羅清堯，廖秀東

1.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193

數(shù)據(jù)庫（集）基本信息簡介

數(shù)據(jù)庫（集）名稱 中國主要畜禽飼料資源礦物元素含量數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)作者 羅清堯、廖秀東數(shù)據(jù)通信作者 羅清堯（luoqingyao@caas.cn）數(shù)據(jù)時間范圍 2015～2019年采集區(qū)域 中國數(shù)據(jù)量 1.4 GB數(shù)據(jù)格式 *.TXT, *.JPEG數(shù)據(jù)服務系統(tǒng)網(wǎng)址 http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/549基金項目 科技基礎性工作專項（2014FY111000）數(shù)據(jù)庫（集）組成數(shù)據(jù)集由樣本文本數(shù)據(jù)及樣品圖片數(shù)據(jù)組成。1.文本數(shù)據(jù)：包括4 000個飼料樣本相關聯(lián)的地理位置屬性數(shù)據(jù)、概略養(yǎng)分含量及微量元素含量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量約0.20 GB；2.圖片數(shù)據(jù)：飼料樣本采樣現(xiàn)場獲取的樣品圖片，約12 000張，數(shù)據(jù)量1.2 GB。

引 言

飼料是畜牧業(yè)賴以發(fā)展的物質(zhì)基礎，飼料成本約占整個畜禽養(yǎng)殖成本的60%～70%。30年來，中國飼料工業(yè)取得了巨大成就，2015年中國飼料總產(chǎn)量已達2.00億噸[1]。一些小型飼料企業(yè)逐漸被淘汰，規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)占絕對主導地位。配合飼料的比例越來越高，2015年為1.74億噸[1]。在飼料工業(yè)快速發(fā)展的同時，也一直面臨著一些新矛盾和新問題。突出表現(xiàn)在，飼料資源短缺愈加嚴重，產(chǎn)地與養(yǎng)殖企業(yè)布局不合理，礦物元素添加劑使用缺乏科學依據(jù)和養(yǎng)殖業(yè)排泄物污染問題嚴重等，嚴重制約了我國飼料工業(yè)的穩(wěn)定、健康和可持續(xù)發(fā)展。

中國是一個人多地少的國家，能量飼料和蛋白質(zhì)飼料嚴重不足，養(yǎng)殖畜禽必須利用大量農(nóng)副產(chǎn)物及青綠飼料。許多飼料原料是中國特有的，僅有部分飼料原料數(shù)據(jù)可以參考國外飼料數(shù)據(jù)庫，因而需要建立和完善自己的數(shù)據(jù)庫[2]。飼料數(shù)據(jù)庫（集）是飼料配方制作和實現(xiàn)的基礎，既是飼料技術研發(fā)與創(chuàng)新的結(jié)果，也是飼料技術研發(fā)與創(chuàng)新的工具。任何飼料原料數(shù)據(jù)庫的建設都應該立足于服務對象，力求達到全、新、準[3]。改革開放后，我國經(jīng)過多年的研究積累，于1983年正式出版了《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》，1989年建立了中國飼料數(shù)據(jù)庫，成為中國飼料生產(chǎn)企業(yè)和養(yǎng)殖場（戶）配制畜禽飼料的主要依據(jù)[4-6]。

礦物元素添加劑是畜禽全價配合飼料的重要組成部分。盡管礦物元素在其全價料中所占比例較小，但其在保證畜禽正常健康和提高生產(chǎn)效率方面起著不可替代的重大作用。目前我國公布的飼料成分表中給出的礦物元素含量多系靜態(tài)屬性平均值，描述不詳，針對性差，難以反映不同地域所產(chǎn)飼料中的實際含量。在上世紀80年代，中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)所、華中農(nóng)業(yè)大學等單位曾對全國飼料、牧草中的硒含量開展了較系統(tǒng)的普查，繪制了飼料、牧草中含硒量分布圖，但對飼料資源中其余礦物元素的含量與分布從未在全國范圍內(nèi)組織開展過專門、系統(tǒng)的調(diào)查[7-9]。我國不同地域、不同類型生產(chǎn)者所用的飼料原料背景不同，生產(chǎn)水平不同，按屬性平均值優(yōu)化礦物元素添加劑很難起到調(diào)盈補缺的效果，在某些情況下還會引起營養(yǎng)功能失調(diào)，加劇礦物元素之間的頡抗，甚至引起礦物元素缺乏或中毒癥。

隨著畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的擴大，其在提供豐富畜禽產(chǎn)品的同時，也產(chǎn)生了大量糞、尿、廢物和廢水等。這些排泄物中含有或產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，如氨氣、硫化氫、氮、磷、重金屬和抗菌素等，給周圍環(huán)境（水資源、土壤和空氣）造成嚴重污染。這些有毒有害物質(zhì)如得不到妥善處理，不僅會惡化畜禽生長環(huán)境，還會嚴重危害人類生存環(huán)境，同時其也是養(yǎng)殖動物疾病叢生、產(chǎn)品品質(zhì)下降的誘因。尤其是礦物質(zhì)重金屬污染，治理難度大，危害嚴重，已引起社會的廣泛關注。污染的治理關鍵在于控制源頭，實現(xiàn)礦物質(zhì)飼料添加劑的科學與高效利用是關鍵。由于我國缺乏科學、可靠的飼料資源礦物元素含量與分布基礎數(shù)據(jù)信息，直接導致目前我國在畜禽礦物元素飼料添加劑配方設計上存在很大的盲目性。權宜之計只能是暫不考慮基礎飼料中礦物元素的背景含量，而按統(tǒng)一標準制作礦物元素添加劑配方，但這樣勢必造成資源浪費，進一步加劇礦物元素對環(huán)境污染的風險[10-15]。另一方面，農(nóng)業(yè)部正在制定和發(fā)布的飼料添加劑使用規(guī)范中對畜禽配合飼料中礦物元素的最高限量做了明確的嚴格規(guī)定，這就使得人們在進行飼料配方時必須考慮飼料原料中礦物元素的本底背景含量。

綜上所述，本研究通過針對約占整個畜禽飼料98%以上的我國主要畜禽飼料資源包括15種能量飼料、7種主要植物性蛋白飼料、6種主要動物性蛋白飼料、8種青粗飼料與4種主要礦物質(zhì)飼料，共計40種原料的產(chǎn)量、利用狀況及其礦物元素含量與區(qū)域分布進行調(diào)查，建立主要畜禽飼料資源及礦物元素含量數(shù)據(jù)集，為科學、合理使用礦物元素飼料添加劑提供基礎數(shù)據(jù)支撐。

1 飼料樣品采集和處理方法

本研究中數(shù)據(jù)獲取過程大致分為三個步驟：飼料樣品現(xiàn)場采集及預處理，飼料樣品常規(guī)概略養(yǎng)分、主要常量礦物元素和微量元素含量分析，數(shù)據(jù)整理加工及入庫等。

1.1 飼料樣品采集及預處理

本研究選擇了40種畜禽飼料原料，包括15種能量飼料、7種主要植物性蛋白飼料、6種主要動物性蛋白飼料、8種青粗飼料與4種主要礦物質(zhì)飼料，約占整個畜禽飼料98%以上。其中，15種能量飼料為玉米、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、玉米DDGS、小麥、次粉、小麥麩、小麥DDGS、稻谷、碎米、米糠、大麥及木薯干、噴漿玉米皮、脫脂米糠粕；7種主要植物性蛋白飼料為膨化大豆、大豆粕、棉籽粕、菜籽粕、花生粕、亞麻粕和葵花粕；6種主要動物性蛋白飼料為魚粉、肉粉、水解羽毛粉、腸膜蛋白粉、血漿蛋白粉和血球蛋白粉；8種青粗飼料為羊草、黑麥草、青貯玉米、玉米秸稈、小麥秸稈、稻草、苜蓿和甘薯藤；4種主要礦物質(zhì)飼料為石粉、磷酸氫鈣、骨粉和貝殼粉。

根據(jù)不同區(qū)域上述主要畜禽飼料資源的生產(chǎn)使用情況，制訂了飼料原料采樣實施方案，在中國31個省市自治區(qū)內(nèi)采集40種飼料原料樣品數(shù)量為4 000個，打印樣品條形碼5 000套。

飼料樣品采集根據(jù)項目制定的《飼料資源樣品采集、描述與保存技術規(guī)范》實施。飼料樣品采集主要流程及要點包括：采樣前對原料進行確認和全面檢查（尤其注意原料所屬產(chǎn)地），注意樣品采集的代表性。采集過程中，現(xiàn)場填寫采樣袋上的樣品信息及飼料樣品采集及描述登記表，并貼上樣品條形碼；每個牧草、秸稈類樣品按照風干基礎采集1 kg，每個其他類樣品按風干基礎采集2 kg，其中糧食類飼料均要采集籽實。采完樣品后，并使用手機采樣軟件及時上傳采樣信息（地理位置、采樣地點及采樣圖片），登記表裝入自封袋后放入采樣袋。

飼料樣品的預處理：將飼料樣品按“四分法”逐步縮小，取約500 g風干飼料樣品用樣品粉碎機粉碎，水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分測定用樣品過0.45 mm（40目）分析篩，粗纖維測定用樣品過1.00 mm（18目）分析篩。充分混勻后，“四分法”取不少于200 g裝瓶，密封，貼上已寫好的樣品名稱、編號、采樣地點、日期等信息標簽，按省區(qū)集中保存待測。分析樣品室溫保存，留查樣品-20℃凍存。

1.2 飼料樣品常規(guī)概略養(yǎng)分數(shù)據(jù)分析

本研究中制訂了《飼料資源樣品中常規(guī)概略養(yǎng)分分析技術規(guī)范》，規(guī)定了飼料資源樣品中水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無氮浸出物等常規(guī)概略養(yǎng)分含量的測定方法，但石粉、磷酸氫鈣、骨粉和貝殼粉不需要測定常規(guī)概略養(yǎng)分。

測定方法：按照中華人民共和國國家標準方法，即GB/T 6435-2014、GB/T 6432-1994、GB/T 6433-2006、GB/T 6434-2006、GB/T 6438-2007，測定飼料樣品水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分含量。無氮浸出物則采用差值計算法求得，即1減去水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分的質(zhì)量分數(shù)，所得之差即為無氮浸出物的質(zhì)量分數(shù)。

飼料中無氮浸出物含量（%）=1-水分%-粗蛋白%-粗脂肪%-粗纖維%-粗灰分%。

1.3 飼料樣品礦物元素數(shù)據(jù)分析

本研究中制訂了《飼料資源樣品中礦物元素分析技術規(guī)范》，規(guī)定了飼料資源樣品中鈣、磷、鈉、鐵、硒、鉛、砷、鉻等常量及微量礦物元素含量的測定方法。

測定方法：按照中華人民共和國國家標準方法，即GB/T 20195-2006、GB/T 6435-2014、GB/T 6437-2002、GB/T 13885-2003、GB/T 13079-2006、GB/T 13080-2004、GB/T 13088-2006、GB/T 13883-2008、GB/T 13082-1991，制備試樣并測定飼料樣品水分、鈣、磷、鈉、鐵、砷、鉛、鉻、硒、鎘含量。

2 數(shù)據(jù)樣本描述

數(shù)據(jù)由文本數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)組成，其中文本數(shù)據(jù)包括飼料樣本的地理位置數(shù)據(jù)、概略養(yǎng)分含量及礦物元素含量數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖1 飼料樣本詳細信息頁面

2.1 飼料樣品采集位置信息數(shù)據(jù)

飼料樣品采集位置信息數(shù)據(jù)包括飼料樣品名稱、飼料樣品條碼、采樣地址、上傳地址、經(jīng)度、緯度、圖片名稱、上傳時間等信息。每個樣品至少一條采樣信息記錄。記錄中的圖片名稱是不包含文件路徑的文件名，圖片文件命名是以飼料樣品條碼為基礎，再加上圖片后綴“.jpg”組成。對于同一樣品的多個圖片文件采用“_”加數(shù)字編碼形式命名，既避免重復，又方便管理。所有樣品的圖片文件均保存在一個文件夾下。

2.2 飼料樣品常規(guī)概略養(yǎng)分數(shù)據(jù)

飼料樣品常規(guī)成分含量數(shù)據(jù)包括水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無氮浸出物含量數(shù)據(jù)。每個飼料樣品至少包含2條以上平行測定分析記錄及一條測定結(jié)果，用質(zhì)量分數(shù)（%）表示，精確至0.1%。

2.3 飼料樣品礦物元素數(shù)據(jù)

飼料樣品礦物元素含量數(shù)據(jù)包括鈣、磷、鈉、鐵、硒、鉛、砷、鉻等含量數(shù)據(jù)。每個飼料樣品至少包含2條以上平行測定分析記錄及一條測定結(jié)果，用質(zhì)量分數(shù)（%）表示，精確至0.1%。

2.4 飼料樣品圖片數(shù)據(jù)

飼料樣品圖片數(shù)據(jù)是飼料樣品采樣過程中手機現(xiàn)場拍攝的反映飼料采樣地點、飼料原料及相關信息的圖像。在線保存的圖片格式為JPEG。

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評估

樣品采集過程中，要根據(jù)不同飼料特性及當時存放狀態(tài)采取合適的采樣方式。例如，在堆狀等散裝飼料中取樣時，總采樣點數(shù)應不少于5個。隨機選取每個份樣的位置，這些位置既覆蓋飼料的表面，又包括飼料的內(nèi)部，使該批飼料的每個部分都被覆蓋。在飼料流水線上取樣時，根據(jù)流動速度，在一定時間間隔內(nèi)，人工或機械在流水線的某一截面取樣。而對打捆堆成垛的干草或秸稈類飼料采樣時，通常手工獲取每一個份樣。應在堆垛的不同部位選取5個以上的點，上、下層取樣點分別距表層或底部30～50 cm，每點至少抽取1捆；打開捆后從外到內(nèi)采15～20株。盡量避免葉子的脫落，采取完整植株，以保持原料中的莖葉比例。采集干草或秸稈后應剪成小段裝入采樣袋中。

樣品常規(guī)概略養(yǎng)分及礦物元素數(shù)據(jù)分析過程中，要注意數(shù)據(jù)的重復性、準確性。同一操作人員在同一實驗室，用同一方法使用同樣設備對同一樣品在短時間內(nèi)所做的2個平行測定結(jié)果之間的差值（絕對差值或相對偏差）應符合測定要求。每批次測量，均需按與試樣相同的方法測定樣品空白和質(zhì)量控制標準物質(zhì)。采用的標準物質(zhì)包括全麥粉粗蛋白國家標準物質(zhì)GBW(E)100126、全麥粉粗脂肪國家標準物質(zhì)GBW(E)100127、全麥粉粗纖維國家標準物質(zhì)GBW(E)100128，檢測結(jié)果應不超出標準物質(zhì)中相應成分的認定值范圍。結(jié)果表示：平行測定結(jié)果的重復性符合方法中規(guī)定的要求后，以2個平行測定結(jié)果的算術平均值給出測定結(jié)果，用質(zhì)量分數(shù)（%）表示，精確至0.1%。結(jié)果以風干基礎或絕干基礎兩種方式之一表示均可。

數(shù)據(jù)整理加工過程中，注意檢查樣品來源、所采用的檢測標準和2個平行測定結(jié)果的重復性。對于不符合重復性和準確性要求的問題樣本數(shù)據(jù)進行刪除。

4 數(shù)據(jù)使用方法和建議

由于本數(shù)據(jù)集包含來自中國31個省市自治區(qū)內(nèi)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的40種飼料原料，因此，在使用過程中可按飼料原料種類、原料產(chǎn)地進行分類，分別對飼料樣品本底常規(guī)概略養(yǎng)分、主要礦物元素含量進行分析研究。

另外，部分飼料樣品還收集了原料品種、加工工藝等數(shù)據(jù)，也可用于品種、加工工藝方面的數(shù)據(jù)研究分析。

本數(shù)據(jù)集在項目研究工作逐步完成，隨著數(shù)據(jù)工作進度逐批提供網(wǎng)上共享。對于飼料樣品采樣位置信息方面的數(shù)據(jù)會通過動物科學與動物醫(yī)學數(shù)據(jù)分中心、中國飼料數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)網(wǎng)上共享。