豬雞飼料玉米豆粕減量替代前后能量與氨基酸供需差異的模型分析

曹紅蕊，張姝雅，李瀅瀅，胡奇樂，曾正程，張 帥

中國農業大學動物科學技術學院，畜禽營養與飼養全國重點實驗室，農業農村部飼料工業中心，北京 100193

1 我國飼料糧供需現狀與豬雞飼料玉米豆粕減量替代背景

根據農業農村部畜牧獸醫局數據，2022 年，我國養殖產品總產量21480 萬噸，比2021 年上漲3.87%。由于飼料消耗量較多的生豬產能大幅上漲，全年飼料消耗量上升至42300 萬噸，同比增加1.93%。當年飼料用糧（谷物和大豆）消耗量33170 萬噸，同比增加2.44%。其中，玉米19800 萬噸，同比增加16.47% ；豆粕7210 萬噸（折大豆9240 萬噸），同比增加0.14%。

玉米和豆粕是我國當前豬雞飼料中主要的飼料糧品種，玉米是重要的能量飼料原料，豆粕是養殖行業中主流的蛋白質飼料原料。從國內的供需平衡來看，玉米處于緊平衡狀態（石自忠等，2022），隨著飼料糧需求的剛性增長，在國際貿易的不確定性和國內資源不足的背景下，玉米作為飼料中的主要能量原料應以國內供給為主，適度進口大麥、高粱等可替代玉米的飼用糧，拓寬飼料中玉米的替代渠道，使國內玉米由緊平衡狀態逐步達到寬平衡狀態；豆粕則嚴重依賴進口，進口量大、來源地集中和國外依賴性高等問題是大豆進口的風險所在（鄭愛榮等，2023 ；李亮等，2023），尤其是面臨地緣政治風險、極端氣候災害和供應鏈不暢等不利因素的交織疊加時，使得大豆的進口具有不確定性（陳雨生等，2022）。為維持畜牧業長期健康穩定發展，應從需求上進行減量，挖掘國內可替代的飼料資源，推行低蛋白低豆粕多元化日糧，以國內挖掘可替代飼料資源的確定性，應對外部環境的不確定性。

近年來，國家飼料工程技術研究中心一直開展豬常用飼料原料營養價值的評定工作，對大部分能量飼料原料、蛋白質飼料原料和纖維飼料原料在豬上進行營養價值和有效養分（主要包括有效能和可消化氨基酸）評價并建立動態預測模型（張帥等，2020），建立了中國豬飼料營養大數據平臺FeedSaaS 并進行了公開發布。此外，還深入研究了不同品種、產地、體重階段等對原料有效養分影響的變異規律，如不同產地木薯粉有效能的變異（王芨，2017），不同體重階段豬常用飼料原料（能量飼料原料：玉米、小麥、大麥和高粱；蛋白質飼料原料：豆粕、棉籽粕、菜籽粕、玉米蛋白粉和玉米DDGS；纖維飼料原料：大豆皮、麥麩和玉米皮）有效能的變異研究（謝飛，2017）等，為玉米豆粕的減量替代提供了基礎數據支撐。其中有替代潛力的豬雞常用飼料原料有效養分數據庫參考值（包括凈能，標準回腸末端可消化賴氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸值）在表1 中進行了詳細列舉。

表1 有玉米豆粕減量替代潛力的豬雞常用飼料原料有效養分的數據庫參考值

2021 年，全國動物營養指導委員會發布《豬雞飼料玉米豆粕減量替代技術方案》，對具有替代潛力的原料以及飼料配方方案進行了介紹。本研究結合方案中公布的具體配方、收集整理的替代原料有效養分數據（表1），以及來源于農業農村畜牧獸醫局的我國飼料原料消耗量及能量和蛋白質供需情況概算（表2），對玉米豆粕減量替代前后能量與氨基酸的供需差異模型進行了測算，以期為玉米豆粕減量替代方案的深入實施提供理論和數據支撐。

表2 2020 年全國飼料原料消耗量及能量和蛋白質供需情況概算

由表2 可知，2020 年，我國豆粕的飼用量巨大且嚴重依賴進口，玉米的飼用量占國內供給的71.35%，存在“人畜爭糧”的糧食安全隱患。因此，挖掘具有玉米豆粕替代潛力的飼料原料具有重要意義。

大豆粕的國內供給量和進口供給量分別按照大豆國內產量與進口量的78% 估算。菜籽粕的進口供給量中包含有189 萬噸的菜籽粕直接進口量，以及按油菜籽進口量（210 萬噸）的60%折算后的菜籽粕量。“–”表示無數據或無法估算。蛋白質和能量參考國家標準《豬營養需要量》（GB/T 39235–2020）中各原料的粗蛋白質（CP）和總能（GE）值估算，其中高粱、米糠、大豆粕、棉籽粕、干酒精糟及其可溶物和魚粉按照標準中該原料CP 和GE 的平均值估算，植物蛋白粉按照玉米蛋白粉CP 和GE 的平均值估算。

2 豬雞飼料玉米豆粕減量替代前后能量供需差異的測算分析

豬飼料玉米減量替代前后的凈能和可消化氨基酸供需差異測算結果如表3 所示。由表3可知，豬飼料中玉米的平均消耗量占飼料消耗量的55% 左右，豆粕的平均消耗量占飼料消耗量的20% 左右。2020 年，在全國范圍內，豬飼料中玉米的替代量可達到10419 萬噸，替代后玉米用量可減至2759 萬噸。小麥、稻谷及米糠等作物及副產品可替代玉米的比例高，潛力大。大麥、高粱和木薯在華南地區和西北地區的玉米替代中發揮了重要作用。東北地區和華北地區替代后玉米用量比例可降至40%，華中、華南、西南和西北地區飼料種類資源豐富，可以高比例甚至全部替代玉米。對豬飼料中豆粕進行減量替代后，豆粕的消耗量可降至1351 萬噸，占替代前的33%。各地替代豆粕的主要飼料原料不一，占比不同，體現出地源性飼料資源的特異性。根據表中所列玉米及豆粕的替代方案，東北地區替代玉米豆粕后凈能供給量超出160.41 MJ，占替代前凈能供給量的0.95%，足以滿足豬對飼料中凈能的需求；華北地區和華南地區替代玉米豆粕后凈能供給量較替代前略有降低，占替代前凈能供給量的比例分別為4% 和4.75% ；華中、西南和西北地區替代玉米豆粕后飼料的凈能供給量大幅降低，較替代前分別降低25.12%、22.29% 和10.72%，還需優化替代比例和結構，以充分滿足豬對飼料中能量的需求。

表3 豬飼料中玉米豆粕減量替代前后的能量與氨基酸供需差異分析（2020 年）

雞飼料玉米減量替代前后的代謝能和可消化氨基酸供需差異測算結果如表4 所示。由表4 可知，在雞飼料中，玉米的平均添加量為50%左右，能量原料替代玉米后，白羽肉雞飼料中能量飼料原料的合計用量為1258 萬噸，其中玉米用量102 萬噸，占消耗能量原料總量的比例僅為8.11%；黃羽肉雞飼料中能量飼料原料的合計用量為1190 萬噸，其中玉米用量97 萬噸，占消耗能量原料總量的比例僅為8.15% ；蛋雞飼料中能量原料的合計用量為2560 萬噸，可完全替代玉米。其中小麥和稻谷在雞飼料中可替代玉米的比例超過15%，米糠的替代比例超過5%，高粱在蛋雞飼料中可替代玉米的比例高達15%。使用其他蛋白飼料原料進行科學組合后，可對飼料中豆粕進行全部替代，其中雜粕的可替代比例超過10%。根據表中所列玉米及豆粕替代方案，白羽肉雞飼料原料中替代玉米豆粕后能量供給量較替代前降低1650.29 MJ，占替代前能量供給量的6.93%；黃羽肉雞飼料原料中替代玉米豆粕后能值供給量較替代前降低1560.27 MJ，占替代前能量供給量的6.93% ；蛋雞飼料原料中替代玉米豆粕后能值供給量較替代前降低3802.88 MJ，占替代前能量供給量的8.49%。

表4 雞飼料中玉米豆粕減量替代前后的能量與氨基酸供需差異分析（2020 年）

3 豬雞飼料玉米豆粕減量替代前后氨基酸供需差異的測算分析

由表3 可知，在豬飼料上實行玉米豆粕替代方案后，東北地區、華北地區和華中地區賴氨酸的供給量較替代前差異較大，與替代前相比，三個地區賴氨酸供給量分別降低25.86%、49.48%和24.05%；西北地區蛋氨酸的供給量較替代前降低16.99%；華北地區和華中地區蘇氨酸的供給量較替代前分別降低21.05% 和8.05%；東北地區和華北地區色氨酸的供給量分別降低了25.19% 和23.15%；華北地區纈氨酸的供給量降低7.2%。由此可知，華南地區和西南地區實行豬飼料中玉米豆粕減量替代方案對于保障飼料中氨基酸的供應具有一定的優勢，東北地區、華北地區、華中地區和西北地區還需優化飼料結構以滿足氨基酸的供應。

由表4 可知，在雞飼料中施行玉米豆粕減量替代方案后，白羽肉雞、黃羽肉雞和蛋雞飼料中，除色氨酸外，其他氨基酸供給量較替代前均有所下降，其中蛋雞飼料中氨基酸的供應量前后差異較大。

4 豬雞飼料玉米豆粕減量替代前后原料供需變化分析

根據前述的玉米豆粕減量替代配方方案，還可以測算方案實施前后各原料的供需變化，其結果如表5 所示。在玉米豆粕減量替代方案實施后，玉米的消耗量可降低9542 萬噸，豆粕的消耗量可降低4048 萬噸，表明其他飼料原料在替代玉米豆粕作為飼料中能量和蛋白質來源方面存在巨大潛力；其中能量飼料原料的總用量可降低222 萬噸，蛋白質飼料原料的總用量將增加502萬噸，表明我國能量飼料原料的種類多，對玉米的可替代性高，蛋白質飼料原料對于豆粕的替代還受到可替代原料種類少以及氨基酸不平衡等因素的限制。

表5 豬雞飼料中玉米豆粕減量替代前后的原料供需變化分析（2020 年）萬噸

5 小結與展望

從總體上看，對玉米豆粕進行減量替代具有巨大潛力，推動玉米豆粕減量替代技術是應對豆粕進口供應鏈不穩定的戰略選擇，是實現我國畜牧業健康穩定發展的重要策略。豆粕減量替代技術擺脫了傳統玉米豆粕配方的固定性思維，能夠結合我國不同地區的地源性飼料資源特點實現對常規飼料以及非常規飼料的開發利用。

從測算分析的數據來看，目前主要存在的問題為飼料中營養成分的不平衡，在豬上，部分地區替代飼料中能量、蛋白質及氨基酸含量不能直接滿足豬生產的需要。主要原因為相較于其他蛋白質飼料原料，豆粕中蛋白質含量高，氨基酸更平衡。因此，豆粕替代原料的配比模式需繼續優化以滿足豬禽對氨基酸的需要量。

為了達到玉米豆粕減量替代的目標，今后還需要從以下幾方面加強推進：（1）利用理想蛋白質模式，調整日糧中氨基酸的添加水平，繼續推進低蛋白日糧技術的研發和應用。（2）繼續開展飼料原料營養價值評定，建立飼料原料的動態數據庫，根據不同地區飼料資源的特點，進行多種飼料原料的合理搭配，優化飼糧結構，發揮組合效應，實現日糧營養平衡，最大程度挖掘飼料的資源利用率和畜禽的養殖效益。（3）持續開發新的飼料資源。綜合利用發酵技術、生物合成技術等通過多渠道開發新的常規飼料資源和非常規飼料資源，尤其是蛋白質飼料資源，增加蛋白質飼料原料的供給，緩解我國蛋白質飼料資源緊缺的現狀。（4）針對原料的營養特性及抗營養因子種類，合理選用酶類添加劑以及脫毒生產工藝，降低原料中抗營養因子的水平，同時，規范粕類、糟渣類原料的生產工藝，穩定原料品質。（5）開發新的快速精準的原料有效養分評定方法，傳統飼料營養價值評定與模型算法相結合，實現對原料營養價值的智能預測，從而助力原料營養價值高效、準確的預測與應用。（6）加強對小宗作物、特色作物的育種基礎研究，挖掘其高產、優質、抗逆性及營養潛力。（7）探索更加高效的作物種植模式，如同種作物不同品種的混合播種實現增產的目的（趙加濤等，2023）。

我國畜禽養殖現狀較為復雜，對玉米豆粕進行減量替代是緩解飼料供應難題的重要舉措。考慮不同地區飼料資源的供應特點，圍繞飼料的營養價值和動物的營養需要量進行原料的合理搭配，優化日糧結構是玉米豆粕減量替代的核心舉措，對于企業實現降本增效，服務我國糧食安全大局均具有重要意義。

（致謝：衷心感謝農業農村部畜牧獸醫局黃慶生處長在本文中模型構建思路和基礎數據收集整理上給予的指導支持。)