現代生物技術與畜牧業可持續發展

中圖分類號:S8-1文獻標識碼:B文章編號:1007-273X(2010)03-0021-03

畜牧業的可持續發展，是指在不破壞自然資源與生態環境的前提下，依靠科技進步，提高畜牧業的綜合生產能力，能夠持續滿足人們對畜產品的需求。然而，當前隨著畜牧業的發展面臨著環境污染、飼料來源不足、資源利用效率低下等問題，日益明顯地成為阻礙畜牧業進一步快速發展的瓶頸。為此，當前畜牧業發展必須經由分散型、數量型、速度型向集約型、質量效益型和可持續發展型轉變，建立畜牧業循環經濟體系，發展生態畜牧業，實現人、畜、自然相和諧的發展要求。

1當前畜牧業可持續發展中亟待解決的問題

我國畜牧業在資源、效益、規模等方面與發達國家相比都比較落后，改變傳統的資源消耗和粗放經營為特征，宏觀資源的優化配置向規模化、集約化轉變，實現畜牧業可持續性發展，必須要研究和改變現行畜牧業生產中存在的一系列問題。

1.1環境污染問題

近年來我國規模化、工廠化養殖發展很快，工廠化養殖生產效率高，為滿足我國城鄉居民的肉、蛋、奶需求做出了貢獻，但是由于很多養殖場還處于集約化程度不高、養殖模式相對落后、生產成本較高、生產效益低下的狀況，這些畜禽養殖場往往缺乏良好的規劃，未能建立設施完善、凈化功能完備的排污凈化系統和完備的疫病防控體系，使動物糞便、污水等養殖廢棄物以及消毒劑、殺蟲劑等殘余藥物對自然環境(如地下水、空氣等)造成了極大的污染。一般來說，1頭母豬1年的排泄量為4t，全國2008年僅母豬排泄物總量達2億t，1頭肥豬一生排泄量約1.1t，全國肥豬排泄總量為6.6億t，總計為8.6億t(這不包括每年死亡1億頭生豬的排泄物)。據國家環保局統計，我國工業固體廢物總量為6.6億t。可見僅養豬業一個行業的排泄量就超過了全國工業固體廢物的總量。而養豬業污染面最大的廢水尚未計在其內，加上生豬排出的二氧化碳、氮的污染無不說明養豬業對全社會污染之嚴重。對這些排出物如不進行適當處理，其危害極其嚴重。環境污染問題已經成為畜牧生產最為嚴重的后顧之憂，嚴重影響了城市生活環境，制約著城市化進程，特別在畜牧業生產密集、經濟發達、人居擁擠的城市更為突出和明顯。

1.2公共安全問題

獸醫公共衛生是公共衛生的重要組成部分，它不僅與人的健康直接相關，而且與畜產品的競爭力和農民增收有著密切的關系。畜牧獸醫公共安全問題主要來源于人畜共患病和食品安全問題的威脅。一是人畜共患病的防治問題。近年來，豬鏈球菌病、禽流感等動物疫病襲擊了畜禽業，嚴重影響了畜產品質量，使整個畜牧市場異常黯淡，經濟損失慘重。美國9·11事件后發生的炭疽菌致人感染和死亡就是典型案例。恐怖分子常用人畜共患病的病原制作生物武器。大腸桿菌等病菌威脅也存在，隨時都可能暴發。二是養殖場所疫病防控體系薄弱。由于養殖區域化程度不高，大部分養殖場零星分布且管理不規范，很多養殖場未能建立完善的疫病防控體系和預警機制。加上市場管理不規范、畜牧業生產各環節監督較弱，使人畜共患病的發生未能控制在萌芽階段而造成大的損失。三是畜產品的安全性成為重要的公共問題。形成畜產品安全問題主要在于兩個環節，第一個環節是在動物飼養過程中人為加入藥物，如“瘦肉精”、獸醫藥品和不適當的添加藥物等;第二個環節是在屠宰過程和加工環節人為地制假、以次充好、非正常處理等，如病死動物用雙氧水或氫氧化鈉處理后食用，給肉注水等。當這兩個環節采取的措施不當或控制手段不到位時，在市場利益驅動下，動物性食品就會引發公共問題，甚至造成重大危機事件。

1.3飼料資源稀缺問題

從耕地資源看，我國人均耕地目前僅793.7hm2，相當于世界平均水平的1/45，人均糧食產量約400kg，僅僅達到溫飽有余的水平。目前，我國的飼料用糧占糧食總量的1/3。按農業部所規定的到2010年畜牧業發展目標，2010年比2000年肉類總產量年均遞增1.8%，禽蛋總產量年均遞增1.7%，同時糧食總產量計劃年均遞增1%，而人口增長控制在1.1‰。因此若再依靠糧食轉化畜產品，勢必加劇糧食壓力和人畜爭糧矛盾，飼料已成為畜牧業發展的瓶頸問題。

從飼草資源看，我國有草地資源4.0×109hm2，居世界第二位。其中2.7×109hm2位于北方海拔3 000m以上、年降雨量300mm以下的干旱、半干旱地區，且因超載過牧，人為破壞導致沙化堿化嚴重，生產能力低下。目前我國草地生長能力僅相當于發達國家同類草地的1/10~1/20，20世紀90年代可利用草原的產草量比60年代下降了50%;四大牧區牧業總產值占全國牧業總產值的比重不足6%，肉類總產量不到全國肉類總產量的5%。由此可見，依靠草地發展畜牧業亦不容樂觀，過度利用草原必將致使草原沙化退化，以致難以恢復，對生態平衡造成不可逆轉的影響。

1.4畜禽品種資源問題

我國畜禽品種資源豐富，是世界重要畜禽遺傳資源的寶庫。由于對一些地方品種資源認識不足，同時采用引入簡單代替或盲目雜交改良，致使我國部分地方品種群體數量下降。加上需要保護的地方品種多，而國家財力相對有限，采取分級保護的辦法，結果地方財政無力做好保種工作，最終導致大量地方品種的滅絕或處于瀕危狀態。現行品種資源開發保護不夠，良種覆蓋面低的問題必須解決。

2現代生物技術在畜牧業可持續發展中的應用

生物技術是以現代生命科學為基礎，利用先進的工程技術手段和其他基礎學科的基礎原理，按照預先的設計改造生物體或加工生物技術，為人類生產出所必需產品或達到某種目的的一個綜合性的技術體系。生物技術的研究成果已廣泛地應用于各領域中，特別是為現代畜牧業的可持續發展提供了更加廣闊的前景。

2.1應用生物工程新技術治理畜牧業環境污染

為了避免或減少發展畜牧業對環境的污染，可以采取提高飼料中蛋白質、氨基酸的利用效率以間接減少氮的排出量;通過添加植酸酶等酶制劑提高磷的利用效率，以減少磷在水中的容積;通過除臭劑、生物制劑等減少對環境空氣的污染;運用微生物工程技術處理畜禽糞便及畜禽生產用污水對環境造成的污染等。如近兩年來流行的發酵床養豬模式，其原理就是在養豬圈舍內利用一些高效有益微生物與墊料建造發酵床，豬將排泄物直接排在發酵床上，利用生豬的拱掘習性，加上人工輔助翻肥，使豬糞、尿和墊料充分混合，通過有益發酵微生物菌落的分解發酵，使豬糞、尿有機物質得到充分的分解和轉化。總之，現代生物工程技術在畜牧業生產中已經有了很廣泛運用，其應用范圍和領域將隨著生物工程技術的進一步發展而不斷深入。

2.2應用生物工程新技術防控獸醫公共衛生

現代生物技術與獸醫公共衛生學的關系最為密切，與預防畜禽疫病的關系更是密不可分。目前在預防畜禽疫病方面深入研究有兩大技術領域，一是細胞工程技術，包括雜交瘤技術、胚胎分割和移植技術等，前者已在疫病診斷方面發揮積極作用，利用這一技術、可獲得抗某一特定抗原決定簇的純一抗體即單克隆抗體(簡稱單抗)。單抗的出現使疫病的診斷水平上了一個新的臺階。基因工程技術包括基因克隆、基因測序、基因擴增、核酸雜交、反義核酸、基因缺失、基因重組、基因轉移等技術。二是基因工程技術又稱分子生物學技術。該技術的發展為研制高質、多效價疫苗開辟了一條新的途徑。

生物技術在預防畜禽疫病中的應用前景光明而廣闊。在疫病診斷方面、除可應用于實驗室和現場定性診斷外，更重要的是應用于疫病鑒別診斷，特別是強毒株感染與疫苗株接種的鑒別。隨著國際互利合作的不斷發展，畜禽及其產品的貿易量越來越大。為了嚴防疫病或變異強毒進入國境，對強毒株與疫苗株的快速而準確的鑒別，已顯得越來越重要。

2.3應用生物工程新技術開發利用新的飼料資源

為保證畜牧業的持續健康發展，可利用現代生物技術開發和研究各種飼料。一是開發代用飼料。充分利用農副產品和部分工業廢棄物，經過加工處理后，開發新的飼料和飼料來源，減少廢棄物對環境的污染，它的發展將為工農業廢棄物轉化為高營養的飼料資源帶來希望。二是發展微生物飼料。微生物飼料是將微生物菌體或其相應物質直接飼喂動物，參與動物胃腸道微生物群的生態平衡及維護胃腸道的正常功能，從而達到動物保健及提高生產性能的目的。微生物飼料是當今世界新蛋白質飼料資源的發展方向，其不僅蛋白質含量高，而且富含多種維生素。三是培育新的植物性飼料。培育新型農作物和植物飼料，如美國研究的籽粒莧用作飼料具有潛在的經濟價值，日本正在培育的賴氨酸含量高的麥類，加拿大培育的低毒油菜新品種等，均可以大大提高飼養效率，降低飼料成本，減少了其他蛋白質飼料的用量。四是探討浮游生物飼料。目前國內外專家正在研究許多浮游生物作為未來糧食和飼料的可能性，特別是種類繁多的藻類植物，蛋白質含量高，繁殖速度快，產量高，成本低，是一種具有開發前途的動物飼料資源。五是研究新型飼料。如用木質纖維生產飼料、從青綠飼料中榨取液體飼料、牛骨粉做成飼料添加劑、用甲醇生產單細胞蛋白飼料。據報道，英國一位農場主將從青綠飼料中榨取制作好的液汁發酵飼料飼喂奶牛，每天每頭奶牛可多產奶2L。日本一家公司將牛骨用特殊方法燒成牛骨灰制成飼料后，豬采食了添加牛骨粉的飼料后生長速度可提高10%。

2.4應用生物工程新技術開發新型畜禽品種

一是利用基因序列分析加快畜禽品種的選育。科學家利用基因工程通過一定方法把人工重組的外源DNA導入性細胞或受體動物胚胎細胞的基因組中，或把受體基因組中的一段DNA切除，從而使受體動物的遺傳信息發生人為改變，生產出帶有外源DNA片段的動物，并且這種改變能遺傳給后代。它打破種的界限使育種工作可以充分利用所有遺傳變異，有目的、有計劃和有預見地改變動物遺傳物質的組成，生產出優良品種的動物。并且不受時間、性別、環境等因素的影響，大大加快了良種畜禽的培育工作。

二是利用胚胎生物技術加快良種的繁殖速度。胚胎工程技術的發展和應用，加速了良種畜禽繁殖速度，可在較短的時間內獲得大量的可用于生產的良種胚胎，從而加速良種畜禽核心群的建立和良種畜禽的推廣，這對提高畜產品產量和質量具有重大的理論意義和經濟價值。現已發展成熟的胚胎生物技術主要有體外受精，胚胎冷凍，胚胎分割，胚胎性別鑒定和控制，胚胎細胞核移植，胚胎融合以及外源基因導入技術等。

三是利用分子克隆技術進行動物的無性繁殖。克隆技術是通過無性繁殖后代的技術，其后代具有與親代完全相同的遺傳性狀，這項技術1997年英國科學家最新通過克隆綿羊而成功實現，如果將這項技術在動物繁殖上運用，可以將世界上各種生產性能最好的動物在短時間內成批克隆出來，以替代生產性能差的動物。再就是，控制后代的性別比例可增加選種強度，加速育種進程。通過控制胚胎性別還可克服牛胚胎移植中出現的異性孿生不育現象，以及排除伴性有害基因的危害。

四是利用轉基因技術生產特異性動物。基因工程研究最突出的技術進步，便是轉基因動物及其發展。在畜牧業中，利用轉基因手段可以達到改善動物生產性能的目的。如表達牛生長激素的轉基因豬生長速度比對照組快10%～15%，飼料報酬提高16%～18%，胴體中脂肪下降80%。在Hammer等獲得轉基因豬以后，轉基因技術已取得了很大成果。把生長激素或促生長因子基因導入家畜基因組中，加速生長速度，提高飼料報酬。1985年，科學家第一次將人的生長激素基因導入豬的受精卵獲得成功，轉基因豬與同窩非轉基因豬比較，生長速度和飼料利用率顯著提高，胴體脂肪率也明顯降低。