通过日粮营养调控降低畜禽排泄物对环境的污染

邓百川 邓近平

华南农业大学动物科学学院

畜禽养殖污染控制与资源化技术国家工程实验室华南分中心

随着我国畜牧养殖业的快速发展，人们对肉类的需求获得了极大满足。但是，养殖污染物对环境的危害也日趋严重，甚至危害食品安全和人民的健康。据统计，全国每年畜禽粪污产生量约为30亿吨，综合利用率不足50%。随着我国《畜禽规模养殖污染防治条例》《水污染防治行动计划》（水十条）和“南方水网地区生猪养殖布局调整优化的指导意见”等一系列条例的颁布和实行，畜禽养殖带来的环境污染问题已成为制约我国畜牧业可持续发展的瓶颈。

畜禽粪污含有作物生长需要的氮、磷、钾等多种营养元素，可作为肥料。在我国传统农业中，畜禽养殖提供的有机肥是主要的肥料来源，是几千年来农业的发展、土壤肥力的维持和农村生态环境安全的物质保障。

然而，规模化养殖畜禽的粪污废弃物中多种抗生素和重金属等有害物质的超标残留问题仍未得到有效解决，不利于其在农业中的循环利用和资源化，对生态文明建设产生了严峻的挑战。集约化、规模化养殖中畜禽养殖粪污产生量大、处理成本高、综合利用率低，已成为农村环境保护治理的紧迫任务。

解决畜禽养殖废弃物污染问题首先应从动物日粮入手，通过科学的日粮配制技术和生物技术在饲料中的应用，提高饲料中营养物质利用率。笔者所在的印遇龙院士团队针对养猪业中亟待解决的饲料资源浪费和环境污染问题，围绕猪氮磷营养代谢与调控规律，以研究绿色安全、环境友好型畜禽饲料为切入点，通过新研究方法的建立，对饲料氮磷和矿物元素代谢规律进行研究，开发替代抗生素功能的饲料添加剂，开展微量元素高效利用和减排研究，从而建立资源节约与安全型畜禽饲料养殖新体系，旨在从源头上解决畜禽养殖资源浪费和对环境所造成的污染问题。

2016年10月，国家发改委批准组建畜禽养殖污染控制与资源化技术国家工程实验室，建设任务为：针对畜禽养殖污染负荷高，排放达标水平低等问题，围绕养殖废弃物减量化、无害化、资源化的迫切需求，建设畜禽养殖污染控制与资源化技术应用研究平台，支撑开展畜禽精准饲养与养殖污染源头减控、养殖污水处理与污染控制、畜禽粪便资源化、沼液沼渣和恶臭无害化处理与资源化、畜禽养殖与循环农业种植配套等技术、工艺、装备的研发和工程化。目前，实验室已成立华南分中心、西南分中心、东北分中心、山东分中心和安徽分中心等多个研发分支机构，为区域畜禽养殖污染控制提供了重要的技术支撑。

通过日粮营养调控降低畜禽排泄物污染主要有以下技术手段实现，包括低蛋白日粮技术、抗生素替代技术和微量元素减排技术等（图1）。

图1：通过日粮营养调控降低畜禽排泄物污染的技术手段

低蛋白日粮技术指的是将日粮粗蛋白质水平在美国猪营养标准（NRC）的基础上降低2-4个百分点，并按照理想蛋白质氨基酸模式添加必需氨基酸（赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸以及苏氨酸等）以满足动物生长和生产需要。

由于传统玉米-豆粕型日粮中赖氨酸的缺乏以及氨基酸配比的不合理，因此需要添加很高的豆粕水平才能满足猪对赖氨酸的需求，从而造成其他氨基酸和总氮过量，多余的氨基酸和氮需要额外消耗能量通过一系列的代谢排出体外，造成饲料资源浪费和对环境污染。

低蛋白质日粮可以通过降低日粮中营养物质（主要是氮和磷）的浓度，并提高日粮中营养物质的消化率，在不影响甚至提高动物生长性能的条件下减少氮磷排放。印遇龙等研究发现，通过补充合成氨基酸，仔猪日粮粗蛋白水平降至14%-15%，育肥猪日粮粗蛋白水平降低至12%-13%，其生长性能不受影响，还能改善肉品质、降低饲料成本、减少氮排放，从而提高经济效益，保护环境。谯仕彦等应用净能体系进一步优化低蛋白日粮配方,充分考虑了在新陈代谢过程中损失的热量，解决了低蛋白日粮引起的背膘增厚、胴体变肥等问题，为低蛋白日粮的推广提供了重要的数据支撑。

然而，受推荐性国家标准《仔猪、生长肥育猪配合饲料》（GB/T 5915-2008）中饲料蛋白质最低要求的限制，以及养殖户传统观念的影响，低蛋白日粮在我国的推广面仍然不大。随着我国畜禽废弃物污染控制和蛋白饲料资源短缺压力的增大，低蛋白日粮技术的优势将进一步发挥，为国家倡导的高效利用和节能减排的可持续发展理念注入新的动力。

抗生素一直被认为是推动医学进步、维护人类健康的最重要发明之一。但是，自从发现抗生素对动物有促生长作用，就一直存在畜禽养殖中抗生素滥用的问题。

抗生素的滥用导致细菌耐药性的产生，威胁人类健康，同时抗生素的残留也导致严重的环境污染问题，阻碍了畜禽废弃物的资源化利用。欧盟已于2006年全面禁止抗生素在畜禽生产中的应用，日本和韩国分别在2008年、2011年禁止抗生素作为促生长剂在动物饲料中应用。

2019年7月10日，我国《农业农村部公告第194号》指出，2020年7月1日起，除中草药外，饲粮中禁用其他促生长类药物饲料添加剂。

抗生素替代技术就是在这种背景下为了解决畜禽养殖中长期抗生素滥用问题而提出的。植物提取物、寡糖和多糖、微生态制剂、中草药提取物、抗菌肽、酸化剂以及酶制剂等一系列潜在的抗生素可替代物在养猪生产中发挥着积极作用。浙江大学和华南农业大学团队在猪内源抗菌肽表达、肠道菌群平衡以及肠黏膜保护的营养调控、产品创制与配套应用技术方面实现了创新突破,形成了猪健康养殖的饲用抗生素替代的营养技术体系，为实现优质安全猪肉生产和养殖环境改善提供重要支撑。

由于生产需要，动物日粮中添加有铜、锌、硒、镉、砷、铁和镁等微量元素，但动物所摄取的微量元素中，只有5%-15%能被吸收，大部分被排泄到环境中，造成环境污染。

微量元素减排技术旨在通过优化饲料配方、加工工艺，运用化学修饰、包被技术、纳米技术等手段提高动物对微量元素的利用率，从而实现减少微量元素排放的目的。通过优化饲料加工工艺，可以减少饲料中的抗营养因子，提高微量元素的消化率和利用率。通过优化配方，可以更好的保障动物的消化系统和免疫系统，有利于动物的健康和微量元素的吸收。利用有机微量元素代替无机微量元素，结合包被技术和纳米技术，能提高微量元素吸收效率，减少微量元素的添加和排放。

综上所述，在满足生猪养殖营养需要量的情况下，研究氮磷代谢、低蛋白质日粮理论、饲用抗生素替代物、微量元素吸收规律，在此基础上配制高效安全、低排放的日粮，从源头降低废弃物中有害物质的含量，是一项具有重大生态和社会效益的工程。

作者：邓百川

博士，华南农业大学动物科学学院副教授，硕士生导师，主要研究方向是动物营养与代谢组学。先后主持十三五国家重点研发计划专项子课题1项，以科研骨干身份参加国家自然科学基金重大项目1项，主持广东省自然科学基金项目2项，企业横向课题项目3项，发表SCI论文40余篇，申请国家发明专利2项。

来源：《猪业》2020年第3期【绿色养殖时代】专题系列文章

原标题：通过日粮营养调控降低畜禽排泄物对环境的污染