對妊娠母豬精準飼喂的一個決策支持系統評估（上）

何 穎

（遼寧禾豐牧業股份有限公司，遼寧 鞍山 114100）

不同妊娠母豬的營養需要差異很大，尤其是在妊娠后期，氨基酸和礦物元素的需要量增加，并受到產仔數的影響。營養需要的差異也與母豬在授精和不同胎次時機體狀況有關。實際在多數豬場中，所有母豬通常都飼喂同一種標準的妊娠日糧，僅僅只有飼喂水平可以受到調整。通常情況下，氨基酸和礦物元素的營養供應受限，主要發生在青年母豬妊娠后期，而在妊娠早期則會出現過剩現象，這種情況對于老齡母豬更為常見。現已開發出新技術來飼喂群養母豬，例如自動喂料站可以輸送幾種不同配方的飼料。而且，精準飼喂（PF）技術的開發，為更好實時考慮各影響營養需要的因素，提供了新機會。關于這點，已經開發出模型和決策支持系統（DSS），并融合進自動飼喂站中用于生長豬的應用，近期更多地應用于母豬。這些DSS 是基于營養模型來預測每天每頭豬的營養需要，考慮了動物的特征、生理階段和飼養條件。之前報道采用PF 模式飼喂的生長豬，即每天每頭豬飼喂高賴氨酸水平（H）和低賴氨酸水平（L）配制的日糧，要比傳統飼喂（CF）的蛋白攝入和氮排泄減少29%，且對豬只平均生長性能沒有不利影響。使用基于真實豬場數據的方法，文章旨在描述和評估精準飼喂妊娠母豬的DSS，該系統允許每天按不同比例配制2 種不同營養水平日糧。

1 材料和方法

1.1 DSS的開發

通用方法：實際上，DSS 將每日發送指令給自動喂料站，給每頭母豬輸送每種日糧每日所需數量，進而構成它們的每日供給。根據DSS 指令，2 種不同營養水平的日糧將在自動喂料站中被混合后使用。DSS 的決定依賴于1 個數據庫，其中包含豬場一般營養模式規則和動物的初始狀態，例如年齡、胎次、授精時體重（BW）和背膘厚度（BT），以及豬場實時測量數據。豬場營養策略使用母豬及其后代仔豬平均特征（采用InraPorc 對每一胎次進行校準）以產仔后BW 和BT 目標值。體重目標取決于母豬年齡。通過傳感器實時收集的數據還可以動態地觀察母豬（BW、機體活動和飼料消耗）和環境（環境溫度和相對濕度）相關信息。然而，這些信息的可用性可能因豬場中可用設備和所收集的數據類型而有所不同。為了基于這些數據來建立決策，包括在DSS中的營養模型計算每日所需代謝能（ME）、SID AA 和礦物元素。此后，每日飼料供應量由計算出的能量需要和日糧ME 含量所決定，而輸送的2 種飼料各自所占混合比例由第一限制性氨基酸（例如賴氨酸）需要量來決定。

營養模型：Gaillard 等（2019）詳細說明了DSS 中所包含的營養模型。在母豬妊娠期間要考慮三部分，體脂、體蛋白和胎兒。利用這三部分水平來估算母豬每日BW 和BT。采用階乘方法計算能量和氨基酸需要量。ME 需要量是母豬維持需要、胎兒發育需要和母體生長需要的總和。根據代謝體重計算維持需要，母豬的維持需要受到身體活動水平、飼養系統（單籠飼養或者群養）以及環境溫度的影響。整個妊娠期體儲所保留的能量是由母體在授精時體儲能量和分娩時目標體儲能量二者之間差異所決定，通過BW 和BT 計算而來，計算公式采用Dourmad（1997）。假設平均ME效率為0.77，用母豬體儲能量計算相應的ME 需要量（即妊娠母豬ME 需要量=母豬體儲能量/0.77）。胎兒生長所需ME 由胎兒儲存的總能量和相應的ME 效率（0.48）來計算（即胎兒ME 需要量=胎兒儲存能量/0.48）。總氮儲存量是由胎兒和母體組織中的氮儲之和計算而來。SID AA 需要量是根據每種氨基酸儲存量和它們各自儲存效率以及維持需要來計算。標準總腸道可消化磷（STTD-P）需要量是由母豬維持需要、孕體（胎兒和胎盤）生長以及母豬體儲之和計算而來。Bikker 和Blok（2017）建議假設磷儲存和維持效率為0.98。

1.2 模擬

使用Python 模型來開發DSS，該模擬由3 大類指標（飼料、環境和母豬）和1 個妊娠函數組成。妊娠函數計算每頭母豬不同體組織每天的生長情況和營養需求。飼料類指標輸入日糧ME、SID AA 和STTD 礦物元素含量。環境類指標輸入飼養系統（此次試驗使用的是群養舍）和室溫（此次試驗的室溫18 ℃，熱中性條件）。母豬類指標輸入耳標號、年齡、胎次、妊娠期的胎兒數量（LS）、平均仔豬初生重、每頭母豬授精時BW 和BT、每頭母豬產仔后估算體重以及產仔后平均目標BT。

使用DSS模擬出2種飼喂方案，為每頭母豬整個妊娠期定制一個完整的飼喂計劃。單一日糧的傳統飼喂模式方案（CF），使用1 個對照日 糧（C），含有4.8 g SID Lys/kg和2.5 g STTD-P/kg；與之相比另一個飼喂方案（PF），使用2 個試驗日糧，一個是低水平AA 和礦物元素日糧（L：3.0 g SID Lys/kg，2.0 g STTD-P/kg），一個是高水平AA 和礦物元素日糧（H：6.5 g SID Lys/kg 和3.3 g STTD-P/kg）。3 種日糧能量水平均為13 MJ ME/kg。L飼料和H 飼料的配制是根據法國2019 年度第一學期（IFIP，2019）飼料原料的平均價格來計算成本的。C 飼料是由L 飼料（48.6%）和H 飼料（51.4%）混合而來。

利用DSS 進行模擬，收集2 個豬場的2 組數據庫，比較2 種飼喂方案在養分攝入、排泄、養分儲存效率和飼料成本的差異。

1.3 用以評估DSS的數據庫

兩組數據庫來源于2 個試驗豬場（豬場A 在加拿大，2 511 頭妊娠母豬；豬場B 在法國，2 528 頭妊娠母豬）的2 條不同生產線，均為大白×長白二元母豬。每一組數據庫都含有每頭母豬授精之后測量的BW 和BT 以及窩產仔豬特征（LS和窩產仔豬初生重）。根據每頭母豬在分娩時的年齡，使用不同豬場校正后的一個特定方程式測定每頭母豬分娩后的目標BW（BWt）：

豬場A（威布爾函數）：BWt=275 ×（1– exp（-3.824/1 000×AF0.9801））

豬場B（布羅迪模型）：BWt=331.4 ×（1-0.821×exp（-2.121/1 000×AF））

根據每個豬場的實際情況，將豬場A 所有母豬分娩后BT 指標鎖定在18 mm、豬場B 鎖定在20 mm。

在豬場A，出生時平均每窩總出生仔豬數LS 是14.1±3.3 頭，平均窩產每頭仔豬BW 為1.48±0.24 kg，平均每窩總窩重為20.5±4.4 kg（表1）。母豬授精時平均BW 從第1 胎次的163 kg 增加到第8 胎次（或更多胎次）的251 kg，而在授精時BT 往往是第1 胎次和第2 胎次母豬高于隨后胎次母豬（第1、2 胎次BT 和第3-8 胎次的平均BT分別是16.9、15.9 和14.5±0.4 mm）。

在豬場B，出生時平均每窩總出生仔豬數LS 是16.0±3.7 頭，平均窩產每頭仔豬BW 為1.41±0.25 kg，平均每窩總窩重為22.0±4.5 kg（表1）。母豬授精時平均BW 從第1 胎次的156 kg 增加到第8 胎次（或更多胎次）的268 kg，而在授精時母豬各胎次間BT 變化較小，第2 胎次母豬的BT 最低為13.8 mm，第8 胎次（或更高胎次）母豬的BT最高為16.00 mm（表1）。豬場A和豬場B 母豬的平均胎次數分別為3.9 和3.5。

1.4 計算和統計分析

為了考慮到妊娠階段的影響，從模擬中獲得的每日數據被平均加入每周數據中。豬場（豬場A 和B）、胎次（初產和經產）和妊娠周數對計算SID AA（Lys）和礦物元素需要量（STTD-P）的影響使用線性混合效應模型進行分析，并考慮了母豬的隨機效應。使用R 軟件中NLM 包的LME（線性混合效應）函數來配備線性混合效應模型。使用時間corAR1 函數計算每頭母豬在數周內的相關性，表示對1 階的自相關結構。當P 值＜0.05 時結果視作差異顯著。

2 結果

2.1 營養需要量的測定

表2 總結了2 個豬場中初產和經產母豬整個妊娠期的計算平均能量需要量和營養需要量。胎次×豬場×周數三種互作對于所有考慮的營養因素都是差異顯著的（P ＜0.01）。豬場B 中母豬的平均每日計算ME 需要量高于豬場A（豬場B 為41.1 MJ/d，豬場A為34.6 MJ/d），且隨著胎次增加而增加（初產母豬為33.1 MJ/d，經產母豬平均為38.9 MJ/d）。以單位為g/kg 計算的SID Lys 需要量（表2）隨著妊娠1 -6 周增加，在妊娠7-10周保持穩定，接著從妊娠11 周再次增加至妊娠結束。整個妊娠期的平均計算SID Lys 需要量隨著胎次增加而減少（初產為3.47 g/kg，經 產 為2.90±0.02 g/kg），豬 場A（3.08 g/kg）高于豬場B（2.94 g/kg）（表2）。以單位為g/d 的每日計算SID Lys 需要量在早期妊娠階段（1-9 周）中，經產母豬低于初產母豬，但是在妊娠后期（14 周-妊娠結束）經產母豬高于初產母豬。以每kg 飼料計算的STTD-P 需要量在豬場A母豬妊娠9 周后顯著增加，豬場B母豬妊娠10 周后顯著增加（圖1）；此外，該需要量對于妊娠1-9 周母豬而言，經產低于初產，從妊娠14 周到妊娠結束期間則是經產高于初產。豬場A 母豬的計算礦物元素需要量高于豬場B 母豬（豬場A 平均為1.35 g STTD-P/kg，豬場B 平均為1.30 g STTD-P/kg）。

表1 使用DSS 測試描述數據庫

2.2 配給組成

平均而言，豬場A 和豬場B的日糧L 分別占該模式預計提供的86%和92%。據估計，該比例因豬場而異，但初產母豬（豬場A為72%，豬場B 為88%）均低于經產母豬（豬場A 為85%，豬場B 為92%）（豬場×胎次互作效應P ＜0.01）。在使用PF 模式供應母豬日糧的配給中，日糧L 的估算比例隨著妊娠階段逐漸降低，尤其是對于妊娠3 周的初產母豬，豬場A平均值為50%，豬場B 平均值為55%，但是在妊娠最后一周分別下降至36%和42%（圖2）。

表2 豬場（Fa）、胎次（Pa）和妊娠周數（W）對母豬賴氨酸和礦物元素需要量的影響

圖1 評估所有母豬妊娠階段的計算平均可消化賴氨酸和磷需要量

圖2 計算豬場A 和豬場B 在精準飼喂模式下給母豬飼喂的日糧中L 日糧平均比例

2.3 基于PF模式對SID Lys的評估

在PF 模式中，配給分布的平均計算SID Lys 含量在豬場A 和豬場B 中分別為3.50 g/kg 和3.28 g/kg，比CF 模式低27%和32%（表3）。PF 模式對于計算SID Lys 含量的影響隨著胎次增加而增加。事實上，初產母豬與經產母豬相比，豬場A為分別降低17%和29%，豬場B為分別降低29% 和32%（表3）。在PF 模式下，配給中的計算SID Lys 含量隨著妊娠階段逐漸增加，至妊娠后2 周豬場A 和豬場B 分別增加至平均5.23 g/kg 和4.55 g/kg，而在妊娠前8 周時分別為平均3.11 g/kg 和3.00 g/kg。與CF 模式飼喂的母豬相比，PF 模式下模擬SID Lys 留存率更高（PF 為45.7%，CF 為33.3%），豬場B 中兩種飼喂模式之間的差異度高于豬場A（P ＜0.01）。此外，初產母豬的模擬SID Lys 留存率高于經產母豬，但是CF 母豬和PF 母豬之間的這種提高程度并不受胎次影響。模擬SID Lys 沉積隨著妊娠期而增加，從妊娠前8 周的平均3.48（豬場A）g/kg和3.93（豬場B）g/kg，增加至妊娠后2 周的平均8.21（豬場A）g/kg和8.80（豬場B）g/kg。

圖3 計算豬場A 和豬場B 中精準飼喂模式對母豬妊娠階段攝入適量（白色）、缺乏（粉色和紅色）或過量（藍色）賴氨酸各自比例的影響

圖3 呈現了豬場A（圖3a）和豬場B（圖3b）中所有母豬和初產母豬在采用CF 或者PF 模式飼喂時，采食適量、過度或者缺乏SID Lys母豬數量的模擬比例。在2 個豬場中，估算采用PF 飼喂模式相對于CF 模式能夠減少采食Lys 低于其需要量（例如：＜95%計算需要量）的母豬比例（即攝入Lys 缺乏的母豬比例），尤其是在妊娠后2 周（豬場A 分別1.05%和43.6%，豬場B 分 別 為0.24% 和13.6%）。對于初產母豬，2 種飼喂模式下的差異評估更為重要，在妊娠后2 周時采食Lys 缺乏的母豬比例分別為豬場A 中CF 母豬為85%，豬場B 為27%；與之相比，豬場A 中PF 母豬為3.4%，豬場B 為0.05%。此外2 個豬場中，采食過量Lys 的母豬比例估算值在PF 飼喂模式中降低，該影響對于初產母豬更明顯。

2.4 PF飼喂模式的經濟和環境影響

估算的飼料成本在不同豬場之間是不同的，而且受到飼喂模式的影響。豬場B 估算的妊娠飼料成本（67.5 歐元/母豬）要比豬場A（57.6 歐元/母豬）高17%，CF 飼喂模式下這種豬場之間的差異度（+10.3 歐元/母豬）更高于PF 飼喂模式（+9.6 歐元/母豬）（P ＜0.01）。

氮和磷排泄量的計算是根據豬場、胎次和飼喂模式不同而變化（表3）。豬場B 每頭母豬每一妊娠階段的總氮排泄量比豬場A 高17%（豬場B 為29.8 kg N/母豬，豬場A為25.2 kg N/母豬）,2 個豬場之間的這種差異受到飼喂模式影響，CF模式更高于PF 模式（CF 模式為5.4 kg N/ 母豬，PF 模式 為3.7 kg N/母豬，P ＜0.01）。PF 飼喂模式的母豬整個妊娠期總體平均N 排放量比CF 母豬低16.7%（分別為25.3 kg N/ 頭母豬和29.8 kg N/ 頭母豬，P ＜0.01），豬場B 的這種飼喂模式不同導致的差異程度高于豬場A（分別為5.8 kg N/頭母豬和4.1 kg N/ 頭母豬，P ＜0.01）。豬場B 的總P 排放量比豬場A 高17.2%（分別為1.43 kg P/頭母豬和1.22 kg P/頭母豬），CF 飼喂模式的這種豬場間差異程度高于PF 飼喂模式（分別為0.25 kg P/頭母豬和0.18 kg P/ 頭母豬，P ＜0.01）。PF 飼喂模式的母豬整個妊娠期總體平均P 排放量比CF 母豬低14.6%（分別為1.17 kg P/頭母豬和1.37 kg P/頭母豬，P ＜0.01），豬場A 的這種飼喂模式不同導致的差異程度高于豬場B（分別為0.24 kg P/頭母豬和0.15 kg P/頭母豬，P ＜0.01）。經產母豬整個妊娠期總體平均P 排放量比初產母豬高16.7%（分別為1.36 kg P/頭母豬和1.16 kg P/頭母豬，P ＜0.01），CF 飼喂模式母豬的這種不同胎次間差異程度高于PF飼喂模式母豬（分別為0.24 kg P/頭母豬和0.15 kg P/頭母豬，P ＜0.01）。

（未完待續）