70～100 kg 牦牛犢牛鈉、鉀、鎂元素分布規(guī)律及生長需要量

段嘉鈺，張博，操君，劉書杰，崔占鴻

（1. 青海大學畜牧獸醫(yī)科學院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部青藏高原放牧牦牛藏羊動物營養(yǎng)與飼草料重點實驗室，青海省牦牛工程技術研究中心，青海省高原放牧家畜動物營養(yǎng)與飼料科學重點實驗室，青海 西寧 810016；2. 海北藏族自治州高原生態(tài)畜牧業(yè)科技示范園管委會，青海 海北 810299）

牦牛是青藏高原地區(qū)的優(yōu)勢反芻畜種［1］，對氧氣缺乏、草料匱乏的高寒草原生存環(huán)境適應能力較強，是高寒牧區(qū)無法取代的生產(chǎn)生活資料和支柱產(chǎn)業(yè)［2］。牦牛在高寒牧區(qū)以放牧飼養(yǎng)為主，但高原上牧草9 月中下旬開始迅速枯萎，質(zhì)量明顯降低，導致放牧期間的牦牛攝入量無法得到滿足，生產(chǎn)性能明顯下降，這些均限制了青海牦牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［3-4］。同時，高原嚴酷的自然環(huán)境和牦牛犢牛終年放牧的飼養(yǎng)方式，以及草場退化和牧草生產(chǎn)季節(jié)性的不平衡，使草畜矛盾突出［5］，導致牦牛的飼養(yǎng)管理明顯落后于肉牛。其中犢牛作為牦牛產(chǎn)業(yè)的基礎，飼養(yǎng)質(zhì)量對成年牦牛的生產(chǎn)性能起到?jīng)Q定性作用［6］。為了使牦牛在生產(chǎn)過程中有效避免上述問題，使牦牛犢牛更快更好地生長，同時提高養(yǎng)殖效益和增加牧民的經(jīng)濟收入，必須對現(xiàn)有的飼養(yǎng)方式和管理體系做出改變。近些年，冬春季節(jié)舍飼和補飼精料可以顯著提高牦牛的生長性能，改善瘤胃發(fā)酵參數(shù)和血液生理生化指標，提高經(jīng)濟效益［7-9］。青藏高原牦牛產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有賴于牦牛犢牛早期的高質(zhì)量培育［10］，制定牦牛犢牛的飼養(yǎng)標準是最重要的環(huán)節(jié)。

牦牛犢牛的生長發(fā)育離不開各種營養(yǎng)成分的供應，礦物質(zhì)元素是維持動物健康不可或缺的營養(yǎng)物質(zhì)，對動物機體穩(wěn)態(tài)維持、后代繁殖以及生產(chǎn)性能都至關重要［11］。生育受阻，生產(chǎn)性能下降與礦物質(zhì)元素的缺乏或過量有著密切的聯(lián)系，所以滿足動物機體對礦物質(zhì)元素的營養(yǎng)需要是實際生產(chǎn)工作中必須考慮的關鍵點［12］。鈉、鉀和鎂都是屬于常量礦物質(zhì)元素［13］，能夠維持動物機體穩(wěn)態(tài)和新陳代謝，長期缺乏或含量過高都會威脅動物機體健康［14］。因此，制定牦牛犢牛的礦物質(zhì)需要量是目前亟待解決的問題。本實驗室團隊在前期完成了生長期牦牛能量和蛋白質(zhì)營養(yǎng)需要量的研究，在此基礎上，本試驗旨在探究70～100 kg 牦牛犢牛主要常量礦物質(zhì)元素鈉、鉀、鎂的生長需要量，綜合采用飼養(yǎng)試驗和比較屠宰試驗相結(jié)合的方法，測定牦牛體內(nèi)各組織的礦物質(zhì)含量，從而得到常量礦物質(zhì)元素鈉、鉀、鎂在體內(nèi)的分布規(guī)律并建立數(shù)學模型進行預測，獲得牦牛犢牛生長后期礦物質(zhì)元素鈉、鉀、鎂的凈生長需要量參數(shù)，為青藏高原地區(qū)牦牛犢牛健康培育及其飼養(yǎng)標準的建立提供重要參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

本試驗于2020 年11 月至2021 年1 月在青海省海北高原現(xiàn)代生態(tài)畜牧業(yè)科技示范園管委會進行，海拔為3010 m，年平均溫度為1.5 ℃。歷時75 d，預試期15 d，正試期60 d。

1.2 試驗動物及試驗設計

本試驗采用單因素隨機分組設計，選取21 頭體況良好、體重相近［（60.44±4.59） kg］的5 月齡公牦牛犢牛（購自青海省大通種牛場）作為試驗對象，隨機分為3 組，每組7 頭，即初期屠宰組（BL 組）、中期屠宰組（M 組）、末期屠宰組（F 組）。3 組犢牛均飼喂相同的基礎飼糧，BL 組（試驗期第1 天）、M 組（試驗期第30 天）、F 組（試驗期第60 天）的牦牛犢牛平均體重分別達到73.61、81.96 和96.53 kg 時，各組隨機選擇5 頭進行屠宰，F(xiàn) 組犢牛屠宰后試驗結(jié)束。

1.3 試驗日糧

參照《肉牛飼養(yǎng)標準》［14］制定體重為60.00 kg 哺乳期牦牛犢牛的飼糧配方。其中粗料為粉碎后的苜蓿（Medicago sativa）干草，粉碎長度為3～5 cm。試驗日糧組成和營養(yǎng)水平如表1 所示。

表1 試驗日糧組成及營養(yǎng)水平（絕對干物質(zhì)基礎）Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets （extremely dry matter basis）

1.4 飼養(yǎng)管理

在試驗開始前，對各組牦牛犢牛做好標記，預試期前進行免疫驅(qū)蟲處理。犢牛單欄飼養(yǎng)，3 組試驗犢牛在每天08：00 和18：00 分別飼喂一次基礎日糧（先飼喂精料，后飼喂粗料），精粗比均為3∶7，日飼喂量根據(jù)前1 d 的平均日采食量進行調(diào)整，以確保飼槽內(nèi)有10%左右的剩余日糧［15］。試驗期間定期對圈舍進行消毒和清潔工作，保證犢牛在圈外有足夠的活動空間和充足的陽光，犢牛自由飲水。

1.5 樣品采集與指標測定

1.5.1 屠宰程序 試驗結(jié)束時，屠宰流程依據(jù)Galvani 等［16］建立的屠宰程序，每組隨機抽取5 頭試驗犢牛，在屠宰前1 d 的下午4：00 禁食禁水，并稱重，記錄為體重（body weight， BW）。第二天試驗動物頸靜脈放血處理后，收集血液并稱重，重量記錄為宰前活重（slaughter body weight， SBW），并記錄內(nèi)臟、皮、毛、頭、蹄、胴體的重量。清除胃腸道內(nèi)容物（瘤胃、網(wǎng)胃、瓣胃、皺胃、小腸和大腸），并將其稱重，以獲得空腹體重（empty body weight，EBW）。然后沿著犢牛的頭和胴體縱軸劈開，左右兩側(cè)進行稱重，胴體、頭部、前肢和后肢的右半部分離肉、脂肪和骨骼［17］。其他部分指標的計算公式如下：

1.5.2 體組織樣品中常量礦物質(zhì)元素Na、K 和Mg 的測定 體組織樣品包括：肉、骨骼、脂肪、皮、毛和內(nèi)臟（含血液），用粉碎機粉碎后稱重并記錄數(shù)據(jù)，各體組織樣品充分混勻后收集兩份，每份500 g，一份樣品用于干物質(zhì)（dry matter， DM）含量的測定，另一份樣品（除牛毛外）進行凍干處理，將凍干后的樣品再次粉碎混勻，保存待測［18］。使用干灰化法進行樣品前處理獲得粗灰分［19］，常量礦物質(zhì)元素鈉（Na）、鉀（K）和鎂（Mg）的測定方法參考原子吸收分光光度法，工作條件見表2。用TAS-990 原子吸收分光光度計測定體組織樣品中鈉（Na）、鉀（K）、鎂（Mg）的含量［20］，其標準曲線方程見表3。

表2 常量礦物質(zhì)元素的原子吸收分光光度計工作條件Table 2 UV spectrophotometer working conditions of macromineral elements

表3 常量礦物質(zhì)元素的標準線性回歸方程及相關系數(shù)Table 3 Linear regression equations and correlation coefficients of macromineral elements

1.5.3 鈉、鉀、鎂生長需要量計算 依據(jù)（英國）農(nóng)業(yè)研究委員會（Agricultural Research Council， ARC）［21］報道，體內(nèi)礦物質(zhì)含量可以通過與空腹體重的對數(shù)異速生長模型來推導：

式中：y表示動物體去除內(nèi)容物后含有的常量元素質(zhì)量（g），a為截距，b表示回歸系數(shù)，x表示空腹體重。

公式6 可預測常量元素在不同空腹體重下的凈生長需要量，是由公式5 變形求導數(shù)得到。

式中：y'表示每增加單位空腹體重所需要的常量元素量（g·kg-1）；EBW單位為kg；a和b由公式5 得到。單位體增重所需常量元素量的計算需通過BW 和EBW 比值的轉(zhuǎn)換來獲得，屠宰前空腹12 h 后的體重用BW 表示［22］。

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1.6 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2010 進行初步整理，用SPSS 20 統(tǒng)計軟件One-way ANOVA 進行方差分析，差異顯著則用Duncan 多重比較檢驗。以P＜0.05 作為差異顯著的判斷標準，0.05≤P＜0.10 作為升高或降低趨勢的判斷標準。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長體重牦牛犢牛屠宰性能的研究

由表4 可知，肉、內(nèi)臟（含血液）、皮和毛的重量隨牦牛犢牛體重的增加而顯著增加（P＜0.05），F(xiàn) 組骨和脂肪重量顯著高于BL 和M 組（P＜0.05），其中BL 和M 組的骨和脂肪重量差異不顯著（P＞0.05）；3 組間的凈肉率和肉骨比無顯著性差異（P＞0.05），凈肉率為33.20%～35.80%，肉骨比為2.15～2.52，而M 組的屠宰率顯著高于BL 和F 組（P＜0.05），為49.00%～53.20%；3 組的骨重分別占宰前活重的18.73%、18.61%和18.74%，脂肪重分別占宰前活重的2.92%、2.82%和2.65%；而肉重分別占宰前活重的33.16%、35.96%和34.84%，3 組間差異顯著（P＜0.05）。

表4 不同生長體重牦牛犢牛的屠宰性能Table 4 Slaughter performance of yak calves with different growth weights

2.2 牦牛犢牛生長后期礦物質(zhì)元素鈉、鉀、鎂體內(nèi)分布規(guī)律的研究

由表5 可知，F(xiàn) 和M 組脂肪的干物質(zhì)含量顯著高于BL 組（P＜0.05），M 組皮的干物質(zhì)含量高于BL 和F 組（P＜0.05），骨、脂肪和內(nèi)臟（含血液）組織中的干物質(zhì)含量隨體重的增加而增加，說明隨牦牛犢牛日齡的增加，機體水分含量有逐漸降低的趨勢。

表5 不同生長體重階段牦牛犢牛各組織中干物質(zhì)含量Table 5 Dry matter content in each tissue of yak calves at different growth weight stages （%）

由表6 分析可知，骨骼中鈉所占比重最大，占體內(nèi)鈉總量的44.58%，在肉、皮、內(nèi)臟（含血液）中的含量也較為豐富，分別占總量的25.90%、11.70%、13.51%，在脂肪和毛中也有少量鈉分布；犢牛隨著體重的增加，體內(nèi)鈉沉積量也顯著增加（P＜0.05）。

表6 鈉在牦牛犢牛體組織中的分布Table 6 Sodium distribution of body tissue in yak calves

由表7 分析可知，鉀在肉中分布量最大，占體內(nèi)鉀總量的57.87%，在骨骼、皮、內(nèi)臟（含血液）、毛中也有少量分布，分別占體內(nèi)鉀總量的18.03%、6.22%、12.93%、3.84%，在脂肪中的分布最少，僅為體內(nèi)鉀總量的1.12%；體內(nèi)鉀沉積量隨犢牛體重增長而顯著增加（P＜0.05）。

表7 鉀在牦牛犢牛體組織中的分布Table 7 Potassium distribution of body tissue in yak calves

由表8 分析可知，骨骼是鎂主要分布的部位，占體內(nèi)鎂總量的64.79%；鎂在肉中的含量占體內(nèi)鎂總量的25.77%，僅次于骨骼；在皮、內(nèi)臟（含血液）、脂肪和毛中均有分布，但含量較低，并且體內(nèi)鎂沉積量隨犢牛體重增長而顯著增加（P＜0.05）。

表8 鎂在牦牛犢牛體組織中的分布Table 8 Magnesium distribution of body tissue in yak calves

2.3 牦牛犢牛生長后期鈉、鉀、鎂的凈生長需要量

表9 牦牛犢牛體內(nèi)常量礦物質(zhì)含量與空腹體重異速回歸關系Table 9 Allometric regression relationship between macromineral content and fasting body weight in yak calves

表10 顯示了70～100 kg 體重階段牦牛犢牛的常量礦物質(zhì)元素鈉、鉀和鎂的凈生長需要量預測方程，并計算得出70、80、90 kg 體重下牦牛犢牛鈉、鉀和鎂的凈生長需要量分別為0.73～0.74 g·kg-1EBW、2.49～2.65 g·kg-1EBW 和0.35～0.40 g·kg-1EBW。牦牛犢牛在70、80、90 kg 時，BW 與EBW 轉(zhuǎn)換系數(shù)分別為BW∶EBW=1.39、1.41、1.42。

表10 牦牛犢牛生長后期常量礦物質(zhì)凈生長需要量預測值Table 10 Net macromineral requirements for growth （NRG）of yak calves in different growing periods

3 討論

3.1 不同生長體重牦牛犢牛屠宰性能的研究

營養(yǎng)物質(zhì)被動物攝入后，優(yōu)先分配給代謝旺盛的組織器官，在機體中沉積的順序為神經(jīng)、骨骼、肉和脂肪。Gomes 等［23］對5～20 kg 體重薩能山羊的營養(yǎng)需要量研究顯示，相對機體生長速度而言，骨骼組織生長速度較快，尤其是在幼畜初期階段，隨體重增加，骨重比逐漸降低［24］。本試驗結(jié)果表明牦牛犢牛隨體重增長，肉和脂肪重量占比有上升趨勢，說明肉和脂肪生長速度較快。其中骨骼由13.27 kg 增加至16.95 kg，增加了27.73%，而機體生長速度增加了27.66%，骨骼生長速度略高于機體生長速度，這與上述研究結(jié)果規(guī)律一致。說明本試驗中選用牦牛犢牛處于生長后期階段，骨骼生長速度仍處在快速發(fā)育階段，同時肉生長和脂肪沉積也逐漸加快，這與牦牛犢牛處于生長后期時機體骨骼和肉組織均處于快速生長的規(guī)律一致。

本試驗中屠宰率和凈肉率為49.00%～53.20%和33.20%～35.80%。王永超等［25］探究補飼精料對荷斯坦奶牛犢牛屠宰性能的影響，得出處理組A［代乳粉和羊草（Leymus chinensis）］、處理組B（代乳粉、顆粒料和羊草）的屠宰率和凈肉率無顯著差異（P＞0.05），但二者均維持在較高水平，分別為56.98%、41.58%和56.95%、40.54%，本試驗結(jié)果較低，說明補飼精料能夠提高犢牛的屠宰率和凈肉率。楊振等［26］通過對剛出生的尕力巴犢牛進行6 個月育肥后屠宰，發(fā)現(xiàn)本試驗的結(jié)果高于屠宰率［（40.5±0.71）%］和凈肉率［（28.4±1.33）%］，說明本試驗選用的5 月齡犢牛生長發(fā)育良好。

3.2 牦牛犢牛生長后期礦物質(zhì)元素鈉、鉀、鎂體內(nèi)分布規(guī)律

常量礦物質(zhì)存在于動物體內(nèi)的所有組織中，在體內(nèi)分布是一個動態(tài)的變化過程，其中鈉和鉀是電解質(zhì)的重要組成部分，對維持機體穩(wěn)態(tài)至關重要。有研究認為鈉主要分布于細胞外液，骨骼中也存在少量鈉［27］；紀守坤［18］研究表明公羔羊和母羔羊中骨骼的鈉含量分別為41.14%和44.96%，是機體中鈉含量最豐富的部位。本試驗結(jié)果骨骼中鈉含量分布最高，占比為44.58%，與紀守坤［8］的研究結(jié)果接近。本試驗鉀主要分布于肉中，占鉀總量的57.87%，與楊鳳［27］、紀守坤［18］和馬雪豪［28］報道鉀的主要分布部位為肉相一致，并測定鉀在肉中的占比分別為40.50%～44.54%［18］和37.00%～40.00%［28］，本試驗數(shù)據(jù)高于前者，可能與牦牛肉富含礦物質(zhì)元素的特性有關。美國國家科學研究委員會（National Research Council， NRC）［29-30］認為在機體分布中骨骼為鎂的第一富集部位，細胞內(nèi)次之，細胞外含量較少，占比分別為70%、29%、1%。楊鳳［27］認為60%～70%的鎂位于骨骼中。本試驗結(jié)果顯示骨骼鎂含量占總含量的64.79%，與前人的研究結(jié)果一致。

3.3 牦牛犢牛生長后期鈉、鉀、鎂的凈生長需要量

動物機體生長過程是非常復雜的，是機體化學成分（蛋白質(zhì)、能量、礦物質(zhì)、維生素和水等）在體內(nèi)不斷積聚的過程［31］。因此，凈生長需要量作為動物機體不同生長速度對應的營養(yǎng)物質(zhì)的沉積需要量，是動物營養(yǎng)需要量研究的重要一環(huán)。本研究結(jié)果表明，牦牛犢牛生長后期鈉、鉀、鎂凈生長需要量分別為：0.73～0.74 g·kg-1EBW、2.49～2.65 g·kg-1EBW 和0.35～0.40 g·kg-1EBW。其中鎂需要量主要受動物年齡、生理階段及飼糧鎂生物利用率的影響。Grace［32］得出反芻動物肉牛鎂的生長需要量為0.45 g·kg-1增重，本試驗結(jié)果與之接近。Tucker等［33］的研究也表明在不添加離子載體情況下，幼齡奶用犢牛鉀的需要量應不超過0.55%（5.5 g·kg-1），說明本試驗結(jié)果處于合理范圍內(nèi)。然而有研究表明，非泌乳肉用母牛鈉的需要量不超過0.06%～0.08%［34］，本試驗結(jié)果高于該報道。紀守坤［18］在對20～35 kg 體重的羔羊進行研究時，獲得鈉、鉀和鎂的凈生長需要量分別為1.16～1.72g·kg-1EBW、2.07～4.07 g·kg-1EBW 和0.35～0.37 g·kg-1EBW，本試驗結(jié)果與其存在差異。可能是因為各試驗選用的試驗動物品種和生長階段，包括飼養(yǎng)環(huán)境有差別，從而導致本試驗的測定結(jié)果與其他研究者的測定結(jié)果存在差異。因此這也進一步說明針對我國高原牦牛進行營養(yǎng)需要量研究的必要性和重要性。

4 結(jié)論

鈉、鎂主要分布于牦牛骨骼中，鉀分布在肉中，3 種礦物質(zhì)元素沉積量均隨體重增加而增長。牦牛犢牛生長后期常量礦物質(zhì)元素需要量預測模型和需要量為：鈉的預測模型為NRGNa=1.0125×EBW-0.0807，凈生長需要量為0.73～0.74 g·kg-1EBW；鉀預測模型為0.8810×EBW0.2650，凈生長需要量為2.49～2.65 g·kg-1EBW；鎂的預測模型為0.04567×EBW0.5209，凈生長需要量為0.35～0.40 g·kg-1EBW。