畜牧产业科技创新研讨会
2023年7月23日，由中国畜牧兽医学会主办，中国农业大学动物科学技术学院协办，中国畜牧兽医学会期刊编辑学分会、《中国畜牧兽医杂志》有限公司承办的在北京顺利召开。23日，中国农业大学动物科学技术学院曾祥芳教授做了《畜牧科技发展与创新需求》报告。曾祥芳教授表示，在当前的畜牧产业形势下，降本增效、开源节流成为行业发展的主题，具体措施应从提高养殖效率、提高动物机体碳氮沉积效率、开发新型蛋白质饲料资源、精准营养与发展种养结合联合体5个方面开展。
从当前形势来看，国内畜禽生产成本大幅上升，比较优势明显下降。2014—2017年，我国小麦、稻谷、玉米的生产成本分别提高127%、149%和131%，分别是美国的1.5、1.5和2.4倍，从而导致国内外价格倒挂程度加深。三大主粮价格比国际价格高出70%左右，猪肉、牛肉高出1倍左右。生猪养殖饲料成本861元/头，是美国的4.5倍。原料奶生产成本3.3元/kg，新西兰、澳大利亚1.4~1.6元/kg，美国1.7~1.9元/kg，欧盟1.9~2.1元/kg。
此外，我国畜禽业还面临生产效率偏低及饲料资源短缺等问题。与养殖水平先进的国家相比，我国生产单位畜禽产品饲料用量多，猪多21%，肉牛多27%，肉禽多9%。饲用消费占我国粮食总消费量的48.2%，而饲料原料中有很大一部分需要从国外进口，尤其是蛋白类饲料资源。2022年我国进口大豆9 108万t，饲料用8 145万t，占比89.4%；2022年进口谷物5 597万t，饲料用4 547万t，占比81.5%；2022年大豆进口价格较2021年增长23.1%，谷物增长22.4%。大豆饲料资源匮乏成为限制畜牧产业发展的“卡脖子”问题，但全球范围内替代豆粕的存量植物蛋白资源非常有限。因此，需要通过一些科技创新举措来实现降本增效，开源节流，具体措施包括提高养殖效率、提高动物机体碳氮沉积效率、开发新型蛋白质饲料资源、精准营养与发展种养结合联合体5个方面。
一、提高养殖效率
2022年，我国出栏生猪6.99亿头，能繁母猪存栏量4 390万头，依此推算出每头母猪每年提供的上市猪在16头左右，每头母猪每年生产的仔猪数（PSY）在18~20头，养猪生产效率较低，与养猪发达国家存在较大差距。若PSY能到达丹麦的水平（30头），我国能繁母猪存栏量可降低2 000万头，对应可以节约2 400万t的饲料。
在养猪生产中，决定PSY的关键因素主要是母猪妊娠早期（胚胎着床期）胚胎死亡率高（约45%）、仔猪断奶前后腹泻率和死亡率高（分别达30%和15%）。在提高妊娠早期存活率方面，曾祥芳团队做了一系列的营养调控关键技术研究，发现母猪的氨基酸和脂肪酸代谢异常是造成高产母猪繁殖性能降低的重要原因，以及神经酸可作为快速诊断母猪繁殖性能降低的关键脂类生物标志物，发明了其快速检测技术，为快速诊断母猪繁殖性能提供了创新的方法和手段。另外，建立了能灵敏响应促卵泡激素和促黄体激素的猪卵巢颗粒细胞系，创建了调节猪早期胚胎发育的营养物质高通量筛选细胞模型，高效筛选到了提高早期胚胎存活的功能性物质，为快速筛选提高早期存活的高效功能性物质提供了创新的方法和手段。
在功能性物质方面，研究发现精氨酸通过激活PI3K/PKB/mTOR/NOS/NO通路，提高大鼠早期胚胎成活率，并且通过母猪大群实验证实了日粮中添加1%精氨酸可提高母猪的窝产活仔数，但是精氨酸在应用中也存在一定问题，如用量大、成本高（每头母猪增加48元的成本）、在体内半衰期短以及影响肠道赖氨酸和组氨酸的吸收等。后续发现，氮氨甲酰谷氨酸（NCG）能促进精氨酸家族氨基酸内源合成，显著改善早期胚胎发育，与精氨酸有相似的效果。近期研究发现，蛋氨酸对胚胎发育的重要性超越了甜菜碱、胆碱和叶酸。除了用于合成蛋白质，还有大部分的蛋氨酸作用于胚胎细胞的遗传物质。通过母猪饲养试验对蛋氨酸进行验证，发现蛋氨酸可有效改善母猪的繁殖性能。另外，团队对色氨酸进行了初探，发现色氨酸对卵母细胞成熟率有显著的促进作用，这提示色氨酸能够提高卵母细胞质量，可能在母猪后备阶段和断奶再发情阶段起到重要的作用。
除了在氨基酸方面进行研究外，团队在脂肪酸方面也进行了研究。如研究发现中短链脂肪酸对母猪繁殖性能有很好的改善效果，还可以降低母猪肠道和生殖道致病菌水平。
二、提高动物机体氮沉积效率
目前，我国猪和家禽对日粮碳氮的沉积效率较低（猪：碳40%，氮52%，家禽：碳35%，氮48%），这意味着饲喂动物的饲料中有接近一半的蛋白质被浪费。因此，需要从提高动物机体氮沉积率方向，来节约蛋白质资源。低蛋白日粮成为相当长时期内解决蛋白饲料资源短缺的非常重要的途径。
在低蛋白日粮中，提高日粮碳氮沉积效率的关键就是日粮碳氮源适配技术。众所周知，低蛋白日粮中加入了色氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸等氨基酸，这类氨基酸可以被肠道直接吸收转运，但饲料中的淀粉则需要酶水解成葡萄糖，进而合成蛋白质，氨基酸和葡萄糖在吸收转运上的时差影响了氮在肌肉蛋白质上的合成效率。通过日粮碳氮源适配技术可以提高低蛋白日粮中氨基酸和淀粉的协同性，提高氮的利用率。
在低蛋白日粮中饲粮淀粉和氨基酸偶联匹配技术研究中，发现低蛋白日粮淀粉组成决定葡萄糖转运至肌肉的时效性，确定肌肉组织最大蛋白合成的低蛋白日粮支链淀粉和直链淀粉比例（4.88）。对于蛋白水平能低到什么程度，Rocha等通过荟萃分析估计了不会影响猪生长性能日粮最低粗蛋白质（CP）水平，保育猪为16.3%～18.4%，生长猪为14.5%~16.2%，育肥猪在10.3%～12.5%。伴随着小品种氨基酸产业的持续发展，饲用小品种氨基酸微生物高效制备技术日臻成熟，日粮最低CP水平还可以继续降低。
目前，5种晶体氨基酸（赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、色氨酸、缬氨酸）已被较为普遍应用于低蛋白日粮中。根据蛋白质降低的程度，异亮氨酸是第6种需要补充的限制性氨基酸。精氨酸、组氨酸、苯丙氨酸的碳骨架不能由动物细胞直接合成，随着日粮蛋白水平的进一步降低，这几种氨基酸可能成为下一步限制性氨基酸。
在“十四五”重点研发计划的“畜禽低蛋白低豆粕多元化日粮配制与节粮技术”中，谯仕彦团队依托净能赖氨酸及限制性氨基酸平衡技术，在新的项目中进行了技术升级，加入了氮高效利用的日粮碳氮适配技术、矿物质营养需要及电解质平衡技术、低蛋白低豆粕多元化日粮配制与节粮技术，解决我国蛋白饲料资源短缺的现状。
三、开发新型蛋白质饲料资源
我国非粮生物质资源体量丰富，如农产品加工废弃物5.8亿t，各类农作物秸秆年产量达9亿t，我国青草、水生植物10.5亿t，林业废弃物1.4亿t，畜禽粪便14.7亿t。如果能把这些非粮生物质资源通过生物转化，变为能量/蛋白饲料资源，就能节约相当多的粮食资源。
发展生物制造蛋白饲料，实现新型蛋白饲料源头开发与创制，对我国彻底摆脱大豆过度依赖进口，实现饲料粮自主可控、保障国家粮食安全和畜禽水产品供给具有重要意义。生物制造蛋白饲料目前主要包括三大类，第一类是微生物蛋白，第二类是黑水虻、黄粉虫等昆虫蛋白，第三类为藻类蛋白。最有潜力的是微生物蛋白，包括工业尾气制造乙醇梭菌蛋白、甲烷制造菌体蛋白、农副产物制造酵母蛋白饲料。
四、精准营养
动物精准营养包括饲料营养价值精准评定、动物营养需要的精准估测、饲料精细化加工、精准饲喂等，有利于满足动物福利状态下的饲料养分最大程度利用和最小的环境排放，节约饲料资源。
饲料原料的营养价值是变化的，饲料原料自身的变异（产地、品种、加工、储存）、评价方法、加工工艺以及动物生长、生理阶段都会对饲料原料营养价值产生影响，因此饲料营养价值评定的标准尤为重要。目前，饲料营养价值评定都是以可消化的成分居多，而可消化的成分并不都能被动物利用，因此需要从饲料营养价值的可消化性向可代谢和可利用性转变。另外，评定体系的研究思维也要从静态向动态转变，评定体系向模型化、标准化、可操作化方向发展，根据需求选择合理的评价指标和方法。
在饲料原料价值评定方向，国家饲料工程技术研究中心建立了基于关键化学组分的猪饲料有效养分动态预测模型，使饲料厂能够使用有效能和可消化氨基酸设计配方，提高了饲料利用效率，降低了配方成本。此外，基于近红外光谱的猪饲料有效养分动态预测模型，建立了猪主要饲料原料有效能快速预测模型，为企业快速获取饲料中有效养分、控制产品质量、提高配方的准确性提供了技术支撑。
在动物需要营养精准估测中，研究中心做了猪养殖全程净能及可消化限制性氨基酸需要研究。基于以上研究，建立了精准营养大数据平台——FeedSaas。
五、发展种养结合的联合体
发展种养结合畜禽绿色健康养殖模式，是保障粮食安全、减少资源消耗和环境排放的重要途径。种养结合养殖是指在一定土地管理区域内，通过种植业和养殖业科学、高效、有机结合，促进物质的循环利用，带动种植业与养殖业之间的物质和能量循环，实现农业生产过程的清洁化、绿色化，降低农业活动对环境有害影响的一种循环农业生产经营模式。
我国种养结合绿色健康养殖模式取得了一定成就，农作物秸秆饲料化利用率有所提升，综合利用水平明显提高。2021年，全国农作物秸秆利用量6.47亿t，综合利用率达88.1%：秸秆肥料化利用率为51.2%，饲料化利用率为18.20%，燃料化利用率为13.79%，基料化利用率为2.43%，原料化利用率为2.47%。另外，标准化规模养殖程度不断提高，建成标准化规模化生猪养殖场6万余个，奶牛养殖场5 700个，肉牛、肉羊养殖场2 400多个，养殖废弃物减量化成效显著。农村沼气建设持续推进，全国沼气用户达到4 300万户，沼气工程10万处，全国沼气年生产量达158亿立方米，替代2 500万t标准煤，减少二氧化碳6 000万t，畜禽粪便利用率明显提升。
同时，我国种养结合绿色健康养殖模式发展也存在着一些问题。第一是种养结合农户比例急剧下降，积极性不高。1986—2017年，我国种植业和养殖业相结合的农户比例从71.24%大幅下降至12.15%，仅耕种家庭从25.60%增加到56.63%，仅饲养牲畜的家庭保持在5.49%左右，还有一大批农户已完全退出种养殖农业生产。第二是我国畜牧业的资源环境代价较大。2010年我国粪肥氮素损失高达78%，磷、钾损失超过50%，最大的损失发生在畜禽圈舍饲养和粪污储存阶段。第三是单项措施多，统筹推进的合力不够。第四是规模化集约化养殖与种植业脱节，缺乏鼓励种养结合相关政策。第五是利益链条不完整，废弃物利用有效运营机制缺乏。第六是超大规模和大规模养殖挤压散户养殖生存空间。
从欧美发达国家种养结合的情况来看，其成功的经验在于从国家战略高度制定综合养分管理计划，健全种养结合农业专项法律法规；根据种植资源分布结构，合理布局畜牧产业空间格局；实行作物与牧草轮作，提升土壤养分综合价值；以种定养，限制大规模的畜禽养殖；推动有机农业发展，提高农业附加值。因此，我国应发展适度规模的种养结合家庭农场，构建养分管理体系，严格制定养分管理计划，合理布局畜牧产业，就近实现种养结合，发展有机农业，提高经营收入，着力改善农业发展环境，提高农民整体素质水平，推动我国种养结合绿色健康养殖的发展。
