飼料鋅在生長豬糞尿中的排泄規律研究

鄧 卉， 郭春華，楊加豹，鄒成義，陳 瑾，董璦榕，畢小兵，王亞東

(1.西南民族大學生命科學與技術學院，四川 成都 610041；2.四川省畜牧科學研究院，動物遺傳育種四川省重點實驗室，四川 成都 610066)

【研究意義】鋅作為維持豬正常生理機能所必需的微量元素之一，參與體內代謝和促進生長發育，而被廣泛添加到豬飼料中。但隨著集約化養殖業的迅速發展，為追求更高的經濟效益，飼料中鋅的添加量往往會超過豬的生理需要量。而豬對飼料鋅的利用率低，鋅的排泄量可高達鋅攝入量的95 %以上[1]。大量未利用的鋅元素被排出體外，隨糞肥還田，并在土壤中積累，成為農業土壤重金屬污染的重要來源。【前人研究進展】國內外關于飼料鋅在豬上的排泄規律研究主要是仔豬飼料添加高劑量氧化鋅后對糞鋅的影響。Rincker等[2]和方桂友等[3]的研究結果均表明，在仔豬階段鋅添加量和鋅排泄量呈正相關。目前關于生長豬階段日糧鋅的研究報道多集中在鋅的營養需求量上，而在排泄規律上的研究很少。生長豬飼養周期長，糞便排泄量大，是糞肥鋅污染的主要來源，具有重要的研究意義。【本研究切入點】本試驗以生長豬為研究對象，通過消化代謝試驗研究飼料鋅在生長豬糞尿中的排泄規律，根據飼料鋅攝入量與鋅排泄量的劑量效應關系建立兩者間的回歸預測模型。【擬解決的關鍵問題】為合理控制飼料中的鋅添加量而使糞鋅排泄量符合環境質量標準提供科學指導，也為政府治理養殖業重金屬污染提供決策依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗所使用的一水硫酸鋅(98 %)，由成都格瑞特飼料有限公司提供。

1.2 試驗動物及日糧

試驗動物選用約克夏去勢公豬，參照美國NRC(2012)豬的營養需要(鋅除外)配合成全價料，基礎日糧組成及營養水平見表1。

1.3 試驗設計與飼養管理

采用單因子試驗設計，選擇健康狀況、體重相近的平均體重為(32.95±1.12)kg的約克夏去勢公豬20頭，隨機分為5個處理組，每個處理組4個重復，每個重復1頭豬，單獨飼養于代謝籠中。其中A組為對照組，飼喂基礎日糧，鋅添加量為0，B、C、D、E組為試驗組，分別在基礎日糧中添加20、40、60、80 mg/kg的鋅。預試期間采用逐步增加采食量至自由采食的方法摸索試驗豬只的采食量，并記錄采食量，同時觀察每頭豬排糞情況并記錄下排糞時間。正試期按預試期自由采食量的85 %給飼，日喂3次，盡量保證早上8：00收糞時料槽無余料，如有余料應清理出并稱重記錄。正試期間采用全收糞尿法，每日24 h全量收集每頭豬的糞、尿。對每頭豬每天排泄的糞便和尿液進行稱量并記錄下糞、尿的重量。預試期7 d，正試期4 d。其他按照明興試驗豬場正常的飼養管理和防疫流程進行。

1.4 樣品的采集與制備

收集每頭豬每日的全部排糞，加入10 %稀鹽酸(每100 g鮮樣加5 mL)和苯甲酸數滴防腐，經充分混勻后，稱取鮮糞重，按鮮重的10 %取樣；收集每頭豬每日的全部排尿，按100 mL尿樣加入10 %鹽酸10 mL，置于密閉的容器(盛尿瓶)放置-20 ℃冰箱中保存。試驗結束后將同一頭豬的糞樣混合均勻后，取樣測鮮糞干物質水分，然后倒入已洗凈烘至恒重的瓷盤中于65 ℃烘箱中鼓風干燥，室溫回潮24 h稱重至恒重，隨后將風干糞樣粉碎均勻混合，按四分法縮減至100 g，粉碎，全部通過1 mm孔徑尼龍篩，裝入樣品瓶中備用。每頭豬的尿樣經混合均勻后稱量，然后取其中200 mL留作鋅含量測定之用。

1.5 測定指標與方法

飼料中鋅含量測定采用GB/T 13885-2003《動物飼料中鈣、銅、鐵、鎂、鉀、鈉和鋅含量的測定——原子吸收光譜法》；糞中鋅含量和尿中鋅含量測定均采用NY 525-2012——有機肥料標準。

1.6 統計分析

運用SPSS17.0軟件對數據進行單因素方差分析和Duncan氏法多重比較，以P<0.05作為差異顯著的判斷標準，以P<0.01作為差異極顯著的判斷標準，試驗數據采用平均值±標準差(mean±SD)表示；聯合Excel進行線性回歸分析建立生長豬鋅攝入量與鋅排泄量的預測模型。

2 結果與分析

2.1 日糧中鋅水平對生長豬糞鋅排泄量的影響

由表2可知，試驗各組鮮糞鋅含量和風干糞鋅含量均高于對照組，且試驗各組隨日糧鋅添加水平增加逐漸升高，試驗D組和試驗E組鮮糞鋅含量、風干糞鋅含量和糞鋅日排泄總量均顯著高于對照組(P<0.05)。

表1 基礎日糧組成及營養水平(風干基礎)Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diets(air-dry basis)

注：①微量元素預混料為每千克日糧提供:Cu 15 mg, Fe 60 mg, Mn 31.8 mg, Se 0.36 mg, I 0.39 mg, Co 0.41mg(Zn添加量為0)。②維生素預混料為每千克日糧提供:VA 45000 IU，VD38500 IU，VE 80 IU，VK35 mg，VB18 mg，VB220 mg，VB68 mg，VB120.1 mg，葉酸 4 mg，生物素0.5 mg，煙酰胺100 mg，泛酸45 mg。③鋅的含量為實測值。
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.

對表2數據進行回歸分析，日糧中鋅水平(日糧鋅添加水平或日糧總鋅水平)與鮮糞鋅含量、風干糞鋅含量及糞鋅日排泄總量的回歸關系見圖1、圖2。

由圖1可知，決定系數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)，說明日糧中鋅水平(日糧鋅添加水平或日糧總鋅水平)與鮮糞鋅含量、風干糞鋅含量存在著極顯著的線性回歸關系，可用所建立的回歸方程來進行預測和控制。

日糧鋅添加水平和鮮糞鋅含量的回歸方程為y1=6.145x1+502.10[R12=0.9728，S.E(b)=0.593,P<0.01]。

日糧鋅添加水平和風干糞鋅含量的回歸方程為y2=4.744x2+476.75[R22=0.9642，S.E(b)=0.528,P<0.01]。

表2 日糧中鋅水平對生長豬糞鋅排泄量的影響Table 2 Effects of feed zinc levels on fecal zinc excretion of growing pigs

注：同行數據肩標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，相同或無字母表示差異不顯著(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.

日糧總鋅水平和鮮糞鋅含量的回歸方程為y3=7.234x3+114.2[R32=0.9475，S.E(b)=0.983,P<0.01]。

日糧鋅添加水平和風干糞鋅含量的回歸方程為y4=5.603x4+175.7[R42=0.9453，S.E(b)=0.778,P<0.01]。

圖1 日糧中鋅水平與鮮糞鋅含量、風干糞鋅含量的回歸關系(預測模型)Fig.1 Regression relationship between feed zinc levels and fresh fecal zinc content or air-dry fecal zinc content (prediction model)

圖2 日糧中鋅水平與糞鋅日排泄總量的回歸關系(預測模型)Fig.2 Regression relationship between feed zinc levels and daily fecal zinc excretion (prediction model)

表3 日糧中鋅水平對生長豬尿鋅排泄量的影響Table 3 Effects of feed zinc levels on urinary zinc excretion of growing pigs

由圖2可知，決定系數R52=0.8423(P=0.028<0.05，F=16.020)，R62=0.9055(P=0.013<0.05，F=28.736)，說明日糧中鋅水平(日糧鋅添加水平或日糧總鋅水平)與糞鋅日排泄總量存在著顯著的線性回歸關系，可用所建立的回歸方程來進行預測和控制。

日糧鋅添加水平和糞鋅日排泄總量的回歸方程為y5=0.514x5+57.02[R52=0.8423，S.E(b)=0.128,P<0.05]。

日糧總鋅水平和糞鋅日排泄總量的回歸方程為y6=0.636x6+21.87[R62=0.9055，S.E(b)=0.119,P<0.05]。

2.2 日糧中鋅水平對生長豬尿鋅排泄量的影響

由表3可知，各組尿鋅含量和尿鋅日排泄總量均無顯著差異(P>0.05)。

對表3數據進行回歸分析，日糧中鋅水平(日糧鋅添加水平或日糧總鋅水平)與尿鋅含量、尿鋅日排泄總量無顯著回歸關系(P>0.05)，因此無法建立相應的回歸方程進行預測和控制。

3 討 論

3.1 日糧中鋅水平對生長豬糞鋅排泄量的影響

豬具有自動調節鋅的吸收和排泄來維持體內鋅穩定的能力。在豬小腸細胞內金屬硫蛋白(MT)通過結合鋅調控日糧鋅吸收，過量Zn-MT復合物不被吸收，在小腸上皮細胞內脫落，隨糞便排出體外，豬糞中的鋅大部分是來自日糧中未被吸收的外源鋅[4]。張彩英等[5]研究了日糧鋅添加水平對斷奶仔豬糞便排泄鋅含量的影響，得出仔豬糞便鋅含量隨日糧鋅水平增加而升高的結果，這與郭小權等[6]的研究結果一致。據Buff等[7]報道，斷奶仔豬糞鋅日排泄量隨日糧鋅添加量增加而呈線性極顯著性升高(P<0.001)。本試驗以生長豬為研究對象，鮮糞鋅含量、風干糞鋅含量隨日糧鋅添加水平或日糧總鋅水平的增加而升高，糞鋅日排泄總量20 mg/kg添加組雖比基礎日糧組低，但是差異不顯著，其余添加組均隨添加量增加而升高。經回歸分析，鮮糞鋅含量、風干糞鋅含量、糞鋅日排泄總量均與日糧鋅添加水平或日糧總鋅水平存在顯著的線性回歸關系，以此建立了相應的回歸方程模型預測生長豬糞鋅排泄量或反推測飼料鋅攝入量。

3.2 日糧中鋅水平對生長豬尿鋅排泄量的影響

飼料中的鋅攝入豬體后主要隨糞便排出，只有少量的鋅從尿液中排出[4，8-9]，因此關于飼料鋅在豬尿中的排泄研究較少。Buff等[7]的研究表明，斷奶仔豬尿鋅日排泄量隨日糧鋅添加水平增加而呈線性顯著性升高。周維仁等[9]發現生長前期豬和生長后期豬尿鋅日排泄量差異不顯著，但是均顯著低于仔豬。本試驗條件下，生長豬尿鋅含量和尿鋅日排泄總量均與日糧鋅添加水平或日糧總鋅水平無顯著的回歸關系，這可能與日糧鋅添加水平梯度差值小有關。上述Buff等[7]的試驗分為5個處理組，日糧鋅添加量分別為0、150、300、450、2000 mg/kg；周維仁等[9]比較仔豬、生長豬前期和后期3個階段日糧鋅水平與尿鋅排泄量的關系(飼料鋅含量：仔豬2530.7 mg/kg，生長前期豬126.8 mg/kg，生長后期豬101.4 mg/kg。)，而本試驗參照農業部2017年底修訂的《飼料添加劑安全使用規范》豬配合飼料鋅限量要求來設計日糧鋅添加水平梯度，各組梯度差值為20 mg/kg。因此，生長豬日糧鋅水平與尿鋅排泄量的關系還需開展后續試驗進一步深入研究。

3.3 日糧中鋅水平對環境的影響

由于動物糞便中的礦物元素持續排放，在土壤中有蓄積作用，會影響到農作物生長。我國《畜禽糞便還田技術規范》(GB/T 25246-2010)規定制作肥料的畜禽干糞中鋅含量限值在中性蔬菜土壤中為700 mg/kg，本試驗60和80 mg/kg鋅添加組風干糞鋅含量均超過中性蔬菜土壤限量值。40 mg/kg鋅添加組(總鋅水平為82 mg/kg)風干糞鋅含量雖符合中性蔬菜土壤限量值，但根據美國NRC(2012)豬的營養需要中推薦生長豬配合料總鋅水平60 mg/kg，說明鋅添加量小于40 mg/kg既滿足豬的生產需求，又可降低鋅在環境中的排泄量，進一步降低鋅對環境的污染。由此，結合農業部2017年底修訂的《飼料添加劑安全使用規范》生長豬配合飼料總鋅限量水平80 mg/kg思考，這個值可否進一步降低，還需要今后開展更多的研究來為鋅減量減排提供指導。

4 結 論

本試驗條件下，生長豬日糧鋅添加水平或日糧總鋅水平與鮮糞鋅含量、風干糞鋅含量、糞鋅日排泄總量存在顯著的線性回歸關系，而與尿鋅含量和尿鋅日排泄總量無顯著回歸關系。因此，可建立日糧中鋅水平與生長豬糞鋅排泄量的回歸模型來預測生長豬糞鋅排泄量或反推測飼料鋅攝入量，為豬糞作為有機肥符合環境質量標準提供依據。