【毕业学位论文】（Word原稿）羊常用饲草的能量价值评定及其组合效应研究动物营养与饲料科学学位论文

密级 论文编号 中国农业科学院 学位论文 羊常用饲草的能量价值评定及其组合效应研究 of of I 摘 要 本试验 实测 了 13 种 饲草 的 营养成分 指标 ，尤其按 系 增加了一系列新的养分指标 ，采用体外（ 体内（ 结合的方法 研究了 不同精粗比条件下粗饲料 量价值及其 组合效应， 得出了根据饲料 营养 成分预测饲草能值的回归方程，并采用组合效应指数对预测结果 进行 校正。最后采 用动物 体内试验 对体外法测定值和预测值的有效性进行了比较研究。旨在为 饲草的能量价值评定方法提供一 条 新的途径 。 本研究 获得以下 4 方面结果 ： 1 测定了 13 种常用 饲草 的 营养 成分 指标 及 其 标 体系 指标 。 2 采 用体外 产气 法 和两级离体法 ，研究了粗 验结果表明，单种粗料与同一精料搭配后发生了明显的正组合效应， 其中当精 粗 比达到 3 7，组合效应指数最大 差异显著 (p (2) E of So a by to a of is be in (3) E E in in in in to in in its to of to he be by in In it 录 第一章 文献综述 . 1 料数据库 . 1 国饲料数据库 . 1 际饲料资源信息库 . 1 国饲料数据库 . 2 响饲料科技基础数据质量的成因 . 2 料数据的来源分析 . 2 据变异的来源 . 3 结 . 5 饲料在反刍动物营养中的重要性 . 5 料能量营养价值评定时饲料间的组合效应及其机制 . 6 言 . 6 料组合效应的概念 . 6 刍动物饲料间组合效应的研究进展 . 6 合效应的评价方法及其衡量指标 . 7 料间组合效应发生机制 . 7 合效应的程度及作用机理 . 9 . 9 刍动物饲料能量预测模型研究进展 . 9 立预测模型所采用的方法 . 9 归模型的在应用时应注意的问题 . 10 文总体设计思路 . 11 第二章 羊常用饲草营养成分的测定及其 标体系 . 13 言 . 13 料与方法 . 15 用的原料 . 15 测定的指标及方法 . 15 果和讨论 . 21 结 . 25 第三章 体外法评定饲草能量价值及其组合效应的研究 . 26 气法测定各种饲草的各项指标 . 26 言 . 26 料与方法 . 26 果与讨论 . 31 结 . 37 羊的几种常用饲草代谢能的测 定及其模型化研究 . 37 言 . 37 料与方法 . 38 结果与讨论 . 40 结 . 48 第四章 体内法与体外法测定羊常用饲草代能量价值的 对比研究 . 49 . 49 验动物及其饲养管理 . 49 验设计 . 49 品处理方法 . 49 验日粮 . 49 关的计算公式 . 50 据的处理 . 51 果与讨论 . 51 内消化代谢试验结果分析 . 51 内试验日粮的体外培养结果与体内代谢试验结果对比 . 51 第五章 全文总体讨论与结论 . 53 文总体讨论 . 53 系、尼龙袋技术与净碳水化合物 . 53 饲料间组合效应的评定方法和手段 . 54 研究创新之处 . 54 来研究领域 . 55 文总体结论 . 55 参考文献 . 56 致 谢 . 62 作 者 简 历 . 63 V 英文缩略表 英文缩写 英文全称 中文名称 性洗涤纤维 性洗涤不溶 粗 蛋白 性洗涤木质素 合效应指数 灰分 快速降解可溶碳水化合物 (糖类 ) 1 可降解的碳水化合物中中速降解部分 (一般为淀粉、果胶 ) 2 可降解的碳水化合物中慢速降解部分 (可利用纤 维 ) 不可利用的碳水化合物，一般为细胞壁成分 水化合物 奈尔净碳水化合物和蛋白质体系 蛋白 ry 物质 脂肪 n 外干物质消化率 n 外有机物质消化率 性洗涤纤维 性洗涤不溶 粗 蛋白 蛋白氮 结构性碳水化合物 饲料粗蛋白质中的非蛋白氮 1 饲料可降解蛋白质中快速降解蛋白质部分 2 饲料可降解蛋白质中中速降解蛋白质部分 3 饲料可降解蛋白质慢快速降解蛋白质部分 不可利用的蛋白质部分 构性碳水化合物 溶性 粗 蛋白 粉 发性脂肪酸 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 1 第一章 文献综述 料数据库 国饲料数据库 中国饲料数据库 ”的由来与发展 我国 20 世纪 80 年代初期 , 由原商业部组织全国 17 省市进行了全国性的饲料资源的种类及其品质的普查工作 , 之后由中国农业科学院畜牧研究所牵头 , 组织全国 39 家科研院所联合攻关 , 建立了 中国饲料数据库 。由于中国饲料数据库的建立与数据产生体系的推行 , 使得我国对饲料资源营养价值的评定工作的针对性和有效性有了明显的改观。在 七五 建立中国饲料数据库后 , 饲料科技数据的利用率据统计超过了 85%。自 1990 年以来 ,连续 16 年不断修订和按时发布了 成分表 , 为我国已崛起的民族饲料工业提供最为基础的饲料科技数据 , 为我国各种饲料资源的合理利用 , 提高饲料报酬 , 减少环境污染等 方面 发挥了巨大的作用。 中国饲料数据库 是我国唯一的饲料科技数据库，在过去 20 多年来，为我国逐步崛起的饲料工业和养殖业的发展提供饲料基础数据支撑服务。但是，随着我国加入 人民生活水平的提高对畜产品品质要求的 提高 ，导致饲料质量和数量的安全问题的出现对饲料基础数据也提出了新的挑战。目前 中国饲料数据库 所提高数据的覆盖面、数据的科学性和时效性已 经不能适应科技创新、饲料与动物生产对数据的需要。由于我国不同地域的饲料属性数据随土、肥、水和种的变化而波动。借用过去数据，其成分含量的偏差较大，零星的测值也不系统可靠。因此，补测我国常用饲料的成分含量数据并探索简便、快速有效的方法具有非常重要的现实意义。 料数据网络化 随着中国饲料网络数据库建设的不断深入 , 数值数据、文本数据及多媒体信息等资源种类繁多、其应用系统各异 ， 信息数据格式和存储方式多样 ， 如果资源管理不统一 ， 将使得饲料科技信息的孤岛问题日益严重。中国饲料科技数据中心在进入 十五 国 家科技攻关阶段后 ， 随着国家加大对农业科技基础数据信息建设的投入 ， 加之在科技信息内容管理方面采用的技术方面有了本质上的突破 ， 目前完全实现了数据录入、标引、存储、发布等功能的电子化、一体化管理 ， 而在各种数字资源的整合和统一检索方面尤为明显。由于 中国饲料数据库 有着丰富的饲料数据资源 ， 包括数值、文字、图片多媒体等信息总量目前达 600上 ， 而且资源信息量的增加呈加速度的趋势。为了更好地管理饲料网络数据库中各种数据资源信息 ， 并服务于饲料科学的研究、教学及饲料配方设计 ， 该 中心在项目中利用已有数据资源和 站发布平台 ， 应用 据库服务器和其他 术 ， 建立了完整统一的饲料科技资源数据库管理系统 ， 并通 过 布。 际饲料资源信息库 国际饲料资源信息库共有英、中、法等五个语言版本 、 可分别按饲料类别、拉丁名和常用名进行检索，还有一个分类的图片库。英文版检索信息包括拉丁名、常用名和别名，基本信息，饲料成分和消化率，参考文献和摘要 。 中文版检索词与显示结果往往不一致，所有内容为图片格 式，信息含量少，仅有基本信息和化学成分表，图片不清晰，利用价值不高。 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 2 国饲料数据库 包括经济数据和技术数据两部分 。 法国动物生产协会 (长 授，法国农业科学研究院 (物生理和畜牧研究所代理主任 国饲料数据库项目主管 过多年努力，以 长期研究结果和 料数据库为基础，收集整理了全世界有关饲料原料化学组成和营养价值的 100 多万个数据，编著成饲料成分和营养价值表一书。全书在 详细叙述各类饲料化学组分的测定方法和营养价值数据来源及整理方法的基础上，列出了 16 类共 260 种饲料原料的化学组成及其对猪、家禽、反刍动物、家兔、马和鱼的营养价值。在 260 种原料中，计有能量蛋白质饲料 106 种，加工处理的反刍动物专门饲料 35 种，脂肪饲料 16 种，矿物质饲料 98 种，氨基酸饲料 5 种 ， 建立了 2000 个回归估测公式。 响饲料科技基础数据质量的成因 为了满足动物的营养需求，必须精确掌握饲料养分知识。特别是在当今竞争激烈的市场中，这些信息对通过为动物提供均衡的 饲料 达到高水平的生产需求特别重要。这 些知识对于生产价值更高的配合饲料，使其各种饲料原料按正确比例混合非常重要。在有计划 地 组织饲草饲料生产以使农场的农作物产量和动物的需求相平衡时，对未加工原料的化学特点和营养价值了解也是必需的。从政 策 上分析 ， 饲料成分和营养价值数据为政策制定者 提供了 具有竞争性的和可持续农业发展 的 基本数据。饲料中的营养成分通常由它们的化学成分以及它们的营养价值来描述。饲料成分数据通过化学分析来获得，通常包括 干 物质、蛋白质、纤维成分、有机物和脂肪含量等参数。饲料营养 价 值通过动物试验 (体内消化 /原位降解 )来评估以及为了解饲料在动物体内 如何消化和代谢提供信息，主要通过说明一系列养分的输入与输出之间的差异来评定。在这些养分中，可消化/可降解有机物和消化能或代谢能是最经常在数据中描述的，以及用于预测饲料和 日 粮的能量供给量。 为了提供饲料在化学上和营养上的数据信息，已经进行了二百多年的 实验室分析和动物基础研究以及相应饲料成分表的数据收集。最早有记载的出版物是 809)。 最近 ， 数据的收集被编成电脑程序，用它来制作饲料成分数据表。最早可在电脑上利用的数据表是于 1963 年在美国犹他州立大学制作的。目前，现代的饲料数据表由于其信息能快速获取 、分类、更新和打印而成为强大的应用工具。 料数据的来源分析 饲料成分和营养价值的数据在农场、饲料制造商和政府决策上起着重要的作用。因此数据表中的数据必须可靠、质量高 ， 数据的质量首先取决于信息的来源，它可能是从文献中挑选出来的。从实验室搜集的，从其它数据表中获得的或明确来自动物试验研究和饲料分析。 文献中 整 合的数据 从文献中得到的饲料信息通常过于精简，不能对所涉及的饲料进行充分的描述 (1983)。当饲料描述的不充分或不恰当时， 常常 潜在 着 混淆它们真正来源的风险，提供有 关饲料来源的附加信息是必需的。从文献中获得的数据也经常因此混淆不清，甚至张冠李戴，特别是当它们使用的是错误地将不同的饲料信息整合在一起的平均值时。只有当其它来源的数据信息是明确时 ， 来中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 3 自文献的数据才被推荐使用。 实验室搜集的数据 当汇编饲料信息数据库时，所用数据经常出自许多不同的实验室。当集中搜集数据时，有关分析方法或程序的特殊信息也是必要的，这是为了确保它们能够用于创建一个已经通过标准方法建立的数据表它能用标准单位来表示因此也能够便于来自不同实验室用相同方法测定数据的相互比较。标准化问 题对于饲料营养价值数据特别重要，这要通过体内消化或原位降解试验研究来获得。在这种情况下 ， 同严格的分析结果一起 ， 相关的实验室和研究所应通过标准程序来进行动物试验研究。这些与所用动物的数量和种类 (羊、牛、猪等 )以及使用的饲喂制度和收集数据处理的规则有关。但是，当进行体内 /原位研究时 ， 无论标准化水平有多高 。 其结果总是受到个体动物变异的充分影响。用于从实验室收集数据的标准化分析方法或程序需要不断监控所产生的数据要检查其精确性和适用性。 旧数据的合并 将老的数据表和新的数据表进行合并是很普遍的做法 。在这些情况下理解获得所有数据的分析方法或程序是很重要的 ， 以便能够产生在一个共同的基础上表达的信息 ， 从而能够进行相互比较。分析方法学的不断发展是一个实质性的问题。旧数据的获得可能用过时的方法或仍然存在的分析方法或程序 。 但过去产生的数据不如现在利用高精密的仪器分析产生的数据精确。因此，新旧数据的合并可能是不恰当的，并因合并导致数据质量的参差不齐，也可能降低了数据信息的总体质量。 据表中具有明确用途的数据 只有当数据表中具有明确用途的数据包含了所有的必需的信息，以及获取信息的方法被标准化且检 验过时，这些数据才可能达到最高质量。饲料化学成分的分析可以采用新的、最标准的方法和设计适当的动物试验来确定，这要通过决定用什么动物种类以及动物试验研究应当在什么生理状态下进行等。使用的饲喂制度和收集数据处理的规则也都可以为满足数据表的特殊需求而作出调整。如果一个完整的饲料养分数据表是能通过饲料成分的准确分析和通过动物试验来研究它们的营养价值，那么该表就相对完善了。采用这种方法，来自外部因素变异会降到最低，如分析方法和动物试验规则。换句话说就是，使用单一来源的数据时，所使用的技术和程序进行了精度鉴定并且具有代 表性是至关重要的。但是，如果它包含具有代表性的数据信息时，完好的数据表的建立必须具有合适数量的饲料分析样品数。饲料分析时也要涉及到成本，特别是进行动物测试必然受到人力、物力等因素限制很少有专门为建立数据表而去获取饲料数据。此外，获取数据也需要大量的时间特别是那些来自动物试验的数据。因此以前列出的数据经常取自不同的来源。 据变异的来源 饲料科技数据信息可能与产生变异的不同来源和类型有关。变异可以是内在的 ， 由饲料品种间的实际差异引起的，例如饲料的遗传来源或对它应用的加工方法不同产生的变异。变异 也可是外在的， 这 是由于取样和分析方法或程序的不同引起的。 据的内在变异 每种饲料都有与其它饲料不同的化学和营养特征。但是同种饲料也可能来自不同的栽培植中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 4 物或受它的地理位置的影响。此外 ， 同样的原料可能用不同的加工方法生产不同的产品。与小麦有关的原料的大范围变化给需要辨别来自相同原料的不同饲料提供了一个很好的例证。 例 如，以小麦为基本组分的原料包括小麦、硬质小麦、冬小麦、春小麦、面粉和小麦黑酒糟。它们的所有产品和副产品都是以小麦为基本原料的但是无论是化学成分，还是营养特性都有很大变化因此当用 它们饲养动物会有不同的效果。当建立饲料数据表时，为了不影响数据的质量确保饲料内在特征引起的真实变异得到正确认识是必要的。来自数据表的数据大多数以平均值 (或整理过得值 )的形式给出，因此为了获得有意义的数据，饲料数据信息必须被深思熟虑后才能整合能整合的才能整合。为达到其可靠性对饲料的精确描述和正确命名是必需的 。 为此，其他信息如饲料的类型、来源、加工方法等也是必须附加上的重要描述信息。一个重要的、经常被忽略的特性是有关饲料成熟阶段的信息。正如图 1 中数据显示的那样中性洗涤纤维和淀粉的含量都与饲料玉米的成熟阶 段有很大关系这种植物的干物质含量随其成熟程度的增加而递增的反应明显 。 因此在这种情况下 ， 简单的将不同阶段收获的原料描述为饲用玉米显然不妥 ， 应当区分成熟阶段 。 在此基础上 ， 不同类型的产品也应当分类 。 图 1 玉米成熟阶段与中性洗涤纤维 (淀粉含量之间的关系 (来自 el 1995) 当介绍数据时要涉及到饲料的加工方法，例如米糠饼，了解米糠饼是怎样获得的和生产中涉及到那些加工方法是必要的。至少有两种不同类型的产品 (压榨米糠饼和浸提米糠粕 )需要加以区别，因为它们具有不同的化学成分 ， 因此 营养价值也不同 。 很显然 ， 如果不对 采 用的加工过程进行详细说明而对这两种类型的米糠饼的 营养 价值进行平均 ， 那所得结果可能 是 毫无意义。 据的外在变异 不同的实验室之间甚至同一实验室内部可能存在着分析方法或程序的不同 。 如果不加以鉴别 ， 当比较在不同基础上提供的数值时 ， 这种不同会损害来自数据表的信息。在这方面 ， 数据表的一个主要局限性就是用户可利用的数据类型和质量。总体上来说 ， 不同实验室采用不同的分析中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 5 方法，这是大部分数据表中发现的外在变异的原因 。变异的最后一个来源，作为平均值，与一种饲料的采样数目有关，这 种数 目 的变化幅度可能很大，那么修改后的数据结果或多或少的具有代表性 。 结 总之，如何保证饲料科技信息的质量是一件非常复杂的工作，对从业人员的科学态度、责任感和知识面都提出了较高的要求。为了建立高质量的饲料成分和营养价值数据表通常需要记录内在变异，以及需要清晰地鉴别原料之间的差异 对于差异很大的饲料不应被整合和平均而是维持这种差异的存在特别重要；另一方面，外在变异应维持到最小，因为当使用少数几个标准化方法，而每种测定程序或方法使用大量的样本时，所得的结果要比使用大量的方法而每种方法都仅有少数几 个样本得出的结果更具有代表性和实用性。由于测试程序的标准化是保证同类饲料测试结果具有可比性的基础，因此尽快提出少数统一的、为各个研究单位或测试中心认可的标准化方法，成为进行饲料养分价值评定亟待解决的问题。 饲料在反刍动物营养中的重要性 粗饲料是反刍动物的重要营养源，占反刍动物日粮的 40%70%。粗饲料中的纤维素，大约有 55%95%，经瘤胃微生物发酵，形成 甲烷等产物，为反刍动物提供大部分能量。与谷物饲料相比，牧草及其它粗饲料作物生长时间要长、收获率要高，因而可获得相对高的干物质与 能量产量，从而可为反刍家畜提供廉价营养素。粗饲料占世界草食家畜所消耗能量饲料的90% ( , 1978 )，这个比例在今后二十年还将维持，不会有很大改变。粗饲料大体可分为牧草和作物秸秆，它们在农牧业生产中均占有重要地位和作用。法国每年畜牧业消耗饲料蛋白质中 60%以上来自牧草及青饲料，英国羊的营养需要有 90%是天然或人工草地获得，我国牧草资源在反刍动物饲料中所占的地位也日益 增加 。在制定饲料配方和饲料检测中，要获得所有饲料原料的营养价值是极其困难的，因此，要求评定饲料营养价值的方法必须快速、有效 、经济、省力。 饲料科技基础数据为设计科学、合理和经济的饲料配方提供基础，而安全、优质饲料是生产优质、安全畜产品的物质基础。随着饲料资源与口粮及其他工业争粮食的矛盾日趋紧张，准确了解饲料的基本营养价值数据，不失为一种缓解我国粮食安全的方法。如何充分利用人类不能利用的秸秆资源，发展草食家畜，对缓和 人畜争粮 的矛盾具有重要的作用。反刍家畜的饲养原则应是以优质青干草、豆科牧草、青贮饲料、秸秆类、糟类等粗饲料为主，并对所选定的粗饲料进行优化搭配，再结合反刍家畜各生理阶段的特点，添加适量的精料。目前，我国优质粗饲料 (苜蓿等 )的种植面积在不断扩大，但优质牧草的产量还远不能满足草食动物快速发展的需要。据农业部(2003)年统计，我国年需优质牧草约 1000 多万吨，但年生产能力仅 300 万吨左右，而且供需之间的缺口还将随着我国草食家畜年均 10%以上的 速度而继续拉大。因此，为了解决优质牧草供需矛盾，确保我国草食家畜快速稳定的发展，提高牧草的利用效率是一条切实可行的途径。 中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 6 料 能量营养价值评定时饲料 间的组合效应及其机制 言 反刍动物的能量需要以及不同饲料满足这种需要的程度是动物营养学家们必须首先了解的问题 ，它 有助于我们准确地进行日粮配合以及 了解 生产体系的优缺点，而在现行的饲养体系中，饲料中的能值是被看作具有可加性来使用的，它假设饲料营养成分之间无相互影响，加工与混合也不引起营养成分利用率的改变，各个饲料的能值是稳定的。而越来越多的事实表明日粮采食水平、蛋白含量和饲养水平会改变单个饲料的消化率，当然也就改变了饲料的能量利用效率。 随着反刍动物营养研究的进展 ,现行的动物饲养体系中日粮配合的 可加性 原则已表现出越来越多的不足。自 1931 年 首次提出混合饲料的非加性或组合效应这一术语后引起了各国学者的普 遍关注和争论。大量的研究已证明 ， 动物从配合饲料中所获得的净能值及对饲料的表观消化率并不等于单个饲料的净能及表观消化率的 相加 值 ， 不同饲料源的营养物质之间存在着整体互作效应 ， 而且日粮的不同精粗比很大程度上影响动物对粗饲料的利用率及采食量。显然 ， 反刍动物日粮结构及其营养结构对饲料的消化和营养物质代谢有着不可忽视的作用。因此 ， 静态不变的饲料营养成分利用率可加性原理已不再适应现代动物营养学发展的需要 ， 充分研究和了解饲料之间的互作效应 ， 在满足动物营养需要的前提下 ， 日粮结构及不同营养物质之间的有效组合无疑对反刍动物日粮的 配合有着重要的指导意义和经济价值。 当某日粮的表观消化率不等于组成该日粮的各饲料消化率的 相加值 时就意味着产生了组合效应，但是必须指出，尽管某些饲料配合后其营养价值提高了，如在粗料中补加一些蛋白饲料时，粗饲料的消化率和采食量提高的现象是缓解了营养素的缺乏而不是组合效应， 1993 认为衡量组合效应的指标应包括采食量的变化，这突破了组合效应仅仅限于非加性的传统界限，并提出日粮配合中的组合效应实质上应指来自不同饲料的营养物质间的整体效应，并应包括营养因素与非营养因素或措施之间的互作效应。 料组合 效应的概念 卢德勋 (2000)作了明确的定义 ， 日粮的组合效应实质上是指来自不同饲料源的营养性物质、非营养性物质以及抗营养物质之间互作的整体效应。所以在日粮中补充了所缺乏的营养而使某些饲料的消化率提高 ， 不应看成是饲料的组合效应。根据饲料间互作关系的性质不同 ， 饲料间组合效应可分为 3 种类型 : 1) 当饲料间的整体互作使日粮内某种养分的利用率或采食量指标高于各个饲料原来数值的加权值时 ， 为 正组合效应 。 2) 日粮的整体指标低于各个饲料原料相应指标的加权值时 ， 为 负组合效应 。 3) 二者相等 ， 则为 零组合效应 。 刍动物饲料间组合效应的研究进展 (1988) 以日粮中可利用能值或消化率的实测值与各饲料组分加权估算值之间的差异作为衡量饲料间组合效应的唯一指标 ， 这种对饲料间组合效应的理解局限于 非加性 的概念。中国农业科学院 硕 士学位论文 第一章 文献综述 7 1993) 认为 ， 饲料采食量的变化也应该作为衡量饲料组合效应的指标 ， 这种看法明显突破了组合效应仅限于 非加性 的观念。因此 ， 目前用于衡量组合效应的指标 ， 主要是包括能量在内的所有营养物质的各种利用率指标和动物对日粮或日粮中某种饲料的采食量。王旭 (2003)采用 体外法研究了粗饲料混合后的组合效应，并首次用多项指标综合指数 (卢德勋， 2003)对瘤胃发酵产物进行了全面、综合的评价，发现粗饲料单独培养时都存在营养素不平衡问题，限制了反刍家畜对其利用和反刍家畜自身营养潜力的发挥。若将不同类粗饲料 (禾本科、豆科及秸秆 )根据 行优化配合，均明显地表现出了不同程度的正组合效应；张吉鵾 (2004)通过分析 24 小时培养液中的有关指