2. 青岛农业大学动物科技学院, 青岛 266109
2. College of Animal Science and Technology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China
“华西牛”是国内近期培育的肉牛新品种(已获得畜禽新品种证书)。华西牛是以肉用西门塔尔牛为主，蒙古牛、三河牛和夏洛来牛等多品种杂交选育，其具有体型结构均匀紧凑，生长速度快，性成熟早，屠宰率、净肉率高，且耐粗饲、易管理和抗逆性强等特点，它的培育和育繁推广对打破我国种牛进口依赖，助力农牧业增效、农牧民增收和提升国产种牛核心竞争力具有深远战略意义。
能量和蛋白质是肉牛饲粮中最重要的营养素[1]。在饲粮养分中，摄入的蛋白质参与动物机体的氮代谢，从而对生长性能产生影响[2]。进入瘤胃中的饲粮蛋白质，部分分解为氨基酸和肽，参与微生物蛋白合成。瘤胃非降解蛋白和微生物蛋白进入小肠后，以氨基酸形式被吸收，维持动物机体活动。而能量是影响反刍动物生长发育的第一限制性因素[3]，饲粮能量水平过低会抑制其生长[4]，能量水平过高则会增加瘤胃酸中毒的风险、造成能量不必要浪费、降低干物质采食量[5]等。因此，肉牛能量和蛋白质需要一直是肉牛营养研究的热点问题。
目前，华西牛育肥阶段的营养需要参数仍是一个空白，探究其生长性能、消化代谢有助于推进新品种华西牛的培育推广进程。本研究拟开展不同饲喂水平条件下华西牛生长性能、消化代谢的系统研究，以明确育肥华西牛的营养需要特性，为其科学饲养提供依据。
1 材料与方法 1.1 饲养试验 1.1.1 试验时间和地点饲养试验和消化代谢试验于2021年3月至2021年6月在河北省围场县景鑫旭发农业发展有限责任公司进行，样品检测在中国农业科学院北京畜牧兽医研究所动物营养学国家重点实验室完成。
1.1.2 试验设计试验选择12月龄体况接近的华西牛公牛75头[体重(379.3±39.46) kg]，采用随机区组设计，减小组间体重差异。将牛群分为3组，每组25头，分别按自由采食(自由采食组)、自由采食量的75%(75%限饲组)、自由采食量的50%(50%限饲组)3个水平饲喂[6-7]。所有牛只进行52 d的饲养试验，包括7 d的适应期、7 d的预试期和38 d的正试期。在此期间，试验牛只栓系饲养，饲粮配方参照《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)[8]设计，满足牛群营养要求，并在试验期间保持一致，始终保持试验牛只自由饮水。基础饲粮组成及营养水平见表 1。
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表 1 基础饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (DM basis) |
每天打扫清理牛舍地面、饲料槽以及饮水槽，检查试验牛群健康情况。在试验期间，每天06:00和17:00饲喂试验牛，保持牛自由饮水。在适应期单独记录每头试验牛只每天的采食量，确保剩余量在饲喂量的5%左右，根据采食量调整其第2天的饲喂量。在预试期和正试期，准确控制75%限饲组和50%限饲组的饲粮饲喂量，记录自由采食组的采食量，并每周根据自由采食组采食量的变化调整75%限饲组和50%限饲组的饲喂量，每周采集饲粮样和剩料样并烘干保存。预试期前、正试期结束时测量试验牛体重。
1.2 消化代谢试验在饲养试验结束后，每组随机选取10头试验牛，采用全收粪尿法进行5 d的消化代谢试验，饲养管理同上。记录每头试验牛每天的排粪量和排尿量，并取样。将每天的粪样称重后取2份，每份300 g，一份加入10%盐酸固氮，用于测定氮含量；另一份不加盐酸，用于测能量及其他营养成分含量；每天的尿样称重后取100 mL，加6 mol/L盐酸固氮。将5 d所取的粪样和尿样按头混匀，于-20 ℃冰箱保存。
1.3 检测指标与方法 1.3.1 生长性能检测指标饲养试验预试期开始前和正试期结束时，于晨饲前称量试验牛只空腹体重作为始重和末重，计算平均日增重。试验牛只单独饲喂，记录每头牛每天采食量，并保证自由采食组试验牛只有5%左右的剩料，计算日均干物质采食量。
1.3.2 饲粮样品检测指标饲粮中干物质含量参考GB/T 6435—2014方法测定；中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别参考GB/T 20806—2006和NY/T 1459—2007，用DFA-1型分布式定时消煮纤维测定仪测定；粗蛋白质含量参考GB/T 6432—2018，用海能科技K-1100全自动凯氏定氮仪测定；粗脂肪含量参考GB/T 6433—2006，用FOSS全自动索氏抽提系统Soxtec-2050测定；淀粉含量参考GB/T 20194—2018方法测定；粗灰分含量参考GB/T 6438—2007方法测定；总能使用PARR-6400全自动氧弹热量仪测定。
1.3.3 粪、尿样品检测指标粪样解冻后，放入65 ℃烘箱，48 h烘干后粉碎检测其干物质、氮含量和总能，测定方法同上。尿样解冻后检测其氮含量和总能，氮含量测定方法同上，测定总能时需要先进行前处理，具体方法为将10 mL尿样放入保鲜膜包裹的坩埚中，105 ℃烘箱中烘干，然后检测其总能，测定方法同上。
1.4 计算公式
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式中：总能、粪能、消化能、尿能、甲烷能、代谢能的单位为MJ/d；粗蛋白质采食量、可消化粗蛋白质、沉积蛋白质的单位为g/d。
根据析因法原理，参照张晓明[10]的研究，建立能量和蛋白质需要量回归模型，如下所示：
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式中：ER为能量(消化能或代谢能)需要量，MJ/d；PR为蛋白质(粗蛋白质或可消化粗蛋白质)需要量，g/d；W0.75为代谢体重，kg；ADG为平均日增重，kg/d；a和b为多元回归系数。公式描述为维持需要量和增重需要量，a×W0.75为维持需要量，b×ADG为增重需要量。
1.5 数据统计与分析试验数据采用Excel 2016进行初步处理，用SPSS 20.0软件进行单因素方差分析，采用Duncan氏法进行多重比较检验，并进行多元线性回归分析，对回归方程进行F检验，对回归系数进行t检验，以拟合度(R2)表示回归效果优劣。试验数据用“平均值±标准差”表示，以P < 0.05作为差异显著性判断标准。
2 结果与分析 2.1 不同饲喂水平对育肥期华西牛生长性能的影响由表 2可知，3组试验牛的始重差异不显著(P>0.05)，在不同饲喂水平条件下，3组试验牛的末重和ADG差异显著(P < 0.05)。试验结束时，自由采食组的体重增加了71.70 kg，75%限饲组的体重增加了27.34 kg，50%限饲组的体重减少了21.27 kg。
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表 2 不同饲喂水平对华西牛生长性能的影响 Table 2 Effects of different feeding levels on growth performance of Huaxi cattle |
由表 3可知，食入总能、粪能、尿能、甲烷能、消化能、代谢能、粗蛋白质采食量、可消化粗蛋白质和沉积蛋白质随着采食量的增加而增加，均以自由采食组为最高。其中食入总能、粪能、甲烷能、消化能、代谢能、粗蛋白质采食量、可消化粗蛋白质和沉积蛋白质在3组间均存在显著差异(P < 0.05)。总能消化率和总能代谢率均以50%限饲组最高，与75%限饲组、自由采食组存在显著差异(P < 0.05)，而自由采食组和75%限饲组之间差异不显著(P>0.05)。消化能代谢率以自由采食组最高，50%限饲组高于75%限饲组，但3组间差异不显著(P>0.05)。
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表 3 不同饲喂水平对华西牛消化代谢的影响 Table 3 Effects of different feeding levels on digestion and metabolism of Huaxi cattle |
根据析因式原理，结合试验样品检测数据结果，通过多元线性回归分析，可得蛋白质和能量需要量模型，详见表 4。由表 4可知，4个回归模型的相关系数均达到极显著水平(P < 0.001)，且R2均在0.98以上，回归效果良好。由拟合方程可知，华西牛维持所需消化能为0.79 MJ/(kg W0.75·d)、代谢能为0.70 MJ/(kg W0.75·d)，每千克增重所需消化能为23.67 MJ、代谢能为21.36 MJ；维持所需粗蛋白质为7.10 g/(kg W0.75·d)、可消化粗蛋白质为4.36 g/(kg W0.75·d)，每千克增重所需粗蛋白质为270.80 g、可消化粗蛋白质为127.10 g。
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表 4 华西牛育肥期能量和蛋白质需要量模型 Table 4 Models of energy and protein requirements in fattening period of Huaxi cattle |
3组试验牛始重并无显著差异，但经过限制性饲喂后，3组试验牛末重出现显著差异，这与预期结果一致。75%限饲组体重有小幅度增长，说明75%限饲组的饲喂水平不仅能满足华西牛维持生长需要还能满足增重需要。自由采食组试验牛群平均日增重高达1.59 kg/d，远超过晋南牛的0.87 kg/d和杂一代牛的0.96 kg/d[11]，结合试验牛只和饲粮营养水平数据，牛只日增重虽受试验牛所处生理阶段影响[12]，但一定程度说明华西牛在日增重方面存在一定优势，在满足维持需要的情况下，增加营养供给，可以有效分担维持成本。
3.2 不同饲喂水平对华西牛能量代谢的影响本研究结果表明，粪能随着食入总能的增加而增加，这与Tyrrell等[13]的研究结果一致；而尿能在不同饲喂水平下并没有显著差异，这与张玉莹等[14]的研究结果相符。结合能量代谢和生长性能相关数据，分析得出华西牛总能消化率和总能代谢率在不能满足维持需要情况下的数值高于满足维持生长所需情况下的数值，说明当摄入能量不能满足维持需要时，能量全部用于维持机体各组织器官的运转，能量利用效率较高。自由采食组和75%限饲组的总能消化率和总能代谢率接近，说明当摄入能量满足维持需要后，华西牛对能量的消化代谢效率基本一致。值得一提的是，不同饲喂水平并没有使华西牛的消化能代谢率出现显著差异，说明品种具有相对稳定性。但这与张玉莹等[14]和潘浩等[6]的研究结果不符，其原因可能在于试验牛生长阶段、品种、公母及饲喂水平等不同。
3.3 育肥期华西牛能量需要量我国在肉牛基础营养需要量方面的研究相对滞后，尽管我国参考NRC(2000)肉牛饲养标准中的能量体系，将维持净能(NEm)和增重净能(NEg)统一为综合净能(NEmf)制定了《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)[8]，将动物对能量的利用分为维持自身基础代谢活动需要和生产需要，但不同品种、不同生活环境及饲养环境均会影响能量需要量[15]。
目前，我国已经对多个品种肉牛进行了能量需要量的研究。张晓明[10]研究表明，生长期秦川牛的维持消化能和代谢能需要量分别为0.778、0.668 MJ/(kg W0.75·d)，每千克增重的消化能和代谢能需要量分别为37.05、33.49 MJ。潘浩等[6]通过采用与本研究同样的限制饲喂方式得出牦牛妊娠180和210 d时维持代谢能需要量分别为0.439、0.542 MJ/(kg W0.75·d)。魏明[16]通过饲喂不同精粗比饲粮得出生长期皖东牛的维持净能和维持代谢能需要量分别为0.348、0.522 MJ/(kg W0.75·d)，增重净能需要量为0.291 MJ/(kg W0.75·d)，代谢能转化为维持净能和增重净能的效率分别为0.66和0.51。
本研究得出，华西牛维持所需消化能为0.79 MJ/(kg W0.75·d)、代谢能为0.70 MJ/(kg W0.75·d)，每千克增重所需消化能为23.67 MJ、代谢能为21.36 MJ。与上述牛品种相比，华西牛维持所需能量与秦川牛接近，略高于牦牛妊娠期和皖东牛，而增重所需能量远低于秦川牛，说明华西牛能量代谢利用率高。牦牛和皖东牛所处地理环境与华西牛有所差异，海拔和温度等环境因素都会造成所需能量差异，并且季节也会通过影响干物质采食量来影响能量利用[17]。
3.4 不同饲喂水平对华西牛氮代谢的影响反刍动物氮代谢包括瘤胃中氮的摄入、蛋白质在胃肠道的降解、消化、吸收以及外周组织对氨基酸的利用等关键点，进入瘤胃中的氮包括饲粮氮和内源氮[18]。本研究结果表明，华西牛的粗蛋白质采食量随饲喂水平的降低而降低，可消化粗蛋白质和沉积蛋白质均随着粗蛋白质采食量的增加而增加，这与张玉莹等[14]、潘浩等[6]的研究结果一致。
3.5 育肥期华西牛蛋白质需要量饲粮中的蛋白质进入动物机体后，经过瘤胃微生物降解利用，可分为瘤胃降解蛋白质(RDP)和瘤胃非降解蛋白质(RUP)，RDP经瘤胃微生物作用合成微生物蛋白(MCP)，RUP进入小肠后，部分和小肠中酶反应，最终被小肠吸收，构成小肠可消化粗蛋白质(IDCP)。MCP、RUP及少量的内源性蛋白质(ECP)构成了小肠可代谢蛋白质(MP)，进入小肠的所有蛋白质中，瘤胃合成的MCP占60%~85%[19]。
我国《肉牛饲养标准》(NY/T 815—2004)[8]中给出的蛋白质需要量采用粗蛋白质和小肠可消化粗蛋白质(IDCP)体系，将小肠可消化粗蛋白质作为标准，衡量动物维持和生长所需蛋白质。例如，高艳霞等[20]研究表明，300~350 kg中国荷斯坦育成牛维持所需粗蛋白质和小肠可消化粗蛋白质分别为5.62、3.60 g/(kg W0.75·d)，每千克增重所需粗蛋白质和小肠可消化粗蛋白质分别为595.31、384.94 g。而NRC(2000)采用小肠可代谢蛋白质体系，将小肠可代谢蛋白质作为标准，衡量动物维持和生长所需蛋白质。例如，Amorim等[21]通过饲喂不同蛋白质水平的饲粮，得出Red Norte公牛维持所需可代谢蛋白质为4.46 g/(kg W0.75·d)；Obeid等[22]研究表明，瘤牛维持所需可代谢蛋白质为4.0 g/(kg W0.75·d)。
本研究在不同饲喂水平下对华西牛维持及生长所需蛋白质进行了研究，得出其维持所需粗蛋白质和可消化粗蛋白质分别为7.10、4.36 g/(kg W0.75·d)，每千克增重所需的粗蛋白质和可消化粗蛋白质分别为270.80、127.10 g。研究显示，湘中黑牛维持粗蛋白质和可消化粗蛋白质需要量分别为5.29、2.66 g/(kg W0.75·d)，每千克增重所需粗蛋白质和可消化粗蛋白质分别为430.69、377.95 g[23]；夏南牛维持所需粗蛋白质和可消化粗蛋白质需要量为5.40、2.79 g/(kg W0.75·d)，每千克增重所需粗蛋白质和可消化粗蛋白质分别为359.35、260.69 g[24]；利木赞×鲁西黄牛杂交生长牛维持所需粗蛋白质和可消化粗蛋白质分别为6.46、4.91 g/(kg W0.75·d)，每千克增重所需粗蛋白质和可消化粗蛋白质分别为463.42、351.87 g[25]。华西牛维持和生长蛋白质需要量与上述牛品种相比有明显差异，差异来源于品种、年龄、饲粮组成、环境气候等因素[26-28]。育肥期华西牛维持所需粗蛋白质高于上述3个品种牛，可消化粗蛋白质只低于利木赞×鲁西黄牛杂交生长牛，但其每千克增重所需的粗蛋白质和可消化粗蛋白质均远低于其他品种牛，说明华西牛在保证维持机体基本代谢蛋白质需要量后，对蛋白质的吸收利用率较高。
4 结论① 育肥期华西牛消化能和代谢能需要量模型为：DE=0.79W0.75+23.67ADG；ME=0.70W0.75+21.36ADG(DE为消化能需要量，MJ/d；ME为代谢能需要量，MJ/d；W0.75为代谢体重，kg；ADG为平均日增重，kg/d)。育肥期华西牛维持需要消化能为0.79 MJ/(kg W0.75·d)、代谢能为0.70 MJ/(kg W0.75·d)，每千克增重所需消化能为23.67 MJ、代谢能为21.36 MJ。
② 育肥期华西牛粗蛋白质和可消化粗蛋白质需要量模型为：CP=7.10W0.75+270.80ADG；DCP=4.36W0.75+127.10ADG(CP为粗蛋白质需要量，g/d；DCP为可消化粗蛋白质需要量，g/d；W0.75为代谢体重，kg；ADG为平均日增重，kg/d)。育肥期华西牛维持所需粗蛋白质为7.10 g/(kg W0.75·d)、可消化粗蛋白质为4.36 g/(kg W0.75·d)，每千克增重所需粗蛋白质为270.80 g、可消化粗蛋白质为127.10 g。
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