目前,世界上比较有影响力的反刍动物饲养标准有法国INRA(1989)、英国AFRC(1993)、美国NRC(2001)、日本(2006)、澳大利亚CSIRO(2007)和北欧四国(2010)等标准。中国GB(2004)由中华人民共和国农业部在2004年发布。这些标准确定了反刍动物营养需要并对饲料营养价值进行了评价。不同的饲养标准所采用的能量和蛋白质体系也各有异同。自20世纪70年代开始,能量体系由总消化养分(TDN)体系向饲料单位体系、代谢能体系、净能体系发展,总的趋势是采用净能体系。蛋白质体系经过20世纪80年代前的表观静态概念,到20世纪80年代初经验式计算机动态模型的建立(以NRC为代表),再到20世纪90年代后提出的康奈尔净碳水化合物与蛋白质体系(CNCPS),经历了由静态到动态再到数量化和模型化方向的发展过程。蛋白质体系现已提出的有传统的粗蛋白质(CP)体系(1860)或可消化蛋白质(DCP)体系(1951)、英国的降解-非降解蛋白质(RDP-RUP)体系(影响最广)、法国的小肠可消化蛋白质(PDI)体系、瑞士的小肠可吸收蛋白质体系、北欧的小肠可吸收氨基酸 (AAT)和瘤胃蛋白质平衡 (PBV)体系 (1985)、美国的代谢蛋白质体系 (1985)、前西德的十二指肠粗蛋白质体系、澳大利亚的离开真胃的表观消化蛋白质体系 (1990)、荷兰的小肠可消化蛋白质体系(1991)、中国的小肠可消化蛋白质体系(1994)、康奈尔净碳水化合物与蛋白质体系(CNCPS)等。本文主要介绍中国GB、法国INRA、美国NRC和CNCPS等反刍动物饲养标准与其营养体系。
1 中国GB(2004)
迄今为止我国奶牛饲养标准共发布了三版,第一版于1986年作为国家标准发布(ZB 43007-86),其主要起草人是冯仰廉教授和李永禄教授,该标准提出了我国奶牛以产奶净能为基础的奶牛能量单位(NND)体系。为便于应用,在1989年出版了《奶牛饲养标准和典型日粮配方》。第二版《奶牛营养需要和饲养标准》于2000年发布 , 该版主要起草人是冯仰廉 、莫放、 陆治年和阎汉平,第二版提出了我国较系统的小肠蛋白质体系,该体系考虑了日粮蛋白质在瘤胃中降解和非降解部分, 补充了日粮降解蛋白质转化为瘤胃微生物蛋白质的效率以及微生物蛋白质的合成量等重要参数 , 从而能反映出进入小肠的日粮非降解蛋白质和微生物蛋白质的量。第三版《奶牛营养需要和饲养标准 》在2004年发布,主要起草人是冯仰廉、方有生 、莫放 、张晓明、李胜利 、陆治年和王加启,该版本提出了以小肠可消化粗蛋白为基础的赖氨酸和蛋氮酸营养平衡的建议 。为便于在实际生产中的应用,在2007年出版了《奶牛营养需要和饲料成分》。
中国奶牛饲养标准(2004)采用的能量体系为奶牛能量单位(NND),1NND=1kg含脂率为4%的标准乳能量,即3138kJ产奶净能。为了应用方便,对饲料能量价值的评定和各种牛的营养需要均采用NND和产奶净能表示。该标准的蛋白质体系为小肠可消化蛋白质体系。该标准提供了泌乳牛干物质采食量的预测模型及奶牛生长、维持、产奶和妊娠的能量和蛋白需要及钙磷需要,提出了瘤胃能氮平衡的原理和计算方法,用以检验日粮的能氮平衡及尿素的有效用量计算,并提供了我国奶牛常用饲料的成分与营养价值表,包括我国常见饲料的常规营养成分、瘤胃降解蛋白质、瘤胃可发酵有机物、瘤胃微生物蛋白质产生量、瘤胃能氮给量平衡、小肠可消化粗蛋白及赖氨酸和蛋氨酸含量等营养参数 。
由于我国奶牛养殖在奶牛品种及饲料资源、地理环境与气候等方面与美国、澳大利亚等国存在较大差异,因此我们不能照搬国外的奶牛饲养标准及饲料营养价值参数,需根据我国饲料资源的特点制定适合我国奶牛养殖国情的奶牛饲养标准,这对于指导我国奶牛养殖生产具有重要的现实意义。
2 法国INRA
法国农业科学研究院草食动物研究学部(INRA)于1978年完成了INRA反刍动物营养需要标准,并在2007年开发出相应的饲料配方软件,包括饲料营养价值(1250种粗饲料、50种矿物质原料),每种饲料涉及60项指标。该饲养标准目前除法文外,还被译成了中文、英文和西班牙文。早在1981年,冯仰廉等在黑白花奶牛营养需要的研究一文中就对法国INRA、美国NRC和英国ARC等国奶牛饲养标准的奶牛能量需要和蛋白质需要进行了对比研究。INRA中文版由孟庆祥教授组织翻译,中国农业大学出版社出版。黄亚宇,司如和陈晓波等编写了《牛、绵羊和山羊饲料精要:动物营养需要与饲料成分表·法国INRA 2007年营养成分表(修订版)》,由中国农业大学出版社出版。
INRA反刍动物营养体系采用饲料单位作为能量体系。在该体系中,产奶能量需要要考虑生长代谢能(MEG)、维持代谢能(MEM)和产奶代谢能(MEL)的利用率,用产奶饲料单位(UFL)表示,UFL指每千克大麦的产奶量(kg)。产肉需要考虑MEM和MEG的利用率,用产肉饲料单位(UFV)表示,UFV指每千克大麦的产肉量(kg)。该体系还考虑了粗饲料的采食量,提出来充盈度指数,UEM作为充盈度单位。以青绿饲料牧草1.62kg.DM/d作为一个充盈度,即1.0UEM,麦秸0.7kg.DM/d,其充盈度为1.62/0.7=2.31UEM。
INRA蛋白体系采用小肠可消化蛋白质(PDI)体系,饲料蛋白质的价值由两个参数表示,即PDIN和PDIE,PDIN 为当所有降解蛋白质全部合成微生物蛋白质时小肠可消化蛋白质的最大数量;PDIE表示所有可发酵能量全部用于微生物蛋白质合成时的最大蛋白质产量, 体现了能氮平衡的观念;INRA考虑了AA模型,包括Met和Lys的需要量。
对于饲料营养价值评定,INRA在概略养分分析法的基础上,增加了对饲料NDF、ADF和ADL的测定,并补充微生物和酶的分析,模拟瘤胃消化,以及采用酶测定有机物的消化并提出来多套预测粗饲料营养价值的方法。
3 美国NRC(2001)
美国国家科学研究委员会(NRC)于1944年公布了第一版《奶牛营养需要》,之后经过多次修订,在选用了当前奶牛生产领域中最新的信息和技术包括大量的有关CNCPS的先进理论与技术的基础上于2001年发布了第7版《奶牛营养需要》。早在上世纪八十年代,《奶牛营养需要》就已在我国奶牛营养方面研究中作为参考进行研究,其第7版NRC(2001版)更是由孟庆祥教授主译翻译成中文,中国农业大学出版社出版。
NRC(2001)根据饲料碳水化合物和蛋白质的瘤胃发酵特性对其进行组分区分,并计算各个组分对瘤胃微生物合成和瘤胃后消化道的营养供给量,增加了动物体况、饲养管理以及环境等因素对于动物营养需要影响的内容。讨论了有关干物质采食量方面的内容,并讨论了各大营养物质的代谢与营养需要量,着重讨论了奶牛营养的独特性,重点讨论了NDF和ADF的营养需要量问题,提出了可代谢蛋白(MP)的概念,提供了饲料化学和饲料加工的相关知识,提供了奶牛营养需要量表及各饲料的营养成分表,采用计算机模型对营养需要量进行评估。与静态数据相比,NRC(2001)提供的计算机模型能够描述动物不同生理阶段(维持、泌乳、生长、妊娠)的营养需要量,并将不同饲料原料对营养物质吸收的差异和对动物生产性能造成的影响均考虑在内。而不足之处是,NRC(2001)模型所采用的许多参数是基于有限的实验研究结果提出的,需要更深入的研究和更多实验资料的积累来进一步完善。
4 康奈尔净碳水化合物与蛋白质体系(CNCPS)
CNCPS由美国康奈尔大学1991年提出,是一个基于瘤胃功能、微生物生长规律、饲料的瘤胃消化和外流及动物生理模型的饲料评价系统。CNCPS包括碳水化合物模型和净蛋白质体系两部分,其对饲料能量、蛋白质营养价值的评定及其需要量的预测,充分体现了动态观点,强调饲料、动物及饲养三者间的相互作用,同时将牛的蛋白质营养延伸到氨基酸层面。
CNCPS的主要特点是把饲料的化学分析与植物的细胞成分及反刍动物的消化利用有效结合起来,使分析结果更有参考价值,便于应用计算机为反刍动物编制饲料配方,对于生产更有指导价值。CNCPS根据瘤胃微生物对能量和蛋白质的利用不同,将瘤胃微生物分为发酵结构性碳水化合物(SC)的微生物和发酵非结构性碳水化合物(NSC)的微生物两大类。SC微生物只发酵细胞壁碳水化合物,仅利用氨作氮源,肽对其生长不产生促进作用;NSC微生物发酵非结构性碳水化合物(淀粉、果胶、糖等),可利用氨、氨基酸和肽等作氮源,肽对这类微生物的生长有较强的促进作用。另外,CNCPS在Van Soest体系的基础上考虑了饲料在瘤胃内的消化与流通速率,以及吸收的碳水化合物和蛋白质的利用效率等因素,对饲料中的碳水化合物和粗蛋白质进行了进一步的划分。这种划分首次打破了瘤胃“黑箱”。
CNCPS的应用范围很广,主要包括对饲料营养和生物学价值进行评定,利用CPM和CNCPS软件模型对奶牛生产进行预测等。CNCPS模型在生产中的主要用途是控制饲料成本,保持动物健康,提高经济效益,目前已广泛应用于美国和加拿大等国家。CNCPS在我国首次被提及是在孟庆翔的1996年版NRC肉牛营养需要新体系模型介绍中,自此我国开始了对CNCPS体系的研究,研究方向主要包括饲料CNCPS数据库建设与其营养价值评定,CNCPS模型的研究与验证及在反刍动物生产中的指导运用等。
无论哪一个饲养标准的运用都是在对饲料营养价值评定的基础上,根据奶牛各营养需要及预测模型来指导奶牛日粮配方的制作。因此,要想科学、有效地运用某一种饲养标准,饲料原料营养价值评定及数据库建立是关键,而饲料原料的检测条件及机制建立就显得尤为重要。随着各饲养标准的发展,各营养价值评定体系对饲料原料组成成分的划分越来越细,决定了各饲养标准不能控制不知道组成成分的混合饲料,其对应用人员的专业技术水平要求也越来越高,这也在一定程度上阻碍了反刍动物生产水平的整体提高。因此,需要专业的第三方社会化服务体系来促进反刍动物生产水平的提高,让专业的人做专业的事,更是让专业的事由专业的人来做,只有这样才能促进奶牛养殖业更快的走出低谷,发展到一个新的水平。