李德發(fā)

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畜牧科技的前沿進展及其對畜牧業(yè)發(fā)展的貢獻

李德發(fā)

畜牧業(yè)是農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟的重要組成部分，關(guān)系到糧食安全、食品安全、節(jié)能減排、勞動力就業(yè)、國際貿(mào)易等國家經(jīng)濟政治的各個方面，是引領(lǐng)中國農(nóng)業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。畜牧科技在畜牧業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

1 畜牧科技是中國畜牧業(yè)取得巨大成就的基礎(chǔ)

畜牧業(yè)的主要作用是將糧食或非糧食資源轉(zhuǎn)化為動物產(chǎn)品，因此，衡量畜牧業(yè)生產(chǎn)的效率是看用了多少糧食生產(chǎn)了多少動物產(chǎn)品。1980年中國人均糧食占有量大約為350千克，1995年之后，一直徘徊在400千克左右。也就是說在過去的30多年中，中國人均糧食占有量僅增加了50千克，增長了約15%。而同期中國肉類人均占有量由1980年的12.2千克增加到2014年的64.5千克，增長了約5.3倍；禽蛋由2.6千克增加到27.6千克，增長了約10.6倍；奶類由1.38千克增加到27.6千克，增長了約20倍；水產(chǎn)品由5.23千克增加到39千克，增長了約7.5倍。徹底扭轉(zhuǎn)了中國肉、蛋、奶、水產(chǎn)品嚴(yán)重短缺的局面，在滿足國民動物性食品需求、改善人民膳食結(jié)構(gòu)、提高國民健康水平、供給輕工原材料等各個方面取得了舉世矚目的成就。

除了政策性因素之外，畜產(chǎn)品數(shù)量的巨大增長主要源于科學(xué)技術(shù)的進步。首先是品種的遺傳改良。在過去的20多年間，中國通過引進外來品種，發(fā)揮雜交優(yōu)勢，實現(xiàn)了絕大部分地方品種的遺傳改良，提高了畜禽的生產(chǎn)水平。其次是飼料配制技術(shù)的進步。改革開放后，中國動物營養(yǎng)科學(xué)與飼料加工技術(shù)取得了很大成就，研究制訂定了豬、肉禽、蛋禽、肉牛、奶牛、羊等主要畜禽的飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，廣大科技人員在進行科學(xué)研究的同時，把先進的飼料飼養(yǎng)技術(shù)送到千家萬戶。據(jù)推算，推廣使用1噸配合飼料可為養(yǎng)殖業(yè)增收200元，2005年全國推廣配合飼料一項可為養(yǎng)殖業(yè)增加收入約160億元。第三是飼養(yǎng)管理水平的提高，集約化飼養(yǎng)得到迅速發(fā)展。

畜牧業(yè)技術(shù)的進步對中國改革開放以來社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的貢獻是巨大的。它不但滿足了中國人民對動物食品的需求，結(jié)束了憑票供應(yīng)的歷史，還節(jié)約了大量的糧食，鞏固了國家糧食安全。以生豬為例，改革開放前，中國生豬養(yǎng)殖基本上是以農(nóng)戶散養(yǎng)地方品種為主，并大多采用“稀湯灌大肚”的飼喂方式，養(yǎng)殖水平十分低下，一頭豬從出生到出欄需要一年之久，生產(chǎn)效率極其落后。改革開放后，優(yōu)質(zhì)豬種的引進、全價配合飼料的應(yīng)用加上現(xiàn)代飼養(yǎng)管理技術(shù)的推廣使出欄時間縮短到5個半月左右；生產(chǎn)1千克豬肉對糧食的消耗量從5千克降低到3千克，只此一項，就使中國每年節(jié)省糧食近1億噸，約相當(dāng)于2014年中國糧食總產(chǎn)量的20%。此外，畜牧業(yè)的發(fā)展有力地帶動了種植業(yè)、飼料、機械制造、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。特別是飼料工業(yè)，中國用短短20多年的時間走過了發(fā)達國家飼料工業(yè)發(fā)展近百年的歷程，2013年工業(yè)飼料總產(chǎn)量1.94億噸，工業(yè)產(chǎn)值達7140億元，在中國統(tǒng)計的40個工業(yè)門類中排名第25位。

據(jù)粗略測算，1980年以來，畜牧科技進步對中國畜牧業(yè)的貢獻率達55%。

2 畜牧科技是解決當(dāng)前中國畜牧業(yè)面臨諸多問題的關(guān)鍵

當(dāng)前，中國畜牧業(yè)正處于由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時期。與其他行業(yè)一樣，同樣存在著“穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)”的問題。作為事關(guān)國計民生的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，還存在著“保供給、保安全、保生態(tài)”艱巨任務(wù)。完成之一艱巨任務(wù)，中國當(dāng)前畜牧業(yè)存在著一系列的突出問題，必須以畜牧科技手段為首要手段加以解決。

（1）生產(chǎn)效率低下。盡管與改革開放時相比，中國畜牧業(yè)的生產(chǎn)效率有了顯著提升，但與發(fā)達國家相比，仍存在不小差距。以養(yǎng)豬業(yè)為例，中國平均每頭母豬每年生產(chǎn)豬肉不到1000千克，美國近2000千克，荷蘭、丹麥近2500千克，中國養(yǎng)豬生產(chǎn)效率僅為美國的50%，荷蘭、丹麥的40%。加強畜禽遺傳育種研究工作，提高中國畜禽品種質(zhì)量，改善繁殖性能，加強環(huán)境控制技術(shù)和養(yǎng)殖技術(shù)研究，提高飼養(yǎng)管理水平是提高生產(chǎn)效率的必備手段。

（2）飼料資源嚴(yán)重短缺?！叭诵鬆幖Z”的矛盾已存在多年，隨著中國人民對動物性食品數(shù)量和質(zhì)量的需求，這一矛盾呈更加突出的趨勢。2014年，中國進口大豆7140萬噸，比2010年增加30.3%，進口谷物1951萬噸，比2010年增加225%。進口的大豆和谷物70%以上用作飼料。此外優(yōu)質(zhì)牧草年缺口達4億噸以上。利用生物技術(shù)、微生物發(fā)酵工程技術(shù)、飼料加工工藝技術(shù)等現(xiàn)代生物技術(shù)和飼料營養(yǎng)技術(shù)手段，提高存量資源的利用效率，開發(fā)非糧飼料資源是解決飼料資源嚴(yán)重短缺，緩解國家糧食安全的根本出路。

（3）畜牧業(yè)造成的環(huán)境污染問題突出。當(dāng)前，中國畜牧業(yè)的COD排放為1268.26 萬噸，占農(nóng)業(yè)排放總量的95.8%、占全國COD排放總量的41.9%，超過工業(yè)污染，畜禽養(yǎng)殖排泄物和廢棄物的環(huán)境污染問題已成為中國生態(tài)環(huán)境安全的重要組成部分。畜禽養(yǎng)殖排泄物主要來自于飼料。國家環(huán)?？偩秩涨皩θ珖齻€省、自治區(qū)和直轄市進行了規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染情況調(diào)查，結(jié)果顯示，中國每年產(chǎn)生的畜禽糞便量約為19億噸，是工業(yè)固體廢棄物的2.4倍，河南、湖南、江西等地區(qū)甚至超過4.0倍。由于飼料中氮的利用率約為75%，而磷的利用率僅為35%左右，因此，大量未被畜禽利用的氮、磷隨糞尿排出，加之高銅（200-250ppm）、高鋅（2000-3000ppm）在日糧中的使用，對大氣、水體和土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，對國民健康構(gòu)成了巨大的威脅。加強畜禽營養(yǎng)代謝與營養(yǎng)代謝的基礎(chǔ)前沿工作，開展飼料營養(yǎng)價值的評價，建立中國飼料資源高效利用大數(shù)據(jù)平臺，實施實時飼料配方技術(shù)，減少甲烷、二氧化碳等溫室氣體的排放，減少畜禽排泄物中氮、磷和重金屬的含量，是減輕畜牧業(yè)環(huán)境污染的有效技術(shù)途徑。

（4）畜產(chǎn)品安全問題依然突出。疾病的有效防控是畜禽健康養(yǎng)殖的重要前提。中國畜牧業(yè)面臨著老病仍在，新病不斷，人畜共患病日趨嚴(yán)重的嚴(yán)峻形勢，呈現(xiàn)出高發(fā)病率、高死亡率、藥物殘留普遍、經(jīng)濟效益低下的困難局面。“十二五”以來，在中國政府強有力的監(jiān)管下，瘦肉精、三聚氰胺等非法添加物的使用得到了有效控制。但飼料中抗生素促生長劑的過度使用和濫用問題依然嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計，目前飼料抗生素促生長劑用量已占抗生素總產(chǎn)量的50%以上。每年飼用抗生素消耗量達10萬余噸。持續(xù)低水平飼喂抗生素導(dǎo)致細菌產(chǎn)生耐藥性、畜產(chǎn)品藥物殘留、過敏中毒反應(yīng)以及“三致”作用等危害日益明顯。歐盟、日本、韓國等已分別于2006年、2008年禁止在飼料中使用抗生素促生長劑，美國FDA于2014年建議不在飼料中使用抗生素促生長劑，2017年開始禁用。飼料抗生素問題已成為中國目前最大的動物性食品安全問題。利用分子生物學(xué)技術(shù)、生物工程技術(shù)、發(fā)酵工程技術(shù)等研發(fā)畜禽生物制品，是解決畜禽疫病問題、飼料抗生素問題的根本技術(shù)途徑。

（5）畜牧業(yè)設(shè)施設(shè)備滯后。設(shè)備與設(shè)施是健康養(yǎng)殖的重要支撐。以養(yǎng)豬業(yè)為例，歐美發(fā)達國家的養(yǎng)豬業(yè)依靠先進設(shè)備、設(shè)施，以“全封閉、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化”引領(lǐng)著現(xiàn)代養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展，其平均勞動生產(chǎn)率為每人年出欄肥豬2500-3500頭，而中國養(yǎng)豬設(shè)施設(shè)備落后，自動化程度低，生產(chǎn)效率低下，平均勞動生產(chǎn)率僅為250-700頭。在人力成本占比越來越大的情況下，如果不加強研究和創(chuàng)新，研制適合中國國情的現(xiàn)代化養(yǎng)豬設(shè)施設(shè)備，則難以支撐生豬行業(yè)的健康發(fā)展。

3 畜牧科技的前沿進展與發(fā)展趨勢

最近幾年，中國在利用科學(xué)技術(shù)加快促進畜牧業(yè)向布局區(qū)域化、養(yǎng)殖規(guī)模化、品種良種化、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、經(jīng)營產(chǎn)業(yè)化、社會服務(wù)化的轉(zhuǎn)型升級方面取得了一系列進展。在畜禽遺傳資源挖掘、新品種培育和改良、畜禽繁育技術(shù)方面，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，動物遺傳育種開始走入了以群體遺傳學(xué)和數(shù)量遺傳學(xué)理論為指導(dǎo)的分子育種水平，它試圖利用分子生物學(xué)的技術(shù)對家畜育種進行探測和改良?，F(xiàn)代分子育種技術(shù)可以概括為三個方面，一是能夠?qū)崿F(xiàn)分子標(biāo)記輔助選擇的分子遺傳標(biāo)記技術(shù)，二是通過基因轉(zhuǎn)移技術(shù)將經(jīng)過處理的供體基因轉(zhuǎn)到受體基因組的轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)，三是利用計算機進行數(shù)據(jù)整理并對后期的育種工作進行設(shè)計。隨著遺傳標(biāo)記的發(fā)展及其高通量的基因分型技術(shù)，使得從基因組水平估計育種值成為可能，即基因組選擇。基因組選擇技術(shù)已在中國奶牛育種中得到應(yīng)用，可以大幅度縮短世代間隔，降低育種成本?；蚪M選擇技術(shù)在豬、雞和肉牛育種改良方面的應(yīng)用還處在起步階段，但正加快引用速度，將逐漸成為育種常規(guī)技術(shù)。目前的轉(zhuǎn)基因技術(shù)還不是很成熟，加之轉(zhuǎn)基因食品的安全問題等等，使得轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要作為一種生物技術(shù)用于研究，而作為一種分子育種技術(shù)尚處于探索階段。目前國家已經(jīng)實施了轉(zhuǎn)基因重大項目，相信這會為分子育種工作的進一步發(fā)展提供有利條件。分子育種與傳統(tǒng)的育種工作相比，縮短了育種年限，加快了育種進程，同時還克服了環(huán)境因素、性別、年齡的影響，可以在分子水平對遺傳物質(zhì)進行操作，對動物不同的性狀進行選擇。

在飼料資源的開發(fā)和高效利用方面，針對中國飼料谷物資源短缺，能量飼料供應(yīng)不足；蛋白質(zhì)飼料原料嚴(yán)重匱乏，蛋白質(zhì)飼料自給率低下；優(yōu)質(zhì)牧草資源有限，草原牧草還難以滿足牧區(qū)養(yǎng)殖需要等問題，在農(nóng)業(yè)行業(yè)公益性專項等項目的支持下，實施了全國性大協(xié)作，建立了樣品采集、有效能和回腸標(biāo)準(zhǔn)可消化氨基酸測定技術(shù)規(guī)程，組織全國豬營養(yǎng)與飼料研究大協(xié)作，總結(jié)調(diào)研了1911到2013年期間中、美、澳、日、荷蘭等國家主要飼料資源的營養(yǎng)價值史料，采集了覆蓋全國的主要飼料原料場樣品，全面測定了其常規(guī)養(yǎng)分含量，建立了參考系標(biāo)樣。測定了青稞、木薯、紅薯干等新型非常規(guī)飼料原料的養(yǎng)分含量。研究發(fā)現(xiàn)了影響飼料有效養(yǎng)分含量的關(guān)鍵化學(xué)組分及其組合效應(yīng)，建立了玉米、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、玉米DDGS、豆粕、小麥、小麥麩、次粉、葵花粕、花生粕、菜籽粕、棉籽粕和米糠的基于化學(xué)分析值的消化能、代謝能和標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化氨基酸的數(shù)學(xué)估測方程，為豬配合飼料的實時測料配方奠定了基礎(chǔ)。研究了生長豬絕食代謝和基礎(chǔ)代謝產(chǎn)熱規(guī)律，測定了玉米、玉米DDGS、小麥、小麥麩、豆粕、棉籽粕和菜籽粕的凈能值。研究建立了仿生酶法測定主要豬飼料原料、配合飼料消化能和代謝能的技術(shù)體系。為“飼料資源高效利用大數(shù)據(jù)平臺”的建設(shè)和應(yīng)用，為實施實時測料配方奠定了堅實的基礎(chǔ)。

在飼料抗生素促生長劑問題的解決方面，中國科研人員2000年就開始了技術(shù)儲備工作，研究了pBD2、C-BF、乳鐵蛋白、鱟素、sublancin等抗菌肽的殺菌機制，及其在改善豬免疫功能和腸上皮功能中的作用及其機理，探索了乳酸桿菌調(diào)節(jié)新生腸道優(yōu)勢菌群形成的作用，乳酸菌對新生和斷奶仔豬免疫功能和腸道屏障功能的機制及其對腸道營養(yǎng)物質(zhì)代謝的調(diào)控。開發(fā)了一系列微生物制劑、植物提取物和抗菌肽等潛在飼用抗生素替代產(chǎn)品，并研究了其配套使用技術(shù)。

在豬肉品質(zhì)的改善方面，在國家973項目的支持下，研究者立足中國豐富的豬遺傳資源優(yōu)勢，從肉質(zhì)形成的基因、營養(yǎng)和環(huán)境3個方面，研究了國外引進品種與中國地方品種在營養(yǎng)物質(zhì)代謝、腸道結(jié)構(gòu)和微生物菌群、對抗環(huán)境應(yīng)激等方面的差異以及這些差異與肉質(zhì)形成之間的關(guān)系，揭示了中國地方豬肉風(fēng)味前體物形成的特點，探討了中國地方豬肉質(zhì)優(yōu)良性狀形成的分子基礎(chǔ)，挖掘了一些調(diào)控肌內(nèi)脂肪沉積的地方豬基因。揭示了精氨酸、共軛亞油酸等對豬皮下和肌內(nèi)脂肪沉積的差異性調(diào)控和肌纖維發(fā)育的myostatin信號通絡(luò)，探索了母體和新生期營養(yǎng)對豬肉品質(zhì)的影響極其機制。

在解決畜牧業(yè)的環(huán)境污染方面，最近幾年在國家政策的引導(dǎo)下和科技的支撐下，通過沼氣制取、有機肥生產(chǎn)等廢棄物綜合利用等措施處理畜禽糞污，采取種植和養(yǎng)殖相結(jié)合的方式充分利用畜禽養(yǎng)殖廢棄物，促進畜禽糞便、污水等廢棄物就地就近利用。為減輕畜禽排泄物對環(huán)境的污染，中國學(xué)者研究并揭示了營養(yǎng)素對母豬繁殖性能、仔豬腸道健康和免疫抗病功能的營養(yǎng)調(diào)控及其分子機制，提出了母豬系統(tǒng)營養(yǎng)原理和豬抗病營養(yǎng)理念，并探究了提高蛋白質(zhì)利用效率的關(guān)鍵技術(shù)。以低氮排放為前提，探究氨基酸（賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸、蘇氨酸、支鏈氨基酸、苯丙氨酸、精氨酸）之間的比例，確立了豬最佳生長和最佳胴體品質(zhì)的凈能需要量和賴氨酸凈能比，解決了消化能和代謝能為基礎(chǔ)配制日糧時的豬胴體增肥問題。并且依據(jù)最佳生長、最佳氮利用率和最佳胴體品質(zhì)，研究了生長肥育豬低氮日糧條件下，標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化蘇氨酸、色氨酸、硫氨基酸和纈氨酸與賴氨酸的最適比例，獲得了低氮日糧條件下豬各生長階段的標(biāo)準(zhǔn)回腸可消化氨基酸平衡模式，形成一套覆蓋豬生長階段的低氮日糧綜合技術(shù)體系。

同時關(guān)于豬礦物質(zhì)（鈣、磷、鋅、銅、鐵、硒等）也進行了大量的研究，主要集中在探究豬礦物質(zhì)的需要量和添加形式及相互作用，由此確立了豬不同生長階段的鈣磷比，以及鋅、銅、鐵和硒在母豬上的推薦添加劑量及其最佳添加形式；并且比較研究了無機和有機微量元素對豬的營養(yǎng)生理功能。初步研究了日糧淀粉組成（主要是指直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例）、纖維水平對養(yǎng)分利用率的影響，從而探討了日糧總纖維、可溶性纖維、不溶性纖維的表觀消化率與有效能的相關(guān)關(guān)系。

4 結(jié)語

總的來講，改革開放以來，中國畜牧業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，無論是畜禽的飼養(yǎng)量，還是畜牧業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)量，以及人均占有量都取得了舉世矚目的成就。特別是近些年來，隨著強農(nóng)惠農(nóng)政策的實施和畜牧科技的支撐，畜牧業(yè)呈現(xiàn)出加快發(fā)展勢頭，畜牧業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生積極轉(zhuǎn)變，規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化和區(qū)域化步伐加快。但畜牧業(yè)發(fā)展中，也逐漸暴露出一系列的問題。中國的畜牧業(yè)仍處在傳統(tǒng)飼養(yǎng)方式與現(xiàn)代化養(yǎng)殖方式并存、傳統(tǒng)養(yǎng)殖方式占支配地位的階段。生產(chǎn)效率低下、飼料資源嚴(yán)重短缺、畜牧業(yè)環(huán)境污染重、畜產(chǎn)品質(zhì)量安全問題突出、飼養(yǎng)環(huán)境和生產(chǎn)條件相對落后、重大動物疫病形勢嚴(yán)峻等問題嚴(yán)重影響中國畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須加大科技投入，強化資源配置方能解決。

摘自《飼料科技與經(jīng)濟》2015質(zhì)檢專刊