我国肉羊产业发展迅速，短短数十年间，已由一个存栏量只有4 000万只的国家发展成为世界第1养羊大国。我国绵羊、山羊品种资源丰富，各省、市、自治区均有分布，但是我国肉羊的规模化生产则处于刚刚起步阶段，主要表现在：良种化程度低、养殖方式粗放、饲料加工水平低等，尤其在肉羊营养需要研究方面起步很晚，还未形成标准的肉羊营养需要、饲料评价及生产体系^[1-2]。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、充分发挥肉羊生产潜能、提高养羊业经济效益具有十分重要的意义。世界上科技发达国家对动物能量代谢研究较早，处于领先地位。自18世纪中叶至19世纪初，法、德、美、丹麦等发达国家相继研究试制出各种类型的动物呼吸测热装置，在饲料营养价值判定、能量需要量确定、饲养标准制定等方面取得了丰硕的研究成果^[3]。我国的能量代谢研究起步很晚，起始于20世纪70年代，著名的动物营养学家杨诗兴、杨嘉实、冯仰廉等人相继开展了呼吸代谢测定工作，研制出不同类型的面罩式、密闭式、开放式等呼吸测热装置，并应用到猪、鸡、牛、羊等动物能量代谢研究中。近些年，许贵善等^[2]、楼灿等^[4]、彭津津等^[5]采用呼吸室、比较屠宰等方法研究了不同生理阶段肉羊的能量代谢参数。虽然上述工作已经取得了一些进展，但是利用开放式呼吸测热装置研究肉羊能量代谢需要的研究报道还较少。本研究以20~35 kg和36~50 kg 2个体重阶段的杜泊×小尾寒羊F1代肉羊(公)为研究对象，利用吉林省农业科学院畜牧分院自主研制开发的八室并联多功能呼吸测热装置，采用饲养试验、消化代谢试验以及呼吸代谢试验相结合的方法，研究肉羊营养物质代谢及能量需要参数，以期为肉羊养殖提供数据支持。

1 材料与方法 1.1 试验设计

试验羊为杜泊×小尾寒羊F1代公羔。采用完全随机试验设计，将15只出生日期相近、体况良好、体重相近的肉羊随机分成3组(每组5只羊)，分别按自由采食(AL)、限饲70%(IR70) 和限饲40%(IR40)3个饲喂水平投喂饲粮。试验饲粮参考NRC(2007)25 kg体重、日增重0.300 kg/d绵羊需要量配制，以全混合日粮形式饲喂，精粗比45 : 55，粗料为羊草。饲粮组成及营养水平见表 1。

1.2 饲养管理

试验前每只试验羊灌服伊维菌素溶液2.5 mL进行驱虫处理。试验羊每天饲喂2次，自由饮水。AL组饲喂量根据前1天羊只的采食量进行调整，根据AL组的采食量，确定2个限饲组的饲喂量，消化代谢试验与呼吸代谢试验均饲喂相同饲粮。

1.3 消化代谢试验

当试验羊体重分别达到22和35 kg时，进行消化代谢试验。代谢试验在特制的代谢笼中进行，预试期3 d，正试期5 d。每天采集羊只的饲粮样本，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，将每只羊的粪样混合冷冻保存；用盛有100 mL 10% H₂SO₄的塑料桶收集尿液，每天记录尿液体积后，按10%比例取样，将每只羊尿样混合冷冻保存备测。

1.4 呼吸代谢试验

呼吸代谢试验在消化代谢试验结束后进行。呼吸代谢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的八室并联开放式动物呼吸测热装置进行。该套装置采用开放式气体通路，小室内环境温度可控，自动化程度高、分析精度高。试验动物进入呼吸代谢室适应24 h后，连续测定5 d，试验羊只饲粮饲喂量与消化代谢试验相同，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氧气(O₂)、二氧化碳(CO₂)及甲烷(CH₄)的浓度。

1.5 绝食代谢测定

绝食代谢在IR40组完成呼吸代谢试验后，在消化代谢笼中连续绝食60 h以上，试验羊只挂好收粪袋，在呼吸代谢小室中连续测热24 h，试验期间收集粪样、尿样以及记录呼吸代谢数据，粪样、尿样的收集和处理与消化代谢试验相同。

1.6 测定指标与方法 1.6.1 饲料、粪样及尿样中常规营养成分含量测定

饲料、粪样测定初水分后制成风干样品，测定总能(GE)及干物质(DM)、氮(N)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量，尿液样品测定GE和氮含量。DM、氮、NDF及ADF含量参考《饲料分析及饲料质量检测技术》的方法进行测定；GE采用氧弹式量热仪(鹤壁科力测控技术有限公司LRY-900AT)，按照说明书测定。

1.6.2 计算公式 1.7 数据统计方法

试验数据经Excel 2010初步整理后，采用统计软件SPSS 19.0中的ANOVA过程进行单因素方差分析，P＜0.05为差异显著。

2 结果与分析 2.1 饲喂水平对肉羊生长性能及营养物质表观消化率的影响

由表 2可知，各组间2期试验的肉羊初始体重差异均不显著(P＞0.05)；2期末重均为AL组与IR70组差异不显著(P＞0.05)，但极显著高于IL40组(P＜0.01)；2期平均日增重均为AL组＞IR70组＞IR40组，组间差异极显著(P＜0.01)，且第1期和第2期IR40组的平均日增重仅为0.052和0.023 kg；2期DM采食量均为AL组＞IR70组＞IR40组，组间差异极显著(P＜0.01)，但DM、NDF和ADF表观消化率各组间差异不显著(P＞0.05)。经回归分析可得：

式中：DMI为DM采食量；W为体重；ΔW为平均日增重。下式同。

2.2 饲喂水平对肉羊氮代谢的影响

由表 3可知，2期氮表观消化率各组间均异不显著(P＞0.05)，第2期AL组沉积氮/消化氮显著高于IR40组(P＜0.05)，这2组与IR70组差异均不显著(P＞0.05)，此外的各项氮代谢指标均呈现出AL组＞IR70组＞IR40组，组间差异显著或极显著(P＜0.05或P＜0.01)。

对氮采食量和沉积氮与DM采食量、体重及平均日增重进行回归分析可得：

2.3 饲喂水平对肉羊呼吸代谢的影响

由表 4可知，2期IR40组呼吸熵和CH₄产生量极显著低于AL和IR70组(P＜0.01)；2期耗O₂量和CO₂产生量均为AL组＞IR70组＞IR40组，组间差异极显著(P＜0.01){除了第1期CO₂产生量[L/(kg·d)]AL组与IR70组差异不显著(P＞0.05)}；对CH₄产生量与DM、NDF及ADF采食量进行回归分析可得：

式中：NDFI为NDF采食量；ADFI为ADF采食量。下式同。

2.4 肉羊绝食代谢试验结果

由表 5可知，试验羊绝食代谢呼吸熵为0.71，极显著低于生长期(0.82)(P＜0.01)，并且绝食期间CH₄产生量极低，第1期和第2期仅分别为0.86和1.18 L/d。一般认为，CH₄产生量是瘤胃发酵状态的敏感指标，当CH₄产生量下降到忽略不计时，可看作是吸收后状态，本研究中试验羊绝食60 h以上，符合吸收后绝食状态。

2.5 饲喂水平对杂交肉羊能量转化效率的影响

由表 6可知，肉羊食入总能、粪能、尿能、甲烷能及产热量均为AL组＞IR70组＞IR40组，组间差异极显著(P＜0.01)[除了第1期尿能、甲烷能，第2期尿能AL组与IR70组差异不显著(P＞0.05)]，各组甲烷能/食入总能在0.041~0.057。总能消化率和总能代谢率均与食入总能呈线性相关，经回归分析得出：

式中：GEI为食入总能。

总能消化率和总能代谢率与DM、NDF及ADF采食量呈线性相关，经回归分析得出：

3 讨论 3.1 饲喂水平对肉羊生长性能及营养物质表观消化率的影响

本试验参考NRC(2007)25 kg体重、日增重0.300 kg/d的肉羊营养需要，按自由采食、限饲70%和限饲40% 3个饲喂水平投喂试验饲粮，但是本研究中AL组2期平均日增重分别为0.182和0.202 kg/d，均未达到0.300 kg/d，这可能与动物试验所处环境有关，动物饲养试验在秋冬季节进行，羊舍内温度较低，造成羊只平均日增重下降。本研究中IL40组2期平均日增重分别为0.052和0.023 kg/d，基本符合试验设计日增重＜50 g/d。许贵善^[6]研究表明，40%限饲时杜寒杂交公羔的平均日增重为0.037 6 kg/d；同样，王鹏^[7]也指出，40%限饲组肉公羔平均日增重为0.057 14 kg/d，以上结果均与本试验结果相一致。

反刍动物DM采食量占体重的2%~4%^[6]，本研究中试验羊DM采食量占体重的1.6%~4.3%，并且与体重及平均日增重存在回归关系。AFRC(1990, 1993) 对生长绵羊最简单的估测方法为：DMI(kg/d)=0.028W；臧彦全^[8]研究指出，生长期波杂肉羊DM采食量与体重及平均日增重的回归关系为：DMI(g/d)=26.45W^0.75(kg)+0.99ΔW(g/d)+312.24 (R²=0.668 1，P=0.000 8，W^0.75为代谢体重)，这些预测模型仅代表试验状态下的采食量，在饲养实践中还需结合具体条件进行调整。

3.2 饲喂水平对肉羊氮代谢的影响

反刍动物摄入的饲粮蛋白质，一部分在瘤胃中被微生物降解，降解蛋白质(RDP)被用于合成瘤胃微生物蛋白质(MCP)，饲粮的瘤胃非降解蛋白质(UDP)和瘤胃微生物蛋白质进入小肠，组成小肠蛋白质，被消化、吸收和利用。本研究中，氮采食量、粪氮、消化氮及沉积氮等指标均随饲喂水平的降低而降低，但是各组间氮表观消化率差异不显著。

臧彦全^[8]利用回归法确定了波杂肉羊生长期蛋白质需要量的预测模型：CPI(g/d)=28.87+1.91W^0.75+0.20ΔW(R²=0.689 0, P=0.000 8，CPI为粗蛋白质采食量)，DCP(g/d)=(0.03ΔW+1.27)W^0.75(R²=0.986 9, P=0.000 7，DCP为消化粗蛋白质)；聂海涛等^[9]建立的4~6月龄杜湖杂交F1代母羔可消化粗蛋白质与饲粮粗蛋白质含量的回归方程为：DCP=(-4.446±1.522)+(1.099±0.1603)TCPC(R²=0.83, P=0.07，TCPC为饲粮粗蛋白质含量)；杨维仁等^[10]研究指出，4月龄杜寒杂交F1代肉羊消化粗蛋白质需要量预测模型为：RDCP=2.59W^0.75+374.98ΔW，RCP=3.88W^0.75+560ΔW(RDCP为可消化粗蛋白质需要量，RCP为粗蛋白质需要量)；以上预测模型均是在一定试验条件下获得，以后在生产实践中应用时，还需进一步验证和校正。

3.3 饲喂水平对肉羊呼吸代谢的影响

由于国内缺乏专门研究呼吸代谢的设备，目前关于肉羊呼吸代谢的研究较少。许贵善^[6]采用Sable呼吸头箱对杜寒杂交羔羊进行气体代谢试验，结果表明：耗O₂量、CO₂和CH₄产生量均为自有采食＞限饲70%＞限饲40%，呼吸熵变化范围为0.68~0.84；楼灿等^[4]利用呼吸代谢室研究了杜寒杂交母羊空怀期和哺乳期的气体代谢特点，结果表明：耗O₂量、CO₂、CH₄产生量及呼吸熵与采食量显著相关，以上结果均与本试验结果相一致。

在之前的研究中发现，NDF和ADF消化量分别与CH₄产生量呈显著线性相关^[11]；而且可消化的粗纤维、粗蛋白质、粗脂肪和无氮浸出物采食量与CH₄产生量也呈显著相关^[12]。本研究中，CH₄产生量与DM、NDF及ADF采食量进行回归分析可得：CH₄产生量(L/d)=-4.858 6-0.242 4DMI(g/d)+0.198 6NDFI(g/d)+0.442 4ADFI(g/d)(R²=0.99, P=0.005)；赵一广^[13]研究指出，肉羊各营养物质采食量与CH₄产生量的回归模型为：CH₄产生量(L/kg DOM)= 0.226 0OMI(g)+0.152 34CPI(g)+0.064 65NDFI-0.605 49EEI(g)+218.237 15(R²=0.978 6, P=0.007 7，DOM为可消化有机物，OMI为有机物采食量，EEI为粗脂肪采食量)与单一变量的直线回归模型相比，多元回归模型具有更高的相关性和准确性；游玉波^[14]研究表明，肉牛饲粮营养物质采食量与CH₄产生量之间有显著的相关关系，并指出与单因子相比多因子预测模型的准确度更高。综合以上研究结果可知，本研究的CH₄产生量预测模型与上述结果原理相一致，可通过DM、NDF及ADF采食量计算出肉羊CH₄产生量，但是该模型仅采用羊草作为唯一粗饲料来源，在粗饲料类型上存在局限性，不同的饲粮类型，尤其是粗饲料不同会影响预测结果的准确性。

3.4 肉羊绝食代谢

本研究2期绝食产热量(FHP)分别为2.64和3.29 MJ/d；体蛋白质分解量分别为26.50和38.75 g，体蛋白质产热量分别占产热量的18%~22%。目前，国内对FHP的测定常采用Lofgreen等^[15]的方法，反刍动物在生产状态下动物产热量的对数与代谢能采食量呈线性关系，即Log(HP)=a+bMEI(HP为产热量，MEI为代谢能采食量)，当MEI=0时，a的反对数即为FHP。赵敏孟等^{[11, 16]}利用此方法得出，杜泊公羊、母羊以及青山羊的FHP分别为339.63、332.89和259.66 kJ/kg W^0.75；杨在宾等^[17]利用回归法得出，小尾寒羊泌乳期母羊FHP为376 kJ/kg W^0.75(单羔)和391 kJ/kg W^0.75(双羔)；ACU(1984) 对^[18]绵羊的FHP采用以下模型：1岁以下，F(MJ/d)=C[0.25(W/1.08)^0.75]；1岁以上，F(MJ/d)=C[0.23(WW/1.08)^0.75](F为FHP, C对公羔为1.15，对母羔和羯羊为1.00)；魏炳栋等^[19]利用呼吸测热装置，测得30 kg东北细毛羊公羊的FHP为444.40 kJ/kg W^0.75；本试验试验羊绝食60 h以上，测得的FHP为0.211和0.260 MJ/kg W^0.75，低于赵敏孟^[11]报道的FHP。

3.5 饲喂水平对杂交肉羊能量转化效率的影响

Tyrrell等^[20]研究表明，食入总能增加会造成粪能的相应增加，本研究中，食入总能、粪能和尿能均随采食量降低而降低，AL、IR70、IR40组粪能分别占食入总能的32.8%、32.4%、34.6%(第1期)和26.8%、30.8%、36.7%(第2期)；反刍动物尿能损失主要受饲粮结构，特别是饲粮蛋白质水平、氨基酸平衡状况等影响^[11]；杨在宾等^[12]研究表明，尿能与尿氮呈正相关；肉羊饲粮中蛋白质水平增高、氨基酸不平衡，均可提高尿氮的排泄，从而增加尿能损失；本研究中AL组尿能与IL70组差异不显著，但是极显著高于IL40组，尿能占食入总能的平均比例为3.2%，说明一定程度的限饲对尿能没有影响，但是超过一定程度的限饲就会降低尿能；同样彭津津等^[5]研究指出，道寒杂交肉羊自由采食组尿能与60%限饲组差异不显著，但是显著高于40%限饲组，与本试验结果一致；但是，也有研究表明，饲粮能量和蛋白水平对尿能没有影响，邹彩霞^[21]研究指出，生长期水牛能量和蛋白质饲喂水平不同对尿能没有显著影响。

本研究第1期，总能消化率、总能代谢率及消化能代谢率平均值分别为66.73%、59.34%和88.66%，且各组间差异不显著；第2期IL40组总能消化率、总能代谢率及消化能代谢率均显著低于AL和IL70组，且AL组与IL70组差异不显著。目前关于羊能量利用的结果会随着羊品种、饲养方式的不同而不同。Kamalzadeh等^[22]研究指出，Balcuchi绵羊总能的代谢率为54%；ACU指出，绵羊自由采食条件下总能代谢率为42%~60%；赵敏孟等^[16]研究指出，杜波羊生长期总能消化率和总能代谢率分别为63.07%和51.75%；臧彦全^[8]研究指出，随着饲粮中精料采食量的增加，波杂肉羊总能代谢率为50.14%~60.87%，总能消化率在60.35%~69.24%；杨在宾等^[23]研究表明，大尾寒羊生长前期总能消化率、总能代谢率和消化能代谢率分别为59.22%、49.41%和83.23%，生长后期总能消化率、总能代谢率和消化能代谢率分别为68.60%、56.84%和81.92%，本试验结果基本和以上研究报道一致，但是消化能代谢率较报道值略高。

高秀华等^[24]研究指出，随着食入总能的提高，梅花鹿总能消化率和总能代谢率均显著提高，食入总能和总能消化率呈线性正相关；法国农科院INRA用有机物消化率计算总能消化率：禾本科ED=0.957OMD-0.07(R²=0.995)，对秸秆ED=0.985OMD-2.95(R²=0.996)，玉米青贮ED=1.001OMD-2.86(R²=0.981)(ED为总能消化率)，以上结果均以可消化养分与总能消化率进行相关分析，但是本试验中是以DM、NDF和ADF采食量与总能消化率或总能代谢率进行回归分析，因此在以后的使用中还需进一步分析。

由于国内缺乏相应的专用设备，关于甲烷能的测定大多数采用回归模型进行估算。赵敏孟等^[16]利用Blaxter(1965) 公式推算出，杜泊公羊甲烷能/食入总能平均值为8.36%，母羊为8.20%，公羊极显著高于母羊；杨在宾等^[25]研究指出，杜泊羊和小尾寒羊杂交F1代肉羊甲烷能按食入总能的9%来进行估算；刘海斌^[26]根据Pelchen和Peters的预测公式:CH₄产生量(g/d)==-17.702 6+0.041 4NEFI (g/d)+ 0.032 13DCPI(%/CP)-0.061 1DEEI (g/d)(NEFI为单位采食量氮排出量，DCPI为消化粗蛋白质采食量，DEEI为消化粗脂肪采食量)对CH₄产生量进行预测，并乘以58.81 kJ/g(CH₄热值)得到甲烷能；ACU(1984)^[18]估测甲烷能为维持水平食入总能的8%，食入总能增加时甲烷能占维持水平食入总能比例可下降至6%。冯仰廉^[27]采用中国农业大学大型自控呼吸代谢室对消化道瘘管牛饲喂不同饲粮的研究结果表明，CH₄产生量与可发酵中性洗涤纤维/可发酵有机物呈显著线性相关：CH₄产生量(L/FOM kg)=60.456 2+0.296 7[FNDF/FOM(%)](r=0.984 2, P＜0.01，FOM为可发酵有机物，FNDF为可发酵中性洗涤纤维)；消化能的CH₄损失也与可发酵中性洗涤纤维/可发酵有机物呈显著线性相关：甲烷能/DE(%)=8.680 4+0.037 3[FNDF/FOM(%)](r=0.984 5，P＜0.01)；高秀华等^[24]利用中国农大呼吸代谢室对生茸期梅花鹿的呼吸代谢进行测定，得出：甲烷能产生随进食水平的增加而增加，甲烷能损失方程为：甲烷能(kJ/d)=0.070GEI-101.04(r=0.942 0, P＜0.01)；魏炳栋等^[19]利用吉林省农科院研制的开放式呼吸测热装置对东北细毛羊的呼吸代谢进行测定，结果表明：代谢体重为12.88 kg时，羊的CH₄产生量为2.38 L/W^0.75，甲烷能损失为94.10 kJ/W^0.75，占代谢能的10.72%；除此之外，国内学者还用其他方法进行呼吸代谢研究，如面具法、指示剂法等，杨在宾等^[23]利用呼吸面具法研究了大尾寒羊生长期甲烷能/食入总能为10.11%；李瑞丽等^[28]利用呼吸面具法采集辽宁空怀期绒山羊母羊CH₄产生量，得出甲烷能/食入总能为7.99%；孔祥通^[29]采用六氟化硫(SF₆)示踪技术测定CH₄产生量并计算出甲烷能，得出陕西白绒山羊甲烷能/食入总能为8.1%。本研究采用开放式呼吸测热装置，测得不同体重阶段肉羊CH₄产生量随采食量降低而减少，甲烷能/食入总能平均为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的能量为维持净能(NEm)，包括FHP、绝食期间粪尿损失以及肌肉作功消耗的能量，即NEm=FHP+自由活动能，活动能按照FHP的20%进行估算，则NEm=120%FHP，本试验计算所得NEm为0.252和0.312 MJ/kg W^0.75。根据AFRC(1993) 对绵羊维持需要采用的公式：1岁以下公羊F(MJ/d)=C[0.25(W/1.08)^0.75] +0.006 7W，C为1.15，计算可得25 kg公羔的NEm为0.289 MJ/kg W^0.75，较本试验结果略高；许贵善^[6]研究指出，20~35 kg杜寒杂交公羔NEm为250.61 kJ/kg W^0.75，与本试验结果基本一致；王鹏^[7]研究指出，20~35 kg体重陶寒杂交公羔的NEm为240.44 kJ/kg W^0.75，与本试验结果基本一致；聂海涛等^[9]指出，杜湖杂交F1代公羔NEm为193.76 kJ/kg W^0.75，比本试验结果略低。造成以上研究结果不一致的因素有很多，其中品种是最关键的因素，此外还有性别、生长阶段、体重、环境等均对NEm有影响^[5]。

4 结论

① 随饲喂水平降低，肉羊的生产性能、营养物质采食量、平均日增重、CH₄产生量、甲烷能及产热量均降低，但营养物质表观消化率没有显著变化。

② 绝食状态下，CH₄产生量为0.86~1.18 L/d，FHP为0.211~0.260 MJ/kg W^0.75，NEm为0.252~0.312 MJ/kg W^0.75。