70～100 kg 牦牛犊牛钠、钾、镁元素分布规律及生长需要量

段嘉钰，张博，操君，刘书杰，崔占鸿

（1. 青海大学畜牧兽医科学院，农业农村部青藏高原放牧牦牛藏羊动物营养与饲草料重点实验室，青海省牦牛工程技术研究中心，青海省高原放牧家畜动物营养与饲料科学重点实验室，青海 西宁 810016；2. 海北藏族自治州高原生态畜牧业科技示范园管委会，青海 海北 810299）

牦牛是青藏高原地区的优势反刍畜种［1］，对氧气缺乏、草料匮乏的高寒草原生存环境适应能力较强，是高寒牧区无法取代的生产生活资料和支柱产业［2］。牦牛在高寒牧区以放牧饲养为主，但高原上牧草9 月中下旬开始迅速枯萎，质量明显降低，导致放牧期间的牦牛摄入量无法得到满足，生产性能明显下降，这些均限制了青海牦牛产业的发展［3-4］。同时，高原严酷的自然环境和牦牛犊牛终年放牧的饲养方式，以及草场退化和牧草生产季节性的不平衡，使草畜矛盾突出［5］，导致牦牛的饲养管理明显落后于肉牛。其中犊牛作为牦牛产业的基础，饲养质量对成年牦牛的生产性能起到决定性作用［6］。为了使牦牛在生产过程中有效避免上述问题，使牦牛犊牛更快更好地生长，同时提高养殖效益和增加牧民的经济收入，必须对现有的饲养方式和管理体系做出改变。近些年，冬春季节舍饲和补饲精料可以显著提高牦牛的生长性能，改善瘤胃发酵参数和血液生理生化指标，提高经济效益［7-9］。青藏高原牦牛产业的可持续发展有赖于牦牛犊牛早期的高质量培育［10］，制定牦牛犊牛的饲养标准是最重要的环节。

牦牛犊牛的生长发育离不开各种营养成分的供应，矿物质元素是维持动物健康不可或缺的营养物质，对动物机体稳态维持、后代繁殖以及生产性能都至关重要［11］。生育受阻，生产性能下降与矿物质元素的缺乏或过量有着密切的联系，所以满足动物机体对矿物质元素的营养需要是实际生产工作中必须考虑的关键点［12］。钠、钾和镁都是属于常量矿物质元素［13］，能够维持动物机体稳态和新陈代谢，长期缺乏或含量过高都会威胁动物机体健康［14］。因此，制定牦牛犊牛的矿物质需要量是目前亟待解决的问题。本实验室团队在前期完成了生长期牦牛能量和蛋白质营养需要量的研究，在此基础上，本试验旨在探究70～100 kg 牦牛犊牛主要常量矿物质元素钠、钾、镁的生长需要量，综合采用饲养试验和比较屠宰试验相结合的方法，测定牦牛体内各组织的矿物质含量，从而得到常量矿物质元素钠、钾、镁在体内的分布规律并建立数学模型进行预测，获得牦牛犊牛生长后期矿物质元素钠、钾、镁的净生长需要量参数，为青藏高原地区牦牛犊牛健康培育及其饲养标准的建立提供重要参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

本试验于2020 年11 月至2021 年1 月在青海省海北高原现代生态畜牧业科技示范园管委会进行，海拔为3010 m，年平均温度为1.5 ℃。历时75 d，预试期15 d，正试期60 d。

1.2 试验动物及试验设计

本试验采用单因素随机分组设计，选取21 头体况良好、体重相近［（60.44±4.59） kg］的5 月龄公牦牛犊牛（购自青海省大通种牛场）作为试验对象，随机分为3 组，每组7 头，即初期屠宰组（BL 组）、中期屠宰组（M 组）、末期屠宰组（F 组）。3 组犊牛均饲喂相同的基础饲粮，BL 组（试验期第1 天）、M 组（试验期第30 天）、F 组（试验期第60 天）的牦牛犊牛平均体重分别达到73.61、81.96 和96.53 kg 时，各组随机选择5 头进行屠宰，F 组犊牛屠宰后试验结束。

1.3 试验日粮

参照《肉牛饲养标准》［14］制定体重为60.00 kg 哺乳期牦牛犊牛的饲粮配方。其中粗料为粉碎后的苜蓿（Medicago sativa）干草，粉碎长度为3～5 cm。试验日粮组成和营养水平如表1 所示。

表1 试验日粮组成及营养水平（绝对干物质基础）Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets （extremely dry matter basis）

1.4 饲养管理

在试验开始前，对各组牦牛犊牛做好标记，预试期前进行免疫驱虫处理。犊牛单栏饲养，3 组试验犊牛在每天08：00 和18：00 分别饲喂一次基础日粮（先饲喂精料，后饲喂粗料），精粗比均为3∶7，日饲喂量根据前1 d 的平均日采食量进行调整，以确保饲槽内有10%左右的剩余日粮［15］。试验期间定期对圈舍进行消毒和清洁工作，保证犊牛在圈外有足够的活动空间和充足的阳光，犊牛自由饮水。

1.5 样品采集与指标测定

1.5.1 屠宰程序 试验结束时，屠宰流程依据Galvani 等［16］建立的屠宰程序，每组随机抽取5 头试验犊牛，在屠宰前1 d 的下午4：00 禁食禁水，并称重，记录为体重（body weight， BW）。第二天试验动物颈静脉放血处理后，收集血液并称重，重量记录为宰前活重（slaughter body weight， SBW），并记录内脏、皮、毛、头、蹄、胴体的重量。清除胃肠道内容物（瘤胃、网胃、瓣胃、皱胃、小肠和大肠），并将其称重，以获得空腹体重（empty body weight，EBW）。然后沿着犊牛的头和胴体纵轴劈开，左右两侧进行称重，胴体、头部、前肢和后肢的右半部分离肉、脂肪和骨骼［17］。其他部分指标的计算公式如下：

1.5.2 体组织样品中常量矿物质元素Na、K 和Mg 的测定 体组织样品包括：肉、骨骼、脂肪、皮、毛和内脏（含血液），用粉碎机粉碎后称重并记录数据，各体组织样品充分混匀后收集两份，每份500 g，一份样品用于干物质（dry matter， DM）含量的测定，另一份样品（除牛毛外）进行冻干处理，将冻干后的样品再次粉碎混匀，保存待测［18］。使用干灰化法进行样品前处理获得粗灰分［19］，常量矿物质元素钠（Na）、钾（K）和镁（Mg）的测定方法参考原子吸收分光光度法，工作条件见表2。用TAS-990 原子吸收分光光度计测定体组织样品中钠（Na）、钾（K）、镁（Mg）的含量［20］，其标准曲线方程见表3。

表2 常量矿物质元素的原子吸收分光光度计工作条件Table 2 UV spectrophotometer working conditions of macromineral elements

表3 常量矿物质元素的标准线性回归方程及相关系数Table 3 Linear regression equations and correlation coefficients of macromineral elements

1.5.3 钠、钾、镁生长需要量计算 依据（英国）农业研究委员会（Agricultural Research Council， ARC）［21］报道，体内矿物质含量可以通过与空腹体重的对数异速生长模型来推导：

式中：y表示动物体去除内容物后含有的常量元素质量（g），a为截距，b表示回归系数，x表示空腹体重。

公式6 可预测常量元素在不同空腹体重下的净生长需要量，是由公式5 变形求导数得到。

式中：y'表示每增加单位空腹体重所需要的常量元素量（g·kg-1）；EBW单位为kg；a和b由公式5 得到。单位体增重所需常量元素量的计算需通过BW 和EBW 比值的转换来获得，屠宰前空腹12 h 后的体重用BW 表示［22］。

全域旅游是以旅游业带动和促进经济社会协调发展的一种新理念、新模式。太原局集团公司推出“山西全域旅游铁路行”活动，是中国铁路总公司把客运提质计划落实到服务山西全域旅游的具体行动。活动以“扩大客运供给、打造精品线路、全面引流入晋、提升服务品质、全旅程购票、全景式宣传、产业链融合、资源合作开发”的“八大行动”30项举措为主要内容，推动客运工作实现更高质量、更有效率、更可持续发展，不断满足广大人民群众日益增长的美好旅行生活需要。

1.6 统计分析

试验数据使用Excel 2010 进行初步整理，用SPSS 20 统计软件One-way ANOVA 进行方差分析，差异显著则用Duncan 多重比较检验。以P＜0.05 作为差异显著的判断标准，0.05≤P＜0.10 作为升高或降低趋势的判断标准。

2 结果与分析

2.1 不同生长体重牦牛犊牛屠宰性能的研究

由表4 可知，肉、内脏（含血液）、皮和毛的重量随牦牛犊牛体重的增加而显著增加（P＜0.05），F 组骨和脂肪重量显著高于BL 和M 组（P＜0.05），其中BL 和M 组的骨和脂肪重量差异不显著（P＞0.05）；3 组间的净肉率和肉骨比无显著性差异（P＞0.05），净肉率为33.20%～35.80%，肉骨比为2.15～2.52，而M 组的屠宰率显著高于BL 和F 组（P＜0.05），为49.00%～53.20%；3 组的骨重分别占宰前活重的18.73%、18.61%和18.74%，脂肪重分别占宰前活重的2.92%、2.82%和2.65%；而肉重分别占宰前活重的33.16%、35.96%和34.84%，3 组间差异显著（P＜0.05）。

表4 不同生长体重牦牛犊牛的屠宰性能Table 4 Slaughter performance of yak calves with different growth weights

2.2 牦牛犊牛生长后期矿物质元素钠、钾、镁体内分布规律的研究

由表5 可知，F 和M 组脂肪的干物质含量显著高于BL 组（P＜0.05），M 组皮的干物质含量高于BL 和F 组（P＜0.05），骨、脂肪和内脏（含血液）组织中的干物质含量随体重的增加而增加，说明随牦牛犊牛日龄的增加，机体水分含量有逐渐降低的趋势。

表5 不同生长体重阶段牦牛犊牛各组织中干物质含量Table 5 Dry matter content in each tissue of yak calves at different growth weight stages （%）

由表6 分析可知，骨骼中钠所占比重最大，占体内钠总量的44.58%，在肉、皮、内脏（含血液）中的含量也较为丰富，分别占总量的25.90%、11.70%、13.51%，在脂肪和毛中也有少量钠分布；犊牛随着体重的增加，体内钠沉积量也显著增加（P＜0.05）。

表6 钠在牦牛犊牛体组织中的分布Table 6 Sodium distribution of body tissue in yak calves

由表7 分析可知，钾在肉中分布量最大，占体内钾总量的57.87%，在骨骼、皮、内脏（含血液）、毛中也有少量分布，分别占体内钾总量的18.03%、6.22%、12.93%、3.84%，在脂肪中的分布最少，仅为体内钾总量的1.12%；体内钾沉积量随犊牛体重增长而显著增加（P＜0.05）。

表7 钾在牦牛犊牛体组织中的分布Table 7 Potassium distribution of body tissue in yak calves

由表8 分析可知，骨骼是镁主要分布的部位，占体内镁总量的64.79%；镁在肉中的含量占体内镁总量的25.77%，仅次于骨骼；在皮、内脏（含血液）、脂肪和毛中均有分布，但含量较低，并且体内镁沉积量随犊牛体重增长而显著增加（P＜0.05）。

表8 镁在牦牛犊牛体组织中的分布Table 8 Magnesium distribution of body tissue in yak calves

2.3 牦牛犊牛生长后期钠、钾、镁的净生长需要量

表9 牦牛犊牛体内常量矿物质含量与空腹体重异速回归关系Table 9 Allometric regression relationship between macromineral content and fasting body weight in yak calves

表10 显示了70～100 kg 体重阶段牦牛犊牛的常量矿物质元素钠、钾和镁的净生长需要量预测方程，并计算得出70、80、90 kg 体重下牦牛犊牛钠、钾和镁的净生长需要量分别为0.73～0.74 g·kg-1EBW、2.49～2.65 g·kg-1EBW 和0.35～0.40 g·kg-1EBW。牦牛犊牛在70、80、90 kg 时，BW 与EBW 转换系数分别为BW∶EBW=1.39、1.41、1.42。

表10 牦牛犊牛生长后期常量矿物质净生长需要量预测值Table 10 Net macromineral requirements for growth （NRG）of yak calves in different growing periods

3 讨论

3.1 不同生长体重牦牛犊牛屠宰性能的研究

营养物质被动物摄入后，优先分配给代谢旺盛的组织器官，在机体中沉积的顺序为神经、骨骼、肉和脂肪。Gomes 等［23］对5～20 kg 体重萨能山羊的营养需要量研究显示，相对机体生长速度而言，骨骼组织生长速度较快，尤其是在幼畜初期阶段，随体重增加，骨重比逐渐降低［24］。本试验结果表明牦牛犊牛随体重增长，肉和脂肪重量占比有上升趋势，说明肉和脂肪生长速度较快。其中骨骼由13.27 kg 增加至16.95 kg，增加了27.73%，而机体生长速度增加了27.66%，骨骼生长速度略高于机体生长速度，这与上述研究结果规律一致。说明本试验中选用牦牛犊牛处于生长后期阶段，骨骼生长速度仍处在快速发育阶段，同时肉生长和脂肪沉积也逐渐加快，这与牦牛犊牛处于生长后期时机体骨骼和肉组织均处于快速生长的规律一致。

本试验中屠宰率和净肉率为49.00%～53.20%和33.20%～35.80%。王永超等［25］探究补饲精料对荷斯坦奶牛犊牛屠宰性能的影响，得出处理组A［代乳粉和羊草（Leymus chinensis）］、处理组B（代乳粉、颗粒料和羊草）的屠宰率和净肉率无显著差异（P＞0.05），但二者均维持在较高水平，分别为56.98%、41.58%和56.95%、40.54%，本试验结果较低，说明补饲精料能够提高犊牛的屠宰率和净肉率。杨振等［26］通过对刚出生的尕力巴犊牛进行6 个月育肥后屠宰，发现本试验的结果高于屠宰率［（40.5±0.71）%］和净肉率［（28.4±1.33）%］，说明本试验选用的5 月龄犊牛生长发育良好。

3.2 牦牛犊牛生长后期矿物质元素钠、钾、镁体内分布规律

常量矿物质存在于动物体内的所有组织中，在体内分布是一个动态的变化过程，其中钠和钾是电解质的重要组成部分，对维持机体稳态至关重要。有研究认为钠主要分布于细胞外液，骨骼中也存在少量钠［27］；纪守坤［18］研究表明公羔羊和母羔羊中骨骼的钠含量分别为41.14%和44.96%，是机体中钠含量最丰富的部位。本试验结果骨骼中钠含量分布最高，占比为44.58%，与纪守坤［8］的研究结果接近。本试验钾主要分布于肉中，占钾总量的57.87%，与杨凤［27］、纪守坤［18］和马雪豪［28］报道钾的主要分布部位为肉相一致，并测定钾在肉中的占比分别为40.50%～44.54%［18］和37.00%～40.00%［28］，本试验数据高于前者，可能与牦牛肉富含矿物质元素的特性有关。美国国家科学研究委员会（National Research Council， NRC）［29-30］认为在机体分布中骨骼为镁的第一富集部位，细胞内次之，细胞外含量较少，占比分别为70%、29%、1%。杨凤［27］认为60%～70%的镁位于骨骼中。本试验结果显示骨骼镁含量占总含量的64.79%，与前人的研究结果一致。

3.3 牦牛犊牛生长后期钠、钾、镁的净生长需要量

动物机体生长过程是非常复杂的，是机体化学成分（蛋白质、能量、矿物质、维生素和水等）在体内不断积聚的过程［31］。因此，净生长需要量作为动物机体不同生长速度对应的营养物质的沉积需要量，是动物营养需要量研究的重要一环。本研究结果表明，牦牛犊牛生长后期钠、钾、镁净生长需要量分别为：0.73～0.74 g·kg-1EBW、2.49～2.65 g·kg-1EBW 和0.35～0.40 g·kg-1EBW。其中镁需要量主要受动物年龄、生理阶段及饲粮镁生物利用率的影响。Grace［32］得出反刍动物肉牛镁的生长需要量为0.45 g·kg-1增重，本试验结果与之接近。Tucker等［33］的研究也表明在不添加离子载体情况下，幼龄奶用犊牛钾的需要量应不超过0.55%（5.5 g·kg-1），说明本试验结果处于合理范围内。然而有研究表明，非泌乳肉用母牛钠的需要量不超过0.06%～0.08%［34］，本试验结果高于该报道。纪守坤［18］在对20～35 kg 体重的羔羊进行研究时，获得钠、钾和镁的净生长需要量分别为1.16～1.72g·kg-1EBW、2.07～4.07 g·kg-1EBW 和0.35～0.37 g·kg-1EBW，本试验结果与其存在差异。可能是因为各试验选用的试验动物品种和生长阶段，包括饲养环境有差别，从而导致本试验的测定结果与其他研究者的测定结果存在差异。因此这也进一步说明针对我国高原牦牛进行营养需要量研究的必要性和重要性。

4 结论

钠、镁主要分布于牦牛骨骼中，钾分布在肉中，3 种矿物质元素沉积量均随体重增加而增长。牦牛犊牛生长后期常量矿物质元素需要量预测模型和需要量为：钠的预测模型为NRGNa=1.0125×EBW-0.0807，净生长需要量为0.73～0.74 g·kg-1EBW；钾预测模型为0.8810×EBW0.2650，净生长需要量为2.49～2.65 g·kg-1EBW；镁的预测模型为0.04567×EBW0.5209，净生长需要量为0.35～0.40 g·kg-1EBW。