基于荟萃分析研究肉禽非植酸磷需要量的最佳拟合模型

张嘉杰，信爱国，刘亚萍，王润莲

摘 要：本研究基于荟萃分析，采用3种常用模型对非植酸磷水平与肉鸡、鸭、鹅胫骨灰分含量的剂量-效应试验结果进行拟合比较，确定选择最佳拟合模型，为肉禽非植酸磷需要量的评定提供依据。共收集32组肉禽非植酸磷水平与胫骨灰分含量的剂量-效应试验数据，分别用二次曲线、线性折线及二次折线模型进行拟合，通过对不同模型的平均拟合指数及最佳拟合模型出现频度来确定最优拟合方程。结果表明，三种模型对32组数据的拟合度范围分别为：二次曲线模型65.7%～100.0%，二次折线模型4.6%～100.0%，折线模型4.6%～99.8%，拟合度均值分别为92.1%、89.5%、88.6%，最佳拟合出现频度分别为17/32、18/32、15/32。综上所述，以胫骨灰分含量为效应值来评定肉禽非植酸磷需要量时，建议首选二次曲线模型，次选二次折线模型。

关键词：非植酸磷水平；肉禽；胫骨灰分；拟合模型

中图分类号：S831.5文献标识码：B文章编号：1673-1085（2023）05-0001-07

磷是家禽生长必需的矿物元素之一，不仅是骨骼重要的结构物质，而且在细胞膜平衡、物质代谢、机体内环境的稳定中起重要作用。家禽缺乏磷会表现出精神低迷、食欲下降、站立不稳、跛行、行走困难、甚至瘫痪不起等临床症状[1]，因此，满足家禽的磷需要非常重要。由于植物性饲料中有70%以上的磷是以植酸磷的形式存在，很难被利用[2，3]，生产上家禽的磷需要量是指非植酸磷（Non-phytate phosphorus，NPP）的需要量[4]。许多动物营养工作者为确定家禽的非植酸磷需要量进行了大量研究，多采用剂量-效应试验，通过不同的效应指标和拟合模型得出不同品种家禽在不同生长阶段的非植酸磷需要量。如Yan等[5]以趾骨灰分含量作为效应指标，通过断线模型得出1～21日龄肉仔鸡非植酸磷适宜水平为0.39%；王晋晋[6]以日增重为效应指标，采用响应面回归模型得出4～6周龄白羽肉鸡非植酸磷适宜水平为0.56%；刘松柏[7]综合多种指标，采用断线模型得出1～21日龄肉仔鸡非植酸磷适宜水平为0.39%；代述均[8]以胫骨灰分含量为效应指标，采用断线模型得出14日龄和21日龄肉鸭的非植酸磷适宜水平分别为0.40%及0.47%。不同的方法适合于不同的数据分布规律[9]。本研究采用荟萃分析的方法，收集并整理肉鸡、肉鸭和肉鹅三种禽类有关非植酸磷需要量研究的文献，选用其中非植酸磷水平对胫骨灰分含量有显著影响的数据，采用目前常见的3种模型进行拟合分析比较，选择最佳拟合模型[10-12]，为今后评定禽类非植酸磷的需要量提供参考。

1 材料及方法

1.1 非植酸磷水平及效应指标的确定

本研究所选择的试验研究需符合三个条件：1）试验动物为肉鸡、肉鸭和肉鹅三种家禽之一；2）采用单因子试验设计，以非植酸磷水平为试验因子；3）非植酸磷水平梯度大于或等于3个。很多试验表明，胫骨灰分含量可作为敏感指标来评价禽类磷需要量[13]。因此，本研究选取胫骨灰分含量作为效应指标。

1.2 试验数据收集与整理

通过中国知网和Science Direct两大学术平台检索近25年发表的关于非植酸磷需要量的期刊或学位论文，关键词采用“禽类”“肉鸡”“肉鸭”“肉鹅”“非植酸磷”及“非植酸磷需要量”。根据查阅结果，共收集到28篇相关文献，选用了符合要求的32组非植酸磷水平与胫骨灰分含量存在显著剂量-效应关系的数据，根据组、文献、品种、性别、日龄、非植酸磷水平和胫骨灰分含量整理成数据表，见表1。

1.3 拟合曲线

选用国内外文献经常使用的3种数学模型，包括二次曲线模型、线性折线模型、二次折线模型进行比较[9]。

1.4 数据统计分析

选用SPSS 17.0统计软件对32组非植酸磷水平及其对应的胫骨灰分含量数据进行拟合分析，通过对不同拟合模型的拟合指数R2及最佳拟合方程出现的次数或几率确定最佳拟合曲线。

2 结果与分析

2.1 不同模型的拟合度比较

表2表示3种模型对32组数据的拟合度。由表2可知，二次曲线模型拟合度范围为65.7%～100.0%，折线模型拟合度范围为4.6%～99.8%，二次折线模型拟合度范围为4.6%～100.0%。

2.2 不同模型的拟合度平均值及最佳拟合次数或几率

表3为不同模型的拟合度（R2）均值（%）及最佳拟合次数或几率。由表3可知，以胫骨灰分含量为效应指标，3种不同模型的平均拟合度从高到低依次为：二次曲线模型（92.1%）＞二次折线模型（89.5%）＞折线模型（88.6%）；其最佳拟合模型出现的数据组，二次曲线、折线模型及二次折线模型分别为17组、15组、18组，最佳拟合模型出现频度从高到低依次为：二次折线模型（18/32）>二次曲线模型（17/32）>折线模型（15/32）。

2.3 二次曲线模型拟合肉用鸡、鸭、鹅非植酸磷需要量

根据上述拟合度最高的二次曲线模型对32组数据进行模拟计算，得出肉用鸡、鸭、鹅非植酸磷需要量，见表4。其中肉鸡21日龄内的研究较多，其拟合非植酸磷需要量范围为0.39%～0.55%。肉鸭、鹅的数据较少，非植酸磷需要量如下：北京鸭3～6周龄非植酸磷需要量为0.36%，樱桃谷肉鸭1～35日龄非植酸磷需要量为0.47%～0.59%；东北肉鹅1～28日龄非植酸磷需要量为0.52%，阳江鹅1～70日龄非植酸磷需要量为0.41%。

3 讨论

许多动物营养工作者已通过试验得出了不同品种禽类在不同生长阶段的非植酸磷需要量。然而，现代家禽品種繁多，其生长性能、骨骼结构特点以及肉品质各异，所以家禽磷需要量的评定是一项不断持续和更新的工作，其研究方法也需要不断探讨和改进。

剂量-效应试验是评定动物营养需要量最常用的方法之一，通过试验可以得到成对的剂量-效应数据，采用不同数学模型拟合分析，找出效应反应值随着剂量水平变化的规律，得出拟合方程，从而确定营养需要量。目前拟合分析最常用的是二次曲线形式的抛物线模型（y = b0 + b1x + b2x2），通常适用于效应指标对营养素摄入不足或过量的反应是对称的情况。折线模型[y = m （x < r）; y = m+ k（r-x） （x > r）]是营养需要量评定应用最广泛的一种模型，要求在一定剂量水平范围内，效应反应值随营养素水平变化呈线性或曲线反应（即线性折线或二次折线反应），超过一定阈值后趋于稳定，因此可根据该阈值判断最佳剂量水平。由于不同的模型适合于不同分布特点的数据，所以在试验中模型的选择对于能否得出准确的需要量评定结果至关重要。

近年来有一些研究采用了荟萃分析的方法，如李献华[14]研究壳寡糖对肉鸡生长性能的影响，通过整合相关文献数据，对壳寡糖提高肉鸡生长性能的效果进行定量分析，得出饲粮中添加适宜剂量壳寡糖可显著提高平均日增重和降低料肉比，为生产中合理使用功能性寡糖提供参考依据。Wang等[15]汇总53个赖氨酸剂量-效应的肉鸡试验数据，通过9个模型的拟合分析及比较，得出肉鸡赖氨酸营养需要量评定S线模型、二次曲线和酶动力模型效果较好，其拟合度分别为85.51%、87.45%、85.58%；最佳拟合出现的频度分别为17/53、14/53、13/53。陈丽欣等[16]采用7种常用模型对肉鸡、鸭饲粮钙水平与胫骨灰分含量的剂量效应数据进行拟合比较，得出二次曲线、线性折线和二次折线模型的拟合度和最佳拟合出现的频度高于其余模型，其拟合度分别为85.5%、71.5%、67.3%；最佳拟合出现的频度分别为23/45、14/45、11/45，该三种模型的拟合效果优于其他模型。本研究收集28篇于1999～2022年期间发表的禽类非植酸磷需要量的研究论文，从中选用32组非植酸磷水平与胫骨灰分含量呈显著性变化的剂量-效应数据，采用目前常用的3种拟合模型进行分析及对比。结果表明，3种模型的拟合度变异都比较大，说明不同的数据适合不同的模型，其平均拟合度依次为：二次曲线模型（92.1%）＞二次折线模型（89.5%）＞线性折线模型（88.6%）；各模型最佳拟合出现的频度依次为：二次折线模型（18/32）＞二次曲线模型（17/32）＞线性折线模型（15/32）。从整体来看，二次曲线模型拟合效果最佳，二次折线模型次之，线性折线模型最差。因此，在家禽非植酸磷营养需要量评定的试验中，建议采用二次曲线模型，其次是二次折线模型。

本试验用拟合度最高的二次曲线拟合32组数据中肉鸡、鸭、鹅非植酸磷需要量，分别得出肉用鸡、鸭、鹅在不同饲养阶段的非植酸磷需要量，可为相同或相近阶段的肉禽饲粮配制和科学饲养提供重要的借鉴和参考。

4 结论

（1）以胫骨灰分含量为效应指标，研究选用3种拟合模型进行拟合分析比较，其拟合度范围分别为：二次曲线模型65.7%～100.0%，折线模型4.6%～99.8%，二次折线模型4.6%～100.0%；拟合均值从高到低依次为：二次曲线模型（92.1%）＞二次折线模型（89.5%）＞线性折线模型（88.6%）；其最佳拟合出现频度从高到低依次为：二次折线模型（18/32），二次曲线模型（17/32），线性折线模型（15/32）。

（2）根据胫骨灰分含量作为效应值来评定家禽非植酸磷需要量时，建议首选二次曲线模型，次选二次折线模型。

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Studies on the Best Fitting Model for Non-phytate Phosphorus Requirement of Meat-Type Poultry Based on Meta-analysis

ZHANG Jiajie1， XIN Aiguo2， LIU Yaping1， WANG Runlian1

（1. Department of Animal Science， Guangdong Ocean University， Zhanjiang  524088， China;

2. Yunnan Academy of Animal Science and Veterinary Sciences， Kunming  650224， China）

Abstract：  The purpose of this study was to investigate the best fitting model used to fit the dose-response data between different non-phytate phosphorus （NPP） levels and tibia ash of poultry by 3 commonly used models based on meta-analysis， in an effort to find the optimum model for evaluating the scientific NPP level for chickens， ducks and goose in the future. A total of 32 sets of dose-response data with the significant effect of different NPP levels on tibia ash of chickens， ducks and goose were fitted with 3 models including quadratic regression model， broken line model， and broken quadratic model. The fitting performance （R2） and the incidence of models with the best fit were used to determine the best fitting model. The R2 ranges of 3 models were 65.7%～100.0%， 4.6%～100.0% and 4.6%～99.8%. The mean of R2 were 92.1%， 89.5% and 88.6%， respectively. The incidence of models with the best fit was 17/32 for quadratic regression model， 18/32 for broken quadratic model， and 15/32 for broken line model， respectively. In conclusion， to use the tibia ash concentration as a response value to determine NPP requirement for chickens， ducks and goose， it is recommended that the quadratic regression model is the first choice， followed by broken quadratic model.

Keywords：  Non-phytate phosphorus levels; Poultry; Tibia ash; Fitting model