低蛋白低微量元素日糧是降低環(huán)境污染的重要途徑

李廣東，苗玉濤

（河北省畜牧站，石家莊 050035）

低蛋白低微量元素日糧是降低環(huán)境污染的重要途徑

李廣東，苗玉濤

（河北省畜牧站，石家莊 050035）

低蛋白飼料的應(yīng)用，對(duì)于種豬由于減少了豆粕等蛋白質(zhì)飼料的添加量，豬糞尿中氮的排泄量降低。氮素排放量的減少不僅改善了豬生活環(huán)境和健康狀態(tài)，更重要的是減少了對(duì)土壤、大氣、水源等人類生存環(huán)境的污染。育肥豬后期減少磷、銅等礦物質(zhì)、微量元素在飼料中的添加，能夠大大減少這些物質(zhì)的排放，既節(jié)能減排，凈化豬飼養(yǎng)環(huán)境，又降低對(duì)人類生活環(huán)境的污染。

1　低蛋白日糧配制的原理

蛋白質(zhì)是豬所需的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)素，對(duì)于豬的生長(zhǎng)、發(fā)育、免疫功能都具有重要的作用。而蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)作用的發(fā)揮主要依賴其必需氨基酸之間的比例是否符合動(dòng)物的需要。不同生長(zhǎng)階段動(dòng)物對(duì)于各種必需氨基酸的需要量?jī)H是絕對(duì)量上的差異，各種必需氨基酸需要量之比總是保持不變的。這是理想蛋白質(zhì)提出的理論基礎(chǔ)，理想蛋白質(zhì)理論的核心是氨基酸之間的平衡，而不是絕對(duì)量上的差異。應(yīng)用理想蛋白質(zhì)氨基酸平衡模式配制動(dòng)物日糧，主要目的是可以適當(dāng)降低日糧的粗蛋白含量，并且有效地減少糞便中粗蛋白含量，減少氮污染。

1958 年由 Howard 首先提出理想蛋白質(zhì)的概念，1964 年 Mitchell 對(duì)理想蛋白質(zhì)的含義進(jìn)行了解釋，即“所缺乏的是一個(gè)比較的尺度，用氨基酸的混合物或可以被完全消化和代謝的蛋白質(zhì)來表述，這一氨基酸混合物與動(dòng)物維持和生產(chǎn)的氨基酸需要量相比，其組成應(yīng)完全一致”。近 20 年來，國(guó)內(nèi)外眾多研究者對(duì)豬的理想蛋白質(zhì)氨基酸模式進(jìn)行研究，豬理想蛋白質(zhì)氨基酸平衡模式的組成已日趨合理。1990 年，Wang 和 Fuller 對(duì)理想蛋白質(zhì)的含義做了進(jìn)一步的解釋，他們認(rèn)為理想蛋白質(zhì)是每一種必需氨基酸和非必需氨基酸的總量都具同等限制性的日糧蛋白質(zhì)。如果一個(gè)日糧缺乏一種或幾種必需氨基酸，則可以通過添加不足的必需氨基酸來改變蛋白質(zhì)的沉積速度，如果日糧中缺乏非必需氨基酸，則添加任何氨基酸都會(huì)改變氮沉積?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為，理想蛋白質(zhì)是指這種蛋白質(zhì)的氨基酸在組成和比例上與動(dòng)物所需蛋白質(zhì)的氨基酸的組成和比例一致，包括必需氨基酸之間以及必需氨基酸和非必需氨基酸之間的組成和比例，動(dòng)物對(duì)該種蛋白質(zhì)的利用率應(yīng)為 100%。

許多研究表明，使用理想蛋白質(zhì)氨基酸平衡模式可以配制低蛋白日糧，低蛋白日糧的粗蛋白水平可在NRC推薦標(biāo)準(zhǔn)上降低2%～4%。研究發(fā)現(xiàn)將生長(zhǎng)豬日糧的粗蛋白含量從16%降至14%，同時(shí)向低蛋白日糧中補(bǔ)充賴氨酸和色氨酸可獲得與16%蛋白含量的日糧同樣的生產(chǎn)性能。如果日糧蛋白水平比NRC（1988）推薦水平低4個(gè)百分點(diǎn)，則必須同時(shí)添加適量賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸，才能保證豬的生長(zhǎng)性能不受影響。在低蛋白日糧中添加必需氨基酸，可以在不影響豬生長(zhǎng)性能的情況下，降低豬日糧粗蛋白質(zhì)含量，優(yōu)化氨基酸平衡，減少動(dòng)物對(duì)攝入的多余氨基酸脫氨基代謝的能量消耗，降低氮的排出量。

2　使用低蛋白日糧對(duì)豬的生長(zhǎng)性能沒有影響

Wang 等（1990）報(bào)道，生長(zhǎng)豬的最佳飼糧氨基酸模式不受采食量和營(yíng)養(yǎng)水平的影響；當(dāng)各種必需氨基酸在飼糧中具有同等限制性時(shí)，用可消化氨基酸表示必需氨基酸的最佳比例，以可消化賴氨酸為100%，則可消化含硫氨基酸為61%，可消化色氨酸為21%，可消化蘇氨酸為64%；生長(zhǎng)率在一定范圍內(nèi)的差異并不改變理想蛋白質(zhì)的氨基酸平衡模式，雖不同日增重的豬氨基酸總需要量存在較大差異，但所需氨基酸模式卻相當(dāng)穩(wěn)定。

豬飼料成本占養(yǎng)豬總成本的60%～70%，生長(zhǎng)育肥豬飼料占豬場(chǎng)總耗料約70%。營(yíng)養(yǎng)研究者以追求動(dòng)物的最大生產(chǎn)潛力為目標(biāo)，但較少考慮蛋白質(zhì)飼料資源日趨緊張和豬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排泄問題。豬食入氮的50%左右通過尿液排出，20%左右通過糞便排出。研究結(jié)果表明，降低日糧蛋白質(zhì)水平，添加合成氨基酸，能明顯降低豬的氮排泄和節(jié)約生產(chǎn)成本。國(guó)內(nèi)外的動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究表明，動(dòng)物利用游離氨基酸的效率等同于利用蛋白中氨基酸的效率，只要保持氨基酸平衡，在日糧中添加游離氨基酸并無生物學(xué)上的限制。低蛋白日糧的配制正是以此為依據(jù)，利用合成氨基酸來保證日糧的氨基酸平衡，而適當(dāng)減少日糧中的蛋白用量，從而在不影響動(dòng)物正常生產(chǎn)性能的基礎(chǔ)上，減少動(dòng)物糞便排放量及糞便中粗蛋白含量，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)節(jié)約了蛋白資源、降低了飼料成本。

3　使用低蛋白日糧可節(jié)約蛋白質(zhì)飼料，降低糞便中氮排出量

我國(guó)蛋白資源極度匱乏，豆粕、魚粉等幾種主要蛋白質(zhì)飼料長(zhǎng)期依賴于進(jìn)口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)用于生產(chǎn)豆粕的大豆的70%、肉骨粉用量的22%、用于飼料生產(chǎn)的魚粉的70%以上、以及氨基酸用量的40%均靠進(jìn)口提供。隨著世界性魚類資源的減少以及國(guó)外使用動(dòng)物性蛋白而引發(fā)的諸如“瘋牛病”等問題，我國(guó)將進(jìn)一步限制魚粉、肉骨粉等的進(jìn)口和使用，而隨著人口數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)以及生活水平的不斷提高，國(guó)內(nèi)對(duì)動(dòng)物蛋白的需求量還將繼續(xù)擴(kuò)大，進(jìn)口減少和需求增長(zhǎng)這一矛盾將進(jìn)一步加大飼用蛋白資源的短缺量。有專家估計(jì)，如果我國(guó)人均攝入動(dòng)物蛋白質(zhì)達(dá)到世界平均水平，畜牧業(yè)總需求蛋白質(zhì)原料將達(dá)6 000萬t，屆時(shí)將短缺50%，即3 000萬t。蛋白資源短缺將成為影響我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)和飼料工業(yè)成本、農(nóng)民增收的決定性因素。使用理想蛋白質(zhì)氨基酸平衡模式配制低蛋白日糧，可有效降低日糧中豆粕等蛋白質(zhì)飼料的用量，提高能量飼料的使用效率，可有效緩解蛋白質(zhì)資源緊張。國(guó)內(nèi)外許多研究也表明，以平衡氨基酸為前提，適當(dāng)降低日糧蛋白質(zhì)水平，減少氮的攝入量，不但不會(huì)影響豬的生產(chǎn)性能，同時(shí)對(duì)減少糞尿排出量和糞便中的粗蛋白含量有極大幫助，是從源頭上減少氮對(duì)環(huán)境污染的有效方法。

低蛋白日糧與高蛋白日糧相比，其配方中豆粕用量減少，玉米、麩皮等能量飼料用量增加。粗蛋白含量每降低1個(gè)百分點(diǎn)，豆粕用量可減少3～4個(gè)百分點(diǎn)，如果將中豬日糧粗蛋白含量降低3個(gè)百分點(diǎn)，其日糧中豆粕用量約為12%，僅為高蛋白日糧的一半，可有效節(jié)約蛋白質(zhì)飼料。

長(zhǎng)期以來，最大限度提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能，挖掘生長(zhǎng)潛力，是養(yǎng)殖者、畜牧生產(chǎn)者和營(yíng)養(yǎng)學(xué)家共同追求的目標(biāo)。這導(dǎo)致了人們?cè)谂渲迫占Z時(shí)，很少或根本不考慮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排泄對(duì)環(huán)境的污染，從而導(dǎo)致過量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)隨動(dòng)物糞尿排出體外。近年來，養(yǎng)豬業(yè)排泄的大量含氮物質(zhì)是造成畜牧業(yè)環(huán)境污染的重要原因，這些含氮物質(zhì)主要由于日糧中粗蛋白含量過高、氨基酸配制不合理所致。采用低蛋白日糧，可減少蛋白水平和提高氨基酸的利用率，有利于緩解環(huán)境壓力，目前越來越受到研究者的重視。豬每天通過糞尿排出大量的養(yǎng)分，一般而言，平均每頭肥育豬每天產(chǎn)生4.55 L的糞，每頭肥育豬每年平均排出9.5 kg氮和大約6.8 kg磷。一頭豬從斷奶到體重達(dá)100 kg屠宰時(shí)止，消耗8～9 kg氮，其中被吸收沉積為瘦肉的氮不超過3 kg，而5～6 kg氮?jiǎng)t被排泄掉，在被排泄的氮中，67%在尿中，33%在糞便中，排入環(huán)境中的氮和磷都在70%以上。因此從營(yíng)養(yǎng)學(xué)方面平衡營(yíng)養(yǎng)需要、提高飼料利用率、降低養(yǎng)分排出量，對(duì)于提高整個(gè)養(yǎng)豬生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益，減少環(huán)境污染都具有重要的意義。大量研究表明，降低日糧粗蛋白水平并添加合成氨基酸對(duì)豬的生產(chǎn)性能沒有顯著影響，且能減少氮排泄量。降低蛋白水平并補(bǔ)充合成氨基酸顯著降低了排泄的仔豬糞尿絕對(duì)量和氮排泄量，并提高了氮的利用率；仔豬日糧蛋白水平每降低一個(gè)百分點(diǎn)，糞便中氮的排泄量減少8.4%。過去，由于化工生產(chǎn)氨基酸的品種有限，人們只能通過提高日糧粗蛋白水平來保障氨基酸的供給，導(dǎo)致禽畜日糧中各種氨基酸過量、粗蛋白水平偏高，造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。通過理想蛋白質(zhì)氨基酸平衡模式滿足豬的蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)，即可節(jié)省蛋白質(zhì)飼料資源，又可降低飼料成本和減輕養(yǎng)豬業(yè)對(duì)環(huán)境的污染。

4　減少豬日糧中微量元素用量，提高微量元素利用率是減少環(huán)境污染的重要舉措

在飼料中過量添加微量元素已成為一個(gè)極其普遍的問題，特別是普遍使用高銅、高鋅問題尤為突出。目前仔豬飼料中無機(jī)銅（硫酸銅）的水平一般為150～200 mg/kg，是需要量的40～50倍，生長(zhǎng)豬日糧中銅含量為100～150 mg/kg，是需要量的20～30倍，肥育豬和種豬日糧中銅的含量國(guó)家有限量要求，要求為 35 mg/ kg以下，肥育豬和種豬使用高銅情況較以前有所好轉(zhuǎn)，而在仔豬、生長(zhǎng)豬階段仍較為嚴(yán)重。斷奶仔豬無機(jī)鋅（氧化鋅）的水平為2 000～3 000 mg/kg，是動(dòng)物需要量的30～40倍。另外，鐵、錳、碘和硒等也存在不同程度的過量問題。高劑量地添加這些微量元素，能夠在一定程度上提高動(dòng)物的生長(zhǎng)性能和降低腹瀉的發(fā)生率，但是由于動(dòng)物對(duì)無機(jī)微量元素的吸收率低，大部分的微量元素排出體外。試驗(yàn)表明，豬使用銅含量為218 mg/kg與23 mg/kg 的日糧，前者銅的排出量比后者高 6.7 倍；在斷奶仔豬中添加2 500～3 000 mg/kg 的鋅，其中約有90%～95%的鋅被排出。雖然這種高鋅日糧僅限于斷奶仔豬階段，但是其排出總量達(dá)到或超過肥育階段飼喂含鋅 100 mg/kg的日糧所排出的鋅的總量。當(dāng)土壤中銅和鋅的含量達(dá)到 100～200 mg/kg 和 100 mg/kg 以上時(shí)，即可造成土壤污染和植株中毒，最終通過食物鏈進(jìn)入動(dòng)植物體而危害人體。

造成在豬日糧中普遍使用高銅的原因主要是源于銅的促生長(zhǎng)作用，早期研究表明，使用高銅日糧（銅含量 200～250 mg/kg）可提高仔豬日增重 22.1%，生長(zhǎng)豬可提高 6.5%，育肥豬可提高 3.6%。高銅的促生長(zhǎng)作用僅在豬的生長(zhǎng)前期（15～40 kg）較為明顯，對(duì)生長(zhǎng)后期效果不明顯。雖然豬對(duì)飼料日糧中銅含量耐受力較強(qiáng)，但由于機(jī)體慢性蓄積造成肝腎高銅，而導(dǎo)致豬生長(zhǎng)發(fā)育緩慢、胃潰瘍甚至死亡的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。目前已確定高銅的使用與胃潰瘍的發(fā)生有直接的關(guān)系。同時(shí)發(fā)現(xiàn)體組織銅含量與日糧銅含量呈正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)為：骨0.97、腎0.96、毛0.99、血0.97、肝0.97。肝是動(dòng)物貯銅的主要器官，對(duì)銅的食入量很敏感，當(dāng)日糧銅水平低于需要量時(shí)，肝銅含量隨日糧變化不大，當(dāng)日糧銅水平接近需要量時(shí)，肝銅呈線性增加，當(dāng)日糧銅水平高于需要量但不致中毒時(shí)，肝銅則成倍增加。

生長(zhǎng)肥育豬飼糧銅的正常含量是4～6 mg/kg。高劑量銅的添加量是正常量的20～40倍，由于飼料中銅代謝后 90%經(jīng)糞便排出，銅又為不可降解物質(zhì)，可以想象飼喂高銅飼糧的豬糞中銅排泄量會(huì)大大增多，使土壤和水中銅濃度增加。高銅帶來的環(huán)境污染無法人為消除。豬使用高銅日糧，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)也污染了環(huán)境。關(guān)受江等報(bào)道，用高銅（150、200、250 和 300 mg/kg）日糧喂豬，糞便每日銅排出量分別為339.8、495.1、621.9、733.2 mg/kg。這些高銅糞便直接排到周圍環(huán)境中，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定破壞。據(jù)調(diào)查，在某豬場(chǎng)周邊取樣化驗(yàn)，經(jīng)過多年排放，豬場(chǎng)周圍土壤的銅含量已達(dá)到危害植物生長(zhǎng)的水平。俞慎認(rèn)為銅對(duì)土壤微生物的抑制主要表現(xiàn)在對(duì)可培養(yǎng)微生物的抑制。王秀麗等的研究結(jié)果表明土壤有效銅與土壤代謝商呈極顯著正相關(guān)，而與微生物生物量氮、微生物生物量碳和微生物商均呈負(fù)相關(guān)。

Cu與其他礦物元素存在相互關(guān)系。Cu與P、Fe、Zn、Mn相互拮抗，增加日糧中Fe、Zn水平，Cu中毒劑量下限水平將隨之升高。如果豬日糧中Fe、Zn水平添加至150 mg/kg時(shí)，425或 450 mg/kg的Cu水平也不會(huì)引起其中毒。反之，高Cu日糧喂豬，若不適當(dāng)提高Fe、Zn水平，也易出現(xiàn)豬缺Fe癥狀。所以在使用高銅后，會(huì)增加鐵和鋅的用量，豬糞便中的微量元素的含量也隨之升高，這樣就加大了對(duì)環(huán)境的污染。

以生長(zhǎng)豬為例，體重 35～60 kg豬的銅需要量為4 mg/kg，鐵和鋅的需要量均為 60 mg/kg，錳為2 mg/ kg。實(shí)際生產(chǎn)中銅的添加量一般為100～150 mg/kg，鐵、鋅的添加量大約在 120 mg/kg 以上，錳的添加量一般為40～70 mg/kg，遠(yuǎn)超過動(dòng)物的實(shí)際需要量，并且超量使用微量元素帶來的養(yǎng)殖效益并沒有明確的結(jié)論。超量使用微量元素造成的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題已引起國(guó)家和地方的高度重視，農(nóng)業(yè)部第 1224號(hào)公告（2009）《飼料添加劑安全使用規(guī)范》規(guī)定了豬各生長(zhǎng)階段銅的最高限量，對(duì)仔豬斷奶后2周氧化鋅的用量也進(jìn)行了規(guī)定。從我國(guó)飼料微量元素配制現(xiàn)狀來看，關(guān)于微量元素的配比缺乏研究數(shù)據(jù)，很多情況下，配方師根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)確定微量元素的添加量，缺乏科學(xué)依據(jù)。因此，探討微量元素的添加量和各種微量元素的比例對(duì)于合理使用微量元素具有重要的意義。

2015-11-07）

河北省生豬產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)環(huán)境控制崗位；河北省農(nóng)業(yè)廳項(xiàng)目（冀農(nóng)科：14035）

李廣東（1972－），男，河北張北人，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣研究員。主要從事畜牧技術(shù)推廣工作。

苗玉濤（1964－），男，河北辛集人，農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣研究員，河北省農(nóng)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)環(huán)境控制崗位專家，

省管專家。主要從事畜牧技術(shù)推廣工作。E-mail：645716669@qq.com