2. 中国科学院大学, 北京 100049;
3. 中国科学院亚热带农业生态研究所, 中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室, 湖南省畜禽健康养殖工程技术中心, 长沙 410125
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. Hunan Provincial Engineering Research Center of Healthy Livestock, Key Laboratory of Agro-Ecological Processes in Subtropical Region, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha 410125, China
生产中猪的生长性能发挥受到诸多因素的影响，其中品种因素约占20%，饲料及日常管理约占50%，生长环境约占30%[1]，饲养环境对猪生长性能发挥有很大的影响，饲养密度则是饲养畜禽的众多环境条件之一。集约化的生产模式侧重于降低养殖成本、提高养殖利润。在集约化的生产模式中，常为降低土地成本而提高饲养密度。高饲养密度虽可以节约土地成本，但也会对猪的生长性能和机体健康产生不利影响。因此, 集约化饲养条件下的猪常处于亚健康状态，并未发挥其最佳的生长性能[2]。此外，饲养密度还会直接影响猪舍内环境条件，例如温湿度、通风状况、有毒有害气体及尘埃微生物的含量等[3]，进而影响猪的采食、饮水、排粪、活动等行为，对猪的生长性能产生影响。
氨基酸是构成蛋白质的基本单位，蛋白质的营养价值主要取决于氨基酸的种类和数量。血清中的游离氨基酸常被作为机体氨基酸库，用以研究机体内蛋白质的代谢情况。血清中的游离氨基酸直接参与机体氨基酸代谢及蛋白质沉积，其含量直接反映猪的营养状况[4]。而饲养密度对仔猪血清游离氨基酸的影响鲜有研究。因此，本试验旨在研究饲养密度对仔猪生长性能及血清游离氨基酸含量的影响，以期更好地指导生产实践。
1 材料与方法 1.1 试验设计试验选用28日龄长×大二元母猪720头，根据体重[(7.72±0.29) kg]随机分为3组，每组6个重复(栏)。3个组分别为对照组[参考《国家标准化规模养猪场建设规范》(NY/T 1568—2007)，并结合猪厂实际生产情况，定为30头/栏]、高密度组(40头/栏)和极高密度组(50头/栏)。栏舍面积为5.8 m×4.7 m，即3个组的仔猪饲养密度分别为0.91、0.68和0.55 m2/头。试验期内自由采食和饮水，试验期28 d。
1.2 试验饲粮及饲养管理参照NRC(1998)营养需要推荐及饲养标准配制基础饲粮，饲粮中消化能为14.97 MJ/kg，粗蛋白质含量为21%，粗脂肪含量为2.5%，粗纤维含量为4.5%，总磷含量为0.86%，有效磷含量为0.43%，钙含量为0.77%，赖氨酸(Lys)含量为1.56%，蛋氨酸(Met)含量为0.68%。
每栏配有2个水泥料槽，可容纳约35头仔猪同时采食。每栏配有3个乳头式饮水器，仔猪自由采食和饮水。试验期间，猪舍环境由人工维持，舍内温度、湿度、光照和卫生学指标均符合国家标准(GB/T 17824.3—2008)。消毒、免疫等其他管理按照常规进行。出现重度腹泻或者疾病及时治疗或淘汰。
1.3 测定指标及方法 1.3.1 生长性能测定试验第28天20:00时，停止喂料，统计每栏28 d内总采食量。于第29天清晨，对猪群进行空腹称重。计算平均日增重(ADG)、平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。
1.3.2 腹泻率测定每日记录各栏试验猪腹泻情况和头数，计算腹泻率：
腹泻率=腹泻头次/(本组供试猪总头数×试验天数)。
1.3.3 争斗行为记录每日记录09:00—10:00和14:00—15:00各栏试验猪争斗行为的次数。
1.3.4 血清游离氨基酸含量测定于第29天清晨对试验猪进行空腹前腔静脉采血，对照组和极高密度组每栏各选取1头体重接近栏平均体重的试验猪进行采血，共采血12头。采血后立即离心并吸取血清至1.5 mL离心管，-20 ℃冻存待测。使用液相色谱仪对血清游离氨基酸含量进行测定。
1.5 统计分析试验数据用Excel 2003初步整理后，用SPSS 13.0统计软件进行单因素方差分析和Duncan氏法多重比较，统计显著性水平为P < 0.05，0.05≤P < 0.10为有趋势。
2 结果 2.1 饲养密度对仔猪生长性能、争斗行为和腹泻率的影响由表 1可知，与对照组相比，饲养密度增大显著降低了仔猪的ADFI(P < 0.05)；随着饲养密度增大, 仔猪的ADFI逐渐降低，其中极高密度组仔猪的ADFI最低，较对照组降低了4.4%。与对照组相比，饲养密度增大显著降低了仔猪的ADG(P < 0.05)；随着饲养密度增大仔猪的ADG逐渐降低，其中极高密度组仔猪的ADG最低，较对照组降低了22.9%。与对照组相比，饲养密度增大, 显著提高了仔猪的F/G(P < 0.05)；随着饲养密度增大, 仔猪的F/G逐渐增加，其中极高密度组仔猪的F/G最高，较对照组升高了36.1%。
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表 1 饲养密度对仔猪生长性能的影响 Table 1 Effects of stocking density on growth performance of piglets (n=6) |
由表 2可知，与对照组相比，饲养密度增大显著提高了仔猪争斗行为的次数(P < 0.05)；随着饲养密度增大, 仔猪争斗行为的次数逐渐增多，其中极高密度组仔猪争斗行为的次数最高，较对照组升高了81.0%。
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表 2 饲养密度对仔猪争斗行为的影响 Table 2 Effects of stocking density on fighting behavior of piglets (n=6) |
由表 3可知，与对照组相比，饲养密度增大使仔猪腹泻率有上升趋势(0.05≤P < 0.10)；其中极高密度组仔猪腹泻率最高，与对照组差异显著(P < 0.05)，较对照组升高了34.9%；高密度组仔猪腹泻率与对照组差异不显著(P > 0.05)。
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表 3 饲养密度对仔猪腹泻率的影响 Table 3 Effects of stocking density on diarrhea rate of piglets (n=6) |
由表 4可知，与对照组相比，极高密度组的仔猪血清丝氨酸(Ser)、精氨酸(Arg)及Met含量显著降低(P < 0.05)，分别降低了11.1%、33.4%及20.9%。另外，随着饲养密度升高，仔猪血清苯丙氨酸(Phe)和络氨酸(Tyr)含量有降低趋势(0.05≤P < 0.10)。
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表 4 饲养密度对仔猪血清游离氨基酸含量的影响 Table 4 Effects of stocking density on serum free amino acid contents of piglets (n=6) |
本试验发现，饲养密度增大显著降低了仔猪的ADFI和ADG，增加了F/G。这与Thomas等[5]和Kaswan等[6]的研究结果一致，表明高饲养密度降低了仔猪的生长性能，其部分原因归结于采食量的下降。圈舍饲养能在一定程度上刺激仔猪采食，采食量相比于单栏饲喂的猪有一定程度的增加[7]。但圈舍饲养密度应在适宜的范围内。高密度饲养环境极大地限制了猪的活动空间，从而引发猪的采食和饮水不足的问题，以及一些异常的争斗现象。猪长时间处于高密度饲养造成的恶劣的空气卫生条件，行为活动受限以及严重的心理和环境应激情况下，生长性能极大地降低[8]。高饲养密度会引起猪的应激反应，高饲养密度应激通过下丘脑-垂体神经内分泌功能系统，使垂体前叶分泌的肾上腺皮质激素(adrenal cortex hormone，ACTH)含量增多，ACTH经血液到达肾上腺，促使糖皮质激素(GCS)的释放。应激前期分泌的肾上腺素，也会促进ACTH的分泌，阻碍营养物质的吸收，促使代谢速率上升，并且还会抑制免疫反应，导致机体免疫力下降[9]。当猪群长时间处于高饲养密度应激情况下，可能会造成猪发病，甚至死亡[10-11]。另有研究表明，应激会破坏猪机体内氧化还原稳态，导致机体中活性氧增多，抗氧化物质含量减少[12-13]，氧化还原稳态被破环，严重影响机体各个器官的正常功能，进而影响猪的健康。高饲养密度应激导致的营养物质吸收受阻、代谢速率上升以及免疫力下降，都是造成仔猪生长性能下降的重要原因。
猪群争斗行为的次数过多会影响增重，且会使饲料利用效率降低，还会造成猪不同程度的皮肤外伤，增加感染风险，严重威胁猪的健康。本试验结果表明，高饲养密度和极高饲养密度显著提高了猪群争斗行为的次数，较对照组相比分别提高了60%和81%。这一结果表明，过高的饲养密度会影响仔猪的行为，进而影响仔猪的生长性能和机体健康。
腹泻也是影响仔猪生长性能的重要原因。仔猪腹泻会引起一定程度的营养吸收障碍和免疫功能低下，并会导致F/G升高，严重影响生产效益, 更严重时会导致仔猪死亡[14-16]。本次试验中，饲养密度增大使腹泻率有上升趋势，且极高密度组仔猪腹泻率最高，较对照组升高了34.9%。这一结果表明，过高的饲养密度会影响仔猪肠道健康，进而影响仔猪的生长性能和机体健康。
3.2 饲养密度对仔猪血清游离氨基酸含量的影响血清游离氨基酸含量受营养水平、环境条件和疾病因素等的影响。本试验发现, 高饲养密度显著降低了仔猪血清中Ser、Arg及Met含量。这3种氨基酸与机体代谢过程和免疫功能密切相关。
Ser在脂肪和脂肪酸的代谢及肌肉生长中发挥着重要作用，且Ser可以促进免疫血球素和抗体生成。因此，Ser在维持免疫系统功能方面有重要意义[17]。从代谢的角度来看，Ser是机体必不可少的。因为Ser处于多个重要代谢过程的中间枢纽位置，它将糖酵解与嘌呤合成、一碳代谢和谷胱甘肽合成联系起来。Ser的代谢产物与机体抗氧化应激功能紧密相关[18]。此外，Ser有利于维持机体蛋氨酸循环[19]。
Arg参与机体内的鸟氨酸循环，促进尿素的形成，使体内产生的氨经鸟氨酸循环转变成无毒的尿素，由尿中排出，从而降低血氨浓度。如果缺乏Arg，机体正常氮平衡会受到破坏，进而导致机体正常生理功能受到影响。前期研究也表明，饲粮中添加Arg缓解断奶仔猪应激，降低仔猪腹泻率，提高仔猪生长性能[20]。且有研究表明，Arg可以缓解仔猪断奶应激[21]。
Met是构成动物机体蛋白质的基本元件之一，是畜禽必需氨基酸中唯一的含硫氨基酸，也是猪的第二限制性氨基酸。Met可为机体提供甲基，合成机体所需的蛋白质和生物活性物质等。研究表明，Met在猪的生长性能、免疫功能、抗氧化功能和肠道发育等方面发挥着重要作用[22]。
另外，本试验发现血清Phe和Tyr的含量随着饲养密度的升高有下降的趋势。Phe与Tyr协同合成神经递质和激素，并参与机体糖和脂肪的代谢。肝细胞中苯丙氨酸羟化酶(PAH)将Phe转化为Tyr，进而参与甲状腺素、肾上腺素等的合成。Phe缺乏时，机体内Tyr合成会受到影响，进而导致甲状腺素含量降低，影响机体代谢过程。Phe与Tyr的比值，一定程度上反映Phe在机体内的累积情况，当Phe在机体内积累过量时，会导致机体生长发育迟缓，并会对机体神经系统产生损伤。有研究将Phe/Tyr > 1.5设为阳性切值[23]，本试验中极高密度组Phe/Tyr为1.52，已达到阳性切值，但超出值较小，高饲养密度应激是否通过提高Phe/Tyr对机体产生损伤，仍需进一步试验探究。
本试验中，随着饲养密度增加，仔猪的生长性能明显下降。仔猪血清中的部分游离氨基酸含量随着饲养密度增加而显著下降，并且所检测的血清必需氨基酸含量部分虽未呈现显著下降，但在数值上极高密度组较对照组均是降低的, 大部分非必需氨基酸也呈现此规律。此规律与生长性能的规律是一致的，其中是否存在联系，需对饲养密度影响猪代谢过程和免疫功能进行更深入地研究。
4 结论① 饲养密度升高会显著降低仔猪的ADFI和ADG，显著增加F/G，显著增加争斗行为的次数，并使腹泻率有升高趋势。
② 高饲养密度会通过影响Arg、Ser及Met等功能性氨基酸代谢对仔猪的生长性能、代谢过程以及免疫功能产生一定的影响。
| [1] |
COLE D, TODD L, WING S. Concentrated swine feeding operations and public health:a review of occupational and community health effects[J]. Environmental Health Perspectives, 2000, 108(8): 685-699. DOI:10.1289/ehp.00108685 |
| [2] |
杨伟, 时建忠, 顾宪红. 群体规模和地面空间占有量对猪的福利和生产性能的影响[J]. 中国畜牧兽医, 2009, 36(6): 184-188. |
| [3] |
郑飞燕, 梁园连, 唐凡, 等. 饲养密度对保育猪前期生产效果的影响[J]. 湖南畜牧兽医, 2002(5): 3-4, 6. DOI:10.3969/j.issn.1006-4907.2002.05.002 |
| [4] |
WU G. Intestinal mucosal amino acid catabolism[J]. The Journal of Nutrition, 1998, 128(8): 1249. DOI:10.1093/jn/128.8.1249 |
| [5] |
THOMAS L L, GOODBAND R D, TOKACH M D, et al. Effects of stocking density on finishing pig growth performance[J]. Journal of Animal Science, 2016, 94(Suppl.2): 54. |
| [6] |
KASWAN S, PATEL B H M, MONDAL S K, et al. Effect of reduced floor space allowances on performance of crossbred weaner barrows[J]. Indian Journal of Animal Research, 2016, 49(2): 241-247. |
| [7] |
BØE K E, BERG S, ANDERSEN I L. Resting behaviour and displacements in ewes—effects of reduced lying space and pen shape[J]. Applied Animal Behaviour Science, 2006, 98(3/4): 249-259. |
| [8] |
李雪, 陈凤鸣, 熊霞, 等. 饲养密度对猪群健康和猪舍环境的影响[J]. 动物营养学报, 2017, 29(7): 2245-2251. DOI:10.3969/j.issn.1006-267x.2017.07.005 |
| [9] |
WEAVER S A, AHERNE F X, MEANEY M J, et al. Neonatal handling permanently alters hypothalamic-pituitary- adrenal axis function, behaviour, and body weight in boars[J]. Journal of Endocrinology, 2000, 164(3): 349-359. DOI:10.1677/joe.0.1640349 |
| [10] |
BECKER B A, NIENABER J A, CHRISTENSON R K, et al. Peripheral concentrations of Cortisol as an indicator of stress in the pig[J]. American Journal of Veterinary Research, 1985, 46(5): 1034-1038. |
| [11] |
狄兆全. 猪应激综合征(PSS)[J]. 畜牧与兽医, 1988(4): 181-182. |
| [12] |
WOLTER B F, ELLIS M, CORRIGAN B P, et al. Impact of early postweaning growth rate as affected by diet complexity and space allocation on subsequent growth performance of pigs in a wean-to-finish production system[J]. Journal of Animal Science, 2003, 81(2): 353-359. DOI:10.2527/2003.812353x |
| [13] |
WOLTER B F, ELLIS M, DEDECKER J M, et al. Effects of double stocking and weighing frequency on pig performance in wean-to-finish production systems[J]. Journal of Animal Science, 2002, 80(6): 1442-1450. DOI:10.2527/2002.8061442x |
| [14] |
卢亚萍, 冯杰. 日粮抗原对断奶仔猪肠道健康的影响[J]. 饲料研究, 2005(12): 32-34. DOI:10.3969/j.issn.1002-2813.2005.12.010 |
| [15] |
周锡红, 吴信, 唐香山, 等. 不同水平精氨酸生素对断奶仔猪生长性能和血液指标的影响[J]. 农业现代化研究, 2010, 31(2): 237-240. DOI:10.3969/j.issn.1000-0275.2010.02.026 |
| [16] |
孙宏伟, 王泽岩, 任少敏, 等. 猪主要腹泻病的发病机制综述[J]. 中国动物检疫, 2016, 33(3): 63-66, 70. DOI:10.3969/j.issn.1005-944X.2016.03.022 |
| [17] |
TABATABAIE L, KLOMP L W, BERGER R, et al. L-serine synthesis in the central nervous system:a review on serine deficiency disorders[J]. Molecular Genetics and Metabolism, 2010, 99(3): 256-262. DOI:10.1016/j.ymgme.2009.10.012 |
| [18] |
MADDOCKS O D, LABUSCHAGNE C F, ADAMS P D, et al. Serine Metabolism supports the methionine cycle and DNA/RNA methylation through de novo ATP synthesis in cancer cells[J]. Molecular Cell, 2016, 61(2): 210-221. DOI:10.1016/j.molcel.2015.12.014 |
| [19] |
ZHOU X H, HE L Q, WU C R, et al. Serine alleviates oxidative stress via supporting glutathione synthesis and methionine cycle in mice[J]. Molecular Nutrition & Food Research, 2017, 61(11): 1700262. |
| [20] |
WU X, RUAN Z, GAO Y L, et al. Dietary supplementation with L-arginine or N-carbamylglutamate enhances intestinal growth and heat shock protein-70 expression in weanling pigs fed a corn-and soybean meal-based diet[J]. Amino Acids, 2010, 39(3): 831-839. DOI:10.1007/s00726-010-0538-y |
| [21] |
吴信, 印遇龙, 伍国耀. 功能性氨基酸——精氨酸和精氨酸生素在猪生产中的研究与应用进展[J]. 饲料与畜牧(新饲料), 2009(8): 8-11. |
| [22] |
胡诚军, 江青艳, 孔祥峰. 畜禽蛋氨酸代谢及其生理功能研究进展[J]. 饲料工业, 2016, 37(15): 23-27. |
| [23] |
孙明强, 张鲁明, 董天亮, 等. PHE/TYR比值在新生儿苯丙酮尿症筛查中的应用[J]. 医学检验与临床, 2010, 21(1): 22-23. DOI:10.3969/j.issn.1673-5013.2010.01.009 |