飼料營養與飼養科技創新是實施飼用豆粕減量行動的主要抓手

文 / 譙仕彥

中國農業大學，北京 100193

2022 年，我國進口糧食14687 萬噸，其中大豆9108 萬噸，飼用8024 萬噸，占比88.1%；谷物5597 萬噸，飼用4547 萬噸，占比81.3%?？梢哉f糧食安全的主要壓力在飼料糧，本質是大豆。進口大豆主要為了供應食用油和飼用豆粕，而飼用需求是主要的進口源動力。2020 年，國內飼用豆粕用量達到最高，為7000 萬噸，相當于近9000 萬噸大豆，比2010 年翻了一番，而同期食用油的消費需求是相對穩定的，因此大豆進口量的大幅增加，主要是豆粕需求拉動。另一方面，隨著我國大豆進口量的增加，大幅推高了飼料價格和養殖成本。有數據顯示，豆粕價格每噸漲100 元，就推高每噸飼料成本15 到20 元。因此，減少豆粕飼用量，既可有效減少大豆進口量，保障國家糧食安全，又可降低養殖成本。2023 年4 月，農業農村部適時印發《飼用豆粕減量替代三年行動方案》，依靠科技推動養殖業走“開源增料、提質增效”的發展道路，對保障國家糧食安全和畜牧水產養殖業高質量發展具有重要的現實意義，對畜禽水產品穩產保供和國際競爭力將產生深遠影響。

一、我國飼料蛋白質和蛋白質飼料供需現狀

據農業農村部畜牧獸醫局統計，2022 年，我國養殖業消費飼料4.54 億噸，消費飼料蛋白質8107 萬噸，其中進口來源3675 萬噸，占比45.3%。從蛋白飼料的供需情況看，2022 年，我國養殖業消費蛋白質飼料1.17 億噸，其中進口來源7504萬噸，占比64.1%（表1）。從蛋白原料的種類來看，2022 年，養殖業消費豆粕6580 萬噸，占全部蛋白原料的56.2%，占主導地位，且全部由進口大豆提供；菜籽粕、棉籽粕、花生粕、葵花籽粕以及其他來源的油料作物餅粕分別為1160 萬噸、400 萬噸、380 萬噸、330 萬噸和380 萬噸，其中進口菜籽粕、葵花籽粕和其他餅粕占比分別為15.9%、71%和33.4%；植物蛋白粉1030 萬噸、干酒精糟740 萬噸，主要為國內來源；魚粉290 萬噸，進口占比62.8%（表1）。表1 的數據清楚表明，我國近一半的飼料蛋白質和高達2/3 的蛋白質飼料依靠進口，豆粕100%依靠進口大豆生產。

表1 2022 年我國蛋白飼料原料消費情況

另一方面，隨著我國居民消費結構升級和城鎮化水平提升，我國肉蛋奶消費需求持續增長，大豆/ 豆粕等飼料糧供給長期短缺。如不采取措施，預計到2030 年我國養殖業飼料消費需求總量將比2022 年增加4900 萬噸，其中豆粕新增需求將達到710 萬噸（農業農村部畜牧獸醫局測算數據）。因此，減少飼用豆粕用量勢在必行。

二、減量是實施飼用豆粕減量替代行動的主體

油料作物餅粕類蛋白飼料是養殖業主要的蛋白質來源。2010 年以來，在國家科技計劃、農業農村部畜牧獸醫局等的支持下，非豆粕類蛋白飼料原料的營養價值評定工作取得巨大進展，包括菜籽粕、棉籽粕、花生粕、葵花籽粕等各種油料作物餅粕、植物蛋白粉、干酒精糟及其可溶物、魚粉、非魚粉動物蛋白原料等存量蛋白飼料資源的利用水平已經比較高，可挖潛的替代豆粕空間很小。從國內的情況看，要保障口糧的絕對安全，我們不可能拿出大量的土地來種植生產餅粕的油料作物。從全世界的情況看，全球餅粕類蛋白飼料原料的存量資源非常有限，年產量不到3.5億噸（表2），其中我國消耗量超過1.1 億噸，占全世界產量的三分之一。在2016-2020 年的5 年間，非豆粕類餅粕飼料年均增長不足240 萬噸，很難依靠進口非豆粕類餅粕替代豆粕。綜合國內外情況，用存量蛋白飼料資源替代豆粕的空間十分有限，因此，減量是實施飼用豆粕減量替代行動的主體，是我們今后的主要任務。當前，嚴峻復雜的國際形勢、不斷增加的地區沖突、全球氣候變暖等都給蛋白飼料的供應增加了極大的不確定性，我們更加需要深刻認識豆粕減量的重大意義。

表2 世界餅粕類蛋白飼料原料產量單位：百萬噸

三、飼料營養科技創新是實施飼用豆粕減量的有效路徑

養殖動物通過利用飼料營養物質來滿足其自身生長發育的需求和生產肉蛋奶。豆粕的主要功能是給養殖動物提供氨基酸，現代動物營養與飼料科學的發展已經充分證明，下列飼料營養技術均能有效減少豆粕用量。

（一）低蛋白日糧

深入研究和應用低蛋白日糧是相當長時間內飼用豆粕減量的最大依仗。2018 年，中國飼料工業協會發布了首個低蛋白日糧團體標準《仔豬、生長育肥豬配合飼料》。在農業農村部畜牧獸醫局的推動下，相繼測定了豬和家禽主要飼料原料的凈能值，2020-2021 年，相繼發布了低蛋白日糧國家推薦標準《仔豬、生長育肥豬配合飼料》《肉雞配合飼料》和《蛋雞配合飼料》。為進一步改變養殖行業依賴豆粕的習慣，推動低蛋白日糧的應用，2022 年，中國飼料工業協會相繼發布了豬、肉雞、蛋雞的低蛋白低豆粕多元化日糧生產技術規范的團體標準，這些工作使畜禽飼料豆粕平均用量從2017 年的17.9% 下降到2022 年的14.5%，在配合飼料產量增加8400 余萬噸的情況下，飼用豆粕用量從7000 萬噸減少到2022 年的6580 萬噸，有效遏制了大豆進口量的持續增長。

低蛋白日糧技術，是根據蛋白質氨基酸營養平衡理論，在不影響動物生產性能和產品品質的條件下，通過添加適宜種類和數量的工業氨基酸，降低日糧蛋白質水平、減少氮排放的技術。應用和推廣低蛋白日糧技術需要注意以下幾點：

1.使用凈能體系配制低蛋白日糧凈能是采食飼料總能扣除糞能、尿能和熱增耗后，用于動物機體維持和生產的能量。在早期的關于豬的低蛋白日糧研究中，屢屢發現低蛋白日糧使豬變肥。后來的研究發現，這些研究的一個主要缺陷是簡單地用玉米替代豆粕。多數生理階段中，玉米消化能或代謝能低于豆粕，但玉米的凈能遠高于豆粕（表3）。簡單地用玉米替代豆粕使多余的能量沉積為脂肪。后來的研究用凈能體系基本解決了飼喂低蛋白日糧使豬胴體變肥的問題。筆者課題組用9 個動物試驗建立了生長育肥豬的凈能需要量和凈能賴氨酸平衡模式（易學武，2010）。在農業農村部畜牧獸醫局的支持下，已經測定了白羽肉雞、黃羽肉雞、蛋雞主要飼料原料的凈能值。

表3 玉米和豆粕有效能含量的比較單位：kcal/kg

2.氨基酸平衡氨基酸之間的相互平衡是用好低蛋白日糧的關鍵技術之一。筆者課題組對豬不同階段低蛋白質日糧條件下蛋白質和標準回腸可消化氨基酸需要量開展了近20 年的工作，系統研究了低蛋白日糧對豬生長性能、胴體品質、肉品質、氮排放、腸道健康的影響以及氨基酸代謝與其他營養物質的互作等方面的研究，獲得了比較系統的參數，并進行了不同規模的驗證。這些參數成為制定國家推薦標準《仔豬、生長育肥豬配合飼料》和中國飼料工業協會團體標準《生豬低蛋白低豆粕多元化日糧生產技術規范》的基本依據。結合最近的研究數據，表4 列出了豬養殖全程各生理階段日糧粗蛋白質、凈能和氨基酸的推薦量，供讀者參考。

表4 豬養殖全程低蛋白日糧營養需要量

3.日糧碳氮適配技術低蛋白日糧使用大量的工業生產的晶體氨基酸，其吸收和轉運速度快于飼料原料中的結合氨基酸。而動物機體蛋白質的合成需要同步供給葡萄糖和氨基酸。因此，低蛋白日糧的配制需要適配的碳水化合物和蛋白質氨基酸組成。筆者課題組對生長豬的研究表明，不同消化速度的淀粉組合配制的低蛋白日糧，對豬的生長性能和日糧氮的沉積效率有顯著影響。當日糧中支鏈淀粉與直鏈淀粉的比例為4.88:1 時，生長豬的肌肉組織蛋白質合成量最大（圖1）。

圖1 低蛋白日糧中支鏈淀粉與直鏈淀粉比例對生長豬肌肉組織蛋白質合成速度的影響（數據來源于筆者課題組）

目前，在國家“十四五”重點研發計劃等的支持下，針對我國主要畜禽低蛋白日糧存在的問題，開始了低蛋白日糧中碳氮適配調節畜禽日糧氮高效利用與沉積的機制、凈能需要及凈能賴氨酸平衡模式、氨基酸平衡模式優化、礦物元素需要及電解質平衡模式、小品種氨基酸生物合成等研究工作，這些工作有望在2030 年將主要畜禽日糧蛋白水平從目前的14.9% 降低到12.9%，減少豆粕用量2000 萬噸左右。

（二）精準營養與飼養

人的精準營養是隨著精準醫療的出現而興起的，是通過基因解碼發現個體在營養元素吸收利用能力方面的差異，選擇適合自己的營養元素來達到身體平衡，其目的在于進行安全、高效的個性化營養干預，以維持機體健康、有效預防和控制疾病的發生發展，以求達到屬于自己的最佳營養。迄今為止，尚未有對動物的精準營養的明確定義。筆者理解的動物精準營養包括飼料營養價值的精準評價、畜禽營養需要量的精準評估、飼料精細化加工等，主要目的是實現營養平衡，最大程度提高飼料轉化效率，滿足動物福利狀態下的飼料養分最大程度利用和最小的環境排放。精準飼喂則是借助數字技術和智能裝備減少飼料浪費。

2010 年以來，在國家科技計劃和農業農村部的支持下，相繼評價了70 個飼料原料的營養價值，優化了豬、家禽、牛、羊等主要畜禽的營養需要量參數，制修訂了其飼養標準。在飼料原料預處理與飼料精細化加工方面，通過微生物酶、真菌毒素降解酶對DDGS 等進行原位改性增值，蛋白利用率提高5%以上，嘔吐毒素降低50%以上。

當前，數字技術在養殖業的應用得到重視，并與智能裝備相結合。一些企業和研究機構通過構建畜禽飼料智能化生產平臺架構與數據采集技術，研發了邊緣端數據采集產品-智能網關，大幅度提升畜禽飼料數字化、智能化生產水平。在精準飼喂技術和裝備也取得了相當的進展，如前端獲得豬群基礎數據（體重、采食量、溫度等）、原料供應平臺檢測數據，細分個體（欄位）營養需要（營養濃度+ 飼喂量）、后端匹配專用料塔、料線和精喂儀等方面也取得了一些進展。一些企業提出了具有可操作性生豬養殖全域數字化節糧技術（表5）。

表5 生豬養殖全域數字化技術的節糧效果

精準營養和飼喂技術的發展，有望2030 年使主要畜禽的飼料轉化效率較目前提高5%，節約飼料用量2300 萬噸，按當前畜禽飼料平均14.9%的蛋白水平計算，將節約豆粕800 萬噸左右。

（三）發展反芻動物尿素緩釋和過瘤胃氨基酸技術

近年來，反芻動物配合飼料快速增長。利用非蛋白氮是反芻動物的特征，目前研究表明，緩釋尿素是成本低廉、利用效率最高的非蛋白氮。利用緩釋尿素和過瘤胃氨基酸產品替代日糧中的豆粕是完全可行的，可將育肥牛羊飼糧豆粕用量降低50%以上，今后的主要工作是提高緩釋尿素和過瘤胃氨基酸產品的制備水平，建立牛羊低蛋白低（無）豆粕多元化日糧配制技術體系。

（四）開發新型蛋白飼料資源

合成生物技術和轉化生物技術的迅猛發展，特別是傳統的工農業加工技術與現代生物工程技術的融合發展，給新型蛋白質飼料資源開發展示了令人鼓舞的前景。具有較大應用前景的新型蛋白質飼料原料主要包括下面5 個類型：（1） 動物源性蛋白。利用高溫、高壓、酶水解等技術處理淘汰和病死的農業動物、屠宰動物后的血液、毛皮動物的屠體等，在保證質量安全的前提下，可生產大量的動物蛋白。（2） 餐桌剩余物蛋白。綜合應用物理和生物技術，年可開發數量可觀的餐桌剩余物蛋白。（3） 一碳氣體合成細菌菌體蛋白。合成生物技術的發展突破了量產細菌菌體蛋白的技術瓶頸，主要問題是尾氣、甲烷等一碳氣體的來源和收集。（4） 酵母蛋白。利用微生物作為底盤菌和廉價的無機氮源，將秸稈、酒糟、醋糟、果渣等農業和食品工業副產物轉化為優質酵母蛋白。目前，需要突破上述工農業副產物中纖維的低成本降解技術和酵母菌對糖的利用技術。（5） 資源性昆蟲蛋白和藻類蛋白。黑水虻、黃粉蟲等資源性昆蟲，以及以微藻為代表的藻類蛋白是有發展前景的高品質飼用蛋白。目前，需要突破資源性昆蟲、微藻的生物育種與快繁技術，以提高其生物量，降低生產成本。

四、提高養殖效率給豆粕減量提供了很大空間

經過多年努力，我國畜禽養殖效率已有長足進步。但與畜牧業發達國家相比，仍有很大差距。以豬和蛋雞為例，據AHDB 數據，2021 年丹麥全國平均PSY 34 頭，生長育肥豬（30～115 kg）平均日增重1032 g、料重比2.58。如果我國生豬養殖效率能達到丹麥等歐洲國家的平均水平，至少可以少養1000 萬頭母豬，可節約飼料1000 萬噸，按照母豬日糧13%的蛋白水平計算，可減少豆粕用量300 萬噸。我國存欄蛋雞14 億只，平均產蛋量18 公斤，如能達到美國21 公斤的平均產蛋量，按照目前17% 的蛋白水平計算，又可減少豆粕用量300 萬噸。近年來，我國在畜禽良種快繁、畜禽繁殖障礙病的防治、養殖環境控制技術、種豬繁殖性能的營養調控和批次化生產、延長蛋雞產蛋高峰期等方面都取得了一定研究成果，加強這些成果的集成應用，提高畜禽養殖效率將給豆粕減量提供很大空間。

五、發展適度規模的家庭農牧場是實施豆粕減量行動的重要路徑

過去5 年，我國集約化、規模化養殖發展迅速，超大規模的畜禽養殖發展速度過快，造成工農業副產物利用率下降、氮磷鉀等養分嚴重流失和環境污染，推高了養殖業對糧食的依賴。以生豬為例，在2013-2022 年的10 年間，我國大規模、超大規模生豬養殖量由不足2% 提高到近30%。與2013 年相比，豬肉產量增加了48 萬噸，但工業飼料消耗增加了5186 萬噸（表6），按糧食占比85% 計算，多消耗糧食4400 余萬噸。也就是說，大規模、超大規模養豬的發展，用4400 萬噸糧食換回來了48 萬噸豬肉。

表6 2013-2022 年我國生豬生產成績

上世紀90 年代，歐美等發達國家也是在經歷了規模化、專業化養殖的過程，90 年代后，他們不得不重新審視規?；?、專業化畜禽養殖，主要原因是：（1）專業化、規模化畜禽養殖的不斷擴大，造成廢棄物產量大且集中，對周圍土壤、水源和空氣產生嚴重污染；（2）種植業生產專業化，作物品種單一，長時間使用化學合成農藥和化肥，造成土壤板結、地力下降，同時污染地下水、河流；（3）農作物秸稈量大且集中，難于處理；（4）種養分離導致的農業廢棄物污染嚴重影響農業可持續發展。

當前，歐美等發達國家對種養結合農業系統的做法主要包括：從國家戰略高度制定綜合養分管理計劃，健全種養結合農業專項法律法規；根據種植資源結構分布，合理布局畜牧產業空間格局；實行牧草與作物輪作，提升土壤養分綜合價值；以種定養，限制大規模的畜禽養殖，例如，德國規定每公頃土地的畜禽飼養量為牛9 頭、羊18 只、豬15 頭、雞3000 只、鴨450 只；推動有機農業發展，提高農業附加值。

實現種養結合農業系統的關鍵是農業聯合體（農業合作社）。例如，歐洲模式主要是：產業聯合體+ 公司為主的曾祖代GGP 和祖代GP+家庭農場300～500 頭母豬PS+ 幾百畝以上土地。發展適度規模的種養結合的家庭牧場對減少豆粕用量、促進畜牧業高質量可持續發展具有重要意義。歐美等發達國家的做法和經驗值得我國借鑒，他們的種養結合農業系統模式是我國畜禽養殖業未來主要發展方向。

綜上所述，審視我國養殖業從不用豆粕，到依賴豆粕的歷史變遷，有畜牧水產養殖業快速發展需求的因素，也有復雜的國際影響因素。通過飼料營養和飼養科技創新，推動養殖業走“開源增料、提質增效”的發展道路，加減法并用，完全有希望把豆粕在飼料中的占比降到8%，飼用需求總量就可以控制在4000 萬噸左右，折算成大豆是5000 萬噸左右，相當于10 年前的進口水平。