李勇竞    汪以真

    自法国科学家拉瓦锡于1783年第一次进行动物测热试验算起，动物营养和饲料科学已走过了220年的发展历程。在220年的发展历史中，动物营养和饲料科学的研究方法从最初的经验阶段即描述阶段正在逐渐向控制阶段发展。也就是说目前营养学的研究已不仅仅是停留在对营养规律的探讨上，而是正在向预测营养过程和控制营养过程的方向发展。

    1 由孤立静态的方法转向系统科学的方法

    动物营养和饲料科学从一开始就和物理、化学特别是生物化学紧密结合在一起。由于研究工作的早期受到当时占统治地位的机械唯物观点的影响，直到20世纪40年代动物营养和饲料科学才最终从生物化学中间分化出来，成为独立的学科。早期的研究工作主要表现为：

    1.1  机械的观点    把生命现象简单地比做“力学中的机器”等等。动物不是一部简单的“机器”，而是一个具有多层次结构的生命系统。从微观到宏观，动物是由“细胞一组织一器官一系统一机体”组成生命体，又与其赖以生存的外界环境组成更大的生态系统。应该用系统思维方式来研究动物营养学，从机体内部不同层次的纵（横）序列来研究营养物质和能量的消化代谢特性，进而考察它与环境条件相互关系，注重整体效应，达到整体优化的目的。传统动物营养学只注重研究某一物质（或能量赃动物机体内的单纯物理化学消化代谢特性，只注重单个部分和某一过程的效果。例如，在研究反刍动物对纤维素的利用时，往往只研究纤维类物质在瘤胃的消化代谢特性，往往忽略瘤胃后和组织细胞间的消化特性，更不把机体与生态环境连为一体进行系统研究。事实上，为了获得反刍动物饲料优化组合效果，既要改进每一子系统、每一层次和每一营养代谢过程的物质消化特性，又要改进子系统间、不同层次间消化代谢过程的组合作用。

    1.2简单相加的观点    主要表现为把营养物质代谢和营养过程分割为单一的因素来研究，用简单相加的观点来说明某一营养过程。动物与周围环境的物质需要和交换，绝对不是一个简单的相加减就可满足生命的需要。例如，研制由几种饲料原料组成的牛长猪配合饲料，认为其蛋白质水平就等于几种饲料原料的蛋白质含量之和，如果达到了营养需要量就视为合理。其实，饲料不同成分存在着不同营养组合、互补或桔抗作用，同时动物对各种营养物质有其特有的消化代谢特性，相互间存在着辩证统一性，其效果不能用简单相加减来揭示。

    1.3 机体被动反应的观点    只认为机体会对环境刺激作出应激反应，忽视机体适应环境的自调能力。

    1.4静态的观点   用静态观点来研究营养过程，使许多有动态变化的营养学常数采用固定不变的数值表示等等。例如，美国NRC（1976）把阉牛粗蛋白质维持需要量定为5.7W0.75国内有人把阉牛粗蛋白质平均利用效率定为34％，都是采用固定不变的数值来表示动物营养需要。其实，畜禽生长发育的能量需要是随着环境条件的不断变化而不同的，用一个固定的数值表示一个动态的机体的物质交换规律显然是不正确的。

    l.5孤立的观点  传统动物营养学把营养物质代谢和能量代谢分割为孤立因素来研究，忽略了两者间的内在联系。例如，国内外列出动物营养需要指标时，都把蛋白质和能量列为两大营养指标，而却忽略两者需要量的比例关系。其实机体的蛋白质或其他营养物质的代谢与其能量代谢有特有的相互关系，分割开来研究各自的代谢规律，木能反映复杂机体内在的实际情况。

    随着科学的发展，近年来，系统科学的方法正逐渐渗透到动物营养和饲料科学的研究中。系统科学的方法是把研究对象视为系统来解决认识和实践中各种问题的方法的总称。从系统的整体性和动态性出发，运用有效的系统模型去模拟现实系统并寻求系统的整体优化。从世界范围来看，诸如整体性原则、自我组织调节能力原则、动态原则和优化原则等系统科学的思维方式以及现代黑箱方法、系统模拟和反馈控制等许多系统科学研究方法，正在越来越多地为各国动物生理学家和营养学家所接受和采用。国外，英国动物营养学家Whitemore和Elsley（1979）指出：“家畜营养科学在今后几年内将会从探索性研究的时代推进到一个模拟、建立模拟动物和计算机化的时代”。1996年8月邢廷铣提出，动物生态营养学的概念是以生态学和生态经济学理论为基础，应用系统科学的思维原则和研究方法，把环境一动物一产品作为一个整体，研究动物在生存条件构成的多维环境条件中，对各营养要素的动态需求量及其相互关系，在精确数量化的基础上，用计算机模拟物质流、能量流和经济流的动态转化、平衡及其调控模式，以求达到用尽可能少的饲料（草）资源，在尽可能短的周期内，生产出尽可能多而代的畜产品，获取尽可能大的经济效益，达到（或维持）尽可能最佳的生态平衡。陈洪亮等（2000）以亮氨酸耗竭诱导CHOP基因表达为模型，研究了氨基酸限制对基因表达调控的限制。吴金龙和冯仰廉（2001）通过多元回归分析建立了利用奶牛体重（W）、标准乳产量（FCM）和精料补充量（C）预测奶牛总干物质采食量（TDMI）的预测模型。文景军等（2001）用模糊线性规划数学模型建立了模糊线性规划饲料配方模型。目前，在动物消化率和蛋

    白质瘤胃降解率的预测、瘤胃生理代谢的模拟。动物生长发育和生理代谢的预测以及采食量的控制方面，科学家主要采用模拟的方法。未来系统科学的方法还将更广泛地运用到动物营养和饲料科学的研究中来。

    2  由单一学科转向多学科交叉

    随着系统科学的思维和方法在动物营养和饲料科学上的应用，从而引起了动物营养和饲料科学和其他学科的交叉融合。动物营养和饲料科学刚诞生时，是和化学特别是生物化学紧密结合的。随着科学的发展，动物营养和饲料科学研究越来越多地应用其他学科的研究成果，数学、生态学。生物化学、化学、生物学等学科的发展极大地推动了动物营养和饲料科学的发展。也就是学科的综合性越来越强。目前已有科学家用生态学的基本理论来研究动物生态营养学，他们把动物和环境视为一个有机统一整体，实行多层次、多组分和多功能的组合合理、结构有序、开放循环、内外交流。关系协调、协同发展和动态平衡的总体综合营养调控，使动物生产体系达到高产、优质和高效的目的。  1958年，宾夕法尼亚州立大学 RoberF．Hutton博士第一个把线性规划引人饲料配方的设计中，开创了饲料配方技术的新阶段，至今仍被广泛采用。随着电子计算机技术的飞速发展和普及，“微机”王成为优化饲料配方有力的工具。计算机数据库技术与信息处理技术把配方设计变成智能化，计算机模拟技术可以创建动物生长（生产）模型，用于动态、适时地估计各种动物及其在各生长阶段、生理状态、生产方向、环境条件及原料和产品的市场价格条件下的最适饲料营养供给方案。在与动物营养和饲料科学交叉的学科中，现代生物技术，特别是分子生物学技术在动物营养和饲料科学研究中的作用尤为突出。如研究者们应用分子生物学技术改造或生产动物性营养物质；在分子水平上研究营养与基因表达、调控的关系，以从根本上阐明营养对机体的作用机制；利用基因工程技术开发饲料资源等。

    3 对未来动物营养和饲料科学研究方法的展望

    未来，动物营养和饲料科学的研究方法将朝系统科学方法方向发展，定量化方法将成为主流，数学和计算机技术将是重要的研究手段。同时，和其他学科交叉会越来越多。动物机体的生理、病理变化，如生长发育、新陈代谢遗传变异、免疫与疾病等，从本质来说都是基因的表达、调控发生改变的结果，许多生命现象最终需要在分子水平上详细阐明。所以，动物营养和饲料科学的研究应用要与分子生物学技术，尤其是与基因工程技术相结合，从分子水平上阐明营养素在机体的利用机制、营养因子对基因的表达、调控研究是今后的发展趋势。