減少養(yǎng)豬生產對環(huán)境污染的營養(yǎng)調控技術

白莉莉，劉 虎，尹鑫菂，吳 飛，王鳳來

（中國農業(yè)大學，北京　100193）

減少養(yǎng)豬生產對環(huán)境污染的營養(yǎng)調控技術

白莉莉，劉 虎，尹鑫菂，吳 飛，王鳳來

（中國農業(yè)大學，北京100193）

近年來，我國畜牧業(yè)尤其是養(yǎng)豬業(yè)取得了巨大的發(fā)展，極大地滿足了人民群眾對肉類食品的需求。但同時規(guī)?；i場對環(huán)境造成的污染也日漸嚴峻，已經成為影響?zhàn)B豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。該文綜述了養(yǎng)豬業(yè)對環(huán)境污染的危害及從源頭上減少養(yǎng)豬生產對環(huán)境污染的營養(yǎng)調控措施。

養(yǎng)殖豬生產；環(huán)境污染；營養(yǎng)調控

2015年我國豬出欄量達到70 825萬頭，豬肉產量5 487萬t，豬肉消費量占我國城鄉(xiāng)居民肉食類消費量的65.1%。我國的豬出欄量、豬肉產量和消費量都位居世界第1位。養(yǎng)豬業(yè)的快速發(fā)展，在滿足人們肉類食品需求的同時也帶來了環(huán)境污染問題。據(jù)報道，一個萬頭豬場每年至少向豬場周圍環(huán)境排污3萬 t（糞約1.3萬 t，尿約1.7 萬 t），按飼喂中等營養(yǎng)水平飼料的排污情況分析，全年將向豬場周圍排放大約107 t氮（相當于375 t尿素）、31 t磷（張子儀，1997）、433.3 kg銅和701.2 kg鋅（李松巖，2005）。隨著養(yǎng)豬生產集約化規(guī)?；潭鹊奶岣?，個別區(qū)域單位面積土地承載消納的糞尿已嚴重超出生態(tài)環(huán)境的再循環(huán)需求。養(yǎng)豬生產造成的環(huán)境污染問題已引起全球的關注，并成為阻礙養(yǎng)豬業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。當前，有效控制和減少養(yǎng)豬業(yè)對環(huán)境的污染已成為發(fā)展環(huán)保型畜牧業(yè)所面臨的主要問題之一。

1　養(yǎng)豬業(yè)對環(huán)境污染的影響

1.1對土壤和水體的影響

豬排泄物中含有大量的氮、磷及其化合物，在長期堆放過程中，這些含氮化合物經土壤微生物的氨化、硝化作用生成硝酸類物質，導致土壤中硝酸鹽含量日漸增高，對人體健康造成威脅。同時，若畜禽排泄物中的氮、磷未妥善處理，極易通過地表徑流，流入江河湖海，導致水體富營養(yǎng)化（Adeola等，2003）。另一方面，豬飼料中通常含有較高劑量的銅、鋅等微量元素，經過胃腸道消化吸收后仍有大量隨排泄物排出體外，導致土壤中相應的重金屬含量逐漸富集。

1.2對空氣的影響

豬糞尿的臭氣主要是來自未被完全消化的營養(yǎng)物質在堆放過程中被無氧降解所產生的氨和硫化氫（張云剛，2001）。排泄物所散發(fā)的氨主要來自尿中的尿素，而經由糞便排出的氨數(shù)量較少（Hartung，1994）。硫化氫則主要來自經糞中微生物厭氧還原的硫酸鹽。其他臭味物質還包括揮發(fā)性有機化合物、揮發(fā)性脂肪酸等（張云剛，2001）。這些氣體都對環(huán)境和人畜健康有一定的影響。

2　減少養(yǎng)豬生產環(huán)境污染的營養(yǎng)調控措施

面對養(yǎng)豬生產過程中引起的環(huán)境問題，通常應對的主要措施是提高豬場的糞污處理能力。但是，污水處理不僅是一種治標不治本的被動措施，而且大大增加了養(yǎng)豬生產的成本。要從根本上有效減少養(yǎng)豬生產對環(huán)境造成的污染，需要從動物營養(yǎng)、飼養(yǎng)管理等方面綜合考慮。

2.1準確評估豬的營養(yǎng)需要和飼料原料的營養(yǎng)價值

豬日糧營養(yǎng)不平衡或營養(yǎng)過剩均會導致過量的營養(yǎng)物質隨糞尿排出體外污染環(huán)境。因此，設計出營養(yǎng)水平與動物生理需要基本一致的日糧，是減少營養(yǎng)物質浪費的關鍵。精準飼養(yǎng)技術是根據(jù)群體中每個個體的實際需要量來供給營養(yǎng)物質，所以被認為是提高日糧氮、磷和其他營養(yǎng)物質利用率，降低飼養(yǎng)成本和養(yǎng)分排泄的必要手段。張國華等（2011）采用精準飼養(yǎng)技術評估生長育肥豬的賴氨酸需要量，發(fā)現(xiàn)精準飼養(yǎng)可以顯著降低氮、磷的攝入量和排泄量。

此外，配合日糧還應考慮飼料原料的選擇及原料營養(yǎng)組分的變異。豬用飼料原料各種各樣，動物對其養(yǎng)分的可利用率存在一定差異，不能消化和不可利用的養(yǎng)分被排出體外。采用高消化率、高可利用率的飼料原料，使其大部分養(yǎng)分被吸收，進而盡可能地被動物生產所利用，是減少養(yǎng)分排泄的手段之一。同一種飼料原料，不同產地和品種間的養(yǎng)分含量也會有差異。李全豐等（2014）研究發(fā)現(xiàn)同一地區(qū)不同玉米品種間消化能和代謝能差異顯著，同一品種不同產地玉米間消化能也有差異。因此，在實際日糧配方設計時應盡可能使用飼料原料營養(yǎng)素含量的實際測定值。

2.2階段飼養(yǎng)，公母分飼

實行階段飼養(yǎng)，可以滿足動物不同生長階段的營養(yǎng)需要。隨著體重增加，豬對大多數(shù)養(yǎng)分的需要量逐漸降低。根據(jù)不同階段豬營養(yǎng)需要量變化規(guī)律調整日糧配方，將會縮小日糧養(yǎng)分與需要量的差距，從而減少養(yǎng)分排泄（Roth和Kirchgessner，1993）。研究表明，與生長肥育階段飼喂同一種日糧相比，三階段飼喂方式可使氮的排放量降低16% （Rademacher，2000）。

在分階段飼養(yǎng)的基礎上，將公母分開飼養(yǎng)，可以更加準確地滿足不同性別豬的營養(yǎng)需要，從而降低養(yǎng)分的排泄（Campbell等，1985；Campbell 和Taverner，1988）。

2.3依據(jù)理想蛋白質模式配制日糧

飼料配制僅考慮粗蛋白質水平是不夠的，理想蛋白質技術是完全按照豬維持生長需要提供等量的各種氨基酸，以可消化氨基酸為基礎。日糧中各種氨基酸的比例越接近理想蛋白質模式，氮的利用率也就越高。

減少氮排出量最有效的方法是在保持日糧氨基酸平衡和滿足生長發(fā)育需要的前提下，降低日糧中蛋白質含量。目前，低蛋白日糧在養(yǎng)豬業(yè)中的研究已相對成熟。低蛋白日糧是指日糧蛋白水平按NRC（1998）推薦標準降低2～4個百分點，同時添加適宜的合成氨基酸，降低蛋白原料用量來滿足動物對氨基酸的需求的一種日糧。許多研究表明，低蛋白日糧補充氨基酸可以使氮排泄量減少20%（Aarnink和Verstegen，2007）。因此，在充分滿足豬營養(yǎng)需要的情況下，采用理想氨基酸模式，按照回腸真可消化（標準回腸可消化）氨基酸需要量合理配制低蛋白日糧，可以大幅度減少豬生產中氮排放對環(huán)境的污染。

2.4日糧添加植酸酶，減少磷的排泄

飼料原料中磷的存在形式影響其利用率。植物性原料中磷大部分以植酸磷形式存在，其占總磷的比例從60%（豆粕）到80%（米糠）不等（Selle和Ravindran，2008）。植酸磷必須經過酶的水解，釋放出無機磷才能被豬所利用。單胃動物本身沒有降解植酸酶的內源酶，對其利用率非常低，大量不能被消化吸收的植酸磷通過糞尿排泄進入環(huán)境。在荷蘭、法國和丹麥的研究顯示，日糧中只有36%的磷被生長豬所利用，55%以糞磷的形式排出體外（Poulsen等，1999）。Zeng等（2011）在斷奶仔豬低磷日糧中添加植酸酶，其試驗結果顯示，隨著日糧中植酸酶添加量的增加，單位增重磷排放量呈線性降低。日糧中添加植酸酶可釋放出動物能夠利用的磷，從而使原本經由糞便排泄的大部分植物來源磷被消化吸收利用，糞便中磷的排泄量減少30%～50%。

2.5調節(jié)日糧微量元素添加水平及添加方式

高銅和高鋅可以提高動物生產性能，但其中接近90%～95%會排出體外（Vuem等，2004；Buff等，2005）。一般認為當土壤中銅和鋅分別達到100～200 mg/kg和100 mg/kg以上時，即可造成土壤的銅、鋅污染和植株中毒。針對高劑量微量元素的潛在危害，美國、英國、德國等發(fā)達國家已經不再提倡添加高銅、高鋅。而荷蘭考慮到環(huán)境保護需要，已不再允許使用高銅、高鋅作為健康促生長劑。我國對飼料中微量元素的添加水平進行了限定，因此應按照農業(yè)部關于《飼料添加劑安全使用規(guī)范》的推薦標準添加。

微量元素的氨基酸螯合物是由氨基酸與微量元素按一定比例螯合而成的最新一代微量元素添加劑，因其接近動物體的天然形態(tài)可直接被吸收利用，在飼料中使用時微量元素利用率高且能減少環(huán)境污染。黃志堅等（2007）研究表明，添加低劑量（105 mg/kg）有機銅，其銅的吸收利用率比硫酸銅高，且可減少糞銅的排泄。因此，在日糧配制時應考慮以有機微量元素取代豬日糧中無機微量元素。

2.6改進飼料加工工藝

對飼料原料或日糧進行加工處理可以提高營養(yǎng)物質的消化率，從而改善豬的生產性能（Hancock 和Behnke，2001；Lundbald，2009）。 王 衛(wèi) 國（2001）研究表明，當玉米的粉碎粒度在400 μm時，生長肥育豬出現(xiàn)胃腸損傷和角質化現(xiàn)象，進而影響豬的生產性能。Wondra等（1995）選用160頭肥育豬研究玉米粉碎粒度對豬的生長性能、胴體品質、營養(yǎng)物質的消化率及胃組織形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)玉米粉碎粒度由1 000 μm降低至400 μm時，干物質、總能及氮的表觀消化率顯著提高，氮的排出量減少27%。Owsley （1981）研究發(fā)現(xiàn)，高粱粉碎粒度的降低提高了生長豬對日糧干物質、淀粉、氮及總能的表觀消化率。經過適當?shù)募庸ぬ幚恚缗蚧?、制粒等，可以降低日糧中抗營養(yǎng)因子的含量，提高飼料養(yǎng)分的利用率，減少氮和磷的排出量（Schulze，1994）。因此，加工技術可增加谷物中養(yǎng)分的消化吸收、降低養(yǎng)分的排泄，對養(yǎng)豬業(yè)的貢獻具有特殊意義。

2.7合理使用飼料添加劑

飼料添加劑作為配合飼料的重要微量活性成分，起著完善配合飼料的營養(yǎng)、提高飼料利用率、促進生長發(fā)育、預防疾病、減少飼料養(yǎng)分損失及改善畜產品品質等重要作用。

當前環(huán)保型飼料中應用的飼料添加劑包括酶制劑、益生素、植物提取物、有機酸、寡糖及除臭劑等。馮定遠等（2000）在玉米-豆粕型日糧中添加木聚糖和β-葡聚糖酶，結果顯示，豬對粗纖維的消化率提高48.9%，粗蛋白質消化率提高16.5%。酸化劑可提高胃液酸性，促進乳酸菌等有益菌大量繁殖，抑制大腸桿菌等外來菌的生長，提高胃中酶的活性，從而促進日糧營養(yǎng)物質的吸收，提高飼料轉化效率。近年來，天然植物提取物被國內外研究人員關注，并成為發(fā)展減少環(huán)境負面影響的新型飼料添加劑的主要趨勢之一。

3　結語

在飼料資源緊缺、環(huán)境污染日益嚴重的今天，養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展不能以犧牲人類健康和生態(tài)保護為前提，必須直面養(yǎng)豬業(yè)對環(huán)境污染突出的現(xiàn)實。利用營養(yǎng)調控措施提高飼料轉化效率和減少糞尿排泄對環(huán)境的污染，是促進養(yǎng)豬業(yè)與生態(tài)健康、可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

略，如需要可向作者索取。

2016-04-25）

畜禽養(yǎng)殖數(shù)字化關鍵技術與設備開發(fā)（2013AA102306）；生豬健康養(yǎng)殖模式構建與示范（2012BAD39B03）