低碳低氮飼養(yǎng)方式在養(yǎng)羊生產(chǎn)中的應用

孫亞波

（遼寧省畜牧科學研究院，遼寧 遼陽 111000）

低碳低氮飼養(yǎng)方式在養(yǎng)羊生產(chǎn)中的應用

孫亞波

（遼寧省畜牧科學研究院，遼寧 遼陽 111000）

本文介紹了低碳低氮飼養(yǎng)的內(nèi)涵及對經(jīng)濟和環(huán)境的重大意義，同時根據(jù)當前的研究成果及技術(shù)水平介紹了低碳飼養(yǎng)的和低氮飼養(yǎng)的幾種技術(shù)手段以及生產(chǎn)中的趨勢，并提出低碳飼養(yǎng)低氮飼養(yǎng)方式的研究方向。

低碳低氮；飼養(yǎng)方式；養(yǎng)羊生產(chǎn)

養(yǎng)羊業(yè)是一項關(guān)系到經(jīng)濟增長、民生改善和環(huán)境保護的畜牧分支產(chǎn)業(yè)。據(jù)國家絨毛用羊產(chǎn)業(yè)體系的統(tǒng)計[1]，2008年全國牧業(yè)人口1 061.4萬人，牧業(yè)收入占總收入的41.59%。在內(nèi)蒙古、新疆等傳統(tǒng)牧區(qū)，養(yǎng)羊業(yè)一直都是當?shù)啬翗I(yè)人口的主要收入來源，內(nèi)蒙古自治區(qū)有牧業(yè)人口371.6萬人，其牧業(yè)收入占總收入的49.59%；新疆有牧業(yè)人口是88.9萬人，而牧業(yè)收入占總收入的46.15%。養(yǎng)羊業(yè)又是一個與資源和環(huán)境息息相關(guān)的產(chǎn)業(yè)，受飼料資源、牧草資源的影響較大，同時甲烷氣體、二氧化碳和氧化亞氮的排放又與自然環(huán)境產(chǎn)生了復雜的相互關(guān)系。在飼料資源有限的前提下，需要研究適營養(yǎng)的適量供給、低量排放、高效利用的技術(shù)手段，即在養(yǎng)羊生產(chǎn)中倡導低碳低氮供給飼養(yǎng)的方式，使養(yǎng)羊業(yè)成為資源節(jié)約、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

1 低碳低氮供給的內(nèi)涵及經(jīng)濟和環(huán)境意義

根據(jù)現(xiàn)代動物營養(yǎng)理論，通過營養(yǎng)平衡及飼料原料的合理組合配置，從養(yǎng)殖的源頭科學的實現(xiàn)家畜碳氮污染物的減排[2]。羊的低碳低氮供給模式就是要依據(jù)綿羊和絨山羊飼養(yǎng)標準，以達到品種標準要求的生產(chǎn)性能所需要的碳、氮的最小需要量來供給的方式。對于養(yǎng)羊業(yè)而言，也就是指在滿足該品種羊的營養(yǎng)需要的前提下實現(xiàn)能量和蛋白質(zhì)的最低供給量。

羊是耐粗飼的草食動物，可以利用各種牧草、農(nóng)作物秸稈、雜草和樹葉作為食物，同時羊又是反芻動物，復雜的復胃和微生物系統(tǒng)是其可以利用碳架和氮在瘤胃中合成微生物蛋白，這也是羊較其他單胃動物更適于低碳低氮飼養(yǎng)的前提。當復雜的瘤胃微生物將單胃動物無法消化的粗纖維分解成低鏈碳架、將粗蛋白降解為氨氮后，微生物又以此為底物合成了微生物蛋白，這些微生物蛋白在小腸內(nèi)是完全可消化吸收的。因此，對于養(yǎng)羊生產(chǎn)者而言，碳元素和氮元素的供應只要達到穩(wěn)定、平衡供給——“瘤胃能氮平衡”，就可以實現(xiàn)對飼料最小需要量和最大利用率。

在養(yǎng)羊業(yè)中采用低碳低氮飼養(yǎng)具有重大的經(jīng)濟意義。據(jù)估算在絨山羊的飼養(yǎng)成本中用于蛋白質(zhì)營養(yǎng)的成本大約在31.85%～47.29%，而在肉羊、肉牛中約占46.88%～49.45%，在奶牛生產(chǎn)中這個數(shù)值更高。在實際生產(chǎn)中，反芻動物排放的含氮廢物有相當大的一部分是沒有被動物消化吸收而直接排放掉的糞氮，這些含氮的廢物進入水中造成了水體的富營養(yǎng)化，引起水環(huán)境的污染。

羊?qū)μ嫉男枰恐饕w現(xiàn)在纖維性飼料方面，粗纖維物質(zhì)在瘤胃內(nèi)被微生物發(fā)酵產(chǎn)生大量的揮發(fā)性脂肪酸、甲烷和二氧化碳等產(chǎn)物，其中甲烷是造成溫室效應的主要原因之一，另外在動物糞便管理過程中也產(chǎn)生大量的甲烷和氧化亞氮。甲烷的紅外線吸收能力強，溫室效應是二氧化碳的20～30倍。根據(jù)食品與農(nóng)業(yè)組織（FA0）統(tǒng)計，溫室氣體排放量的18%來自家畜。其中包括C02排放量的9%、CH4排放量的37%和N20排放量的65%。全球反芻動物每年約產(chǎn)生CH4大約8 000萬噸，占全球人類活動CH4排放量的28%。在遼寧省，據(jù)統(tǒng)計2005年排放甲烷37.29萬噸，其中非奶牛（主要為肉牛）排放21.22萬噸，綿羊排放3.99萬噸，山羊排放4.71萬噸，分別位于排放清單的第一、二、三位，其中養(yǎng)羊業(yè)占全省畜牧業(yè)年排放甲烷量的23.33%。反芻動物產(chǎn)生甲烷的同時造成了飼料能量的大量損失，郭雪峰等[3]（2009）研究發(fā)現(xiàn)舍飼內(nèi)蒙古絨山羊甲烷排放量為10.43～15.07 g/d，約占能量采食量的6.28%～8.98%，產(chǎn)生損失了2%～15%的飼料能量，以絨山羊成年母羊為例，甲烷產(chǎn)生損失的成本大約占其日糧成本的1.70%～2.68%，以日飼料成本1.5元計，每年將因甲烷而損失9.31～14.67元。根據(jù)國家絨毛用羊產(chǎn)業(yè)體系統(tǒng)計，到2009年底我國共存欄各類羊只28 452.2萬只，其中山羊存欄15 050.1萬只；綿羊存欄13 402.1萬只，假設有三分之一的羊只能夠采用低碳低氮平衡飼料進行生產(chǎn)，那么全國養(yǎng)羊生產(chǎn)中將避免浪費8.83億元。

因此，在養(yǎng)羊生產(chǎn)中根據(jù)實際采取適度的低碳、低氮供給模式飼養(yǎng)對于提高養(yǎng)殖綜合效益并緩解溫室效應都具有重大意義。

養(yǎng)羊業(yè)要采取低碳低氮供給模式進行生產(chǎn)，必須因地制宜，對于傳統(tǒng)牧區(qū)放牧飼養(yǎng)的羊只因放牧草場條件及補飼條件的差異，準確確定羊只碳、氮的實際采食量和最低需要量難度較大，但是在規(guī)?；曫B(yǎng)場比較容易實施。根據(jù)國家絨毛用羊產(chǎn)業(yè)體系的統(tǒng)計，至2009年末，全國年出欄500只以上的規(guī)?；B(yǎng)羊場有19 315家，共存欄羊只1 667.5萬，這些都是可以采取低碳低氮方式飼養(yǎng)生產(chǎn)的。

2 低碳飼養(yǎng)技術(shù)

對于舍飼的養(yǎng)殖條件，調(diào)整日糧營養(yǎng)水平，使其剛好能滿足能量和蛋白需要量，同時降低甲烷產(chǎn)量，就可以實現(xiàn)低碳低氮模式。

在反芻動物瘤胃內(nèi)，飼料發(fā)酵過程中甲烷產(chǎn)生主要有以下三個生成途徑。反芻動物瘤胃內(nèi)，飼料發(fā)酵產(chǎn)生甲烷主要有以下三個途徑[4]，這三條途徑均是在甲烷生成菌的作用下完成的。①C02-H2還原途徑：C02在多種酶和輔酶的作用下,與還原甲基呋喃化合,再經(jīng)一系列反應被H2和甲酸還原成甲烷。瘤胃中約82%的甲烷由此途徑產(chǎn)生。②乙酸發(fā)酵途徑：主要由甲酸、乙酸等揮發(fā)性脂肪酸形成，反應如下；該途徑主要在瘤胃發(fā)酵后期起作用，約有4%甲烷由乙酸轉(zhuǎn)變而來，HC00H+H2→CH4+HC03-、CH3C00H+ H20→CH4+HC03-。③甲基轉(zhuǎn)化途徑：主要由甲醇、乙醇等果膠發(fā)醉產(chǎn)物分解而來，4CH30H→3CH4+HC03-、2CH3CH20H+C02→CH4+2CH3C00H。

關(guān)于甲烷的控制技術(shù)，目前比較普遍的方法有以下三方面：①調(diào)控飼料，提高日糧精飼料比例、選用含木質(zhì)素低的優(yōu)質(zhì)粗飼料、對粗飼料進行扎短氨化的加工處理；②調(diào)控瘤胃微生物區(qū)系結(jié)構(gòu)，如瘤胃去原蟲技術(shù)、添加乙酸菌制劑等；③應用添加劑，如日糧中添加脂肪、多鹵素化合物、離子載體、有機酸、植物提取物等方法。

2.1 通過調(diào)控日糧動物營養(yǎng)研究表明，飼料類型極大地影響了甲烷排放量。當谷物類精飼料的比例占80%，則飼料能量的3%～4%轉(zhuǎn)化為甲烷能排放；而全部供給纖維類飼料，則有大約10%的能量以甲烷形式損失。而在精飼中大麥為基礎(chǔ)的飼料，甲烷能占總能量的6.5%～12%；以玉米為主的基礎(chǔ)日糧則在5%以下。這是瘤胃內(nèi)pH抑制甲烷菌活性的結(jié)果。

因此需要根據(jù)生產(chǎn)實際，配制精粗比例適宜、飼料種類以優(yōu)質(zhì)粗飼料為主，以玉米為主要精飼料的日糧，營養(yǎng)水平以飼養(yǎng)標準規(guī)定數(shù)據(jù)為標準，尤其不要主觀的額外提高營養(yǎng)水平，以避免浪費。

2.2 應用添加劑從甲烷的產(chǎn)生機理看，C02-H2還原途徑是瘤胃內(nèi)甲烷產(chǎn)生的主要途徑，約有82%的甲烷由此途徑產(chǎn)生，因此控制了此步驟的氫氣產(chǎn)生就切斷了這條反應鏈。在日糧中添加不飽和脂肪酸，依靠瘤胃微生物的氫化作用降低瘤胃內(nèi)甲烷產(chǎn)生前體物（H2），可以控制甲烷產(chǎn)量；在飼料中添加電子受體（如蘋果酸鹽、富馬酸鹽、延胡索酸鹽），改變電子流向以降低甲烷生成，增加瘤胃內(nèi)丙酸的產(chǎn)量。在生產(chǎn)中也有添加植物提取物和中草藥的，原理與上述相同。張世偉等[5]2013）采用體外模擬瘤胃發(fā)酵的方法，比較研究了葵花籽油、亞麻籽油、椰子油、月桂酸、肉豆蔻酸、蘋果酸和延胡索酸3%添加水平下甲烷產(chǎn)量，結(jié)果表明亞麻油月桂酸組比對照組降低56.50%（P＜0.01），和椰子油分別降低27.76%（P＜0.05）、49.41%（P＜0.05），而葵花油降低27.76%（P＞0.05），肉豆蔻酸降低11.91%（P＞0.05），這個結(jié)果與0dongo[6]2007）對肉豆蔻酸的結(jié)果相近，延胡索酸降低18.67%（P＞0.05）。

2.3 調(diào)控瘤胃微生物區(qū)系抑制瘤胃內(nèi)產(chǎn)氫氣細菌的活性和數(shù)量，如應用瘤胃素，可以達到抑制甲烷產(chǎn)生的目的，但是產(chǎn)H2細菌又往往是纖維分解菌，在以秸稈為主的日糧中纖維分解菌的降低就意味著飼料消化率和吸收利用率的下降，這對于作為草食動物的羊而言是不經(jīng)濟的，因此也是需要謹慎應用的。

3 低氮飼養(yǎng)技術(shù)

氮元素是維持羊生產(chǎn)的必須營養(yǎng)，然而蛋白質(zhì)在經(jīng)過瘤胃時首先被微生物降解為氨基酸、小肽、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮等含氮物質(zhì)，大部分氨基酸在微生物作用下與碳架合成微生物蛋白，小肽在瘤胃和小腸被吸收，不能吸收利用的含氮廢物隨著糞便和尿液排出體外。研究表明羊的氮攝入量與糞氮、尿氮及總氮排泄量呈正相關(guān)，其中糞氮排泄量相當穩(wěn)定，約占干物質(zhì)采食量的0.6%[7]，而尿氮的含量隨著蛋白質(zhì)的攝入量的增加而迅速增加，并且超過動物蛋白質(zhì)需要量的氮幾乎都是通過尿液排出體外。因此，研究低氮供給就首先要確定動物的準確氮需要量，在此供給條件下研究提高蛋白質(zhì)利用率的技術(shù)。

目前常用的技術(shù)包括在畜禽飼料內(nèi)添加絲蘭屬植物提取物、微生態(tài)制劑、合成氨基酸和酶制劑等可以提高畜禽對飼料的利用率，以達到減少氮排放的效果。添加絲蘭皂甙可以提高胰島素水平、促進蛋白質(zhì)的合成。瘤胃內(nèi)分解產(chǎn)生的氨基酸種類和數(shù)量是決定微生物蛋白產(chǎn)量的關(guān)鍵，當日糧中的氨基酸組成不能滿足需要（即氨基酸不平衡）時，將會有比例失衡的多余氨基酸被分解成氨或氧化亞氮隨噯氣排放掉。因此在日糧中添加合成的限制性氨基酸會有效解決這一問題。在反芻動物飼料生產(chǎn)中，也有一種趨勢是使用蛋白質(zhì)質(zhì)量一般（氨基酸不平衡）、但價格較低的蛋白質(zhì)原料，同時根據(jù)精確的氨基酸分析后，以添加劑形式額外添加限制性氨基酸，以滿足營養(yǎng)需要。

另外添加酶制劑可以補充動物體消化酶降解飼料抗營養(yǎng)因子，促進蛋白質(zhì)消化吸收，減少糞便和氮排出量。

對于反芻動物而言，決定蛋白質(zhì)利用率的關(guān)鍵是RDP與UDP的數(shù)量、質(zhì)量和比例。過瘤胃蛋白的質(zhì)量直接決定著飼料蛋白的轉(zhuǎn)化效率；瘤胃降解蛋白的數(shù)量和微生物蛋白的合成效率則與蛋白質(zhì)的飼料蛋白質(zhì)利用密切相關(guān)。在日糧UDP方面，目前奶牛生產(chǎn)中有一種應用整粒棉籽作為瘤胃蛋白的方法，過瘤胃效果較好。微生物蛋白的合成效率決定于瘤胃內(nèi)“碳氮平衡”，當瘤胃內(nèi)能量（碳架）超過降解氮或者降解氮超過能量時，不能達到“瘤胃能氮平衡”的理想狀態(tài)，或者能量和氨不能同步釋放，都會造成碳、氮資源的浪費。

在羊生產(chǎn)實際中，筆者初步試驗了在日糧中添加部分緩釋處理的非蛋白氮（NPN）飼料，一方面可以代替日糧中部分價格較高的豆粕，另一方面也為可以控制瘤胃內(nèi)氮的釋放速度，使之進入瘤胃后能夠緩慢釋放并與碳水化合物中降解釋放的碳架合成微生物蛋白（MCP， Microbe crude protein）。應用這種方法，初步研究發(fā)現(xiàn)可使微生物蛋白合作效率提高了6.2%左右。

4 小結(jié)

養(yǎng)羊生產(chǎn)中低碳低氮飼養(yǎng)方式，應該在準確掌握營養(yǎng)需要的前提下進行。能量和蛋白質(zhì)的控制供給要在滿足動物正常生長的前提下，進一步摸索適合不同品種、生理條件和生產(chǎn)目標的降低甲烷產(chǎn)量、糞氮尿氮排泄量、提高瘤胃微生物蛋白合成量技術(shù)。同時需要明確低碳飼養(yǎng)與低氮飼養(yǎng)是一個有機整體，蛋白質(zhì)和碳水化合物的降解、甲烷的產(chǎn)生以及新的蛋白質(zhì)（MCP）的合成都是在瘤胃內(nèi)同時發(fā)生的，需要根據(jù)“瘤胃能氮平衡”原理綜合運用低碳、低氮飼養(yǎng)技術(shù)。

[1]遼寧省畜牧科學研究院.國家絨毛用羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系數(shù)據(jù)手冊[M].遼陽，2010.

[2]李德發(fā).飼料高效利用與低碳氮排放畜牧業(yè)[J].中國家禽，2010，（32）11：2-5.

[3]郭雪峰，李華偉，金海，等.不同營養(yǎng)水平下內(nèi)蒙古白絨山羊的甲烷排放量[J].中國畜牧雜志，2009，45（5）：42-44.

[4]周懌，刁其玉.反芻動物瘤胃甲烷氣體生成的調(diào)控[J].草食家畜，2008，141（4）：21-24.

[5]張世偉，孫亞波，等.遼寧絨山羊營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)研究與應用[R].遼陽：遼寧省畜牧科學研究院，2013.

[6]0dongo NE,0r-Rashid MM,Kebreab E,et al.Effect of supplementing myristic acid in dairy cow rations on ruminal methanogenesis and fatty acid profile in milk[J].J Dairy Sci. 2007,Apr,90(4):1851-1858.

[7]Van Soest P.J.Nutritional Ecology of the ruminant. Second Edition[M]. Ithaca: Cornell Univer-sity Press,1994.

Application on low carbohydrate and nitrogen feeding model in cashmere goat production

Sun Yabo
（The Institute of Animal Husbandry of Liaoning Province,Liaoning Liaoyang 111000）

Low carbohydrate and nitrogen feeding model of cashmere goat was introduced in this article,and the definition and important economic and enviroment prospect of this modle was introduced,too.According the research result and technical level in this field,some technologies and methods were introduced and the research direction was proposed.

Low carbohydrate and nitrogen;Feeding model;Cashmere goat production

S826.4

1672-9692(2015)11-0021-04

2015-10-02

孫亞波（1978-），女，動物營養(yǎng)與飼料科學博士，主要研究方向為反芻動物營養(yǎng)以及飼料加工利用。