纪守坤，刁其玉，姜成钢，李艳玲，屠 焰，许贵善，邓凯东

（中国农业科学院饲料研究所，北京 100081）

我国已成为世界养羊大国，肉羊养殖在我国畜牧业生产中占有重要地位。目前大多数草原牧场的载畜量已经过饱和，为了保护环境和生态平衡，肉羊的舍饲或半舍饲已经成为广大农、牧区和禁牧区域的主要养殖方式。肉羊圈养后在客观上必需满足其营养物质的需要，才有可能产生更好的经济效益和社会效益。在羊的饲养标准方面，我国长期以来借鉴国外的标准，并没有制定出我国统一的肉羊营养需要量的饲养标准，这在一定程度上导致了我国肉羊饲养的粗放性和营养物质的不合理供给，使我国优良的种质潜力不能得到有效发挥，同时也加剧了一些潜在养殖问题发生的可能性。所以随着我国肉羊养殖业的快速发展和规模化、集约化饲养的需要，建立符合我国自身的肉羊饲养标准体系的需求日益迫切。

钙在动物生长和生产中发挥着重要作用，是制定饲养标准中重点考虑的因素之一。钙是骨骼和牙齿的主要结构物质，机体内的钙98%～99%存在于骨骼和牙齿中，钙与骨骼的生长和健康密切相关，骨骼的生长发育状况也是评定肉羊产肉性能的重要指标之一，所以钙对肉羊生产有着重要的作用[1]。动物体液中的钙在特定酶的活性、神经兴奋性、细胞膜的通透性和血液凝固等诸多方面上都具有重要作用，因此，饲料中钙缺乏或过量都会对家畜生长、生产和健康产生重大影响。制定肉羊钙需要量的标准，首先要解决肉羊钙需要量研究方法问题。本文综述了常用的钙需要量的研究方法，以期为生产实践提供依据。

1 动物钙需要量的研究方法

1.1 浓度梯度试验法

梯度饲养法通常是在饲粮本身含有量的基础上，添加不等梯度的供试元素，形成日粮供试元素含量在一定范围的梯度（此梯度范围可根据已有研究成果和本地生产实践确定），按单项或综合反应指标，通过对动物生长和生产性能及健康状况的观测，判定最佳补加量，即定为需要量，同时可以推断出最低需要量。在最佳需要量的判定上主要采用比较不同供试元素水平对特定敏感指标（存留率、体增重、单位体重饲料消耗、胫骨钙含量、胫骨强度、血清钙含量、血液碱性磷酸酶活性等）的影响，在不同水平中找出对试验目标最有利的添加量，即为需要量，但此种判定方法较粗略，只能在所设的不同梯度中选择最优添加量；或经过梯度饲养试验，建立以特定敏感指标为依变量，供试元素水平为自变量的回归关系，根据实际情况由回归关系式求出最大或最小值，即可确定供试元素的最佳需要量，此种方法也是比较简单有效的营养需要测定方法，在我国也被大多数研究者所采纳。

蒋宗勇等通过研究6个不同水平钙添加量对仔猪生长性能、骨骼和血清有关指标的影响，发现在所设的6个水平中，当日粮含钙0.74%时最有利于7～22 kg仔猪生长，因此认为7～22 kg仔猪钙的需要量为0.74%，这与NRC（1998）推荐的10～20 kg仔猪钙需要量为0.70%相似[2]。王金荣等通过设立5个不同钙水平和4个不同磷水平饲喂肉鸡，以胫骨灰分和胫骨强度作为评价指标，建立胫骨灰分、胫骨强度与日粮中钙磷含量的回归关系模型，计算得出1～3周龄肉鸡钙的最佳需要量分别为0.98%和1.06%，这个结论与NRC（1994）的推荐量1.00%相一致[3]。

1.2 析因法

析因法是以营养素在动物体内的代谢机理为基础的方法，其将动物营养素的净需要量分解为维持需要量（内源损失）和生产需要量，然后根据营养素的生物学利用率将需要量公式化，从而可以确定不同体重和不同生产水平动物的营养需要量。析因法测得的是一个将营养物质的供给量、组织的沉积量和动物生产水平联系起来的动态需要量模型，根据动物不同的生产水平便可以推算出其合适的营养需要量。

大量研究证明，析因法是一个准确可靠并有实用价值的方法，在研究人与动物的能量、蛋白质、氨基酸的利用和需要上，该方法已经很成熟[4]。但由于矿物质交互作用的复杂性、内源性矿物质的影响及试验成本等原因，我国利用析因法在矿物质的需要量测定上研究报道较少。利用析因法测定矿物质的需要量是比较容易地计算出总利用量与表观吸收率、存留量等之间的数量关系和总利用率，且在确定总需要量时，不仅可随生产强度、不同生产内容改变而变化，还可以随总利用率的变化而变化，研究表明，对于 Ca、P、Mg、Na、K、Se、Zn、Mn和Fe等矿物质元素的需要量，常采用析因法。对于诸如S、Cu和I等微量元素，由于动物体内代谢过程非常复杂，其需要量更多地依赖于功能性模型预测。

钙在动物体内发挥着重要作用，也是动物营养上考虑最多的矿物质之一，但对钙的需要量，公式的推导存在着一定的分歧。一般认为，当饲喂不含钙的日粮时，动物排出的钙量即为内源钙排出量，也就是维持需要量，但在实际试验操作中这种方法具有一定难度和不可操作性，原因是无钙日粮难以得到；饲喂无钙日粮时，由于饲料中不含钙而导致的内源钙含量发生变化即机体在钙缺乏时会减少钙的排出；很难用无钙日粮较长时间饲喂动物。所以在试验中常利用钙的采食量和排出量的回归关系外推到钙的进食量为零即可得到维持需要量。

NRC（2007）也认为绵羊和山羊钙的维持需要量与干物质采食量有关，见式（1）：

其中，DMI为干物质采食量，kg；0.400为钙的表观吸收率。

而ARC（1980）则认为，钙的维持需要量可以依据内源损失量每天16mg·kg-1体重来确定，即钙的维持需要量与动物体重有关。有学者提出生长牛的钙的维持需要量可以用15.4mg·kg-1体重来计算。所以在具体试验中，有必要先对钙的维持需要量进行相关性分析再确定所要使用的维持需要量公式。

生产需要量是动物在形成产品过程中用于机体体内沉积或沉积于动物产品中的营养物质的需要量，在动物钙的生产需要量上，大量文献的观点相似。ARC（1980）和 NRC（1985）认为，羔羊空腹体重每增加1 kg需要钙11 g摄入，而AFRC（1991）提出要把羔羊的体成熟情况考虑在内，因为随着羔羊体成熟骨骼生长速度降低对钙的需求也会相应减少，NRC（2007）采纳了此观点并对此前的公式进行了修正见式（2）：

其中DMI为干物质采食量，g·d-1；ADG为日增重，kg；MW为成熟体重，kg；BW为实际体重，kg；0.68为钙的吸收率。

在生长期的牛上AFRC（1991）也采取了相似的公式，见式（3）：

其中MW为成熟体重，kg；BW为实际体重，kg；ADG为日增重，kg。

2 经典实验方法估测钙需要量

平衡实验、消化代谢实验和比较屠宰实验作为常用的研究方法也常用于钙需要量的测定中，这些实验能为钙需要量的确定提供部分数据，有时也作为营养需要量结果合适与否的验证方法。

2.1 平衡实验

研究营养物质食入量与排泄、沉积或产品间的数量平衡关系的实验称为平衡实验。平衡实验一般用于估测动物对营养物质的需要量和饲料营养物质的利用率，也可用来对动物体营养物质平衡情况做判定。研究认为，动物钙需要量可用平衡实验测定，并认为幼龄动物钙在骨骼中的沉积十分强烈，沉积的速度随年龄的增长而减弱；对青年反刍动物，表现为钙的正平衡，即沉积大于消溶（体内蓄积钙被动员而最终排出体外）；而成年反刍动物则两者接近平衡[5]。泌乳初期，乳中排出的钙量多于消化道吸收的钙，当钙的摄入量不足时，钙元素处于负平衡，消溶可能大于沉积。

2.2 消化代谢实验

消化代谢实验是以测得饲料养分的消化率和利用率为目的的实验。在消化率和利用率测定中，全收粪法是最常用的方法。全收粪法是指在试验过程中收集动物的饲料样品和所有的粪便，测得饲料养分的消化率，钙的消化率就可通过式（4）计算：

在消化试验的基础上，再增加尿液的收集，测定尿中排泄的钙即为钙的代谢实验，钙的代谢率计算机见式（5）：

这里得到的数据是钙的表观消化率，在真消化率测定中还要扣除内源钙，其方程见式（6）：

同时也要注意收集粪便的天数以偶数天为宜，以避免动物排粪不稳定带来的误差。

全收粪法是一种比较经典而且比较准确的方法，对其他测定消化率的方法起到了标尺的作用，但工作量大、费时费力是该法最大的缺点。

2.3 比较屠宰实验

比较屠宰实验常选取品种、性别等相同，年龄、体重等相似的动物，设定不同梯度的饲料喂量，在试验开始、中间和结束时分别屠宰动物，分析动物体组织在试验过程中的变化，测定出钙的沉积剂量，达到试验目的，所以称为比较屠宰实验。比较屠宰试验直接测定动物组织中钙的客观沉积量，可以用于比较不同处理之间对动物机体成分和沉积效率的影响，也是钙的净需要量测定的有效方法，通过比较屠宰实验一般可在生长试验的基础上获得更多更详细的资料[6]。

3 样品中钙含量分析技术

3.1 样品前处理

对样品的前处理主要有干法灰化法、湿法消解法和微波消解法（GB/T5009-2003）[7]。干法灰化法是将样品在高温炉（550±20℃）中灰化后用盐酸硝酸混合酸溶解制得分解液的方法。干法灰化法的主要优点是处理的试样量可以很大，且试剂的污染可以被减少到最低程度，但灰化时间过长使其在试验中的应用受到很大限制；湿法消解法是将样品在硝酸中消煮除去有机物而制得分解液的方法。湿法消解法所用的高氯酸是易爆危险试剂，消煮过程中也会产生有毒气体，该法在钙含量测定试验中较少使用。微波消解法是一种新兴的方法，是利用微波消解仪产生的高能微波快速去除样品中有机物的方法，该法对样品消解快，样品处理时间短，所需样品量小，所用试剂少，污染少，测定时可获得较高的准确度和精密度。寇志华等通过对奶粉中钙含量测定，认为这3种方法都能保证结果的准确有效，但一般大批量的样品采用干法灰化法，而对于零星加急的样品采用微波消解法，湿法消解法由于对环境的污染较大而很少采用[8]。

3.2 高锰酸钾滴定法

高锰酸钾滴定法是将试样中的有机物破坏，使钙成为溶于水的离子，在溶液中加入草酸铵溶液，使钙生成草酸钙白色沉淀，然后用硫酸溶液溶解草酸钙，根据草酸根和钙的恒定比例关系，再用高锰酸钾标准溶液滴定游离的草酸根离子，根据高锰酸钾的用量来计算钙含量的方法[9]。该方法是实验室最常用的钙含量测定方法，测定结果较准确，但测定一个样品一般需要两天时间，并且高锰酸钾标准溶液易发生变化，需要不断标定，既费时费力又不易处理大批试样[10]。

3.3 EDTA络合滴定法

EDTA络合滴定法是将试样有机物破坏，使钙成为溶于水的离子，用三乙醇胺、乙醇胺、盐酸羟胺和淀粉溶液消除干扰离子的影响，在碱性溶液中，以钙黄绿素为指示剂用EDTA标准溶液络合滴定钙而测得钙含量的方法[7]。传统的EDTA络合滴定法因其成分复杂，通常含色素，使其终点较难判断，重现性差，测定结果偏差相对较大而在试验测定中很少使用[11]。

3.4 原子吸收法

原子吸收法全称为原子吸收光谱分析法（AAS），是一种基于光源（空心阴极灯）辐射出具有钙元素特征谱线光波，当光波通过试样所产生的原子蒸汽时，被蒸汽中钙元素的基态原子所吸收，根据辐射光强度减弱的程度，求出试样中待测钙元素含量的方法[7]。刘红云等通过对饲料中钙含量的测定，认为采用高锰酸钾滴定法、EDTA络合滴定法和原子吸收法3种方法测定结果基本一致，但原子吸收法具有结果准确、操作简便等优点，可避免高锰酸钾法的繁琐费时，又显著高于EDTA络合滴定法的准确度[12]。

4 小结

钙是动物体所必须的最重要的矿物元素之一，我国已经对家禽、猪、奶牛等开展了钙需要量的试验研究，并提出了相关的推荐量标准；肉羊的蛋白质和能量需要量研究也比较深入；而肉羊钙的需要量的试验研究鲜见报道。作为世界养羊大国，肉羊养殖在我国畜牧业生产中占有重要地位。研究钙的需要量和其他营养素的需要量同样重要，开展羊的矿物元素需要量研究是迫在眉睫的课题。

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