科學(xué)調(diào)控動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境

北京金寶貝

      在整個(gè)地球的食物鏈中，各種生物都能按自己的生存方式攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以保障整個(gè)生態(tài)的平衡。而營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流轉(zhuǎn)過(guò)程就是動(dòng)態(tài)的營(yíng)養(yǎng)過(guò)程，在這個(gè)營(yíng)養(yǎng)過(guò)程中由于主體的不同，從而形成了微生物營(yíng)養(yǎng)。植物營(yíng)養(yǎng)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)，當(dāng)食物鏈中某種生物的營(yíng)養(yǎng)過(guò)程的負(fù)擔(dān)過(guò)重就會(huì)打破整個(gè)生態(tài)平衡，對(duì)環(huán)境造成極大的破壞。

隨著動(dòng)物遺傳育種學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的發(fā)展，動(dòng)物的生產(chǎn)水平和對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率有了極大提高，這50％－75％取決于營(yíng)養(yǎng)研究的發(fā)展。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，動(dòng)物與營(yíng)養(yǎng)研究結(jié)合，使動(dòng)物生產(chǎn)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，動(dòng)物生產(chǎn)性能總體提高了50％－200％。豬的生長(zhǎng)速度和飼料利用率比50年以前提高了1倍以上。出欄時(shí)間縮短到6個(gè)月以下；奶牛產(chǎn)奶量比50年以前提高了6－8倍，最高達(dá)15倍以上；肉雞每增重1kg只需要1. 6－1.8kg飼料；肉牛每增重1kg已從過(guò)去的耗料8kg以上，下降到5－6kg左右。這樣就使動(dòng)物在生態(tài)鏈的營(yíng)養(yǎng)過(guò)程中負(fù)擔(dān)過(guò)重，而且近幾年片面追求動(dòng)物的高產(chǎn)，忽視了對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，這樣就造成全球矚目的水體富營(yíng)養(yǎng)化、酸雨的產(chǎn)生和全球溫室效應(yīng)等現(xiàn)象。

一、動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)中造成環(huán)境污染的原因

     動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、與動(dòng)物本身、飼料原料及加工工藝和人息息相關(guān)的過(guò)程，因此，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)對(duì)環(huán)境的影響的大小也取決于動(dòng)物本身、飼料和人。

1、動(dòng)物因素

任何動(dòng)物都不可能百分之百地利用所攝入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用效率較低，這也是高等動(dòng)物的生理特點(diǎn)和食物鏈所必需的。Kornegay等（1997）綜述了飼喂商品飼料豬的營(yíng)養(yǎng)平均數(shù)據(jù)，下列養(yǎng)分的表現(xiàn)消化率分別為：氮30％－55％、鈣30％－50％、磷20％－50％、鉀5％－20％、鈉10％－25％、鎂15%一 30％、銅5％－30％、鋅 5％－ 30％、錳 5％－10％和鐵5％－30％。從上面表現(xiàn)消化率看出，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排出量則高達(dá)：氮45％－60％，鈣和磷50％－80％，鉀、鈉、鎂、銅、鋅、錳和鐵70％－95％。因而，動(dòng)物排泄出的大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)環(huán)境造成污染，主要包括3個(gè)方面：土壤的營(yíng)養(yǎng)累積、水體污染和有害氣體。

（1）土壤的營(yíng)養(yǎng)累積

     飼料中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)動(dòng)物消化吸收后，大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以糞尿的形式排出體外，由于糞尿中含有較高的氮、磷、鉀及其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此，它是一種優(yōu)質(zhì)的土壤肥料。隨著大型養(yǎng)殖場(chǎng)的數(shù)目和飼養(yǎng)密度急劇增加，結(jié)果造成在很小的土地面積上生產(chǎn)出大量的糞尿，從而造成各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集。Mueller等（1994）認(rèn)為用豬的糞尿施肥3年后，與作物的正常需要量相比，土壤91cm深處的磷和鋅含量大約超出了4倍，鉀超出約1倍，而銅超出3倍。

（2）水體污染

     由于動(dòng)物體內(nèi)缺乏有效利用植酸磷的植酸酶和動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的利用不充分，這就造成動(dòng)物的排泄物中富含磷和氮等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。而糞尿中氮、磷和其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)多的排入土壤中，對(duì)包括地表水和地下水在內(nèi)的整個(gè)水質(zhì)均有不良影響。土壤中過(guò)量的氮經(jīng)雨水的沖洗使地下水中硝酸鹽含量增加，并有可能通過(guò)徑流進(jìn)入地表水；過(guò)量的磷會(huì)在土壤中大量聚集，當(dāng)磷被土壤顆粒吸收而不滲入地下水后，它會(huì)隨著土壤顆粒一起進(jìn)入溪流、湖泊和河流，并產(chǎn)生侵蝕作用，而且，磷是調(diào)節(jié)水生生物生長(zhǎng)的最大限制性營(yíng)養(yǎng)素，它刺激藻類和其它水生植物的生長(zhǎng)，這些生物的分解腐敗引起水質(zhì)的惡化，同時(shí)產(chǎn)生一些毒素和消耗大量的氧氣。另外，過(guò)量的鈣進(jìn)入地下水和地表水中引起水的硬化。

（3）有害氣體

由于動(dòng)物的排泄物中含有氮、硫、吲哚等物質(zhì)，不但產(chǎn)生大量的臭味影響環(huán)境，而且糞尿發(fā)酵后產(chǎn)生氨氣、硫化氫等有毒有害氣體，造成環(huán)境的日益惡化。

2、飼料因素

     飼料是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)所研究的主體，而飼料原料的來(lái)源主要是植物，它們中所含的抗?fàn)I養(yǎng)因子也是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境污染的原因之一。在生物進(jìn)化過(guò)程中，植物為了抵抗外來(lái)的侵害，從而本身就含有微量的阻礙動(dòng)物消化的物質(zhì)。飼料中常見(jiàn)的影響動(dòng)物對(duì)飼料消化利用的抗?fàn)I養(yǎng)因子有蛋白酶抑制劑、凝結(jié)素、單寧、脹氣因子、植酸、棉酚、非淀粉多糖等。

（1）蛋白酶抑制劑

     飼料中的蛋白酶抑制劑不但能抑制動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的消化利用，同時(shí)使動(dòng)物分泌更多消化蛋白質(zhì)的蛋白酶，這樣就使動(dòng)物體內(nèi)代謝加速、負(fù)擔(dān)加重，氮的排泄量就上升。

（2）植酸

     植酸是普遍存在于飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，它不僅與磷形成動(dòng)物難于消化的植酸磷，也可與蛋白質(zhì)和各種礦物質(zhì)形成絡(luò)合物，這樣就影響動(dòng)物對(duì)飼料中磷、蛋白質(zhì)和各種礦物質(zhì)的利用，從而排出體外對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響。

     谷類籽實(shí)中植酸磷含量約占總磷的59％－79％，小麥麩中占76％，而細(xì)米糠中可高達(dá)86％，油餅類達(dá)58％－70％。由于動(dòng)物體不能分泌水解植酸的植酸酶，只能依靠腸道中的微生物分泌的酶來(lái)水解。因此，動(dòng)物對(duì)植酸磷的利用率很低。一些研究表明，豬、雞只能利用玉米中磷的10.2％，豆粕中磷的25％－35％。不能被利用的植酸磷從糞便中排出體外，從而也造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

     由于植酸的肌醇環(huán)上磷酸根帶負(fù)電荷，因此植酸具有極強(qiáng)的螯合能力。在微酸性至堿性這一較寬的pH范圍內(nèi)，可與消化道內(nèi)多種金屬陽(yáng)離子，如鈣、鎂、鋅、鐵、錳、銅、鉻離于螯合形成不溶性復(fù)合鹽，不能被動(dòng)物消化吸收。因此，植酸導(dǎo)致動(dòng)物對(duì)鈣、鋅、鐵、錳、銅等礦物元素的利用率降低。同時(shí)，當(dāng)pH值較低時(shí)，植酸與蛋白質(zhì)分子結(jié)合形成蛋白質(zhì)一金屬離子一植酸鹽復(fù)合物，這種結(jié)合降低了蛋白質(zhì)的消化吸收。植酸也能與消化酶結(jié)合形成不溶性復(fù)合物，結(jié)果降低了多種消化酶的活性，包括蛋白質(zhì)水解酶、淀粉水解酶和脂肪酶，使蛋白質(zhì)、淀粉及脂肪消化與利用受到影響。

（3）非淀粉多糖

      在畜禽飼糧中使用的所有禾谷類原料都含有不同水平的非淀粉多糖，還存在于一些豆科植物中，包括扇豆和木薯中。非淀粉多糖可增加食糜粘性，阻礙內(nèi)源消化酶對(duì)食糜消化和消化酶的擴(kuò)散速度，導(dǎo)致養(yǎng)分吸收率降低。另外，非淀粉多糖可以通過(guò)改變水、蛋白質(zhì)、電解質(zhì)和脂類的內(nèi)源分泌而改變消化道功能，使腸道機(jī)械混合內(nèi)容物的能力減弱，脂肪乳化作用降低，腸道食糜中脂肪顆粒變大，消化率下降。

      總之，當(dāng)飼料中含有較高水平抗?fàn)I養(yǎng)因子時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化利用，這不僅造成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失和浪費(fèi)，而且會(huì)造成對(duì)生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重的氮、磷和多種礦物元素的污染。

3、人為因素

     為了保證動(dòng)物的身體健康、促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)速度和滿足人們的消費(fèi)需求，營(yíng)養(yǎng)學(xué)家在飼料中添加過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是導(dǎo)致排出比例增加的直接原因。另外，飼料中添加的各種抗生素、違禁藥物、高銅、高鋅、砷等物質(zhì)會(huì)在動(dòng)物體內(nèi)殘留或不能利用的經(jīng)動(dòng)物排出體外而對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染。

（1）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過(guò)量

     在飼料的配制過(guò)程中，營(yíng)養(yǎng)學(xué)家都會(huì)增加對(duì)某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量，以提供安全系數(shù)，用來(lái)彌補(bǔ)因飼料成分變異或不能確定所用原料養(yǎng)分利用率對(duì)飼養(yǎng)效果的影響。據(jù)Cromwell 1989）對(duì)幾所大學(xué)和飼料公司的磷推薦量進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果表明：大學(xué)推薦量的平均范圍是NRC（1988）的 110％－120％，而飼料公司磷的推薦量的平均范圍是NRC（1988）的120％－130％。這使得過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)排出體外對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染。

（2）高銅高鋅

      銅和鋅都是動(dòng)物必需的營(yíng)養(yǎng)元素，自從英國(guó)學(xué)者Braude首次發(fā)現(xiàn)飼料中高劑量銅對(duì)生長(zhǎng)豬有促生長(zhǎng)作用以來(lái)，大量的研究表明高銅對(duì)仔豬、中豬和大豬都有明顯的促生長(zhǎng)作用，氧化鋅在乳仔豬料中添加，具有收斂和抑菌殺菌的作用，可減少斷奶仔豬拉稀現(xiàn)象，因此，飼料中添加高銅高鋅風(fēng)靡一時(shí)，然而高劑量的銅和鋅會(huì)增加豬肉和肝臟中銅鋅的蓄積，同時(shí)顯著增加動(dòng)物對(duì)銅和鋅的排泄量。所以，飼料中添加高銅高鋅，不但增加了動(dòng)物的代謝負(fù)擔(dān)，降低了動(dòng)物的福利，而且增加土壤中銅鋅的積累，加重了土壤和生態(tài)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。

（3）胂制劑

     飼料中所使用的胂制劑一般為有機(jī)砷，它們具有廣譜殺菌作用，并對(duì)腸道寄生蟲(chóng)有殺死和抑制作用，因此，對(duì)動(dòng)物有很強(qiáng)的促生長(zhǎng)作用。有機(jī)砷雖然不象無(wú)機(jī)砷有毒，但長(zhǎng)期使用后向環(huán)境中排出量會(huì)增加，增加環(huán)境污染。

（4）抗生素和違禁藥物

抗生素作為動(dòng)物防病治病藥物已使用了幾十年，其不僅可以防病治病，而且可以使腸道壁變薄，有利于養(yǎng)分的消化吸收，具有明顯的促生長(zhǎng)作用。但是，由于使用抗生素會(huì)在動(dòng)物產(chǎn)品中殘留和長(zhǎng)期使用抗生素會(huì)對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生抗藥性，因此，抗生素的殘留會(huì)使人類健康受到威脅，而抗生素的耐藥性會(huì)打破生物界的生態(tài)平衡，同時(shí)，抗生素可能還有少量的隨著糞便排出直接影響微生物的生存。這樣在飼料中添加抗生素不但污染生態(tài)環(huán)境，而且可能破壞生態(tài)平衡。

      違禁藥物對(duì)生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)會(huì)有巨大的利潤(rùn)可圖，不法生產(chǎn)者在飼料中添加各種違禁藥物如“瘦肉精”“雌激素類”不但威脅人類健康，而且也影響生態(tài)環(huán)境。

二、動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)調(diào)控方法

1、確定日糧中動(dòng)物最佳吸收率的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量

     動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的最佳吸收率并不是動(dòng)物的最大生長(zhǎng)率時(shí)，隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供給量的增加，動(dòng)物的生長(zhǎng)速度趨于平衡，而動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用率則降低，在吸收率最大時(shí)，動(dòng)物的生長(zhǎng)速度卻還沒(méi)有達(dá)到最佳。因此，營(yíng)養(yǎng)學(xué)家設(shè)計(jì)配方時(shí)以達(dá)到最大生長(zhǎng)速度的95％－98％日糧，這樣就可以使動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收率達(dá)到最大，以減輕排泄物對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。這種方法與Heady等（1954）和Gahl等（1995）的豬的生產(chǎn)效率服從營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回報(bào)遞減原理的觀點(diǎn)。Heady等（1954）報(bào)道，用這個(gè)原理配制豬的日糧與追求最大增重而配制的日糧相比，氮和磷的排泄量下降。

2、精確設(shè)計(jì)飼料配方，確保飼料營(yíng)養(yǎng)平衡

      動(dòng)物并不能利用原料或飼料中全部氨基酸，而氨基酸平衡可以減少氮的排泄量。利用理想蛋白模式，特別是以可消化氨基酸為基礎(chǔ)的理想蛋白模式來(lái)配制日糧，可使飼料中的可利用氨基酸的水平和動(dòng)物對(duì)可利用氨基酸的需要量更加接近，提高氨基酸的利用率，減少某些過(guò)量氨基酸的代謝對(duì)動(dòng)物造成的營(yíng)養(yǎng)代謝負(fù)擔(dān)，更能降低氮的排泄量。

3、合理降低飼料中蛋白質(zhì)的水平和添加合成氨基酸

     合理降低飼料中的營(yíng)養(yǎng)水平可明顯增加動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用，減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排泄量。Caner等（1996）研究表明，飼喂蛋白質(zhì)水平降低4％并添加了合成賴氨酸、蘇氨酸、色氨酸和蛋氨酸的玉米一豆粕型日糧，氮的排出量減少了30％－40％。Kerr等（1999）研究表明，添加合成氨基酸后，日糧中粗蛋白質(zhì)每降低1％，總氮的排出量降低約8％。

4、階段性飼養(yǎng)

     動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要量隨著年齡、生理狀況和環(huán)境等因素而改變。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)此區(qū)別采取特定的飼養(yǎng)方法。階段性飼養(yǎng)能最大限度地滿足動(dòng)物不同條件下的實(shí)際營(yíng)養(yǎng)需要，從而有利于提高飼料的利用率、減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)尤其是氮、磷的流失。例如，在豬的飼養(yǎng)中，要將非必需氮的損失降到最低限度，氨基酸的添加量就必須不斷調(diào)整。而分階段飼養(yǎng)可達(dá)到以上目的，大約提高70％的飼料利用率并減少12％的氮和磷排泄量。階段性飼養(yǎng)對(duì)繁殖母豬氮排出量的減少也能起到作用。據(jù)報(bào)道，妊娠期和哺乳期飼喂不同飼料的母豬與使用同一種飼料相比，其氮的排出量分別減少了15％和21％。

5、開(kāi)發(fā)使用高品質(zhì)的飼料原料

     開(kāi)發(fā)高品質(zhì)的飼料原料是提高動(dòng)物消化利用率，減少排泄物質(zhì)對(duì)生態(tài)環(huán)境污染的最佳方法之一?，F(xiàn)今有很多的研究報(bào)告認(rèn)為，通過(guò)遺傳育種方法培育出的高賴氨酸、高有效磷玉米，其磷的相對(duì)生物學(xué)效價(jià)為45％－52％，而普通玉米為10％；賴氨酸和蛋氨酸等8種氨基酸的真消化率顯著高于普通玉米（Douglas等，2000）。

6、飼料加工工藝的改進(jìn)

      飼料加工工藝的改進(jìn)，如粉碎、混合、制粒以及膨化等有助于消除飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子、提高飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率和利用率，降低動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排泄量，減少對(duì)環(huán)境的污染。對(duì)干粉碎粒度而言，可以改變飼料轉(zhuǎn)化效率5％－10％，但不同動(dòng)物要求不一樣。制粒則可減少成品飼料的分級(jí)現(xiàn)象和分離程度，保證動(dòng)物采食全價(jià)的平衡日糧，從而改善飼料利用效率；膨化可以改變蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪等的分子結(jié)構(gòu)，不僅提高了動(dòng)物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率，而且降低了大豆等飼料原料的抗?fàn)I養(yǎng)因子，可改善飼料的消化利用率。

7、降低微量元素的排泄量

      有機(jī)微量元素的效價(jià)通常高于無(wú)機(jī)微量元素，所以用有機(jī)微量元素替代無(wú)機(jī)微量元素，可減少微量元素在飼料中的添加量。最近的研究表明：用氨基酸螯合鋅取代無(wú)機(jī)鋅可取得良好的效果。同時(shí)，應(yīng)充分考慮飼料原料中本身的微量元素含量，從而減少飼料中微量元素的添加量。另外，建立畜禽日糧微量元素地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，可以檢索出適用于不同地區(qū)的畜禽在不同的生長(zhǎng)階段、任何生產(chǎn)水平條件下的微量元素需要量，特別是能給出在特定地理環(huán)境條件及飼養(yǎng)背景下與其相關(guān)的微量元素的協(xié)同拮抗關(guān)系相應(yīng)的微量元素添加配方。這可改善動(dòng)物體內(nèi)的微量元素營(yíng)養(yǎng)狀況，降低微量元素的排泄量，減少環(huán)境污染。

8、合理使用飼料添加劑

      國(guó)內(nèi)外大量的研究表明，各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝作用不僅與這些物質(zhì)本身的特性有關(guān)，而且還受一些非營(yíng)養(yǎng)性代謝調(diào)節(jié)劑影響，包括酶制劑、益生素、酸化劑、中草藥等。這些物質(zhì)的合理使用，會(huì)改善動(dòng)物機(jī)體代謝機(jī)能，提高養(yǎng)分的利用率，從而減少動(dòng)物排泄物中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。飼料中尤其植物性飼料中含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子，如植酸、單寧、胰蛋白酶抑制因子、非淀粉多糖等，添加酶制劑可消除相應(yīng)的抗?fàn)I養(yǎng)因子，提高飼料利用率；大量的研究表明，日糧中添加植酸酶能提高氮，特別是磷的利用率，從而使磷的排出量降低25％－50％；非淀粉多糖酶的添加可促進(jìn)動(dòng)物對(duì)脂肪、淀粉、礦物質(zhì)如鈣、磷、鋅和蛋白質(zhì)的利用率，從而減少環(huán)境污染。石傳林（1998）在蛋雞飼糧中添加加酶益生素，使蛋雞產(chǎn)蛋率提高4.5％，飼料利用率則提高了8．8％，而于長(zhǎng)江（1998）在仔豬飼糧中添加 0．5％檸檬酸，使仔豬增重提高 25％，飼料利用率則提高了10％；中草藥兼有營(yíng)養(yǎng)與藥物兩種屬性，具有提供一定的營(yíng)養(yǎng)成分、并能殺菌、調(diào)節(jié)機(jī)體代謝機(jī)能和免疫機(jī)能的作用，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，提高飼料利用率。

三、結(jié)語(yǔ)

     畜牧生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的危害已經(jīng)引起了世界各國(guó)的共同關(guān)注。近年來(lái)，人們提出“生態(tài)營(yíng)養(yǎng)”這一概念，在解決環(huán)境污染這個(gè)問(wèn)題上堅(jiān)持“預(yù)防為主，防重于治”的原則，力求應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理，利用營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的方法從根本上消除污染源。總之，在生產(chǎn)實(shí)踐中，我們要運(yùn)用好營(yíng)養(yǎng)杠桿，既要考慮到動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要，又要考慮到對(duì)環(huán)境的影響，從而達(dá)到既提高生產(chǎn)效益，又減少環(huán)境污染的目的。