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专家开讲啦:环保型日粮配制技术研究进展

2017-12-19 谯仕彦 新饲料

by新饲君

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专家开讲啦:环保型日粮配制技术研究进展

谯仕彦 中国农业大学

博士,教授,博导。农业部饲料工业中心副主任、国家饲料工程技术研究中心副主任、中国农业大学动物科技学院动物营养系主任。社会兼职:中国畜牧兽医学会动物营养学分会副秘书长、常务理事,中国饲料工业协会饲料添加剂委员会常务委员,农业部农产品质量安全认证中心专家委员会委员。

专家开讲啦

环保型日粮配制技术研究进展

我国畜禽粪污年产量38亿t:氮102.48万t、磷16.04万t、微量元素和抗生素也不在少数。

畜牧养殖业污染物的主要有来源:

①同一发育阶段动物营养需要的差异(品种差异、公母差异);

②饲料原料组分的变异(品种、产地);

③同一饲料养分消化率和可利用率的差异(动物胃肠道酶的发育、饲料抗营养因子、霉菌毒素、加工工艺等);

④对已吸收养分的利用率低。最主要的就是美拉德反应,其次是氨基酸平衡问题。

⑤非营养添加物,包括抗菌药等。

⑥病死畜禽。

第一则

-THE FIRST-

降低饲料养分排泄的营养策略

1 降低饲料养分排泄策略一:准确评估同一发育阶段动物的营养需要

动物在不同的生长阶段有不同的营养需要。近年来,我们中心围绕这项工作做了104个饲养试验,把日增重和代谢能做了一个回归方程(图1),可以供大家参考。我们现在比较大的环境污染来源就是,猪价好的时候,养殖人员就把小猪料一直喂到最后,而实际上随着猪的体重的增大,其营养需要量将越来越低,一直用高营养浓度的饲料将造成养分浪费和环境污染。

图1 猪生长速度与生长代谢能(MEg)的回归关系

来源:农业部饲料工业中心。

2 降低饲料养分排泄策略二:精确地描述饲料原料养分的数据

我们在起草新版饲养标准的时候,我们把能列出的数值都尽量列出来。增加了总膳食纤维、不溶性膳食纤维、可溶性膳食纤维等指标。工作做的比较细,尽量做到精确地描述饲料原料养分的数据。

表1 饲料原料营养成分与价值分表

专家开讲啦:环保型日粮配制技术研究进展

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3 降低饲料养分排泄策略三:每种原料中各种养分的消化率和可利用率

可利用率大家还没有做更多的深入的工作,但是在消化率的测定上,我们一直在努力地改进评定流程与技术规程。

近年来,我们中心在这方面也做了很多工作,比如我们在净能测定方法的改进方面就下了很大的功夫,①详细地记录猪的各种活动参数;②对呼吸室进行了若干的改进;③做到氨基酸平衡;④规避了水分的影响。我们建的所有的方程都是以干物质为基础的;⑤分类构建预测方程。我们给出了很多原料代谢能转化成净能的数据,为科学地利用饲料原料提供了依据。

在研究过程中,我们还有了很多新的发现,比如ME转化为NE的效率;非常规饲料的优势;纤维和氧气、二氧化碳、甲烷的排放的关系等。

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图2 农业部饲料工业中心饲料营养价值评定流程与技术规程

第二则

-THE SECOND-

氮减排的日粮配制技术

在动物饲料中氮的沉积范围为30%~60%。猪的沉积约为50%。降低饲料日粮中蛋白质含量是减少饲料氮排泄的主要手段,除此之外,没有特别好的手段。

对于猪来说,一般情况下,将日粮中粗蛋白质水平降低1个百分点,可减少氮排放8(Kirr等,2003)~8.7个百分点(Leek等,2005)。因此,低氮日粮的意义还是很深远的。减少豆粕用量可以大幅减少猪排泄物总量、氮排放、猪的饮水量、猪舍中氨气浓度;减少臭气产生;有益于动物肠道健康,减少抗菌药使用。

低氮日粮配制关键技术在家禽上研究较少,快大型黄羽肉鸡和地方品种鸡比较有潜力。鱼类已开始有研究。生长育肥猪比较成熟,关键技术有:使用NE配制日粮,准确估计净能含量;NE/CP、NE/SID Lys;独立的限制性氨基酸模式;不同试产条件下CP的降低幅度。

表2 猪低蛋白质日粮的环保价值

指标

日粮蛋白质降低1个百分点

最大化效果(4~5个百分点)

排泄物总量

-5%

-30%

总氮排泄量

-10%

-50%

饮水量

-3%

-28%

猪舍中氨浓度

-13%

-60%

来源:Relendeau等,2000。

第三则

-THE THIRD-

减少矿物质微量元素排泄

1 日粮中矿物质和微量元素在动物机体的存留率

日粮中矿物质和微量元素在动物机体的存留率比较低,变化范围比较大。

钙和磷:20%~50%

铜:5%~40%

铁:5%~40%

锰:小于10%

锌:5%~40%

镁:15%~60%

钾:5%~20%

硫:约65%

我们目前对于微量元素在动物体内的存留率还没有比较好的评判标准,往往是以表观消化率来作为检测指标,所以在这方面,我们还要做很多工作。

2 植酸酶与磷的利用与排放

谷物型的饲料原料中的磷大概有60%~75%以植酸磷的形式存在(Angel等,2002),而猪对植酸磷的利用效率非常低,谷物型日粮原料中玉米中磷的生物学利用率不足15%,小麦中磷的生物利用率也仅有50%。

表3 不同矿物来源及是否添加植酸酶对磷消化率和排泄的影响

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植酸酶影响动物机体对日粮中磷、钙、蛋白质和一些微量元素的吸收与利用。矿物来源和植酸酶的添加与否均会影响磷的消化率及排放,植酸酶的添加显著地提高了磷的全肠道表观消化率,降低了磷的排放。

植酸酶的添加对钙、磷和氮的消化和沉积均有显著性影响,有助于降低矿物元素排放问题。不仅植酸酶对微量元素减排有效果,微量元素含量反过来对植酸酶的活性也有影响。图4为不同微量元素来源对大肠杆菌植酸酶活性的影响曲线图,不论何种来源,随着铜锌含量的增加,植酸酶的活性均在不断下降。

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图3 植物植酸酶活性与植酸盐去磷酸化的关系图

注:针对(■)大麦;(♦)小麦;(▲)黑小麦;(+)麦麸;(●)黑麦,根据Sauvant等(2004)数据拟合。

来源:Symeou, Newcastle University: Thesis(Ph.D.),2015.

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图4 不同微量元素来源对大肠杆菌植酸酶活性的影响曲线图

3 饲料中铜的利用与排泄

高铜和高锌对环境影响较大,是养殖业面临的重大问题。猪对铜的营养需要量十分有限,3~6mg/kg的饲料铜即能满足猪对铜的营养需要。

猪对铜的耐受量:200~250mg/kg。饲料中铜的生物利用率测定很困难,指标不同,结果不同。猪对玉米-豆粕-小麦麸型日粮背景铜的表观消化率为10%~50%,加入饲料添加剂铜后,表观消化率减少到10%~25%。外源添加铜化合物(按铜计10-35 kg/kg)至玉米-豆粕型日粮中,铜的表观消化率为11.9%~24.2%。

● 饲料中添加高剂量铜促进猪生长和改善饲料转化效率的机制

机制目前尚不完全清楚,普遍认为有下述4点:

①抗菌作用:铜为重金属,对蛋白质由较强的凝固作用;硫酸铜为强酸弱碱盐,可以降低胃液pH,改善肠道内环境,抑制胃肠道内病原菌繁殖;铜与抗生素的协同促生长效应;

②提高酶的活性,促进蛋白质、脂肪和半纤维素的消化;

③增加垂体生长激素的表达,刺激下丘脑生长激素释放激素的产生;

④影响动物机体脂质代谢,提高脂肪的消化率。

● 饲料中添加高剂量铜产生的问题

1)在体组织中的过度沉积

随着铜的添加,铜在猪的肝脏、肾脏和肌肉中的蓄积显著显著增加。

2)在组饲料中添加的铜,主要从粪便中排出,随着添加量的增加,排出量显著增加 长期在饲料中添加高剂量铜对土壤生物的潜在风险:饲料中不添加铜时,猪粪中铜的含量大约为50mg/kg。添加125mg/kg的铜,依铜的来源不同,粪中铜含量大致为800~900mg/kg;添加250mg/kg的铜,依铜的来源不同,粪中铜含量大致为1,600~1,800mg/kg。Monteiro等(2010)研究了粪便中铜对环境的影响,结果发现,在一些土壤类型中,长期(50年)使用仔猪粪便对土壤生物存在潜在风险。

3)猪肠道菌群耐药性

研究工作很有限,不能明确证明在实际生产中补充高铜与猪抗生素耐药性发展之间有无相关性。但是,长期接触高浓度重金属的部分微生物会进化出一套耐受重金属的基因系统。罗伊氏乳杆菌I5007可能对锌、镉、碲、砷以及铜等重金属具有一定的耐受性。已经证明,铜对革兰氏阳性菌的耐药性有影响,不能排除肠道细菌(例如在铜添加水平分别为125mg/kg和250mg/kg的日粮条件下)对铜和红霉素的耐受性的共选择。

4)环境微生物耐药性

Krishna等(2012)在重金属污染的土壤样品中,从46株细菌中分离出36株对多种重金属和抗生素表现耐药性。Tomova等(2015)分析了从南极收集的沉积物和土壤样品,发现67%的沉积物和92%的土壤样品分离物中检测到了多种抗生素耐药性,且大多数菌株都耐铜。

● 对猪饲料中铜限量的建议

综合考虑铜的营养需要、饲料中铜的生物学利用率,高剂量铜对仔猪的促生长作用,我国生猪养殖业环境条件差异大、养殖成本高,以及环保和对消费者的影响等因素,建议对猪饲料中铜的最高限量见表4。

表4 猪饲料中铜的最高限量

阶段

建议最高限量(mg/kg)

现行最高限量(mg/kg)

仔猪(25kg体重以下)

≤125

≤200

生长育肥猪(25kg体重以上)

≤25

≤150/35

种猪

≤25

≤35

4 饲料中锌的利用与排泄

猪对锌的营养需要量50~150mg/kg。与其他微量元素一样,饲料中锌的生物利用率测定也很困难,指标不同,结果不同。猪对玉米-豆粕-小麦麸型日粮背景锌的表观消化率为15~30%。

药理剂量氧化锌被猪吸收很少,其促生长和控制腹泻作用与锌的生物学利用率关系不大,采食的高剂量锌绝大部分从粪便中排出。

药理剂量氧化锌对猪的促生长作用机制仍不清楚,目前认为有下面几点:

①抑制肠道有害微生物生长;②增加肠道屏障功能,提高断奶应激造成的肠上皮细胞损伤的修复能力;③调节IGF-1等激素的分泌。药理剂量氧化锌的来源:主要是氧化锌和碱式氯化锌有效。

氧化锌的用量和持续时长:多数试验表明,达到效果的锌的用量应为2,000~3,000kg/kg(3,100~4,600mg/kg氧化锌),使用时长断奶后14~28d。药理剂量氧化锌会导致锌在组织中的大量蓄积。长期使用可能导致铅和砷的中毒。对猪饲料中锌限量的建议见表5。

表5 对猪饲料中锌限量的建议

阶段

建议最高限量(mg/kg)

现行最高限量(mg/kg)

仔猪、种猪

≤150

断奶后头两周

≤2,200

种猪≤150

生长育肥猪

≤100

≤100

来源:新饲料根据2017第二届中国畜牧生物科技大会会议录音整理

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