减少养猪生产对环境污染的营养调控技术

白莉莉，刘 虎，尹鑫菂，吴 飞，王凤来

（中国农业大学，北京　100193）

减少养猪生产对环境污染的营养调控技术

白莉莉，刘 虎，尹鑫菂，吴 飞，王凤来

（中国农业大学，北京100193）

近年来，我国畜牧业尤其是养猪业取得了巨大的发展，极大地满足了人民群众对肉类食品的需求。但同时规模化猪场对环境造成的污染也日渐严峻，已经成为影响养猪业可持续发展的重要因素。该文综述了养猪业对环境污染的危害及从源头上减少养猪生产对环境污染的营养调控措施。

养殖猪生产；环境污染；营养调控

2015年我国猪出栏量达到70 825万头，猪肉产量5 487万t，猪肉消费量占我国城乡居民肉食类消费量的65.1%。我国的猪出栏量、猪肉产量和消费量都位居世界第1位。养猪业的快速发展，在满足人们肉类食品需求的同时也带来了环境污染问题。据报道，一个万头猪场每年至少向猪场周围环境排污3万 t（粪约1.3万 t，尿约1.7 万 t），按饲喂中等营养水平饲料的排污情况分析，全年将向猪场周围排放大约107 t氮（相当于375 t尿素）、31 t磷（张子仪，1997）、433.3 kg铜和701.2 kg锌（李松岩，2005）。随着养猪生产集约化规模化程度的提高，个别区域单位面积土地承载消纳的粪尿已严重超出生态环境的再循环需求。养猪生产造成的环境污染问题已引起全球的关注，并成为阻碍养猪业可持续发展的一个重要因素。当前，有效控制和减少养猪业对环境的污染已成为发展环保型畜牧业所面临的主要问题之一。

1　养猪业对环境污染的影响

1.1对土壤和水体的影响

猪排泄物中含有大量的氮、磷及其化合物，在长期堆放过程中，这些含氮化合物经土壤微生物的氨化、硝化作用生成硝酸类物质，导致土壤中硝酸盐含量日渐增高，对人体健康造成威胁。同时，若畜禽排泄物中的氮、磷未妥善处理，极易通过地表径流，流入江河湖海，导致水体富营养化（Adeola等，2003）。另一方面，猪饲料中通常含有较高剂量的铜、锌等微量元素，经过胃肠道消化吸收后仍有大量随排泄物排出体外，导致土壤中相应的重金属含量逐渐富集。

1.2对空气的影响

猪粪尿的臭气主要是来自未被完全消化的营养物质在堆放过程中被无氧降解所产生的氨和硫化氢（张云刚，2001）。排泄物所散发的氨主要来自尿中的尿素，而经由粪便排出的氨数量较少（Hartung，1994）。硫化氢则主要来自经粪中微生物厌氧还原的硫酸盐。其他臭味物质还包括挥发性有机化合物、挥发性脂肪酸等（张云刚，2001）。这些气体都对环境和人畜健康有一定的影响。

2　减少养猪生产环境污染的营养调控措施

面对养猪生产过程中引起的环境问题，通常应对的主要措施是提高猪场的粪污处理能力。但是，污水处理不仅是一种治标不治本的被动措施，而且大大增加了养猪生产的成本。要从根本上有效减少养猪生产对环境造成的污染，需要从动物营养、饲养管理等方面综合考虑。

2.1准确评估猪的营养需要和饲料原料的营养价值

猪日粮营养不平衡或营养过剩均会导致过量的营养物质随粪尿排出体外污染环境。因此，设计出营养水平与动物生理需要基本一致的日粮，是减少营养物质浪费的关键。精准饲养技术是根据群体中每个个体的实际需要量来供给营养物质，所以被认为是提高日粮氮、磷和其他营养物质利用率，降低饲养成本和养分排泄的必要手段。张国华等（2011）采用精准饲养技术评估生长育肥猪的赖氨酸需要量，发现精准饲养可以显著降低氮、磷的摄入量和排泄量。

此外，配合日粮还应考虑饲料原料的选择及原料营养组分的变异。猪用饲料原料各种各样，动物对其养分的可利用率存在一定差异，不能消化和不可利用的养分被排出体外。采用高消化率、高可利用率的饲料原料，使其大部分养分被吸收，进而尽可能地被动物生产所利用，是减少养分排泄的手段之一。同一种饲料原料，不同产地和品种间的养分含量也会有差异。李全丰等（2014）研究发现同一地区不同玉米品种间消化能和代谢能差异显著，同一品种不同产地玉米间消化能也有差异。因此，在实际日粮配方设计时应尽可能使用饲料原料营养素含量的实际测定值。

2.2阶段饲养，公母分饲

实行阶段饲养，可以满足动物不同生长阶段的营养需要。随着体重增加，猪对大多数养分的需要量逐渐降低。根据不同阶段猪营养需要量变化规律调整日粮配方，将会缩小日粮养分与需要量的差距，从而减少养分排泄（Roth和Kirchgessner，1993）。研究表明，与生长肥育阶段饲喂同一种日粮相比，三阶段饲喂方式可使氮的排放量降低16% （Rademacher，2000）。

在分阶段饲养的基础上，将公母分开饲养，可以更加准确地满足不同性别猪的营养需要，从而降低养分的排泄（Campbell等，1985；Campbell 和Taverner，1988）。

2.3依据理想蛋白质模式配制日粮

饲料配制仅考虑粗蛋白质水平是不够的，理想蛋白质技术是完全按照猪维持生长需要提供等量的各种氨基酸，以可消化氨基酸为基础。日粮中各种氨基酸的比例越接近理想蛋白质模式，氮的利用率也就越高。

减少氮排出量最有效的方法是在保持日粮氨基酸平衡和满足生长发育需要的前提下，降低日粮中蛋白质含量。目前，低蛋白日粮在养猪业中的研究已相对成熟。低蛋白日粮是指日粮蛋白水平按NRC（1998）推荐标准降低2～4个百分点，同时添加适宜的合成氨基酸，降低蛋白原料用量来满足动物对氨基酸的需求的一种日粮。许多研究表明，低蛋白日粮补充氨基酸可以使氮排泄量减少20%（Aarnink和Verstegen，2007）。因此，在充分满足猪营养需要的情况下，采用理想氨基酸模式，按照回肠真可消化（标准回肠可消化）氨基酸需要量合理配制低蛋白日粮，可以大幅度减少猪生产中氮排放对环境的污染。

2.4日粮添加植酸酶，减少磷的排泄

饲料原料中磷的存在形式影响其利用率。植物性原料中磷大部分以植酸磷形式存在，其占总磷的比例从60%（豆粕）到80%（米糠）不等（Selle和Ravindran，2008）。植酸磷必须经过酶的水解，释放出无机磷才能被猪所利用。单胃动物本身没有降解植酸酶的内源酶，对其利用率非常低，大量不能被消化吸收的植酸磷通过粪尿排泄进入环境。在荷兰、法国和丹麦的研究显示，日粮中只有36%的磷被生长猪所利用，55%以粪磷的形式排出体外（Poulsen等，1999）。Zeng等（2011）在断奶仔猪低磷日粮中添加植酸酶，其试验结果显示，随着日粮中植酸酶添加量的增加，单位增重磷排放量呈线性降低。日粮中添加植酸酶可释放出动物能够利用的磷，从而使原本经由粪便排泄的大部分植物来源磷被消化吸收利用，粪便中磷的排泄量减少30%～50%。

2.5调节日粮微量元素添加水平及添加方式

高铜和高锌可以提高动物生产性能，但其中接近90%～95%会排出体外（Vuem等，2004；Buff等，2005）。一般认为当土壤中铜和锌分别达到100～200 mg/kg和100 mg/kg以上时，即可造成土壤的铜、锌污染和植株中毒。针对高剂量微量元素的潜在危害，美国、英国、德国等发达国家已经不再提倡添加高铜、高锌。而荷兰考虑到环境保护需要，已不再允许使用高铜、高锌作为健康促生长剂。我国对饲料中微量元素的添加水平进行了限定，因此应按照农业部关于《饲料添加剂安全使用规范》的推荐标准添加。

微量元素的氨基酸螯合物是由氨基酸与微量元素按一定比例螯合而成的最新一代微量元素添加剂，因其接近动物体的天然形态可直接被吸收利用，在饲料中使用时微量元素利用率高且能减少环境污染。黄志坚等（2007）研究表明，添加低剂量（105 mg/kg）有机铜，其铜的吸收利用率比硫酸铜高，且可减少粪铜的排泄。因此，在日粮配制时应考虑以有机微量元素取代猪日粮中无机微量元素。

2.6改进饲料加工工艺

对饲料原料或日粮进行加工处理可以提高营养物质的消化率，从而改善猪的生产性能（Hancock 和Behnke，2001；Lundbald，2009）。 王 卫 国（2001）研究表明，当玉米的粉碎粒度在400 μm时，生长肥育猪出现胃肠损伤和角质化现象，进而影响猪的生产性能。Wondra等（1995）选用160头肥育猪研究玉米粉碎粒度对猪的生长性能、胴体品质、营养物质的消化率及胃组织形态的影响，发现玉米粉碎粒度由1 000 μm降低至400 μm时，干物质、总能及氮的表观消化率显著提高，氮的排出量减少27%。Owsley （1981）研究发现，高粱粉碎粒度的降低提高了生长猪对日粮干物质、淀粉、氮及总能的表观消化率。经过适当的加工处理，如膨化、制粒等，可以降低日粮中抗营养因子的含量，提高饲料养分的利用率，减少氮和磷的排出量（Schulze，1994）。因此，加工技术可增加谷物中养分的消化吸收、降低养分的排泄，对养猪业的贡献具有特殊意义。

2.7合理使用饲料添加剂

饲料添加剂作为配合饲料的重要微量活性成分，起着完善配合饲料的营养、提高饲料利用率、促进生长发育、预防疾病、减少饲料养分损失及改善畜产品品质等重要作用。

当前环保型饲料中应用的饲料添加剂包括酶制剂、益生素、植物提取物、有机酸、寡糖及除臭剂等。冯定远等（2000）在玉米-豆粕型日粮中添加木聚糖和β-葡聚糖酶，结果显示，猪对粗纤维的消化率提高48.9%，粗蛋白质消化率提高16.5%。酸化剂可提高胃液酸性，促进乳酸菌等有益菌大量繁殖，抑制大肠杆菌等外来菌的生长，提高胃中酶的活性，从而促进日粮营养物质的吸收，提高饲料转化效率。近年来，天然植物提取物被国内外研究人员关注，并成为发展减少环境负面影响的新型饲料添加剂的主要趋势之一。

3　结语

在饲料资源紧缺、环境污染日益严重的今天，养猪业的发展不能以牺牲人类健康和生态保护为前提，必须直面养猪业对环境污染突出的现实。利用营养调控措施提高饲料转化效率和减少粪尿排泄对环境的污染，是促进养猪业与生态健康、可持续发展的必由之路。

略，如需要可向作者索取。

2016-04-25）

畜禽养殖数字化关键技术与设备开发（2013AA102306）；生猪健康养殖模式构建与示范（2012BAD39B03）