生长实验

生长实验也常称饲养实验，是通过饲予动物已知营养物质含量的饲粮或饲料，对其增重、产蛋、产奶、耗料、每千克增重耗料、组织及血液生化指标等进行测定，有时也包括观察缺乏症状出现的程度，确定动物对养分的需要量或比较饲料或饲粮的优劣。生长实验是动物营养研究中应用最广泛、使用最多的综合实验方法，但由于影响实验结果的因素很多，实验条件难于控制得很理想，实验准确实施较困难。

一、实验设计

可根据实验的目的和条件，按统计学的原理和方法进行实验设计。在营养研究中，生长实验常采用的设计有以下几种。

（一）对照(对比)实验 在营养研究中，如需考察某一营养因素或非营养因素对动物是否有影响，就可采用对照实验。将所有动物按随机化原则分成两组，一组为对照，喂基础饲粮（Based diet），另一组为处理组(基础饲粮加被考察的因子)。对照实验是最简单的设计。 (二)配对实验 为了使对照组和处理组的实验动物尽量一致，常选择各方面条件相同的动物，双双配成对，再将每对动物随机分到处理组和对照组，更确切地讲是互为对照。当需比较两品种或品系的动物、两种饲粮或两种饲料的差异时，适合用配对实验。在动物营养研究中，配对实验与对照实验的适用范围并无多大差异。在动物起始体重、血缘难一致时，也可按体重或血缘配对。

(三)单向分类实验设计 与对照实验和配对实验相比，单向分类实验一般不设对照组，而是多个处理组。例如，要研究生长猪赖氨酸的需要，一般将饲粮赖氨酸设多个水平，看哪一个赖氨酸水平猪生长最好(饲增重、料肉比)，其相应的赖氨酸水平即为最佳水平。

(四)随机化完全区组设计 在上面研究生长猪赖氨酸需要的实验中，如果实验猪来自三个养猪场，尽管猪的品种、年龄、体重和以前的饲粮都基本一样，但为了考察不同养猪环境、水质等是否会给实验带来影响，就可把三个养猪场看成三个区组，采用随机化完全区组设计。

(五)复因子实验的设计 在营养研究中，往往在研究某种营养物质的需要量的同时，又想确定另一种或二种营养物质的需要量或适宜比例，就需采用复因子设计。例如，在研究生长猪对赖氨酸的需要时又想确定适宜的能量水平，就可将赖氨酸的需要和能量各设几个水平。如果还要进一步考虑环境温度的影响，可再设几个温度水平。在生长实验中超过三个因素以上的复因子实验是很少的。考察的因子愈多，条件愈难控制，除了统计分析麻烦，结果也不一定理想。 (六)拉丁方设计 拉丁方设计常用于产蛋家禽和泌乳牛短期的实验以及饲料养分消化率或代谢率的测定。因实验时间短，同一动物或同一实验组的动物可在不同时间接受多种处理。

二、实验结果的线性分析法

在进行需要量的研究和饲料养分生物效价评定时，除采用上面的一些方法对饲养实验获得的结果，用方差分析进行统计处理外，也常需对结果作线性分析处理，以达到实验目的。常用的线性分析法有下面几种。 1.确定养分的需要量 (1)折线法 该法根据剂量与所测指标间的数量对应关系，选择效应基本稳定的几个点，建立一条与横坐标平行的回归直线，即斜率为零的直线；然后将效应随剂量反应变化大的点，即斜率比较稳定的点建立一条回归直线；两条直线交点所对应的剂量即为需要量(图12－2)。该法的缺点是实验点要求较多，选点数控制不好，难以达到目的。

(2)曲线法 曲线法基于大多数剂量--效应关系都是曲线，以实验结果拟合曲线，求拐点值为最低需要量，约为最高需要量的70％。该法不足之处是，如有异常点会影响结果的准确性。

 2.评定养分生物效价

 (1)斜率比法 将标准(营养)物质和拟评定的物质分别各设几个水平，基础饲粮相同。测得各自的效应指标值，建立如图12－3a的两条回归直线，即y_s＝a+b_sx和y_t=a+b_tx，当y_s=y_t时，x_s/x_t=b_t/b_s。b_t/b_s即为斜率比，表示测定物质相当于多少标准物质。这显然是一种相对生物学效价。

(2)平行线法 标准物质和被测物质各设数个水平，分别测得效应指标值。剂量x取对数得y_s(标准物质效应值)=a_s+b_slog₁₀x和y_t(被测物质效应值)=a_t+b_tlog₁₀x。如果两条直线斜率相等，即b_s=b_t=b,如图12-3b所示,且当y_s=y_t时，则有log₁₀(x_s/x_t)=(a_t-a_s)/b,(a_t-a_s)/b的反对数即为被测物质相当于标准物质量的相对生物效价。(3) 三点法 在标准物质的剂量─效应关系已很明确的情况下，不必象斜率比法或平行线法需设多个标准物质水平(点),设两点即可,而被测物质只要一点。被测物质的相对生物效价即为相当于同等效应时所需标准物质的量，见图12-3c。 (4)标准曲线法 是介于斜率比法或平行线法与三点法之间的一种方法。标准物质仍需设多个点，建立一条标准曲线(直线)；被测物质只需一点，见图12-3d。被测物相当于标准物的相对生物效价的估计同三点法。

三、实验动物、环境、饲粮及记录

（一）实验动物 在生长实验中，最困难的是实验动物的一致性。按统计学的原则，除被考察的因子外，其它条件应完全一致，即遵循“唯一差异原则”，才能提高实验的准确性，以达到预期的目的。在营养研究中，由于实验的效应是以动物的生长变化和饲料养分的利用率来反映，而动物自身的遗传特点、性别、年龄、体重和健康状况则是影响效应的重要因素。因此，选择条件一致的实验动物对于保证实验的成功具有重要的意义，但却是较困难的。特别是当实验所需动物较多时，要选择各方面条件一致的动物就更困难，没有一个比所需数量多得多（至少是1倍以上）的畜群，是很难作到较理想的。如果实验各处理组可能产生的差异较小，对动物的一致性要求则更高。解决办法可适当增加重复，但最好是从母畜配种时就考虑其血缘、体况的一致性及产仔时间的同步性，同时保证有足够数量的母畜配种，以便提供较多的，条件较一致的可供选择的动物。

（二）实验环境 要使实验获得成功，除了动物的一致性很重要，实验的环境条件是否理想一致也要考虑。主要是温度、湿度、气流速度及空气的清洁度。除了尽可能创造理想的实验条件外，在安排处理组实验动物时，尽可能在畜舍的不同部位，即不同的小气候区，如靠近门窗与畜舍中央，笼子的上层与下层等，都应尽可能有每个处理的一个或二个重复。

（三）饲粮 实验饲粮的配合也是很严格的，除必须搞清实验的目的和影响实验的一切营养及环境因素外，凡用作实验饲粮的原料也必须标准，并要测定所需的各种营养成分的含量，以保证实验饲粮尽可能符合设计要求。不容易测准确的指标，如氨基酸等可多测两次。如果实验期较长，实验饲粮需配几次，饲料原料应一次备齐，并妥善保存，天热应放冰柜或冻库中。

（四）实验记录 实验指标的准确记录也十分重要。根据实验的目的一般都要观察、测定一些指标，而增重和饲料消耗几乎是任何生长实验都必须测定。因此，体重和饲料消耗必须尽可能准确，并作好记录。一般是早上空腹称重，每次称重都应是在同一时刻。饲料的消耗统计要做到绝对准确是有困难的。在动物自由采食情况下，饲料难免有所损耗。

为尽可能准确，最好采用颗粒料。掉在料槽外面的饲料，应尽量不受粪尿污染，而且要便于收集。

四、群饲与单饲

在生长实验中，动物可群饲（几个动物同圈饲养），也可单饲（一个动物单独饲养）。群饲的优点是动物吃食有竞争，可能采食量较多，生长得更快，也节省设备和减少工作量。缺点是单个动物实际消耗的饲料无法进行统计，只能获得平均数。在个别动物健康状况不佳或死亡时，对其饲料消耗难于作出准确估计。群饲对于小动物较适合，可多设重复。在要求限制采食的实验中，群饲有可能使弱小动物采食不足，增大组内动物体重间的差异。单个饲养能避免群饲的缺点，但动物可能会减少采食量，从而影响实验结果。在实验动物体重均匀度不够理想时，将增加组内误差，影响处理间差异的显著性。

五、任食与限食

任食（ad libitum）是指动物自由接触饲料，任意采食或自由采食。限食（Controlled feeding）则是对动物的采食进行一定的限制。生长实验常涉及任食与限食。评定动物的营养需要、比较饲料或饲粮的差异以及环境温度和其它非营养因素对生产性能的影响，为使动物都有同等的机会，充分发挥动物和饲料的最大潜力以达到实验目的，任食则是必要的。限食多用于评定饲料的利用率和考察受采食量影响的因素，如动物生长速度、能量和蛋白质沉积与采食量的关系。

六、纯合饲粮和实验动物

使用纯合饲粮（Purified-diet）和实验动物(大鼠和小白鼠)是近代营养研究的两大重要特点。在确定人和动物必需营养因子的研究中，几乎都是用实验动物和纯合饲粮完成的。在确定最低需要量时，也常使用纯合饲粮。

 (一)纯合饲粮 纯合饲粮是指配制饲粮时不用天然饲料，所有成分都是由纯的营养素组成，如合成氨基酸、纯化的淀粉、葡萄糖或蔗糖等。这样易于配制除被考察的营养因子外，其它营养物质都适量的实验饲粮。但饲粮全部由纯化物质组成，成本高昂。因此，只要能满足实验要求，可用半纯合饲粮，即采用部分天然饲料，部分纯化饲料。在确定畜禽最低营养需要量的研究中，因不可能用耗料少的实验动物，常采用半纯合饲粮。

 (二)实验动物 大鼠和小白鼠等实验动物的生理特点类似于人和哺乳动物，而且生命周期短、繁殖快、血缘也容易做到一致，用作实验研究既有一定代表性，结果也较可靠，同时又能缩短研究的周期和节约大量经费和人力。它们在氨基酸、微量元素和维生素的需要及其缺乏症的研究中发挥过巨大的作用。凡是不宜直接在人和大动物上作实验研究的问题都可先用大鼠和小白鼠进行研究。