全 文 ：第20卷 第3期
Vol.20 No.3
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2012年 5月
May. 2012
饱和链烷烃技术测定放牧动物
营养状况的几个关键问题
孙泽威1,邓 波2,娄玉杰1,周道玮3*
(1.吉林农业大学动物科技学院,吉林 长春 130118;2.中国农业大学动物科技学院,北京 100193;
3.中国科学院东北地理与农业生态研究所,吉林 长春 130012)
摘要:针对利用饱和链烷烃技术测定放牧动物日粮组成和采食量,评价放牧动物营养状况时存在的几个易忽视的
关键问题,即:日粮代表性样品获取、链烷烃缓释胶囊实际释放率、粪便中偶数外源指示剂(偶数碳原子烷烃)本底
值、链烷烃粪便回收率测定的必要性和适宜方法,以及日粮组分链烷烃浓度模式主成分分析的必要性进行了综述,
以期为链烷烃技术在放牧草食动物营养与生态研究中准确恰当的应用提供依据。
关键词:链烷烃;放牧;采食量;日粮组成
中图分类号:S818.9 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2012)03-0389-04
KeyProblemsonDeterminationNutritionalStatusofGrazingAnimals
SUNZe-wei1,DENGBo2,LOUYu-jie1,ZHOUDao-wei3*
(1.ColegeofAnimalScience&Technology,JilinAgriculturalUniversity,Changchun,JilinProvince130118,China;
2.ColegeofAnimalScience&Technology,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100091,China;
3.NortheastInstituteofGeographyandAgroecology,ChineseAcademyofScience,Changchun,JilinProvince130012,China)
Abstract:N-alkenes-determinationtechniquesareusedtoidentifydietcomposition,feedintake,andtoevaluate
nutritionalstatusofgrazinganimals.Thisarticlesummarizesthesamplingofrepresentativediet,actualreleasing
rateofalkenescontrolreleasecapsule,thebackgroundvalueofevenn-alkenesinfeces,thenecessityandsuitable
methodsofmeasuringfecalrecoveryofn-alkenesandprinciplecomponentanalysisofdietcomponentsn-alkenes
patternswhichareimportantandeasytobeignoredinthisfield.Thebasisofapplyingn-alkenestechniquefor
studyinggrazinganimalnutritionandecologyaccuratelyisprovided.
Keywords:N-alkenes;Grazing;Intake;Dietcomposition
明确放牧草食动物各种养分的摄入状况,剖析
放牧动物的营养限制因素是科学制定补饲制度和草
地载畜量的先决条件。而要客观的了解放牧草食动
物的营养状况,不仅要清楚动物牧草的干物质采食
量,而且采食植物的种类、部位、数量及其养分含量
(或饲用价值)也是必须要明确的参数[1]。
目前,国内外学者普遍认同和采用饱和链烷烃
作为指示剂测定放牧动物的日粮组成、采食量和消
化率,进而评价放牧动物的营养状况[2-6]。该技术已
经在牛[7-8]、羊[9-10]、马[11]、猪[12],甚至是鸽子[6]等动
物上进行了成功的应用与实践,并且扩展到了放牧
加补饲等研究领域[13]。国内学者也对这一技术做
了一些综述[14-15],详细介绍了植物表皮蜡质内链烷
烃的组成、浓度特征、测定方法,以及链烷烃作为指
示剂测定放牧动物采食量及食性的使用方法及计算
方式[14]。本文仅介绍该技术使用过程中几个需要
注意的关键问题。
1 日粮代表性样品的获取
放牧动物究竟采食了哪些牧草,采食的是哪些
部位,要明确放牧动物日粮组成与养分摄入量,获取
动物所采食的代表性日粮样品是至关重要的[16-17]。
收稿日期:2011-11-08;修回日期:2011-12-28
基金项目::“十二五”农村领域国家科技计划(2011BAD17B04)资助
作者简介:孙泽威(1974-),男,吉林磐石人,副教授,博士,研究方向为草食动物营养与生态,E-mail:sunzewei@jlau.edu.cn;*通信作者
Authorforcorrespondence,E-mail:Choudaowei@hotmail.com
草 地 学 报 第20卷
1.1 测定采食量时日粮代表性样品的获取
在选择哪个碳链数烷烃作为指示剂测定和计算
放牧动物采食量方面,国外学者进行了广泛的研究
和探讨,结果表明奇数链烷烃C33和偶数链烷烃C32
是用于测定和计算干物质采食量最理想的一对烷
烃。公式(1)是国内外同类研究中普遍采用的计算
公式。公式中牧草奇数碳原子烷烃浓度Hi 是一项
重要的测试指标,其测试样本应为动物实际采食的
日粮代表性样品。
DMI= DjFj
Fi×Hi-Hj
(1)
其中:Hi 是牧草中奇数链烷烃 C33的浓度
(mg·kg-1),Fi 是粪便中奇数链烷烃 C33的浓度
(mg·kg-1),Hj 是牧草中偶数链烷烃C32的浓度
(mg·kg-1),Fj 是粪便中偶数链烷烃C32的浓度
(mg·kg-1),Dj是外源指示剂C32烷烃的实际释放
速率(mg·d-1)。
1.1.1 食管瘘管法 目前应用比较成功的方法为
食管瘘管法,该方法通过安装食管瘘管直接获取了
动物采食的日粮样本。但该方法存在一些弊端:①
获取的样本仅能反映10~30min短暂时间内的采
食状况,难以反映全天的采食动态;②安装食管瘘管
后,采食食物无法入胃,动物的饥饿状态会影响牧草
的选择;③手术后动物处于非正常生理状态,其食性
可能受到影响;④若想达到90%的准确率,则至少
需要24头动物安装食管瘘管,成本较高。一些研究
中仅使用1~2头食管瘘管动物,其研究结果的客观
性值得商榷。
1.1.2 模拟采样法 模拟采样法也被用来获取日
粮代表性样品[18-20]。但该方法需要采样者与放牧动
物十分熟悉以免影响其放牧采食行为。采样者需要
时刻观察目标动物的采食情况,待目标动物离开采
食地点后立即前往观察采食痕迹,并模拟动物的采
食高度和部位采集样品。该方法在草地群落简单的
情况下,可以比较客观地对动物采食牧草的种类和
部位进行定性,但不同牧草的比例则难以准确确定。
由于不同种类牧草,甚至是同种牧草不同部位的链
烷烃浓度存在差异[5,8-9],如果不能相对准确地获得
日粮代表性样品,则测试牧草中奇数碳原子烷烃浓
度时,结果将会受到很大影响。
1.2 测定日粮组成时代表性样品的获取
目前研究比较多采用的仍是上述2种方法,食
管瘘管法可直接获取日粮样本,但由于存在上述弊
端,操作相对比较困难;模拟采样法简便易行,在植
被群落较简单的草地和季节可以比较准确地确定放
牧动物采食牧草的种类和部位。而在链烷烃技术测
定放牧动物日粮组成过程中只需测定动物采食各种
牧草部位的链烷烃浓度,各种牧草所占的比例是要
最终测定的结果,不需在采样过程中确定。因此,在
利用链烷烃技术测定日粮组成时模拟采样法是目前
比较合适的选择。
2 链烷烃缓释胶囊缓释率的测定
2.1 测定链烷烃缓释胶囊释放率的必要性
在链烷烃技术的应用中,多数研究者均选用新
西兰Captec公司生产的链烷烃控制释放胶囊来投
喂C32和C36偶数碳原子烷烃作为外源指示剂[8,21]。
该胶囊说明书中注明,胶囊内链烷烃能以每天50
mg的速度稳定释放,并持续约20d。但这个设计
释放速度是利用食管瘘绵羊在黑麦草(Loliumpe-
renne)和三叶草(Triofliumrepens)混播草地上测
定的[1],试验动物不同,放牧草地的变化均会导致释
放速率的改变[4]。作者在松嫩天然羊草(Leymus
chinensis)草地放牧绒山羊营养状况的研究中发现,
6月份投饲的链烷烃胶囊中C32和C36的实际释放率
分别为羯羊:53.5和48.5mg·d-1,母羊:53.2和
48.2mg·d-1;8月份投饲的链烷烃胶囊中C32和C36
的实际释放率分别为羯羊:54.6和49.8mg·d-1,母
羊:54.3和49.2mg·d-1;与该链烷烃胶囊C32和C36
的设计释放率50mg·d-1存在一定差异[5]。
由此可见,动物种类、性别、草地类型等均会影
响缓释胶囊的释放速率,链烷烃缓释胶囊释放速率
的测定是十分必要的。
2.2 链烷烃缓释胶囊释放率的测试方法
链烷烃缓释胶囊释放率的测定看似简单,但一些
研究往往忽视了粪便中C32和C36偶数碳原子烷烃本
底浓度的测定和校正[7,22]。虽然相对于奇数碳原子
链烷烃浓度来说,牧草中偶数碳原子烷烃数量较
少[1,4,23-24],但实际测定数值表明,黄蒿(Artemisiasco-
paria)干物质中C32浓度高达10.2mg·kg-1,苣荬菜
(Sonchusbrachyotus)和苍耳(Xanthiumsibiricum)干
物质中C32浓度也分别达到7.2mg·kg-1和8.3
mg·kg-1,C36的 浓 度 在 黄 蒿 和 冷 蒿(Artemisia
frigida)的干物质中也分别达到了4.6mg·kg-1和
093
第3期 孙泽威等:饱和链烷烃技术测定放牧动物营养状况的几个关键问题
3.6mg·kg-1[5],如果忽略不计牧草中投喂外源指示
剂的本底浓度,对采食量的计算结果会产生很大的影
响。比较客观的做法应该是选择2组动物:组1投喂
链烷烃缓释胶囊,组2不投喂,在放牧过程中安装集
粪袋进行为期3~5d的全收粪。测定组1(F1)和组2
(F2)动物粪便中C32和C36偶数碳原子烷烃浓度,记录
排粪量(T),则链烷烃缓释胶囊释放速率=(F1-F2)
×T。
3 链烷烃回收率的测定
3.1 链烷烃回收率测定的必要性
理想的指示剂应该为惰性的,基本不被动物所
消化,回收率为100%[25]。但实际上目前几乎没有
能完全回收的指示剂,链烷烃也是如此[26]。Sun等
[5]在松嫩羊草草地绒山羊放牧研究结果表明,C25,
C27,C29,C31,C32,C33,C35和C36烷烃均不能完全
回收,并且随着链烷烃碳链数的增加,粪便回收率也
有明显升高的趋势;各种链烷烃回收率的平均值最
低的为C25(62.6%),最高为C36(89.3%);无论是6
月份还是8月份,羯羊和母羊粪便中相同碳链数链
烷烃回收率之间均无显著差异;但奇数链烷烃C31,
C33和C35的回收率却差异较大;比较2期试验中C31
与C32,C35与C36回收率的差异发现,无论羯羊与母
羊,奇数链烷烃的回收率均低于偶数链烷烃。
由此可见,链烷烃不仅不能完全回收,而且回收
率较低,如果不进行回收率的测定和校正,日粮组成
与采食量的计算结果会有很大的误差。
3.2 链烷烃回收率测定方法
由于计算链烷烃回收率需要已知食入各种链烷
烃总量和粪中排出的各种链烷烃总量,故日粮的采
食量和排粪量需要确定。因此,在放牧试验进行过
程中需要伴随一组舍饲试验[5]。日粮可以根据模拟
采样法进行采集,各种牧草按照鲜重相同比例,放置
在动物面前的长条饲槽内,各种牧草间适当隔开,记
录饲喂前后各种牧草重量计算各种牧草采食量;7d
预饲后,每天记录采食量和排粪量,收集每种日粮组
分样品和粪样,连续收集6d,用以测定日粮及粪便
中各种链烷烃浓度,计算其回收率。
粪便中奇数碳原子烷烃的浓度需要通过回收率
校正后方可带入采食量与日粮组成的计算公式中计
算采食量和日粮组成。
4 主成分分析在日粮组成测定中的必
要性
一些牧草甚至同一牧草的不同部位各种碳原子
数烷烃的浓度模式不同,因此链烷烃技术才被应用
于放牧动物日粮组成的测定,同时这也意味着日粮
中各种牧草链烷烃浓度模式的显著差异是链烷烃技
术得以应用的必要条件[19]。所以在测得日粮中每
个组分各种碳原子数烷烃的浓度后,需要对不同日
粮组分的链烷烃模式进行主成分分析,主成分分析
所产生的特征向量又需进一步通过方差分析检验其
差异显著性[4-5,27]。如果日粮中某些组分链烷烃浓
度模式无显著差异,可将这些组分合并为日粮中的
一类组分进行计算,否则无法准确区分日粮的组成
情况。
5 小结
在利用链烷烃技术测定放牧动物日粮组成、采
食量和消化率时,日粮代表性样品的获取十分重要,
测定日粮组成时模拟采样法可满足要求;在日粮组
成未知的情况下测定日粮干物质采食量,则适宜利
用食管瘘管动物获取日粮样本。链烷烃缓释胶囊的
实际释放率、牧草中偶数碳原子烷烃浓度本底值、粪
便中链烷烃回收率的测定以及日粮组成研究中日粮
组分链烷烃浓度模式的主成分分析是十分关键的环
节,不容忽视。
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(责任编辑 李美娟)
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