精准营养在养猪生产中的应用与探讨

周 琳

（深圳比利美英伟营养饲料有限公司，广东 深圳 518103）

近年来，随着我国养殖业及饲料业发展与行业格局的转变，精准营养（Precision nutrition）成为整个养殖与饲料业关注与讨论的焦点与热点，这也是我国养殖业及饲料工业进一步发展的方向与契机。在美国国家生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information，NCBI）网 站 中 以“Precision nutrition”为关键词进行搜索，文献数量从2005年的129篇增加到了2021年的1 740篇（如图1），也间接反映了国内外同时都在关注与推动精准营养的研究与应用。关于精准营养在养猪生产中的应用，笔者与国内营养、养殖、科研及设备等各个领域专家都进行了深入讨论与交流，借此与行业同仁分享探讨。

图1 近十六年美国国家生物技术信息中心精准营养文献

1 精准营养的概念

动物精准营养或者说精准饲喂，是指在基于集群信息化系统基础上，为健康动物饲养实现特定生产性能、养殖效益、肉品特性及环境转归而提供最优化的营养需求。其中，根本目的是通过为达到动物目标生产性能提供精确的营养需求量，从而减少饲料供给与营养需求间的浪费。其营养需求计算需重点考虑动物个体之间和随日龄或生产阶段改变对营养需求改变的两个变量，而生产实际中则需确保猪的营养实际需求量与猪的营养实际摄入量相吻合。

然而，畜禽动物机体因品系、生长发育、生产阶段、生产目标、外界环境等不同和改变而时刻处于动态变化之中，导致其对于营养需求及营养物质利用率也在相应的动态变化。此外，对于群体数量庞大的经济动物，个体之间的差异及动物机体内在的各种代谢补偿通路亦是需要考量的重要因素。因此，养殖业中的动物精准营养应该是无限靠近理论值的相对精准营养，与工业化无机产品的精准和精密化生产的含义还需要做区分理解与认知。

2 精准营养的价值与意义

2012年全球气候干旱引发了对于养殖动物精准营养的高度重视与深入考虑，采用质量数据与配方管理过程确保了动物个体准确获得其所需而避免浪费宝贵资源。精准营养的价值意义主要有以下三点：第一，可降低养殖成本。对于生长育肥猪来说，在同时校正猪只个体间差异及随日龄与生产阶段变化的营养需求改变时，可降低饲料成本8%~10%。第二，可提高营养物质利用率。营养摄入不足时会降低动物生长性能，而营养摄入过量时，不能被机体消化吸收的部分则被排出体外，从而降低营养物质利用率。第三，可减少粪污排放，降低对环境的影响。其实养殖生产效率与其对环境的影响高度相关，不能被动物体吸收和沉积的营养物质都会经粪尿排出体外或转化为如甲烷等的温室气体。在不影响动物生长性能的前提下减少营养摄入是降低营养损失最为有效的手段。例如，蛋白摄入每降低1个百分点，氮排放量会降低1.5个百分点。

目前，虽然在奶牛养殖中精准营养已经广泛应用，但对于其他畜禽饲养还处于不断地尝试和探索之中，文章主要讨论猪的精准营养研究及应用方面的内容。

3 精准营养研究现状

3.1 猪营养需求估算方法

对于某个猪群来说，在特定（或者最大）的生长速度、蛋白沉积和饲料效率的生产目标之下的营养需要，需考虑猪群内个体之间及在较长一段饲喂期内的差异。在生长动物营养需求的评估中通常采用实证法（empirical methods）和析因法（factorial methods）。其中，实证法通过设置不同的营养浓度梯度进行动物饲喂试验，根据分析得到的生产性能数据确定动物营养需求，由此方法得到的猪群营养需求仅适用于某个特定生产阶段；析因法则通过维持需要和生长需要之和计算猪只的日营养需求，考虑了猪群内不同个体之间体重和生长潜力的差异，但采用该方法评估猪群营养需要时是以猪的平均需求水平代表全群，这意味着可能将有一半猪只营养供应一定程度上过量或不足，从而影响预期的生产性能，但可根据群体平均值进行校正。

3.2 猪营养需求变化

精准营养的应用可以提高营养物质利用率减少养猪业对环境的影响。对于群养的生长育肥猪来说，通常在一段特定时间内采食同一种日粮，但实际群体内个体之间营养需求差异较大，如图2所示，每一天颜色的细线都代表1头猪对赖氨酸的需求，在相同的时间节点，不同猪只每天对赖氨酸的需求大约在0.167~0.347 g/ MJ NE之间波动。但实际养猪生产中，我们往往会为满足最佳生长性能提供高水平营养日粮，这还不包括猪只个体间营养需求差异、饲料组成成分、其他未知和未可控因素（如动物健康状况、环境变化等）以及配方师设定的安全营养阈值（这也是不能精确估算猪群营养需求的一个方面）。这对于生长性能不佳的部分猪只，往往会摄入超过其实际所需的过多营养，除了消化和代谢等不可避免的内源性损失外均会随粪尿排出体外，还会造成营养物质利用率低下。以氮和磷为例，其利用率可因猪只、日粮组成和生产管理等在10%~40%之间波动，而生产效率尤其是营养物质利用率与对环境的影响强烈相关。与常规饲喂模式相比，精准营养不仅能够通过控制猪群内个体间差异和营养需求随日龄增加的变化显著提高营养物质利用率，还能降低日粮供应的安全阈值。

图2 相同体增重下个体猪只标准回肠可消化赖氨酸估测值（细彩色线）与常规三阶段饲喂体系最小标准回肠可消化赖氨酸水平（红色粗线）

3.3 精准饲喂

从严格意义上讲，精准营养的本质是精准饲喂。精准饲喂的实施需要智能化设备支撑与保证，主要有以下三个方面：第一，能够自动收集和记录猪群基础数据的智能化系统。精准饲喂的实现是基于猪群日龄、体重、采食量等基础数据，因此自动化智能数据采集与记录系统必不可少。第二，能够根据已经建立的数学模型对搜集或记录的猪群数据（如日龄、体重、环境温度等）进行营养需求计算。对于自由采食的生长育肥猪，调整日粮营养浓度是控制其营养摄入的唯一有效手段，也是同时控制猪只个体间差异和依赖于日龄变化的营养需求变化的根本。Hauschild等于2012年建立了第一个个体猪实时营养需求数学模型，该模型以个体猪采食量和体重为基础计算日粮中赖氨酸水平。第三，饲料控制系统。在精准饲喂系统中，自动精准饲喂器能够为特定日龄猪只提供合适浓度与数量的日粮。每头猪的耳朵上插入含有被动传感器的塑料按钮标签用于猪只个体识别。饲料A和饲料B配方设计基于净能、标准回肠可消化氨基酸和其他必需营养物质。饲料A（高营养浓度日粮）能够满足特定养殖阶段内大多数猪只生长初期的营养需要，而饲料B（低营养浓度日粮）稍低于该阶段结束时猪只的营养需要。饲料A与饲料B按照不同比例混合从而为猪只提供适合营养浓度线性动态变化的日粮（图3）。Pomar等将实时模型控制方法用于自由采食的猪群，与传统的三阶段饲喂模式相比，猪群蛋白摄入量减少7%，而氮排放量降低12%；Andretta等的研究结果显示，在不影响生长性能的前提下，每日调整日粮营养供应可减少总赖氨酸消耗的27%。

图3 国外精准饲喂动物试验

4 精准营养在养猪生产中的应用

精准营养的根本目的是降低养殖成本，提高养殖经济效益，减少粪污排放，促进行业更加健康、高效的良性发展。然而，精准营养是一个养殖系统工程，在实际生产中得到切实有效地应用需要同时满足猪营养需求的精准与猪营养摄入的精准，而上述两方面精准的实现又需要充分结合养猪生产实际中的各个环节与配套支撑。

4.1 猪营养需求量的精准

猪的营养需求因猪的品系、类型、生长阶段、采食能力、日龄、生产目标等不同而不同。因此，精准营养首先要明确具体实施对象及其营养需要量的精准。

第一，猪的品系。精准营养的实施首先需要明确猪的品系来源，也就是明确精准营养实施的对象。不同遗传背景猪只的生长发育规律、繁殖特性、生产潜力等均具有一定的差异，其营养需求也存在不同。当前，引入的洋种猪的主流养殖品系有丹系、法系、美系、加系等，关于上述品系的猪营养需求，相应的育种国家及育种场都提供成熟的营养标准和建议，也是实施精准营养的初步基础。

第二，猪的类型。在养殖生产实际中，猪的类型主要分为种猪和生猪。对于种猪来讲，核心的营养需要是维持机体健康与优良的繁殖性能，一方面需要特别注意不同繁殖阶段如空怀期、妊娠期（早期、中期、后期）、围产期、哺乳期等；另外一方面，需要依据母猪体况、带仔数、胎次等数据，根据已建立的数学模型计算母猪营养需求量及日粮供应量。从目前养殖现场硬件配备条件看，母猪可以实现个体精准营养。对于生猪来讲，断奶仔猪、小猪、生长猪及育肥阶段每个生产阶段的营养需求及饲料消化利用率等均不相同，这也是精准营养实施的重要基础之一。由于生猪目前主要以群养为主，考虑当前研究进展及现场的可操作性，生长育肥猪更适合群体精准营养。

第三，生产目标。另外，精准营养的实施还需要在结合猪只生产潜力与生理极限的前提下，以达到预期生产目标作为实施精准营养的核心目的之一。如，对于特定生长阶段的猪只，追求特定的日增重或者料重比的前提下，需要提供的营养恰到好处。

4.2 猪营养摄入量的精准

明确了精准营养实施对象后，就需要确保猪营养摄入量的精准，这包含饲料营养浓度和猪实际采食量两方面内容。

首先，饲料营养浓度。主要是指饲料配方设计与饲料新鲜度。饲料配方设计是相对较为复杂的部分，需要考虑的因素众多。第一，原料数据库中原料指标的全面性与精准性，包括每种原料对于不同阶段猪只的利用率。例如，玉米对体重小于25 kg小猪、大于25 kg生长猪、妊娠母猪和泌乳的净能值分别为10.82 MJ/kg、10.84 MJ/kg、11.30 MJ/kg和11.26 MJ/kg。第二，考虑猪只的采食能力及采食极限，要在合理的猪只采食能力下确定日粮的营养浓度。第三，原料营养含量与复配的科学性。第四，生产工艺对配方的保真性及稳定性。第五，饲料新鲜度。饲料中原料组成丰富，营养成分全面，但不乏部分营养物质之间存在颉颃作用和相互发生物理化学反应，或随着储存时间的延长部分营养物质发生失活导致营养物质有效含量不足，从而影响营养含量的精准度。

其次，确保猪只在既定的饲料营养浓度基础上摄入适当数量的日粮，这需要匹配的硬件设备支撑，如前所述智能化及自动化养殖设备。当前，国内已有成熟饲喂设备厂家可提供成熟的精准饲喂设备及配套技术支持，如图4为深圳市格劳威技术有限公司的精准饲喂设备。

图4 精准营养饲喂设备

4.3 生产管理模式

传统的养猪生产模式为周连续生产，各个繁殖阶段种猪（断奶母猪、发情母猪、配种母猪、妊娠母猪、哺乳母猪等）、仔猪（哺乳仔猪、断奶仔猪等）等每周都在不间断的动态变化之中，通常一栋生长育肥舍内猪只的日龄和体重差异很大，而猪群生产或生长阶段组呈连续线性组成状态。然而，为了便于为猪群提供营养浓度相同或相近的线性营养梯度日粮，精准营养要求整个栋舍全进全出，饲喂对象的日龄和体况尽量相近或一致。因此，批次化生产管理是精准营养实施的生产管理基础。此外，养殖场内料塔的配套（如每栋猪舍需设置A、B料塔）等。

5 展望

目前，精准营养仍是主要基于群体平均水平数学模型与传统营养概念，当针对猪只个体提供每日定制日粮，这些传统营养概念可能将不再适用，甚至是错误的。一方面，不同的猪只对摄入的等量氨基酸可能因不同的氨基酸利用率表现为不同的生物效应，但当前营养模型没有考虑这一点，而是假定所有个体的氨基酸消化率以及体蛋白氨基酸组成恒定；另一方面，进一步了解动物个体之间代谢过程的不同对营养师与建模师是一种挑战，但这也是提高养殖业效率最为需要的。此外，自动化监测动物及猪场数据系统的不断进步和发展也会进一步为精准营养的实现提供支持。

此外，当前动物精准营养的实施主要针对于健康动物，在奶牛养殖中使用较为广泛。随着动物生理及营养研究的不断深入及智能化采集控制系统的发展，一方面，精准营养会进一步覆盖猪、禽类甚至水产动物养殖；另一方面，对于猪群健康波动时，根据动物机体状况如体温、采食量等调整动物的营养供给。总之，精准营养是畜牧业发展的必然趋势与方向，也是畜牧业高效、健康发展的最佳选择。