借助办公软件（Microsoft Excel）自动计算肉牛全混日粮配方

张丽君

（辽宁省农业发展服务中心，辽宁 沈阳 110032）

饲料是动物生产的物质基础，饲料成本通常占养殖成本的70%~80%。因此，降低饲料成本是提高整个养殖业经济效益的重要环节。精准营养技术是动物营养界近几年提出的新概念[1]，主要是通过优化配方设计，使日粮精准满足动物的营养需求，动物吸收利用最大化，减少排泄，从而降低成本、提高性能，达到经济效益和社会效益双收。全混合日粮（total mixed ration,TMR）技术是将日粮中的粗料、精料以及各种添加剂按照优化后的比例进行混合饲喂，确保肉牛在各个生长阶段均可保持精准的营养供应。TMR技术现已广泛应用于肉牛养殖业并取得了良好的效果[2]。随着饲养规模不断扩大、饲料成本的大幅攀升和TMR饲喂方式的逐渐普及，日粮配方不科学所导致的主要营养素无法满足生产需要、比例严重失衡等问题，既阻碍了肉牛养殖产量提高和成本控制，也加大了牛群健康管理的难度。饲料营养成为肉牛高效养殖的瓶颈问题[3]。

日粮配方设计可分为传统手算法和现代计算机运算法[4]，随着计算机应用的逐渐普及，手算法已被高效、精准的计算机算法取代。目前，计算机算法包括专业饲料配方软件和Excel线性规划模型[5]，因配方软件价格较高且较难与生产实际结合，大型饲料生产或养殖企业才有条件使用，中、小型养殖场应用很少。Excel法可免费使用而且操作简单，养殖户只需具备最基本的计算机操作技能即可获得满足生产需要的个性化饲料配方。本文以北方农区肉牛养殖的主流饲料组成和饲喂方式下的哺乳期母牛为具体样例，详细介绍利用办公软件Microsoft Excel的数据分析功能，自动计算肉牛营养平衡的TMR配方的操作方法，为中、小型肉牛养殖场实施全混合日粮精准饲养、提高养殖效率提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 饲喂方式与日粮原料组成

选择精粗全混日粮的饲喂方式。饲料原料为养殖户易获得的浓缩料、玉米、玉米干秸秆、全株玉米青贮、麦麸、豆粕、碳酸氢钙、石粉等。其中浓缩料、玉米、玉米干秸秆和全株玉米青贮是许多中小养殖场（户）普遍使用的饲料，作为必选原料，其余4种为补充调剂饲料。

1.1.2 样例牛与营养标准（见表1）

表1 哺乳母牛的每日营养需要Tab.1 Daily nutritional requirements of lactating cows

哺乳期是母牛饲养的关键时期，此时母牛既要维持较高的泌乳水平，又要及早恢复发情行为而再次受孕，营养水平对母牛受孕率具有重要影响[6]。

因此，本研究选择体重500 kg、日泌乳量中等水平（5 kg）的哺乳盛期成年母牛为配方设计样例。日粮营养标准引自我国农业行业标准：《肉牛饲养标准》NY/T 815—2004。哺乳母牛的每日营养需要见表1。

1.1.3 饲料营养成分（见表2~表5）

玉米、玉米干秸秆、全株玉米青贮、麦麸、豆粕、碳酸氢钙、石粉等饲料的营养成分选自《肉牛饲养标准》NY/T 815—2004，见表2。

表2 饲料营养成分Tab.2 Nutritional composition of feed

浓缩饲料粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、水分等营养成分来自某饲料厂提供繁殖母牛浓缩料的产品成分保证值见表3。能量的估算公式来自《肉牛饲养标准》NY/T 815—2004，无氮浸出物的估算模型参考马绍楠等[7]的研究，估算公式与计算值见表4。

表3 繁殖母牛浓缩饲料营养成分含量（保证值）Tab.3 Nutrient content of concentrated feed for breeding cows(guaranteed value) 单位：%

表4 净能估算公式与计算值Tab.4 Net energy estimation formulaand calculated value

经计算，某饲料厂推荐的繁殖母牛精料补充料（30%浓缩料、70%玉米）以及浓缩饲料的营养成分见表5。

表5 饲料厂推荐的精料补充料以及浓缩饲料的营养成分Tab.5 Feed mill recommended nutrientsand concentrated feed for concentrate supplements

1.1.4 饲料原料单价

饲料原料单价选自2022年4月东北地区饲料平均价格，见表6。

表6 饲料原料单价Tab.6 Unit priceof feed raw materials 单位：元/kg

1.2 试验方法

1.2.1 计算工具

日粮配方的计算利用Microsoft Excel中的数据“规划求解”和函数“Sumproduct”的数据自动分析和计算功能。计算机需要安装Microsoft Office办公软件，若未安装“规划求解”，需选中“工具”→“加载宏”→“规划求解”复选框，进行安装[9-10]。

1.2.2 计算步骤

1.2.2.1 数据输入

将表2、表5和表6中的相关数据以及空格和文字输入Excel工作表中的A1：I8单元格，见表7。其中配方重量为操作“数据输入步骤”时的本来状态，运算出正确结果后空格部分内容可自动出现。

表7 Excel数据输入内容与格式Tab.7 Excel datainput content and format

1.2.2.2 插入“函数Sumproduct”，计算各饲料营养成分与价格合计

在J2至J7单元格中分别插入（编辑）“=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“规划求解”进行初始配方计算

选中单元格J7，点击工具菜单中的“数据”→“规划求解”，出现“规划求解参数”对话框。对话框中的“设置目标单元格”选J7单元格→“最小值”单选按钮；“可变单元格”选B8:I8单元格。“约束”中编辑添加“$J$2=8.81；$J$3≧7.51；$J$4≧0.91；$J$5≧0.04；$J$6≧0.02”；点击“选项”出现“规划求解选项”对话框，在对话框中选择“采用线性模型”“假定非负”多选框。

选取“正切函数”“向前差分”“牛顿法”单选框，点击“确定”，回到“规划求解参数”对话框；点击“求解”，出现“规划求解结果”对话框，显示“规划求解找到一解……”，选择“保存规划求解结果”单选框[8-10]，点击“确定”。最后，可变单元格B8:I8中的数据即为初始日粮配方，见表8。

表8 初始日粮配方Tab.8 Initial diet formula 单位：kg/d

1.2.2.4 根据饲养经验和原料资源增加约束条件进行配方调整

由于初始配方的运算仅设定了干物质、粗蛋白、能量（肉牛能量单位）、钙、磷等5种主要成分，满足营养需要这一约束条件下的价格最低目标，规划结果仅选用了玉米干秸秆、麦麸和玉米3种原料。此方案未考虑氨基酸以及多种维生素、微量元素、氨基酸等营养素需要，也未考虑饲喂效果。而饲料厂推荐的70%玉米与30%浓缩料组成的补充精料中含有需要补充的氨基酸以及多种维生素、微量元素等营养素。与玉米干秸秆相比，青贮饲料由于保存了青绿饲料的原有浆汁和养分，故有效地保存了维生素，且中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量适中，消化率可提高约20%，同时还具有清香味，适口性较好[11]。

饲喂青贮玉米的母牛较少发生子宫和乳房炎等疾病,发情规律，配种成功率高，繁殖成活率较饲喂干秸秆的基础母牛提高30%以上，且奶水充足，能够使犊牛健康生长发育，可以早期断奶[12-13]。因此，配方运算时应适量添加补充精料和全株玉米青贮。

根据生产经验，本样例可将补充精料和全株玉米青贮的添加量皆设为2 kg以上。配方调整运算的下一步操作为：重新选定J7单元格，进入“规划求解参数”对话框“约束”中添加“$B$8≧2；$D$8≧2”，点击“求解”，选“保存规划求解结果”单选框，点击“确定”。这时，可变单元格B8:I8中的数据即为调整后的配方。

2 结果与分析

2.1 调整后的结果日粮配方（见表9）

由表9可知，本配方中干物质、能量、粗蛋白、钙和磷等5种主要营养素含量均满足需要，各营养成分与需求的符合度分别为100%、100%、102%、100%和150%，达到了营养均衡的目标。

表9 调整后的结果日粮配方Tab.9 Adjusted results diet formulations

2.2 验证方法合理性（见表10~表12）

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

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

为充分讨论本配方的合理性，分别按浓缩料与玉米完全分开为2种饲料情况下，浓缩料添加1.0 kg和0.8 kg分别为“分析1”和“分析2”；3∶7的比例混合作为1种饲料的“分析3”（其中“分析3”为养殖场（户）的通常做法），进行3个分析配方的规划求解设计，运算结果见表10~表12。

由表10~表12可知，3个分析配方的营养均衡度和成本两方面均低于结果配方。3个分析配方均存在能量符合需求，但粗蛋白、钙、磷超标，营养不均衡的问题，且成本均高于结果配方。

表12 浓缩料与玉米完全混合的“分析3”配方Tab.12 Analysis 3 formulation with completemix of concentrateand corn

其中0.8 kg浓缩料添加的“分析2”配方接近结果配方，其次是1.0 kg浓缩料添加的“分析1”配方，而浓缩料与玉米全混合的“分析3”分析配方偏差最大，粗蛋白、钙、磷严重超标，每日成本也高于结果配方1.75元，高达8%，但此配方往往是养殖场（户）最通常做法。

3 讨论

3.1 方法讨论

本文介绍的Excel计算方法在普通的计算机办公软件中即可获得，养殖场具备初级计算机操作技能的人员，通过查询动物的营养需要以及各饲料原料的营养价值，利用规划求解即可获得满足实际需要的日粮配方。Excel法具有科学、高效、实用、准确、便捷等优点，可媲美专业的饲料配方软件[14]。Excel法降低了养殖场（户）需要高价购买专门配方软件或聘请饲料营养专业技术人员调制牛群日粮配方的门槛，可解决肉牛生产普遍存在的日粮配方不合理，日粮营养与需求严重偏离的问题，未提高牛群的饲料营养管理水平，实现养殖场的增产、节本、增效提供参考。

同时，Excel计算方法也有缺点，如需要提前进行数据录入，编辑公式及约束条件；若约束条件设计不合理，在饲料原料的最大添加量、最小添加量达不到最优解的情况下，需要根据求解的结果进行人工调整，饲料原料也需要根据市场行情寻找替换物[14]。

3.2 配方讨论

本配方计算是在特定饲料价格情况下，只对干物质、粗蛋白、能量（肉牛能量单位）、钙、磷5种主要营养进行了调配，未平衡日粮中的电解质、微量元素和多种维生素平衡以及相关饲料的饲喂效果，且未考虑气候环境、健康、管理等不利因此带来的应激以及正常的饲喂损耗。因此，配方设计在生产中应用时需要额外补充适量的微量元素、多种维生素和电解质平衡剂等；同时，根据生产牛群的各种应激程度和采集和损耗情况，日粮的饲料组分皆增加10%~20%比例重量，以保证牛的营养供应。

4 结论

借助Excel软件自动计算的肉牛全混日粮样例配方紧密结合养殖实践，达到成本最低、各主要营养素精准的设计要求，该方法是中、小规模肉牛养殖场设计日粮配方的高效、实用、准确、免费的好方法。Excel法计算日粮配方的推广应用将为养殖场实现全混合日粮精准饲养，提高养殖效率提供有益帮助。