應(yīng)用精準(zhǔn)飼養(yǎng)技術(shù)提高養(yǎng)豬生產(chǎn)的氮利用效率：可行的方法和發(fā)展阻礙（續(xù)完）

張相鑫

上期回顧：上期主要介紹了豬營養(yǎng)需要的測定，并介紹了一些飼料配方軟件的特性。

中圖分類號：S816 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C 文章編號：1001-0769（2018）05-0011-03

2 配制低氮（N）排泄的飼料

20世紀(jì)70年代前，飼料配制一直采用試差法、皮爾森（Pearson）平方法和代數(shù)方程式法計(jì)算（Barioni等，2003）。飼料配方線性規(guī)劃的成功開發(fā)可以將經(jīng)濟(jì)指標(biāo)整合到飼料配方軟件中。這種方法能夠確定日糧中某一種成分可使目標(biāo)功能（即現(xiàn)在所指的飼料成本）最小化或最大化的添加水平。

雖然該模型被業(yè)界廣泛使用，但它缺少靈活性，且沒有考慮到動(dòng)物的反應(yīng)，而且假設(shè)所有的動(dòng)物個(gè)體都表現(xiàn)出相同的反應(yīng)。因此，研究人員正在研究新的方法，例如利用線性約束來盡量減少其他因素（如環(huán)境因素）的影響，因?yàn)槿藗冊絹碓綋?dān)心環(huán)境的生態(tài)完整性。

該研究計(jì)劃由Jean Dit Bailleul等（2001）和Pomar等（2007）開發(fā)，他們采用一種基于線性規(guī)劃的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)來降低成本，其目標(biāo)函數(shù)包括經(jīng)濟(jì)條件和營養(yǎng)過剩。這些研究人員將低飼料成本與減少氮、磷的排泄量相結(jié)合起來，結(jié)果表明營養(yǎng)是減輕養(yǎng)豬生產(chǎn)對環(huán)境影響的關(guān)鍵因素。

從這個(gè)意義上講，正如Dourmad和Jondreville （2007）所綜述的那樣，只要豬的生產(chǎn)性能和胴體組成不受影響，用工業(yè)合成的氨基酸平衡日糧來降低粗蛋白質(zhì)（Crude Protein，CP）添加水平是一種有效減少N排泄量的方法，也可以減少N向環(huán)境的排放量。許多學(xué)者認(rèn)為，要提高日糧的N利用效率和減少N排泄量，可以通過將不同來源的蛋白質(zhì)和/或游離氨基酸結(jié)合使用，以及將多階段飼喂策略與完美平衡的必需氨基酸結(jié)合起來，同時(shí)優(yōu)化非必需氨基酸的供應(yīng)量來達(dá)到。

所以，近年來，精準(zhǔn)飼養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用研究越來越多，某些研究已經(jīng)在養(yǎng)豬生產(chǎn)鏈中進(jìn)行了試驗(yàn)。

3 提高豬營養(yǎng)中氮利用率的創(chuàng)新飼喂方法實(shí)踐

通常情況下，隨著體重的增加，豬日糧的營養(yǎng)濃度逐漸降低；因此，豬日糧中營養(yǎng)物質(zhì)的最佳濃度也會隨著時(shí)間的變化而降低。調(diào)整日糧營養(yǎng)物質(zhì)濃度以滿足動(dòng)物營養(yǎng)需要的一種方法是增加飼喂階段的數(shù)量（圖1）。這些方案通常用于適應(yīng)生長豬氨基酸需要的不斷變化，這些策略的環(huán)境效益已得到驗(yàn)證。然而，使用多種日糧會提高飼料管理和設(shè)備的成本。基于這一點(diǎn)，F(xiàn)eddes等（2000）開發(fā)了一種可以將兩種日糧按不同的比例自動(dòng)混合和配送的系統(tǒng)，以此來滿足豬在整個(gè)生長期的營養(yǎng)需要。這兩種日糧能夠滿足豬在生長期的開始階段和結(jié)束階段的營養(yǎng)需要。

Pomar等（2014）配制了兩種日糧，一種日糧的營養(yǎng)能夠滿足生長期開始時(shí)的營養(yǎng)需要（高營養(yǎng)濃度），另一種日糧能夠滿足生長期結(jié)束時(shí)的營養(yǎng)需要（低營養(yǎng)濃度）。根據(jù)三階段 （3 Phase，3P）或每日飼喂計(jì)劃，他們按不同比例將這兩種日糧進(jìn)行混合，以滿足每個(gè)飼喂階段開始時(shí)的營養(yǎng)需要。結(jié)果表明，按每日飼喂計(jì)劃飼養(yǎng)的豬群比按三階段飼喂的豬群少消耗7.3%的蛋白質(zhì)，這是因?yàn)樵谡麄€(gè)實(shí)驗(yàn)過程中喂給的蛋白質(zhì)數(shù)量逐步減少（圖2）。用每日飼喂計(jì)劃取代傳統(tǒng)的三階段飼喂法可以使氮的攝入量和排出量分別減少7.3%和12%。

然而，目前的多階段群體飼喂方案沒有考慮到個(gè)體之間的差異，日糧通常是按照優(yōu)化群體生產(chǎn)性能的方法配制的，大多數(shù)豬獲得的營養(yǎng)多于其實(shí)際的需要量。雖然這些方法能夠使?fàn)I養(yǎng)更好地吸收，但它們不能準(zhǔn)確地為每頭動(dòng)物提供所需要的數(shù)量。在這種情況下，精準(zhǔn)飼喂是一種可以根據(jù)豬每日的采食和生長模式用實(shí)時(shí)調(diào)整的日糧飼喂豬群中每頭動(dòng)物的現(xiàn)代技術(shù)。

為達(dá)到這個(gè)目的，Hauschild等（2012）開發(fā)并評估了一個(gè)用于估算單頭生長-育肥豬每日氨基酸需要量的數(shù)學(xué)模型，用經(jīng)驗(yàn)來實(shí)時(shí)估算每頭豬的營養(yǎng)需要量。根據(jù)這些估計(jì)值，該機(jī)械模型可以使用經(jīng)典因子方程式（factorial equations）來估算必須提供給每頭豬的最佳濃度，以滿足其氨基酸需要。這些研究人員通過比較推薦模型的估計(jì)值與InraPorc模型的估計(jì)值測算了前者的精確度。他們認(rèn)為，該機(jī)械模型用動(dòng)物和時(shí)間變化之間合理的變異估算到了最優(yōu)的賴氨酸標(biāo)準(zhǔn)回腸消化率與凈能的比值（兩者的平均變異系數(shù)分別為7%和14%）。因此，他們認(rèn)為，該模型可以動(dòng)態(tài)估計(jì)每頭豬的氨基酸需要量。

此外，研究人員通過采用精準(zhǔn)飼喂原則在確定氨基酸需要量方面已經(jīng)得出了與動(dòng)物個(gè)體差異影響有關(guān)的極限值。Andretta等（2014）評估了從傳統(tǒng)的飼喂系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到精準(zhǔn)飼喂系統(tǒng)[多階段個(gè)體飼喂（Multiphase Individual，MPI）]對生長-育肥豬的生產(chǎn)性能和日糧養(yǎng)分利用的影響。在整個(gè)試驗(yàn)期間，他們觀察到這些系統(tǒng)有相似的采食量、增重、飼料轉(zhuǎn)化率、氮和磷的沉積量。同樣，胴體的特性和胴體主要分割部位的重量也沒有差異。然而，與3P飼喂方案相比，MPI飼喂方案能夠使賴氨酸的攝入量減少27%，使氮和磷的排泄量分別減少22%和27%，這是由于氮和磷的沉積效率提高所致（圖2）。

在最近的一項(xiàng)研究中，Andretta等（2016）評估了豬在生長-育肥期從采用傳統(tǒng)的飼喂系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為多階段飼喂系統(tǒng)（MPI）后的生產(chǎn)性能和營養(yǎng)平衡性，在MPI中試驗(yàn)豬用每日精心調(diào)整的日糧進(jìn)行個(gè)體飼喂。他們發(fā)現(xiàn)，與3P試驗(yàn)處理組相比較，MPI-110%處理組（每天調(diào)整后的日糧是每頭豬營養(yǎng)需要估算值的110%）的試驗(yàn)豬N排泄量減少了23%。這表明日糧CP每降低一個(gè)百分比，N排泄量大約減少12%。Monteiro等（2016）比較了不同飼喂方案（不同數(shù)量的飼喂階段和每日個(gè)體飼喂）對豬育肥環(huán)境的影響。他們報(bào)道，N沉積效率從不添加氨基酸的兩階段飼喂法的32%增加到MPI和低CP水平日糧的47%。這些研究人員還報(bào)告說，與兩階段飼喂法和MPI相比，日糧CP每降低一個(gè)百分比，N排泄量將會減少16%。

其他學(xué)者的研究還發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)生長-育肥期，日糧CP的平均濃度會隨著飼喂階段數(shù)量的增加或精準(zhǔn)飼養(yǎng)技術(shù)的采用而減少。用MPI飼養(yǎng)的豬可以減少N排泄量是由于飼喂階段數(shù)（即每日階段）的增加而減少了N的供應(yīng)和同時(shí)調(diào)整供應(yīng)量以滿足營養(yǎng)需要且不影響豬的生產(chǎn)性能或胴體特性所導(dǎo)致的。

在這種情況下，精準(zhǔn)飼養(yǎng)技術(shù)展現(xiàn)了優(yōu)于階段飼養(yǎng)法的優(yōu)勢，而且它是一種可以把群體中的每一頭豬作為一個(gè)獨(dú)立個(gè)體進(jìn)行管理同時(shí)還可減少N排泄量的方法。在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用精準(zhǔn)飼養(yǎng)技術(shù)仍然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。但是，該技術(shù)有望成為一種能夠提高養(yǎng)豬業(yè)的競爭力并減輕環(huán)境壓力的可持續(xù)性工具。

4 結(jié)論

對提高豬的營養(yǎng)成分利用效率并減少氮的排放進(jìn)行研究并開發(fā)新的日糧配制方法（因?yàn)樗鼈兙哂谐杀拘б嫘院涂蓱?yīng)用性）是實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)營養(yǎng)的關(guān)鍵。建立動(dòng)物營養(yǎng)模型一直是評估動(dòng)物生長和營養(yǎng)需要的有效方法，同時(shí)由于這些方法越來越多地得到人們的討論和凝練，今后的發(fā)展趨勢是它們將會越來越多地用于豬營養(yǎng)需要的評估中。很有必要研發(fā)出能最大程度描述動(dòng)物生長規(guī)律和就瘦肉、脂肪和體重而論的生理狀況以及能夠更好地反應(yīng)豬消化和代謝生理變化的營養(yǎng)沉積速度和效率。

然而，考慮到動(dòng)物個(gè)體之間存在著差異，一些建模方法將以隨機(jī)性原則納入在內(nèi)，以此來研究這一因素對動(dòng)物生產(chǎn)性能影響的差異。這表明，在不久的將來，我們似乎可以研發(fā)出能夠評估整個(gè)群體對不同管理措施做出反應(yīng)的模型。而且，精準(zhǔn)飼養(yǎng)技術(shù)可以成為一個(gè)能夠評估動(dòng)物營養(yǎng)需求恰當(dāng)性的工具，因?yàn)樗氖褂谩槍€(gè)體而不是群體飼喂——可以帶來經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。然而，實(shí)行精準(zhǔn)飼喂會面臨與其復(fù)雜性、可靠性和成本效益相關(guān)的許多重大挑戰(zhàn)。雖然如此，在一些國家，開發(fā)可持續(xù)發(fā)展的精準(zhǔn)畜牧業(yè)是未來養(yǎng)豬業(yè)的目標(biāo)。因此，雖然這種飼喂方法仍處于研發(fā)和改進(jìn)中，但是我們?nèi)钥梢灶A(yù)測其很快就能成為一種可以提高養(yǎng)豬業(yè)競爭力的可持續(xù)生產(chǎn)工具。