■ 吳信 翟振亞 萬丹 印遇龍＊＊

1.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所/中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/畜禽養(yǎng)殖污染控制與資源化技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室 長沙 410125

2.江西省科學(xué)院生物資源研究所/江西省功能性飼料添加劑工程實(shí)驗(yàn)室 南昌 330096

0 引言

畜牧業(yè)是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。改革開放以來，畜牧業(yè)取得了快速發(fā)展,主要畜產(chǎn)品產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一，畜牧業(yè)的不斷發(fā)展使我國肉類人均占有量超過了世界平均水平，禽蛋人均占有量達(dá)到發(fā)達(dá)國家水平。肉蛋奶的供應(yīng)關(guān)乎百姓“菜籃子”安全，肉蛋奶的持續(xù)供應(yīng)直接影響著人民的幸福感、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家的長治久安。畜牧業(yè)不斷擴(kuò)大的規(guī)模和持續(xù)增強(qiáng)的綜合生產(chǎn)能力，在保障國家糧食與食品安全、繁榮農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)農(nóng)牧民增收等方面發(fā)揮了重要作用。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長，居民收入水平不斷提升，消費(fèi)能力不斷增強(qiáng)，畜產(chǎn)品的需求規(guī)?？焖僭鲩L，從而推動(dòng)了我國畜牧業(yè)總產(chǎn)值持續(xù)上升?，F(xiàn)階段我國畜牧業(yè)已經(jīng)形成較為完善的產(chǎn)業(yè)鏈和較為充足的供應(yīng)能力，成為與種植業(yè)并列的兩大農(nóng)業(yè)支柱之一。因此加快畜牧業(yè)發(fā)展是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的必然要求，是推進(jìn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的重要措施，也是加快建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、促進(jìn)農(nóng)民增收的重要途徑。因此，支持并推動(dòng)畜牧業(yè)的持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施過程中的重中之重。在此前提下，我國財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部及江西省政府設(shè)立了國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項(xiàng)目和江西省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高層次人才項(xiàng)目，對(duì)非蛋白飼料原料開發(fā)、種養(yǎng)結(jié)合體系的建立等畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的舉措進(jìn)行研究和探索。本文總結(jié)了此兩項(xiàng)課題的部分研究和調(diào)研成果，對(duì)我國和江西省農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供借鑒和參考。自2016年起，我國的生豬出欄量、豬肉產(chǎn)量、禽蛋產(chǎn)量已穩(wěn)居世界第一、禽肉產(chǎn)量世界第二、牛奶產(chǎn)量世界第三。但畜牧業(yè)扔存在產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量不高、產(chǎn)品質(zhì)量和安全性問題仍然存在、資源和環(huán)境約束日趨嚴(yán)峻、支持保障體系不健全、抵御各種風(fēng)險(xiǎn)能力偏弱等突出問題。中國現(xiàn)有土地面積居世界第3 位，但我國人均耕地約為世界人均耕地的1/4，這導(dǎo)致了畜禽與人爭(zhēng)地、爭(zhēng)糧、爭(zhēng)藥的局面客觀存在，導(dǎo)致畜牧業(yè)過度依賴進(jìn)口谷物、谷物制品以及干草，威脅著我國的糧食安全[1]。同時(shí)，不斷擴(kuò)大的養(yǎng)殖規(guī)模與低水平的種養(yǎng)結(jié)合水平，使糞污成為空氣、土壤和水源的重要污染源[2]。十九大報(bào)告指出，中國特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代，我國社會(huì)主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾，新時(shí)代如何實(shí)施畜禽產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)創(chuàng)新工程，將有利于引領(lǐng)我國畜禽產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，適應(yīng)畜禽養(yǎng)殖新形勢(shì)和推動(dòng)供給側(cè)改革，對(duì)滿足人民不斷提高的優(yōu)質(zhì)動(dòng)物蛋白產(chǎn)品需求、對(duì)美好生活的向往具有重大而深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

1 畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)導(dǎo)向

隨著我國畜牧業(yè)快速發(fā)展，面臨著飼料資源短缺和動(dòng)物疫情形勢(shì)嚴(yán)峻等問題；土地資源利用的限制，使種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)脫節(jié)，種養(yǎng)失衡，導(dǎo)致養(yǎng)殖廢棄物處理日趨艱難。部分地區(qū)政府出臺(tái)了一系列“禁養(yǎng)”、“限養(yǎng)”措施，影響了畜牧業(yè)的可持續(xù)和區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展。針對(duì)以上問題，國務(wù)院頒布了《中共中央國務(wù)院關(guān)于實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見》和《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用的意見》，對(duì)提升農(nóng)業(yè)發(fā)展質(zhì)量、加強(qiáng)農(nóng)村突出環(huán)境問題整治等問題提出了明確要求[3]。2020年9月，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》指出，畜牧業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力穩(wěn)步提高，綠色發(fā)展水平顯著提高，畜禽產(chǎn)品供應(yīng)安全保障能力大幅提升。文件同時(shí)明確了我國豬肉、牛羊肉和奶源自給率分別要保持在95%、85%和70%以上的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)禽肉和禽蛋實(shí)現(xiàn)基本自給。到2025年，畜禽養(yǎng)殖規(guī)模化率和畜禽糞污綜合利用率分別達(dá)到70%和80%以上，到2030年分別達(dá)到75%和85%以上[4]。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)的《農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展技術(shù)導(dǎo)則（2018-2030年）》對(duì)飼料的發(fā)展方向指出應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)發(fā)酵飼料應(yīng)用技術(shù)、促生長藥物飼料添加劑替代技術(shù)、飼料原料多元化綜合利用技術(shù)、非常規(guī)飼料原料提質(zhì)增效技術(shù)等[5]。國務(wù)院印發(fā)的《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018－2022年）》也提出要大力開拓飼料資源，實(shí)施“林-飼-畜（禽）”一體化發(fā)展戰(zhàn)略[6]。逐步改變我國畜牧業(yè)的發(fā)展模式結(jié)構(gòu)，推動(dòng)種植-養(yǎng)殖有機(jī)結(jié)合的高質(zhì)量生產(chǎn)模式，因地制宜開發(fā)具有地方特色的飼料資源，是改善我國飼料原料對(duì)外依存度過高、環(huán)境污染、人畜爭(zhēng)奪資源等問題的關(guān)鍵舉措。

2 畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸問題

阻礙我國畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸問題主要體現(xiàn)在飼料資源短缺（如玉米和豆粕等飼料原料高度依賴進(jìn)口）、種養(yǎng)脫節(jié)、廢棄物資源化利用度不高、養(yǎng)殖規(guī)?；椭悄芑狡偷确矫妫?/p>

2.1 飼用資源短缺

在世界性蛋白質(zhì)資源缺乏日趨嚴(yán)重的形勢(shì)下，蛋白質(zhì)飼料原料不足的問題將在未來較長時(shí)間內(nèi)成為限制我國飼料工業(yè)發(fā)展的最重要因素。我國畜牧業(yè)年均直接或間接消費(fèi)谷物1.6 億噸左右，約占我國谷物總產(chǎn)量的1/3。這意味著1/3 的糧田用于生產(chǎn)飼料谷物，另約有14%的耕地種植飼料作物，共計(jì)將近40%的耕地用于飼料生產(chǎn)。安全、營養(yǎng)和可持續(xù)的食品和飼料原料資源的供給面臨巨大挑戰(zhàn)，也是限制養(yǎng)殖業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，關(guān)乎我國飼料和糧食安全戰(zhàn)略。以2017年數(shù)據(jù)為例，中國大豆產(chǎn)量1528萬噸，進(jìn)口量9552.6萬噸，進(jìn)口占比高達(dá)86%；除大豆外，我國還進(jìn)口油菜籽作為大豆的油料和飼料補(bǔ)充來源；2018/2019年度進(jìn)口油菜籽466 萬噸[7]。隨著畜牧業(yè)的不斷發(fā)展，我國飼料原料的生產(chǎn)與需求的缺口進(jìn)一步擴(kuò)大，海關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，我國2020年累計(jì)進(jìn)口大豆升至1.03 億噸。我國2020年全年進(jìn)口玉米1130 萬噸，相比于2019年增長135.91%。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，“中國人的飯碗任何時(shí)候都要牢牢端在自己手上”。 保障飼料量的供給，成為保障糧食安全的重要工作之一[8]。

2.2 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力布局與資源不匹配，致種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展相互脫節(jié)

我國畜牧業(yè)規(guī)模增長迅速，但是多數(shù)養(yǎng)殖場(chǎng)設(shè)計(jì)不合理、規(guī)?；降?，區(qū)域布局不合理，過度集中。且由于種植業(yè)發(fā)展過程中，伴隨著化肥產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，使農(nóng)田對(duì)于有機(jī)肥料的需求量大幅下降。由于飼料中無機(jī)微量元素不合理的使用，帶來的銅、鋅、鈣、磷、鎂、鐵、錳等每年的環(huán)境排放量超過10 萬噸，已對(duì)土壤、水體等生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威脅，此外存在于飼料中的有毒重金屬鎘、鉛等是另一大安全隱患。對(duì)部分城市集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的畜禽糞便取樣調(diào)查表明，豬糞中Cu、Zn 的超標(biāo)率分別達(dá)59.84%和95.08%[9]。以上兩點(diǎn)原因是大量畜禽糞便無法得到合理的利用，出現(xiàn)嚴(yán)重的種養(yǎng)脫節(jié)的重要原因。在種植業(yè)中，頻繁的收割、化肥的使用和糞便有機(jī)肥用量減少，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降、微量元素比例失調(diào)，土壤微量元素隱形缺乏等問題[10]。因此，從源頭控制畜禽養(yǎng)殖環(huán)境安全、促進(jìn)生態(tài)循環(huán)平衡將成為畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)問題。

2.3 畜禽廢棄物資源化利用還存在諸多問題尚未解決

畜禽廢棄物資源化利用過程中存在諸多問題是解決種養(yǎng)脫節(jié)和環(huán)境污染問題的瓶頸。截至2021年，我國畜牧業(yè)仍為弱質(zhì)產(chǎn)業(yè)，糞便污水治理過程中存在工藝及技術(shù)系統(tǒng)化考慮不足、運(yùn)行費(fèi)用偏高，不能因地制宜地優(yōu)化和改進(jìn)治理工藝、制定治理模式等問題；同時(shí)部分地區(qū)還存在片面追求達(dá)標(biāo)排放或還田利用現(xiàn)象。這些因素阻礙了的畜禽廢棄物治理工程的高效運(yùn)行。結(jié)合我國畜牧業(yè)實(shí)際，從源頭到末端綜合控制畜禽養(yǎng)殖環(huán)境將成為畜牧業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)問題。因此，建立綠色清潔養(yǎng)殖模式，最大限度地削減污染物排放，提高本地畜禽廢棄物資源化利用率，是畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展的重大需求[11]。

2.4 養(yǎng)殖和加工設(shè)備的智能化、機(jī)械化程度需要提高

截至2021年9月，我國養(yǎng)殖業(yè)存在設(shè)施設(shè)備落后，自動(dòng)化、信息化和智能化程度低，自主創(chuàng)新嚴(yán)重不足等問題。需加快推進(jìn)養(yǎng)殖和加工設(shè)備的智能化信息化生豬養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)庫平臺(tái)和人才隊(duì)伍建設(shè)[12]。飼料生產(chǎn)方面，我國的飼料大型飼料企業(yè)高度依賴如Brill、BEST‐MIX 等美國和歐洲的配方軟件及配套數(shù)據(jù)庫，每年的授權(quán)費(fèi)用達(dá)百萬至千萬元不等。另一方面，小企業(yè)由于缺少標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的飼料原料數(shù)據(jù)庫，及其依賴于經(jīng)驗(yàn)。這都給我國飼料行業(yè)的健康發(fā)展帶來了隱患。養(yǎng)殖過程中，養(yǎng)殖場(chǎng)通常存在“輕設(shè)備、重經(jīng)驗(yàn)”的情況，畜禽發(fā)情、配種、分娩、糞污清理等高度依賴于養(yǎng)殖場(chǎng)的管理水平及飼養(yǎng)員的經(jīng)驗(yàn)和飼養(yǎng)水平[13]。這為促進(jìn)養(yǎng)殖模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)、提高生產(chǎn)效率和減少疫病傳播增加了重重困難。推動(dòng)生物傳感器、糞污處理、空氣交換和畜禽轉(zhuǎn)運(yùn)等硬件設(shè)備的研制和國產(chǎn)化，有助于提高我國畜禽的整體飼養(yǎng)管理水平，提高生產(chǎn)效率。

3 畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展關(guān)鍵舉措

為了發(fā)揮新興生物技術(shù)和工業(yè)工程技術(shù)在畜牧業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展中的重要作用，要在政策法規(guī)、管理、資金以及學(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)等方面進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。

（1）飼用資源開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)。挖掘新的蛋白源和提高現(xiàn)有蛋白質(zhì)資源的利用率，是緩解我國蛋白質(zhì)資源短缺的有效途徑。這對(duì)未來營養(yǎng)資源供給方式和功能提出了新的要求。合成生物學(xué)是農(nóng)業(yè)持續(xù)增長的關(guān)鍵和未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向。雖然合成生物學(xué)還處于早期研究階段，但最近十年，該領(lǐng)域取得了非常顯著的研究進(jìn)展。采用合成生物學(xué)技術(shù)，創(chuàng)建適用于飼料工業(yè)資源化利用的細(xì)胞工廠，將可再生低值原料轉(zhuǎn)化為動(dòng)物可以高效利用的重要營養(yǎng)組分、功能性營養(yǎng)添加劑和營養(yǎng)化學(xué)品是解決飼料工業(yè)領(lǐng)域所面臨問題的重要途徑[14]。此外，因地制宜，充分利用并開發(fā)各省、市、自治區(qū)的本地特色飼用植物資源，開發(fā)新型的是緩解飼料原料資源短缺的另一條有效途徑。

（2）構(gòu)建源頭減排的微量元素為主線的種養(yǎng)結(jié)合的綠色高效優(yōu)質(zhì)養(yǎng)殖體系，推廣生態(tài)種養(yǎng)有機(jī)結(jié)合養(yǎng)殖模式。推動(dòng)畜牧業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，促進(jìn)畜牧業(yè)綠色發(fā)展，首先就是要解決好畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用問題[15]。推動(dòng)種植-養(yǎng)殖土地規(guī)劃與審批模式改革，建立區(qū)域糞污土地承載力測(cè)算及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)體系，集成養(yǎng)殖區(qū)域土地承載力評(píng)價(jià)與種養(yǎng)生態(tài)耦合技術(shù)，制定畜禽養(yǎng)殖規(guī)模與配套種植土地的相關(guān)規(guī)定，研發(fā)含有低于特點(diǎn)的新型飼料原料的日糧配方，研發(fā)區(qū)域糞污資源化利用生態(tài)功能提升技術(shù)，構(gòu)建不同環(huán)境區(qū)“種–養(yǎng)–肥沼/加工”多元化生態(tài)耦合模式。優(yōu)化生態(tài)養(yǎng)殖和種養(yǎng)結(jié)合生產(chǎn)模式，有利于保持生態(tài)平衡，提供有機(jī)肥料，緩解集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖帶來的環(huán)境問題，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[16]。政府政策支持符合條件的縣（市、區(qū)、旗）整縣推進(jìn)畜禽糞污資源化利用，鼓勵(lì)液體糞肥機(jī)械化施用微量元素平衡糞肥[17]。制定具體的決策支持系統(tǒng)和參與性研究、可能的途徑和對(duì)綜合作物畜牧系統(tǒng)的政策鼓勵(lì)措施，以期構(gòu)思出適合當(dāng)?shù)氐淖魑?養(yǎng)殖一體化方案[18-19]。

圖1 畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展舉措

（3）構(gòu)建養(yǎng)殖廢棄物原位減控與高效處置系統(tǒng)工程，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖源頭減排。畜禽對(duì)飼料中營養(yǎng)素和礦物元素消化利用率低是規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖污染環(huán)境的重要原因之一。在生物發(fā)酵飼料、低蛋白氨基酸平衡日糧、有機(jī)礦物元素的研發(fā)、安全高效利用、產(chǎn)品特色飼料資源高效低能耗加工、有毒有害物質(zhì)高效去除技術(shù)和環(huán)境減排技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域取得突破，是構(gòu)建精準(zhǔn)化高效營養(yǎng)技術(shù)體系和實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)可持續(xù)循環(huán)發(fā)展的重要途經(jīng)。通過改變微量元素的添加形式，增加其吸收利用率，有助于減少飼料中的添加量以及對(duì)環(huán)境的排放，從而降低飼用礦物元素引起的生態(tài)環(huán)境污染和破壞。近些年來，采用氨基酸微量元素替代無機(jī)微量元素是主要的“減量增效”策略。例如氨基酸銅或堿式氯化銅替代硫酸銅，氨基酸鋅或堿式氯化鋅代替氧化鋅或硫酸鋅，氨基酸螯合鐵代替無機(jī)鐵等。研究表明，日糧中微量元素的添加量與糞便中排出量呈正相關(guān)。與無機(jī)微量元素相比，添加相同劑量有機(jī)形式的微量元素，可增加吸收率，減少糞便中的排出[20]。例如，日糧中用較少的有機(jī)形式的鋅代替無機(jī)鋅既滿足了肉雞和蛋的營養(yǎng)需求，又降低了礦物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響[21]。本團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，使用氨基酸金屬螯合物能顯著提高畜禽對(duì)微量養(yǎng)分的消化吸收率[22]。肉雞日糧中50～75 mg/kg 羥基蛋氨酸螯合錳可有效替代100 mg/kg硫酸錳[23]。使用有機(jī)鐵飼喂哺乳仔豬，與無機(jī)鐵相比，仔豬體重、日增重，血紅蛋白和血液紅細(xì)胞數(shù)含量等指標(biāo)均顯著增加，有機(jī)鐵促進(jìn)了鐵的吸收與利用，降低排糞量和糞中排鐵量[24]。在滿足生豬養(yǎng)殖營養(yǎng)需要量的情況下，如何科學(xué)合理的使用飼料中的微量元素，從而降低養(yǎng)殖業(yè)中微量元素的排放，是研究亟待解決的問題[25]。

（4）提升現(xiàn)代畜牧業(yè)設(shè)施裝備水平與智能化管理，運(yùn)用自動(dòng)控制、物聯(lián)網(wǎng)、信息、基因、生物等方面的技術(shù)，結(jié)合我國飼料生產(chǎn)與畜牧業(yè)的發(fā)展特色以及從業(yè)人員的專業(yè)水平，研發(fā)適合我國國情的軟件和硬件，推動(dòng)國產(chǎn)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率，降低軟硬件價(jià)格，從而提升現(xiàn)代畜牧業(yè)設(shè)施裝備水平與智能化管理水平，為生豬精細(xì)化飼養(yǎng)、新品種培育、養(yǎng)殖過程優(yōu)化、污染控制和屠宰加工提供新的技術(shù)手段，提升現(xiàn)代畜牧業(yè)設(shè)施裝備水平與智能化管理水平，實(shí)現(xiàn)供需動(dòng)態(tài)監(jiān)控及全產(chǎn)業(yè)鏈溯源，建設(shè)智能化信息化生豬養(yǎng)殖大數(shù)據(jù)庫平臺(tái)。

4 小結(jié)與展望

促進(jìn)畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是進(jìn)一步優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民收入、促進(jìn)鄉(xiāng)村振興的必要舉措[25]?；谛竽翗I(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，利用功能性微量元素等綠色飼料產(chǎn)品和構(gòu)建高效糞污處理和微量元素平衡種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，是農(nóng)民脫貧致富和鄉(xiāng)村振興的必經(jīng)之路，將促進(jìn)畜牧業(yè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、生態(tài)循環(huán)模式創(chuàng)建、典型示范引領(lǐng)，也是能夠發(fā)揮畜牧業(yè)在農(nóng)業(yè)中的生態(tài)調(diào)控功能的體現(xiàn)，將顯著提升科技對(duì)畜牧業(yè)質(zhì)量效益競(jìng)爭(zhēng)力在農(nóng)村生態(tài)環(huán)境改善中的功能支撐，引領(lǐng)鄉(xiāng)村全面振興和農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化。