对妊娠母猪精准饲喂的一个决策支持系统评估（上）

何 颖

（辽宁禾丰牧业股份有限公司，辽宁 鞍山 114100）

不同妊娠母猪的营养需要差异很大，尤其是在妊娠后期，氨基酸和矿物元素的需要量增加，并受到产仔数的影响。营养需要的差异也与母猪在授精和不同胎次时机体状况有关。实际在多数猪场中，所有母猪通常都饲喂同一种标准的妊娠日粮，仅仅只有饲喂水平可以受到调整。通常情况下，氨基酸和矿物元素的营养供应受限，主要发生在青年母猪妊娠后期，而在妊娠早期则会出现过剩现象，这种情况对于老龄母猪更为常见。现已开发出新技术来饲喂群养母猪，例如自动喂料站可以输送几种不同配方的饲料。而且，精准饲喂（PF）技术的开发，为更好实时考虑各影响营养需要的因素，提供了新机会。关于这点，已经开发出模型和决策支持系统（DSS），并融合进自动饲喂站中用于生长猪的应用，近期更多地应用于母猪。这些DSS 是基于营养模型来预测每天每头猪的营养需要，考虑了动物的特征、生理阶段和饲养条件。之前报道采用PF 模式饲喂的生长猪，即每天每头猪饲喂高赖氨酸水平（H）和低赖氨酸水平（L）配制的日粮，要比传统饲喂（CF）的蛋白摄入和氮排泄减少29%，且对猪只平均生长性能没有不利影响。使用基于真实猪场数据的方法，文章旨在描述和评估精准饲喂妊娠母猪的DSS，该系统允许每天按不同比例配制2 种不同营养水平日粮。

1 材料和方法

1.1 DSS的开发

通用方法：实际上，DSS 将每日发送指令给自动喂料站，给每头母猪输送每种日粮每日所需数量，进而构成它们的每日供给。根据DSS 指令，2 种不同营养水平的日粮将在自动喂料站中被混合后使用。DSS 的决定依赖于1 个数据库，其中包含猪场一般营养模式规则和动物的初始状态，例如年龄、胎次、授精时体重（BW）和背膘厚度（BT），以及猪场实时测量数据。猪场营养策略使用母猪及其后代仔猪平均特征（采用InraPorc 对每一胎次进行校准）以产仔后BW 和BT 目标值。体重目标取决于母猪年龄。通过传感器实时收集的数据还可以动态地观察母猪（BW、机体活动和饲料消耗）和环境（环境温度和相对湿度）相关信息。然而，这些信息的可用性可能因猪场中可用设备和所收集的数据类型而有所不同。为了基于这些数据来建立决策，包括在DSS中的营养模型计算每日所需代谢能（ME）、SID AA 和矿物元素。此后，每日饲料供应量由计算出的能量需要和日粮ME 含量所决定，而输送的2 种饲料各自所占混合比例由第一限制性氨基酸（例如赖氨酸）需要量来决定。

营养模型：Gaillard 等（2019）详细说明了DSS 中所包含的营养模型。在母猪妊娠期间要考虑三部分，体脂、体蛋白和胎儿。利用这三部分水平来估算母猪每日BW 和BT。采用阶乘方法计算能量和氨基酸需要量。ME 需要量是母猪维持需要、胎儿发育需要和母体生长需要的总和。根据代谢体重计算维持需要，母猪的维持需要受到身体活动水平、饲养系统（单笼饲养或者群养）以及环境温度的影响。整个妊娠期体储所保留的能量是由母体在授精时体储能量和分娩时目标体储能量二者之间差异所决定，通过BW 和BT 计算而来，计算公式采用Dourmad（1997）。假设平均ME效率为0.77，用母猪体储能量计算相应的ME 需要量（即妊娠母猪ME 需要量=母猪体储能量/0.77）。胎儿生长所需ME 由胎儿储存的总能量和相应的ME 效率（0.48）来计算（即胎儿ME 需要量=胎儿储存能量/0.48）。总氮储存量是由胎儿和母体组织中的氮储之和计算而来。SID AA 需要量是根据每种氨基酸储存量和它们各自储存效率以及维持需要来计算。标准总肠道可消化磷（STTD-P）需要量是由母猪维持需要、孕体（胎儿和胎盘）生长以及母猪体储之和计算而来。Bikker 和Blok（2017）建议假设磷储存和维持效率为0.98。

1.2 模拟

使用Python 模型来开发DSS，该模拟由3 大类指标（饲料、环境和母猪）和1 个妊娠函数组成。妊娠函数计算每头母猪不同体组织每天的生长情况和营养需求。饲料类指标输入日粮ME、SID AA 和STTD 矿物元素含量。环境类指标输入饲养系统（此次试验使用的是群养舍）和室温（此次试验的室温18 ℃，热中性条件）。母猪类指标输入耳标号、年龄、胎次、妊娠期的胎儿数量（LS）、平均仔猪初生重、每头母猪授精时BW 和BT、每头母猪产仔后估算体重以及产仔后平均目标BT。

使用DSS模拟出2种饲喂方案，为每头母猪整个妊娠期定制一个完整的饲喂计划。单一日粮的传统饲喂模式方案（CF），使用1 个对照日 粮（C），含有4.8 g SID Lys/kg和2.5 g STTD-P/kg；与之相比另一个饲喂方案（PF），使用2 个试验日粮，一个是低水平AA 和矿物元素日粮（L：3.0 g SID Lys/kg，2.0 g STTD-P/kg），一个是高水平AA 和矿物元素日粮（H：6.5 g SID Lys/kg 和3.3 g STTD-P/kg）。3 种日粮能量水平均为13 MJ ME/kg。L饲料和H 饲料的配制是根据法国2019 年度第一学期（IFIP，2019）饲料原料的平均价格来计算成本的。C 饲料是由L 饲料（48.6%）和H 饲料（51.4%）混合而来。

利用DSS 进行模拟，收集2 个猪场的2 组数据库，比较2 种饲喂方案在养分摄入、排泄、养分储存效率和饲料成本的差异。

1.3 用以评估DSS的数据库

两组数据库来源于2 个试验猪场（猪场A 在加拿大，2 511 头妊娠母猪；猪场B 在法国，2 528 头妊娠母猪）的2 条不同生产线，均为大白×长白二元母猪。每一组数据库都含有每头母猪授精之后测量的BW 和BT 以及窝产仔猪特征（LS和窝产仔猪初生重）。根据每头母猪在分娩时的年龄，使用不同猪场校正后的一个特定方程式测定每头母猪分娩后的目标BW（BWt）：

猪场A（威布尔函数）：BWt=275 ×（1– exp（-3.824/1 000×AF0.9801））

猪场B（布罗迪模型）：BWt=331.4 ×（1-0.821×exp（-2.121/1 000×AF））

根据每个猪场的实际情况，将猪场A 所有母猪分娩后BT 指标锁定在18 mm、猪场B 锁定在20 mm。

在猪场A，出生时平均每窝总出生仔猪数LS 是14.1±3.3 头，平均窝产每头仔猪BW 为1.48±0.24 kg，平均每窝总窝重为20.5±4.4 kg（表1）。母猪授精时平均BW 从第1 胎次的163 kg 增加到第8 胎次（或更多胎次）的251 kg，而在授精时BT 往往是第1 胎次和第2 胎次母猪高于随后胎次母猪（第1、2 胎次BT 和第3-8 胎次的平均BT分别是16.9、15.9 和14.5±0.4 mm）。

在猪场B，出生时平均每窝总出生仔猪数LS 是16.0±3.7 头，平均窝产每头仔猪BW 为1.41±0.25 kg，平均每窝总窝重为22.0±4.5 kg（表1）。母猪授精时平均BW 从第1 胎次的156 kg 增加到第8 胎次（或更多胎次）的268 kg，而在授精时母猪各胎次间BT 变化较小，第2 胎次母猪的BT 最低为13.8 mm，第8 胎次（或更高胎次）母猪的BT最高为16.00 mm（表1）。猪场A和猪场B 母猪的平均胎次数分别为3.9 和3.5。

1.4 计算和统计分析

为了考虑到妊娠阶段的影响，从模拟中获得的每日数据被平均加入每周数据中。猪场（猪场A 和B）、胎次（初产和经产）和妊娠周数对计算SID AA（Lys）和矿物元素需要量（STTD-P）的影响使用线性混合效应模型进行分析，并考虑了母猪的随机效应。使用R 软件中NLM 包的LME（线性混合效应）函数来配备线性混合效应模型。使用时间corAR1 函数计算每头母猪在数周内的相关性，表示对1 阶的自相关结构。当P 值＜0.05 时结果视作差异显著。

2 结果

2.1 营养需要量的测定

表2 总结了2 个猪场中初产和经产母猪整个妊娠期的计算平均能量需要量和营养需要量。胎次×猪场×周数三种互作对于所有考虑的营养因素都是差异显著的（P ＜0.01）。猪场B 中母猪的平均每日计算ME 需要量高于猪场A（猪场B 为41.1 MJ/d，猪场A为34.6 MJ/d），且随着胎次增加而增加（初产母猪为33.1 MJ/d，经产母猪平均为38.9 MJ/d）。以单位为g/kg 计算的SID Lys 需要量（表2）随着妊娠1 -6 周增加，在妊娠7-10周保持稳定，接着从妊娠11 周再次增加至妊娠结束。整个妊娠期的平均计算SID Lys 需要量随着胎次增加而减少（初产为3.47 g/kg，经 产 为2.90±0.02 g/kg），猪 场A（3.08 g/kg）高于猪场B（2.94 g/kg）（表2）。以单位为g/d 的每日计算SID Lys 需要量在早期妊娠阶段（1-9 周）中，经产母猪低于初产母猪，但是在妊娠后期（14 周-妊娠结束）经产母猪高于初产母猪。以每kg 饲料计算的STTD-P 需要量在猪场A母猪妊娠9 周后显著增加，猪场B母猪妊娠10 周后显著增加（图1）；此外，该需要量对于妊娠1-9 周母猪而言，经产低于初产，从妊娠14 周到妊娠结束期间则是经产高于初产。猪场A 母猪的计算矿物元素需要量高于猪场B 母猪（猪场A 平均为1.35 g STTD-P/kg，猪场B 平均为1.30 g STTD-P/kg）。

表1 使用DSS 测试描述数据库

2.2 配给组成

平均而言，猪场A 和猪场B的日粮L 分别占该模式预计提供的86%和92%。据估计，该比例因猪场而异，但初产母猪（猪场A为72%，猪场B 为88%）均低于经产母猪（猪场A 为85%，猪场B 为92%）（猪场×胎次互作效应P ＜0.01）。在使用PF 模式供应母猪日粮的配给中，日粮L 的估算比例随着妊娠阶段逐渐降低，尤其是对于妊娠3 周的初产母猪，猪场A平均值为50%，猪场B 平均值为55%，但是在妊娠最后一周分别下降至36%和42%（图2）。

表2 猪场（Fa）、胎次（Pa）和妊娠周数（W）对母猪赖氨酸和矿物元素需要量的影响

图1 评估所有母猪妊娠阶段的计算平均可消化赖氨酸和磷需要量

图2 计算猪场A 和猪场B 在精准饲喂模式下给母猪饲喂的日粮中L 日粮平均比例

2.3 基于PF模式对SID Lys的评估

在PF 模式中，配给分布的平均计算SID Lys 含量在猪场A 和猪场B 中分别为3.50 g/kg 和3.28 g/kg，比CF 模式低27%和32%（表3）。PF 模式对于计算SID Lys 含量的影响随着胎次增加而增加。事实上，初产母猪与经产母猪相比，猪场A为分别降低17%和29%，猪场B为分别降低29% 和32%（表3）。在PF 模式下，配给中的计算SID Lys 含量随着妊娠阶段逐渐增加，至妊娠后2 周猪场A 和猪场B 分别增加至平均5.23 g/kg 和4.55 g/kg，而在妊娠前8 周时分别为平均3.11 g/kg 和3.00 g/kg。与CF 模式饲喂的母猪相比，PF 模式下模拟SID Lys 留存率更高（PF 为45.7%，CF 为33.3%），猪场B 中两种饲喂模式之间的差异度高于猪场A（P ＜0.01）。此外，初产母猪的模拟SID Lys 留存率高于经产母猪，但是CF 母猪和PF 母猪之间的这种提高程度并不受胎次影响。模拟SID Lys 沉积随着妊娠期而增加，从妊娠前8 周的平均3.48（猪场A）g/kg和3.93（猪场B）g/kg，增加至妊娠后2 周的平均8.21（猪场A）g/kg和8.80（猪场B）g/kg。

图3 计算猪场A 和猪场B 中精准饲喂模式对母猪妊娠阶段摄入适量（白色）、缺乏（粉色和红色）或过量（蓝色）赖氨酸各自比例的影响

图3 呈现了猪场A（图3a）和猪场B（图3b）中所有母猪和初产母猪在采用CF 或者PF 模式饲喂时，采食适量、过度或者缺乏SID Lys母猪数量的模拟比例。在2 个猪场中，估算采用PF 饲喂模式相对于CF 模式能够减少采食Lys 低于其需要量（例如：＜95%计算需要量）的母猪比例（即摄入Lys 缺乏的母猪比例），尤其是在妊娠后2 周（猪场A 分别1.05%和43.6%，猪场B 分 别 为0.24% 和13.6%）。对于初产母猪，2 种饲喂模式下的差异评估更为重要，在妊娠后2 周时采食Lys 缺乏的母猪比例分别为猪场A 中CF 母猪为85%，猪场B 为27%；与之相比，猪场A 中PF 母猪为3.4%，猪场B 为0.05%。此外2 个猪场中，采食过量Lys 的母猪比例估算值在PF 饲喂模式中降低，该影响对于初产母猪更明显。

2.4 PF饲喂模式的经济和环境影响

估算的饲料成本在不同猪场之间是不同的，而且受到饲喂模式的影响。猪场B 估算的妊娠饲料成本（67.5 欧元/母猪）要比猪场A（57.6 欧元/母猪）高17%，CF 饲喂模式下这种猪场之间的差异度（+10.3 欧元/母猪）更高于PF 饲喂模式（+9.6 欧元/母猪）（P ＜0.01）。

氮和磷排泄量的计算是根据猪场、胎次和饲喂模式不同而变化（表3）。猪场B 每头母猪每一妊娠阶段的总氮排泄量比猪场A 高17%（猪场B 为29.8 kg N/母猪，猪场A为25.2 kg N/母猪）,2 个猪场之间的这种差异受到饲喂模式影响，CF模式更高于PF 模式（CF 模式为5.4 kg N/ 母猪，PF 模式 为3.7 kg N/母猪，P ＜0.01）。PF 饲喂模式的母猪整个妊娠期总体平均N 排放量比CF 母猪低16.7%（分别为25.3 kg N/ 头母猪和29.8 kg N/ 头母猪，P ＜0.01），猪场B 的这种饲喂模式不同导致的差异程度高于猪场A（分别为5.8 kg N/头母猪和4.1 kg N/ 头母猪，P ＜0.01）。猪场B 的总P 排放量比猪场A 高17.2%（分别为1.43 kg P/头母猪和1.22 kg P/头母猪），CF 饲喂模式的这种猪场间差异程度高于PF 饲喂模式（分别为0.25 kg P/头母猪和0.18 kg P/ 头母猪，P ＜0.01）。PF 饲喂模式的母猪整个妊娠期总体平均P 排放量比CF 母猪低14.6%（分别为1.17 kg P/头母猪和1.37 kg P/头母猪，P ＜0.01），猪场A 的这种饲喂模式不同导致的差异程度高于猪场B（分别为0.24 kg P/头母猪和0.15 kg P/头母猪，P ＜0.01）。经产母猪整个妊娠期总体平均P 排放量比初产母猪高16.7%（分别为1.36 kg P/头母猪和1.16 kg P/头母猪，P ＜0.01），CF 饲喂模式母猪的这种不同胎次间差异程度高于PF饲喂模式母猪（分别为0.24 kg P/头母猪和0.15 kg P/头母猪，P ＜0.01）。

（未完待续）