饲料资源开发利用与节能减排.ppt

动物营养研究所,Animal Product Safty and Quality,Animal Product Safty and Quality,SHAN AN SHAN,Animal Product Safty and Quality,饲料资源开发利用与节能减排,单安山 （东北农业大学） 2010.10,前 言,动物营养研究所,21世纪畜牧业三大“压力”,畜产品质量与安全,饲料资源,养殖业,环境保护,动物营养研究所,全球气象，变化莫测，灾祸不断 如俄罗斯、美国大面积干旱，今年全球粮食减产已成定局；巴基斯坦、中国等国家发生大面积洪灾。今年中国洪灾波及28省，两亿多人口，2000多人死亡或失踪，农作物受灾1000万公顷，直接经济损失2000多亿元 厄尔尼诺现象(及“拉尼娜”现象) 是指地处太平洋热带地区的海水大范围异常增温现象，这一现象造成了地球温度的升高(“拉尼娜”现象与此相反） ，使影响气候的各种因素失衡，从而导致气候异常 温室效应（全球变暖） 由于大气中二氧化碳、甲烷等气体含量增加，使全球气温升高的现象。 二氧化碳等气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，对红外线进行反射，使地球表面变热起来。造成气象地质等自然灾害加剧,温室效应,动物营养研究所,2009年大气中CO2浓度达到387 LL，为历史最高值； 从19世纪末到20世纪末的100年中，全球年平均气温上升了0.7 ，而20世纪90年代是自1840年有正式气象记录以来最热的十年； 低碳经济最先由英国在2003年提出，是指以低能消耗、低污染、低排放为基础的经济模式； 2009年12月7日在哥本哈根举行的世界气候大会上，参会国家提出各自减排比例； 我国研究应对气候变化工作，决定到2020年的温室气体排放量比2005年下降40 45。,节能减排（低碳经济）背景,动物营养研究所,世界人口增加 直接排放温室气体 现代工业社会活动 过多燃烧煤炭、石油和天然气，大量排放尾气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的 人类活动和大自然 还排放其他温室气体，它们是：氟氯烃（CFC、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物气体 海洋、草原和森林破坏 地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上草原、森林 农业生产活动（主要是养殖业生产） 动物直接向环境排放二氧化碳、甲烷等废气,温室效应的原因,动物营养研究所,畜牧产业是温室气体排放的重大来源之一； 根据食品与农业组织(FAO)统计，温室气体排放量的18 来自家畜。其中包括CO2排放量的9 、CH4排放量的37和N2O排放量的65； 随着畜禽产品需求的不断增加，生产规模不断扩大，导致三大问题：粪便排放量大，污染物波及面广；全球生态与气象压力。,畜牧业与碳氮排放,动物营养研究所,2008我国肉类总产量达到7187.7万吨，年出栏猪61016.6万头，牛4446.1万头，羊26144.2万头；,20022008各种牲畜年底存栏数（万头）,中国动物养殖业,动物营养研究所,畜禽污染物年排泄系数,2008年存栏数为例推算： 猪排粪1.84亿吨，尿3.04亿吨， 总氮208.78万吨； 牛排粪7.72亿吨，尿3.86亿吨， 总氮645.14万吨； 羊排粪2.67亿吨， 总氮64万吨 家禽粪3.42亿吨， 总氮162.5万吨 合计粪15.45亿吨，尿6.90亿吨，总氮1080万吨 气体CO2 、CH4、N2O等排放量？,动物营养研究所,动物排泄物：废气、含氨化合物、钙、磷、微量元素及某些药物等，造成土、水、气等污染，产生生态和气象灾害 牧区长期超载、过牧：导致草地的退化、沙化、盐碱化面积达原草地面积的90%以上，在我国331.1万平方公里的干旱、半干旱和亚湿润干旱区，由于过度垦殖、放牧和粗放经营导致了3700万公顷土地沙化（占全区沙漠和沙化土地面积的35.1%）；773万公顷耕地退化（占40.1%）；1.05亿公顷草地退化（占56.6%）和水土流失的土地面积达2500万公顷,环境污染、生态破坏和气象灾害,动物营养研究所,我国生产肉、蛋、奶及粮食总产量（万吨）,资料来源：中国统计年鉴2009，所需精料总量为折算数据。,动物营养研究所,我国的粮食总产量、人畜粮食总需求和粮食缺口变化情况,人的口粮需求： 13亿人（ 100kg/人） =13000 口粮外剩余： 52870.9 13000 = 39870.9 饲料粮缺口： 39870.9 45760.8 = 5889.9,中国粮食缺口（万吨）,动物营养研究所,中国饲料原料进口况（万吨）,动物营养研究所,我国饲料原料用于饲料比率,动物营养研究所,肉、蛋品中胆固醇含量过高，风味差 肉鸡、肥育猪体脂含量过高 牛奶脂肪和蛋白含量较低,畜产品质量问题,动物营养研究所,2010 南亚，超级细菌NDM-1 2009 甲流H1N1（猪流感） 2008 中国，“三聚氰胺” 2005 安徽阜阳，大头婴事件 2004-2005 禽流感 2002 英国、日本等30多个国家，“军团菌病” 2001 中国浙江“瘦肉精”事件 1999 比利时，“二恶英”（DIOXIN） 1987-1999 流行于英国，发现于30多个国家的“疯牛病”（MAD COW DISEASE），造成巨大的经济损失和社会恐慌 1970- 饲料用抗生素安全问题,畜产品安全 触动世界神经,动物营养研究所,1、碳、氮排放量大，污染环境 2、消耗大量粮食，饲料资源短缺 3、现有一些饲料资源用于饲料 及动物对其消化利用率低 4、畜产品质量下降，影响消费者消费 5、饲料与畜产品安全问题严重，影响人体健康,中国畜牧业（饲料业） 面临的严峻挑战,影响行业可持续发展 影响消费者健康和生活质量 影响社会稳定与和谐 影响全球生态与环境 不仅是个产业问题，而且是严重的社会问题 应该放在国家战略予以重视和解决,动物营养研究所,应对措施,饲料资源开拓 改进饲料加工调制工艺 饲料营养价值评定 饲料营养平衡技术 畜产品品质改进 饲料、动物及畜产品安全控制,动物营养研究所,饲料资源开发利用与节能减排系统工程图,研究开发路线,1、饲料资源开拓,动物营养研究所,我国的耕地面积正在逐年减少，因此，利用扩大种植面积来提高粮食的总产量作用十分有限。 注：红线为中国2007年1号文件规定的全国18亿亩（即120 000千公顷）的耕地红线。 数据来自中国国家统计局。,扩大种植面积几无可能,动物营养研究所,提高单位面积产量进展缓慢,各种粮食作物的单位面积产量变幅较小，通过增加单产来提高粮食产量的速度缓慢，潜力有限，有的年份甚至可能出现负增长。,动物营养研究所,对饲料涵义的再认识, 要改变解决食物问题全靠粮食的认识； 要区别广义的饲料作物与粮食作物的概念； 种植业要树立按养殖业所需科学安排生产的观念； 要改变不能用于食物的农作物主、副产品都可以满足养殖业所需的认识误区； 要科学发展不以获取籽实为唯一目标的“营养体农业”生产体系。,动物营养研究所,品种选择（喂什么种什么）,选择饲料作物品种替代粮食作物品种，是解决饲料粮食短缺的有效途径之一。饲料（青贮）玉米、饲料甜菜、饲料胡萝卜等。 青贮玉米大多数品种营养价值高、单位面积生物学产量（植株全部干重）较高(比粮食玉米品种高3-5倍)，具有气味芳香、柔软多汁、适口性好、原料中营养成分保存多、损失少等特点，是奶牛、肉牛一年四季特别是冬春季节的优良饲料。 在“秸秆畜牧业”的形势下，对于满足奶牛、肉牛养殖业快速发展的饲草料需求，缓解草场压力，青贮玉米在生产和利用上具有较大的潜力，也是解决我国粮食供需矛盾，实现粮饲有效性供给的较好途径。 高油、高蛋白（高赖氨酸）玉米，高油、高蛋白大豆,动物营养研究所,开发可利用饲料新资源,水稻收获时稻秆还处于青绿状态（称鲜稻秆），其各项指标较适于作青贮饲料。 鲜稻秆打捆窖贮工艺：水稻割前摘脱联合收获 机收获谷粒捡拾打捆收获鲜稻秆（打捆同时按比 例自动喷入乳酸菌添加剂）鲜稻秆捆运输装窖 压实并密闭贮存。,动物营养研究所,鲜水稻秆制作青贮饲料,动物营养研究所,宏量饲料资源开发利用,动物营养研究所,矿物质饲料原料开发利用,动物营养研究所,饲料添加剂开发利用,2、改进饲料加工调制工艺,动物营养研究所,饲料资源高效利用技术路线图,饲料原料,物理处理方法,（,膨,化,、,喷雾干燥等,）,生物处理方法,（,酶,解,、,发酵等,）,化学处理方法,（,酸,碱水解,、,水解,）,营养价值评定,动物模型,近红外技术,体外消化技术,生物安全性,畜禽,（,不同品种,、,不同生长阶段,）,生,长,性,能,肉,品,质,分,子,指,标,蛋,白,周,转,消,化,道,形,态,血,清,生,理,生,化,养,分,利,用,动物营养研究所,改进饲料加工工艺,粉碎、制粒和挤压是当前饲料加工的主要加工工艺。 制粒和挤压是一种较先进的加工技术，相对粉料还可减少成品饲料的分级现象和分离程度，保证动物采食全价的平衡日粮，从而改善饲料利用效率。 科学加工工艺对消除饲料中的抗营养因子、提高饲料中营养物质的消化率和利用率，降低动物对营养物质的排泄量，减少对环境的污染均有积极的作用。,动物营养研究所,改进饲料调制工艺,饲料处理工艺主要有以下三种，不同的原料选择相应的处理方法，消化率会有不同程度的提高。 物理法：膨化、热处理和辐照处理 化学法：酸碱降解法和金属盐催化降解法 生物学法：微生物发酵处理、酶解法和生物育种法,动物营养研究所,常见植物性饲料的抗营养因子及处理方法,3、饲料营养价值评定,动物营养研究所,饲料评定方法,物理评定：感官评定、显微镜检测和饲料容重测量 化学评定：概略养分分析法，近红外技术 消化试验：内消化试验、离体消化试验和尼龙袋法 代谢试验：氮平衡试验和碳平衡试验 饲养试验,动物营养研究所,饲料能量的营养价值评定,饲料的能量评定体系经历了几十年的发展，逐渐形成了建立在能量守恒基础上的消化能体系、代谢能体系及净能体系。 家禽以代谢能评定饲料营养价值。 消化能一直作为猪饲料能量供给指标，相比较而言净能更能反映饲料真实能值，也更能准确地预测猪的生产性能。,动物营养研究所,饲料蛋白质的营养价值评定,饲料氨基酸(AA)消化率的测定是评定猪禽饲料蛋白质营养价值的一个重要指标。 猪饲料中氨基酸消化率的测定经历了粪表观消化率、回肠表观消化率（AID）、回肠真消化率（TID）等阶段，目前标准化回肠消化率（SID）相对科学并且得到国际的认可。,4、饲料营养平衡技术,动物营养研究所,日粮营养平衡,通过多种蛋白质饲料原料混合后，氨基酸等养分的互补作用，可以使日粮氨基酸组成达到最佳平衡，从而降低日粮蛋白质水平，节省蛋白质资源，降低饲料成本，同时减少氮的排放污染。,动物营养研究所,日粮营养平衡,真正意义上的平衡日粮 一方面各种营养物质之间比例合适，可满足动物的生长和生产需要。 另一方面也可以实现对资源的节约，特别是对蛋白质饲料和磷饲料资源的节约及减少对环境的污染。 主要包括：蛋白质或氨基酸与能量之间的平衡、氨基酸之间的平衡、钙磷平衡和电解质平衡等。,动物营养研究所,饲料原料营养特点,大豆饼粕中富赖氨酸，是生长育肥猪营养需要量的2倍，是蛋鸡营养需要量的4倍。 菜籽饼粕赖氨酸含量高，在饼粕类中仅次于大豆饼粕，居第二位，精氨酸含量低 。 棉籽饼粕精氨酸过高且胱氨酸丰富。 酒精糟及其残液干燥物DDGS，蛋氨酸和胱氨酸含量稍高，而色氨酸、赖氨酸明显不足。,动物营养研究所,饲料原料营养特点,鱼粉氨基酸的组成适于同其他饲料配伍，它的赖氨酸和蛋氨酸含量都很高，而精氨酸含量却较少，这正与大多数饲料的氨基酸组成相反，所以在使用鱼粉配制饲料时很容易在蛋白质水平满足要求时，使氨基酸的组成达到平衡 血粉氨基酸中赖氨酸含量很高 ，居天然饲料之首，亮氨酸含量也高，但蛋氨酸、异亮氨酸、色氨酸含量很低，故与其他饼粕(花生仁饼粕、棉仁饼粕)搭配，可改善饲养效果,动物营养研究所,饲料配制,应该根据动物营养标准的要求，把多种原料，根据营养互补的原则合理搭配，配出营养全面，成本低效益高的环保饲料。 不同来源各种蛋白质饲料所含氨基酸的种类和数量不同，利用各种蛋白质饲料氨基酸含量和比例不同，通过两种或两种以上饲料的配合，就能使氨基酸到达理想的水平，同时提高日粮中氮的利用率，减少粪尿中氮的排泄量。 把饲料配方的目标放在经济效益、社会效益与生态效益的结合点上，充分考虑影响饲粮配制效果的各种因素，才能配制出具有合理利用各种饲料资源、提高产品质量、降低饲养成本和环境危害的高质量饲料。,动物营养研究所,1960s - 最低成本线性模型 1970s - 最低成本线性模型 1980s - 最低成本线性模型 1990s - 最低成本线性模型 2000s - 最低成本线性模型 2010s - 最大效益（利润）非线性模型？ （Maximum Profit Non-Linear Model）,饲料配合模型,动物营养研究所,设饲料质量(以增重/饲料为代表)为X,饲料价格(元/kg)为Y,如果饲料的价格与饲料的质量之间为等比例对应关系,则Y/X为恒数Z, Z的概念是单位增重所耗饲料的价值(元/kg)。出栏动物重量为G (kg),市场价格V (元/kg), 如暂不考虑综合费用(人工、水电、固定资产折旧、营销费用、财务费用等),养养殖利润: P=GV-GZ=G (V-Z) 当V=Z时,盈亏平衡点; 当VZ时,盈利区;当V1.33Z时, 盈利区; 当V1.33Z), 选择优质优价饲料,因增加体重带来的收益大于消耗饲料投入, 所以, 此时选择优质优价饲料会带来更好的效益。 在亏损区(V1.33Z), 选择优质饲料, 因增加体重带来的收益不能抵消所耗饲料的投入,结果是增重越大,亏损越大。所以, 在亏损区, 应选择低质低价饲料,饲料选择模型,动物营养研究所,某猪场采购A、B两种饲料喂养两群猪,每群1000头, A饲料Fa=280t, 质量(增重/饲料)Xa=0.36,价格Ya=1.584元/kg, B饲料Fb=280t, 质量Xb=0.31,价格Yb=1.364元/kg, Z=Ya/Xa=Yb/ Xb=1.584/0.36=1.364/0.31=4.4 (元/kg) Ga=Fa Xa=2800.36=100.8t=100800kg Gb=Fb Xb=2800.31=86.8t=86800kg 在市场毛猪价格分别为5.852元/kg (V=1.33Z)、7元/kg (V 1.33Z)、5元/kg (V 1.33Z时, 选用A饲料比B饲料多盈利16072元。 当V=5时, Pa=Ga(V-1.33Z) = 100800(5-1.334.4) =-85881.6 (元) Pb=Gb(V-1.33Z) = 86800(5-1.334.4) =-73953.6 (元) Pa-Pb=-85881.6+73953.6=-11928 (元) 在V=51.33Z时,选择B饲料比A饲料少亏损11928元。,饲料选择举例,5、畜产品品质控制与改进,动物营养研究所,畜产品品质,畜禽胴体瘦肉率：饲料能值相同的情况下，饲料蛋白质相对较高的，胴体瘦肉率就高，脂肪相对较少。 蛋黄色泽：饲料中色素含量较高（黄色玉和青饲料 ），蛋黄色泽就较深 。 奶类的乳脂： 日粮中应适当搭配玉米、燕麦、花生饼、豆饼、鲜草 尽量减少棉籽饼、菜籽饼,不同种类饲料原料（经过加工处理）配制的日粮，即使满足了动物生长发育的营养需求，但对畜产品质量的影响是不同的。需要评估、评定与调控,动物营养研究所,数量 质量,回顾过去,人类长期处于食物供应匮乏状态饥不择食，慌不择路。人类从事农业生产和科技活动追求的首要目标就是解决数量问题. 这种状态在中国, 一直持续到上世纪七、八十年代改革开放后我们用了约年时间初步解决了畜产品数量供应问题，但因生物学质量与数量的负相关关系，畜产品质量却不断下降，而人民对质量的要求则越来越高，所以，必须在保证不牺牲数量的前提下解决畜产品质量这一难题,动物营养研究所,肉质形成的代谢基础 与营养调控原理,免疫学 细胞学 微生物学 内分泌学 分子生物学,性状形成,营养,肉品质,调 控,摄食,营养分配,代谢程序化,应激,功能基因,消化系统 发育,疾病,营养,改善环境，福利性养殖,基因,肉质性状,环境,影响肉质性状的因素,研究控制肉质形状的基因并予调控，开发利用引进国外优良品种，利用改良我国地方品种,营养干预机体代谢，促进肉质相关功能基因表达，改善肉品质将营养与环境、品种结合，提高肉品质,控制各饲养环节人畜共患病病原菌，保证畜产品卫生、安全和质量,肉质是多因素决定的形状，其中遗传育种、营养调控、环境福利、疾病防控是影响肉品质的四大主要因素。,动物营养研究所,技术路线（猪）,动物营养研究所,技术路线（鸡）,动物营养研究所,主营养素对猪、鸡肉质性状的母体效应及其机理,动物营养研究所,母体主营养素对猪、鸡子代肉质性状有明显的母体效应，主要表现为影响子代脂肪的沉积和肌纤维发育。母体不同营养素对子代的影响是不一致的，这跟动物种类、营养素的类别及水平都有关系 主营养素的母体效应有些为短期效应，在子代后期能得到补偿.而部分为长期效应，子代在后期不能得到补偿,还有部分在子代后期生长发育过程中才表现出明显的母体效应 主营养素母体效应的机理是通过调控营养素代谢与相关基因表达来实现的 不同动物种类母体效应的反映大多类似, 但也有不同之处。猪、鸡母代限蛋白和限能量皆可促进子代肌内脂肪的沉积，提高肌肉嫩度，改善肉质。 民猪抗逆性不仅与当代营养有关，与母体营养也有关，所以地方猪种特性的保持需要营养条件的配合。 课题研究结果揭示：子代肉质性状不仅与当代日粮营养水平有关，而且受母代营养水平的影响. 本结果为今后开展肉质性状营养调控的研究开辟了一条新的途径。,研究结论：,6、饲料、动物及畜产品安全控制,动物营养研究所,畜产品安全,影响畜产品安全的因素与控制 饲料原料：畜产品质量安全的保证和前提，保护人民健康的第一把钥匙 饲用抗生素问题-替代物（寡糖、植物提取物、抗菌肽、生菌剂等） 兽药残留：违规使用兽药 动物疫病：约50%的动物传染病可以人畜共患 养殖环境：饲养环境不卫生,动物营养研究所,植物提取物（女贞子、五味子）的制备工艺优化与其作用机理的研究 提取物的促生长作用机理 提取物（主要成分齐墩果酸）的动物免疫调节机理 提取物改善畜禽肉质的作用机理 提取物作为饲料添加剂的安全性测定 提取物对肥育猪抗氧化的作用机理 提