畜牧科技的前沿进展及其对畜牧业发展的贡献

李德发



畜牧科技的前沿进展及其对畜牧业发展的贡献

李德发

畜牧业是农业和农村经济的重要组成部分，关系到粮食安全、食品安全、节能减排、劳动力就业、国际贸易等国家经济政治的各个方面，是引领中国农业实现现代化和可持续发展的基础性和战略性产业。畜牧科技在畜牧业的发展中发挥着关键作用。

1 畜牧科技是中国畜牧业取得巨大成就的基础

畜牧业的主要作用是将粮食或非粮食资源转化为动物产品，因此，衡量畜牧业生产的效率是看用了多少粮食生产了多少动物产品。1980年中国人均粮食占有量大约为350千克，1995年之后，一直徘徊在400千克左右。也就是说在过去的30多年中，中国人均粮食占有量仅增加了50千克，增长了约15%。而同期中国肉类人均占有量由1980年的12.2千克增加到2014年的64.5千克，增长了约5.3倍；禽蛋由2.6千克增加到27.6千克，增长了约10.6倍；奶类由1.38千克增加到27.6千克，增长了约20倍；水产品由5.23千克增加到39千克，增长了约7.5倍。彻底扭转了中国肉、蛋、奶、水产品严重短缺的局面，在满足国民动物性食品需求、改善人民膳食结构、提高国民健康水平、供给轻工原材料等各个方面取得了举世瞩目的成就。

除了政策性因素之外，畜产品数量的巨大增长主要源于科学技术的进步。首先是品种的遗传改良。在过去的20多年间，中国通过引进外来品种，发挥杂交优势，实现了绝大部分地方品种的遗传改良，提高了畜禽的生产水平。其次是饲料配制技术的进步。改革开放后，中国动物营养科学与饲料加工技术取得了很大成就，研究制订定了猪、肉禽、蛋禽、肉牛、奶牛、羊等主要畜禽的饲养标准，广大科技人员在进行科学研究的同时，把先进的饲料饲养技术送到千家万户。据推算，推广使用1吨配合饲料可为养殖业增收200元，2005年全国推广配合饲料一项可为养殖业增加收入约160亿元。第三是饲养管理水平的提高，集约化饲养得到迅速发展。

畜牧业技术的进步对中国改革开放以来社会经济稳定发展的贡献是巨大的。它不但满足了中国人民对动物食品的需求，结束了凭票供应的历史，还节约了大量的粮食，巩固了国家粮食安全。以生猪为例，改革开放前，中国生猪养殖基本上是以农户散养地方品种为主，并大多采用“稀汤灌大肚”的饲喂方式，养殖水平十分低下，一头猪从出生到出栏需要一年之久，生产效率极其落后。改革开放后，优质猪种的引进、全价配合饲料的应用加上现代饲养管理技术的推广使出栏时间缩短到5个半月左右；生产1千克猪肉对粮食的消耗量从5千克降低到3千克，只此一项，就使中国每年节省粮食近1亿吨，约相当于2014年中国粮食总产量的20%。此外，畜牧业的发展有力地带动了种植业、饲料、机械制造、食品、医药等产业的发展。特别是饲料工业，中国用短短20多年的时间走过了发达国家饲料工业发展近百年的历程，2013年工业饲料总产量1.94亿吨，工业产值达7140亿元，在中国统计的40个工业门类中排名第25位。

据粗略测算，1980年以来，畜牧科技进步对中国畜牧业的贡献率达55%。

2 畜牧科技是解决当前中国畜牧业面临诸多问题的关键

当前，中国畜牧业正处于由数量型向质量型转变的关键时期。与其他行业一样，同样存在着“稳增长、调结构”的问题。作为事关国计民生的基础性产业，还存在着“保供给、保安全、保生态”艰巨任务。完成之一艰巨任务，中国当前畜牧业存在着一系列的突出问题，必须以畜牧科技手段为首要手段加以解决。

（1）生产效率低下。尽管与改革开放时相比，中国畜牧业的生产效率有了显著提升，但与发达国家相比，仍存在不小差距。以养猪业为例，中国平均每头母猪每年生产猪肉不到1000千克，美国近2000千克，荷兰、丹麦近2500千克，中国养猪生产效率仅为美国的50%，荷兰、丹麦的40%。加强畜禽遗传育种研究工作，提高中国畜禽品种质量，改善繁殖性能，加强环境控制技术和养殖技术研究，提高饲养管理水平是提高生产效率的必备手段。

（2）饲料资源严重短缺。“人畜争粮”的矛盾已存在多年，随着中国人民对动物性食品数量和质量的需求，这一矛盾呈更加突出的趋势。2014年，中国进口大豆7140万吨，比2010年增加30.3%，进口谷物1951万吨，比2010年增加225%。进口的大豆和谷物70%以上用作饲料。此外优质牧草年缺口达4亿吨以上。利用生物技术、微生物发酵工程技术、饲料加工工艺技术等现代生物技术和饲料营养技术手段，提高存量资源的利用效率，开发非粮饲料资源是解决饲料资源严重短缺，缓解国家粮食安全的根本出路。

（3）畜牧业造成的环境污染问题突出。当前，中国畜牧业的COD排放为1268.26 万吨，占农业排放总量的95.8%、占全国COD排放总量的41.9%，超过工业污染，畜禽养殖排泄物和废弃物的环境污染问题已成为中国生态环境安全的重要组成部分。畜禽养殖排泄物主要来自于饲料。国家环保总局日前对全国二十三个省、自治区和直辖市进行了规模化畜禽养殖污染情况调查，结果显示，中国每年产生的畜禽粪便量约为19亿吨，是工业固体废弃物的2.4倍，河南、湖南、江西等地区甚至超过4.0倍。由于饲料中氮的利用率约为75%，而磷的利用率仅为35%左右，因此，大量未被畜禽利用的氮、磷随粪尿排出，加之高铜（200-250ppm）、高锌（2000-3000ppm）在日粮中的使用，对大气、水体和土壤环境造成了严重的污染，对国民健康构成了巨大的威胁。加强畜禽营养代谢与营养代谢的基础前沿工作，开展饲料营养价值的评价，建立中国饲料资源高效利用大数据平台，实施实时饲料配方技术，减少甲烷、二氧化碳等温室气体的排放，减少畜禽排泄物中氮、磷和重金属的含量，是减轻畜牧业环境污染的有效技术途径。

（4）畜产品安全问题依然突出。疾病的有效防控是畜禽健康养殖的重要前提。中国畜牧业面临着老病仍在，新病不断，人畜共患病日趋严重的严峻形势，呈现出高发病率、高死亡率、药物残留普遍、经济效益低下的困难局面。“十二五”以来，在中国政府强有力的监管下，瘦肉精、三聚氰胺等非法添加物的使用得到了有效控制。但饲料中抗生素促生长剂的过度使用和滥用问题依然严峻。据统计，目前饲料抗生素促生长剂用量已占抗生素总产量的50%以上。每年饲用抗生素消耗量达10万余吨。持续低水平饲喂抗生素导致细菌产生耐药性、畜产品药物残留、过敏中毒反应以及“三致”作用等危害日益明显。欧盟、日本、韩国等已分别于2006年、2008年禁止在饲料中使用抗生素促生长剂，美国FDA于2014年建议不在饲料中使用抗生素促生长剂，2017年开始禁用。饲料抗生素问题已成为中国目前最大的动物性食品安全问题。利用分子生物学技术、生物工程技术、发酵工程技术等研发畜禽生物制品，是解决畜禽疫病问题、饲料抗生素问题的根本技术途径。

（5）畜牧业设施设备滞后。设备与设施是健康养殖的重要支撑。以养猪业为例，欧美发达国家的养猪业依靠先进设备、设施，以“全封闭、自动化、标准化、智能化”引领着现代养殖行业发展，其平均劳动生产率为每人年出栏肥猪2500-3500头，而中国养猪设施设备落后，自动化程度低，生产效率低下，平均劳动生产率仅为250-700头。在人力成本占比越来越大的情况下，如果不加强研究和创新，研制适合中国国情的现代化养猪设施设备，则难以支撑生猪行业的健康发展。

3 畜牧科技的前沿进展与发展趋势

最近几年，中国在利用科学技术加快促进畜牧业向布局区域化、养殖规模化、品种良种化、生产标准化、经营产业化、社会服务化的转型升级方面取得了一系列进展。在畜禽遗传资源挖掘、新品种培育和改良、畜禽繁育技术方面，随着分子生物学技术的发展，动物遗传育种开始走入了以群体遗传学和数量遗传学理论为指导的分子育种水平，它试图利用分子生物学的技术对家畜育种进行探测和改良。现代分子育种技术可以概括为三个方面，一是能够实现分子标记辅助选择的分子遗传标记技术，二是通过基因转移技术将经过处理的供体基因转到受体基因组的转基因育种技术，三是利用计算机进行数据整理并对后期的育种工作进行设计。随着遗传标记的发展及其高通量的基因分型技术，使得从基因组水平估计育种值成为可能，即基因组选择。基因组选择技术已在中国奶牛育种中得到应用，可以大幅度缩短世代间隔，降低育种成本。基因组选择技术在猪、鸡和肉牛育种改良方面的应用还处在起步阶段，但正加快引用速度，将逐渐成为育种常规技术。目前的转基因技术还不是很成熟，加之转基因食品的安全问题等等，使得转基因技术主要作为一种生物技术用于研究，而作为一种分子育种技术尚处于探索阶段。目前国家已经实施了转基因重大项目，相信这会为分子育种工作的进一步发展提供有利条件。分子育种与传统的育种工作相比，缩短了育种年限，加快了育种进程，同时还克服了环境因素、性别、年龄的影响，可以在分子水平对遗传物质进行操作，对动物不同的性状进行选择。

在饲料资源的开发和高效利用方面，针对中国饲料谷物资源短缺，能量饲料供应不足；蛋白质饲料原料严重匮乏，蛋白质饲料自给率低下；优质牧草资源有限，草原牧草还难以满足牧区养殖需要等问题，在农业行业公益性专项等项目的支持下，实施了全国性大协作，建立了样品采集、有效能和回肠标准可消化氨基酸测定技术规程，组织全国猪营养与饲料研究大协作，总结调研了1911到2013年期间中、美、澳、日、荷兰等国家主要饲料资源的营养价值史料，采集了覆盖全国的主要饲料原料场样品，全面测定了其常规养分含量，建立了参考系标样。测定了青稞、木薯、红薯干等新型非常规饲料原料的养分含量。研究发现了影响饲料有效养分含量的关键化学组分及其组合效应，建立了玉米、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、玉米DDGS、豆粕、小麦、小麦麸、次粉、葵花粕、花生粕、菜籽粕、棉籽粕和米糠的基于化学分析值的消化能、代谢能和标准回肠可消化氨基酸的数学估测方程，为猪配合饲料的实时测料配方奠定了基础。研究了生长猪绝食代谢和基础代谢产热规律，测定了玉米、玉米DDGS、小麦、小麦麸、豆粕、棉籽粕和菜籽粕的净能值。研究建立了仿生酶法测定主要猪饲料原料、配合饲料消化能和代谢能的技术体系。为“饲料资源高效利用大数据平台”的建设和应用，为实施实时测料配方奠定了坚实的基础。

在饲料抗生素促生长剂问题的解决方面，中国科研人员2000年就开始了技术储备工作，研究了pBD2、C-BF、乳铁蛋白、鲎素、sublancin等抗菌肽的杀菌机制，及其在改善猪免疫功能和肠上皮功能中的作用及其机理，探索了乳酸杆菌调节新生肠道优势菌群形成的作用，乳酸菌对新生和断奶仔猪免疫功能和肠道屏障功能的机制及其对肠道营养物质代谢的调控。开发了一系列微生物制剂、植物提取物和抗菌肽等潜在饲用抗生素替代产品，并研究了其配套使用技术。

在猪肉品质的改善方面，在国家973项目的支持下，研究者立足中国丰富的猪遗传资源优势，从肉质形成的基因、营养和环境3个方面，研究了国外引进品种与中国地方品种在营养物质代谢、肠道结构和微生物菌群、对抗环境应激等方面的差异以及这些差异与肉质形成之间的关系，揭示了中国地方猪肉风味前体物形成的特点，探讨了中国地方猪肉质优良性状形成的分子基础，挖掘了一些调控肌内脂肪沉积的地方猪基因。揭示了精氨酸、共轭亚油酸等对猪皮下和肌内脂肪沉积的差异性调控和肌纤维发育的myostatin信号通络，探索了母体和新生期营养对猪肉品质的影响极其机制。

在解决畜牧业的环境污染方面，最近几年在国家政策的引导下和科技的支撑下，通过沼气制取、有机肥生产等废弃物综合利用等措施处理畜禽粪污，采取种植和养殖相结合的方式充分利用畜禽养殖废弃物，促进畜禽粪便、污水等废弃物就地就近利用。为减轻畜禽排泄物对环境的污染，中国学者研究并揭示了营养素对母猪繁殖性能、仔猪肠道健康和免疫抗病功能的营养调控及其分子机制，提出了母猪系统营养原理和猪抗病营养理念，并探究了提高蛋白质利用效率的关键技术。以低氮排放为前提，探究氨基酸（赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、苏氨酸、支链氨基酸、苯丙氨酸、精氨酸）之间的比例，确立了猪最佳生长和最佳胴体品质的净能需要量和赖氨酸净能比，解决了消化能和代谢能为基础配制日粮时的猪胴体增肥问题。并且依据最佳生长、最佳氮利用率和最佳胴体品质，研究了生长肥育猪低氮日粮条件下，标准回肠可消化苏氨酸、色氨酸、硫氨基酸和缬氨酸与赖氨酸的最适比例，获得了低氮日粮条件下猪各生长阶段的标准回肠可消化氨基酸平衡模式，形成一套覆盖猪生长阶段的低氮日粮综合技术体系。

同时关于猪矿物质（钙、磷、锌、铜、铁、硒等）也进行了大量的研究，主要集中在探究猪矿物质的需要量和添加形式及相互作用，由此确立了猪不同生长阶段的钙磷比，以及锌、铜、铁和硒在母猪上的推荐添加剂量及其最佳添加形式；并且比较研究了无机和有机微量元素对猪的营养生理功能。初步研究了日粮淀粉组成（主要是指直链淀粉与支链淀粉的比例）、纤维水平对养分利用率的影响，从而探讨了日粮总纤维、可溶性纤维、不溶性纤维的表观消化率与有效能的相关关系。

4 结语

总的来讲，改革开放以来，中国畜牧业稳步发展，无论是畜禽的饲养量，还是畜牧业产品产量，以及人均占有量都取得了举世瞩目的成就。特别是近些年来，随着强农惠农政策的实施和畜牧科技的支撑，畜牧业呈现出加快发展势头，畜牧业生产方式发生积极转变，规模化、标准化、产业化和区域化步伐加快。但畜牧业发展中，也逐渐暴露出一系列的问题。中国的畜牧业仍处在传统饲养方式与现代化养殖方式并存、传统养殖方式占支配地位的阶段。生产效率低下、饲料资源严重短缺、畜牧业环境污染重、畜产品质量安全问题突出、饲养环境和生产条件相对落后、重大动物疫病形势严峻等问题严重影响中国畜牧业的可持续发展，必须加大科技投入，强化资源配置方能解决。

摘自《饲料科技与经济》2015质检专刊