基于晝夜節(jié)律不同飼喂模式對肉羊生長性能和采食行為的影響

張春桃，馬濤，屠焰，刁其玉*，馬書林

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料研究所，北京 100081；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部飼料生物技術(shù)重點開放實驗室，北京 100081；3.河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，河北石家莊 050091）

生物體生命活動隨晝夜交替、四時更迭的周期性運動叫做晝夜節(jié)律，調(diào)控該生命活動現(xiàn)象的機制為生物鐘。有研究表明，給予斷奶仔豬長光照可提高日采食量和日增重，減少維持能量，提高能量利用率和飼料轉(zhuǎn)化效率。一天中飼喂時間和飼喂次數(shù)的不同可顯著影響奶牛泌乳的日節(jié)律、機體代謝及瘤胃發(fā)酵功能。夜間限時飼喂奶牛可改變血液激素、乳汁合成和代謝產(chǎn)物的晝夜節(jié)律，通過改變營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的時間調(diào)節(jié)牛奶合成的階段，這表明乳腺的分子時鐘可以重置。

動物在白天和夜晚對營養(yǎng)的需求量不同，對營養(yǎng)物質(zhì)的消化、吸收和利用率也不盡相同，這一系列的生命活動受機體自身內(nèi)在的生物鐘以及外界環(huán)境的共同調(diào)控。Andretta 等研究發(fā)現(xiàn)，通過采用節(jié)律性日糧模式，即每日早上與晚上飼喂不同營養(yǎng)濃度的日糧，育肥豬機體營養(yǎng)供需達到平衡，糞尿氮排放量降低12%，沉積氮增加，且飼料成本降低1.0%，胴體質(zhì)量顯著提高。由此可見，早上和晚上飼喂同一標(biāo)準(zhǔn)的日糧可能會造成營養(yǎng)物質(zhì)吸收利用和相互轉(zhuǎn)化不充分，從而產(chǎn)生的蛋白和能量額外消耗。目前關(guān)于晝夜節(jié)律與飼料營養(yǎng)物質(zhì)消化利用之間關(guān)聯(lián)的研究相對較少，尤其是對于肉羊機體晝夜節(jié)律的研究少之甚少。本試驗選用體重、日齡相近的湖羊進行不同飼喂模式晝夜變化對其生長性能的影響，為發(fā)揮肉羊本身的生長潛能，調(diào)控營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點 本試驗于2020 年9 月—2020 年11 月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院南口中試基地進行，預(yù)試期10 d，正試期60 d。

1.2 試驗動物及試驗設(shè)計 本試驗采用單因素試驗設(shè)計，選取體況良好、體重（21.57±0.77）kg 的湖羊公羔45 只，隨機分為3 組，每組15 只，每組3 個重復(fù)。各處理組的基礎(chǔ)日糧相同，精粗比為56:44，精料和粗料分別飼喂，在此基礎(chǔ)上計算羊只的日采食量，基于日進食量確定精料量和粗料量。各處理組按照不同的飼喂模式于日出（06:37）、日落（17:18）2 個時間點進行飼喂，其中9 月平均晝長為13.3 h，平均夜長為10.7 h，10 月平均晝長為11.2 h，平均夜長為12.8 h，11 月平均晝長為9.64 h，平均夜長為14.46 h，具體飼喂模式為：對照組早上和晚上各飼喂日總精料的50%+日總粗料的50%；試驗1 組早上飼喂日總精料的70%+日總粗料的30%，晚上飼喂日總精料的30%+日總粗料的70%；試驗2 組早上飼喂日總精料的30%+日總粗料的70%，晚上飼喂日總精料的70%+日總粗料的30%。自由飲水，基于前1 d 的飼料消耗，確定日糧的增加幅度。試驗所用精料及粗料組成和營養(yǎng)水平見表1。

表1 飼糧組成及營養(yǎng)水平（干物質(zhì)基礎(chǔ)）

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 飼料營養(yǎng)成分 干物質(zhì)含量參照《飼料分析及飼料檢測技術(shù)》中方法測定；粗蛋白含量采用全自動凱氏定氮儀（KDY-9830）測定；有機物含量采用馬弗爐灰化法測定（有機物含量=100-粗灰分含量）；粗脂肪含量采用ANKOMXT15 全自動脂肪儀器測定；中性洗滌纖維（NDF）和酸性洗滌纖維含量采用VanSoest的纖維分析法。

1.3.2 生長性能 在正試期開始和每30 d 晨飼前對所有羊只空腹稱重，分別記為初始體重（IBW）和終末體重（FBW）。以組為單位，每天飼喂前記錄飼喂量，每2 d收集記錄1 次剩料量，根據(jù)剩料量占飼喂量的比例計算后續(xù)飼喂量，保證均為自由采食。對采食量和飼喂量均嚴(yán)格執(zhí)行，做好記錄，用于計算整個試驗期各組羊的平均日采食量。通過記錄試驗羊只的體重、采食量和剩料量來計算干物質(zhì)采食量（DMI）、平均日增重（ADG）和耗料增重比（F/G）。

ADG=（試驗?zāi)┲?初始體重）/天數(shù)

ADFI=（試驗期每只羊總給料量?試驗期每只總剩料量）/天數(shù)

F/G=平均日采食量/平均日增重

1.3.3 血液生化指標(biāo) 于飼養(yǎng)試驗最后一天晨飼前，每組選取9 只羊進行靜脈采血于10 mL 不含抗凝劑的真空采血管中，離心后收集血清裝于滅菌離心管，靜置30 min 后以3000 r/min 離心，收集血清，-20℃保存用于測定血清生化指標(biāo)，生化法（KHB-1280 全自動生化儀，上海科華生物工程股份有限公司）測定血清總蛋白（TP）、白蛋白（ALB）、球蛋白（GLB）、總膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）和葡萄糖（GLU）含量；酶聯(lián)法（ST-360酶標(biāo)儀，上?？迫A生物工程股份有限公司）測定胰島素（INS）含量。

1.3.4 行為觀察 于試驗結(jié)束前5 d，每日飼喂后觀察羊只精料喝粗料采食時間及采食量，之后計算出精粗料的采食速率，12:00 觀察其行為活動并記錄（有無異常行為），并對休息時的飼料剩余量進行記錄。每次采食和反芻行為必須大于10 s 記為有效行為，當(dāng)行為停止后2 min 內(nèi)不再出現(xiàn)，則認為此次行為結(jié)束。吞咽到逆嘔時間：從反芻食團逆嘔到口腔進行咀嚼開始，到吞咽為止，記錄其咀嚼次數(shù)。每個反芻過程觀察記錄3 次數(shù)據(jù)，計算平均值。

1.4 統(tǒng)計分析 試驗所得數(shù)據(jù)用Excel 進行初步整理，再用SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析（One-Way ANOVA，LSD），并用Duncan's 法進行多重比較。<0.05 為差異顯著，>0.05 為差異不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 肉羊生長性能的晝夜節(jié)律性 9 月期間肉羊的平均光照時間強于黑夜時間，11 月平均晝長少于夜間時長。由表2 可知，在10、11 月，3 個處理組羊只的ADG、DMI 與F/G 均無顯著差異。試驗1 組羊的ADG 高于另外2 組（>0.05），DMI 和F/G降低（>0.05）。隨著日照時間縮短，羊只的DMI 和ADG 增加（<0.05）；對照組羊只的F/G 增高（>0.05），而試驗2 組的F/G降低（>0.05）。試驗1 組的ADG 比對照組、試驗2組分別提高了6.24%、9.37%（>0.05），F(xiàn)/G 分別降低了11.19%、16.04%（>0.05）。

表2 不同月份對肉羊生長性能的影響

由圖1 可知，3 組間各營養(yǎng)物質(zhì)的DMI 較對照組差異均不顯著。

圖1 不同處理對肉羊各營養(yǎng)物質(zhì)采食量的影響

2.2 不同處理對血液生化指標(biāo)的影響 由表3 可知，與對照組相比，試驗1 組和試驗2 組的INS 含量顯著降低，其他血液生化指標(biāo)無顯著變化。

表3 不同飼喂模式對肉羊血液生化指標(biāo)的影響

2.3 不同處理對肉羊采食行為的影響 由表4 可以看出，試驗1 組羊只的精料采食速度高于對照組和試驗2 組（<0.05），而粗料采食速率和每食團咀嚼次數(shù)低于另外2 組（<0.05）。

表4 不同飼喂模式對肉羊采食行為指標(biāo)的影響

3 討 論

自18 世紀(jì)科學(xué)家們報道生命體近似24 h 的晝夜節(jié)律以來，研究者已在果蠅、小鼠、蛋雞、奶牛、山羊和人等方面開展一系列研究，以揭示機體生理過程中晝夜節(jié)律的內(nèi)在機制。晝夜節(jié)律雖是生物體生命活動的內(nèi)在節(jié)律性，但同時受光照、溫度、飲食（營養(yǎng)物質(zhì)、飼喂模式）等環(huán)境因素影響。假設(shè)生物鐘與飼料利用率、動物生產(chǎn)性能等存在一定的關(guān)聯(lián)，如何將自然狀態(tài)生物鐘和飼料飼喂方式、飼喂時間以及動物本身的生物反應(yīng)聯(lián)系起來，探索這三者之間的規(guī)律，將對動物的健康、生產(chǎn)性能意義重大。

3.1 光照對肉羊生長性能的影響 改變晝夜節(jié)律中白天光照時間對家畜的行為活動、新陳代謝、生長發(fā)育具有一定的影響。本試驗期間，各組羊只均保持健康狀態(tài)，3 組羊只ADG、DMI 及F/G 無顯著差異，但隨著光照時間的縮短，羊只的ADG 和DMI 顯著提高。本研究結(jié)果與李勝利等、董偉等、Zhang 等研究結(jié)果一致，即不同光照條件顯著影響絨山羊、湖羊、蛋雞的生長。但Hussain研究表明，給予斷奶仔豬長光照可促進其日采食量和ADG 提高，減少維持能量，提高能量利用率和飼料轉(zhuǎn)化效率，表明光照時間可以作為提高斷奶仔豬采食量的一種方法。但Martelli 等的結(jié)果與本試驗相反，其設(shè)置2 組光照時長（8、16 h 光照），發(fā)現(xiàn)延長光照時間提高了育肥豬的生長性能，說明即使在較低光照強（40 lx）度下，適當(dāng)延長光照時間（16 h/d）有助于育肥豬生長，且對動物行為健康及動物產(chǎn)品無不利影響。湖羊是世界上有歷史記錄的、唯一具有夜食草習(xí)性的綿羊，其在夜間安靜、干擾少時的食草量大；再加上綿羊汗腺不發(fā)達，散熱機能差，耐熱性不及山羊，湖羊尤其怕強烈的陽光，這種耐寒怕光的習(xí)性使得湖羊在11 月光照時間短、寒冷的天氣下有助于提高采食量和ADG，提高生長性能。

同時，本試驗發(fā)現(xiàn)隨著光照時間縮短，對照組羊只的F/G 增加，而試驗2 組，即晚上飼喂精料比例高的羊只F/G 降低，這是因為反芻行為多發(fā)于晚上，白天不被打擾時也會進行反芻，夜間時長拉長，羊只用來反芻的時間延長。本研究在時間梯度上較局限，因此還需要進一步去探究，不同季節(jié)對湖羊生長性能的影響，并結(jié)合不同的飼喂模式，提升養(yǎng)殖效益。

3.2 晝夜節(jié)律對肉羊生長性能的影響 研究表明，動物機體對營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收具有節(jié)律性，在飼料成本不變的情況下，通過早晚進食動態(tài)營養(yǎng)來調(diào)控體內(nèi)營養(yǎng)達到均衡，并可誘導(dǎo)外周器官、腦組織中的生物鐘基因在表達時脫離中樞生物鐘（Suprachiasmatic Nucleus，SCN 的控制，形成由食物信號引起的相對獨立的外周生物鐘節(jié)律，實現(xiàn)生物鐘重置，從而使機體細胞組織器官的各種功能活動、消化代謝，行為活動等達到最佳狀態(tài)。在動物實際生產(chǎn)中，食物已被證明是除光信號外最有效的生物鐘授時信號。

本試驗中，盡管各處理組羊只ADG 的差異統(tǒng)計學(xué)不顯著，然而可以看到處理間的差異性，即相同的基礎(chǔ)日糧，相同的光照環(huán)境，因飼喂時間不同，早上飼喂的精料多，羊只ADG 有增加的趨勢。本試驗與張崇志等、李玉鵬等、Wu 等研究結(jié)果一致，即在相同的光照條件下，飼料成本不變的情況下，早上飼喂高蛋白日糧，晚上飼喂低蛋白日糧可顯著提高絨山羊、育肥豬的生長性能。本試驗通過保證在一天內(nèi)每只羊給料量一致的情況下，早上飼喂的精料比例高、粗料比例低可羊只降低DMI，F(xiàn)/G 降低，這可能是因為與代謝相關(guān)的激素具有晝夜節(jié)律性，包括食欲抑制劑瘦素，其向下丘腦中的食欲回路發(fā)出餐后飽腹感信號，以減少食物的攝入同時，該飼喂模式可能使生糖氨基酸（蛋氨酸、絲氨酸）含量增加，并通過三羧酸循環(huán)生成脂類，提高生長性能；也可能是白天機體代謝相關(guān)的酶活性較強，各個器官組織處于活躍狀態(tài)，可以更好地吸收利用營養(yǎng)物質(zhì)。Romon等研究表明在夜間動物消化器官機能下降，基礎(chǔ)代謝相對較低，若晚上采食過多，易造成營養(yǎng)過剩，導(dǎo)致養(yǎng)分排放過多，本試驗結(jié)果與上述結(jié)果相似。但目前關(guān)于肉羊早晚營養(yǎng)供給與晝夜節(jié)律相結(jié)合的研究幾乎沒有，因為湖羊喜夜食草，在夜間安靜、干擾少時，食草量大。本試驗中，3 個處理組的ADG 差異不顯著，這也可能與白天周圍環(huán)境沒有夜間安靜有關(guān)，導(dǎo)致湖羊白日活動增強，營養(yǎng)消耗也隨之增強。也有研究表明，只在12 h 光照期喂食高脂肪食物的小鼠比只在12 h 黑暗期喂食高脂肪食物的小鼠體重顯著增加，這可能也與小鼠夜間活動習(xí)性有關(guān)。根據(jù)本試驗結(jié)果可以得出，湖羊在白天和晚上對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收具有晝夜節(jié)律的特性，飼喂統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的日糧（對照組），動物機體對營養(yǎng)物質(zhì)利用的不充分導(dǎo)致養(yǎng)分在轉(zhuǎn)化過程中的額外消耗。總之，依據(jù)動物自身的生理規(guī)律，采用動態(tài)飼喂模式，可提高營養(yǎng)物質(zhì)利用率和降低飼料成本，提高動物生長性能，并減少環(huán)境污染。

3.3 晝夜節(jié)律對肉羊血清生化指標(biāo)的影響 血液生化指標(biāo)含量可以作為反映動物機體營養(yǎng)代謝及生長性能的重要指標(biāo)。血清中TP、ALB、GLB 含量在一定程度上反映飼料狀況和動物機體蛋白代謝能力及生理狀況。本試驗期間，各處理組羊只血清蛋白在統(tǒng)計學(xué)上差異不顯著，這是因為各組羊只每天整體飼喂相同的營養(yǎng)素含量日糧，且均處于相同的光照環(huán)境。血液中葡萄糖是人體重要的組成部分，也是能量的主要來源，在人和嚙齒動物中，進食／禁食、睡眠／覺醒、運動／靜止等生命活動均可引起葡萄糖的攝取利用的變化。本試驗中，試驗組與對照組血清GLU 含量差異不顯著，說明動態(tài)飼喂模式對羊只血液能量水平的提高沒有影響，這可能與試驗1 組羊只的DMI 下降有關(guān)，由于機體存在內(nèi)源性自我穩(wěn)態(tài)調(diào)控機制，血液中GLU 濃度始終是夜間高于黎明，這就是人們熟知的“黎明現(xiàn)象”。TC、TG 是反映脂肪代謝的重要指標(biāo)，本研究中3 組間差異不顯著，但試驗1 組羊只TG 含量較試驗2 組低，可能與機體白天功能不足，動用體內(nèi)TG 有關(guān)。有研究表明，肝臟中的相關(guān)基因表達及代謝均是以特定的晝夜節(jié)律運轉(zhuǎn)表達，參與膽固醇代謝的酶活性在夜間處于高峰。但目前關(guān)于生物鐘對血液相關(guān)代謝酶特性的影響的研究甚少，具體調(diào)控需進一步試驗驗證。

3.4 晝夜節(jié)律對肉羊行為性能的影響 反芻動物對飼料的咀嚼次數(shù)、咀嚼速度可直接影響采食量。此外，天氣、飼料的適口性、飼糧形態(tài)及動物本身生理因素等因素均會影響反芻動物的采食。

本試驗結(jié)果表明，試驗1 組（早上飼喂高精料、低粗料）精料采食速率顯著高于另外2 組，而該組的粗料采食速率顯著降低，這可能是因為反芻次數(shù)、時間和每食團咀嚼次數(shù)與飼糧粗飼料中粗纖維含量有關(guān)，粗纖維含量越高反芻動物會用更長的時間去反芻，這與Schulze 等的研究結(jié)果一致。適量提高飼糧精粗比可顯著提高反芻動物的采食速率。Byskov 等通過開發(fā)一種可以在奶牛群中單獨記錄個別奶牛的反芻時間，記錄每日奶牛反芻時間與攝食量之間的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)NDF 攝入量與反芻時間呈顯著正相關(guān)，NDF 攝入量大，反芻時間較長，反芻時每食團咀嚼次數(shù)增多，而采食量沒有顯著變化。咀嚼行為是動物對飼料中的NDF 部分的物理有效性做出的反應(yīng)，咀嚼活動可以有效地降低日糧中粗飼料的長度，增加飼料與瘤胃液的接觸面積，還可以促進唾液分泌，中和瘤胃發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸，維持瘤胃內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。

根據(jù)以上結(jié)果可推測，夜間羊只代謝機能弱于白天，微生物活動以及消化酶分泌在白天高，夜間低，可能會造成營養(yǎng)素的利用效率下降，故晚上飼喂高精料不能促進利用，反而利用率下降。在大型養(yǎng)殖過程中，晚上飼喂高精料不僅會造成有限飼料資源的巨大浪費，單位畜產(chǎn)品的飼料成本增加，還嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。

依據(jù)肉羊機體自身生物節(jié)律提供動態(tài)日糧營養(yǎng)水平可以達到精準(zhǔn)飼喂、節(jié)約飼料、提高效益的目的，但是關(guān)于育肥羊營養(yǎng)生理的晝夜節(jié)律特點還鮮少報道，因此在本試驗中，初次將動物營養(yǎng)與生物鐘結(jié)合起來，從生理指標(biāo)、行為學(xué)、瘤胃內(nèi)環(huán)境等方面進行綜合評價，明確不同營養(yǎng)配制及飼喂技術(shù)對動物表現(xiàn)性狀的影響，為更好的調(diào)控肉羊生長提供重要的理論價值。

4 結(jié) 論

本試驗中，在統(tǒng)一光照條件下、各處理組羊只每日飼喂相同營養(yǎng)素含量的日糧，湖羊的ADG 和DMI 隨著光照時間的縮短呈現(xiàn)上升趨勢；改變早、晚精粗料比的分配，結(jié)果顯示早上飼喂高精料日糧、下午飼喂低精料日糧更符合機體消化吸收節(jié)律，有利于提高羊只健康狀況與生長性能，減少飼糧的浪費。