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摘 要：近年来，母猪的繁殖性能得到了极大的改善。现在，许多养猪场都使用高产母猪，这些母猪的平均窝产仔数超过13头，窝断奶仔猪数超过11.5头。这些变化对母猪在怀孕和哺乳期间的营养需要量产生了重大的影响。同时，过去20年，母猪能量、氨基酸和矿物质利用方面取得的成果使确定母猪的营养需要（析因法）和预测它们对营养物质供给（建模）的反应成为可能。本文旨在介绍如何将现有的母猪营养方面的知识集合于一个综合模型中并转化为软件工具，供给终端用户，主要是给养猪企业的广大营养师和动物营养专业的学生使用。文章列举的各个案例用来说明使用此类模型如何能够优化母猪生产力，同时优先考虑一些新的因素，如通过根据需要更精准地调整营养供给以达到减小养猪生产对环境的影响。
关键词：母猪；营养需要；模型；InraPorc
中图分类号：S816 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2018）03-0020-05
3 生长性能的短期和长期模拟
InraPorc软件也可以用来评价不同饲养或饲喂策略对母猪营养利用和体况的短期和长期作用。表4列出了头胎母猪运行这种模型所需的信息和预测效果示例。在实际生产中，这些模拟对于预测过度动员或重新储存身体储备的风险非常有用，这些情况可能会对头胎母猪的繁殖性能产生长期的不利影响。营养的缺乏或过剩也可以预测。
在第二个示例中，根据哺乳期平均自由采食量[低（Low，L）：5.0 kg/d和高（High，H）：7.0 kg/d]的不同，对两种表型的母猪连续4胎次的体况变化进行了模拟。妊娠期间的饲喂量进行了计算，以便让母猪在第4胎达到成年体重（Body Weight，BW），同时保持至少13 mm的背膘厚（Backfat Thickness，BT）。图3给出了这两种情况下BW和BT的模拟演示。就哺乳期间BW损失而言，L（低采食量）母猪大于H（高采食量）母猪，这可以通过在妊娠期间较大的增重来补偿。相同的情况在背膘厚度上也观测到：L（低采食量）母猪在断奶时较瘦，而在产仔时较胖。这会提高L（低采食量）母猪出现繁殖问题的风险，因为它们在断奶时过瘦，而在产仔时过胖。L和H母猪在整个繁殖期的平均日采食量没有差别（3.5 kg/d）。然而，就哺乳期的标准回肠消化率（Standardized Ileal Digestibility，SID）赖氨酸和可消化磷而言，H母猪高于L母猪，但在妊娠期间没有明显的差异。
4 营养需要差异的处理
在实际生产中，母猪营养上的一个重要问题是如何处理不同母猪在营养需要上的差异。这种差异源于繁殖性能（如窝产仔数）、生产能力（如泌乳量）和食欲（如哺乳期食欲旺）上的差异。此外，因所处的胎次和生理阶段的不同，母猪的营养需要也各不相同。
在妊娠期间，能够在产仔时达到目标体况的策略首先是根据配种时的体况、所处的胎次、预计的产仔性能和饲养条件来提供适宜的总能或饲料量。在这种情况下，测量或估测母猪BW和BT对根据每头母猪的情况来调整饲喂量是非常重要的。当总的喂料量或能量供应量确定后，不同的饲喂策略可用于在整个妊娠期中分割这一数量。人们普遍认为，提高妊娠后期的饲喂量（妊娠期最后3周），可提高初生仔猪的活力和生存力，特别是高产母猪。该策略如果在妊娠期的前三分之二阶段使用则效果不太明显，且可能取决于饲养方式和可用于分配饲料的设备。在实际生产中，这一时期主要有两种策略：第一种策略首先保持相对稳定的饲喂水平，第二种策略对偏瘦母猪进行一段时间的增量饲喂（持续4周以上），接着限饲一段时间。第二种策略可以让母猪在妊娠早期快速恢复身体储备，在欧盟对母猪福利立法——要求母猪怀孕4周后进行群体饲养——的背景下，这种策略在生产上的应用正越来越普及。其需要根据母猪所处的妊娠阶段/或胎次调整日粮的营养组成（氨基酸、矿物质、维生素等）来确定妊娠母猪的饲喂策略，不过在实际生产中，最常用的策略是对所有母猪采用同一种日粮。事实上，氨基酸和矿物质的需求随着母猪胎次的增加而减少，并且因妊娠阶段的不同而各异。给所有妊娠母猪饲喂相同日粮在多数情况下会导致营养供应过多，且在妊娠后期会存在营养供应不足的风险，尤其是初产母猪。这可以通过使用两种不同的妊娠期日粮或者采用多阶段饲喂方案来解决。这些策略在减少氮和磷排出上的作用将在下一节介绍。
在哺乳期间，营养需要量主要受母猪的泌乳量和食欲的影响。从表4的结果可以明显看出，青年母猪的食欲较差，应该摄入营养浓度更高的日粮，特别是氨基酸和矿物质的浓度。在生产实际中，妊娠母猪食欲随所处的胎次、环境温度和体况等的不同而差异很大。此外，母猪泌乳的潜力也存在差异，进而提高了营养需要量的差异。
利用来自窝产仔生长速度（Litter Growth Rate，LGR）为2 970 g/d和采食量（Feed Intake，FI）为6.5 kg/d的猪场LGR和FI的个体数据，我们利用InraPorc软件计算了母猪的可消化赖氨酸需要量。第1胎至第4胎的可消化赖氨酸平均需要量分别为 （8.20 ± 2.68）g/kg、（7.81 ± 2.53）g/kg、（7.60 ±2.44）g/kg和（7.10 ± 2.15）g/kg。然而，因为存在这种差异，需要更高的营养供给量才能满足所有母猪的营养需要量（图4）。例如，为了满足80%的母猪的营养需要量，应该饲喂可消化赖氨酸含量为9.3 g/kg的饲料。从结果中可以看出，由此带来的问题是应该给第一胎母猪提供特定的日粮。
5 提高养分利用率和减少排泄
提高营养利用效率进而减少排泄量的首要任务是根据母猪的生产能力和生理状态提供适宜的蛋白质和氨基酸。对于母猪而言，当分别为妊娠期和哺乳期的母猪提供特定的日粮而不是整个阶段采用一种日粮时，氮磷的排泄量可减少20%～25%（Dourmad等，1999）。在實际生产中，多数养猪场已经实现了这一目标。然而，氮磷的排泄量通过在妊娠期间使用两阶段或多阶段饲喂方案可以进一步减少。然而，这需要精确评估母猪的营养需要量，这可以通过建模来实现。 利用InraPorc软件，我们模拟了母猪四个胎次的标准回肠消化率（Standardized Ileal Digestibility，SID）赖氨酸的利用率，妊娠期间有三种在营养供应上不同的饲喂策略。在第一个饲喂策略中，母猪在整个妊娠期和整个哺乳期仅饲喂一种妊娠日粮和一种哺乳日粮。妊娠期的饲喂水平根据母猪的体况进行调整，在妊娠最后3周供应量增加到400 g/d。在哺乳期，假设母猪的采食量接近其自由采食时的采食量。日粮按最低成本的标准制定，其构成见表5。图5a的结果可明显看出，妊娠后期母猪的可消化赖氨酸的需要量远高于妊娠前期。此外，赖氨酸的需要量随胎次的增加而减少，这种减少在需要量以每千克饲料的含量而不是每天的需求量来表示时更为明显。这意味着，当所有妊娠母猪饲喂同一种饲料时，氨基酸和蛋白质的供应量大于其需求量，这种情况在妊娠初期和年龄较大的母猪身上尤为明显。这可以通过给妊娠母猪饲喂两种不同的日粮来改善，具体情况则取决于母猪所处于的胎次和妊娠的阶段。
图5b评估了采用这个策略后的效果，两种妊娠日粮在氨基酸和蛋白质的含量上有差异：第一种日粮每千克饲料含有3.8 g可消化赖氨酸和102 g粗蛋白质（Crude Protein，CP）。此日粮在妊娠的前80 d使用，但不用于初产母猪；第二种日粮每千克饲料含有5.5 g可消化赖氨酸和145 g粗蛋白质，并用于初产母猪的整个妊娠期和其他胎次妊娠第80天以上的母猪。日粮的其他氨基酸水平根据理想蛋白质需要来配制。这种两阶段喂养策略可以更好地根据母猪的营养需要来调整氨基酸的供给量。采用这种策略后，CP和SID赖氨酸的总消耗量分别减少了10%和11%。这使得母猪在四个胎次中的氮排泄量平均减少了15%（表5）。
进一步改善可以通过妊娠期间采用多阶段饲喂策略来实现。在实际生产中，这可以通过计算机自动饲喂系统来实现。两种妊娠期日粮在氨基酸和CP的含量上存在差异。它们分别含有3 g/kg可消化赖氨酸、5.5 g/kg CP和 5.5 g/kg可消化赖氨酸、145 g/kg CP。这两种日粮每日以适当的比例混合以满足母猪对氨基酸（和可消化磷）的需要（图5c）。与采用单一日粮的饲喂策略相比，多阶段饲喂策略使CP和SID赖氨酸的摄入量分别减少了14%和17%、氮的排泄量减少了20%（表5）。在四个胎次中使用这个策略，妊娠期的日粮1和日粮2分别占整个妊娠期总采食量的35%和65%。
与一阶段饲喂策略相比，两阶段和多阶段饲喂策略能够将磷的摄入量和排泄量分别降低5%和9%、7%和12%（表5）。当此饲喂策略的改变与添加植酸酶相结合时，在这些极端策略间，磷的排泄量可以减少20%。
饲喂策略对饲料成本的影响不容易评估，因为它对不同原料的相对价格高度敏感。而且，当同一家养猪场所使用的饲料数量增加时，改变饲喂策略可能会增加饲料储存或分销成本。两阶段饲喂策略的饲料成本比单阶段饲喂策低约6%，比多阶段饲喂策略低8%。这表明调整妊娠期母猪的饲喂策略是减少氮磷排放同时降低饲养成本的一种很有应用前景的方法。
6 结论
从营养和环境的角度来看，模拟模型和决策支持工具（如InraPorc软件）似乎可以用来评估母猪的不同饲喂策略。这些工具以动态的方式解决营养利用问题，并确定日粮和/或过度供给中的限制因素。当氮和磷排泄减少时，了解随时间的变化氮和磷相对于采食量的沉积演化是至关重要的。
妊娠期采用能够更好地解释母猪营养需要变化的饲喂策略，似乎是一个可以减少氮和磷的排泄而不会增加饲料成本的很有应用前景的方法。然而，从生产实际角度讲，这是很难实现的，特别是在小规模养猪场。妊娠期间采用两阶段饲喂策略需要根据胎次和母猪所处的妊娠阶段区分日粮类型。利用母猪自动饲喂站，多阶段饲喂策略可能更容易实施。此外，在考虑母猪配种时的个体体况时，这种策略能更好地说明不同母猪在营养需要上存在差异。
将来，发展不同的模型来确定不同的目标。第一个目标是将母猪营养模型（如InraPorc软件）和Martel等（2008）开发的母猪场随机动态模型结合起来。这将可以考虑营养在养猪场模型中的作用，如对母猪断奶后再发情延迟的影响，也可以预测因不同母猪在生产性能上的差异或所处生产时间的不同而导致的营养需要的变化性。第二个目标可以使用InraPorc软件模型建立起来的预测公式集合，以便根据每头母猪的实际生产性能给予的饲养条件来开发营养需要的实时计算规则系统，同时按照Pomar等（2010）对生长猪的建议那样，在母猪自动饲喂站中执行这些规则系统。□□
原题名：Modelling nutrient utilization in sows： a way towards the optimization of nutritional supplies（英文）
原作者：J. Y. Dourmad、J. van Milgen和A. Valancogne等（法國农业科学院）
关键词：母猪；营养需要；模型；InraPorc
中图分类号：S816 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2018）03-0020-05
3 生长性能的短期和长期模拟
InraPorc软件也可以用来评价不同饲养或饲喂策略对母猪营养利用和体况的短期和长期作用。表4列出了头胎母猪运行这种模型所需的信息和预测效果示例。在实际生产中，这些模拟对于预测过度动员或重新储存身体储备的风险非常有用，这些情况可能会对头胎母猪的繁殖性能产生长期的不利影响。营养的缺乏或过剩也可以预测。
在第二个示例中，根据哺乳期平均自由采食量[低（Low，L）：5.0 kg/d和高（High，H）：7.0 kg/d]的不同，对两种表型的母猪连续4胎次的体况变化进行了模拟。妊娠期间的饲喂量进行了计算，以便让母猪在第4胎达到成年体重（Body Weight，BW），同时保持至少13 mm的背膘厚（Backfat Thickness，BT）。图3给出了这两种情况下BW和BT的模拟演示。就哺乳期间BW损失而言，L（低采食量）母猪大于H（高采食量）母猪，这可以通过在妊娠期间较大的增重来补偿。相同的情况在背膘厚度上也观测到：L（低采食量）母猪在断奶时较瘦，而在产仔时较胖。这会提高L（低采食量）母猪出现繁殖问题的风险，因为它们在断奶时过瘦，而在产仔时过胖。L和H母猪在整个繁殖期的平均日采食量没有差别（3.5 kg/d）。然而，就哺乳期的标准回肠消化率（Standardized Ileal Digestibility，SID）赖氨酸和可消化磷而言，H母猪高于L母猪，但在妊娠期间没有明显的差异。
4 营养需要差异的处理
在实际生产中，母猪营养上的一个重要问题是如何处理不同母猪在营养需要上的差异。这种差异源于繁殖性能（如窝产仔数）、生产能力（如泌乳量）和食欲（如哺乳期食欲旺）上的差异。此外，因所处的胎次和生理阶段的不同，母猪的营养需要也各不相同。
在妊娠期间，能够在产仔时达到目标体况的策略首先是根据配种时的体况、所处的胎次、预计的产仔性能和饲养条件来提供适宜的总能或饲料量。在这种情况下，测量或估测母猪BW和BT对根据每头母猪的情况来调整饲喂量是非常重要的。当总的喂料量或能量供应量确定后，不同的饲喂策略可用于在整个妊娠期中分割这一数量。人们普遍认为，提高妊娠后期的饲喂量（妊娠期最后3周），可提高初生仔猪的活力和生存力，特别是高产母猪。该策略如果在妊娠期的前三分之二阶段使用则效果不太明显，且可能取决于饲养方式和可用于分配饲料的设备。在实际生产中，这一时期主要有两种策略：第一种策略首先保持相对稳定的饲喂水平，第二种策略对偏瘦母猪进行一段时间的增量饲喂（持续4周以上），接着限饲一段时间。第二种策略可以让母猪在妊娠早期快速恢复身体储备，在欧盟对母猪福利立法——要求母猪怀孕4周后进行群体饲养——的背景下，这种策略在生产上的应用正越来越普及。其需要根据母猪所处的妊娠阶段/或胎次调整日粮的营养组成（氨基酸、矿物质、维生素等）来确定妊娠母猪的饲喂策略，不过在实际生产中，最常用的策略是对所有母猪采用同一种日粮。事实上，氨基酸和矿物质的需求随着母猪胎次的增加而减少，并且因妊娠阶段的不同而各异。给所有妊娠母猪饲喂相同日粮在多数情况下会导致营养供应过多，且在妊娠后期会存在营养供应不足的风险，尤其是初产母猪。这可以通过使用两种不同的妊娠期日粮或者采用多阶段饲喂方案来解决。这些策略在减少氮和磷排出上的作用将在下一节介绍。
在哺乳期间，营养需要量主要受母猪的泌乳量和食欲的影响。从表4的结果可以明显看出，青年母猪的食欲较差，应该摄入营养浓度更高的日粮，特别是氨基酸和矿物质的浓度。在生产实际中，妊娠母猪食欲随所处的胎次、环境温度和体况等的不同而差异很大。此外，母猪泌乳的潜力也存在差异，进而提高了营养需要量的差异。
利用来自窝产仔生长速度（Litter Growth Rate，LGR）为2 970 g/d和采食量（Feed Intake，FI）为6.5 kg/d的猪场LGR和FI的个体数据，我们利用InraPorc软件计算了母猪的可消化赖氨酸需要量。第1胎至第4胎的可消化赖氨酸平均需要量分别为 （8.20 ± 2.68）g/kg、（7.81 ± 2.53）g/kg、（7.60 ±2.44）g/kg和（7.10 ± 2.15）g/kg。然而，因为存在这种差异，需要更高的营养供给量才能满足所有母猪的营养需要量（图4）。例如，为了满足80%的母猪的营养需要量，应该饲喂可消化赖氨酸含量为9.3 g/kg的饲料。从结果中可以看出，由此带来的问题是应该给第一胎母猪提供特定的日粮。
5 提高养分利用率和减少排泄
提高营养利用效率进而减少排泄量的首要任务是根据母猪的生产能力和生理状态提供适宜的蛋白质和氨基酸。对于母猪而言，当分别为妊娠期和哺乳期的母猪提供特定的日粮而不是整个阶段采用一种日粮时，氮磷的排泄量可减少20%～25%（Dourmad等，1999）。在實际生产中，多数养猪场已经实现了这一目标。然而，氮磷的排泄量通过在妊娠期间使用两阶段或多阶段饲喂方案可以进一步减少。然而，这需要精确评估母猪的营养需要量，这可以通过建模来实现。 利用InraPorc软件，我们模拟了母猪四个胎次的标准回肠消化率（Standardized Ileal Digestibility，SID）赖氨酸的利用率，妊娠期间有三种在营养供应上不同的饲喂策略。在第一个饲喂策略中，母猪在整个妊娠期和整个哺乳期仅饲喂一种妊娠日粮和一种哺乳日粮。妊娠期的饲喂水平根据母猪的体况进行调整，在妊娠最后3周供应量增加到400 g/d。在哺乳期，假设母猪的采食量接近其自由采食时的采食量。日粮按最低成本的标准制定，其构成见表5。图5a的结果可明显看出，妊娠后期母猪的可消化赖氨酸的需要量远高于妊娠前期。此外，赖氨酸的需要量随胎次的增加而减少，这种减少在需要量以每千克饲料的含量而不是每天的需求量来表示时更为明显。这意味着，当所有妊娠母猪饲喂同一种饲料时，氨基酸和蛋白质的供应量大于其需求量，这种情况在妊娠初期和年龄较大的母猪身上尤为明显。这可以通过给妊娠母猪饲喂两种不同的日粮来改善，具体情况则取决于母猪所处于的胎次和妊娠的阶段。
图5b评估了采用这个策略后的效果，两种妊娠日粮在氨基酸和蛋白质的含量上有差异：第一种日粮每千克饲料含有3.8 g可消化赖氨酸和102 g粗蛋白质（Crude Protein，CP）。此日粮在妊娠的前80 d使用，但不用于初产母猪；第二种日粮每千克饲料含有5.5 g可消化赖氨酸和145 g粗蛋白质，并用于初产母猪的整个妊娠期和其他胎次妊娠第80天以上的母猪。日粮的其他氨基酸水平根据理想蛋白质需要来配制。这种两阶段喂养策略可以更好地根据母猪的营养需要来调整氨基酸的供给量。采用这种策略后，CP和SID赖氨酸的总消耗量分别减少了10%和11%。这使得母猪在四个胎次中的氮排泄量平均减少了15%（表5）。
进一步改善可以通过妊娠期间采用多阶段饲喂策略来实现。在实际生产中，这可以通过计算机自动饲喂系统来实现。两种妊娠期日粮在氨基酸和CP的含量上存在差异。它们分别含有3 g/kg可消化赖氨酸、5.5 g/kg CP和 5.5 g/kg可消化赖氨酸、145 g/kg CP。这两种日粮每日以适当的比例混合以满足母猪对氨基酸（和可消化磷）的需要（图5c）。与采用单一日粮的饲喂策略相比，多阶段饲喂策略使CP和SID赖氨酸的摄入量分别减少了14%和17%、氮的排泄量减少了20%（表5）。在四个胎次中使用这个策略，妊娠期的日粮1和日粮2分别占整个妊娠期总采食量的35%和65%。
与一阶段饲喂策略相比，两阶段和多阶段饲喂策略能够将磷的摄入量和排泄量分别降低5%和9%、7%和12%（表5）。当此饲喂策略的改变与添加植酸酶相结合时，在这些极端策略间，磷的排泄量可以减少20%。
饲喂策略对饲料成本的影响不容易评估，因为它对不同原料的相对价格高度敏感。而且，当同一家养猪场所使用的饲料数量增加时，改变饲喂策略可能会增加饲料储存或分销成本。两阶段饲喂策略的饲料成本比单阶段饲喂策低约6%，比多阶段饲喂策略低8%。这表明调整妊娠期母猪的饲喂策略是减少氮磷排放同时降低饲养成本的一种很有应用前景的方法。
6 结论
从营养和环境的角度来看，模拟模型和决策支持工具（如InraPorc软件）似乎可以用来评估母猪的不同饲喂策略。这些工具以动态的方式解决营养利用问题，并确定日粮和/或过度供给中的限制因素。当氮和磷排泄减少时，了解随时间的变化氮和磷相对于采食量的沉积演化是至关重要的。
妊娠期采用能够更好地解释母猪营养需要变化的饲喂策略，似乎是一个可以减少氮和磷的排泄而不会增加饲料成本的很有应用前景的方法。然而，从生产实际角度讲，这是很难实现的，特别是在小规模养猪场。妊娠期间采用两阶段饲喂策略需要根据胎次和母猪所处的妊娠阶段区分日粮类型。利用母猪自动饲喂站，多阶段饲喂策略可能更容易实施。此外，在考虑母猪配种时的个体体况时，这种策略能更好地说明不同母猪在营养需要上存在差异。
将来，发展不同的模型来确定不同的目标。第一个目标是将母猪营养模型（如InraPorc软件）和Martel等（2008）开发的母猪场随机动态模型结合起来。这将可以考虑营养在养猪场模型中的作用，如对母猪断奶后再发情延迟的影响，也可以预测因不同母猪在生产性能上的差异或所处生产时间的不同而导致的营养需要的变化性。第二个目标可以使用InraPorc软件模型建立起来的预测公式集合，以便根据每头母猪的实际生产性能给予的饲养条件来开发营养需要的实时计算规则系统，同时按照Pomar等（2010）对生长猪的建议那样，在母猪自动饲喂站中执行这些规则系统。□□
原题名：Modelling nutrient utilization in sows： a way towards the optimization of nutritional supplies（英文）
原作者：J. Y. Dourmad、J. van Milgen和A. Valancogne等（法國农业科学院）