饲粮钙水平对夏南牛生长性能、钙磷代谢、养分利用及血液指标的影响

2023-03-07张相伦祁兴磊林凤鹏程建波张少泽刘晓牧盛清凯赵红波万发春

动物营养学报 2023年2期

张相伦祁兴磊林凤鹏程建波张少泽刘晓牧盛清凯赵红波* 万发春,4*

(1.山东省农业科学院畜牧兽医研究所，山东省畜禽疫病防治与繁育重点实验室，农业农村部畜禽生物组学重点实验室，济南250100；2.泌阳县夏南牛科技开发有限公司，驻马店463700；3.安徽农业大学动物科学技术学院，合肥230036；4.湖南农业大学动物科学技术学院，长沙410128)

夏南牛是以法国夏洛来牛为父本和我国南阳牛为母本培育而成的我国第一个具有自主知识产权的肉用牛品种，具有适应性强、生长速度快、肉质好等特征[1]。为促进夏南牛品种的开发利用，部分专家学者围绕夏南牛的种质资源特性[2]、营养需要[3-4]及肉品质评价[5]等方面开展研究，促进了夏南牛的推广。钙是肉牛体内含量最丰富的矿物质元素，具有多种重要生理功能，也是配合饲料中添加量最大的矿物质元素[6]。国外对于肉牛钙代谢规律及营养需要量的研究开展较早，早在21世纪之前就已开展了大量研究[7-8]。研究表明，饲粮适宜钙水平对于发挥动物最佳生长性能、提高养分利用率[9]和促进钙磷代谢平衡[10]等方面具有重要作用。随着研究的不断深入，部分专家学者采用荟萃分析等手段不断优化预测肉牛钙需要量的模型准确度[11-12]，并与美国NRC等标准进行比较分析，以期进一步提高钙需要量估算的准确度，促进饲粮营养精准供给。但是，我国对于肉牛钙需要量的研究还较少，已有标准和资料中的推荐量主要参考美国NRC等标准，缺乏深入研究。此外，关于夏南牛钙需要量的研究也未见报道。因此，为进一步促进夏南牛的开发利用，本研究以体重250 kg左右、处于骨骼发育期的夏南牛为研究对象，研究饲粮钙水平对夏南牛生长性能、养分利用及血液指标的影响，明确饲粮适宜钙水平，以期为夏南牛饲养标准的制定提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计及饲粮

选用40头体重[(240.86±5.56) kg]相近、健康的夏南牛公牛，采用单因素试验设计，随机分为4组，每组10头。各组分别饲喂钙水平为0.45%、0.54%、0.65%和0.73%的试验饲粮。试验饲粮参考肉牛营养需要[13]，并结合生产实际进行配制，试验饲粮组成及营养水平见表1。

表1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础)

1.2 饲养管理

试验在泌阳县夏南牛科技开发有限公司进行，于2021年10月开始。试验期100 d，分2个阶段，每个阶段50 d。试验牛每头单栏饲养，每天07:00和17:00各饲喂1次，将饲料混合成全混合日粮(TMR)后进行饲喂，自由饮水。

1.3 样本采集

在各阶段末，根据各组平均体重每组挑选6头牛，采用全收粪法收集每头牛每天的粪便，连续收集4 d，每天采集的粪便全部称重并作好记录，充分混合均匀后分成2份，1份制备风干样本待测，1份固氮后用于定氮检测，同时收集饲粮样本待测。全收粪试验结束后，每头牛颈静脉采集血样15 mL，其中5 mL收集于抗凝管中，其余部分4 ℃条件下3 000 r/min离心15 min，分离血清，于-20 ℃保存待测。

1.4 指标测定

1.4.1 生长性能及体尺指标

参考周贵等[14]的方法，利用直接称重法测定试验牛初始体重、第1阶段末和第2阶段末终末体重，计算各阶段及全期平均日增重(ADG)；准确记录每头牛每日采食量，并根据饲料干物质(DM)含量计算每头牛的干物质采食量(DMI)；根据干物质采食量和平均日增重计算料重比(F/G)。利用测丈和卷尺测定试验牛的体高、背高、体斜长、胸围、管围；体高为耆甲最高点到地面的垂直距离，背高为最后1个胸椎棘突到地面的垂直距离，体斜长为由肩端前端至同侧坐骨结节后缘间的距离，胸围为肩胛骨后缘围体躯的周径，管围为两腰角外缘间前肢掌骨上1/3处的周径。

1.4.2 钙磷代谢指标

按照张丽英[15]方法测定饲粮和粪便样本中的钙、磷含量，钙含量利用高锰酸钾法测定，磷含量利用钒钼酸铵显色法测定。计算钙磷代谢相关参数，相关计算公式如下：

钙采食量(g/d)=采食量×饲粮钙含量；
粪钙排泄量(g/d)=粪便排泄量×粪钙含量；
钙表观消化率(%)=100×(钙采食量-
粪钙排泄量)/钙采食量；
磷采食量(g/d)=采食量×饲粮磷含量；
粪磷排泄量(g/d)=粪便排泄量×粪磷含量；
磷表观消化率(%)=100×(磷采食量-
粪磷排泄量)/磷采食量。

1.4.3 养分和总能(GE)表观消化率

按照张丽英[15]方法测定饲粮、粪便样本的干物质、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量和总能。干物质含量采用直接干燥法测定；有机物含量测定采用马弗炉煅烧法测定粗灰分含量，然后用干物质含量减去粗灰分含量即为有机物含量；粗蛋白质含量采用凯氏定氮(Kjeltec 8400，FOSS，丹麦)法测定；中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量采用范氏法测定；总能采用氧弹式测热仪(C2000，IKA，德国)测定。计算养分和总能表观消化率，计算公式如下：

养分表观消化率(%)=100×(饲粮
养分摄入量-粪便养分排泄量)/
饲粮养分摄入量；
总能表观消化率(%)=100×(饲粮总能摄入量-
粪便总能排泄量)/饲粮总能摄入量。

1.4.4 血液指标

利用试剂盒(南京建成生物工程研究所)检测血液钙、磷、骨钙素、降钙素含量以及血清碱性磷酸酶活性。血液钙含量采用甲基百里香酚蓝比色法测定，血液磷含量采用磷钼酸法比色测定，血液骨钙素和降钙素含量采用酶联免疫吸附法测定，血清碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠法比色测定，检测步骤参照试剂盒说明书。参考GB/T 13885—2017[16]，利用原子吸收分光光度计(iCE3300，Thermo，美国)测定血液铜、铁、锌、锰、镁含量。

1.5 数据统计

数据经Excel 2016整理后，采用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，多重比较采用Tukey法进行，采用多项式比较分析线性、二次效应。结果以平均值和均值标准误(SEM)表示，P<0.05为差异显著，0.05≤P<0.10表示有变化趋势。

2 结果

2.1 饲粮钙水平对夏南牛生长性能及体尺指标的影响

由表2可知，第1阶段，饲粮钙水平对夏南牛生长性能无显著影响(P>0.05)；随饲粮钙水平升高，料重比呈二次曲线变化(P<0.05)，平均日增重呈二次曲线变化趋势(P=0.076)。第2阶段和全期，0.65%组平均日增重显著高于0.45%组和0.54%组(P<0.05)；随饲粮钙水平升高，平均日增重呈线性升高(P<0.05)。

表2 饲粮钙水平对夏南牛生长性能的影响

由表3可知，饲粮钙水平对各阶段夏南牛体尺指标均无显著影响(P>0.05)。

表3 饲粮钙水平对夏南牛体尺指标的影响

续表3项目Items饲粮钙水平 Dietary calcium level/%0.450.540.650.73SEMP值 P-value处理Treatment线性Linear二次Quadratic管围 Cannon circumference18.9018.1018.1818.360.170.3880.3460.171第2阶段 Phase two体高 Body height123.00122.50122.82123.000.710.9950.9580.824背高 Back height125.90124.80126.36125.910.710.8920.8050.849体斜长 Body length125.50125.80127.55125.551.000.8730.8480.562胸围 Chest circumference169.40169.50170.09166.821.400.8500.5730.552管围 Cannon circumference19.0018.4018.7318.360.140.3490.2160.715

2.2 饲粮钙水平对夏南牛钙磷代谢指标的影响

由表4可知，第1阶段，随饲粮钙水平升高，钙采食量显著升高(P<0.05)，粪钙排泄量和钙表观消化率呈线性和二次曲线变化(P<0.05)；其中，0.73%组粪钙排泄量显著高于其他各组(P<0.05)，0.45%组钙表观消化率显著低于其他各组(P<0.05)。饲粮钙水平对磷采食量无显著影响(P>0.05)，但随饲粮钙水平升高，粪磷排泄量呈线性升高(P<0.05)，磷表观消化率呈线性降低(P<0.05)；其中，0.73%组粪磷排泄量显著高于0.54%组(P<0.05)，0.73%组磷表观消化率显著低于0.54%组(P<0.05)。

表4 饲粮钙水平对夏南牛钙磷代谢指标的影响

第2阶段，随饲粮钙水平升高，钙采食量显著升高(P<0.05)，钙表观消化率呈线性和二次曲线变化(P<0.05)；其中，0.45%组钙表观消化率显著低于其他各组(P<0.05)。饲粮钙水平对磷采食量、粪磷排泄量和磷表观消化率均无显著影响(P>0.05)。

2.3 饲粮钙水平对夏南牛养分和总能表观消化率的影响

由表5可知，第1阶段，随饲粮钙水平升高，干物质和有机物表观消化率呈线性升高趋势(P=0.070、P=0.087)，粗蛋白质表观消化率呈线性升高(P<0.05)和二次曲线变化趋势(P=0.062)；其中，0.65%组粗蛋白质表观消化率显著高于0.45%组(P<0.05)。饲粮钙水平对中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和总能表观消化率无显著影响(P>0.05)。

表5 饲粮钙水平对夏南牛养分和总能表观消化率的影响

第2阶段，饲粮钙水平对养分和总能表观消化率无显著影响(P>0.05)。

2.4 饲粮钙水平对夏南牛血液钙磷相关指标的影响

由表6可知，饲粮钙水平对各阶段血液、钙、磷、骨钙素、降钙素含量及血清碱性磷酸酶活性无显著影响(P>0.05)。第1阶段，随饲粮钙水平升高，血清碱性磷酸酶活性呈线性升高(P<0.05)。

表6 饲粮钙水平对夏南牛血液钙磷相关指标的影响

2.5 饲粮钙水平对夏南牛血液金属离子含量的影响

由表7可知，第1阶段，随饲粮钙水平升高，血液铜含量呈线性升高(P<0.05)；饲粮钙水平对血液铜、铁、锌、锰、镁含量无显著影响(P>0.05)。

表7 饲粮钙水平对夏南牛血液金属离子含量的影响

第2阶段，随饲粮钙水平升高，血液铜含量呈二次曲线变化(P<0.05)；其中，0.54%组血液铜含量显著低于0.45%组和0.73%组(P<0.05)。饲粮钙水平对血液铁、锌、锰、镁含量无显著影响(P>0.05)。

3 讨论

3.1 饲粮钙水平对夏南牛生长性能及体尺指标的影响

钙是动物体内含量最多的矿物元素之一，常规饲料中所含的钙一般不能满足动物生长需要，需额外添加。目前，关于钙在猪、禽上的研究已有较多报道[17-18]，但在肉牛上的研究还很缺乏[19]。本研究表明，适当提高饲粮钙水平可提高夏南牛的平均日增重，改善生长性能，但不影响体尺变化；当饲粮钙水平为0.65%时，平均日增重最高，2个阶段分别达0.95和1.12 kg，说明0.65%为本研究条件下夏南牛(体重240～330 kg)饲粮适宜钙水平。美国NRC推荐250～300 kg生长肥育牛平均日增重为0.86～1.12 kg/d时，饲粮适宜钙水平为0.48%～0.49%[13]。日本饲养标准推荐250～300 kg育肥牛平均日增重为0.8～1.2 kg/d时，饲粮适宜钙水平为0.46%～0.53%[20]。中国肉牛饲养标准推荐250～300 kg育肥牛平均日增重为0.9 ～1.1 kg/d时，饲粮适宜钙水平为0.49%～0.51%[21]。美国NRC、日本饲养标准和中国肉牛饲养标准的干物质采食量分别为6.06～7.11 kg/d、5.37～6.93 kg/d、6.11～7.38 kg/d。本研究中，240～330 kg夏南牛平均干物质采食量为5.33 kg/d，均低于上述标准，夏南牛实际钙每日采食量为34.6 g，与美国NRC、日本饲养标准和中国肉牛饲养标准的钙每日采食量计算数值基本一致。鉴于夏南牛的采食量较低，为满足机体对钙的需要量，需适当提高饲粮钙水平。此外，本试验饲粮中的钙来源于玉米、花生粕、石粉、玉米青贮和花生秧，除石粉外，花生粕(0.36%，干物质基础)、玉米青贮(0.31%，干物质基础)和花生秧(1.24%，干物质基础)的含钙量较高，导致夏南牛饲粮钙推荐量较高的原因可能也与不同饲料原料中钙的有效性差、利用率低有关。

3.2 饲粮钙水平对夏南牛钙磷代谢的影响

为了进一步探讨夏南牛对钙、磷的利用规律，采用消化代谢试验开展研究，结果表明，随着饲粮钙摄入量的增加，粪钙的排出量呈线性升高，这与Prados等[22]、王思宇等[23]的研究结果类似，说明饲粮钙过多时难以被机体吸收利用，过量的钙随粪便排出体外并造成浪费，导致钙的消化率降低。但是，本研究发现饲粮钙水平为0.45%时，钙的表观消化率低于其他组，分析原因可能是低钙水平组的钙摄入量不足，而粪钙排泄量并没有减少，从而导致钙的表观消化率降低。此外，本研究发现，夏南牛对钙的表观消化率为40%～50%，英国ARC计算肉牛钙需要量时采用的钙利用率系数为0.68[7]，高于夏南牛。这说明夏南牛对钙的利用率较低，这也可能是导致本研究得出夏南牛饲粮适宜钙水平较高的原因。各组磷的采食量基本一致，随着饲粮钙摄入量的提高，第1阶段夏南牛的粪磷排泄量升高，磷表观消化率降低，以0.73%组最低，但第2阶段的饲粮磷代谢指标无显著差异。随着饲粮钙水平的提高，各组饲粮的钙磷比逐渐升高，分别为1.73、2.00、2.32、2.61，导致磷表观消化率降低的原因可能与钙磷比不平衡有关[24]，这种钙磷比效应可能随日龄和体重增加而消失。

3.3 饲粮钙水平对夏南牛养分和总能表观消化率的影响

本研究发现，提高饲粮钙水平可提高夏南牛的干物质和有机物表观消化率，数值上以0.65%组最高，这与前人研究结果[25-26]一致，说明适当提高饲粮钙水平可以提高夏南牛的饲料利用率。研究还发现，随着饲粮钙水平的提高，饲粮粗蛋白质表观消化率升高，以0.65%组最高。与本研究结果类似，李卫娟等[27]在云南半细毛羊上的研究表明，提高饲粮钙水平(0.42%～0.82%)可提高饲粮氮沉积效率，提高粗蛋白质利用率。但Kegley等[28]报道，提高肉牛饲料钙水平(0.3%～0.6%)降低了肉牛的氮表观消化率，对饲粮蛋白质的利用造成不利影响。关于饲料钙水平对氮代谢的研究报道较少，且研究结论不一，原因可能与不同试验的钙设计水平和动物品种差异有关，具体原因尚待进一步研究。

3.4 饲粮钙水平对夏南牛血液指标的影响

血液钙、磷含量可在一定程度上反映机体钙、磷的营养代谢状况，骨钙素和降钙素在调节骨钙代谢和血液钙、磷含量方面具有重要作用[29]。本研究发现，提高饲粮钙水平对夏南牛血液钙、磷、骨钙素和降钙素含量均无显著影响。这说明饲粮钙水平在0.45%～0.73%波动并不影响夏南牛的血液钙、磷和钙代谢相关激素含量，可能与机体在一定饲粮钙范围内，钙调控系统能够维持血液钙、磷含量相对稳定有关[27,30]。碱性磷酸酶活性与成骨细胞密切相关，可以反映骨骼的形成状况。本研究发现，随着饲粮钙水平的升高，夏南牛血清碱性磷酸酶活性呈线性升高，说明适当提高饲粮钙水平有利于240～330 kg夏南牛骨骼的发育，这与陈月丽[29]在奶水牛上的研究结果一致。为进一步探讨饲粮钙水平对夏南牛微量元素吸收利用的影响，对血液铜、铁、锌、锰、镁等金属离子含量进行了分析。结果表明，饲粮钙水平对血液各金属离子含量均无显著影响，但血液铜含量随饲粮钙水平升高呈二次曲线变化。有研究报道，饲粮钙与铜会产生拮抗，影响铜的吸收[31]，因此过高饲粮钙水平可能对铜的吸收利用带来不利影响。