降低養豬生產所造成環境污染的營養措施

畜牧編輯

　　馮定遠 (華南農業大學動物科學學院)
　　一、 養豬生產所造成的環境污染問題
　　養豬生產集約化程度的提高，越來越面臨環境污染的壓力。過去的飼養方式和飼糧配制，所追求的目標是使生產性能達到最高水平，而沒有特別考慮營養物質的過剩問題。隨著公眾對環境污染的關注日益強烈，畜牧生產者不得不考慮采取某些措施，盡可能減少豬糞便所造成的環境污染，氮和磷是豬糞尿中造成環境污染的主要物質。豬飼料中氮和磷的含量很高，但只有一小部分磷和氮沉積在動物體內(Lynch，1993)，大部分飼料中的氮和磷排到環境中。一般而言，平均每天每頭肥育豬產生4.55 L的糞便，即每年排出約9.5 kg氮和約6.8 kg的磷。一頭豬從斷奶到體重達100 kg屠宰時止，消耗8～9 kg氮，其中被吸收沉積為瘦肉的氮不超過3 kg，而5～6 kg氮則被排泄掉，在被排泄的氮中，33％在糞便中，67％在尿中。在綜合豬場，排入環境中的氮和磷都在70％以上(見表1，按生產1 kg豬肉需4 kg飼料計算)。


　　養豬生產造成的環境污染問題已引起全球的關注。在荷蘭、丹麥和英國等一些畜牧業發達的國家，已進行了比較深入的研究，并已制定法規，限制經由豬糞尿排出的磷和氮的數量，以控制這些成分在土壤和水中的積累。另一種污染情況是飼料添加物所造成的污染，如高銅添加劑使用對土壤和水源的污染等。
　　解決養豬生產中污染問題的一項措施是豬場污水處理，但是污水處理不僅是一種治標不治本的被動措施，而且大大增加了養豬生產的成本。解決養豬生產中的污染問題的根本出路在于有效的營養措施，科學的日糧配制技術和生物技術在飼料中的應用為解決這一難題在一定程度上提供了新的手段。近年來，動物營養學研究的一個重點是開發低污染日糧(生態型日糧)。解決養豬生產中的糞尿污染的營養措施有三個方面：一是降低日糧中營養物質(主要是氮和磷)的濃度；二是提高日糧中營養物質的消化利用；三是減少或禁止使用有害添加物。
　　表1 養豬生產中氮和磷排出體外造成的污染
　　綜合豬場(1頭母豬和20頭初生至90kg出售的豬)

         氮          磷
母豬飼料(kg)        33          8
斷奶豬飼料(kg)      31          7
育肥豬飼料(kg)      94          21
合計(kg)            158         36
沉積體內(kg)         42         10
排出環境(kg)        116         26
排出環境的比例(％)   73         72
種豬場(1頭母豬和20頭初生至30kg的豬)
                     氮         磷
飼料(kg)             64         15
沉積體內(kg)         14          3
排入環境(kg)         50         12
排入環境的比例(％)   78         80
商品肉豬場(20頭30kg至出售屠宰的豬)
                     氮          磷
飼料(kg)             94          21
沉積體內(kg)         28           7
排入環境(kg)         66          14
排入環境的比例(％)   70          67

　　二、 降低日糧的蛋白質濃度，減少氮的排泄
　　從根本上說，低污染日糧的概念源于蛋白質節約效應(Han和Lee，2000)。目前，多數飼料的蛋白質含量都大大超過豬的需要量，例如肥育豬豆粕－玉米型日糧蛋白質水平在16％就足夠了，但常常使用的飼料蛋白質超過20％。由于1/6的蛋白質是氮組成的，減少日糧蛋白質含量將大大降低氮的排泄量(見表2)。

日糧蛋白質水平(％) 氮排出量(kg)
      24              97(147)
      22              87(132)
      20              76(115)
      18              66(100)
      16              56(85)
　　注＊：20頭處于生長階段，體重為30～90kg豬的氮排出量
　　將日糧蛋白質含量從18％降到16％，這將使育肥豬的氮排泄量減少15％，而如果將日糧蛋白質含量增加至24％，則使氮排出量提高47％。Schutte等(1990)的研究顯示，降低日糧蛋白質水平2％，可使生長肥育豬氮排出量減少約20％。蛋白質過量(或者日糧的能量不足)，導致一部分蛋白質被降解作為能量使用，蛋白質降解所產生的氮以尿素的形式隨尿排出。


　　為了保證畜禽的生長性能，在降低蛋白質的同時，必須考慮日糧氨基酸的水平和氨基酸平衡，特別是注意補充重要的限制性氨基酸。一般必須補充賴氨酸和蛋氨酸，在大多數情況下，還必須考慮補充蘇氨酸和色氨酸，日糧蛋白質水平降低越多，補充的限制性氨基酸種類和數量也就越多。張常明等(1999)的試驗中，降低生長豬日糧蛋白，補充賴氨酸和蘇氨酸，不會影響生長性能。Lenis等(1999)認為，如果低蛋白日糧中補充限制性氨基酸的水平合適，日糧的蛋白質水平還可以進一步降低。Gatel等(1992)報道指出，在補充4種氨基酸(賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸和色氨酸)的基礎上，日糧蛋白質水平降低2.6％，可使氮排出量減少31.5％。
　　另外，Lenis和Jongbloed(1999)報道，在低蛋白質日糧中補充氨基酸，不僅可降低氮的排出，而且可減少尿量。因為在降低日糧蛋白質時，通常減少了豆粕的用量，而豆粕中含有2％～2.2％的鉀，豆粕用量的降低即日糧中鉀的水平也降低，日糧蛋白質和鉀水平的降低將使畜禽的飲水量下降，排尿量減少。日糧蛋白質水平若降低1％，排尿量減少11％。
　　Orock等(1997)的試驗中，降低日糧4％的蛋白質，另外補足4種必需氨基酸，可降低空氣中69％的氨氣，減少豬舍的臭氣。Shurson等（1999）研究表明，選用含硫低的飼料原料，配制營養合理含硫量低的日糧，仔豬的總硫和硫酸鹽的排泄量可以減少約30％，總硫排出量的減少，可帶來豬舍另一種臭味硫化氫氣體排放的減少。
　　綜合考慮到豬的生長性能、氨基酸添加劑來源和價格等因素，一般認為，把目前生長肥育豬日糧蛋白質水平降低2％～4％是可行的。如果再降低蛋白水平，可能會得不償失。
　　三、 提高日糧蛋白質的消化和利用，減少氮的排泄
　　有多種途徑可以提高豬對日糧蛋白質的消化和利用，減少氮排放到環境中。
　　第一種途徑是使用酶制劑，近年來的重大進展之一就是使用酶制劑來提高飼料中能量、蛋白質的消化率。纖維素酶、阿拉伯木聚糖酶(戊聚糖酶)、β－葡聚糖酶等可分解纖維性飼料原料，蛋白酶則可直接促進蛋白質原料的分解。應用這些酶制劑可直接提高蛋白質和氨基酸的利用率，這樣就可有較高比例的氨基酸被用于動物的生長，而不會被動物排泄出體外(Close ，1996)。如飼料內添加蛋白分解酶，能夠改善氮利用率。添加酶制劑可改善氮利用率高達34％之多(Han，2000)，斷奶仔豬日糧添加1％木聚糖酶時，氮利用率提高34％，添加1％的纖維素酶和果膠酶時，氮利用率改善23％。馮定遠等(1997，1999，2000)的試驗也顯示，添加β－葡聚糖酶、木聚糖酶和蛋白酶等，可提高豬的蛋白質消化率16.5％，改善生長性能。


　　第二種途徑是應用理想蛋白質的原理配制豬的日糧。通過氨基酸平衡(一般是通過使用多種氨基酸添加劑)使蛋白質能夠得到充分的利用，減少多余的氨基酸被用作能量來源。日糧蛋白質中的氨基酸模式與動物對氨基酸的需要相匹配，這一概念稱之為“理想蛋白質”。日糧中氨基酸應能夠滿足最大瘦肉增重時的最小需要量，而過剩部分很少，這是提高蛋白質利用效率，減少氮排出造成環境污染的途徑之一(Han，2000)，特別是在氨基酸不平衡的日糧中使用賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和色氨酸，這樣可以大大改善氮的利用。
　　第三種途徑是飼料的加工處理，一般認為適當的加工技術對飼料原料進行加工(如膨化和其它技術)可以減少營養的代謝性浪費(Close ，1996)，制粒和膨化等加工工藝可以消除許多抗營養因子。某些抗營養因子如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素等均抑制蛋白質的消化利用，而消除這種影響后，可提高蛋白質的消化率和體內的利用。飼料制粒處理有改善飼料效率和降低養分排出的趨勢，使干物質和氮的排泄量降低23％和22％（Heugten和Kempen，1999）。


　　四、 采用階段飼喂法，減少營養排出所造成的污染
　　在豬場中可通過營養管理來提高養分的利用率并減少養分的浪費。一種實用的方法也許是最簡單的方法那就是分階段飼喂。一般豬的飼養期分為仔豬期、生長期和肥育期3個階段。這種傳統方式不能滿足現代養豬生產需要，所以目前提出了階段式飼養(Phase Feeding System)。過去認為豬可根據自己需求調節蛋白質采食量(Kyriazakis等，1990)，但最近一些研究報道生長肥育豬沒有能力調節蛋白質食入量(Gourley等，1993；Nam和Aherne，1995) ，所以人為地調節營養攝入量的階段式飼喂法深受關注。在環境保護方面，已證實階段飼喂法的優越性(Jongbloed和Lenis，1992；Honeyman，1996)。豬在肥育后期，采用二階段飼喂比采用一階段飼喂法的氮排泄量減少8.5％(Han，2000)。飼喂階段分得越細，不同營養水平日糧種類分得越多，越有利于減少氮的排泄。另外，公母分養配制營養水平不同的日糧，也有利于減少氮的排泄。


　　五、 豬飼料使用絲蘭屬植物提取物，減少豬舍的臭氣
　　中美洲沙漠生長的絲蘭屬植物提取物可以有效地減少豬舍的氨氣釋放量，從而減少豬場周圍環境空氣質量。由于在日糧中的添加量較低(100～120g/t飼料)，使用前景很有吸引力。過去的研究認為，絲蘭屬植物提取物可能是通過抑制尿素酶活性而起作用，但Headon的研究結果表明是提取物中的某些成分與釋放出的氨直接結合而減少氨氣濃度。這說明不僅在飼料中可以直接添加絲蘭屬植物提取物，而且還可以在貯糞池內、沖糞溝中和豬舍內等直接使用。
　　六、 豬日糧中使用植酸酶，減少磷的排泄
　　構成豬日糧很大比例的植物性飼料原料中約占總磷2/3的磷是以植酸磷的形式存在的，在正常條件下，這些植酸形式結合的磷不能或很少能被豬禽這樣的單胃動物所利用，所有未能被消化的植酸磷隨糞便排出進入環境，從而可能導致環境磷污染，尤其在集約化生產地區更易發生，荷蘭就是由于集約化養豬生產導致嚴重磷污染的國家。畜牧業發達國家已開始立法，禁止養殖業中磷的超標排放。微生物來源的植酸酶的使用是一種有效的解決這一問題的途徑。


　　在不添加植酸酶的情況下，豬對玉米中磷的消化率僅為16％，對豆粕中磷的消化率為38％。據Cromwell等(1993)的估測，每公斤飼糧添加1000酶單位的微生物植酸酶可將約1/3的不可利用磷轉化為可利用磷。每公斤飼糧添加500酶單位的植酸酶可產生約0.8 g的可消化磷，相當于1.0 g磷酸一鈣來源的磷或1.23 g磷酸二鈣來源的磷。所以，在豬日糧中使用植酸酶可顯著提高植酸磷的消化利用率，減少無機磷的添加量，從而減少豬糞便磷排出對環境的污染。另外，植酸酶可提高豬對日糧蛋白質和氨基酸及鈣的消化率。因此，它可降低豬日糧的蛋白水平，減少氮排出的環境污染。
　　Simons等(1900)首次在豬飼料中添加微生物來源的植酸酶取得滿意的結果，添加1000酶單位/kg日糧時，磷消化率提高27％～51％。仔豬飼料中添加1500酶單位/kg日糧時，提高磷消化率70％以上(Jongbloed等1991)。Cromwell 等(1993)在仔豬試驗中，添加500酶單位/kg日糧的植酸酶可分別提高日增重12％～16％、飼料轉化率6％、磷利用率23％～80％。最近幾年有關這方面的報道很多。


　　七、 使用其它添加劑替代高銅添加劑，減少銅排出造成的環境污染
　　高銅添加劑主要用于乳豬和仔豬階段的日糧中，用于防止豬的下痢和促進仔豬的生長發育，
　　但是大量的高銅添加劑(用量在125～250mg/kg)的使用，包括目前在中大豬階段也使用高銅。使過多的銅排放于土壤和水源中，其主要危害是使土壤中的微生物減少，造成土壤板結、土壤肥力下降。有資料表明，高水平的銅會減少糞尿池中微生物的數量，微生物的作用降低，會使糞便的臭味增加。為了減少高銅添加劑的使用，可以使用其它的替代添加劑來解決防止仔豬下痢和促生長這一問題。目前可以考慮的包括高鋅添加劑、卵黃抗體添加劑、益生素、寡糖、酸化劑等，其中卵黃抗體是應用于乳豬和仔豬日糧中，防止豬下痢和促生長的一種令人矚目的新型添加劑。Marquardt等（1999）的研究表明，通過產蛋雞免疫的方法所生產的卵黃抗體對初生和早期斷奶仔豬受到大腸桿菌K88侵襲時，能得到有效的保護，使仔豬的下痢顯著降低，促進仔豬的健康生長。馮定遠等（2001）最近在廣東進行的試驗也表明，卵黃抗體可以有效地降低仔豬的下痢，提高生長性能。生物技術在飼料中的應用，為解決養豬業的環境污染問題提供了有效的手段。

dingjq03

哈哈哈，我i豬場的照片