综述：棕榈仁粕对舍饲反刍动物氮素动态的影响：一项系统评价与Meta分析

《Nitrogen》：The Impacts of Palm Kernel Cake on Nitrogen Dynamics in Confined Ruminants: A Systematic Review and Meta-Analysis Julián Andrés Castillo Vargas and Anaiane Pereira Souza

　　

氮（N）利用效率直接影响舍饲生产系统中的生产效率、饲料成本及环境氮素流失。棕榈仁粕（PKC）作为热带地区丰富的农工业副产物，其在反刍动物饲粮中的应用日益广泛，但其对氮素动态的影响尚不一致。本研究通过系统评价与Meta分析方法，探究饲粮添加PKC对舍饲牛、山羊和绵羊氮摄入量、排泄量、吸收量及滞留量的影响。Meta分析共纳入1995年至2025年间发表的11项研究，包含44个处理均值与322个试验单元，采用随机效应模型，并以反刍动物物种作为调节变量，显著性水平设定为0.05。整体合并效应显示，物种显著影响氮摄入量（p < 0.01）与氮吸收量（p < 0.01），对粪氮（p = 0.062）和总排泄氮（p = 0.073）亦存在影响趋势，而尿氮（p = 0.194）与氮滞留量（p = 0.170）未受显著影响。亚组分析表明，PKC添加降低了山羊的氮摄入量（标准化均数差（SMD）= ?0.792；95%置信区间（CI）= ?1.428至?0.155；异质性指数（I2）= 76.7%）与牛的氮摄入量（SMD = ?1.576；95% CI = ?2.250至?0.902；I2= 65.7%），同时降低牛的尿氮（SMD = ?0.478；95% CI = ?0.806至?0.150；I2= 0%）、山羊的氮吸收量（SMD = ?0.873；95% CI = ?1.517至?0.229；I2= 77.1%）及氮滞留量（SMD = ?0.875；95% CI = ?1.338至?0.412；I2= 64.1%）。相反，PKC对绵羊氮吸收量具有正向效应（SMD = 1.137；95% CI = 0.016至2.258；I2= 72.4%）。综上，本研究强调了PKC对氮素动态的影响存在显著的物种依赖性，提示在使用农工业副产物提升舍饲反刍动物氮利用效率及潜在减少氮素流失时，应制定物种特异性的饲粮策略。

1. 1.
   引言
   反刍动物的氮素动态因其环境与经济效益而成为全球关注的研究议题。粪尿排泄的氮素可通过含氮化合物污染土壤、水体及大气环境。氮排泄作为高能量消耗代谢过程，会直接影响生产效率，在舍饲系统中尤为显著，常导致显著经济损失。深入理解饲粮氮输入与动物氮排泄的关系，有助于优化舍饲反刍动物氮利用效率，进而提升生产力。饲粮组成是影响动物氮代谢的关键因素，适宜的发酵碳水化合物与粗蛋白（CP）水平可促进瘤胃微生物蛋白合成，从而降低粪氮排泄；而CP与能量供给失衡则可能增加氮排泄。因此，探究不同饲料原料对氮素动态的影响，可为优化反刍动物生产系统的氮平衡提供依据。
   棕榈仁粕（PKC）是棕榈油提取过程的副产物，近20年全球产量增长约60%，既可能成为环境污染物，也可凭借其中性洗涤纤维（NDF；约717 g/kg干物质（DM））与粗蛋白（约180 g/kg DM）含量成为反刍动物饲粮的适宜原料。已有大量研究探讨其对牛、绵羊及山羊生产的营养效应。值得注意的是，生产系统类型与物种差异均会影响PKC添加与养分利用及生产性能之间的关系。然而，从整合视角看，PKC对舍饲反刍动物氮素动态的影响仍不明确，不同物种研究结果存在矛盾，尤其对PKC影响氮动态的幅度与方向缺乏统一认识。Meta分析可有效分离研究内与研究间随机效应，得出比原始研究更广泛的推断，因此本研究采用Meta分析方法，探讨饲粮PKC添加水平（50至800 g/kg DM）对不同舍饲反刍动物生产物种（牛、山羊、绵羊）氮动态（氮摄入、粪氮、尿氮、总排泄氮、氮吸收、氮滞留）的影响。效应值通过计算同一研究中PKC添加组与零添加对照组之间的差异获得，用于评估PKC效应的总体幅度与方向，而非建立正式剂量-反应关系。
2. 2.
   材料与方法
   2.1 文献检索
   研究人员通过Web of Science、PubMed、Google Scholar、Scopus及CAPES学位论文库检索1995年1月至2025年9月的科学文献，初筛获得2095条记录。检索策略采用布尔运算符，并根据各数据库语法调整，核心检索式为（“palm kernel cake” OR “PKC”）AND（“cattle” OR “bovine” OR “goat” OR “caprine” OR “sheep” OR “ovine” OR “lamb”）AND（“nitrogen balance” OR “nitrogen intake” OR “nitrogen excretion” OR “nitrogen utilization”）AND（“confined” OR “confinement”），并在题名、摘要及关键词字段执行检索。为减少发表偏倚，检索扩展至灰色文献（学位论文等）。经去重与初筛后，由两名独立研究人员进行题录与摘要筛选，再对相关文献进行全文评估，分歧通过讨论达成共识，最终文献导入Mendeley^?Desktop 1.19.8进行后续处理。

2.2 研究筛选与数据集构建

研究筛选遵循系统评价与Meta分析报告规范（PRISMA 2020），完成PRISMA检查表与流程图。纳入标准为：1995–2025年间发表并经同行评审的研究（期刊论文、学位论文）；语言不限（必要时译为英文）；研究对象为舍饲牛、绵羊或山羊；探究饲粮PKC添加对其氮摄入、粪尿排泄、滞留及/或吸收的影响。同时开展研究层面的偏倚风险评估，涵盖随机化程序充分性、处理分配清晰度、结局指标报告完整性、氮测定方法一致性及选择性报告偏倚，多数研究评估领域偏倚风险较低。最终构建包含11篇文献的44个试验的数据集，部分文献在同一试验中设置多个PKC水平并与共同零添加对照组比较。数据集包含描述性变量（文献信息、试验单元数、研究目标、物种、品种、试验设计（随机完全设计（RCD）或拉丁方设计（LSD）））与定量变量（PKC添加水平（g/kg DM）及氮代谢相关指标（g/d））。缺失标准差（SD）时由标准误（SEM）按公式SD = SEM × √n计算（n为观察数）；拉丁方设计的SEM取模型残差误差项，因无法获取原始研究的组内相关系数，未重构配对数据调整，统一由SEM推导SD。所有PKC水平均以全饲粮为基础表达。

2.3 统计分析

数据分析采用R^?4.5.1软件及RStudio 2025.9.1.401环境。psych包2.5.6获取描述性统计，metafor包4.8.0执行Meta分析。采用标准化均数差（SMD）作为效应值以跨物种比较，并进行小样本偏倚校正。随机效应模型采用限制性最大似然法（REML）估计研究间方差，同时提供固定效应模型结果作参考，并计算预测区间。以反刍动物物种与试验设计为调节变量进行亚组分析。采用Higgins & Thompson统计量（I²）及其百分比与异质性检验p值评估异质性。发表偏倚通过漏斗图与Egger检验（meta包8.2.0）分析，因纳入研究数较少（k=11），Egger检验结果谨慎解释；同时采用剪补法与影响诊断、留一法敏感性分析，未发现显著影响研究，合并估计稳定。显著性水平设为p < 0.05，0.05 ≤ p < 0.10为统计趋势。

1. 3.
   结果与讨论
   3.1 数据集描述
   数据集含11项研究、322个试验单元、44个处理均值，涵盖牛（体重312.5 ± 152.4 kg）、山羊（28.7 ± 10.5 kg）与绵羊（26.2 ± 7.9 kg），PKC水平0–800 g/kg DM。试验饲粮化学成分存在异质性，但因可用数据不足未能纳入模型调节变量，为研究局限之一。研究主要集中于巴西、尼日利亚、马来西亚及印度等热带国家，72.7%采用RCD，27.3%采用LSD，地理与方法学特征提升了结果在热带生产系统的适用性，但外推至温带系统时需谨慎。文献检索表明该主题研究仍较匮乏，Meta分析可为此提供稳健定量结论。PKC作为低成本副产物，粗蛋白含量140–180 g/kg DM，兼具蛋白质与能量补充潜力，契合降低生产成本与提升可持续性的需求。

3.2 发表偏倚

Egger检验显示所有氮动态变量的漏斗图对称性无统计学意义（氮摄入p=0.383，尿氮p=0.355，粪氮p=0.635，总排泄氮p=0.362，氮吸收p=0.162，氮滞留p=0.253），提示无明显发表偏倚。但因研究数量有限且存在异质性，结果仍需谨慎解读。

3.3 亚组分析效应

未分物种的初始Meta分析显示所有氮动态变量均存在显著异质性（p < 0.01），故采用随机效应模型。亚组分析表明物种显著影响氮摄入量（p < 0.01）与氮吸收量（p < 0.01），对粪氮（p=0.062）与总排泄氮（p=0.073）呈影响趋势，而尿氮（p=0.194）与氮滞留量（p=0.170）未受物种显著影响。尿氮变异性高于粪氮，且主要受饲粮粗蛋白水平影响，这可能是物种间尿氮与氮滞留无显著差异的原因。PKC添加未显著影响粪氮或总排泄氮（p > 0.100），提示其应用不会加剧氮相关环境排放，可作为舍饲系统氮减排管理策略的组成部分。

PKC添加显著降低山羊与牛的氮摄入量（p < 0.01），对绵羊无影响（p > 0.100）。这可能源于绵羊瘤微生物组对饲粮变化的稳定性高于其他物种，进而影响氮代谢。PKC对山羊氮吸收量具负效应（p < 0.01），对绵羊具正效应（p < 0.01），对牛无影响（p > 0.100），同时显著降低牛的尿氮与山羊的氮滞留量，对绵羊无显著影响。物种间尿素循环效率与氮利用差异可解释上述响应模式。山羊、绵羊、牛试验的氮变量研究间异质性分别为64.1%–82.7%、27.1%–72.4%、0%–70.7%，除牛尿氮与绵羊总排泄氮外均显著，支持随机效应模型的适用性。

以试验设计为调节变量的亚组分析显示，除尿氮（p=0.036）外，试验设计对多数氮动态变量无显著影响（p > 0.100）。随机完全设计与拉丁方设计的异质性大多显著（37.1%–83.5%），仅拉丁方设计下的尿氮研究异质性不显著（p=0.121）。这与现有研究认为试验设计不影响反刍动物氮代谢响应的结论一致，提示两类设计均可用于PKC对氮动态影响的研究，但仍需结合各自优劣势谨慎设计。

1. 4.
   结论
   PKC添加对舍饲反刍动物氮素动态的影响呈物种依赖性：山羊与牛氮摄入量降低，绵羊氮吸收量提升，且无一致的氮滞留变化。PKC未系统性增加尿氮，表明其不会加剧环境敏感型氮流失。因此，PKC可作为舍饲系统氮排泄管理的潜在饲料原料，尤其在热带地区，但其效应具有情境与物种依赖性。中高水平的试验间异质性提示结果需谨慎解读，建议根据物种调整PKC添加水平，实施物种特异性配方策略，以最大化经济效益并提升氮利用效率，而非假设其可普遍缓解反刍动物生产系统的氮流失。