楊富裕
(1.貴州大學動物科學學院, 貴州 貴陽 550025; 2.中國農業大學草業科學與技術學院, 北京 100193; 3.中國農業大學國家農業科技發展戰略研究院, 北京 100193)
2023年中央一號文件提出“樹立大食物觀,加快構建糧經飼統籌、農林牧漁結合、植物動物微生物并舉的多元化食物供給體系”。文件還提出“建設優質節水高產穩產飼草料生產基地,加快苜蓿等草產業發展。大力發展青貯飼料,加快推進秸稈養畜。發展林下種養。深入推進草原畜牧業轉型升級,合理利用草地資源”等重要舉措[1]。農業農村部也提出啟動實施增草節糧行動[2],凸顯了國家對發展飼草產業的重視和支持。
中國飼養著全世界1/5的羊、1/11的牛。60億畝(1畝=0.066 7 hm2)草原大部分分布在邊疆地區,覆蓋2/5的國土面積,也是少數民族集聚區。飼草產業和草原肩負著生態保護與高質量協同發展的重任,在推進我國農業農村現代化、確保國家糧食安全、促進山水林田湖草沙系統治理、推進鄉村全面振興方面起著重要作用,也是實施生態優先、綠色發展戰略的必由之路。
糧食安全是“國之大者”。我國飼料糧消耗占比48%,超過口糧消費(占比33%)15個百分點,糧食安全的核心是飼料糧安全。然而我國飼料糧高度依靠進口,大豆進口依賴度高達80%以上,飼料糧供應面臨巨大挑戰,只能依靠科技創新解決飼料糧短缺問題。加強飼料糧資源開發與高效利用科技創新,在保障口糧絕對安全的前提下,做到飼料糧“自主可控”是我國面臨的重大戰略需求。
我國每年對優質飼草的需求為1.2億噸,年進口苜蓿、燕麥草等優質飼草200多萬噸,年缺口5 000萬噸以上[3]。歐美等發達國家飼用草產業十分發達,美國20世紀50年代就將紫花苜蓿列入戰略物資名錄,年種植面積僅次于玉米、大豆、小麥,是第四大農作物,年產值110億美元,對奶業貢獻率達38%。新西蘭動物飼料近100%來自飼草,美國大約占到70%,而中國只有不到20%,其余依靠谷物來支撐。此外,澳大利亞燕麥草產業、加拿大貓尾草產業、西班牙烘干苜蓿產業等都形成了優勢產業,我國應加快發展優質飼草產業。
開發優質飼草,實現化草為糧是推動藏糧于地、藏糧于技戰略落實的生動實踐,其技術路徑如圖1所示。

圖1 化草為糧的技術路徑Fig.1 The road map of technologies for the conversion of forage into grain
2.1.1發展營養體草地農業 任繼周院士提出,我國應從耕地農業轉向草地農業,發展營養體草地農業。同樣的水土資源,如果生產飼草,可收獲能量比谷物多3~5倍,蛋白質比谷物多4~8倍[4]。1畝優質高產苜蓿提供的蛋白相當于2畝大豆[3]。玉米籽粒和秸稈一起全株飼用,既保障了糧食播種面積,又提高了秸稈利用率,土地產出率提高30%左右。2021年全國糧改飼完成面積達2 000萬畝以上,收儲優質飼草5 500萬噸,牛羊養殖減用玉米和豆粕720萬噸。相當于減少了2 600萬畝的玉米、大豆種植需求,節約耕地600萬畝。
2.1.2引草入田改土増糧 種植牧草可提高作物產量、增加耕地土壤肥力、減少作物病蟲草害、提升種養業效益。收獲苜蓿后種玉米,玉米產量提高20%~50%,種小麥其產量提高40%~50%。草田輪作一個周期(3~5年),土壤有機質含量提高20%左右,氮素增加100~150 kg·hm-2,化肥用量減少1/3以上,節水10%~15%,減少水土流失70%~80%以上,糧食產量提高10%~18%。若30%耕地實施糧草輪作、間作或套種,可增加糧食產量258億公斤,相當于增加0.81億畝耕地,還可收獲大量優質飼草。
2.1.3草原生產力提升 若對北方2億畝退化天然草地進行補播改良,在6億畝重度沙化鹽堿化草地建立高產人工草地,每年可增加4 000萬噸飼草供應,相當于節約520萬噸飼料糧。
2.1.4邊際土地、低產田、冬閑田利用 草山坡地資源、農閑田可轉化為優質飼草資源。我國南方15省區約有草山草坡6億多畝,其中30%輕度利用、40%未利用;農閑田將近2億畝,利用率僅13%。若開發其中的1/3用于種草養畜,每年可生產優質飼草7 000萬噸,相當于節約916萬噸飼料糧。在鹽堿地、灘涂上種植耐鹽堿飼草品種,不僅增加飼草供應,還能改良土質。在黃河流域、草原等生態保護重點區域發展人工種草,可以減少水土流失,遏制草原退化、沙化、鹽堿化趨勢,使草原得到休養生息。
當前,我國糧食安全的主要壓力在飼料糧,使飼料糧減量的一個重要渠道就是增加飼草供應,減少牛羊養殖消耗精飼料的用量。
2.2.1新型飼草資源開發 樹木及灌木莖葉、秸稈,其他草本、木本飼料及其加工產品等非糧飼草飼料資源,原料類別豐富、區域分布廣泛,總量超15億噸。我國可利用的檸條、梭梭等天然灌木資源達1億畝以上,每年果樹、行道樹修剪等產生枝葉1億噸以上,若對其進行有效利用每年可增產1 000萬噸以上飼草;利用邊際土地種植1億畝飼料桑、構樹等區域特色木本飼草資源,每年可增產5 000萬噸飼草,相當于節約耕地6 000萬畝。
2.2.2畜禽精準營養供給 飼草精細化加工、精準配置和智能飼喂技術等可助力飼草營養高效保存與轉化。研究表明,用3.0 kg苜蓿青干草替代1.5 kg精料補充料,提高了奶牛產奶量、乳品質,增加了收益[5]。貴州喀斯特地區一豬場通過飼喂紫花苜蓿、鴨茅、多年生黑麥草等牧草,平均每頭豬每天節約精飼料費0.5元左右[6]。
譙仕彥院士指出,按照當前我國飼料轉化水平計算,2035年我國玉米等能量飼料缺口將超過8 800萬噸,大豆等蛋白質飼料缺口將超過1.24億噸。
2.3.1飼用葉蛋白提取 苜蓿等葉蛋白提取物粗蛋白含量50%~65%,可實現替代豆粕和魚粉。研究表明,用苜蓿葉蛋白替代61~105日齡豬日糧中80%的動物性蛋白質,對豬的生長無影響[7]。
2.3.2纖維素高效利用 飼草含有約40%纖維素,開發既能提高飼草發酵品質又具有降解纖維功能的酶制劑、乳酸菌制劑一直以來是青貯飼料研究領域的熱點。通過飼草精細加工、生物發酵等技術,可將其中一部分纖維素轉化為糖、菌體蛋白、脂肪等,降低飼草粗纖維含量,提高粗飼料營養價值。
2.3.3生物合成飼料糧 中國科學院天津工業生物技術研究所組建聯合團隊利用包含纖維素降解酶和淀粉合成酶的體外多酶分子體系,與釀酒酵母進行生物轉化,將玉米秸稈中的纖維素高效酶水解合成人造淀粉,同時在有氧條件下低成本發酵生產微生物蛋白,進一步降低了人造淀粉生產成本,為飼料糧生產提供了新途徑。
我國飼草產業發展還存在諸多技術短板,還存在瓶頸制約。草種、草產品添加劑、草業機械等關鍵技術和裝備對外依存度高,國外公司在中國市場占有率高達90%以上。我國草種質資源有2 600余種5.6萬多份,但對其開發利用嚴重不足。優良牧草草種70%以上依賴進口,草種進口量近10年增加了3倍以上,苜蓿干草近10年進口量增加了6倍以上。我國牧草產業產值不到美國的10%,草種產值不到美國的5%。美國飼草精深加工業產值達到近30億美元,我國草業精深加工不足,產業附加值低。
未來,要進一步強化飼草種質創新,培育超高產、抗逆耐鹽堿飼草新品種,開發數字草原、無人牧場、智能放牧、草原精準修復等新技術,變革草業與草原生產方式,大幅提升飼草生產水平和草原生產效率。建議國家增加草業與草原科技研發投入的份額和比重,持續加大支持力度,強化草業和草原多功能和全產業鏈創新。同時,應加大與美國、加拿大、澳大利亞、新西蘭、丹麥、法國等草業發達國家的科技合作與交流。