低蛋白低微量元素日粮是降低环境污染的重要途径

李广东，苗玉涛

（河北省畜牧站，石家庄 050035）

低蛋白低微量元素日粮是降低环境污染的重要途径

李广东，苗玉涛

（河北省畜牧站，石家庄 050035）

低蛋白饲料的应用，对于种猪由于减少了豆粕等蛋白质饲料的添加量，猪粪尿中氮的排泄量降低。氮素排放量的减少不仅改善了猪生活环境和健康状态，更重要的是减少了对土壤、大气、水源等人类生存环境的污染。育肥猪后期减少磷、铜等矿物质、微量元素在饲料中的添加，能够大大减少这些物质的排放，既节能减排，净化猪饲养环境，又降低对人类生活环境的污染。

1　低蛋白日粮配制的原理

蛋白质是猪所需的关键营养素，对于猪的生长、发育、免疫功能都具有重要的作用。而蛋白质营养作用的发挥主要依赖其必需氨基酸之间的比例是否符合动物的需要。不同生长阶段动物对于各种必需氨基酸的需要量仅是绝对量上的差异，各种必需氨基酸需要量之比总是保持不变的。这是理想蛋白质提出的理论基础，理想蛋白质理论的核心是氨基酸之间的平衡，而不是绝对量上的差异。应用理想蛋白质氨基酸平衡模式配制动物日粮，主要目的是可以适当降低日粮的粗蛋白含量，并且有效地减少粪便中粗蛋白含量，减少氮污染。

1958 年由 Howard 首先提出理想蛋白质的概念，1964 年 Mitchell 对理想蛋白质的含义进行了解释，即“所缺乏的是一个比较的尺度，用氨基酸的混合物或可以被完全消化和代谢的蛋白质来表述，这一氨基酸混合物与动物维持和生产的氨基酸需要量相比，其组成应完全一致”。近 20 年来，国内外众多研究者对猪的理想蛋白质氨基酸模式进行研究，猪理想蛋白质氨基酸平衡模式的组成已日趋合理。1990 年，Wang 和 Fuller 对理想蛋白质的含义做了进一步的解释，他们认为理想蛋白质是每一种必需氨基酸和非必需氨基酸的总量都具同等限制性的日粮蛋白质。如果一个日粮缺乏一种或几种必需氨基酸，则可以通过添加不足的必需氨基酸来改变蛋白质的沉积速度，如果日粮中缺乏非必需氨基酸，则添加任何氨基酸都会改变氮沉积。现在普遍认为，理想蛋白质是指这种蛋白质的氨基酸在组成和比例上与动物所需蛋白质的氨基酸的组成和比例一致，包括必需氨基酸之间以及必需氨基酸和非必需氨基酸之间的组成和比例，动物对该种蛋白质的利用率应为 100%。

许多研究表明，使用理想蛋白质氨基酸平衡模式可以配制低蛋白日粮，低蛋白日粮的粗蛋白水平可在NRC推荐标准上降低2%～4%。研究发现将生长猪日粮的粗蛋白含量从16%降至14%，同时向低蛋白日粮中补充赖氨酸和色氨酸可获得与16%蛋白含量的日粮同样的生产性能。如果日粮蛋白水平比NRC（1988）推荐水平低4个百分点，则必须同时添加适量赖氨酸、色氨酸、苏氨酸，才能保证猪的生长性能不受影响。在低蛋白日粮中添加必需氨基酸，可以在不影响猪生长性能的情况下，降低猪日粮粗蛋白质含量，优化氨基酸平衡，减少动物对摄入的多余氨基酸脱氨基代谢的能量消耗，降低氮的排出量。

2　使用低蛋白日粮对猪的生长性能没有影响

Wang 等（1990）报道，生长猪的最佳饲粮氨基酸模式不受采食量和营养水平的影响；当各种必需氨基酸在饲粮中具有同等限制性时，用可消化氨基酸表示必需氨基酸的最佳比例，以可消化赖氨酸为100%，则可消化含硫氨基酸为61%，可消化色氨酸为21%，可消化苏氨酸为64%；生长率在一定范围内的差异并不改变理想蛋白质的氨基酸平衡模式，虽不同日增重的猪氨基酸总需要量存在较大差异，但所需氨基酸模式却相当稳定。

猪饲料成本占养猪总成本的60%～70%，生长育肥猪饲料占猪场总耗料约70%。营养研究者以追求动物的最大生产潜力为目标，但较少考虑蛋白质饲料资源日趋紧张和猪营养物质的排泄问题。猪食入氮的50%左右通过尿液排出，20%左右通过粪便排出。研究结果表明，降低日粮蛋白质水平，添加合成氨基酸，能明显降低猪的氮排泄和节约生产成本。国内外的动物营养研究表明，动物利用游离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，在日粮中添加游离氨基酸并无生物学上的限制。低蛋白日粮的配制正是以此为依据，利用合成氨基酸来保证日粮的氨基酸平衡，而适当减少日粮中的蛋白用量，从而在不影响动物正常生产性能的基础上，减少动物粪便排放量及粪便中粗蛋白含量，保护环境，同时节约了蛋白资源、降低了饲料成本。

3　使用低蛋白日粮可节约蛋白质饲料，降低粪便中氮排出量

我国蛋白资源极度匮乏，豆粕、鱼粉等几种主要蛋白质饲料长期依赖于进口。据统计，目前我国用于生产豆粕的大豆的70%、肉骨粉用量的22%、用于饲料生产的鱼粉的70%以上、以及氨基酸用量的40%均靠进口提供。随着世界性鱼类资源的减少以及国外使用动物性蛋白而引发的诸如“疯牛病”等问题，我国将进一步限制鱼粉、肉骨粉等的进口和使用，而随着人口数量持续增长以及生活水平的不断提高，国内对动物蛋白的需求量还将继续扩大，进口减少和需求增长这一矛盾将进一步加大饲用蛋白资源的短缺量。有专家估计，如果我国人均摄入动物蛋白质达到世界平均水平，畜牧业总需求蛋白质原料将达6 000万t，届时将短缺50%，即3 000万t。蛋白资源短缺将成为影响我国养殖业和饲料工业成本、农民增收的决定性因素。使用理想蛋白质氨基酸平衡模式配制低蛋白日粮，可有效降低日粮中豆粕等蛋白质饲料的用量，提高能量饲料的使用效率，可有效缓解蛋白质资源紧张。国内外许多研究也表明，以平衡氨基酸为前提，适当降低日粮蛋白质水平，减少氮的摄入量，不但不会影响猪的生产性能，同时对减少粪尿排出量和粪便中的粗蛋白含量有极大帮助，是从源头上减少氮对环境污染的有效方法。

低蛋白日粮与高蛋白日粮相比，其配方中豆粕用量减少，玉米、麸皮等能量饲料用量增加。粗蛋白含量每降低1个百分点，豆粕用量可减少3～4个百分点，如果将中猪日粮粗蛋白含量降低3个百分点，其日粮中豆粕用量约为12%，仅为高蛋白日粮的一半，可有效节约蛋白质饲料。

长期以来，最大限度提高动物生长性能，挖掘生长潜力，是养殖者、畜牧生产者和营养学家共同追求的目标。这导致了人们在配制日粮时，很少或根本不考虑营养物质的排泄对环境的污染，从而导致过量的营养物质随动物粪尿排出体外。近年来，养猪业排泄的大量含氮物质是造成畜牧业环境污染的重要原因，这些含氮物质主要由于日粮中粗蛋白含量过高、氨基酸配制不合理所致。采用低蛋白日粮，可减少蛋白水平和提高氨基酸的利用率，有利于缓解环境压力，目前越来越受到研究者的重视。猪每天通过粪尿排出大量的养分，一般而言，平均每头肥育猪每天产生4.55 L的粪，每头肥育猪每年平均排出9.5 kg氮和大约6.8 kg磷。一头猪从断奶到体重达100 kg屠宰时止，消耗8～9 kg氮，其中被吸收沉积为瘦肉的氮不超过3 kg，而5～6 kg氮则被排泄掉，在被排泄的氮中，67%在尿中，33%在粪便中，排入环境中的氮和磷都在70%以上。因此从营养学方面平衡营养需要、提高饲料利用率、降低养分排出量，对于提高整个养猪生产的经济效益，减少环境污染都具有重要的意义。大量研究表明，降低日粮粗蛋白水平并添加合成氨基酸对猪的生产性能没有显著影响，且能减少氮排泄量。降低蛋白水平并补充合成氨基酸显著降低了排泄的仔猪粪尿绝对量和氮排泄量，并提高了氮的利用率；仔猪日粮蛋白水平每降低一个百分点，粪便中氮的排泄量减少8.4%。过去，由于化工生产氨基酸的品种有限，人们只能通过提高日粮粗蛋白水平来保障氨基酸的供给，导致禽畜日粮中各种氨基酸过量、粗蛋白水平偏高，造成资源的浪费和环境的污染。通过理想蛋白质氨基酸平衡模式满足猪的蛋白质营养，即可节省蛋白质饲料资源，又可降低饲料成本和减轻养猪业对环境的污染。

4　减少猪日粮中微量元素用量，提高微量元素利用率是减少环境污染的重要举措

在饲料中过量添加微量元素已成为一个极其普遍的问题，特别是普遍使用高铜、高锌问题尤为突出。目前仔猪饲料中无机铜（硫酸铜）的水平一般为150～200 mg/kg，是需要量的40～50倍，生长猪日粮中铜含量为100～150 mg/kg，是需要量的20～30倍，肥育猪和种猪日粮中铜的含量国家有限量要求，要求为 35 mg/ kg以下，肥育猪和种猪使用高铜情况较以前有所好转，而在仔猪、生长猪阶段仍较为严重。断奶仔猪无机锌（氧化锌）的水平为2 000～3 000 mg/kg，是动物需要量的30～40倍。另外，铁、锰、碘和硒等也存在不同程度的过量问题。高剂量地添加这些微量元素，能够在一定程度上提高动物的生长性能和降低腹泻的发生率，但是由于动物对无机微量元素的吸收率低，大部分的微量元素排出体外。试验表明，猪使用铜含量为218 mg/kg与23 mg/kg 的日粮，前者铜的排出量比后者高 6.7 倍；在断奶仔猪中添加2 500～3 000 mg/kg 的锌，其中约有90%～95%的锌被排出。虽然这种高锌日粮仅限于断奶仔猪阶段，但是其排出总量达到或超过肥育阶段饲喂含锌 100 mg/kg的日粮所排出的锌的总量。当土壤中铜和锌的含量达到 100～200 mg/kg 和 100 mg/kg 以上时，即可造成土壤污染和植株中毒，最终通过食物链进入动植物体而危害人体。

造成在猪日粮中普遍使用高铜的原因主要是源于铜的促生长作用，早期研究表明，使用高铜日粮（铜含量 200～250 mg/kg）可提高仔猪日增重 22.1%，生长猪可提高 6.5%，育肥猪可提高 3.6%。高铜的促生长作用仅在猪的生长前期（15～40 kg）较为明显，对生长后期效果不明显。虽然猪对饲料日粮中铜含量耐受力较强，但由于机体慢性蓄积造成肝肾高铜，而导致猪生长发育缓慢、胃溃疡甚至死亡的现象时有发生。目前已确定高铜的使用与胃溃疡的发生有直接的关系。同时发现体组织铜含量与日粮铜含量呈正相关，其相关系数为：骨0.97、肾0.96、毛0.99、血0.97、肝0.97。肝是动物贮铜的主要器官，对铜的食入量很敏感，当日粮铜水平低于需要量时，肝铜含量随日粮变化不大，当日粮铜水平接近需要量时，肝铜呈线性增加，当日粮铜水平高于需要量但不致中毒时，肝铜则成倍增加。

生长肥育猪饲粮铜的正常含量是4～6 mg/kg。高剂量铜的添加量是正常量的20～40倍，由于饲料中铜代谢后 90%经粪便排出，铜又为不可降解物质，可以想象饲喂高铜饲粮的猪粪中铜排泄量会大大增多，使土壤和水中铜浓度增加。高铜带来的环境污染无法人为消除。猪使用高铜日粮，造成资源浪费的同时也污染了环境。关受江等报道，用高铜（150、200、250 和 300 mg/kg）日粮喂猪，粪便每日铜排出量分别为339.8、495.1、621.9、733.2 mg/kg。这些高铜粪便直接排到周围环境中，会对生态环境造成一定破坏。据调查，在某猪场周边取样化验，经过多年排放，猪场周围土壤的铜含量已达到危害植物生长的水平。俞慎认为铜对土壤微生物的抑制主要表现在对可培养微生物的抑制。王秀丽等的研究结果表明土壤有效铜与土壤代谢商呈极显著正相关，而与微生物生物量氮、微生物生物量碳和微生物商均呈负相关。

Cu与其他矿物元素存在相互关系。Cu与P、Fe、Zn、Mn相互拮抗，增加日粮中Fe、Zn水平，Cu中毒剂量下限水平将随之升高。如果猪日粮中Fe、Zn水平添加至150 mg/kg时，425或 450 mg/kg的Cu水平也不会引起其中毒。反之，高Cu日粮喂猪，若不适当提高Fe、Zn水平，也易出现猪缺Fe症状。所以在使用高铜后，会增加铁和锌的用量，猪粪便中的微量元素的含量也随之升高，这样就加大了对环境的污染。

以生长猪为例，体重 35～60 kg猪的铜需要量为4 mg/kg，铁和锌的需要量均为 60 mg/kg，锰为2 mg/ kg。实际生产中铜的添加量一般为100～150 mg/kg，铁、锌的添加量大约在 120 mg/kg 以上，锰的添加量一般为40～70 mg/kg，远超过动物的实际需要量，并且超量使用微量元素带来的养殖效益并没有明确的结论。超量使用微量元素造成的资源浪费和环境污染问题已引起国家和地方的高度重视，农业部第 1224号公告（2009）《饲料添加剂安全使用规范》规定了猪各生长阶段铜的最高限量，对仔猪断奶后2周氧化锌的用量也进行了规定。从我国饲料微量元素配制现状来看，关于微量元素的配比缺乏研究数据，很多情况下，配方师根据个人经验确定微量元素的添加量，缺乏科学依据。因此，探讨微量元素的添加量和各种微量元素的比例对于合理使用微量元素具有重要的意义。

2015-11-07）

河北省生猪产业创新团队环境控制岗位；河北省农业厅项目（冀农科：14035）

李广东（1972－），男，河北张北人，农业技术推广研究员。主要从事畜牧技术推广工作。

苗玉涛（1964－），男，河北辛集人，农业技术推广研究员，河北省农业创新团队环境控制岗位专家，

省管专家。主要从事畜牧技术推广工作。E-mail：645716669@qq.com