营养调控对猪排泄物中氨气产生量的影响

廖 奇 江书忠 曹 霞 燕富永 肖淑华

（湖南九鼎科技集团动物营养研究院，湖南长沙 410000）

营养调控对猪排泄物中氨气产生量的影响

廖 奇 江书忠 曹 霞 燕富永 肖淑华*

（湖南九鼎科技集团动物营养研究院，湖南长沙 410000）

氨气是猪场恶臭的主要成分，影响猪的安全生产、健康和福利。本文综述氨气产生的机理、影响氨气排放的营养因素及如何通过营养调控的方法从源头减少氨气排放，以期为高转化、低排放、低污染型环保饲料的研发提供理论的依据。

氨气；猪；营养调控；环保饲料

猪排泄的氮中，有60%～80%是以尿氮的形式排放的，而尿氮中有97%以尿素形式存在，尿素在排泄出体外后会很快地被粪中微生物提供的脲酶分解成氨气；另外20%～40%是以粪氮的形式排放，粪氮主要以有机氮和氨气各占50%的形式存在[1]。猪生产中排放的氨气大约占全球家畜氨气排放量的15%，在欧洲达到25%，影响猪的健康生产、安全和福利[2]。研究证实，当空气中氨的浓度达15ppm时，猪开始出现呼吸道疾病；25 ppm时，呼吸道疾病发生率显著提高；50 ppm时，出现肺炎、日增重下降12%；100 ppm时，饲料转化率下降，母猪食欲严重下降，仔猪日增重降低30%；300 ppm时，严重刺激呼吸道，呼吸不规则甚至痉挛[3-5]。国内外报道的减少氨气排放的方法主要有营养调控、自动化固液分离、微生物发酵处理、吸附剂、掩蔽剂等，归纳起来主要有源头控制、过程控制和后续控制三大类[6]。后续控制方法有固液分离、合理设计通风系统和养殖房舍等，对猪场建设的要求严格，建设成本投入大，不适合国内养猪现状。因此，采取基于营养调控的源头控制、过程控制方法，减少氮摄入量，提高饲料氮的转化率，降低氮排放量，是控制氨排放的有效措施。

1 氨气产生的机理

猪舍中的氨气一方面来自宿主体内氮营养物质代谢，另一方面来自体外微生物对粪尿排泄物中含氮化合物的分解作用。细胞中氨基酸的脱氨基作用是体内氨的主要来源之一，这部分氨最终以丙氨酸和谷氨酰胺的形式通过血液循环到达肝脏，在肝细胞中通过鸟氨酸循环合成尿素；其次，在小肠中未消化的胺类物质以及蛋白质，在流经大肠时被大肠中厌氧或者兼性厌氧型微生物分解产生氨气，通过肛门直接排出体外，这部分氨气占比不到猪舍氨气的5%。在肝脏中合成的尿素通过血液循环和体循环排出体外，迅速被粪池中的微生物产生的脲酶分解产生氨气，这是猪舍氨气的主要来源，猪舍中90%以上的氨气来自体外微生物对粪便中含氮化合物的降解作用[7]。

2 影响氨气排放的营养因素

2.1日粮与营养水平

不同生理阶段的猪的饲喂模式和营养水平不一样，导致对饲料含氮化合物的消化利用效率不同。现阶段，猪场中不同生理阶段的猪采用的是相对应的不同营养配比的日粮，在母猪、断奶仔猪以及育肥猪采用阶段饲喂技术可以减少氨气排放15%～20%[8]。采用同一个饲养标准其营养水平变化差异不大，但是原料营养成分的差异对日粮蛋白质的消化利用效率有较大影响。因此，为了减少氮的排泄以及氨气的排放，猪的日粮中蛋白质和氨基酸的需要必须科学调整、合理供给。其次，不同蛋白来源和处理方式的蛋白原料消化利用效率差异较大，如大豆蛋白消化率为70.29%，高粱蛋白消化率为42.1%，小米蛋白消化率为70.29%，牛奶中蛋白质的消化率大于95%，一般说来，植物性蛋白原料蛋白质的消化率低于动物蛋白[9]。彭健等[10]发现卡诺拉粕、中双4号粕、华杂4号粕和华杂3号粕4种双低菜粕蛋白质消化率分别为73.5%、59.09%、56.33%和51.45%。也有研究发现，同一品种不同部位蛋白质的消化率不同，如高粱全谷物粉中蛋白质的消化率为59.1%，而胚乳中蛋白质的消化率高达65.7%，这可能与全谷物粉中植酸、非淀粉性多糖和酚类等易与蛋白质结合、影响蛋白质的消化率相关[11]。

2.2 猪的生理阶段

不同生理阶段的猪氨气排放量差异显著。研究发现，经产母猪妊娠期氨气排放量平均每天约为2.1 g，显著低于哺乳阶段每天排放量21.7 g，在相同环境条件下，哺乳母猪氨气排放量比妊娠母猪高40%[12]。目前，大部分规模猪场使用的是玉米-豆粕型商品日粮，妊娠阶段日粮粗蛋白含量约为13%，日均蛋白需求约为364 g，含有部分膳食纤维，114天日均采食量2.8 kg左右；在哺乳期，饲喂的日粮粗蛋白约为18%，日均蛋白需求约为950 g，膳食纤维含量一般要低于妊娠期（NRC 2012推荐量为9%），21天日均采食量5.3 kg左右，显著高于妊娠阶段。因此，日粮蛋白含量、粗纤维含量及限饲可能是哺乳期氨气排放量显著高于妊娠期的根本原因。育肥阶段，氨气的排放量与体重显著相关，日均排放量约为9.0 g，与育肥结束体重110 kg左右出栏时相比，育肥初期氨气的排放量约为结束时的1/5，从初期到结束日均增加大约85 mg氨气的排放，可能是采食量与体重增加引起的[13]。育肥阶段的猪氨气排放量显著高于断奶仔猪和哺乳母猪，可能是因为育肥期猪对氮的吸收利用率较低。仔猪阶段氨气排放量与断奶日龄、断奶体重相关，每头仔猪日均氨气排放量约为2 g。一般来说，育肥猪场氨气排放主要阶段是育肥阶段，大约占猪场氨气排放总量的70%，远多于母猪的20%和仔猪的10%[13]。

3 控制措施

3.1 低蛋白技术

使用理想氨基酸模型、低蛋白日粮、易消化吸收的饲料原料能够有效减少氨气的排放量。大量研究认为，在NRC（2012）推荐的蛋白水平上，通过平衡赖氨酸（Lys）、苏氨酸（Thr）、色氨酸（Trp）和蛋氨酸（Met）比例，当Lys∶Thr∶Met+Cys（半胱氨酸）∶Trp=100∶66∶60∶19时，日粮蛋白降低2%～3%对母猪的生产性能没有显著差异，不影响育肥猪的生长性能，但是降低4%其性能可能会降低[14,15]。张文娟等[16]研究认为，平衡氨基酸比例，使饲粮的Lys∶Thr∶Met∶Trp∶Val（缬氨酸）=100∶64∶60∶20∶85，则哺乳母猪在夏季高温环境下，18.5%蛋白质水平的氨基酸平衡饲粮的生产性能优于19.5%和17.5%；18.5%蛋白水平组血浆尿素水平显著低于17.5%组，与19.5%组比较，差异不显著；各组氮表观消化率没有显著差异，蛋白质水平每降低一个百分点，粪氮排泄减少6%。董志岩等[17]采用可消化氨基酸平衡模式添加合成氨基酸（Lys∶Thr∶Met∶Trp∶Val=100∶66∶60∶19∶85），日粮粗蛋白质水平从18%降低1～3个百分点，不影响母猪泌乳期日均采食量、体重损失、断奶后发情间隔、仔猪哺乳期窝增重和平均日增重、母猪血清和乳汁游离氨基酸含量，15%和16%蛋白组血清尿素氮含量显著低于18%蛋白组。Milgen等[18]采用数学模型建立了泌乳母猪理想氨基酸模型Lys∶Thr∶Met∶Trp∶Val=100∶66∶60∶19∶85，在Lys的摄入量为59 g/天时，能够获得最高的氨基酸利用率和最好的生产性能，减少氮排放量。刘尧君等[19]研究表明，将断奶仔猪日粮蛋白水平降低4%（从21%降至17%），通过添加亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸，试验猪与正常蛋白水平组无显著差异，氮排放量显著减少。景亚岐等[20]研究认为，肥育猪低蛋白日粮只添加Lys、Thr、Met显著降低了日增重，在添加Lys、Thr、Met的基础上再添加色氨酸+缬氨酸或只添加异亮氨酸可以得到与正常蛋白水平相似的生长性能，减少氮排放量。低蛋白日粮是在理想氨基酸模型的基础上发展而来的，适用于玉米-豆粕型日粮。建立模型的时候首先需要考虑各阶段猪的饲喂模式和营养需要；其次在母猪方面，还要考虑使用年限、泌乳量的增加以及乳腺组织的生长等因素的影响。低蛋白技术一方面可以节约配方成本，另一方面可以提高氮的利用效率，减少氨的排放与环境污染。

3.2 植物提取物

大量数据表明丝兰提取物具有显著降低动物粪便中氨气等有害气体的功能，促进动物对营养的吸收利用[21,22]。丝兰提取物中富含非淀粉多糖、皂苷和丝兰酚。其中，含糖成分与氨有极强的结合力，在肠道中与氨气结合，形成无毒的含氮化合物供动物机体利用，降低了动物血液中尿素和氨的浓度；皂苷可与肠道上皮细胞膜上的胆固醇形成复合物，提高细胞膜的通透性，有助于活性营养成分的转运，促进营养素的吸收，且皂苷能够抑制脲酶活性，减少尿素降解产生氨气；丝兰酚具有抗氧化、抗自由基的功能，能够提升免疫系统的活性，具有抗菌抗炎症的作用。Colina等[23]在猪日粮中添加丝兰提取物（丝兰宝），猪舍氨气浓度逐周下降，丝兰提取物还可通过阻止粪尿中氮的硝化，使氮以无机质形式存在，从而使散发到大气中的氨气量减少。罗想林等[24]在后备母猪日粮中添加丝兰提取物80 g/吨，氨气排放量显著下降，猪群患结膜炎比例下降22个百分点。周学光等在对照组日粮基础上添加200 g/吨的丝兰宝，经过60天的试验，从第2周起试验组栏舍内氨气浓度就开始下降，特别是第3周起下降幅度更加明显，同位置氨气浓度对比差异均显著(＜0.05)，从第3周起试验组舍内3个监测位置氨气浓度比对照组同期同位置分别下降88.37%、98.06%、93.33%，降低氨气效果显著[25,26]。目前，市场上除臭添加剂品牌较多，多数来自丝兰属提取物，如奥特奇的除臭灵（推荐量120 g/吨）、DPI公司的富兰宝（推荐量120 g/吨）、墨西哥农工公司的丝兰宝（推荐量200 g/吨）、优兰宝（推荐量100～200 g/吨）等都被证实可以降低肠道内氨的含量，减少氨对肠道的损害，抑制原虫和其他有害菌的繁殖，使大量有益菌繁殖，可以帮助动物建立健康的消化道内环境，加之这些成分有较强的乳化能力，提高了机体对营养物质的利用率、促进了动物健康；另一方面丝兰提取物可降低血液中氨的浓度，减少氨与氧对血红蛋白中铁离子的竞争，提高了母猪和初生仔猪血氧浓度，增强妊娠期母猪对胎儿的供氧，降低了胎儿因缺氧而导致的死胎和弱胎；初生仔猪血氧浓度的增加，增强了仔猪的活力，从而可降低哺乳仔猪死亡率、提高仔猪断奶重。

4 小结

营养调控的导向是通过技术创新从源头防污减排，如通过平衡氨基酸减少蛋白质的摄入量，利用易消化吸收的蛋白原料，提高蛋白质的消化吸收率，减少氨气的排放；其次，添加非营养性的丝兰属植物添加剂，能够有效吸附体内氨气，减少肾小管对氨的重吸收，减少尿液中尿素氮的排放量，抑制后肠微生物脲酶活性，降低氨气产生。营养调控是从本质上防污减排的有效措施，能够减少大部分的氨气排放。随着环保型生态社会进程的加快，仅仅依靠营养调控不足以完全控制氮污染，还需结合现代化的排污处理系统、科学的饲养管理体系以及合理的猪圈设计，方能有效控制环境污染。

[1]Dourmad JY,Sève B,Latimier P,et al.Nitrogen consumption,utilisation and losses in pig production in France,The Netherlands and Denmark[J].Livestock Production Science, 1999,58(3):261-264.

[2]王美芝,吴中红,刘继军.标准化规模化猪场中猪舍的环境控制[J].猪业科学,2011(3):28-31.

[3]王灵芳.降低氨的浓度可提高生猪生产性能 [J].中国饲料, 1992(4):43.

[4]周斌.猪场空气污染控制技术研究与应用 [D].杭州:浙江大学,2016.

[5]张长友,李蕾,张善超.养殖业生产中氨气的危害[J].中国猪业,2010(4):59.

[6]梁国旗,王旭平,王现盟,等.樟科、丝兰属植物提取物对仔猪排泄物中氨和硫化氢散发的影响[J].中国畜牧杂志,2009,45(13): 22-26.

[7]朱丽媛,卢庆萍,张宏福,等.猪舍中氨气的产生、危害和减排措施[J].动物营养学报,2015,27(8):2328-2334.

[8]李新建,吕刚,任广志.影响猪场氨气排放的因素及控制措施[J].家畜生态学报,2012,33(1):86-93.

[9]袁磊,唐瑜,刘晓庚.蛋白质消化率的影响因素研究[J].粮食科技与经济,2015,40(3):43-46.

[10]彭健.两步酶解—透析方法离体测定双低莱粕蛋白质消化率[J].华中农业大学学报,2000,19(4):370-372.

[11]Duodu KG,Nunes A,Delgadillo I,et al.Effect of grain structure and cooking on sorghum and maize in vitro protein digestibility[J].Journal of Cereal Science,2002,35(2):161-174.

[12]Hayes ET,Curran TP,Dodd VA.Odour and ammonia emissions from intensive poultry units in Ireland[J].Bioresource Technology,2006,97(7):933-939.

[13]Fernandez JA,Poulsen HD,Boisen S,et al.Nitrogen and phosphorus consumption,utilisation and losses in pig production: Denmark[J].Livestock Production Science,1999,58(3):225-242.

[14]王凤来,李振宽.日粮粗蛋白质水平对哺乳母猪及仔猪生产性能的影响[J].中国畜牧杂志,2000,36(3):3-5.

[15]于震,刘春雪,吴小娟.提高日粮能量、赖氨酸及蛋白质水平对高产哺乳母猪和仔猪生产性能的影响 [J].中国饲料,2016(19): 16-18.

[16]张文娟,吴德,方正峰,等.饲粮不同蛋白质水平下添加合成氨基酸对夏季哺乳母猪生产性能及氮排泄的影响[J].动物营养学报,2010,22(2):285-292.

[17]董志岩,刘亚轩,刘景,等.不同蛋白质水平的氨基酸平衡日粮对泌乳母猪生产性能、血清指标和乳汁氨基酸含量的影响[J].福建农林大学学报（自然版）,2013,42(3):311-316.

[18]Milgen JV,Valancogne A,Dubois S,et al.InraPorc:A model and decision support tool for the nutrition of growing pigs [J].Animal Feed Science&Technology,2008,143(1):372-386.

[19]刘尧君,任曼,曾祥芳,等.低氮日粮补充支链氨基酸提高断奶仔猪生长性能和氮的利用效率 [J].中国畜牧杂志,2014,50(7): 44-47.

[20]景亚岐,李振田,马文峰,等.净能体系下配制猪低蛋白日粮的技术基础[J].江西农业学报,2010,22(1):136-139.

[21]曹进,张峥.封闭猪场内氨气对猪群生产性能的影响及控制试验[J].养猪,2003(4):42-44.

[22]王保黎,樊信鹏,卢丽,等.丝兰属植物提取物降低猪舍氨气浓度的试验[J].畜禽业,2010,27(9):52-55.

[23]Colina JJ,Lewis AJ,Miller PS,et al.Dietary manipulation to reduce aerial ammonia concentrations in nursery pig facilities [J].Journal of Animal Science,2001,79(12):3096.

[24]罗想林,谢丕雄,万熙卿.丝兰宝对后备种猪生长性能及舍内氨气浓度的影响[J].养猪,2004(3):40-41.

[25]周学光,张胜斌,黄克宏,等.丝兰属提取物对降低封闭式妊娠母猪舍氨气浓度的试验[J].养猪,2015(1):91-92.

[26]郑天龙.冬春养猪防治粪臭污染的措施[J].中国猪业,2008 (2):63.

Effects of Nutritional Options on Ammonia Emission from Pig Excrement

LIAO Qi JIANG Shuzhong CAO Xia YAN Fuyong XIAO Shuhua＊
（Animal Nutrition Research Institute of Hunan Jiuding Technology Group,Changsha 410000,China）

Ammonia is the main stench of swine farm,affecting the safe production,health and welfare of pigs.This paper reviews the mechanism of ammonia production,the nutrient factors of affecting ammonia emissions and how to reduce ammonia emissions by nutritional options of source,in order to provide a theoretical basis of environmental feed with high conversion,low emissions,low pollution.

ammonia;pig;nutritional options;environmental feed

S816

：A

：1673-4645(2017)08-0050-04

2017-07-18

廖奇（1989-），男，湖北赤壁人，硕士，主要从事母猪营养研究，E-mail：532318552@qq.com

*通讯作者：肖淑华（1969-），女，湖南武冈人，硕士，高级畜牧师，主要从事猪营养调控研究，E-mail：xiaoshuhua@163.com