动物营养学报 >

2026 , Vol. 38 >Issue 8: 5893 - 5902

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2026.472

研究论文

育肥期西门塔尔杂交公牛能量需要量研究

  • 路通 , 1, 2, 3 ,
  • 李柏浩 1, 2, 3, 4, * ,
  • 张芳毓 1 ,
  • 班志彬 1, 2, 3 ,
  • 高俊雷 1, 2, 3 ,
  • 李立佳 1, 2, 3 ,
  • 陈思淼 1, 2, 3 ,
  • 闫晓刚 , 1, 2, 3, 4, **
展开
  • 1 吉林省农业科学院动物营养与饲料研究所, 公主岭 136100
  • 2 吉林省动物营养代谢工程研究中心, 公主岭 136100
  • 3 吉林省动物营养域代谢跨区域合作科技创新中心, 公主岭 136100
  • 4 农业农村部肉牛遗传育种重点实验室, 公主岭 136100
**闫晓刚,研究员,硕士生导师,E-mail:

*同等贡献作者

路 通(2000—),男,吉林松原人,硕士研究生,从事反刍动物能量代谢研究。E-mail:

Office editor: 田艳明

收稿日期: 2026-01-08

  网络出版日期: 2026-08-13

基金资助

吉林省现代农业产业技术体系(JLARS-2025-070209)

收起

Energy Requirements of Simmental Hybrid Bulls during Fattening Period

  • LU Tong , 1, 2, 3 ,
  • LI Baihao 1, 2, 3, 4 ,
  • ZHANG Fangyu 1 ,
  • BAN Zhibin 1, 2, 3 ,
  • GAO Junlei 1, 2, 3 ,
  • LI Lijia 1, 2, 3 ,
  • CHEN Simiao 1, 2, 3 ,
  • YAN Xiaogang , 1, 2, 3, 4, **
Expand
  • 1 Institute of Animal Nutrition and Feed, Jilin Academy of Agricultural Sciences, Gongzhuling 136100, China
  • 2 Jilin Animal Nutrition Metabolic Engineering Research Center, Gongzhuling 136100, China
  • 3 Jilin Province Animal Nutrition Domain Metabolism Cross-Regional Cooperation Science and Technology Innovation Center, Gongzhuling 136100, China
  • 4 Key Laboratory of Beef Cattle Genetics and Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Gongzhuling 136100, China
**professor, E-mail:

*Contributed equally

Received date: 2026-01-08

  Online published: 2026-08-13

Fold

摘要

本试验旨在研究育肥期西门塔尔杂交公牛能量需要量。选取15头体况良好、(12.0±0.5)月龄、体重为(461.57±30.62) kg的育肥期西门塔尔杂交公牛,随机分为5组,每组3个重复,每个重复1头牛。各组分别饲喂按照预期日增重为1 kg/d所需综合净能(NEmf)的80%(Ⅰ组)、90%(Ⅱ组)、100%(Ⅲ组)、110%(Ⅳ组)和120%(Ⅴ组)配制的5种不同能量水平的饲粮。预试期7 d,正试期41 d,包括33 d饲养试验、4 d消化和呼吸代谢试验以及4 d绝食代谢试验。采用全收粪尿法收集粪、尿,通过呼吸代谢试验测定试验牛氧气消耗量、二氧化碳产生量、甲烷产生量和尿氮含量,并建立消化能(DE)、代谢能(ME)和净能(NE)需要量预测模型。结果表明:1)各组间肉牛生长性能无显著差异(P>0.05);随着饲粮能量水平的提高,肉牛平均日增重(ADG)逐渐提高。2)随着饲粮能量水平的提高,肉牛DE、ME、NE以及总能(GE)消化率和代谢率均逐渐提高,其中Ⅴ组DE、ME和NE显著高于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05),Ⅳ组和Ⅴ组GE消化率和代谢率显著高于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05)。3)育肥期西门塔尔杂交公牛DE、ME和NE需要量的预测模型分别为:DE=0.811W0.75+25.786ADG[决定系数(R2)=0.983 8],ME=0.713W0.75+23.254ADG(R2=0.981 0),NE=0.494W0.75+22.493ADG(R2=0.993 6)(式中:W0.75为代谢体重)。综上所述,本研究建立了育肥期西门塔尔杂交公牛能量需要量预测模型,可为肉牛精准饲粮配制提供参考。

关键词： 西门塔尔牛; 消化能; 代谢能; 净能; 需要量; 预测模型

本文引用格式

路通 , 李柏浩 , 张芳毓 , 班志彬 , 高俊雷 , 李立佳 , 陈思淼 , 闫晓刚 . 育肥期西门塔尔杂交公牛能量需要量研究[J]. 动物营养学报, 2026 , 38(8) : 5893 -5902 . DOI: 10.12418/CJAN2026.472

Abstract

This experiment was conducted to investigate the energy requirements of Simmental hybrid bulls during fattening period. Fifteen healthy Simmental hybrid bulls during fattening period aged (12.0±0.5) months with body weight of (461.57±30.62) kg were randomly divided into 5 groups with 3 replicates per group and 1 bull per replicate. The bulls in each group were fed five diets with different energy levels formulated to provide 80% (group Ⅰ), 90% (group Ⅱ), 100% (group Ⅲ), 110% (group Ⅳ), and 120% (group Ⅴ) of the combined net energy (NEmf) required for an expected daily gain of 1 kg/d, respectively. The pre-trial lasted for 7 days, and the formal trial lasted for 41 days, including a 33-day feeding trial, a 4-day digestion and respiration metabolism trial, and a 4-day fasting metabolism trial. Feces and urine were collected using the total collection method. Oxygen consumption, carbon dioxide production, methane production, and urinary nitrogen content were measured through respiration metabolism trials, and prediction models for digestible energy (DE), metabolizable energy (ME), and net energy (NE) requirements were established. The results showed as follows: 1) there were no significant differences in growth performance among groups (P>0.05); the average daily gain (ADG) was gradually increased with dietary energy level increasing. 2) With the increase in dietary energy level, the DE, ME, NE, and digestibility and metabolizability of gross energy (GE) were gradually increased. The DE, ME, and NE in group Ⅴ were significantly higher than those in groups Ⅰ and Ⅱ (P<0.05), and the digestibility and metabolizability of GE in groups Ⅳ and Ⅴ were significantly higher than those in groups Ⅰ and Ⅱ (P<0.05). 3) The prediction models for DE, ME, and NE requirements of Simmental hybrid bulls during fattening period were: DE=0.811W0.75+25.786ADG [coefficient of determination (R2)=0.983 8), ME=0.713W0.75+23.254ADG (R2=0.981 0), and NE=0.494W0.75+22.493ADG (R2=0.993 6), respectively (in the formula: W0.75 represented metabolic body weight). In conclusion, this study established prediction models for energy requirements of Simmental hybrid bulls during fattening period, which can provide a reference for precise diet formulation in beef cattle.

Key words： Simmental cattle; digestible energy; metabolizable energy; net energy; requirement; prediction model

随着畜牧业的发展,肉牛养殖作为重要的农业产业之一,其生产效率和经济效益的提升成为行业关注的焦点。西门塔尔牛作为国际知名的肉牛品种,因其优良的肉质和生长性能,在全球范围内受到广泛养殖[1]。然而,在育肥期,西门塔尔杂交肉牛的能量需求受到多种因素的影响,如品种、体重和饲养环境等,这直接关系到其生长速度和肉品质量[2]。因此,深入研究育肥期西门塔尔杂交肉牛的能量代谢规律及需要量,对于优化饲养管理、提高饲料利用率、促进肉牛产业健康发展具有重要意义。
在前人研究中,关于肉牛能量需要量的研究已取得了诸多成果,但针对西门塔尔杂交肉牛在中国北方农区舍饲特定饲养条件下的能量需求研究尚显不足[3-4]。特别是在现代养殖模式下,如何通过科学精准的饲养管理,满足西门塔尔杂交肉牛在育肥期的能量需求,成为亟待解决的问题。因此,本研究从西门塔尔杂交肉牛的实际饲养情况出发,通过设计不同能量水平的试验饲粮,系统研究其能量代谢规律及需要量,旨在为西门塔尔牛的精准营养提供理论依据,为肉牛产业的可持续发展贡献力量。同时,本研究也期望为其他肉牛品种的能量需求研究提供参考和借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验动物

本试验经吉林省农业科学院动物伦理委员会审批通过,审批编号为JNK20230910-1。试验在吉林省公主岭市吉林省农业科学院动物营养与饲料研究所进行,选取15头体况良好、初始平均月龄为(12.0±0.5)月龄、体重[(461.57±30.62) kg]相近的育肥期西门塔尔杂交公牛作为试验动物。

1.2 试验设计和饲粮

采用完全随机试验设计,将15头西门塔尔杂交公牛随机分为5组,每组3个重复,每个重复1头牛。饲粮参考我国《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)中体重为500 kg肉牛的营养需要进行设计,各组分别饲喂按照预期日增重为1 kg/d所需综合净能(NEmf)的80%(Ⅰ组)、90%(Ⅱ组)、100%(Ⅲ组)、110%(Ⅳ组)和120%(Ⅴ组)配制的5种不同能量水平的饲粮,饲粮组成及营养水平见表1。预试期7 d,正试期41 d,包括33 d饲养试验、4 d消化和呼吸代谢试验以及4 d绝食代谢试验。
表1 饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrient levels of diets (DM basis)%

项目
Items		 组别 Groups
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
原料 Ingredients
玉米 Corn 24.04 30.01 33.78 40.29 45.58
大豆油 Soybean oil 0.55 1.67 3.00 4.01 5.21
豆粕 Soybean meal 4.26 4.28 4.86 4.41 4.38
玉米干酒糟及其可溶物 Corn DDGS 3.56 3.56 2.66 3.55 3.74
玉米秸秆 Corn straw 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00
羊草 Chinese wildrye 43.92 36.76 31.92 23.89 17.18
小麦麸 Wheat bran 1.02 1.02 1.02 1.02 1.02
石粉 Limestone 0.22 0.27 0.33 0.40 0.46
碳酸氢钠 NaHCO3 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90
食盐 NaCl 0.54 0.54 0.54 0.54 0.54
预混料 Premix1) 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99
合计 Total 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
营养水平 Nutrient levels2)
综合净能 NEmf/(MJ/kg) 4.90 5.52 6.11 6.74 7.36
干物质(风干基础) DM (air-dry basis) 87.80 87.55 87.44 87.15 86.94
粗蛋白质 CP 10.08 10.18 10.37 10.77 10.01
中性洗涤纤维 NDF 47.34 43.49 40.65 36.50 32.90
酸性洗涤纤维 ADF 27.37 24.74 22.88 20.00 17.55
钙 Ca 0.33 0.33 0.33 0.33 0.33
磷 P 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22

1)每千克预混料含有 Each kilogram of the premix contained the following:VA 1 000 000 IU,VD3 200 000 IU,VE 1 000 IU,烟酸 niacin 2 000 mg,泛酸 pantothenic acid 1 000 mg,叶酸 folic acid 50 mg,生物素 biotin 10 mg,Fe 4 000 mg,Cu 500 mg,Mn 2 000 mg,Zn 4 000 mg,Se 10 mg,I 50 mg,Co 1 mg。

2)综合净能为计算值,其余为实测值。NEmf was a calculated value, while the others were measured values.

1.3 饲养试验

试验牛单栏系养,每天打扫卫生,08:30和16:30饲喂,自由饮水;每天记录采食量,确保剩余量在饲喂量的5%~10%,并调整第2天饲喂量,每周采集饲粮样和剩料样烘干保存[5]。预试期第6~7天对试验牛进行空腹称重,取平均值作为初重;试验结束后第2天对试验牛进行空腹称重作为末重[6]。

1.4 消化代谢试验

正试期第34~37天,饲养试验结束后,每组随机选取1头牛(接近平均体重)转入代谢室内,对试验牛进行全收粪尿[7]。准确记录每只试验牛消化代谢试验期间的日采食量、粪重和尿量。消化代谢试验连续进行4 d,于每天08:30开始,每24 h收集每头试验牛排出的所有粪便,最后称量并记录全天排出粪重量,混合均匀后,按5%采样混合粪样,试验结束后将连续4 d的粪样混合均匀取样;从连续4 d的混合尿液中取500 mL尿样用4~6层粗纱布过滤,加入10%的硫酸(H2SO4)溶液(每100 mL尿液加入10 mL),置于-20 ℃保存,备测[8]。每份样品设3个重复。

1.5 呼吸代谢试验

呼吸代谢试验同消化代谢试验同步进行,利用呼吸测热装置测定试验牛氧气(O2)消耗量以及二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)产生量[9]。呼吸测热装置为吉林省农业科学院自主研发的牛用6室并联呼吸测热装置,该装置O2、CO2和CH4检测精度分别为±0.5%、±0.5%和±3 μmol/mol,可同时测定6头牛的气体交换量,能够持续多日全天候对试验动物呼吸代谢舱内各气体组分浓度进行在线监测,并能自动计算气体产量[10]。

1.6 绝食代谢试验

正试期第38~41天,消化和呼吸代谢试验结束后,空腹试验牛继续进行4 d绝食代谢试验,其中第1天为适应期、后3 d为测定期,期间停止饲喂、自由饮水,收集试验牛每日尿液,具体收集和处理方法参照消化代谢试验。

1.7 检验指标及方法

1.7.1 生长性能

根据饲养试验试验牛初重和末重计算平均日增重(ADG),计算公式如下:

ADG(kg/d)=(末重-初重)/试验天数。

根据饲粮样和剩料样干物质(DM)含量计算干物质采食量(DMI)[11],计算公式如下:

DMI(kg/d)=(饲喂量×饲粮样DM含量-剩料量×剩料样DM含量)/试验天数。

1.7.2 饲粮营养水平

饲粮DM含量参照GB/T 6435—2014中方法测定,粗蛋白质(CP)含量参照GB/T 6432—2018中方法测定,中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量分别参照GB/T 20806—2022和NY/T 1459—2022中方法测定,钙含量参照GB/T 6436—2018中方法测定,磷含量参照GB/T 6437—2018中方法测定;NEmf参照《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)计算。

1.7.3 能量代谢指标

饲粮、粪便及尿液样品中总能(GE)采用氧弹量热法测定,产热量根据Brouwer方程进行计算,尿氮含量采用凯氏定氮法[12]进行测定。能量代谢指标计算公式如下:

消化能(DE,MJ/d)=GE摄入量-粪能;

代谢能(ME,MJ/d)=GE摄入量-粪能-尿能-甲烷能;

净能(NE,MJ/d)=GE摄入量-粪能-尿能-甲烷能-热增耗;

甲烷能(MJ/d)=CH4产生量(L/d)×39.54 /1 000;

总产热(THP,kJ/d)=16.175×O2消耗量(L/d)+5.021×CO2产生量(L/d)-2.167×CH4

产生量(L/d)-5.987×尿氮含量(g/d);

绝食产热(FHP,kJ/d)=16.175×绝食O2

消耗量(L/d)+5.021×绝食CO2产生量(L/d)-2.167×绝食CH4产生量(L/d)-5.987×绝食尿氮含量(g/d);

热增耗(MJ/d)=THP-FHP;

维持净能(NEm,MJ/d)=FHP;

GE消化率(%)=100×DE/GE摄入量;

GE代谢率(%)=100×ME/GE摄入量。

将肉牛能量需要量分为维持需要和增重需要2部分,并建立回归模型,回归方程如下[13]:

ER=a×W0.75+b×ADG。

式中:ER为能量(DE、ME和NE)需要量(MJ/d);W0.75为代谢体重(kg)。

1.8 数据统计分析

试验数据首先进行正态性检验,若数据符合正态分布,则采用单因素方差分析(one-way ANOVA)检验不同组间的差异显著性,差异显著(P<0.05)的进行Duncan氏多重比较;若数据不符合正态分布,则采用非参数检验(Kruskal-Wallis法)[14]。结果数据以“平均值±标准差”形式表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 育肥期西门塔尔杂交公牛生长性能

由表2可知,各组间育肥期西门塔尔杂交公牛生长性能无显著差异(P>0.05)。随着饲粮能量水平的提高,试验牛ADG逐渐提高,其中Ⅲ组ADG为1.11 kg/d,比预期(1 kg/d)略高。
表2 育肥期西门塔尔杂交公牛生长性能

Table 2 Growth performance of Simmental hybrid bulls during fattening period

项目
Items		 组别 Groups P值
P-value
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
初重 IBW/kg 461.31±37.77 456.53±24.98 462.42±54.07 464.88±34.33 462.73±18.83 0.999
末重 FBW/kg 493.50±50.73 489.33±11.45 495.77±43.77 498.53±33.66 502.27±35.04 0.994
平均日增重 ADG/(kg/d) 1.07±0.44 1.09±0.53 1.11±0.36 1.12±0.03 1.32±0.58 0.956
干物质采食量 DMI/(kg/d) 11.39±0.48 11.68±0.21 11.68±0.07 11.56±0.12 11.39±0.17 0.456
料重比 F/G 11.61±3.65 12.22±4.81 11.53±4.69 10.31±0.16 10.08±5.02 0.959

同行数据肩标无字母或相同字母表示差异不显著(P>0.05),不同字母表示差异显著(P<0.05)。表3同。

In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different letter superscripts mean significant difference (P<0.05). The same as Table 3.

2.2 育肥期西门塔尔杂交公牛能量代谢指标

由表3可知,各组间育肥期西门塔尔杂交公牛食入总能、粪能、尿能和甲烷能以及NEm无显著差异(P>0.05)。随着饲粮能量水平的提高,试验牛DE、ME、NE以及GE消化率和代谢率均逐渐提高,其中Ⅴ组DE、ME和NE显著高于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05),Ⅳ组和Ⅴ组GE消化率和代谢率显著高于Ⅰ组和Ⅱ组(P<0.05)。
表3 育肥期西门塔尔杂交公牛能量代谢指标

Table 3 Energy metabolism indices of Simmental hybrid bulls during fattening period

项目
Items		 组别 Groups P值
P-value
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
GE摄入量
GE intake/(MJ/d)		 156.59±6.10 176.39±16.38 181.12±13.31 181.65±8.02 190.47±17.01 0.119
粪能 FE/(MJ/d) 66.19±7.34 70.35±14.23 66.48±4.41 57.25±5.39 56.06±5.21 0.210
尿能 UE/(MJ/d) 1.51±0.28 1.84±0.34 1.50±0.99 1.41±0.32 1.94±0.91 0.805
甲烷能 CH4-E/(MJ/d) 10.16±0.20 11.19±1.25 11.24±0.45 11.42±1.54 12.96±4.66 0.681
消化能 DE/(MJ/d) 90.40±4.60c 106.04±2.35bc 114.65±17.29ab 124.40±6.63ab 134.42±17.75a 0.009
代谢能 ME/(MJ/d) 78.73±4.12c 93.01±1.17bc 101.90±17.74ab 111.57±5.01ab 119.52±13.48a 0.006
GE消化率 GE digestibility/% 57.80±3.47c 60.37±4.45c 63.07±5.21bc 68.47±2.42ab 70.50±0.92a 0.007
GE代谢率
GE metabolizability/%		 50.33±3.16b 53.00±4.36b 55.97±5.96ab 61.43±1.50a 62.80±1.35a 0.009
维持净能 NEm/(MJ/d) 50.40±2.00 50.67±2.34 50.73±3.63 51.47±3.30 51.89±1.67 0.954
净能 NE/(MJ/d) 61.99±14.96c 71.23±4.19bc 76.64±12.27abc 84.38±2.63ab 93.30±11.00a 0.031

2.3 育肥期西门塔尔杂交公牛能量需要量

由表4可知,各能量需要量回归方程的决定系数(R2)均在0.98以上,回归效果理想。由回归方程可得,育肥期西门塔尔杂交公牛维持消化能(DEm)需要量为0.811 MJ/(kg W0.75·d),维持代谢能(MEm)需要量为0.713 MJ/(kg W0.75·d),NEm需要量为0.494 MJ/(kg W0.75·d);增重消化能(DEg)需要量为25.786 MJ/kg,增重代谢能(MEg)需要量为23.254 MJ/kg,增重净能(NEg)需要量为22.493 MJ/kg。
表4 育肥期西门塔尔杂交公牛能量需要量

Table 4 Energy requirements of Simmental hybrid bulls during the fattening period

模型
Models		 决定系数
R2		 F值
F-value		 样本量
Sample size		 P值
P-value
DE=0.811W0.75+25.786ADG 0.983 8 398.12 15 0.003
ME=0.713W0.75+23.254ADG 0.981 0 385.67 15 <0.001
NE=0.494W0.75+22.493ADG 0.993 6 379.36 15 <0.001

DE:消化能 digestible energy;ME:代谢能 metabolizable energy;NE:净能 net energy;W0.75:代谢体重 metabolic body weight;ADG:平均日增重 average daily gain。

3 讨论

3.1 饲粮能量水平对育肥期西门塔尔杂交肉牛生长性能的影响

利用科学合理的饲粮配比方法能够促进育肥中期牛的生长发育及改善其生长性能[15]。在育肥中期,西门塔尔杂交肉牛的生长性能直接受到饲粮能量水平的影响[16]。本研究通过设定不同的饲粮能量水平,探究其对肉牛生长性能的作用机制。
动物采食量能够影响反刍动物的饲料转化效率、日增重等生长性能指标,这些指标能直观高效地反映畜牧业的经济效益。徐萍等[17]认为,在育肥阶段,肉牛的体重增幅能够直观代表育肥效果。本研究发现,Ⅴ组肉牛末重和ADG均高于其他组,然而该优势并未达到显著水平,这与霍路曼等[18]、张莹等[19]和郝力壮等[20]的相关研究结果一致。这表明合理的营养供给对促进动物的生长和发育具有积极意义。
本试验结果表明,随着饲粮能量水平的提高,肉牛ADG逐渐提高,但各组间无显著差异,这可能是因为Ⅴ组GE摄入量最高;同时,Ⅴ组DMI较低,说明饲粮能量水平过高可能会抑制育肥中期西门塔尔杂交公牛的采食量。Kim等[21]研究指出,在合理的能量供给范围内,动物能更有效地利用饲粮中的营养成分,实现生长性能的最大化;具体而言,西门塔尔杂交肉牛在适宜的饲粮能量水平下,不仅饲料转化率提升,其体重增长也更为显著。

3.2 饲粮能量水平对育肥期西门塔尔杂交肉牛能量代谢的影响

能量摄入是肉牛生长和能量代谢的根本,这不仅为肉牛的生长提供了能量底物,也促进了其体内一系列生理生化反应。本研究发现,随着饲粮能量水平的提高,肉牛GE摄入量也相应提升。然而,值得注意的是,过高的能量摄入并不总是带来正面效应,它可能导致能量过剩,进而引发脂肪沉积过多、饲料转化率下降等问题。
本试验结果表明,Ⅳ组和Ⅴ组西门塔尔牛GE摄入量较Ⅰ组分别提高了16.00%和21.64%,这可能是因为当饲粮能量达到适宜水平时能够促进能氮平衡,有利于瘤胃微生物蛋白的生成和氮吸收,从而促进饲粮能量的吸收。同时,GE消化率和代谢率也随着饲粮能量水平的升高而呈现逐渐提高的趋势,Ⅴ组GE消化率和代谢率高于其他组,分别为70.50%和62.80%;此外,NE也呈现此趋势。这与Martín等[22]的研究结果一致,当饲粮精料比例从原有的50%提高到90%时,其代谢效率提高了20%,GE消化率则由60%提高到了77%。Tarnonsky等[16]对育成牛研究发现,随着饲粮能量水平的提高,试验牛GE消化率也随之提高,这与本试验结果一致。谷帅锋[23]对无角夏南牛研究发现,随着饲粮DM和有机物摄入量的增加以及能量水平的提高,其GE消化率也呈上升趋势。刘道杨[24]报道,11~12月龄夏南牛DEm和MEm需要量分别为0.517和0.402 MJ/(kg W0.75·d),DEg和MEg需要量分别为40.17和36.02 MJ/kg。这与本试验所得出的结果有所不同,表明在体重差异不大的状态下,不同肉牛品种的能量需要量各不相同。刘燕红[25]研究表明,过高的饲粮能量水平反而会导致肉牛末重和ADG下降,所以饲粮能量水平应在一个适宜的范围内,以实现精准营养,避免资源浪费。

3.3 育肥期西门塔尔牛能量需要量及模型的适用范围和局限性

国内外关于反刍动物能量需要量的相关研究基本以NE体系为主,例如姜南等[26]开展了饲粮能量水平对生长期牦牛的影响,Da Silva等[27]进行了NE分配程序改善牛生产系统的碳足迹分析。NE体系的理论根基在于对反刍动物能量代谢复杂性的深刻认知,从GE到NE的转化不仅是能量的逐级损耗,更是生物学效率的动态权衡。

3.3.1 本研究与国内外研究结果的对比分析

在肉牛维持能量需要量方面,本研究得出育肥期西门塔尔杂交公牛NEm需要量为0.494 MJ/(kg W0.75·d),高于李世关等[28]对40~90 kg牦牛犊牛研究得出的0.374 1 MJ/(kg W0.75·d),这与牦牛耐寒、低代谢的品种特性及犊牛与育肥公牛的生理阶段差异相关;同时,与谷帅锋[23]对无角夏南牛研究得出的DEm[0.854 MJ/(kg W0.75·d)]和MEm[0.709 MJ/(kg W0.75·d)]需要量相比,本研究中西门塔尔杂交公牛DEm需要量略低、MEm需要量基本持平,表明西门塔尔杂交公牛的DE维持需要更具优势。
与国外研究相比,Posada-Ochoa等[29]研究得出,219~473 kg内洛尔肉牛NEm需要量为0.303~0.418 MJ/(kg W0.75·d),本研究结果高于上述值,这可能是因为西门塔尔牛与内洛尔牛的品种代谢特性不同,且中国北方农区舍饲模式下的环境温度、饲粮组成与巴西牧区存在差异,舍饲牛的维持代谢消耗更高。NRC(2016)给出安格斯阉公牛生长育肥期(代谢体重250~500 kg)的NEm需要量为20.10~33.91 MJ/d,以460 kg西门塔尔杂交公牛计算,本研究的NEm需要量约为50.0 MJ/d,显著高于NRC(2016)推荐值,这一差异揭示了西门塔尔杂交公牛与安格斯阉公牛在维持能量需要上的品种特异性,也反映了中外肉牛饲养标准的地域适配性差异。
在肉牛增重能量需要量方面,本研究得出育肥期西门塔尔杂交公牛NEg需要量为22.493 MJ/kg,高于NRC(2016)中安格斯阉公牛NEg需要量为15.98~27.21 MJ/d(按1.2 kg/d计算)的下限,且高于李世关等[28]对牦牛犊牛研究得出的NEg需要量为1.37~8.10 MJ/d,也高于Marcondes等[30]对400 kg内洛尔肉公牛研究得出的NEg需要量为19.64 MJ/d。这一结果表明西门塔尔杂交公牛每千克增重的NE需求更高,可能与其增重过程中肌肉沉积比例更高以及体组成变化特点独特相关,肌肉的能量沉积成本显著高于脂肪,反映了西门塔尔牛优良的肉用特性。

3.3.2 本研究模型的适用范围和局限性

本研究建立的育肥期西门塔尔杂交公牛能量需要量预测模型为DE=0.811W0.75+25.786ADG,ME=0.713W0.75+23.254ADG,NE=0.494W0.75+22.493ADG,其R2均在0.98以上,拟合度较高;同时,其核心适用范围为在中国北方农区舍饲条件下、体重400~500 kg的育肥中期西门塔尔杂交公牛,饲粮类型为玉米-羊草-玉米秸秆型混合饲粮(NDF含量为32.90%~47.34%),该范围应用模型可实现精准的能量需要量预测。
不过,本研究模型仍存在一定的局限性。其一,试验对象仅为西门塔尔杂交公牛,未涉及母牛、阉牛,由于不同性别肉牛的生长发育规律、体脂沉积比例不同,能量代谢效率存在差异,模型不能直接外推至母牛和阉牛;其二,试验牛体重集中在460 kg左右,对于体重低于400 kg的育肥前期和高于500 kg的育肥后期西门塔尔杂交公牛,模型的预测精度会下降,因为肉牛不同育肥阶段的维持能量效率和增重能量分配存在显著差异;其三,模型建立于北方农区舍饲环境,未考虑放牧、半舍饲等饲养模式,也未纳入环境温度、湿度等气候因素,在南方地区、牧区等其他饲养环境下直接应用会产生偏差;其四,试验饲粮为精粗搭配的混合饲粮,若饲粮中精料比例过高(>60%)或过低(<40%),瘤胃发酵类型改变会影响能量消化代谢效率,模型的适用性会降低。

3.4 能量需要量线性模型在牧场饲粮配方动态调整中的应用探讨

本研究建立的能量需要量简单线性模型具有形式简洁、参数明确和拟合度高的特点,非常适合在规模化牧场饲粮配方动态调整中应用,核心思路是根据牛群的实时代谢体重和目标日增重,精准计算能量需要量,再结合饲粮原料的有效能值,实现饲粮能量水平的动态匹配,具体应用方式可分为以下3个方面。

3.4.1 牛群分群精准配方

规模化牧场可根据西门塔尔杂交公牛的实际体重将牛群分为400~450 kg、450~500 kg 2个育肥中期亚群,分别测定各亚群的ADG,利用本研究模型计算不同亚群的DE、ME和NE需要量。牧场可根据该计算结果,分别为2个亚群配制不同能量水平的饲粮,避免传统“一刀切”配方导致的部分牛能量不足或过剩问题,提高饲料利用率。

3.4.2 育肥过程动态调方

在西门塔尔杂交公牛的育肥中期,随着体重的增加和日增重的动态变化,能量需要量持续改变,牧场可每15~20 d对牛群进行一次空腹称重,计算实际ADG,利用模型实时更新能量需要量参数,并调整饲粮中能量原料的配比。例如,当牛群实际ADG低于目标值时,可根据模型计算的能量缺口,适当增加饲粮中玉米、大豆油等高能原料的比例,提高饲粮NEmf;当牛群ADG过高且出现脂肪沉积过快时,可适当降低高能原料比例,避免饲料浪费和牛肉品质下降。同时,可结合牧场实际的饲料原料价格,在满足能量需要的前提下,选择性价比最高的原料组合,实现降本增效。

3.4.3 结合现场监测的实时优化

将本研究模型与牧场的日常生产监测相结合,构建“体重-ADG-能量需要-饲粮配方”的动态调控体系。牧场可记录每头牛的采食量、体重变化,利用模型计算个体的能量需要量,对采食量异常、增重缓慢的个体进行单独配方调整。同时,可结合本研究中能量消化率、代谢率的规律,当牧场更换饲粮原料(如不同品种的玉米、羊草)时,根据原料的营养特性调整能量原料配比,保证实际摄入的有效能满足模型计算的需要量。此外,模型可与牧场的智能化饲喂系统对接,将能量需要量参数导入饲喂系统,实现饲粮的自动化精准配制和投喂。

4 结论

在本试验条件下,育肥期西门塔尔杂交公牛DE、ME和NE需要量的预测模型分别为:DE=0.811W0.75+25.786ADG(R2=0.983 8),ME=0.713W0.75+23.254ADG(R2=0.981 0),NE=0.494W0.75+22.493ADG(R2=0.993 6)。育肥期西门塔尔杂交公牛DEm、MEm和NEm需要量分别为0.811、0.713和0.494 MJ/(kg W0.75·d),DEg、MEg和NEg需要量分别为25.786、23.254和22.493 MJ/kg。

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