黃瑞林 丁 婧 馮澤猛 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)重點實驗室，動物營養(yǎng)生理與代謝過程湖南省重點實驗室，湖南省畜禽健康養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，長沙 410125；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

我國是全球最大的肉、奶、蛋等養(yǎng)殖產(chǎn)品生產(chǎn)國和消費國，養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展關(guān)乎國計民生。飼料在養(yǎng)殖成本中有著重要的比例，是養(yǎng)殖業(yè)的基礎(chǔ)。養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，使得我國“人畜爭糧”矛盾日益突出，已危及國家糧食戰(zhàn)略安全。除了開發(fā)非常規(guī)飼料原料進行“開源”外，進一步提高養(yǎng)殖動物飼料利用率進行“節(jié)流”也具有迫切的現(xiàn)實意義。提高飼料利用率不僅涉及到節(jié)省飼料原料，還關(guān)系到生態(tài)保護。飼料供給不足將不能滿足養(yǎng)殖動物的營養(yǎng)需求，影響其生長；供給過多則造成飼料的浪費，并且未被消化利用的營養(yǎng)物質(zhì)隨著糞便排出體外，若得不到有效管理，還將給生態(tài)保護帶來負擔(dān)[1]。生豬是我國的主要養(yǎng)殖畜種，年出欄量達7億頭。生豬養(yǎng)殖業(yè)也應(yīng)積極響應(yīng)國家政策，積極做好生豬養(yǎng)殖過程中的節(jié)源減排工作，在飼糧配制的源頭上做到營養(yǎng)的精準(zhǔn)供給，主要是對飼料配方進行精細化調(diào)整，如采取玉米、豆粕替代方案以及推廣低蛋白質(zhì)飼糧等，并做到飼料配方的動態(tài)化與精細化，使得生豬營養(yǎng)需求與飼糧的營養(yǎng)供應(yīng)能精準(zhǔn)銜接。為達到此要求，需要全面把握生豬對各種營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收規(guī)律以及生豬動態(tài)生長曲線，構(gòu)建生豬動態(tài)營養(yǎng)需求模型及研發(fā)精準(zhǔn)供給技術(shù)。2021年科技部部署了“十四五”國家重點研發(fā)計劃項目“豬禽飼料營養(yǎng)價值精準(zhǔn)評定”和“豬禽動態(tài)營養(yǎng)需求與營養(yǎng)精準(zhǔn)供給技術(shù)研究”以推動營養(yǎng)的精準(zhǔn)與動態(tài)供給研究。生豬動態(tài)營養(yǎng)正是通過研究不同條件下的生豬動態(tài)營養(yǎng)需求，開發(fā)出特定生產(chǎn)目標(biāo)導(dǎo)向的營養(yǎng)精準(zhǔn)供給技術(shù)，為我國生豬養(yǎng)殖行業(yè)飼料養(yǎng)分利用率的提升提供基礎(chǔ)理論支撐和實現(xiàn)途徑引導(dǎo)。

1 生豬動態(tài)營養(yǎng)的概念

營養(yǎng)需求的深化研究是生豬養(yǎng)殖行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。生豬營養(yǎng)研究已有200多年歷史，從飼料原料的發(fā)現(xiàn)到飼料原料營養(yǎng)價值評定，再到生豬飼糧的配制，逐步完善生豬的營養(yǎng)需求，得到現(xiàn)在以中國“豬營養(yǎng)需要”、美國“豬營養(yǎng)需要”(NRC)等為參考的通用生豬營養(yǎng)需求參考體系。在生豬營養(yǎng)領(lǐng)域科技工作者多年研究推動下，生豬養(yǎng)殖也從最開始的粗放養(yǎng)殖轉(zhuǎn)向現(xiàn)在的集約化規(guī)模養(yǎng)殖，從而實現(xiàn)了豬肉供給量的保障。隨著消費者對豬肉品質(zhì)要求的提高，對生豬養(yǎng)殖也有了更高的要求。標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、精細化管理已成為養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的主旋律，來實現(xiàn)以最大動物生產(chǎn)性能為標(biāo)準(zhǔn)的精準(zhǔn)營養(yǎng)供給。我們通常所說的精準(zhǔn)營養(yǎng)有2方面的含義，即飼料營養(yǎng)價值的準(zhǔn)確評估和動物對營養(yǎng)需求的精細化管理(亦即動態(tài)營養(yǎng)需求)。但整體來說，由于國內(nèi)外現(xiàn)行的豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)中營養(yǎng)需求量是特定生理階段下群體需求量的平均值，是該特定條件下的一個固定的靜態(tài)參考值，而生豬的生長發(fā)育是連續(xù)的、變化的、動態(tài)的。因此，通過模型化探究豬動態(tài)營養(yǎng)需求是實現(xiàn)生豬精準(zhǔn)營養(yǎng)的重要研究方向。動態(tài)營養(yǎng)是以某一生產(chǎn)目標(biāo)導(dǎo)向，基于生豬遺傳因素、生長階段、生理狀態(tài)、所處生長環(huán)境、養(yǎng)殖規(guī)模、市場行情、豬肉品質(zhì)等因素而提供的精準(zhǔn)動態(tài)的營養(yǎng)供給方案。生豬動態(tài)營養(yǎng)需求研究是精準(zhǔn)營養(yǎng)研究的進一步發(fā)展，通過擬合建立系列適用于準(zhǔn)確預(yù)測不同狀態(tài)下生豬營養(yǎng)需求和生產(chǎn)性能的動態(tài)模型，指導(dǎo)制定最佳生豬營養(yǎng)供給方案，進行生豬營養(yǎng)需求的動態(tài)精準(zhǔn)供給，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

2 生豬動態(tài)營養(yǎng)需求的影響因素

生豬營養(yǎng)需求并非一成不變，從生豬自身來看，遺傳因素、生長階段、生理狀態(tài)營養(yǎng)需求已有較系統(tǒng)的研究；養(yǎng)殖環(huán)境的不同對生豬營養(yǎng)需求也有較大影響，例如，由環(huán)境溫濕度、養(yǎng)殖密度、空氣質(zhì)量、疾病等產(chǎn)生的不同應(yīng)激狀態(tài)會使?fàn)I養(yǎng)需求發(fā)生改變，對于這方面的研究較多，其定性分析較為完善，但在定量分析層面無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；不同養(yǎng)殖企業(yè)豬舍基礎(chǔ)設(shè)施的差異以及對肉品質(zhì)差異化追求也會使得生豬營養(yǎng)需求有所差異；在市場調(diào)控與環(huán)保政策的影響下，也需要對生豬營養(yǎng)需求進行調(diào)整。影響生豬營養(yǎng)需求的主要因素總結(jié)如下。

2.1 遺傳因素

遺傳因素包括豬的品種、品系、基因型等。國外引進品種豬和中國地方品種豬在營養(yǎng)需求上存在較大差異。目前我國商品豬生產(chǎn)中的主要品種是國外引進品種杜大長(杜長大)三元雜交商品豬，具有生長速度快、飼料轉(zhuǎn)化率高、胴體瘦肉率高、胴體脂肪率低、生產(chǎn)成本小等特點[2]。市面上常根據(jù)種豬的引種來源，將杜長大三元雜交豬分為多個品系，如美系、加系、臺系、法系等。從生長速度來看，加系、丹系、美系、法系依次減慢[3-5]，生長速度的差異說明不同品系豬的營養(yǎng)需求存在差異。同時，國內(nèi)地方豬種在國家養(yǎng)豬業(yè)建設(shè)與發(fā)展中起到關(guān)鍵性作用，國內(nèi)地方豬種具有產(chǎn)仔數(shù)較多、耐粗飼、抗寒、抗病、適應(yīng)性強、肉質(zhì)好的優(yōu)點，對地方優(yōu)良豬種進行合理的開發(fā)利用具有廣闊前景[6]。

目前規(guī)?；B(yǎng)殖在各個方面已經(jīng)充分優(yōu)化，養(yǎng)殖成本很難進一步降低，因而未來生豬養(yǎng)殖的出路將不僅僅通過飼養(yǎng)生長速度快、瘦肉率高、飼料轉(zhuǎn)化率高的杜長大三元雜豬來達到利潤的最大化，也可結(jié)合我國地方豬種的優(yōu)勢實現(xiàn)對差異化肉品質(zhì)的需求，針對不同生產(chǎn)需求提供不同的營養(yǎng)需求，實現(xiàn)豬肉風(fēng)味和品質(zhì)的提升，以及不同功能豬肉如烤乳豬、臘肉等的規(guī)?；c精準(zhǔn)化養(yǎng)殖，而支撐其發(fā)展的是不同豬種和不同生產(chǎn)需求下營養(yǎng)需求的確定。

根據(jù)中國《豬營養(yǎng)需要量》(GB/T 39235—2020)[7]，瘦肉型豬如杜長大商品豬飼糧消化能需要量在14.22～14.81 MJ/kg、賴氨酸代謝能比在0.52～1.10 g/MJ，而脂肪型豬如中國地方豬種飼糧消化能需要量在13.81～14.95 MJ/kg，比杜長大商品豬低0.5 MJ/kg左右，蛋白質(zhì)需要量也較低，其賴氨酸代謝能比在0.37～0.81 g/MJ。

2.2 生長階段

目前國際上常用的豬飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)日齡或體重將生豬的生長分為特定階段，進而根據(jù)各階段的營養(yǎng)需求配制出教槽料、保育料和育肥料等若干種飼糧。例如，中國《豬營養(yǎng)需要量》(GB/T 39235—2020)[7]將飼糧供給按照養(yǎng)分濃度基礎(chǔ)劃分為6個體重階段(3～8 kg、8～25 kg、25～50 kg、50～75 kg、75～100 kg、100～120 kg)；美國NRC(2012)《豬營養(yǎng)需要量》[8]將飼糧供給按照養(yǎng)分濃度基礎(chǔ)劃分為7個體重階段(5～7 kg、7～11 kg、11～25 kg、25～50 kg、50～75 kg、75～100 kg、100～135 kg)。每個階段根據(jù)豬對各類營養(yǎng)素的需求變化提供不同的飼糧配比，以達到較好的飼喂效果和經(jīng)濟效益。但各國豬營養(yǎng)需要標(biāo)準(zhǔn)由于飼養(yǎng)品種品系以及飼養(yǎng)條件等不同，其劃分階段以及營養(yǎng)水平不完全一致，如表1所示，與美國NRC(2012)《豬營養(yǎng)需要量》[8]相比，中國《豬營養(yǎng)需要量》(GB/T 39235—2020)[7]規(guī)定的消化能水平相對偏低，而賴氨酸水平相對偏高?？傮w來說，不同生長階段營養(yǎng)需要不一致。例如，仔豬斷奶階段常發(fā)生斷奶應(yīng)激，并因為代謝旺盛，對飼糧營養(yǎng)水平要求較高，蛋白質(zhì)主要用于機體體重的增加，碳水化合物、維生素和礦物元素主要是用于增強機體代謝，預(yù)防疾病[9]；生長豬主要是骨骼的發(fā)育和肌肉的生長，對蛋白質(zhì)和礦物元素的需求量較高[10]；而育肥前期以脂肪沉積為主，對能量的需求量增加，以提高日增重，而對蛋白質(zhì)的需求量相對減少[10]；育肥后期需適當(dāng)降低飼糧中蛋白質(zhì)和能量水平，防止脂肪堆積，改善胴體品質(zhì)[11]。

表1 中國《豬營養(yǎng)需要量》(GB/T 39235—2020)與美國NRC(2012)《豬營養(yǎng)需要量》對比Table 1 Comparison of Nutrient Requirements of Swine in China (GB/T 39235—2020) and in United States NRC (2012)

2.3 生理狀態(tài)

生豬在不同生理狀態(tài)下的營養(yǎng)需求存在差異。后備母豬需要適當(dāng)限制能量攝入，其目的是限制相對于體重的脂肪沉積，但不嚴(yán)重影響肌肉發(fā)育，過度限飼如能量限制為自由采食量的75%會延緩母豬發(fā)情時間，同時影響母豬排卵數(shù)，使產(chǎn)仔數(shù)下降[12]。母豬配種后在妊娠前期、中期和后期的營養(yǎng)需求有所不同，初產(chǎn)母豬和經(jīng)產(chǎn)母豬的體況又各有差別，故營養(yǎng)需求存在較大差異。妊娠母豬如不限飼使其體況較肥，會導(dǎo)致其出現(xiàn)食欲差、輸卵管不通、乳房通乳性低、產(chǎn)程長等生產(chǎn)機能下降的問題；但過度限飼則造成母豬腸胃空虛，會帶來一系列的不良反應(yīng)，故應(yīng)提高飼糧中粗纖維含量，適當(dāng)降低玉米及油脂含量，保持母豬胃腸的飽腹感。同時，配種后適當(dāng)?shù)娘暭Z營養(yǎng)水平有利于豬胚胎的存活，過高或過低的能量水平均會造成母豬體內(nèi)激素濃度的改變，不利于早期妊娠期間的胚胎發(fā)育和存活[13-14]。臨產(chǎn)母豬和哺乳母豬需增加飼糧能量攝入以改善母豬生產(chǎn)性能、提高仔豬的活力和生長、增加斷奶時的產(chǎn)仔數(shù)和體重[15-19]?？諔涯肛i則需要增強體質(zhì)以及恢復(fù)膘情，所以需合理搭配飼糧以獲取足夠的能量、蛋白質(zhì)、賴氨酸、維生素、礦物質(zhì)等[20]。對于種公豬，需要提供充足的營養(yǎng)進行科學(xué)飼養(yǎng)以確保其精液品質(zhì)及繁殖性能，其中賴氨酸和維生素對公豬睪丸發(fā)育及提高精液質(zhì)量有重要意義[20]。

2.4 應(yīng)激狀態(tài)

豬的營養(yǎng)需要量都是根據(jù)理想的養(yǎng)豬生產(chǎn)條件設(shè)計的，是豬生活在最適宜的環(huán)境條件下的營養(yǎng)需要。但在實際養(yǎng)豬生產(chǎn)中，養(yǎng)殖環(huán)境的變化會使豬產(chǎn)生各類應(yīng)激影響豬的生長發(fā)育，例如溫度、養(yǎng)殖密度、環(huán)境質(zhì)量、疾病和免疫強化狀態(tài)、生產(chǎn)以及運輸屠宰過程產(chǎn)生的刺激等，在不同的應(yīng)激狀態(tài)下豬的營養(yǎng)需要會發(fā)生變化。營養(yǎng)不足會造成豬的生長受限，不均衡的營養(yǎng)和過多的營養(yǎng)同樣影響豬的生長性能，影響飼料利用效率。因此，需依據(jù)豬不同的生長狀態(tài)及時調(diào)整飼料配方，以找到能正好滿足豬最佳生長速度的飼糧供應(yīng)量，提供最佳營養(yǎng)需要。

2.4.1 冷、熱應(yīng)激

準(zhǔn)確控制豬舍環(huán)境參數(shù)是規(guī)?；B(yǎng)豬場生產(chǎn)中必不可少的環(huán)節(jié)，但季節(jié)以及區(qū)域氣候差異造成豬舍內(nèi)溫度很難統(tǒng)一化管理，如何根據(jù)舍溫的變化提供最適宜的營養(yǎng)需要成為重要的研究課題。豬不同階段最適舍內(nèi)溫度存在差異。研究表明，豬舍溫度在10～31 ℃時，各體重階段豬平均日采食量隨溫度的升高先減小后緩慢增大最后減小[21]。生長豬在常溫(18～21 ℃)下其平均日增重最大，料重比最低，其次為低溫(8～11 ℃)下，高溫(28～31 ℃)下最差；低溫組豬平均日采食量最大，但料重比低于常溫組[22]。與飼養(yǎng)在20 ℃下的生長豬相比，飼養(yǎng)在5 ℃低溫下的生長豬的平均日采食量增加，平均日增重減少，料重比增加[23]。環(huán)境溫度由23 ℃升高至29 ℃時，生長育肥豬的平均日增重顯著降低17%；再升高至35 ℃，平均日增重顯著降低40%[24]。

豬對熱應(yīng)激尤為敏感，熱應(yīng)激下豬采食量減少、生長速度減慢，故對營養(yǎng)物質(zhì)的需要也隨之改變。首先，熱應(yīng)激情況下，隨著豬采食量的降低，能量的攝入不能滿足生長需求，因此需要適當(dāng)提高飼糧中能量水平，提高豬能量絕對攝入量，以促進生長。飼糧能量水平的提高可以提高25～45 kg階段生長豬的生長性能，緩解熱應(yīng)激狀況[25]。飼糧能量水平的提高可降低泌乳母豬分娩至斷奶后的體重損失及斷奶至發(fā)情間隔[26]。同時，豬對脂肪的消化率高于其他營養(yǎng)物質(zhì)，在豬飼糧中使用油脂替代部分碳水化合物可獲得較高的生產(chǎn)凈能。飼糧中油脂的添加也有助于改善適口性，提高豬只采食量，進而提高生長性能。飼糧添加2%～3%混合脂肪或添加乳糖、蔗糖等均能顯著提高飼糧能量水平，緩解應(yīng)激期間的能量攝入不足問題[27]。熱應(yīng)激下豬的飼糧攝入量減少，故需提高飼糧中蛋白質(zhì)或游離氨基酸水平，但飼糧中蛋白質(zhì)的消化、吸收與代謝產(chǎn)生的熱量會進一步增加體熱負荷，加重機體的熱應(yīng)激反應(yīng)。據(jù)報道，將飼糧蛋白質(zhì)水平由19%降低至16%，并添加一定比例的游離氨基酸(0.88%賴氨酸、0.29%蘇氨酸、0.18%蛋氨酸、0.03%色氨酸、0.08%苯丙氨酸、0.18%亮氨酸、0.07%異亮氨酸、0.14%纈氨酸、0.05%組氨酸)，可改善豬的生長性能，以減少熱應(yīng)激帶來的負面影響[28-30]。發(fā)生熱應(yīng)激時豬體內(nèi)酸堿平衡遭到破壞，血清鉀濃度降低，尿中鉀排泄量增加，電解質(zhì)失衡。飼糧中補充具有緩沖作用的電解質(zhì)如氯化鉀、氯化銨或碳酸氫鈉等可以有效調(diào)節(jié)機體pH，緩解電解質(zhì)失衡[31-32]。此外，熱應(yīng)激條件下豬對維生素的需要也發(fā)生改變。正常生理狀態(tài)下，豬自身合成的維生素C能滿足生理需求，但熱應(yīng)激條件下維生素C合成能力降低，需求量增加，在肥育豬飼糧中添加適量維生素C和維生素E也可提高機體的免疫力，降低自由基對細胞的損傷程度，提高機體抗熱應(yīng)激的能力[27,32-33]。

2.4.2 養(yǎng)殖密度

豬的養(yǎng)殖密度直接影響豬舍環(huán)境，如溫度、濕度、氣體組成、微生物數(shù)量等變化，也會影響豬的采食、飲水、活動、休息等行為，間接影響豬的生長性能，同時影響其營養(yǎng)需求[34]。在同一飼養(yǎng)條件下，隨著飼養(yǎng)密度的增加，豬的平均日采食量及平均日增重均顯著下降，料重比顯著增加[35]。斷奶仔豬飼養(yǎng)密度從0.25 m2/頭提高至0.16 m2/頭時，平均日增重顯著降低[36]；夏季生長豬(25～45 kg)飼養(yǎng)密度從1.52 m2/頭提高至0.76 m2/頭時，平均日采食量和平均日增重均顯著降低，料重比顯著升高[37]。冬季生長豬(25～45 kg)飼養(yǎng)密度從0.91 m2/頭提高至0.51 m2/頭時，平均日采食量顯著降低，平均日增重先提高后降低，料重比先降低后提高[38]。生長豬(40～75 kg)的飼養(yǎng)密度從0.85 m2/頭提高至0.55 m2/頭時，平均日增重顯著降低，料重比顯著增加；育肥豬(75～110 kg)的飼養(yǎng)密度從1.00 m2/頭提高至0.85 m2/頭時，平均日增重、平均日采食量均顯著降低[39]。

2.4.3 空氣質(zhì)量

隨著工廠化高密度飼養(yǎng)模式的發(fā)展，豬舍內(nèi)環(huán)境發(fā)生了較大變化，不同豬舍環(huán)境也不盡相同，而豬舍內(nèi)環(huán)境以及空氣質(zhì)量對豬的生產(chǎn)性能也會產(chǎn)生較大影響。例如，在夏季高溫高濕的環(huán)境下，氨氣(NH3)和二氧化碳(CO2)濃度明顯低于其他季節(jié)，母豬生產(chǎn)性能中窩健仔數(shù)、窩死胎數(shù)和窩總仔數(shù)明顯高于秋冬兩季，出生窩重明顯高于秋季[40]；于冬季密閉豬舍運行新風(fēng)系統(tǒng)使保育豬舍內(nèi)空氣中NH3、CO2、粉塵(PM1、PM2.5、PM4、PM10、PM15)和需氧菌濃度顯著下降后，平均日增重呈升高趨勢[41]；一般豬舍相對濕度以60%～80%為宜，超出適宜范圍會導(dǎo)致豬采食量降低[21]。隨著不同環(huán)境下豬生產(chǎn)性能的變化，營養(yǎng)需求也需根據(jù)不同的豬舍環(huán)境進行調(diào)整。

2.4.4 疾病與免疫強化

疾病會對豬的生產(chǎn)性能產(chǎn)生消極影響，營養(yǎng)需要也隨之發(fā)生變化，同時通過營養(yǎng)調(diào)控也可以提高豬只的免疫狀態(tài)及抗病能力。飼糧中添加如椰子油和魚油這類脂肪可從脂肪酸吸收及腸道屏障方面發(fā)揮對大腸桿菌攻毒仔豬的保護效應(yīng)[42]。免疫應(yīng)激會加快整體蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)，增加蛋白質(zhì)降解，降低蛋白質(zhì)和能量利用效率[43]。在免疫應(yīng)激期，仔豬蛋白質(zhì)合成速率降低，對飼糧蛋白質(zhì)的需求降低；在恢復(fù)期，仔豬蛋白質(zhì)合成速率增加，對飼糧蛋白質(zhì)的需求升高[44]。仔豬在免疫應(yīng)激條件下的理想氨基酸模式也發(fā)生變化，其中可消化蛋氨酸和蘇氨酸需要降低，可消化色氨酸需要增加[45]。同時，在免疫應(yīng)激條件下豬對氨基酸的需要量增加，以緩解免疫應(yīng)激，如提高飼糧中蘇氨酸、色氨酸水平可緩解免疫應(yīng)激對生長豬造成的生長抑制[46]；提高飼糧中蘇氨酸、精氨酸、異亮氨酸水平可提高仔豬的免疫功能，保證生長性能最優(yōu)化[47-48]。在免疫應(yīng)激下，仔豬對維生素和礦物質(zhì)的需要也發(fā)生變化，例如，仔豬在免疫應(yīng)激期間及其后繼恢復(fù)過程中對葉酸的需要量增加，但隨著仔豬日齡、體重與采食量增加或免疫應(yīng)激恢復(fù)期的延長，對葉酸的需要量逐步減少[49]；在飼糧中添加酵母硒可緩解仔豬因免疫應(yīng)激引起的生長抑制，提高仔豬的抗病力，其機理可能與酵母硒的抗氧化功能相關(guān)[50]；此外，免疫應(yīng)激下仔豬對生物素、鋅等的需要量也高于健康仔豬[51-52]。

2.5 豬舍基礎(chǔ)設(shè)施

在環(huán)保監(jiān)管和非洲豬瘟疫情影響下，小養(yǎng)殖戶大量退出，推動養(yǎng)殖行業(yè)進一步向規(guī)?；?、集約化養(yǎng)殖發(fā)展，同時出現(xiàn)“公司+農(nóng)戶”家庭農(nóng)場的新模式，以及樓房養(yǎng)豬模式，而動態(tài)營養(yǎng)的提出與研究為不同的養(yǎng)殖模式給予實施基礎(chǔ)。同時，不同豬場建設(shè)的現(xiàn)代化程度以及設(shè)施更新速度不一致，導(dǎo)致在不同養(yǎng)殖模式和豬舍結(jié)構(gòu)下豬的生長性能也不一致。例如，發(fā)酵床技術(shù)是以農(nóng)作物纖維為發(fā)酵墊料接種益生菌對豬糞進行原位降解、消納糞尿的生態(tài)畜禽飼養(yǎng)法，與傳統(tǒng)水泥地面豬舍相比，發(fā)酵床豬舍豬的平均日增重提高7.35%，料重比降低8.30%[53]；與傳統(tǒng)的固定豬舍模式養(yǎng)殖相比，應(yīng)用可拆遷式豬舍及其配套技術(shù)進行種養(yǎng)輪換生態(tài)養(yǎng)殖，其平均日增重、平均日采食量分別提高18.75%、7.35%，料重比降低10.42%[54]；地道通風(fēng)豬舍與自然通風(fēng)類型豬舍和機械通風(fēng)類型豬舍相比冬季保溫效果最佳，豬只平均日增重提高56.50～93.91 g，有利于生長[55]；濕簾負壓風(fēng)機與風(fēng)扇、冷風(fēng)機相比夏季降溫效果最佳，能顯著提高夏季豬只的生長性能[56]。故不同養(yǎng)殖模式和豬舍結(jié)構(gòu)下豬的生長狀態(tài)不同，從而對各類營養(yǎng)物質(zhì)的需求也不同，需根據(jù)豬舍情況對營養(yǎng)需求進行調(diào)整。

2.6 豬肉品質(zhì)差異化

隨著生活質(zhì)量的提高，人們對豬肉品質(zhì)要求發(fā)生改變，更多地追求豬肉的口感和風(fēng)味，畜禽養(yǎng)殖由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變已成為必然發(fā)展趨勢，同時非洲豬瘟等因素引發(fā)的豬價大幅升降下生豬養(yǎng)殖行業(yè)需要開始找新的出路。一方面，規(guī)?；B(yǎng)殖提供居民豬肉消費的基礎(chǔ)需求；另一方面，趨向于對豬肉品質(zhì)差異化的追求，除了通過育種改善，營養(yǎng)供給也成為關(guān)注的重點，以達到生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)豬肉的目標(biāo)。飼糧中營養(yǎng)組成，如能量中脂肪類型、蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、礦物質(zhì)等都對豬肉品質(zhì)有影響，其中研究最多的是氨基酸對肉品質(zhì)的影響。例如，在斷奶仔豬飼糧中降低蛋氨酸水平可促進骨骼肌中的脂質(zhì)沉積和慢肌纖維的形成，并提高生長育肥期肌內(nèi)脂肪含量[57]；在肥育豬飼糧中降低賴氨酸水平可提高肌內(nèi)脂肪含量[58]；亮氨酸可促進豬肌纖維類型從快肌纖維向慢肌纖維的轉(zhuǎn)化[59]；提高飼糧中纈氨酸水平可提高肥育豬肌肉剪切力與大理石花紋評分，降低滴水損失[60]；提高飼糧中異亮氨酸水平可提高骨骼肌肌內(nèi)脂肪和單不飽和脂肪酸含量，降低滴水損失和剪切力，但不影響豬的生長性能[61]；提高飼糧中精氨酸水平可提高育肥豬肌肉大理石花紋評分，降低蒸煮損失和滴水損失[62]。

2.7 市場調(diào)控

生豬養(yǎng)殖存在明顯的周期性問題，主要原因是供求失衡。生豬的繁育周期為180～200 d，產(chǎn)能變化到市場存在明顯的滯后性。當(dāng)生豬市場出現(xiàn)短暫性供需偏緊狀態(tài)時，養(yǎng)殖場壓欄增加，在生豬已經(jīng)達到出欄體重后繼續(xù)飼養(yǎng)，以期獲得更高的利潤；而市場嚴(yán)重供給過剩時，養(yǎng)殖場拋售增加，用低于市場價格大量出售達到或未達到出欄體重的豬，以降低損失。據(jù)計算，豬價在11～12元/kg時，建議在豬體重為125 kg前出欄，豬價在9～10元/kg時，建議在豬體重為100 kg前出欄[63-64]。同時要著重關(guān)注生豬期貨的價格波動曲線，如果價格處于周期高位，就要及時調(diào)節(jié)養(yǎng)殖規(guī)模，降低存欄數(shù)量；如果價格處于周期低位，就要及時增加養(yǎng)殖規(guī)模，加大投入，提高養(yǎng)殖數(shù)量，以對抗周期性[65]。故在市場行情以及豬周期的變化下，需依據(jù)其產(chǎn)生的生豬拋售與壓欄特定條件進行營養(yǎng)供給的調(diào)整，改變豬生長速度和日增重，以做到利潤最大化和損失最小化。

2.8 生態(tài)發(fā)展導(dǎo)向

為響應(yīng)國家“雙碳”和環(huán)保政策的號召，養(yǎng)殖業(yè)對碳、氮、磷等營養(yǎng)需要的推薦值也有了一些變化，以減少糞便以及氣體中碳、氮、磷的排放。在低蛋白質(zhì)飼糧模式下，降低豬飼糧中氮含量能降低11%糞氮和22%糞磷含量，改善糞便中氮、磷對環(huán)境的污染[66-68]。仔豬飼糧粗蛋白質(zhì)水平降低至18%左右(降低3%)，并通過添加限制性氨基酸(賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸、蘇氨酸)，可維護仔豬腸道健康、降低腹瀉率和改善其生長性能[69]。有關(guān)低蛋白質(zhì)飼糧補充合成氨基酸的研究已不限于4種限制性氨基酸[69]，一些功能性氨基酸也可改善仔豬的腸道功能[70]和生長性能[71]，使其達到正常蛋白質(zhì)飼糧的效果。上述研究表明，低蛋白質(zhì)飼糧可以在不影響甚至提高動物生長性能的條件下降低蛋白質(zhì)原料用料，并減少氮排放，因此，低蛋白質(zhì)飼糧是解決畜禽養(yǎng)殖污染和蛋白質(zhì)飼料資源短缺問題的有效手段[69]。另外，有研究表明，飼糧中添加含高直/支鏈淀粉比的豌豆淀粉能夠改變糞便中微生物發(fā)酵模式，降低糞便pH，最終減少糞便中氨態(tài)氮(NH3-N)、生物胺、吲哚和糞臭素的排放[72]。

3 生豬動態(tài)營養(yǎng)的實施路徑

3.1 深化科學(xué)研究：生豬動態(tài)營養(yǎng)的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)

長久以來，國內(nèi)外學(xué)者致力于通過數(shù)學(xué)模型估算動物生長及體成分組成的研究。Gompertz模型因?qū)υ囼灁?shù)據(jù)模型擬合效果好、參數(shù)具有顯著的生物學(xué)意義而被廣泛使用。Gompertz模型其數(shù)學(xué)公式如下：x(t)=ae-b×ct,其中t為時間變量，a、b和c是調(diào)節(jié)S曲線陡度的可調(diào)系數(shù)。該數(shù)學(xué)模型能夠有效描述動物生長曲線和體成分組成，為預(yù)測模型和動態(tài)營養(yǎng)需求的構(gòu)建奠定了理論基礎(chǔ)[73]。徐子偉等[74]通過解析生長綿羊毛纖維與體組織之間(毛-體)營養(yǎng)分配機制，測定毛纖維與體組織沉積對機體攝入養(yǎng)分的利用效率，建立營養(yǎng)需求估測方程，從而在此基礎(chǔ)上提出綿羊生長期動態(tài)營養(yǎng)需求體系的初步思路。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，動物生產(chǎn)的數(shù)學(xué)模型研究轉(zhuǎn)向了用于預(yù)測營養(yǎng)需要和生產(chǎn)決策的模型。以色列Hebrew大學(xué)開發(fā)構(gòu)建的動態(tài)線性規(guī)劃模型可動態(tài)計算出在動物生長變化下飼糧中主要營養(yǎng)素(能量、蛋白質(zhì)和氨基酸)需要量的變化，同時分析出最低成本飼料配方[75]。法國國家農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院(INRA)于2008年發(fā)布了生長豬和母豬的消化能和代謝能需要量模型，該模型是基于消化代謝法、間接測熱法和比較屠宰法等一系列試驗數(shù)據(jù)通過析因法建立而成[76-77]。Saintilan等[78]使用INRAPRC?軟件獲得豬只個體生長和采食量模型參數(shù)，并記錄體重、每日采食量，計算個體營養(yǎng)需求，以評估飼料效率的選擇對生長豬采食量和生長動態(tài)的影響。而根據(jù)INRAPRC?改編的營養(yǎng)模型建立可預(yù)測母豬妊娠期個體養(yǎng)分需求的動態(tài)變化的模型[79]。美國NRC也于2012年推出新版《豬營養(yǎng)需要量》，NRC(2012)采用數(shù)學(xué)建模的方法，應(yīng)用仔豬、生長育肥豬、妊娠母豬和哺乳母豬4種模型預(yù)測其營養(yǎng)需要[8,80]。Strathe等[81]和Gauthier等[82]通過結(jié)合產(chǎn)仔母豬個體生產(chǎn)性能數(shù)據(jù)，構(gòu)建母豬個體營養(yǎng)需要動態(tài)模型。也有大量研究者使用經(jīng)驗和機械模型通過考慮動物攝入和生長的變化實時估計豬群中每日每頭生長肥育豬的營養(yǎng)需求和最佳飼糧營養(yǎng)水平[83-85]。Gon?alves等[86]構(gòu)建了用于評估25～45 kg豬的標(biāo)準(zhǔn)化回腸可消化纈氨酸∶賴氨酸(SID-Val∶Lys)劑量反應(yīng)效應(yīng)的回歸方程。Hauschild等[83]針對暴露于應(yīng)激源下的豬只個體，實時估計顯示出與典型飼養(yǎng)模式偏差的豬的個體營養(yǎng)需求。

對于動態(tài)營養(yǎng)需要數(shù)學(xué)模型的研究，在國內(nèi)主要集中于根據(jù)析因法建立一個預(yù)測模型，對暫無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的中國地方豬種的營養(yǎng)需要進行動態(tài)估計，通過在不同階段根據(jù)不同日增重的需要可計算得出各個階段豬的各項營養(yǎng)需要。如通過飼養(yǎng)試驗、消化代謝試驗和屠宰對比試驗，建立15～30 kg、30～60 kg和60～90 kg 3個階段沂蒙黑豬、江泉白豬能量和蛋白質(zhì)需要量析因模型[87-90]。

這些模型是相對動態(tài)的，能夠估測動物在某一階段中的狀態(tài)，并根據(jù)豬只狀況的描述來估測營養(yǎng)需要和機體組成，確定會影響動物生產(chǎn)性能的因素[73]。但目前的研究較為零散，沒有覆蓋生豬養(yǎng)殖全生產(chǎn)周期的系統(tǒng)性的生豬動態(tài)營養(yǎng)需求研究，同時遺傳因素、生長階段、生理狀態(tài)、應(yīng)激、養(yǎng)殖模式、政策性行業(yè)要求、市場投資環(huán)境、肉品質(zhì)差異化等因素對豬只營養(yǎng)需要都會產(chǎn)生影響，特別是應(yīng)激和環(huán)境等難以控制的因素。在自然條件下各個因素是密不可分的整體，要做精準(zhǔn)且動態(tài)的營養(yǎng)需要就需綜合考慮所有因素，現(xiàn)階段也沒有能考慮到所有因素的營養(yǎng)預(yù)測模型，所以我們需要構(gòu)建一個能基于新一代信息技術(shù)和智能裝備的動態(tài)營養(yǎng)需要體系。

3.2 集成示范應(yīng)用：生豬營養(yǎng)的精準(zhǔn)供給技術(shù)

精準(zhǔn)供給技術(shù)是在準(zhǔn)確評估飼料營養(yǎng)成分、精準(zhǔn)配制飼糧基礎(chǔ)上，基于動物品種、年齡、性別、生理狀態(tài)、體重、生產(chǎn)要求等信息，設(shè)定飼喂決策模型和算法，通過智能飼喂系統(tǒng)適時適量地為動物提供適宜飼糧的飼養(yǎng)技術(shù)。

3.2.1 動態(tài)飼喂

飼糧狀態(tài)、飼喂時間以及飼喂頻率都可對生豬營養(yǎng)需要的滿足產(chǎn)生影響。例如，哺乳母豬每天飼喂3～4次為宜，飼喂次數(shù)的增加可以提高母豬采食量，改善營養(yǎng)物質(zhì)消化率，提高泌乳性能，從而增加仔豬斷奶重，并縮短母豬發(fā)情間隔[91]。但在育肥豬采食期間，日飼喂2次比日飼喂3、4次有更強的采食動機，行為規(guī)癖較少[92]。同時，按晝夜節(jié)律順序飼喂并調(diào)整飼糧氨基酸水平，在前12 h提供較低水平的氨基酸、在后12 h提供較高水平的氨基酸有助于改善生長豬的生長性能[93]。濕料和干料的飼喂效果也有差異，與干料相比，濕料顯著提高了哺乳期仔豬、保育豬以及育肥豬的平均日增重、平均日采食量，且可改善保育豬的健康狀況[94-96]。

3.2.2 精準(zhǔn)飼喂

與傳統(tǒng)飼喂方式相比，精準(zhǔn)飼喂可以降低賴氨酸和磷的攝入量，并降低哺乳期過度飼喂母豬的采食量[80,82]。隨著智能設(shè)備和智能養(yǎng)殖技術(shù)的發(fā)展，電子識別系統(tǒng)、電子自動稱量系統(tǒng)、微型計算機、大數(shù)據(jù)、云計算等在生豬養(yǎng)殖業(yè)得到初步應(yīng)用[80]。通過傳感器、圖像、聲音等檢測技術(shù)獲得豬采食、飲水、體重、體尺、行為等個體信息，同時結(jié)合智能測重、可編程邏輯控制器(PLC)養(yǎng)殖環(huán)境生態(tài)環(huán)境控制、智喂精準(zhǔn)控制等相關(guān)技術(shù)設(shè)計基于無線射頻識別(RFID)的智能化養(yǎng)豬系統(tǒng)，可實現(xiàn)豬只身份自動采集識別，采食過程信息、豬只生長信息的自動采集存儲以及養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)和管理信息的記錄管理、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析等功能，對規(guī)?；B(yǎng)豬實現(xiàn)了全程智能管控[97]。智能化飼喂系統(tǒng)可以根據(jù)豬的生產(chǎn)階段制定不同的飼養(yǎng)曲線，有利于減少因人工喂養(yǎng)或過渡換料對保育豬和育肥豬造成的應(yīng)激[98]。智能化飼喂系統(tǒng)還可以促進商品豬在保育階段的生長發(fā)育，提高平均增重和飼料利用率，降低料重比和飼料浪費[99]。

4 小結(jié)與展望

在飼料原料緊缺和生態(tài)環(huán)境保護的雙重壓力下，為實現(xiàn)生豬養(yǎng)殖的可持續(xù)發(fā)展，必須深化生豬營養(yǎng)研究，進行生豬動態(tài)營養(yǎng)需求研究，準(zhǔn)確滿足不同生產(chǎn)條件的各品種、各生長階段的生豬營養(yǎng)供應(yīng)。生豬動態(tài)營養(yǎng)需求是在特定生產(chǎn)目標(biāo)導(dǎo)向下，綜合考慮遺傳因素、所處生長階段、生理狀態(tài)、生長環(huán)境、養(yǎng)殖規(guī)模、市場行情、肉品質(zhì)等多種生豬生產(chǎn)影響因素，建立動態(tài)數(shù)學(xué)模型，進行生豬營養(yǎng)需求的動態(tài)精準(zhǔn)供給，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。而生豬智能養(yǎng)殖的發(fā)展為生豬生產(chǎn)環(huán)節(jié)多因素的動態(tài)監(jiān)測提供了實現(xiàn)路徑[100]，進一步推進了基于大量多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的生豬動態(tài)營養(yǎng)相關(guān)模型的構(gòu)建，同時還將提供智能與精準(zhǔn)化硬件設(shè)備，為生豬動態(tài)營養(yǎng)的示范實施提供手段。