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第三节影响维持需要的因素1第十六章维持的营养需要动物不能把食入的营养物质完全转化为动物产品，即肉、奶、蛋、毛等，总有一部分饲料净能、蛋白质等营养物质被损耗掉,这是动物生存过程中维持正常生命活动必不可少的营养损耗。生产产品的动物对营养物质的总需要等于维持损耗和生产需要之和，即营养需要=维持+生产。不同种类动物生物学特性和营养要求不同，维持损耗不一样，但维持基本生存的方式和维持代谢的基本过程大致相同。本章主要介绍动物维持营养需要的概念和确定维持营养需要的基本方法及影响维持营养需要的因素。第一节维持需要的概念及意义一、维持和维持需要(一)维持动物营养中，维持是指动物生存过程中的一种基本状态,在这种状态下，成年动物或非生产动物保持体重不变，体内营养素的种类和数量保持恒定，分解代谢和合成代谢过程处于动态平衡。生长或生产产品的动物，体内营养素周转代谢保持动态平衡，在不同条件下动物的分解代谢能力和合成代谢能力不变，但不能保持体成分之间的比例恒定不变，产毛动物在维持或低于维持，甚至绝食状态下毛都会生长，体内脂肪和蛋白质比例也会发生变化，同样，生长动物在维持代谢过程中可导致体蛋白增加，体脂肪减少，但维持代谢过程中体成分之间的动态变化仍可使体重保持不变。(二)维持需要是指动物在维持状态下对能量和其他营养素的需要。营养物质满足维持需要的生产利用率为零。这种需要仅维持生命活动的基本代谢过程，弥补营养素周转代谢的损失以及必要的活动需要。二、维持需要的意义和作用(一)维持需要在动物营养需要研究中的意义在动物营养需要研究中，维持需要研究是一项基本研究，对于探索具有普遍意义的营养需要规律，比较不同种类动物或同一种类动物在不同条件下的营养需要特点具有重要意义和作用。一头100kg体重的肉牛和100只1kg体重的肉兔，营养需要明显不同，其中维持需要不同是一个重要原因。但两种动物的营养需要都可用维持加生产进行描述。研究维持需要也是剖析影响动物代谢有关因素、阐明维持状态下营养素的利用特点,寻求生理条件下营养素的代谢规律和进一步探索提高营养素利用效率等的重要手段和方法。(二)维持需要对动物生产的指导作用在动物生产中，维持需要属于非生产需要，但又是必不可少的部分。合理平衡维持需要与生产需要之间的关系，尽可能减少维持消耗，可提高生产效率。表16－1表明，不同种类动物的维持需要不同；同类动物在体重一致时，维持需要相同，但当动物摄入ME高于维持需要时，生产部分占的比例越大，维持需要占的比例则越小。在动物生产潜力允许范围内，增加饲料投入，可相对降低维持需要，从而增加生产效益。维持需要是动物生产企业制定生产计划，确定主要经济技术指标，预测动物生产效率的主要参考依据之一。现代动物生产，饲料成本是影响生产效益的主要因素，平均占生产总成本的50－80％。降低维持的饲料耗费必然是一个主要考虑的因素。因此，我们应该在动物生产中合理计划生产规模，适当选择动物，把尽可能多的饲料用于生产，减少维持，方能制定出有利于经济效益的生产计划和比较准确可靠的经济技术指标。表16－1畜禽能量摄入与生产之间的关系种类体重(kg)摄入ME(MJ/日)产品(MJ/日)维持需要ME（MJ／日）维持占(％)生产占(％)猪猪鸡鸡奶牛奶牛奶牛200502250050050019.6517.140.420.6733.0271.48109.93010.0300.25038.4676.9119.657.110.420.4233.0233.0233.021004110063100463005903705470引自Mcdonald，p.etal(1995)p.287。第二节动物维持状态下的营养需要一、维持的能量需要(一)有关概念及定义1．基础代谢指健康正常的动物在适温环境条件下、处于空腹、绝对安静及放松状态时，维持自身生存所必要的最低限度的能量代谢。基础代谢是维持能量需要中比较稳定的部分。各种动物都有自己的最低能量代谢强度。不过动物生命活动中真正的最低能量代谢，只有在理想条件下保持休眠状态才能实现，这对于人以外的动物很难准确测定。因此，在实际研究中,测定较多的是绝食代谢。2.绝食代谢(饥饿代谢或空腹代谢)动物绝食到一定时间，达到空腹条件时所测得的能量代谢叫绝食代谢。动物绝食代谢的水平一般比基础代谢略高。绝食代谢条件：第一，动物处于适温环境条件，健康正常，营养状况良好。第二，动物处于饥饿和空腹状态。对此条件在实际测定中常根据不同情况选用以下指标作为判据：①以稳定的最低甲烷产量作空腹状态的判据，这对反刍动物特别适用。其理论根据是瘤胃发酵产生甲烷的量与瘤胃中存在的饲料量密切相关。动物采食后甲烷产量明显增加，随发酵底物减少，甲烷产量相应下降，到一定时间后，甲烷产量保持在一个稳定的最低水平上，直到动物再采食后又上升。这一最低水平的甲烷值代表了胃肠中营养物质存在的最低限度，用其反映空腹状态比较合理。并且,甲烷产量可测。②选用脂肪代谢的呼吸熵(RQ值)作为空腹状态的判据。基于动物体内营养素代谢的RQ值不同，而绝食条件下又以体脂肪氧化供能为主的特点，因此根据RQ值可判断体内代谢是否处于绝食代谢状态。肉食动物和杂食动物更适合用RQ值作判据。特别是杂食动物，采食后一定时间内，由于大量碳水化合物进入体内，RQ值接近于1。营养素达平衡后，RQ值很快接近0.707，这一RQ值反应体内开始动用脂肪供能，说明动物已处于绝食空腹状态。第三节影响维持需要的因素3③消化道处于吸收后状态的标准化。根据不同种类动物的消化特点，规定采食后达到空腹状态的时间，凡测定绝食代谢均按规定执行，使不同测定有共同的可比基础。非反刍动物采食后达到空腹状态的时间较易确定，猪需要72－96小时（h），禽需要48h，大鼠19h，人12－14h，兔60h。反刍动物较难确定空腹状态的适宜时间，一般至少都要120h以上。第三，动物处于安静和放松状态。对于人以外的动物难办到。处于饥饿状态的动物总是千方百计寻食，无安静可言。动物体的放松状态也不依人的意志为转移，需要躺卧才能使身体处于放松状态的动物比站立处于放松状态的动物(如马)更难达到放松要求。马要在一定时间内处于放松站立也不容易。实际测定条件下允许动物站立并有一定活动，情绪安定程度随其自然。有人认为这样规定的测定误差较大，建议测定时间选在晚上不采食而又安静躺卧的时间进行，可以排除站立、活动、情绪影响。在这种条件下测定的代谢率（又叫休眠代谢率），与真正最低代谢相比，仍包括一定量的饲料热增耗。基于实际测定的绝食代谢或基础代谢与理论要求存在差异，不同测定者各自的测定条件也不完全一致。严格区分不同测定结果的适用术语及其含义很有必要。对人的测定叫基础代谢较恰当，而其他动物以绝食代谢较为适宜。3.随意活动广义的随意活动是指动物生存过程中所进行的一切有意识的活动。而这里主要是指在绝食代谢基础上，动物为了维持生存所必须进行的活动。实验条件下测定的绝食代谢与实际生产条件下的维持代谢还有差距，主要是活动量不同。实际活动量一般都比实验条件下大，但活动量的增加量较难准确测定。一般在确定维持能量需要时，活动量增减用占绝食代谢的百分数表示。牛、羊在绝食代谢基础上增加20－30％可满足维持需要。猪、禽可增加50％。活动量随动物种类和具体情况变化较大。舍饲猪、牛、羊活动量增加20％；放牧则增加25－50％；公畜另加15％；处于应激条件下的动物可增加100％，甚至更高。(二)绝食代谢的表示及测定方法1.绝食代谢的表示方法不同动物种类和个体，绝对产热量相差极大，从小鼠到大象，绝食代谢产热相差105－106倍。因此，按个体产热量很难对不同动物的绝食代谢产热作出评价。很多研究者在这方面做了大量工作，企图寻求比较不同动物绝食代谢产热的共同基础。表16－2列举了一些动物的绝食代谢和不同表示方法。从表中可看到，按单位体重表示产热量，动物种类之间差异甚大，用单位体表面积表示产热量，规律性也不强，且体表面积难于准确测定。大量资料的统计分析表明，按单位代谢体重(W0.75)表示各种成年动物绝食代谢产热比较一致。因此，不同动物绝食代谢产热可近似用下列公式计算：绝食代谢(kJ/日)＝300(W0.75)对不同种类或同一种类不同个体动物之间的差异，在此基础上分别考虑，例如绵羊或山羊比此平均值低15％，公牛比母牛高15％。成年动物绝食代谢的平均基础值明显不适合生长动物。生长动物随年龄增加，单位代谢体重的绝食代谢产热量减少，例如小牛单位代谢体重的产热量是388.74kJ，到成年时减少到300kJ左右。如何比较准确地表示生长动物的绝食代谢有待进一步研究。表16-2各种动物的绝食代谢产热及不同表示方法动物体重（Kg）总产热（kJ/日）单位体重产热（kJ/kg）单位面积产热（kJ/m2）单位代谢体重产热（KJ/W0.75）小鼠大白鼠珍珠鸡产蛋鸡猪奶牛公牛育肥牛绵羊山羊大象狗0.100.291.002.00100.00500.001000.00482.0050.0036.003672.0010.0051.83117.46290.09499.939200.1834100.0052000.0432411.724301.223344.00204820.001700.01518.30405.03290.09249.9792.0068.0052.0067.2486.0292.8955.78170.002693.592991.213223.203491.144672.407000.005643.005738.723599.823367.419303.474038.30293.02296.78293.02297.20293.02320.00293.02315.17228.65227.39434.40297.20引自Pueschner.A.undSimon.O.C(1988)p.208。2.绝食代谢的测定方法常用方法主要有二种：第一种，直接测热法。这种方法主要根据热力学第一定律(即能量守恒)，直接利用测热器测定动物在绝食代谢条件下扩散至周围环境中的热量，从而计算出动物的代谢产热量，即绝食代谢产热。一般以24h为单位时间表示产热量。直接对动物产热的测定，较早是采用物理方法，即通过人工方法将蒸发热、辐射热和传导热分别测定，现代则是基于电子学原理进行自动记录测定。第二种，间接测热法。此法是基于三大营养物质在体内完全氧化的共同特点和反应物、生成物与自由能之间的变化关系，应用热化学原理通过计算就可以知道动物在特定条件下的代谢产热量。反应物和生成物的量可以通过碳、氮平衡法或RQ测定法确定。(三)维持能量需要1.成年动物维持的能量需要按照维持需要的定义，凡耗费于非生产的能量需要都包括在内。因此，维持能量需要不仅包括绝食代谢的能量，也包括随意活动的增加量以及必要的抵抗应激环境所需的能量。确定成年动物维持能量需要通常采用以下三种方法。第一，绝食代谢加活动量的方法。成年动物维持能量需要按绝食代谢加活动量的方法估计，可以用αW0.75来概括，其中α为绝食代谢和一切增加的能量需要。一些成年动物的维持能量需要及评定过程列于表16－3。该方法难点是活动量的评定。集约化条件下的动物活动量相对较易评定，其他条件下的动物较难评定。第二，比较屠宰实验法。该法特点是不分绝食代谢或活动增加量。选择体重、体况相近的动物，分成两组。一组屠宰用以测定能量含量；另一组在要求条件下饲喂一段时间后再宰杀，同样测定能量含量。将两组能量之差再与供给能量比较，超出部分的能量（NE）,即维持所需能量。此法随着测定动物体能量沉积的取样技术的发展，在现代营养研究中越来越受到重视，已远远超出仅用于研究能量的范围。第三，回归法。大量研究证明，绝食动物的绝食代谢比采食的动物低，因此将绝食代谢、活动量和生产部分分开评定难满足实际生产需要，也难准确评定动物维持能量需要。根据营养需要等于维持加生产的原则，把生产看成是需要的函数，用y＝a＋bx一类的数学模式很容易测得在实际生产条件下动物的维持需要。式中y代表动物摄入能量，a代表维持能量需要，b代表单位产品能，x代表产品量。通过饲养实验，获得