肉用羊营养需要及研究方法研究进展

刘 洁,刁其玉,邓凯东

(中国农业科学院饲料研究所,北京 100081)

饲养标准是根据大量饲养实验结果和动物生产实践的经验总结,对各种特定动物所需要的各种营养物质的定额作出的规定[1]。肉用羊的饲养标准是对肉用羊系统成套营养定额的规定,是科学养殖肉用羊的依据,对合理利用饲料、最大程度发挥肉用羊生产性能、降低饲养成本和提高养羊业经济效益均具有重要意义。

目前,美国NRC和英国AFRC规定的肉用羊营养需要量被广泛采用为肉用羊饲料配制的指南。但是我国饲养的肉用羊具有养殖品种、饲料种类等许多方面的特殊性和地域性,全面套用NRC或AFRC标准缺少科学性和实用性。由于我国尚未有经过试验研究得出的统一肉用羊饲养标准,只能借鉴国外的标准,这在很大程度上制约了我国肉用羊的发展。因此,针对我国肉用羊品种、养殖方式和饲料特点制定肉用羊的饲养标准,为肉用羊高效养殖提供科学依据是十分必要的。

本文旨在综述国内外肉用羊营养需要及研究方法的研究进展,为我国肉用羊饲养标准的制定提供参考,并为我国肉用羊生产水平的进一步提高提供科学依据。

1 肉用羊营养需要的研究现状

1.1 发达国家的研究现状

1953年,NRC首次推出绵羊营养需要量。1965年,ARC进一步完善了绵羊饲养标准。进入70年代后,随着试验方法的改进,饲养标准研究工作更加深入。70年代末,前苏联、前东德等国也分别制订了比较完善的饲养标谁。其它国家如瑞士(1979)、芬兰(1980)和挪威(1980)等国也都相继制定了本国绵羊的饲养标准。1980年,ARC出版了《反刍家畜营养需要》,对绵羊各个生理阶段的营养需要都有细致的研究。1981年,NRC的家畜营养委员会山羊营养分会,在汇总了许多国家对各种山羊营养需要研究的基础上,整理出版了《山羊的营养需要》一书,其中包括肉用山羊在不同气候带、不同生理阶段、不同放牧和管理条件、不同生产水平下对能量、蛋白质、钙、磷和维生素A、D的需要量。1985年NRC修订的绵羊饲养标准,详细规定了各类绵羊不同体重所需要的干物质、总消化养分、消化能、代谢能、粗蛋白质、钙、磷、有效维生素A、维生素E的需要量[2]。1993年AFRC出版《反刍动物能量和蛋白营养需要》,对绵羊营养需要量进行了修订和完善[3]。近年来对肉用羊的营养需要研究主要是针对山羊,尤其是对波尔山羊开展的研究[4-5]。2007年NRC对早熟和晚熟品种绵羊的营养需要提出了新的推荐量[6]。1990年,澳大利亚CSIRO也制订了反刍动物的营养需要,2007年进行了修订[7-8]。2008—2009年,Galvani等对特克塞尔肉用羊的能量和蛋白质需要进行了研究[9-10]。这些标准的制定使肉用羊的饲养逐步朝科学化、标准化方向发展。

1.2 我国的研究现状

我国对羊饲养标准的研究工作以及对羊营养物质代谢规律的研究,既迟于一些欧美发达国家又迟于国内其它畜种的研究工作,起步较晚,进展相对较慢。

1978—1983 年,梁其英等对新疆舍饲育肥绵羊营养需要、饲料营养价值评定、饲料配方及饲养管理技术进行了系统的研究。1981—1985年,杨诗兴等主持制定了湖羊饲养标准[11]。之后,在肉用绵羊营养需要的研究方面,杜京[12]、吕亚军等[13]分别对德国肉用美利奴羊×河北细毛绵羊、滩羊羔羊的能量和蛋白质需要进行了研究。在肉用山羊营养需要的研究方面,臧彦全等[14]、曹素英等[15]、梁贤威等[16]分别对生长期波杂肉用羊、波尔山羊、波尔山羊×隆林杂交羔羊的能量和蛋白质需要量进行了研究。2004年王加启等起草了肉用绵羊和山羊对日粮干物质进食量、消化能、代谢能、粗蛋白质、维生素、矿物质元素每日需要量值[17]。

虽然我国对羊的营养需要开展了部分试验研究和引进,但是由于受到研究条件的约束,有些研究只限于通过不同水平日粮对肉用羊生长发育的影响推导出需要量,有些则是研究内容受到制约,比如对代谢能的研究,极少有实测甲烷气体产量的报道;对蛋白质需要量的研究也多是采用传统的粗蛋白质体系,而缺乏小肠可代谢蛋白质的研究。因此仅靠这些研究资料尚不能建立起我国系统的肉用羊的饲养标准。

2 肉用羊营养需要研究的方法

肉用羊营养需要的研究方法中普遍采用的有梯度饲养试验、消化代谢试验、气体代谢试验、绝食代谢试验、比较屠宰试验、碳氮平衡试验等多种方法。利用试验所测得的数据,借助一些参数,借以估测羊的营养需要量。这些试验方法各有优缺点,但是将饲养试验、消化代谢试验、比较屠宰试验、气体代谢试验和绝食代谢试验相结合,是集各种方法的优点进行综合系统分析的理想方法之一,也是目前应用最广泛的研究方法。

2.1 能量需要的研究方法

2.1.1 能量需要量的评价指标 能量是饲料中的重要成分,也是肉用羊生产性能的限制性因素。饲料可利用能可从3方面衡量,即消化能、代谢能和净能。在确定饲料对动物的潜在价值时,代谢能指标比消化能实用,因为它不仅考虑了尿中损失的能量,也考虑了食物在消化过程中所产生甲烷气体损失的能量。同其它反刍动物一样,肉用羊的甲烷气体测定是影响能量估测的一个重要因素,只有准确测定甲烷气体的产量才有可能合理估测肉用羊的能量需要。实际上,最准确反映反刍动物能量需要量的指标是净能,比如法国INRA(1989)采用净能作为能量指标。但从饲料能值评定的难易程度上讲,采用代谢能更易于评定饲料的能值,这也是一些国家普遍采用代谢能的主要原因,如澳大利亚(CSIRO,1990)、英国(AFRC,1990)和美国(NRC,1985)等能量体系在研究营养需要的过程中都采用代谢能作为肉用羊的能量指标。

2.1.2 能量需要量的研究方法 国内在制订羊的饲养标准时,能量需要的研究方法仍以饲养试验、消化代谢试验、气体代谢试验及比较屠宰试验4种方法为主。

饲养试验和消化代谢试验是国内研究能量需要最常用的方法,主要用于研究不同能量水平日粮对肉用羊生长发育和消化代谢的影响[15-19]。具体方法是在饲养试验中期进行消化代谢试验,试验采用全收粪法,每日收集排出的粪和尿供营养成分分析。最后综合考虑生长发育情况和消化代谢情况得出一个推荐的能量水平。

国内进行气体代谢试验的研究主要是采用呼吸面具法,是根据测得的代谢产物和氧耗,间接计算出产热,测得的值可与测热室或测热柜测得的值相比,且其价格低、操作简单、便携性好,具有重要实用价值。杨在宾等[18-21]在研究不同生理阶段大尾寒羊、小尾寒羊和青山羊的能量需要时采用了呼吸面具法,测定了CO2的产生量和O2的消耗量,但甲烷能产生量没有实测,而是用Blaxter(1965)的推荐公式间接推算而得。

用比较屠宰试验方法也能确定肉用羊能量沉积和饲料的能量价值。与其它方法相比,比较屠宰法测得的结果代表该羊在屠宰前相当长一段时间内的饲养水平、放牧活动及所遭受自然环境变化影响的综合结果,为实测数据,具有相当的可靠性。杨诗兴[11]通过1981—1985年的试验研究,用比较屠宰法测出的不同生理阶段湖羊各项代谢能需要量与国外报告的数值很相近。

对于能量需要量的研究,国内研究多是通过不同能量水平日粮对肉用羊生长发育和消化代谢的影响得出一个推荐需要量,而且由于甲烷气测定条件限制,极少进行测定,得出的代谢能多是借鉴其他资料或是通过公式推导,因此对肉用羊能量需要量的确定还有待于进行进一步系统深入的研究。

2.2 蛋白质需要的研究方法

2.2.1 传统蛋白质需要量体系 我国羊的饲养标准中蛋白质需要量多采用粗蛋白质(CP)或可消化粗蛋白质(DCP)来表示。CP体系是以日粮中氮的含量为基础进行评定的,以日粮中N*6.25得到饲料中CP的含量,该体系没有结合动物的消化生理特点说明动物对饲料的消化利用情况,不能区分真蛋白和非蛋白氮的营养价值,忽视了蛋白质可被反刍动物消化、吸收、利用的情况。DCP体系是以反刍动物瘤胃降解率为基础的,饲料在瘤胃中被降解即意味着被消化,无法将瘤胃非降解蛋白质和微生物蛋白质区分开,不能反映降解产物合成微生物蛋白质的效率及合成量,不能反映进入小肠的非降解蛋白质和微生物蛋白质的量、氨基酸的量及其消化率[22]。因此,传统的CP或DCP体系不能准确反映反刍动物蛋白质消化、代谢的实质和特点,不能准确地指导生产实践,作为反刍家畜蛋白质需要量指标的不合理性已被动物营养研究者所公认。

2.2.2 蛋白质需要量新体系 由于传统蛋白质体系存在以上缺点,随着对反刍动物蛋白质营养研究的深入,国外已相继正式颁布或发表一些蛋白质新体系,并开始在生产中应用。各种蛋白质新体系虽然形式不同,但均是以小肠蛋白质为核心评价反刍动物的蛋白质需要量和饲料的蛋白质营养价值,都是将反刍动物对饲料蛋白质的需要划分为瘤胃微生物需要和动物本身需要两部分。小肠蛋白质又称为可代谢蛋白质(MP),主要包括瘤胃微生物合成的蛋白质(MCP)、瘤胃非降解饲料蛋白质(UDP)和极少量的内源蛋白质(ECP),与传统的CP或DCP体系相比,更能反映肉用羊蛋白质消化代谢的特殊性,因而以小肠可消化养分为基础评定肉用羊饲料营养价值和营养需要更加准确。

2.2.3 小肠蛋白质的测定方法 目前评定小肠蛋白质的方法主要有4种:体内法、半体内法(运动尼龙袋法)、动物模拟法(非反刍动物测定法)和体外法(酶解法)。

体内法是给动物安装十二指肠和回肠瘘管,分别从十二指肠和回肠瘘管采取食糜样本,测定食糜养分在小肠中的消化率。优点是结果准确,但所需费用高,所用时间长,劳动强度大,试验动物成活率低。体内法虽然是评价其它方法的标准方法,但是动物本身的差异、瘘管的位置、食糜标记物的选择都可能带来误差,内源氮的难于准确估计也是引起误差的重要原因,所以并不是最好的方法[23]。

半体内法又称运动尼龙袋法,是将少量的瘤胃内非降解的饲料残渣装入一定规格的尼龙袋中,封口后由真胃瘘管将尼龙袋投入消化道,从粪中或回肠末端收集尼龙袋,冲洗并分析蛋白质含量从而求出饲料未降解蛋白的小肠消化率。优点是重复性好,省时且经济,但尼龙袋对肠粘膜有刺激作用,且容易在肠道中堵塞,收集困难[24]。

模拟法是采用小的实验动物,诸如小鼠、去盲肠鸡等测定MCP以及 UDP的小肠消化率。试验前动物绝食24 h,单笼饲养,采集48 h内粪便,冷冻干燥然后粉碎待测。优点是准备时间短,所用试验材料少,待测样品需要量少,与瘘管羊相比饲喂成本低,重复性高,容易标准化,但由于反刍动物与单胃动物消化吸收能力、消化道pH和肠道食物流速等方面存在很大差异,使得所测数据较体内法偏低。

体外法中应用最多的方法是酶解法。酶解法是利用生物酶制剂模拟真胃和小肠的蛋白质消化。方法是在适当温度和pH值下,将饲料样本与单一酶或多酶一起培养,从而估测蛋白质小肠消化率。优点是不需要实验动物,成本低,省时省力和易于标准化操作。但在体外不可能完全模拟体内的消化过程,此外消化终产物不断积累,致使缓冲液pH值变低,同时终产物会对酶产生反馈抑制[25],从而影响评定的准确性。

2.2.4 瘤胃微生物蛋白质产量的测定 估测瘤胃微生物蛋白质的合成量是新蛋白质体系的一个研究重点。现在有许多方法用来测定瘤胃微生物蛋白的产量。如二氨基庚二酸(DAPA)法、核糖核酸(RNA)法、嘌呤法、同位素(35S、15N和32P)法和尿嘌呤衍生物法(PD)等,其中以DAPA和RNA法应用最广泛。结合我国实际情况,若用于比较目的,改进的RNA法-嘌呤法是一个比较合适的方法;若用于准确测定,则35S法是一个颇为理想的方法,但是通常认为15N的测定结果较准确,常作为标准方法。用尿中嘌呤衍生物来估测被小肠消化吸收的MCP是一种比较简单易行的方法,该法的最大特点是不需用瘘管动物,易于在生产中推广[26],但其准确性方面还存在诸多疑问。

2.3 矿物质需要量的研究方法

肉用羊对矿物质元素的需要量种类约有23种,其中包括 Na、K 、Ca、Mg、Cl、P 和 S 7 种常量元素 ,另外还有 I、Fe、Cu 、Zn、Mn、Se、Mo、Co、Ni、V 、Si、F 、Cr和As等16种微量元素。矿物质元素的需要量测定有许多方法,包括矿物质平衡试验、饲养试验、比较屠宰试验及同位素标记法 。对于 Ca、P、Mg、Na、K 、Se、Zn、Mn和Fe等矿物质元素的需要量,常采用析因法。对于诸如S、Cu和I等微量元素,由于它们在动物体内代谢过程非常复杂,它们的需要量更多地依赖于功能性模型预测。

2.4 维生素需要量的研究方法

羊体内可合成维生素C,瘤胃微生物可合成B族维生素和维生素K,一般情况下不需补充,但在枯草季节及舍饲条件下往往容易缺乏维生素A、D、E。因此肉用羊维生素需要的研究对象主要是维生素A、D、E。由于动物组织、血液成分和尿中维生素含量、相关酶的活性及代谢产物的水平大多数都不是鉴别缺乏症或确定需要量唯一的指标,对某种或某些动物敏感的指标,不一定适用于其他动物。因此,常将动物组织、血液成分和尿中维生素的含量与酶活力及生长反应结合,共同评定维生素的营养需要量[27]。

3 结语

目前,肉用羊营养需要量的测定方法主要以饲养试验为主,由于条件所限,在代谢能研究中,实测甲烷气体产量的报道极少。对蛋白质需要量的研究也多采用传统的CP或DCP体系,对小肠可代谢蛋白质的研究还比较匮乏。有关维生素和矿物质元素需要量的报道也很少,未形成全面的需要量指标体系,国内肉用羊矿物质及维生素的需要量几乎全部借用或引用国外数据。因此仅靠这些研究资料尚不能建立起我国系统的肉用羊饲养标准。此外,NRC、AFRC提出的羊营养物质需要量多是考虑国外羊的品种、饲养环境、饲喂方式等,而我国的肉用羊饲养具有很大的特殊性和地域性,各地实际饲养情况差异很大,而且我国试验结果的表观性很强,对深层的代谢问题研究欠缺,因而具有许多不确定性。所以结合我国养羊业的实际情况,制定出适合我国肉用羊的营养需要量参数,建立我国的肉用羊营养需要和饲料营养价值体系非常必要,对合理利用饲料和提高养羊业经济效益具有重要意义。

[1]杨 凤.动物营养学[M].北京:中国农业出版社,2004:183.

[2]N RC.Nutrient requirements of sheep[M].National Academy Press,Washington,D C,1985.

[3]AFRC.Energy and protein requirements of ruminants[M].CAB International,Wallingford,U K,1993.

[4]Sahlu T,Goetsch A L,Luo J,et al.Nutrient requirements of g oats:developed equations,other considerations and future research to improve them[J].Small Ruminant Research,2004,53:191-219.

[5]Fernandes M H,Resende K T,Tedeschi L O,et al.Energy and protein requirements for maintenance and growth of Boer crossbred kids[J].Journal of Animal Science,2007,85:1014-1023.

[6]NRC.Nutrient requirements of small ruminants:sheep,goats,cervids and new world camelids[M].National Academy Press,Washington,D C,2007.

[7]CSIRO.Feeding standards for Australian ruminants[M].Print Adisory Service,1990.

[8]CSIRO.Nutrient requirements of domesticated ruminants[M].CSIRO Publishing,Collingwood,Australia,2007.

[9]Galvani D B,Pires C C,Kozloski G V et al.Energy requirements of T exel crossbred lambs[J].Journal of Animal Science,2008,86:3480-3490.

[10]Galvani D B,Pires C C,Kozloski G V,et al.Protein requirements of Tex el crossbred lambs[J].Small Ruminant Research,2009,81:55-62.

[11]杨诗兴,彭大惠,张文远,等.湖羊能量与蛋白质需要量的研究[J].中国农业科学,1988,21(2):73-80.

[12]杜 京.杂种母羊和育肥羔羊能量蛋白质需要的研究[D].保定:河北农业大学,2004.

[13]吕亚军,王永军,陈艳瑞,等.3～30日龄滩羊羔羊能量需要量研究[J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2009,37(4):71-75.

[14]臧彦全.生长期波杂肉羊能量和蛋白质营养需要的研究[D].北京:中国农业科学院,2003.

[15]曹素英,李建国,韩建永,等.波尔山羊育肥期能量和蛋白质营养需要的研究[J].畜牧与兽医,2005,37(1):7.

[16]梁贤威,杨炳壮,包付银,等.波尔山羊×隆林杂交羔羊育肥期能量和蛋白质营养需要的研究[J].中国畜牧兽医,2008,35(6):13-17.

[17]NY/T 816—2004,肉羊饲养标准[S].北京:中国农业出版社,2004.

[18]杨在宾,杨维仁,张崇玉,等.大尾寒羊生长期能量需要量及代谢规律研究[J].山东农业大学学报,1999,30(2):97-103.

[19]杨在宾,李凤双,张崇玉,等.小尾寒羊泌乳期母羊能量需要量及代谢规律研究[J].动物营养学报,1997,9(2):41-48.

[20]杨在宾,李凤双,杨维仁,等.小尾寒羊空怀母羊能量维持需要及其代谢规律研究[J].动物营养学报,1996,8(1):28-33.

[21]杨在宾,李凤双,杨维仁.大尾寒羊空怀母羊能量维持需要量及代谢规律研究[J].山东农业大学学报,1995,26(3):285-290.

[22]张拴林,黄应祥,杨致玲,等.反刍动物蛋白质评价的新体系[J].中国饲料,2000,12:17-18.

[23]袁楷,卢 建,顾小卫,等.反刍动物蛋白质小肠消化的研究进展[J].畜牧兽医科技信息,2008,4:4-5.

[24]冯仰廉.反刍动物营养学[M].北京:科学出版社,2004,349-354,575-578.

[25]张英来.测定饲料未降解蛋白小肠消化率的方法[J].中国饲料,2002,22:22-23.

[26]Obispo N E,Dehority B A.Feasibility of using total purines as a marker for ruminal bacteria[J].Journal of Animal Science,1999,77:3084-3095.

[27]蔡建森,刁其玉.舍饲肉羊的营养需要量(综述)[C]//第三届中国羊业发展大会,2006,255-259.