饲料锌在生长猪粪尿中的排泄规律研究

邓 卉， 郭春华，杨加豹，邹成义，陈 瑾，董瑷榕，毕小兵，王亚东

(1.西南民族大学生命科学与技术学院，四川 成都 610041；2.四川省畜牧科学研究院，动物遗传育种四川省重点实验室，四川 成都 610066)

【研究意义】锌作为维持猪正常生理机能所必需的微量元素之一，参与体内代谢和促进生长发育，而被广泛添加到猪饲料中。但随着集约化养殖业的迅速发展，为追求更高的经济效益，饲料中锌的添加量往往会超过猪的生理需要量。而猪对饲料锌的利用率低，锌的排泄量可高达锌摄入量的95 %以上[1]。大量未利用的锌元素被排出体外，随粪肥还田，并在土壤中积累，成为农业土壤重金属污染的重要来源。【前人研究进展】国内外关于饲料锌在猪上的排泄规律研究主要是仔猪饲料添加高剂量氧化锌后对粪锌的影响。Rincker等[2]和方桂友等[3]的研究结果均表明，在仔猪阶段锌添加量和锌排泄量呈正相关。目前关于生长猪阶段日粮锌的研究报道多集中在锌的营养需求量上，而在排泄规律上的研究很少。生长猪饲养周期长，粪便排泄量大，是粪肥锌污染的主要来源，具有重要的研究意义。【本研究切入点】本试验以生长猪为研究对象，通过消化代谢试验研究饲料锌在生长猪粪尿中的排泄规律，根据饲料锌摄入量与锌排泄量的剂量效应关系建立两者间的回归预测模型。【拟解决的关键问题】为合理控制饲料中的锌添加量而使粪锌排泄量符合环境质量标准提供科学指导，也为政府治理养殖业重金属污染提供决策依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验所使用的一水硫酸锌(98 %)，由成都格瑞特饲料有限公司提供。

1.2 试验动物及日粮

试验动物选用约克夏去势公猪，参照美国NRC(2012)猪的营养需要(锌除外)配合成全价料，基础日粮组成及营养水平见表1。

1.3 试验设计与饲养管理

采用单因子试验设计，选择健康状况、体重相近的平均体重为(32.95±1.12)kg的约克夏去势公猪20头，随机分为5个处理组，每个处理组4个重复，每个重复1头猪，单独饲养于代谢笼中。其中A组为对照组，饲喂基础日粮，锌添加量为0，B、C、D、E组为试验组，分别在基础日粮中添加20、40、60、80 mg/kg的锌。预试期间采用逐步增加采食量至自由采食的方法摸索试验猪只的采食量，并记录采食量，同时观察每头猪排粪情况并记录下排粪时间。正试期按预试期自由采食量的85 %给饲，日喂3次，尽量保证早上8：00收粪时料槽无余料，如有余料应清理出并称重记录。正试期间采用全收粪尿法，每日24 h全量收集每头猪的粪、尿。对每头猪每天排泄的粪便和尿液进行称量并记录下粪、尿的重量。预试期7 d，正试期4 d。其他按照明兴试验猪场正常的饲养管理和防疫流程进行。

1.4 样品的采集与制备

收集每头猪每日的全部排粪，加入10 %稀盐酸(每100 g鲜样加5 mL)和苯甲酸数滴防腐，经充分混匀后，称取鲜粪重，按鲜重的10 %取样；收集每头猪每日的全部排尿，按100 mL尿样加入10 %盐酸10 mL，置于密闭的容器(盛尿瓶)放置-20 ℃冰箱中保存。试验结束后将同一头猪的粪样混合均匀后，取样测鲜粪干物质水分，然后倒入已洗净烘至恒重的瓷盘中于65 ℃烘箱中鼓风干燥，室温回潮24 h称重至恒重，随后将风干粪样粉碎均匀混合，按四分法缩减至100 g，粉碎，全部通过1 mm孔径尼龙筛，装入样品瓶中备用。每头猪的尿样经混合均匀后称量，然后取其中200 mL留作锌含量测定之用。

1.5 测定指标与方法

饲料中锌含量测定采用GB/T 13885-2003《动物饲料中钙、铜、铁、镁、钾、钠和锌含量的测定——原子吸收光谱法》；粪中锌含量和尿中锌含量测定均采用NY 525-2012——有机肥料标准。

1.6 统计分析

运用SPSS17.0软件对数据进行单因素方差分析和Duncan氏法多重比较，以P<0.05作为差异显著的判断标准，以P<0.01作为差异极显著的判断标准，试验数据采用平均值±标准差(mean±SD)表示；联合Excel进行线性回归分析建立生长猪锌摄入量与锌排泄量的预测模型。

2 结果与分析

2.1 日粮中锌水平对生长猪粪锌排泄量的影响

由表2可知，试验各组鲜粪锌含量和风干粪锌含量均高于对照组，且试验各组随日粮锌添加水平增加逐渐升高，试验D组和试验E组鲜粪锌含量、风干粪锌含量和粪锌日排泄总量均显著高于对照组(P<0.05)。

表1 基础日粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diets(air-dry basis)

注：①微量元素预混料为每千克日粮提供:Cu 15 mg, Fe 60 mg, Mn 31.8 mg, Se 0.36 mg, I 0.39 mg, Co 0.41mg(Zn添加量为0)。②维生素预混料为每千克日粮提供:VA 45000 IU，VD38500 IU，VE 80 IU，VK35 mg，VB18 mg，VB220 mg，VB68 mg，VB120.1 mg，叶酸 4 mg，生物素0.5 mg，烟酰胺100 mg，泛酸45 mg。③锌的含量为实测值。
Notes：(i)Trace mineral premix provided the following per kg of the diet:Cu 15 mg, Fe 60 mg, Mn 31.8 mg, Se 0.36 mg, I 0.39 mg, Co 0.41mg(Zn supplement amount was 0). (ii)Vitamin premix provided the following per kg of the diet:VA 45000 IU，VD38500 IU，VE 80 IU，VK35 mg，VB18 mg，VB220 mg，VB68 mg，VB120.1 mg， folic acid 4 mg，biotin 0.5 mg，nicotinamide 100 mg，pantothenate 45 mg。(iii)Zn was a measured value.

对表2数据进行回归分析，日粮中锌水平(日粮锌添加水平或日粮总锌水平)与鲜粪锌含量、风干粪锌含量及粪锌日排泄总量的回归关系见图1、图2。

由图1可知，决定系数R12=0.9728(P=0.002<0.01，F=107.213)，R22=0.9642(P=0.003<0.01，F=80.863)，R32=0.9475(P=0.005<0.01，F=54.104)，R42=0.9453(P=0.006<0.01，F=51.851)，说明日粮中锌水平(日粮锌添加水平或日粮总锌水平)与鲜粪锌含量、风干粪锌含量存在着极显著的线性回归关系，可用所建立的回归方程来进行预测和控制。

日粮锌添加水平和鲜粪锌含量的回归方程为y1=6.145x1+502.10[R12=0.9728，S.E(b)=0.593,P<0.01]。

日粮锌添加水平和风干粪锌含量的回归方程为y2=4.744x2+476.75[R22=0.9642，S.E(b)=0.528,P<0.01]。

表2 日粮中锌水平对生长猪粪锌排泄量的影响Table 2 Effects of feed zinc levels on fecal zinc excretion of growing pigs

注：同行数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。
Note:Means within a same row with different superscript letter are significantly different at 0.05 level, and without superscript letter or with the same are no different.

日粮总锌水平和鲜粪锌含量的回归方程为y3=7.234x3+114.2[R32=0.9475，S.E(b)=0.983,P<0.01]。

日粮锌添加水平和风干粪锌含量的回归方程为y4=5.603x4+175.7[R42=0.9453，S.E(b)=0.778,P<0.01]。

图1 日粮中锌水平与鲜粪锌含量、风干粪锌含量的回归关系(预测模型)Fig.1 Regression relationship between feed zinc levels and fresh fecal zinc content or air-dry fecal zinc content (prediction model)

图2 日粮中锌水平与粪锌日排泄总量的回归关系(预测模型)Fig.2 Regression relationship between feed zinc levels and daily fecal zinc excretion (prediction model)

表3 日粮中锌水平对生长猪尿锌排泄量的影响Table 3 Effects of feed zinc levels on urinary zinc excretion of growing pigs

由图2可知，决定系数R52=0.8423(P=0.028<0.05，F=16.020)，R62=0.9055(P=0.013<0.05，F=28.736)，说明日粮中锌水平(日粮锌添加水平或日粮总锌水平)与粪锌日排泄总量存在着显著的线性回归关系，可用所建立的回归方程来进行预测和控制。

日粮锌添加水平和粪锌日排泄总量的回归方程为y5=0.514x5+57.02[R52=0.8423，S.E(b)=0.128,P<0.05]。

日粮总锌水平和粪锌日排泄总量的回归方程为y6=0.636x6+21.87[R62=0.9055，S.E(b)=0.119,P<0.05]。

2.2 日粮中锌水平对生长猪尿锌排泄量的影响

由表3可知，各组尿锌含量和尿锌日排泄总量均无显著差异(P>0.05)。

对表3数据进行回归分析，日粮中锌水平(日粮锌添加水平或日粮总锌水平)与尿锌含量、尿锌日排泄总量无显著回归关系(P>0.05)，因此无法建立相应的回归方程进行预测和控制。

3 讨 论

3.1 日粮中锌水平对生长猪粪锌排泄量的影响

猪具有自动调节锌的吸收和排泄来维持体内锌稳定的能力。在猪小肠细胞内金属硫蛋白(MT)通过结合锌调控日粮锌吸收，过量Zn-MT复合物不被吸收，在小肠上皮细胞内脱落，随粪便排出体外，猪粪中的锌大部分是来自日粮中未被吸收的外源锌[4]。张彩英等[5]研究了日粮锌添加水平对断奶仔猪粪便排泄锌含量的影响，得出仔猪粪便锌含量随日粮锌水平增加而升高的结果，这与郭小权等[6]的研究结果一致。据Buff等[7]报道，断奶仔猪粪锌日排泄量随日粮锌添加量增加而呈线性极显著性升高(P<0.001)。本试验以生长猪为研究对象，鲜粪锌含量、风干粪锌含量随日粮锌添加水平或日粮总锌水平的增加而升高，粪锌日排泄总量20 mg/kg添加组虽比基础日粮组低，但是差异不显著，其余添加组均随添加量增加而升高。经回归分析，鲜粪锌含量、风干粪锌含量、粪锌日排泄总量均与日粮锌添加水平或日粮总锌水平存在显著的线性回归关系，以此建立了相应的回归方程模型预测生长猪粪锌排泄量或反推测饲料锌摄入量。

3.2 日粮中锌水平对生长猪尿锌排泄量的影响

饲料中的锌摄入猪体后主要随粪便排出，只有少量的锌从尿液中排出[4，8-9]，因此关于饲料锌在猪尿中的排泄研究较少。Buff等[7]的研究表明，断奶仔猪尿锌日排泄量随日粮锌添加水平增加而呈线性显著性升高。周维仁等[9]发现生长前期猪和生长后期猪尿锌日排泄量差异不显著，但是均显著低于仔猪。本试验条件下，生长猪尿锌含量和尿锌日排泄总量均与日粮锌添加水平或日粮总锌水平无显著的回归关系，这可能与日粮锌添加水平梯度差值小有关。上述Buff等[7]的试验分为5个处理组，日粮锌添加量分别为0、150、300、450、2000 mg/kg；周维仁等[9]比较仔猪、生长猪前期和后期3个阶段日粮锌水平与尿锌排泄量的关系(饲料锌含量：仔猪2530.7 mg/kg，生长前期猪126.8 mg/kg，生长后期猪101.4 mg/kg。)，而本试验参照农业部2017年底修订的《饲料添加剂安全使用规范》猪配合饲料锌限量要求来设计日粮锌添加水平梯度，各组梯度差值为20 mg/kg。因此，生长猪日粮锌水平与尿锌排泄量的关系还需开展后续试验进一步深入研究。

3.3 日粮中锌水平对环境的影响

由于动物粪便中的矿物元素持续排放，在土壤中有蓄积作用，会影响到农作物生长。我国《畜禽粪便还田技术规范》(GB/T 25246-2010)规定制作肥料的畜禽干粪中锌含量限值在中性蔬菜土壤中为700 mg/kg，本试验60和80 mg/kg锌添加组风干粪锌含量均超过中性蔬菜土壤限量值。40 mg/kg锌添加组(总锌水平为82 mg/kg)风干粪锌含量虽符合中性蔬菜土壤限量值，但根据美国NRC(2012)猪的营养需要中推荐生长猪配合料总锌水平60 mg/kg，说明锌添加量小于40 mg/kg既满足猪的生产需求，又可降低锌在环境中的排泄量，进一步降低锌对环境的污染。由此，结合农业部2017年底修订的《饲料添加剂安全使用规范》生长猪配合饲料总锌限量水平80 mg/kg思考，这个值可否进一步降低，还需要今后开展更多的研究来为锌减量减排提供指导。

4 结 论

本试验条件下，生长猪日粮锌添加水平或日粮总锌水平与鲜粪锌含量、风干粪锌含量、粪锌日排泄总量存在显著的线性回归关系，而与尿锌含量和尿锌日排泄总量无显著回归关系。因此，可建立日粮中锌水平与生长猪粪锌排泄量的回归模型来预测生长猪粪锌排泄量或反推测饲料锌摄入量，为猪粪作为有机肥符合环境质量标准提供依据。