

2.2不同饲喂水平对杂交肉羊（母）氮代谢影响

由表3可知，杂交母羊氮代谢指标除消化率和尿氮量各组间差异不显著（P＞0.05）外，其余各指标均为AL＞IR70＞IR40（P＜0.01）。

由N采食量（N沉积量）与DMI、体重及日增重回归分析可得：

N采食量（g·d-1）=0.0234 DMI（g·d-1）-0.2281 W0.75（kg）-3.5745ΔW（kg·d-1）+1.7534（R2=0.99,P=0.0004）

N沉积量（g·d-1）=0.01939 DMI（g·d-1）+0.8932W0.75（kg）-17.6798ΔW（g·d-1）-16.855（R2=0.98,P=0.0329）

2.3不同饲喂水平对杂交肉羊呼吸代谢影响

由表4可知，IR40组耗O2量，CO2和CH4排放量极显著低于AL和IR70组（P＜0.01），且IR70极显著低于AL组（P＜0.01）；第一期IR40呼吸商极显著高于AL和IR70组（P＜0.01），第二期IR40呼吸商极显著低于AL组（P＜0.01），但是与IR70组差异不显著，IR与AL组差异也不显著（P＞0.05）。

表3 不同饲喂水平对杂交母羊氮代谢影响Table 3 Effect of different feeding levels on N metabolism

表4 不同饲喂水平对杂交母羊气体代谢影响Table 4 Effect of different feeding levels on metabolism

CH4产生量与DMI回归分析可得：CH4产生量（L·d-1）=0.2511+0.017DMI（g·d-1）（R2=0.72,P=0.033）。

2.4试验羊绝食代谢结果

由表5可知，试验动物在绝食期间CH4排放量极低无法检出，绝食产热（FHP）分别为1.86和2.23 MJ。

表5 杂交母羊绝食代谢结果Table 5 Results of fasting heat metabolism

2.5不同饲喂水平对杂交肉羊能量转化效率影响

由表6可知，试验母羊食入能、粪能、尿能、甲烷能及总产热均随采食量下降而降低（P＜0.01），且甲烷能占总能2%～5%，但消化能代谢率各组间差异不显著（P＞0.05）。

能量消化率和代谢率均与食入能呈线性相关：

DE/GE（%）=1.2665 GEI（MJ·d-1）+46.4191（R2= 0.87，P=0.0068）

ME/GE（%）=1.267 GEI（MJ·d-1）+39.33（R2= 0.92，P=0.0027）

能量消化率和代谢率与DMI、NDF及ADF采食量呈线性相关关系∶

DE/GE（%）=0.1496 DMI（g·d-1）+0.1738 NDF（g·d-1）+44.9273（R2=0.91，P=0.028）

ME/GE（%）=0.09464 DMI（g·d-1）-0.09818 NDF（g·d-1）+38.5048（R2=0.93，P=0.017）

甲烷能与GEI及DMI、NDF和ADF采食量呈线性关系∶

CH4E（MJ·d-1）=0.03678GEI+0.00852（R2=0.72，P=0.032）

CH4E（MJ·d-1）=0.01386 DMI（g·d-1）-0.02429 NDF（g·d-1）+0.0158 ADF（g·d-1）-0.2703（R2=0.89，P=0.156）

表6 不同饲喂水平对杂交母羊能量转化效率影响Table 6 Effect of different feeding levels on energy transformation efficiency

3 讨论

3.1饲喂水平对杂交母羊生长性能及营养物质消化率影响

本试验参考NRC（2007）25 kg体重，日增重300 g·d-1肉羊营养需要配制试验饲粮，按自由采食（AL）、限饲70%（IR70）和限饲40%（IR40）3水平投喂。本研究中IR40组平均日增重65和27 g·d-1，基本符合日增重＜50 g·d-1试验设计。反刍动物DMI占体重2%～4%[10]，本研究中试验羊DMI分别占体重3.67%，2.74%，1.93%和3.65%，2.85%，2.21%，均在以上范围。不同饲喂水平对肉羊营养物质采食量和消化率均有显著影响，但目前关于饲喂水平对营养物质消化率影响研究结论不一。许贵善研究表明，20～35 kg杜寒杂交母羔DM、NDF和ADF采食量均随饲喂水平降低而显著降低[10]，但DM、NDF和ADF消化率随采食量下降而升高，其中IR40组最高；陈军强等研究表明，限饲水平对小尾寒羊DM、NDF和ADF表观消化率有显著影响，随着限饲水平增加，消化率显著降低[11]；董世伟等研究指出，随着饲喂水平下降，哺乳母羊DM消化率显著降低，但DM表观消化率各组间差异不显著[12]。本研究中，杂交母羊DM、NDF和ADF采食量随着饲喂水平下降而降低，除第一期IR40组NDF消化率极显著高于AL和IR70组外，其余各组消化率差异均不显著，营养物质消化率受采食量和排粪量影响，造成限饲消化率结果不一致原因需进一步研究。

干物质采食量（DMI）反映饲粮营养物质含量和维持动物健康与生产所需养分量，决定动物生产性能水平[13]。DMI受动物品种、遗传、生理阶段、适口性等多种因素影响，且各饲养标准推荐DMI差异较大。美国NRC（2007）推荐20～30 kg绵羊DMI为0.57～2.16 kg·d-1；法国INRA（1989）DMI推荐量为0.79～1.47 kg·d-1；我国肉羊饲养标准（NY/ T816-2004）推荐DM I为0.8～1.2 kg·d-1；本研究根据试验动物体重及ADG与DMI、NDFI和ADFI作回归分析，模型仅代表试验状态下采食量，需结合饲养实际调整。

3.2饲喂水平对杂交母羊N代谢影响

绵羊等反刍动物对N消化代谢受瘤胃微生物降解作用影响[14]。本研究中，限饲组N采食量、粪N量、N消化量、沉积N量等指标均随采食量下降而下降，但尿N量和N消化率各组间差异不显著。彭津津等研究表明，陶寒F2公羔粪N、尿N、吸收N、沉积N和N总利用率随食入N增加而增加，且N排放随之增加[15]；许贵善研究结果表明，杜寒杂交母羊食入N、粪N、N消化量和沉积N量均随采食量减少而减少，IR40组N消化率显著高于AL组和IR70组，但是公羔各组间N消化率差异不显著[10]；本试验与以上研究结果基本一致。本试验将N采食量与DMI、体重及日增重作回归分析，与臧彦全[16]，聂海涛等[17]和杨维仁等[18]建立杂交肉羊蛋白质或可消化粗蛋白需要量预测模型原理基本一致，但仍需生产实际进一步验证和校正。

3.3饲喂水平对杂交母羊呼吸代谢影响

国内缺乏专门呼吸代谢研究设备，大多采用呼吸头箱、面具法测定，目前“开放式”呼吸测热装置测定肉羊呼吸代谢研究报道较少。许贵善采用sable呼吸头箱开展杜寒杂交羔羊气体代谢试验，结果表明：耗O2量、CO2和CH4产生量均为AL＞IR70＞IR40，且差异显著，呼吸商变化范围0.68～0.84[10]；楼灿等利用呼吸代谢室研究杜寒杂交母羊空怀期和哺乳期气体代谢特点，结果表明，耗O2量、CO2、CH4产生量及呼吸商与采食量显著相关[19]；杨在宾等利用开路式呼吸面具研究大尾寒羊CO2产生量和O2消耗量，呼吸商为0.815～0.933[6]；赵敏孟等利用呼吸面具法测定青山羊CO2产生量和O2消耗量，呼吸商为0.80～0.83[20]。本研究采用自主研制的“八室并联开放式动物呼吸测热装置”作呼吸代谢测定，该装置采用“开放式”气体通路，与传统呼吸头箱法和面具法相比，开放式呼吸测热小室内环境温度可控，自动化程度、分析精度高。本试验利用DMI与CH4产生量作回归分析获得CH4产生量预测模型。目前，研究认为甲烷排放量多元回归预测模型比单一变量直线回归模型具有更强相关性和准确性。赵一广研究表明，肉羊各营养物质摄入量与CH4排放量回归模型为：CH4（L·kg-1DOM）=0.2260OMI（g）+0.15234CPI（g）+0.06465 NDFI-0.60549EEI（g）+218.23715（R2=0.9786,P= 0.0077）[21]。本研究CH4排放量预测模型与上述研究原理基本一致，通过DM采食量预测肉羊CH4排放量，但该模型以羊草作唯一粗饲料来源，粗饲料类型上存在局限性，不同日粮类型影响预测结果准确性。

3.4饲喂水平对杂交母羊绝食代谢影响

目前，国内对FHP测定常采用Lofgreen等[22]方法，反刍动物在生产状态下动物产热量对数与代谢能摄入量（MEI）呈线性关系，即Log（HP）=a+bMEI，当MEI=0时，a的反对数即为FHP。赵敏孟等利用此方法获得杜泊公羊、母羊及青山羊FHP分别为339.63、332.89和259.66 KJ·kg-1·W0.75[20,23]；杨在宾等利用回归法得出，小尾寒羊泌乳期母羊FHP为376 KJ·kg-1·W0.75（单羔）和391 KJ·kg-1·W0.75（双羔）[7]；魏炳栋等利用呼吸测热装置，测得30kg东北细毛羊公羊FHP为444.40 KJ·kg-1·W0.75[24]；以上结果均高于本试验测得FHP值（200和240 KJ·kg-1·W0.75），可能与试验动物及所处环境有关。

3.5饲喂水平对杂交母羊能量代谢影响

国内大多数采用回归模型估算C H4能。赵敏孟等利用Blaxter（1965）公式推算，杜泊母羊甲烷能占总能8.20%[20]；杨在宾等研究指出，杜泊羊和小尾寒羊杂交F1代肉羊甲烷能按食入能9%估算[25]；刘海斌根据Pelchen和Peters甲烷预测公式：CH4（g·d-1）=-17.7026+0.0414NEFI（g·d-1）+0.03213DCP（%/CP）-0.0611DEEI（g·d-1）预测甲烷产量[26]；魏炳栋等利用“开放式”呼吸测热装置测定东北细毛羊呼吸代谢[24]，结果表明，代谢体重为12.88 kg·W0.75时，羊甲烷产生量为2.38 L·W0.75，甲烷能损失为94.10 KJ·W0.75，占代谢能10.72%；除此之外，国内学者还用其他方法（如面具法、指示剂法等）作呼吸代谢研究，杨在宾等利用呼吸面具法研究大尾寒羊生长期甲烷能占总能10.11%[6]；李瑞丽等利用呼吸面具法采集辽宁空怀期绒山羊母羊CH4排放量，甲烷能损失占总能7.99%[27]；孔祥通采用SF6示踪技术测定甲烷产量并计算甲烷能，陕西白绒山羊甲烷能约占总能8.1%[28]。本研究采用“开放式”呼吸测热装置，测得杂交母羊甲烷产量随采食量降低而减少，甲烷能占总能平均为2%～5%，较以上研究结果略低，可能与测试方法、动物品种及饲料组成有关。

绝食期间动物机体损失能量为NEm（维持净能），包括绝食产热、绝食期间粪尿损失以及肌肉作功消耗能量，即NEm=BM（FHP）+VA（自由活动能），活动能按照绝食产热20%估算，则NEm= 120%FHP，本试验计算所得NEm为0.24和0.288 MJ·kg-1W0.75。许贵善研究指出，20～35 kg杜寒杂交母羔NEm为247.74 kJ·kg-1W0.75，与本试验结果基本一致[10]；杜飞研究结果表明，20～35 kg萨福克×阿勒泰杂交母羊NEm为0.2788 MJ·kg-1W0.75，与本试验结果基本一致[29]；邓凯东等研究结果表明，5月龄德国美利奴×内蒙古细毛羊杂交母羊（平均体重34 kg）NEm为239.2 kJ·kg-1W0.75，较本试验结果略低[30]。动物品种是影响维持净能（NEm）关键因素，此外性别、生长阶段、体重、环境等因素均影响维持净能。

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Effect of different feeding levels on substance and energy metabolism of crossbred ewes/

WEIBingdong1,2,DIAO Qiyu1,CHEN Qun2,YANG Huaming2,QIU Yulang2, WANG Shiqin1,LI Lin2
(1.Key Laboratory of Feed Biotechnology of the Ministry of Agriculture,Feed Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China;2.Branch Institute ofAnimalHusbandry,Jilin Academy ofAgriculturalSciences,Gongzhuling Jilin 136100,China)

Fifteen Dorper and Thin-Tailed Han lambs crossbred F1lambs were selected.The ewes were randomly allocated to 3 groups and 5 ewes per group.The ewes were offered a mixture diet for ad libitum,or 70%or 40%of the ad libitum intake for 52 d.The results showed that the growth performance and intake of dry matter(DM),nitrogen(N),neutral detergent fiber (NDF)and acid detergent fiber(ADF)of ewes influenced significantly with decreasing levels of feed intake(P＜0.01),but the apparent digestibility of dry matter(DM),nitrogen(N),neutral detergent fiber(NDF)and acid detergent fiber(ADF)did not influence(P＞0.05);the methane emission,methane energy and heat production influenced significantly with decreasing levels of feed intake(P＜0.01);the FHP was 0.20 and 0.24 MJ·kg-1·W0.75,and the NEm was 0.24 and 0.288MJ·kg-1·W0.75.This experiment was conducted to investigate the effects of different feeding levels on energy metabolism of crossbred ewes by using open respiratory calorimetry measuring device.The trails was conducted according to a completely random design.

ewes;energy metabolism;feeding levels;open respiratory calorimetry measuring device

S826

A

1005-9369（2017）07-0055-08

时间2017-7-12 11:20:02[URL]http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20170712.1120.014.html

魏炳栋,刁其玉,陈群,等.饲喂水平对杂交肉羊（母）营养物质代谢及能量需要参数的影响[J].东北农业大学学报,2017,48(7): 55-62.

Wei Bingdong,Diao Qiyu,Chen Qun,et al.Effect ofdifferent feeding levels on substance and energy metabolism of crossbred ewes[J].Journalof NortheastAgriculturalUniversity,2017,48(7):55-62.(in Chinese with English abstract)

2017-04-21

国家肉羊产业技术体系建设专项（CARS-39）；农业部饲料生物技术重点实验室开放课题；吉林省肉羊产业体系项目

魏炳栋（1981-），男，副研究员，博士研究生，研究方向为动物能量代谢研究。E-mail:weibingdong@foxmail.com

*通讯作者：刁其玉，研究员，博士生导师，研究方向为肉羊营养，E-mail:diaoqiyu@caas.cn