我国是传统养羊大国，羊产业在我国畜牧业中具有重要地位。近些年，规模化、集约化和标准化舍饲养羊成为我国养羊业发展的新要求，但我国舍饲养羊存在诸多问题，饲料营养不均衡即是突出的问题之一^[1]。常量元素需要量已受到大量关注，某种常量元素的过量或缺乏都会干扰其他常量元素的吸收或利用，从而损害动物健康和生产性能，甚至导致其存活率下降。此外，准确预测常量元素的需要量可降低其排泄及对环境的污染^[2]。矿物质既是动物机体的重要组成部分，也在体内的生化过程中发挥着重要作用，矿物质缺乏或过量均会对动物健康及生产性能产生严重影响^[3]，因此，深入研究矿物质需要量对羊产业持续、健康发展尤为重要。纪守坤^[4]对20~35 kg的杜寒杂交羔羊矿物质需要量进行了研究；赵向利等^[5]对35~50 kg的道赛特×小尾寒羊杂交公羔矿物质需要量进行了研究。以上国内学者的研究发现，NRC(2007)^[6]推荐的营养水平与我国羊只品种、饲料类型和饲养条件是不吻合的。NRC(2007)^[6]出版了关于小反刍动物的矿物质营养需要，但其参数多来自ARC(1980)^[7]，数据较陈旧，不能很好地反映近30年来动物品种和环境变化对动物矿物质需要量的新要求。G. Bellof等^[8]对18~55 kg德国美利奴羊的矿物质需要量进行了研究；M.J. Araujo等^[9]和R.A.Gomes等^[10]分别对20和25 kg的萨能奶山羊的矿物质需要量进行了研究，但他们所用品种难以很好反映我国羊只品种特点。因此，利用我国地方品种，建立切合我国品种特点的肉羊矿物质需要量对我国肉羊养殖更具指导意义。虽然各国对肉羊矿物质需要量均进行了一些探索，但20~35 kg阶段杜湖F₁代母羔羊的矿物质需要量还未见报道。

湖羊是我国著名的地方品种，具有早熟、四季发情、一年二胎、每胎多羔、泌乳性能好、生长发育快、改良后有理想产肉性能、耐高温高湿等优良性状，并以其漂亮的羔羊皮而闻名于世^[11-12]，该品种主要分布于我国太湖地区，深受本地消费者的喜爱。杜泊羊原产于南非，以其耐寒、早熟和生长快速而闻名^[13]，并被引进中国用来改良湖羊的生长性能和胴体性状。因此，杜泊-湖羊杂交组合已成为我国许多地区肉羊生产的主要方式之一。但由于缺乏相应营养需要量的参数标准，在饲养过程中大多只能参照国外相关标准进行饲料配方的设计。由于国内外在肉羊品种和生长特性上都存在一定的差异，因此，全面套用国外营养标准可能会引起营养供给过剩造成的饲料资源浪费或营养供给不足等问题。同时，本研究室已在前期进行了杜湖杂交羊不同年龄的能量和蛋白质需要量的研究，但还缺乏矿物质需要量，给科学精细化饲养带来困难。比较屠宰法(CST)作为一种精确、直接的测定方法被广泛用于蛋白质、能量、矿物质和微量元素需要量的测定^[14-17]。

本研究采用比较屠宰法，制定20~35 kg杜湖杂交F₁代母羔羊常量元素的净维持和生长需要量，为完善我国肉羊饲养标准体系提供基础数据。

1 材料与方法

本试验在江苏省南通市南京农业大学海门山羊研发中心进行，保证羊只饲养的温度在15.5~26.5 ℃范围内，平均湿度为61.2%。整个试验过程符合扬州大学动物科学与技术学院动物福利管理条例。

1.1 基础饲粮及饲养管理

试验饲粮为全混合颗粒料，主要由玉米、大豆粉和大豆秸秆组成，精粗比约为50:50，详见表 1，自由采食。试验开始前，所有羊只进行10 d的预饲期，注射0.2 mg·kg^-1体重的伊维菌素，进行驱虫处理。每只羊饲喂于设有自动饮水器和料槽的不锈钢单栏中(3.2 m×0.8 m)。

试验羊在每天早上08：00饲喂1次，自由采食、饮水。通过记录个体饲喂量和剩料量计算每日的采食量，自由采食组投料量在每天早上进行调整，以确保每天10%的剩料量(干物质计)。根据自由采食组前1 d的干物质采食量对每天限饲组的投料量进行调整。分别收集每天的饲料样和剩料(总剩料量的10%左右)并于-20 ℃进行保存。最后将上述样品分别混合均匀，在55 ℃下烘干72 h，并研磨保存，待检测。在屠宰前1 d的16：00 h进行体重称量。

1.2 试验设计及分组

本研究中，随机选取35只平均体重在(19.20±0.36) kg，65日龄左右的杜湖杂交F₁代母羔为试验对象。为测定体成分的初始值，随机选择7只羊，体重在(19.98±0.56) kg，大约65日龄进行屠宰，以测定初始时机体的组成，称为起始组(BL)。羔羊自由采食，当体重达到大约28 kg时，再随机选取7只羊，作为中间屠宰组(IM)进行屠宰。在试验开始的同时，其余的21只羔羊随机分配至3个组，分别为自由采食组(AL)、70%AL组和40%AL组，根据NRC(2007)^[6]，平均日增重期望值分别可达到300、200和0 g·d^-1。当自由采食组的羔羊体重达到大约35 kg时，对所有试验组羊只进行屠宰，屠宰前禁食禁水16 h^[16]。

1.3 屠宰程序

对试验动物进行麻醉，放血处理，血液收集并称重。记录内脏、皮、毛、头、足、胴体以及脂肪组织的重量。移除胃肠道内容物(瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃、小肠和大肠)，并将其称重，以获得空腹体重(EBW)。EBW是由体重(BW)减去胃肠道内容物和膀胱的重量所得。起初所有的体成分在－6 ℃下冷冻，然后用不锈钢锯切割，研磨，混匀，并选取500 g样品进行指标测定。将这些样品解冻，选择100 g样品，冻干72 h，然后用不锈钢搅拌机进行研磨混匀。样品采集程序遵循参考文献[19-20]的描述，并作适当修改。头部和胴体沿背部中间线劈开。胴体、头部、前肢和后肢的右半部分离肌肉、脂肪和骨骼。骨骼组织经骨骼粉碎机粉碎；肌肉和脂肪组织切割成部分小块，各体成分测定分别选取500 g样品于-20 ℃保存。

1.4 化学分析 1.4.1 饲料和剩料样品分析

饲料和剩料中干物质(DM)、粗灰分(Ash)含量测定方法参照AOAC(1990)^[21]。Ca、P、Na、K和Mg含量测定方法采用原子发射光谱法^{[8, 22]}。

1.4.2 体组织常量元素分析

除羊毛外，其他每个体组织取100 g进行冷冻干燥处理，测定其DM含量^[20]。所有样品(包含羊毛)采用原子发射光谱法测定常量元素含量。

1.5 数据计算与分析 1.5.1 初始体成分的计算

根据BL组平均体成分测定初始空腹体成分。根据BL组建立EBW和BW的线性回归方程。空腹体中水分、灰分和常量元素含量根据公式(1)起始EBW和BL平均体成分之间关系进行估算^[13]:

$ {\rm{EBW = a + }}\left( {{\rm{b}} \times {\rm{BW}}} \right) $

(1)

a为截距；b为回归系数；EBW和BW的单位为千克(kg)。

1.5.2 常量元素维持需要量计算

常量元素维持需要量的计算采用CST法进行^[23]。常量元素在动物体内的沉积量可由其在试验末动物体内含量与初始体内含量之差计算所得。总常量元素的损失根据其采食量和其沉积量之差计算所得。常量元素的维持需要量可利用常量元素沉积量(mg·kg^-1 EBW)和常量元素采食量(mg·kg^-1 EBW)的线性回归关系计算所得，当常量元素采食量为零时，其负截距即是动物内生的代谢损失常量元素，代表动物在维持情况下的净常量元素需要量，单位为(mg·kg^-1 EBW)·d^-1。

1.5.3 常量元素生长需要量计算

据ARC(1980)^[7]报道，体内常量元素含量可与EBW建立对数异速生长模型，并进而推导在不同EBW下的常量元素体含量(公式2)。

$ \lg {\rm{y = a + }}\left( {{\rm{b}} \times \lg {\rm{x}}} \right) $

(2)

y代表动物体去除胃肠道内容物后，含有的体常量元素量(g)；a为截距；b为回归系数；x代表空腹体重(EBW，kg)。

$ {\rm{y}}^，= {\rm{b}} \times {10^{\rm{a}}} \times {\rm{EB}}{{\rm{W}}^{\left( {{\rm{b}}-1} \right)}} $

(3)

此方程可预测常量元素在不同空腹体重下的净生长需要量，并可由方程2变形求导数得到。

y’代表每增加单位空腹体重所需要的常量元素量，单位为g·kg^-1 EBWG；EBW单位为kg；由方程2可获得a和b的数值。

单位体增重所需常量元素量的计算需通过宰前BW和EBW比值的转换来获得。

1.6 统计分析

数据分析使用SAS 9.0(SAS Inst. Inc., Cary, NC)软件中的完全随机设计模型。线性回归分析采用PROC MIXED程序。在不同采食量水平下，干物质采食量(DMI)、粗蛋白质采食量(CPI)和代谢能采食量(MEI)、体成分、平均日增重(ADG)和EBW采用PROC MIXED程序分析。以“平均值±2.5倍标准差”作为判断数据异常值的标准。采用邓肯(Duncan)检验方法进行比较，显著差异的判断标准为P < 0.05。

2 结果 2.1 不同采食水平对20~35 kg杜湖F₁代母羔生产性能和体常量元素含量的影响

如表 2所示, 母羔羊的DMI、CPI、MEI、EBW、ADG和EBWG随着采食量的提高而显著升高(P < 0.05)。母羔羊Ca、P、Na、K和Mg体成分含量(g·kg^-1 EBW)随采食量水平增加无显著变化(P > 0.05)。

2.2 不同采食水平对20~35 kg杜湖F₁代母羔常量元素摄入量和代谢的影响

如表 3所示，母羔的Ca、P、Na、K和Mg摄入量和沉积量皆随着采食量水平的提高而显著提高(P < 0.05)。

2.3 不同采食水平对20~35 kg杜湖F₁代母羔常量元素净维持需要量的影响

如表 4所示，常量元素沉积量和常量元素采食量具有高度相关性。因此，常量元素沉积量和常量元素采食量建立了线性关系。理论上，常量元素采食量为0 mg·kg^-1EBW时的负截距是动物在维持情况下净常量元素需要量，单位为(mg·kg^-1 EBW)·d^-1。

2.4 20~35 kg杜湖F₁代母羔常量元素体组成和净生长需要量预测

如表 5所示，BW和EBW之间的线性关系为(R²=0.95, 均方根误差(RMSE)=0.98，n=7，P≤0.001)：EBW(kg)=0.292+0.787×BW(kg)。常量元素体含量和空腹体重之间建立了对数异速方程(P≤0.001)，R²范围值在0.87~0.95。Ca、P、Na和Mg每单位空腹体重含量随着体重增加而下降；K每单位空腹体重含量随着体重增加而增加。

如表 6所示，根据表 5的对数异速方程进而建立了常量元素净生长需要量预测方程，计算每增加EBWG所需要要的常量元素净生长需要量。

2.5 20~35 kg杜湖F₁代母羔活体平均日增重常量元素净生长需要量

如表 7所示，为计算常量元素活体平均日增重的净生长需要量，空腹平均日增重常量元素净生长需要量将除以体重与空腹体重相应的比率。而其相应的比值(BW/EBW)在20、25、30和35 kg分别为1.24、1.25、1.26和1.26。Ca、P、Na和Mg每增加单位活体重所需净生长需要量随着体重增加而下降；K每增加单位活体重所需净生长需要量随体重增加而增加。

3 讨论 3.1 动物常量元素净维持需要量

通常采用析因法来确定不同种类动物的常量元素需要量，此法获得的营养需要量模型是一个动态模型，即分别对不同体重下的维持需要量和生长需要量进行估算^[24]。目前，NRC(2007)^[6]、NRC(2001)^[25]、NRC(2000)^[26]和N.F. Suttle^[27]均已采纳析因模型，该模型将动物的矿物质净需要量分为两部分：净维持需要量和净生长需要量，公式：GR=(P+M)/A(GR为总需要量，P为净生长需要量，M为净维持需要量，A为营养吸收利用率)。通过上述公式可见，精确测定羔羊矿物质净生长和净维持需要量是计算矿物质总需要量的一个重要环节。

在动物的骨骼和牙齿中，钙和磷是重要的组成成分，且钙和磷能够提高体内相关酶的活性，并促进神经兴奋性的传导。在生产实践中，钙和磷作为添加量相对较大的常量元素，在配制饲料配方时是必须慎重考虑的重要因素^[24]。本研究结果显示，20~35 kg杜湖F₁代母羔净钙维持需要量为17.77 mg·kg^-1 BW。该数值高于ARC(1980)^[7]采用内源粪损失法得到的绵羊净钙维持需要量(16 mg·kg^-1 BW)。M.H.M.R. Fernandes等^[16]报道，体重在20~35 kg波尔杂交公山羊采取CST法和最小内源损失法(MEL)所得净钙维持需要量分别为27.4和16.1 mg·kg^-1 BW。可以看出，前人对钙的维持需要量研究结果由于研究方法和动物品种等因素的不同而与本研究结果存在一定差异。

在动物生长发育过程中，磷主要参与机体组成、能量代谢及调节机体酸碱平衡。在生产实践中，磷随着粪尿等废弃物而被排出动物机体外，并对环境产生一定污染。所以，国内外研究者对磷的需要量研究颇为关注。在反刍动物中，关于磷的净维持需要量的研究结果差别很大。本研究结果显示，20~35 kg杜湖F₁代母羔净磷维持需要量为9.32 mg·kg^-1 BW，该数值低于M.H.M.R. Fernandes等^[16]，S. K.Ji等^[28]和NRC(1985)^[29]报道的净磷维持需要量。此外，ARC (1965)^[30]报道绵羊的净磷维持需要量为42.5 mg·kg^-1 BW，此数值由ARC(1980)^[7]根据内源损失法降为14 mg·kg^-1 BW。磷的内源损失受饲料采食量和饲粮质量等因素影响^[31]。唾液中磷也在磷的代谢中起重要作用^[6]。此外，当毛发和头屑等从动物体脱落时，磷的损失也同样可能会发生。以上因素可能导致不同研究者对净磷维持需要量的研究结果差异较大。

在生物机体中，钠和钾作为电解质能够维持机体渗透压，并控制机体的水代谢。本研究通过比较屠宰法计算得到了20~35 kg杜湖杂交F₁代母羔钠和钾的净维持需要量(表 4)。这些数值结果有别于以往的报道^{[6, 32]}。F.Meschy ^[32]报道育肥期绵羊钠和钾的净维持需要量分别为15和50 mg·kg^-1 BW。ARC (1980)^[7]采用内源粪尿法所得育肥期绵羊钠和钾的净维持需要量分别为25.8和38 mg·kg^-1 BW；NRC(2007)^[6]报道钠的净维持需要量为10.8 mg·kg^-1 BW。以上报道数值均显著高于本研究所得结果。除排泄的粪尿含钠钾外，钠和钾还通过皮肤流汗的形式损失，尤其在炎热潮湿的地区^[16]。上述因素可能导致不同研究者对净钠和钾维持需要量的研究结果差异较大。另外，从试验方法上看，前人均采用矿物质采食与排出的平衡试验进行估测维持需要量，而本试验利用屠宰试验深入到体内矿物质沉积水平，体内矿物质沉积对矿物质体内供需关系更敏感，这可能是造成差异的主要原因。

镁主要分布于骨骼中，在机体中与300多种代谢活动有关^[4]。但从骨骼中重吸收入血的镁却很有限，因此近些年来对镁需要量的估测值在逐渐升高^[6]，尤其是针对孕期和哺乳期的动物^[25]。ARC(1980) ^[7]给出镁的净维持需要量为3 mg·kg^-1 BW，这个推荐量之后被NRC(2007)^[6]和N.F. Suttle^[27]所接受，在实际生产中发挥着重要指导作用。本研究结果显示，20~35 kg杜湖F₁代母羔净镁维持需要量为0.98 mg·kg^-1 BW。这些结果低于NRC(2007)^[6]报道的育肥期绵羊净镁维持需要量3 mg·kg^-1BW。这可能是由于影响镁需要的因素较多^[6]，在生产中动物较易出现缺乏以及人们在研究中对需要量推荐值进行了较保守的估测造成的。

3.2 动物常量元素净生长需要量

动物机体的生长发育相对复杂，研究角度的不同也决定了研究内容的差异。从生化角度来看，动物机体的生长过程就是机体中蛋白质、能量、矿物质和水分等营养成分在体内不断积累的生理过程^[24]。因此，在满足动物机体不同生长速度下，营养物质的沉积需要量就是其相应的净生长需要量。NRC(2007)^[6]报道，绵羊的常量元素净生长需要量分别为钙11 g·kg^-1 EBWG，磷6.0 g·kg^-1 EBWG，钠1.1 g·kg^-1 BWG(体增重)，钾1.8 g·kg^-1 BWG，镁0.41 g·kg^-1 BWG。本研究中，20~35 kg母羔的净生长需要量分别为钙11.93~11.68 g·kg^-1 EBWG，磷6.12~5.71 g·kg^-1 EBWG，钾1.58~1.63 g·kg^-1 EBWG，镁0.41~0.36 g·kg^-1 EBWG和钠1.34~1.24 g ·kg^-1 EBWG。本研究结果显示，对于母羔，钙的净生长需要量高于NRC(2007)^[6]报道；钠和磷与NRC(2007)^[6]报道数值相近；钾和镁要低于NRC(2007)^[6]报道。在本试验条件下，以上结果的不同表明了我国杜湖F₁代羔羊常量元素需要量的特异性。

可能是由于各研究者所采用的试验动物品种和生长阶段以及饲养环境等不同，导致了本试验的测定结果与其他研究者的测定参数存在较大的差距，这也更进一步说明针对我国肉羊品种进行营养需要量研究的必要性。

4 结论 4.1

20~35 kg母羔的常量元素净维持需要量分别为每千克EBW：2.21 mg Ca、11.65 mg P、3.41 mg Na、6.92 mg K和1.23 mg Mg；每千克BW：17.77 mg Ca、9.32 mg P、2.73 mg Na、5.54 mg K和0.98 mg Mg。

4.2

20~35 kg母羔的净生长需要量分别为每千克EBWG：11.93~11.68 g Ca、6.12 ~5.71 g P、1.34~1.24 g Na、1.58~1.63 g K和0.41~0.36 g Mg；每千克BWG：957~934 mg Ca、490~457 mg P、107~99 mg Na、126~130 mg K和33~29 mg Mg。