第三节 动物营养与环境保护

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一、 动物对环境污染的影响

随着生活水平的提高，环境保护问题越来越引起人类的重视。动物在为人类提供大量优质畜产品的同时，也向环境排放大量的粪尿和有害气体。据估计，存栏小猪（20-40千克的育成猪、后备母猪）年产粪尿约1500千克；中猪（初产母猪或50-75千克的育肥猪）年产粪尿约3000千克；大猪（75-100千克的育肥猪、成年母猪和成年公猪）年产粪尿约4500千克。这些粪尿中含有大量的氮、磷和其他矿物元素（表15-3 ），排泄率可达70%-80%（表15-4）。目前，引人关注的环境污染有N、P、铜、锌、砷、硒、 有毒有害气体（如氨、硫化氢等）、抗生素残留等，其中，最为关注的是N和P的污染。动物排泄物中的N和P沉积在土壤或直接渗入地下水或经表土冲刷进入河流和湖泊，可导致水的超营养化作用（Eutrophication），加速水生植物尤其是藻类的过度生长，使水质明显恶化。在人口稠密地区，如果不能妥善地解决N、P的污染问题，高密度的集约化畜禽生产规模将不能进一步扩大，甚至无法维持。为此，许多国家均制订了有关畜牧生产排污量的法规，如荷兰是世界上第一个因集约化养殖排出大量粪磷而造成严重环境污染的国家，从1984年起，荷兰就对相关的环境问题进行了专门立法，并就每亩土壤中可施用的动物粪便的数量和含磷量进行计算，规定土壤允许施用的P量（表15-5）,该规定值逐年减少。1998年，荷兰又重新立法，对N和P的排放都作了规定，当超过规定数量时，农户必须对超量部分支付税金。
表15-3 在中等营养水平下万头猪场的氮磷排放量预测值

食入与排出量(t/年)	氮	磷
总食入量	164(153-248)	40(27-44)
总排出量	107(100-161)	31(20-33)
粪	31(29-47)	29(18-31)
尿	76(71-114)	2(1-3)

引自 张子仪(1997)，p.11

表15-4 典型猪场每年的N、P排泄量

	综合性猪场①		种猪场②				肥育猪场③
	N	P	N		P		N		P
饲料中	158	36	64		15		94		21
沉积量	42	10	14		3		28		7
排泄量	116	26	50		12		66		14
排泄率(%)	73	72	78	80		70		67

引自 袁森泉译(1993)，p.41-43
①综合性猪场以一头母猪及其20头仔猪从断奶至90千克重的N、P排泄量计。母猪、生长猪、育肥猪饲料的N、P含量（%）分别为2.7,0.7；3.2,0.7;2.9,0.65; 母猪、生长猪、育肥猪食入N、P总量（kg）分别为33,8；31,7;94,21。
②种猪场以一头母猪及其20头断奶仔猪从断奶至30千克的N、P排泄量计。
③肥育猪场以20头从30千克至屠宰的N、P排泄量计。

表15-5 1987年起荷兰允许的P2O5（kg/亩）

年	草地	可耕地	玉米青贮地
1990	16.7	8.3	23.3
1994	13.3	8.3	10.0
1995	10.0	7.3	7.3
1997	9.0	7.3	7.3
1998	8.0	6.7

引自 罗绪刚和刘彬 (1998)，p.77-81

21世纪的畜牧生产不仅能提供量多、质好的畜产品，生产效率高，而且必须成为“绿色产业”，对环境无污染，作到可持续发展。在动物生产中，以牺牲环境质量为代价来换取动物生产性能改善和提高经济利益的手段将受到很大程度的限制。从营养学途径来降低畜牧业对环境所带来的不利影响将是动物营养研究的重要领域。

二、 保护环境的营养措施
动物养殖业要变为绿色产业，这为动物营养提出了新的挑战。动物营养研究将不再局限于对动物本身的营养需要的研究，而成为“总循环营养”研究，即营养学家必须能够改变或控制饲料到粪尿、畜产品的全过程，供给动物的饲料在满足其维持和生产需要的同时，还要能控制粪尿的组成和数量，并使其能够更容易被生物降解，对环境无污染。
保护环境的营养措施有以下方面：

（一） 准确预测动物的营养需要
营养物质供给过量是导致排出比例增加的直接原因。实际生产中，动物饲粮中常常含有某些过量的养分，作为一种安全系数，以弥补因饲料成分变异或不能准确确定所用原料养分利用率对饲养效果的影响。准确预测动物的营养需要和饲料的营养价值，采用多阶段饲养，就能正确配制饲粮，减少排出量。如表15-6所示，由于对磷消化率和需要量有了较好的了解，荷兰猪场的P排泄量降低了30%；随研究的进一步深入和结合添加植酸酶，P排泄量可减少58%。
表15-6 荷兰猪场P排泄量的预测

改善因素	采食量 kg/头家畜	排泄量
		Kg/头家畜 (%)
1983年	1.61		1.18	100
1993年（对P消化率和需要量有较好了解）	1.23		0.83	70
应用微生物植酸酶	1.01		0.61	52
应用替代饲料+更有效的植酸酶+对P需要量更好地了解	0.89		0.49	42

引自 陆天华译 (1992)，p.10-13

（二） 利用理想蛋白质技术配制饲粮，降低饲粮蛋白质水平，减少氮的排出量。

由表15-7可见，生长肥育猪饲粮蛋白质从18%降低到16%，可使N排泄量减少15%。一般而言，饲粮添加第1-3限制性氨基酸，蛋白质降低2-4个百分点，N排泄量可减少20-30%。
表15-7 生长肥育猪饲粮蛋白质水平与N排泄量的关系

蛋白质水平（%）	N排泄量 （kg） （%）
24 22 20 18 16	97 147 87 132 76 115 66 100 55 85

引自 袁森泉译(1993)，p.41-43

（三） 应用生物活性物质提高养分消化和利用率
利用生物活性物质提高养分消化和利用率，降低废物的排泄量，将是重要的途径。目前，已成功应用的生物活性物质包括酶制剂（如蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、植酸酶等）、有机微量元素化合物、微生态制剂、除臭剂等。由表15-8 可见，干物质消化率提高5%时，粪中干物质可减少33%。饲料加酶一般可使氮沉积率提高5-15%，氮沉积率提高5%，这就意味着20千克重的猪每日少排出0.2克氮，60千克重的猪每日少排出2克氮。饲粮中磷的用量降低0.1个百分点并使用植酸酶，猪排出的磷减少36%，肉鸡排出的磷减少30.4%，同时，氮排出减少约10%，锌、钙等排出亦减少。养猪生产中，减少N排泄量的营养措施及效果见表15-9。
表15-8 干物质消化率对猪粪便产量的影响

体重（kg）	10-30	25-105
干物质摄入量（kg）	30	200
粪便干物质产量（kg）
消化率为85%时	4.5	30
消化率为90%时	3.0	20
差别（kg）	-1.5	-10
差别(%)	-33	-33

引自 李平化译(1992)，p.36-37

表15-9 养猪生产中减少N排泄量的营养措施

措施	减少N排泄量的潜力(%)
降低饲粮蛋白质水平1个百分点	8
使用消化率高的饲料原料	6
多阶段饲养	12.5
添加AA使其达到最佳平衡	24
改进管理、使用促生长剂，提高饲料利用率	12.5

引自 王文君和张维军 (1998)，p.4-6

（四） 限制某些饲料添加剂的使用

对环境有污染的一些饲料添加剂应限制使用，如高铜、高锌、砷制剂等。

（五） 合理调制饲料，提高饲料利用率
随着饲料工业的发展，饲料加工工艺和设备的进一步革新，饲料营养价值受其影响程度更大。因此，把动物营养与饲料加工工艺有效地结合，使饲料的饲养效果达到优化，将越来越引起人们的重视。