對妊娠母豬精準(zhǔn)飼喂的一個(gè)決策支持系統(tǒng)評估（上）

何 穎

（遼寧禾豐牧業(yè)股份有限公司，遼寧 鞍山 114100）

不同妊娠母豬的營養(yǎng)需要差異很大，尤其是在妊娠后期，氨基酸和礦物元素的需要量增加，并受到產(chǎn)仔數(shù)的影響。營養(yǎng)需要的差異也與母豬在授精和不同胎次時(shí)機(jī)體狀況有關(guān)。實(shí)際在多數(shù)豬場中，所有母豬通常都飼喂同一種標(biāo)準(zhǔn)的妊娠日糧，僅僅只有飼喂水平可以受到調(diào)整。通常情況下，氨基酸和礦物元素的營養(yǎng)供應(yīng)受限，主要發(fā)生在青年母豬妊娠后期，而在妊娠早期則會出現(xiàn)過剩現(xiàn)象，這種情況對于老齡母豬更為常見。現(xiàn)已開發(fā)出新技術(shù)來飼喂群養(yǎng)母豬，例如自動喂料站可以輸送幾種不同配方的飼料。而且，精準(zhǔn)飼喂（PF）技術(shù)的開發(fā)，為更好實(shí)時(shí)考慮各影響營養(yǎng)需要的因素，提供了新機(jī)會。關(guān)于這點(diǎn)，已經(jīng)開發(fā)出模型和決策支持系統(tǒng)（DSS），并融合進(jìn)自動飼喂站中用于生長豬的應(yīng)用，近期更多地應(yīng)用于母豬。這些DSS 是基于營養(yǎng)模型來預(yù)測每天每頭豬的營養(yǎng)需要，考慮了動物的特征、生理階段和飼養(yǎng)條件。之前報(bào)道采用PF 模式飼喂的生長豬，即每天每頭豬飼喂高賴氨酸水平（H）和低賴氨酸水平（L）配制的日糧，要比傳統(tǒng)飼喂（CF）的蛋白攝入和氮排泄減少29%，且對豬只平均生長性能沒有不利影響。使用基于真實(shí)豬場數(shù)據(jù)的方法，文章旨在描述和評估精準(zhǔn)飼喂妊娠母豬的DSS，該系統(tǒng)允許每天按不同比例配制2 種不同營養(yǎng)水平日糧。

1 材料和方法

1.1 DSS的開發(fā)

通用方法：實(shí)際上，DSS 將每日發(fā)送指令給自動喂料站，給每頭母豬輸送每種日糧每日所需數(shù)量，進(jìn)而構(gòu)成它們的每日供給。根據(jù)DSS 指令，2 種不同營養(yǎng)水平的日糧將在自動喂料站中被混合后使用。DSS 的決定依賴于1 個(gè)數(shù)據(jù)庫，其中包含豬場一般營養(yǎng)模式規(guī)則和動物的初始狀態(tài)，例如年齡、胎次、授精時(shí)體重（BW）和背膘厚度（BT），以及豬場實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)。豬場營養(yǎng)策略使用母豬及其后代仔豬平均特征（采用InraPorc 對每一胎次進(jìn)行校準(zhǔn)）以產(chǎn)仔后BW 和BT 目標(biāo)值。體重目標(biāo)取決于母豬年齡。通過傳感器實(shí)時(shí)收集的數(shù)據(jù)還可以動態(tài)地觀察母豬（BW、機(jī)體活動和飼料消耗）和環(huán)境（環(huán)境溫度和相對濕度）相關(guān)信息。然而，這些信息的可用性可能因豬場中可用設(shè)備和所收集的數(shù)據(jù)類型而有所不同。為了基于這些數(shù)據(jù)來建立決策，包括在DSS中的營養(yǎng)模型計(jì)算每日所需代謝能（ME）、SID AA 和礦物元素。此后，每日飼料供應(yīng)量由計(jì)算出的能量需要和日糧ME 含量所決定，而輸送的2 種飼料各自所占混合比例由第一限制性氨基酸（例如賴氨酸）需要量來決定。

營養(yǎng)模型：Gaillard 等（2019）詳細(xì)說明了DSS 中所包含的營養(yǎng)模型。在母豬妊娠期間要考慮三部分，體脂、體蛋白和胎兒。利用這三部分水平來估算母豬每日BW 和BT。采用階乘方法計(jì)算能量和氨基酸需要量。ME 需要量是母豬維持需要、胎兒發(fā)育需要和母體生長需要的總和。根據(jù)代謝體重計(jì)算維持需要，母豬的維持需要受到身體活動水平、飼養(yǎng)系統(tǒng)（單籠飼養(yǎng)或者群養(yǎng)）以及環(huán)境溫度的影響。整個(gè)妊娠期體儲所保留的能量是由母體在授精時(shí)體儲能量和分娩時(shí)目標(biāo)體儲能量二者之間差異所決定，通過BW 和BT 計(jì)算而來，計(jì)算公式采用Dourmad（1997）。假設(shè)平均ME效率為0.77，用母豬體儲能量計(jì)算相應(yīng)的ME 需要量（即妊娠母豬ME 需要量=母豬體儲能量/0.77）。胎兒生長所需ME 由胎兒儲存的總能量和相應(yīng)的ME 效率（0.48）來計(jì)算（即胎兒ME 需要量=胎兒儲存能量/0.48）。總氮儲存量是由胎兒和母體組織中的氮儲之和計(jì)算而來。SID AA 需要量是根據(jù)每種氨基酸儲存量和它們各自儲存效率以及維持需要來計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)總腸道可消化磷（STTD-P）需要量是由母豬維持需要、孕體（胎兒和胎盤）生長以及母豬體儲之和計(jì)算而來。Bikker 和Blok（2017）建議假設(shè)磷儲存和維持效率為0.98。

1.2 模擬

使用Python 模型來開發(fā)DSS，該模擬由3 大類指標(biāo)（飼料、環(huán)境和母豬）和1 個(gè)妊娠函數(shù)組成。妊娠函數(shù)計(jì)算每頭母豬不同體組織每天的生長情況和營養(yǎng)需求。飼料類指標(biāo)輸入日糧ME、SID AA 和STTD 礦物元素含量。環(huán)境類指標(biāo)輸入飼養(yǎng)系統(tǒng)（此次試驗(yàn)使用的是群養(yǎng)舍）和室溫（此次試驗(yàn)的室溫18 ℃，熱中性條件）。母豬類指標(biāo)輸入耳標(biāo)號、年齡、胎次、妊娠期的胎兒數(shù)量（LS）、平均仔豬初生重、每頭母豬授精時(shí)BW 和BT、每頭母豬產(chǎn)仔后估算體重以及產(chǎn)仔后平均目標(biāo)BT。

使用DSS模擬出2種飼喂方案，為每頭母豬整個(gè)妊娠期定制一個(gè)完整的飼喂計(jì)劃。單一日糧的傳統(tǒng)飼喂模式方案（CF），使用1 個(gè)對照日 糧（C），含有4.8 g SID Lys/kg和2.5 g STTD-P/kg；與之相比另一個(gè)飼喂方案（PF），使用2 個(gè)試驗(yàn)日糧，一個(gè)是低水平AA 和礦物元素日糧（L：3.0 g SID Lys/kg，2.0 g STTD-P/kg），一個(gè)是高水平AA 和礦物元素日糧（H：6.5 g SID Lys/kg 和3.3 g STTD-P/kg）。3 種日糧能量水平均為13 MJ ME/kg。L飼料和H 飼料的配制是根據(jù)法國2019 年度第一學(xué)期（IFIP，2019）飼料原料的平均價(jià)格來計(jì)算成本的。C 飼料是由L 飼料（48.6%）和H 飼料（51.4%）混合而來。

利用DSS 進(jìn)行模擬，收集2 個(gè)豬場的2 組數(shù)據(jù)庫，比較2 種飼喂方案在養(yǎng)分?jǐn)z入、排泄、養(yǎng)分儲存效率和飼料成本的差異。

1.3 用以評估DSS的數(shù)據(jù)庫

兩組數(shù)據(jù)庫來源于2 個(gè)試驗(yàn)豬場（豬場A 在加拿大，2 511 頭妊娠母豬；豬場B 在法國，2 528 頭妊娠母豬）的2 條不同生產(chǎn)線，均為大白×長白二元母豬。每一組數(shù)據(jù)庫都含有每頭母豬授精之后測量的BW 和BT 以及窩產(chǎn)仔豬特征（LS和窩產(chǎn)仔豬初生重）。根據(jù)每頭母豬在分娩時(shí)的年齡，使用不同豬場校正后的一個(gè)特定方程式測定每頭母豬分娩后的目標(biāo)BW（BWt）：

豬場A（威布爾函數(shù)）：BWt=275 ×（1– exp（-3.824/1 000×AF0.9801））

豬場B（布羅迪模型）：BWt=331.4 ×（1-0.821×exp（-2.121/1 000×AF））

根據(jù)每個(gè)豬場的實(shí)際情況，將豬場A 所有母豬分娩后BT 指標(biāo)鎖定在18 mm、豬場B 鎖定在20 mm。

在豬場A，出生時(shí)平均每窩總出生仔豬數(shù)LS 是14.1±3.3 頭，平均窩產(chǎn)每頭仔豬BW 為1.48±0.24 kg，平均每窩總窩重為20.5±4.4 kg（表1）。母豬授精時(shí)平均BW 從第1 胎次的163 kg 增加到第8 胎次（或更多胎次）的251 kg，而在授精時(shí)BT 往往是第1 胎次和第2 胎次母豬高于隨后胎次母豬（第1、2 胎次BT 和第3-8 胎次的平均BT分別是16.9、15.9 和14.5±0.4 mm）。

在豬場B，出生時(shí)平均每窩總出生仔豬數(shù)LS 是16.0±3.7 頭，平均窩產(chǎn)每頭仔豬BW 為1.41±0.25 kg，平均每窩總窩重為22.0±4.5 kg（表1）。母豬授精時(shí)平均BW 從第1 胎次的156 kg 增加到第8 胎次（或更多胎次）的268 kg，而在授精時(shí)母豬各胎次間BT 變化較小，第2 胎次母豬的BT 最低為13.8 mm，第8 胎次（或更高胎次）母豬的BT最高為16.00 mm（表1）。豬場A和豬場B 母豬的平均胎次數(shù)分別為3.9 和3.5。

1.4 計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析

為了考慮到妊娠階段的影響，從模擬中獲得的每日數(shù)據(jù)被平均加入每周數(shù)據(jù)中。豬場（豬場A 和B）、胎次（初產(chǎn)和經(jīng)產(chǎn)）和妊娠周數(shù)對計(jì)算SID AA（Lys）和礦物元素需要量（STTD-P）的影響使用線性混合效應(yīng)模型進(jìn)行分析，并考慮了母豬的隨機(jī)效應(yīng)。使用R 軟件中NLM 包的LME（線性混合效應(yīng)）函數(shù)來配備線性混合效應(yīng)模型。使用時(shí)間corAR1 函數(shù)計(jì)算每頭母豬在數(shù)周內(nèi)的相關(guān)性，表示對1 階的自相關(guān)結(jié)構(gòu)。當(dāng)P 值＜0.05 時(shí)結(jié)果視作差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 營養(yǎng)需要量的測定

表2 總結(jié)了2 個(gè)豬場中初產(chǎn)和經(jīng)產(chǎn)母豬整個(gè)妊娠期的計(jì)算平均能量需要量和營養(yǎng)需要量。胎次×豬場×周數(shù)三種互作對于所有考慮的營養(yǎng)因素都是差異顯著的（P ＜0.01）。豬場B 中母豬的平均每日計(jì)算ME 需要量高于豬場A（豬場B 為41.1 MJ/d，豬場A為34.6 MJ/d），且隨著胎次增加而增加（初產(chǎn)母豬為33.1 MJ/d，經(jīng)產(chǎn)母豬平均為38.9 MJ/d）。以單位為g/kg 計(jì)算的SID Lys 需要量（表2）隨著妊娠1 -6 周增加，在妊娠7-10周保持穩(wěn)定，接著從妊娠11 周再次增加至妊娠結(jié)束。整個(gè)妊娠期的平均計(jì)算SID Lys 需要量隨著胎次增加而減少（初產(chǎn)為3.47 g/kg，經(jīng) 產(chǎn) 為2.90±0.02 g/kg），豬 場A（3.08 g/kg）高于豬場B（2.94 g/kg）（表2）。以單位為g/d 的每日計(jì)算SID Lys 需要量在早期妊娠階段（1-9 周）中，經(jīng)產(chǎn)母豬低于初產(chǎn)母豬，但是在妊娠后期（14 周-妊娠結(jié)束）經(jīng)產(chǎn)母豬高于初產(chǎn)母豬。以每kg 飼料計(jì)算的STTD-P 需要量在豬場A母豬妊娠9 周后顯著增加，豬場B母豬妊娠10 周后顯著增加（圖1）；此外，該需要量對于妊娠1-9 周母豬而言，經(jīng)產(chǎn)低于初產(chǎn)，從妊娠14 周到妊娠結(jié)束期間則是經(jīng)產(chǎn)高于初產(chǎn)。豬場A 母豬的計(jì)算礦物元素需要量高于豬場B 母豬（豬場A 平均為1.35 g STTD-P/kg，豬場B 平均為1.30 g STTD-P/kg）。

表1 使用DSS 測試描述數(shù)據(jù)庫

2.2 配給組成

平均而言，豬場A 和豬場B的日糧L 分別占該模式預(yù)計(jì)提供的86%和92%。據(jù)估計(jì)，該比例因豬場而異，但初產(chǎn)母豬（豬場A為72%，豬場B 為88%）均低于經(jīng)產(chǎn)母豬（豬場A 為85%，豬場B 為92%）（豬場×胎次互作效應(yīng)P ＜0.01）。在使用PF 模式供應(yīng)母豬日糧的配給中，日糧L 的估算比例隨著妊娠階段逐漸降低，尤其是對于妊娠3 周的初產(chǎn)母豬，豬場A平均值為50%，豬場B 平均值為55%，但是在妊娠最后一周分別下降至36%和42%（圖2）。

表2 豬場（Fa）、胎次（Pa）和妊娠周數(shù)（W）對母豬賴氨酸和礦物元素需要量的影響

圖1 評估所有母豬妊娠階段的計(jì)算平均可消化賴氨酸和磷需要量

圖2 計(jì)算豬場A 和豬場B 在精準(zhǔn)飼喂模式下給母豬飼喂的日糧中L 日糧平均比例

2.3 基于PF模式對SID Lys的評估

在PF 模式中，配給分布的平均計(jì)算SID Lys 含量在豬場A 和豬場B 中分別為3.50 g/kg 和3.28 g/kg，比CF 模式低27%和32%（表3）。PF 模式對于計(jì)算SID Lys 含量的影響隨著胎次增加而增加。事實(shí)上，初產(chǎn)母豬與經(jīng)產(chǎn)母豬相比，豬場A為分別降低17%和29%，豬場B為分別降低29% 和32%（表3）。在PF 模式下，配給中的計(jì)算SID Lys 含量隨著妊娠階段逐漸增加，至妊娠后2 周豬場A 和豬場B 分別增加至平均5.23 g/kg 和4.55 g/kg，而在妊娠前8 周時(shí)分別為平均3.11 g/kg 和3.00 g/kg。與CF 模式飼喂的母豬相比，PF 模式下模擬SID Lys 留存率更高（PF 為45.7%，CF 為33.3%），豬場B 中兩種飼喂模式之間的差異度高于豬場A（P ＜0.01）。此外，初產(chǎn)母豬的模擬SID Lys 留存率高于經(jīng)產(chǎn)母豬，但是CF 母豬和PF 母豬之間的這種提高程度并不受胎次影響。模擬SID Lys 沉積隨著妊娠期而增加，從妊娠前8 周的平均3.48（豬場A）g/kg和3.93（豬場B）g/kg，增加至妊娠后2 周的平均8.21（豬場A）g/kg和8.80（豬場B）g/kg。

圖3 計(jì)算豬場A 和豬場B 中精準(zhǔn)飼喂模式對母豬妊娠階段攝入適量（白色）、缺乏（粉色和紅色）或過量（藍(lán)色）賴氨酸各自比例的影響

圖3 呈現(xiàn)了豬場A（圖3a）和豬場B（圖3b）中所有母豬和初產(chǎn)母豬在采用CF 或者PF 模式飼喂時(shí)，采食適量、過度或者缺乏SID Lys母豬數(shù)量的模擬比例。在2 個(gè)豬場中，估算采用PF 飼喂模式相對于CF 模式能夠減少采食Lys 低于其需要量（例如：＜95%計(jì)算需要量）的母豬比例（即攝入Lys 缺乏的母豬比例），尤其是在妊娠后2 周（豬場A 分別1.05%和43.6%，豬場B 分 別 為0.24% 和13.6%）。對于初產(chǎn)母豬，2 種飼喂模式下的差異評估更為重要，在妊娠后2 周時(shí)采食Lys 缺乏的母豬比例分別為豬場A 中CF 母豬為85%，豬場B 為27%；與之相比，豬場A 中PF 母豬為3.4%，豬場B 為0.05%。此外2 個(gè)豬場中，采食過量Lys 的母豬比例估算值在PF 飼喂模式中降低，該影響對于初產(chǎn)母豬更明顯。

2.4 PF飼喂模式的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響

估算的飼料成本在不同豬場之間是不同的，而且受到飼喂模式的影響。豬場B 估算的妊娠飼料成本（67.5 歐元/母豬）要比豬場A（57.6 歐元/母豬）高17%，CF 飼喂模式下這種豬場之間的差異度（+10.3 歐元/母豬）更高于PF 飼喂模式（+9.6 歐元/母豬）（P ＜0.01）。

氮和磷排泄量的計(jì)算是根據(jù)豬場、胎次和飼喂模式不同而變化（表3）。豬場B 每頭母豬每一妊娠階段的總氮排泄量比豬場A 高17%（豬場B 為29.8 kg N/母豬，豬場A為25.2 kg N/母豬）,2 個(gè)豬場之間的這種差異受到飼喂模式影響，CF模式更高于PF 模式（CF 模式為5.4 kg N/ 母豬，PF 模式 為3.7 kg N/母豬，P ＜0.01）。PF 飼喂模式的母豬整個(gè)妊娠期總體平均N 排放量比CF 母豬低16.7%（分別為25.3 kg N/ 頭母豬和29.8 kg N/ 頭母豬，P ＜0.01），豬場B 的這種飼喂模式不同導(dǎo)致的差異程度高于豬場A（分別為5.8 kg N/頭母豬和4.1 kg N/ 頭母豬，P ＜0.01）。豬場B 的總P 排放量比豬場A 高17.2%（分別為1.43 kg P/頭母豬和1.22 kg P/頭母豬），CF 飼喂模式的這種豬場間差異程度高于PF 飼喂模式（分別為0.25 kg P/頭母豬和0.18 kg P/ 頭母豬，P ＜0.01）。PF 飼喂模式的母豬整個(gè)妊娠期總體平均P 排放量比CF 母豬低14.6%（分別為1.17 kg P/頭母豬和1.37 kg P/頭母豬，P ＜0.01），豬場A 的這種飼喂模式不同導(dǎo)致的差異程度高于豬場B（分別為0.24 kg P/頭母豬和0.15 kg P/頭母豬，P ＜0.01）。經(jīng)產(chǎn)母豬整個(gè)妊娠期總體平均P 排放量比初產(chǎn)母豬高16.7%（分別為1.36 kg P/頭母豬和1.16 kg P/頭母豬，P ＜0.01），CF 飼喂模式母豬的這種不同胎次間差異程度高于PF飼喂模式母豬（分別為0.24 kg P/頭母豬和0.15 kg P/頭母豬，P ＜0.01）。

（未完待續(xù)）