營養(yǎng)成分視角下的中國植物飼料價值評估及發(fā)展策略分析

張 華，陳 晨，張家樂

（中國計量大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，浙江杭州 310018）

經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和居民收入提高帶動了畜禽產(chǎn)品消費(fèi)快速增長，從而推動了我國畜牧業(yè)蓬勃發(fā)展，也使得對飼料原料的需求日益旺盛。我國作為農(nóng)業(yè)大國，用占世界8%的可用耕地為世界18.5%的人口提供了高達(dá)95%的食物[1]。但在我國農(nóng)業(yè)資源有限的情況下，快速增長的飼料需求挑戰(zhàn)著現(xiàn)有的種植結(jié)構(gòu)，“人畜爭糧”矛盾日顯突出。

為有效解決這一矛盾，最大限度保證我國“糧食安全”，需要積極響應(yīng)并加快構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局。以進(jìn)口貿(mào)易為基本手段的外源性保障策略面臨著諸如貿(mào)易戰(zhàn)、全球性公共衛(wèi)生事件、蝗災(zāi)、極端氣候、部分國家限制糧食出口等眾多不確定性因素，全球糧食安全同樣面臨著較大的風(fēng)險和挑戰(zhàn)，所以需從內(nèi)源性角度出發(fā)，主要依靠自身力量來解決農(nóng)業(yè)資源有限狀態(tài)下的“人畜爭糧”矛盾。

有鑒于此，在建立飼料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展長效機(jī)制、合理安排飼料作物種植結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)飼料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的導(dǎo)向下，探索有效利用耕地資源、保證飼料供應(yīng)安全、保障動物營養(yǎng)供給充足的思路和策略，在理論和實踐上都顯得極為迫切。本文在對常規(guī)性植物飼料進(jìn)行價值評估的基礎(chǔ)上，根據(jù)國際、國內(nèi)飼料分類體系分析飼料原料間的相互替代性，同時從成本價格和單產(chǎn)水平2 個方面探討飼料消費(fèi)替代方案和作物種植規(guī)劃布局，為解決糧食安全問題提供新的思考角度，并且為相關(guān)政策的制定提供理論依據(jù)。

1 中國飼料原料及其相關(guān)量統(tǒng)計概況

1.1 植物性飼料 飼料是指在合理的飼喂條件下為家禽、家畜、水產(chǎn)動物提供營養(yǎng)物質(zhì)、調(diào)控生理機(jī)制、改善動物產(chǎn)品品質(zhì)且不發(fā)生有毒有害作用的物質(zhì)[2]，可按照來源、形態(tài)、飼用價值以及飼喂對象等進(jìn)行劃分。中國飼料數(shù)據(jù)庫情報網(wǎng)中心（1987）根據(jù)國際飼料分類原則并結(jié)合本國傳統(tǒng)飼料分類準(zhǔn)則，建立了中國的飼料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及分類方法?；谙萑朕r(nóng)業(yè)資源有限困境的研究背景以及由此引發(fā)的“人畜爭糧”矛盾，本文選取同樣需要占用耕地資源的植物性飼料作為研究對象。中國飼料數(shù)據(jù)庫平臺統(tǒng)計公布的共計84 種飼料原料中有63 種植物性飼料，共來源于20 類耕作物，詳見表1。

表1 植物性飼料原料來源一覽表

1.2 飼料相關(guān)量描述性分析 我國飼料品種繁多，各方權(quán)威數(shù)據(jù)平臺統(tǒng)計指標(biāo)不同、口徑不一，以下數(shù)據(jù)信息主要來源于國家統(tǒng)計局、中國飼料工業(yè)信息網(wǎng)、Wind金融數(shù)據(jù)庫等。

1.2.1 飼料生產(chǎn)總量變化趨勢 由圖1 可知，過去三十幾年間我國飼料生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)張、產(chǎn)量漲勢迅猛，尤其是2004 年之后年產(chǎn)量以年均15.46% 的增長速度由0.517 6 億t 上升至2016 年的2.905 2 億t，隨后2 年產(chǎn)量雖有小幅回落但2019 年后迅速回彈。由此說明，居民食品消費(fèi)結(jié)構(gòu)向肉蛋奶等畜產(chǎn)品需求轉(zhuǎn)移促進(jìn)了畜牧業(yè)發(fā)展，導(dǎo)致飼料需求急速上升。

圖1 我國飼料生產(chǎn)總量趨勢圖

1.2.2 按飼喂對象標(biāo)準(zhǔn)劃分的飼料生產(chǎn)形勢 由表2 可知，2020 年5—10 月，仔豬料、母豬料和育肥豬料三類（合稱豬飼料）在總量中的占比逐月升高，10 月已超過40%；家禽飼料（蛋雞料、蛋鴨料、肉雞料、肉鴨料）約占1/2 但產(chǎn)量逐月下降，水產(chǎn)飼料（淡水料、海水料）份額較小，約為10%。由于豬飼料在我國消費(fèi)需求大、市場份額高，且有關(guān)豬飼料的營養(yǎng)研究相對較成熟，本文以豬飼料為標(biāo)準(zhǔn)展開研究。

表2 2020 年5—10 月我國飼料細(xì)分品種生產(chǎn)情況 萬t

1.2.3 上游耕作物年產(chǎn)量動態(tài)變化 因苜蓿和蠶豆分別僅有新疆、云南2 省數(shù)據(jù)，造成統(tǒng)計口徑不一，木薯、甘薯和粟產(chǎn)量信息無從獲取，美國農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示椰子油和棕櫚油在我國年產(chǎn)量極低（幾乎為0），使得其飼用消耗并不會額外占用我國土地資源，因此以上所列耕作物將不作研究，只對剩余13 類耕作物及其下游飼料品種進(jìn)一步分析。由圖2 可知，我國三大主糧玉米、稻谷和小麥產(chǎn)量明顯遙遙領(lǐng)先，稻谷和小麥的產(chǎn)量多年來基本呈平行變化，整體以較穩(wěn)定的幅度增長。值得注意的是，玉米產(chǎn)量在2003 年之后陡然上升，以年均5.2%的增長速度于2011 年超越稻谷成為我國年產(chǎn)量最大的耕作物。玉米作為傳統(tǒng)飼料原料在中國飼料糧消費(fèi)中一直占據(jù)著主導(dǎo)地位，中國是僅次于美國的第二大飼料用玉米消費(fèi)國[3]，玉米產(chǎn)量大幅上升和飼料需求上漲有著密不可分的聯(lián)系。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更迭，玉米生產(chǎn)的進(jìn)步對我國農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都起著重要的推動作用，玉米深加工技術(shù)的革新更是帶來了巨大的價值效益[4]。

圖2 13 類耕作物年產(chǎn)量趨勢圖

2 飼料原料價值評估

2.1 常規(guī)營養(yǎng)價值評定 了解和掌握飼料原料的營養(yǎng)價值，合理配置畜禽飼料，是充分發(fā)揮動物生長性能和控制飼料成本的關(guān)鍵，因此評定飼料原料常規(guī)營養(yǎng)價值是一項極其重要的基礎(chǔ)性工作[5]。

飼料企業(yè)通過對不同原料的最優(yōu)組合來制定飼料配方，原料比例則是由動物營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)以及原料的“有效能值”決定[3]。飼料的有效能值可用于豬的維持、生長、繁殖和泌乳等各項生理活動[6]，豬飼料原料中的多種化學(xué)成分與“有效能值”顯著相關(guān)。

更進(jìn)一步，飼料有效能值包括總能、消化能、代謝能和凈能，國際上評定豬飼料能值時，豬凈能（NE）體系被認(rèn)為是唯一能夠表達(dá)出動物真實能量需求的能值評定體系，并能提高預(yù)測動物生產(chǎn)性能的精度，其預(yù)測模型已被廣泛應(yīng)用于日糧配方中[7]。最終根據(jù)國際同行認(rèn)可的常規(guī)成分，確定粗蛋白質(zhì)（CP）、粗脂肪（EE）、粗纖維（CF）、粗灰分（Ash）、淀粉（Starch）為評估飼料常規(guī)營養(yǎng)價值的5 項指標(biāo)[7-10]。

據(jù)相關(guān)研究，飼料基礎(chǔ)營養(yǎng)成分指標(biāo)與生長豬有效能值之間具有如下數(shù)量關(guān)系：

①生長豬的飼料消化能[9]：

②生長豬的飼料凈能[11]：

③結(jié)合（1）、（2）兩式，可推導(dǎo)出具有普適性的生長豬飼料凈能值：

雖然生長豬飼料凈能值的預(yù)測公式在數(shù)理層面上可由上述過程推導(dǎo)得出，但存在3 方面問題：其一，凈能值與基礎(chǔ)營養(yǎng)成分指標(biāo)之間無法建立具有營養(yǎng)意義的有效回歸方程；其二，普適性有效能值回歸模型預(yù)測效果較差；其三，研究證實，按照不同耕作物分類建立的預(yù)測方程效果較好，但較多耕作物未得出一致結(jié)論，有待進(jìn)一步研究[7]。綜上所述，僅根據(jù)（3）式籠統(tǒng)測算飼料品種對應(yīng)的豬凈能值并直接進(jìn)一步評定其營養(yǎng)價值較為不妥，可參考其中各指標(biāo)與凈能值之間的相關(guān)關(guān)系[7]。

由（3）式可知，生長豬凈能值在數(shù)理統(tǒng)計意義上與粗灰分（Ash）、粗纖維（CF）呈負(fù)相關(guān)，而與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、淀粉呈正相關(guān)，因此在后續(xù)采用分段評分時對正、負(fù)相關(guān)指標(biāo)評分標(biāo)準(zhǔn)有所區(qū)別。具體而言，具有正相關(guān)關(guān)系的指標(biāo)含量越高豬凈能值越高，相應(yīng)評分便越高，反之同理。

充分考慮飼料品種對豬的營養(yǎng)價值，進(jìn)一步篩選54 種飼料原料。由于每種飼料品種所含營養(yǎng)成分并非完全相同，為綜合考慮各種營養(yǎng)成分含量，現(xiàn)采用分段評分法，評分標(biāo)準(zhǔn)見表3，各營養(yǎng)成分含量的最小值、中位數(shù)、最大值見表4。針對各項指標(biāo)含量對每種飼料品種打分，再通過總得分評判其營養(yǎng)價值。

根據(jù)表3 評分標(biāo)準(zhǔn)代入具體數(shù)值便可得到各飼料原料對應(yīng)營養(yǎng)成分評分，詳情見表5。由于篇幅限制，僅選取每種耕作物對應(yīng)的第一種飼料品種作為代表匯總展示，其他同理可得。

表3 飼料分段評分標(biāo)準(zhǔn)

表4 各營養(yǎng)成分含量的最小值、中位數(shù)、最大值

表5 飼料品種（部分）對應(yīng)營養(yǎng)成分評分情況

2.2 綜合研究價值評定 僅根據(jù)飼料原料營養(yǎng)價值進(jìn)行篩選不甚合理，某種營養(yǎng)價值很高、產(chǎn)量卻很低的飼料不能為豬提供所需的足量營養(yǎng)，必須要考慮產(chǎn)量，所以引入另一個與產(chǎn)量有一定關(guān)聯(lián)的指標(biāo)評判飼料原料的常見度，基于此，定義一個新指標(biāo)“常見度”（Com）。

其中，i表示具體飼料原料，j表示年份，Pro（i，j）表示第i種飼料原料在j年的產(chǎn)量，Pro（i，j）表示j年所有飼料品種總產(chǎn)量。由于玉米蛋白飼料、棉籽蛋白、麥芽根這3 類飼料的實際產(chǎn)量信息無從獲取，僅測定剩余51 種飼料品種的常見度。計算各飼料原料每一年的常見度Com（i，j）系數(shù)并求平均值，部分品種的常見度如表6 所示，其他同理可得。

表6 飼料原料（部分）常見度

針對飼料品種的營養(yǎng)成分及其含量并結(jié)合實際產(chǎn)量信息綜合考量飼料原料的營養(yǎng)價值和常見度，建立研究價值評估模型以篩選營養(yǎng)成分較優(yōu)且供給充足的飼料品種，研究價值定義如下：

其中，Rvalue（i）為飼料品種的研究價值，Com（i）為飼料品種的常見度評分，Nvalue（i）為飼料品種的營養(yǎng)價值評分。根據(jù)定義計算每種飼料品種的研究價值，結(jié)果見表7。

表7 中，飼料號為4-07-0288 的玉米研究價值最大，綜合評分高達(dá)6.439 0，相反亞麻仁粕的評分最低，為0.003 9。研究價值較小的飼料品種主要是由于其年產(chǎn)量占比偏小導(dǎo)致常見度評分過低，主要依靠國外直接進(jìn)口或國內(nèi)需求量不多使得所需耕地資源較少，可以判斷這些飼料品種及其上游耕作物不是“人畜爭糧”矛盾的關(guān)鍵所在。研究價值較大的飼料品種主要來源于玉米、稻谷、小麥、大豆、花生、油菜籽這6 類耕作物，其中得分在1 以上的玉米和稻谷副產(chǎn)物居多，作為飼料原料不僅營養(yǎng)價值頗高供給也不會短缺，可以為豬的生長發(fā)育提供全面而充足的食物。建立促進(jìn)飼料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的長效機(jī)制應(yīng)主要從以上6 類耕作物入手，合理協(xié)調(diào)下游常規(guī)飼料品種的配料比例，研究非植物性飼料以及非常規(guī)飼料同樣需要遵循營養(yǎng)價值和常見度綜合評估原則。

表7 51 種飼料品種的研究價值

3 飼料原料替代性分析

經(jīng)上述篩選后剩余26 種飼料品種研究價值較大，由于品種繁多，有待進(jìn)一步以飼料替代性為基準(zhǔn)探究實現(xiàn)飼料產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的路徑。本部分從營養(yǎng)成分角度根據(jù)國際、國內(nèi)飼料分類體系將飼料原料分類，并結(jié)合原料市場價格等特點(diǎn)制定合理的飼料消費(fèi)替代方案、科學(xué)規(guī)劃耕作物的種植結(jié)構(gòu)，尋求有效利用耕地資源、保證飼料供應(yīng)安全、保障動物營養(yǎng)供給充足的調(diào)控措施。

3.1 飼料原料分類 不同飼料原料盡管各營養(yǎng)成分含量不盡相同，但營養(yǎng)成分種類大致相近，存在著飼用功能的相似性，所以從營養(yǎng)學(xué)角度可在一定程度上相互補(bǔ)充、相互替代?；谶@一理念，本部分對26 種飼料品種進(jìn)行產(chǎn)品替代營養(yǎng)分析，即在營養(yǎng)成分相似的產(chǎn)品之間如何進(jìn)行有效替代。

根據(jù)國際、國內(nèi)飼料分類體系可將26 種飼料品種分為4 類，充分考慮營養(yǎng)成分及其含量的接近程度。第一類為豆類、餅粕和糟渣類集成的蛋白質(zhì)飼料，用來滿足動物對氨基酸的需求[12]，包括大豆、全脂大豆、大豆餅、去皮大豆粕、大豆粕、DDGS、花生仁餅、菜籽餅、菜籽粕、花生仁粕，這一類飼料干物質(zhì)中粗纖維含量小于18%，粗蛋白質(zhì)含量均超過20%，能促進(jìn)動物提高營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用率，刺激生長和繁殖，是其他營養(yǎng)物質(zhì)所不能代替的[12]。第二類為谷實類能量飼料，包括4 種玉米、稻谷、糙米、小麥、碎米，這一類飼料干物質(zhì)中粗纖維含量低于18%，同時粗蛋白質(zhì)含量低于20%。第三類為糠麩、餅粕類能量飼料，包括2 種次粉、米糠、米糠餅、2 種小麥麩、米糠粕，其淀粉含量均較谷實類能量飼料少，粗灰分含量較高。第四類為樹葉類能量飼料，僅含玉米淀粉，淀粉含量高達(dá)98%，其他營養(yǎng)成分含量較低。以上能量類飼料通常以可溶性碳水化合物、脂肪和油脂等形式為動物提供能量[13]，是動物飼料中不可或缺的能量來源。

對于上述分至同一類中的飼料品種，在實際飼料消費(fèi)中排除具體原料自身特殊性后結(jié)合飼料配比標(biāo)準(zhǔn)可相互有效替代。

3.2 基于價格角度飼料消費(fèi)替代方案 畜牧養(yǎng)殖企業(yè)在采購營養(yǎng)成分相似的不同飼料原料時，在消費(fèi)偏好既定的前提下會優(yōu)先選用價格相對低廉的產(chǎn)品。結(jié)合各類飼料品種在飼用功能上的替代性，制定按照飼料市場價格從低到高的飼料消費(fèi)替代方案。

如圖3 所示，第一類蛋白質(zhì)飼料市場價格變化趨勢幾乎保持平行，其中大豆的市場價格持續(xù)處于最高位置，超過5 000 元/t，其次是大豆粕，DDGS 最低，為2 000 元/t 上下。DDGS 是以玉米為原料，由酵母發(fā)酵蒸餾提取酒精后的殘液濃縮干燥后所得，具有高能、高蛋白、營養(yǎng)價值高等特點(diǎn)[14]，相關(guān)研究證實在一定范圍內(nèi)能用DDGS 代替配方中的玉米、豆粕用于豬生產(chǎn)[15]。

圖3 第一類飼料品種市場價格對比圖

第二類谷實類能量飼料主要成分為淀粉，淀粉同時又是動物機(jī)體所需能量一大重要來源——碳水化合物的重要組成部分，易被動物消化吸收、利用率較高[16]。由圖4 可知，玉米的市場價格在這一類飼料中最低，最具價格優(yōu)勢。糠麩、餅粕類能量飼料價格差距不大，集中分布在1 000～2 000 元/t，2020 年后均呈現(xiàn)上漲趨勢，整體而言米糠粕的價格最低。第四類飼料僅有玉米淀粉，其價格波動比較大，2011 年前后市場價格超過2 700 元/t，2017 年低至1 700 元/t。

圖4 第二類飼料品種市場價格對比圖

圖5 第三類飼料品種市場價格對比圖

3.3 基于單產(chǎn)水平作物種植規(guī)劃布局 單產(chǎn)水平可用來衡量耕作物對土地資源的利用情況，集中反映相應(yīng)耕作物種植技術(shù)的成熟程度。單產(chǎn)水平越高對土地資源的利用越充分，利用有限土地資源獲得的效益越大，因此提高單產(chǎn)水平仍然是保障我國糧食安全的重要舉措[17]。

由圖6 可知，稻谷的單產(chǎn)水平最高，其次是玉米，然后是小麥，油菜籽和大豆的單位面積產(chǎn)量比較接近，處于六類耕作物中最低，這也是我國近年來大豆和菜籽油需要大量依靠進(jìn)口的原因之一。

圖6 六類耕作物單位面積產(chǎn)量

利用有限的土地資源合理安排飼料作物的種植結(jié)構(gòu)，三大主糧稻谷、玉米、小麥的種植面積必須維持在安全范圍內(nèi)，并且玉米和稻谷副產(chǎn)物具有價格優(yōu)勢，因此更應(yīng)重視玉米和稻谷的播種安排。大豆和油菜籽的種植調(diào)整一方面要以提高單產(chǎn)水平為突破口，另一方面要集中種植發(fā)揮規(guī)?；a(chǎn)效應(yīng)，在能夠依靠外源性國際進(jìn)口解決國內(nèi)需求的前提下不應(yīng)占用過多的耕地資源，擠壓三大主糧所需的保障耕地。

4 研究結(jié)論與政策啟示

4.1 結(jié)論 首先，從營養(yǎng)價值和常見度2 個方面綜合評判和遴選解決“人畜爭糧”矛盾的關(guān)鍵植物飼料品種，結(jié)果表明應(yīng)以玉米、稻谷、小麥、大豆、花生、油菜籽這六類作物生產(chǎn)的飼料原料為考慮重點(diǎn)。其次，具有較高研究價值的植物飼料根據(jù)營養(yǎng)成分可分為4 類，分別是以豆類、餅粕和糟渣類組成的蛋白質(zhì)飼料，谷實類能量飼料，糠麩、餅粕類能量飼料以及樹葉類能量飼料；從價格成本角度合理安排飼料消費(fèi)替代方案時應(yīng)優(yōu)先考慮DDGS、玉米、米糠粕以及玉米淀粉，其中玉米及其副產(chǎn)物居多，具有明顯價格優(yōu)勢。再次，從作物單產(chǎn)水平角度優(yōu)化主要耕作物種植結(jié)構(gòu)，稻谷、玉米、小麥的單產(chǎn)水平較高，應(yīng)保證三大主糧的播種面積維持在一定的安全界限內(nèi)，大豆和油菜籽的國內(nèi)供給應(yīng)以提高單產(chǎn)水平和規(guī)?；a(chǎn)為突破，不應(yīng)擠壓三大主糧的播種面積占用過多的耕地資源。

4.2 政策啟示 第一，正確把握植物飼料品種的營養(yǎng)價值和數(shù)量狀況是有效協(xié)調(diào)其結(jié)構(gòu)關(guān)系的基本前提。玉米、稻谷、小麥、大豆、花生、油菜籽這6 類作物生產(chǎn)的飼料品種不論從營養(yǎng)成分還是原料充足性上都能很好地代表常規(guī)植物飼料產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)，因此，要注重協(xié)調(diào)這6 類相關(guān)飼料原料在飼料成品中的配料占比，也要以這些植物飼料為主展開與非常規(guī)飼料混合的技術(shù)研究。第二，合理評估并動態(tài)看待玉米產(chǎn)需關(guān)系對于植物飼料的穩(wěn)定供給仍然不容小覷。從飼料原料價格成本角度來看，玉米及其副產(chǎn)品具有明顯優(yōu)勢，隨著肉蛋奶需求的進(jìn)一步增長可能會使得近年來國內(nèi)玉米產(chǎn)能過剩的情景成為階段性現(xiàn)象，因此，在糧食生產(chǎn)的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革中要在保障飼料供給充足的目標(biāo)下穩(wěn)定必要的玉米播種面積，這一點(diǎn)在頻發(fā)自然災(zāi)害、貿(mào)易環(huán)境不確定性乃至地緣政治格局變化等條件下可能會更加凸顯。第三，不斷提高單產(chǎn)水平，這不僅需要強(qiáng)化對種質(zhì)資源的篩查鑒定、保護(hù)利用以及基因挖掘等方面的技術(shù)攻關(guān)，同時也要進(jìn)一步優(yōu)化耕作制度和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局，切實推動新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)大力度推廣和大范圍下沉、推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和社會化服務(wù)、加大農(nóng)村基本公共服務(wù)供給和農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，為包括植物飼料和重要糧食作物在內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)打造更加適宜的科技、制度和社會環(huán)境。