飼料酶制劑在減少家禽生產(chǎn)對(duì)環(huán)境影響中的作用

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飼料酶制劑在減少家禽生產(chǎn)對(duì)環(huán)境影響中的作用
  
糖酶/蛋白酶復(fù)合物和植酸酶在幫助養(yǎng)殖者為滿足歐洲、美國(guó)及其他地區(qū)更加嚴(yán)厲的環(huán)境法律方面扮演了重要角色。通過(guò)減少糞便總量和糞便中關(guān)鍵成分的含量，酶制劑幫助養(yǎng)殖者在維持養(yǎng)殖規(guī)模的同時(shí)又不違反污染控制的要求。
  
預(yù)計(jì)全球?qū)η莓a(chǎn)品的需求至2014年將以每年2.2%的速度增長(zhǎng)，可見(jiàn)養(yǎng)禽業(yè)的前景非常樂(lè)觀。然而，需求的增長(zhǎng)也將增加養(yǎng)殖者所要面對(duì)的問(wèn)題：需要有效降低成本來(lái)增加產(chǎn)品在全球的競(jìng)爭(zhēng)力；滿足更加嚴(yán)厲的食品和福利標(biāo)準(zhǔn)；抵抗來(lái)自禽類疾病和生物安全的困擾。
  
目前養(yǎng)殖業(yè)面臨的所有難題中，最困難的是如何將家禽生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響減至最低。任何對(duì)此表示懷疑的人只需細(xì)想一下相關(guān)數(shù)據(jù)就可以理解。據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）估計(jì)，僅在美國(guó)，每年家畜和家禽的排糞量可達(dá)5億噸左右。糞便處理問(wèn)題隨著養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大將變得更加困難，而擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模是為了滿足零售商和消費(fèi)者對(duì)于“有支付能力”產(chǎn)品的需求。
  
隨著養(yǎng)殖規(guī)模的擴(kuò)大，在養(yǎng)殖場(chǎng)附近找到足夠的土地來(lái)處理動(dòng)物糞便將成為日益棘手的問(wèn)題。除了糞便的體積外，其他主要影響環(huán)境的因素有糞便中的氮磷水平和氨含量。家禽攝入的氮、磷有80%沒(méi)有被吸收利用，而是直接排到了環(huán)境中。
  
動(dòng)物廄肥：機(jī)會(huì)還是威脅？
動(dòng)物廄肥對(duì)耕種者和反芻動(dòng)物飼養(yǎng)者具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益，可以減少他們?cè)谫?gòu)買化學(xué)肥料上的費(fèi)用，且這些化學(xué)肥料都是利用不可再生資源生產(chǎn)的。但這種肥料也不是處處都有益的。歐洲西北部、美國(guó)東部和中西部、日本和東南亞沿海地帶所面臨的問(wèn)題，并不是使用動(dòng)物廄肥來(lái)滿足農(nóng)田營(yíng)養(yǎng)需要，而是需要處理過(guò)多的動(dòng)物廄肥。地表水中過(guò)多的硝酸鹽和磷酸鹽會(huì)導(dǎo)致藻類的大量繁殖，而飲水中含過(guò)多硝酸鹽和磷酸鹽將對(duì)公共衛(wèi)生健康造成威脅。這樣的發(fā)現(xiàn)已使更多的問(wèn)題集中在了環(huán)境可持續(xù)發(fā)展上，也促使世界許多地方采用立法來(lái)減少硝酸鹽和磷酸鹽污染的風(fēng)險(xiǎn)。
  
據(jù)估計(jì)，歐盟有20%的地表水污染嚴(yán)重。因此，歐盟硝酸鹽管理部門要求各成員國(guó)實(shí)施各種控制方案，限制每公頃土地硝酸鹽的使用量。例如，水資源管理部門的目標(biāo)是防止水源污染。該部門設(shè)置了一套控制機(jī)制來(lái)確保所有的污染源得到治理，并確立了地表水質(zhì)量和數(shù)量目標(biāo)。這些措施可以保證，到2015年所有的地表水達(dá)到“優(yōu)等”。歐盟綜合污染預(yù)防與控制委員會(huì)正設(shè)法在全區(qū)從源頭著手控制污染。
  
不只歐盟國(guó)家關(guān)心水質(zhì)問(wèn)題。美國(guó)幾乎40%的水源受到污染，部分是由于對(duì)集約化養(yǎng)殖場(chǎng)（CAFOs）的管理不當(dāng)引起的。美國(guó)環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)（EPA）負(fù)責(zé)管理國(guó)家污染物排放削減制度（NPDES）許可證，該許可證用于規(guī)范各種排入美國(guó)水源的污染物。除了申請(qǐng)?jiān)S可證，所有CAFOs都必須開發(fā)并實(shí)施了一套營(yíng)養(yǎng)管理方案，以減少排放到環(huán)境中的污染物，包括家禽和家畜排泄的氮和磷。
  
尋求解決方法
通過(guò)立法嚴(yán)格限制每公頃土地氮含量的方法適用于控制家畜廄肥，而這項(xiàng)立法也給家畜飼養(yǎng)者們帶來(lái)了難題。
  
已經(jīng)證明，營(yíng)養(yǎng)是減少環(huán)境影響的重要領(lǐng)域，商業(yè)化可行性技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。例如，可以通過(guò)設(shè)置有一定技術(shù)含量的飼喂模式，在滿足禽類營(yíng)養(yǎng)要求的同時(shí)通過(guò)制定更加實(shí)際的飼料消費(fèi)量達(dá)到減少排入環(huán)境中氮和磷數(shù)量的目的。
  
飼喂較易消化的日糧是減少飼料損失和排糞量的另一種方法。調(diào)整好大小的顆粒狀飼料比粉狀的飼料更能提高消化率，而且根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化率和有效性配制的飼料比使用平均值來(lái)測(cè)定更精確和適用。
  
就減少氮的排出量而言，一種選擇是通過(guò)減少家禽日糧中粗蛋白的含量來(lái)減少含N化合物的水平。研究者表示，給7-14日齡的雞飼喂含23%、21%、19%和17%粗蛋白的日糧，4天后每只雞只每天各自的氮排出量分別為3.93g，3.26g，2.35g和2.19g。他們認(rèn)為將肉雞日糧中粗蛋白的含量從21%降低到19%就可以減少10-20%的氮排出量，但他們也指出減少飼料中的粗蛋白含量將導(dǎo)致腹脂的增加，從而影響胴體質(zhì)量。
  
另一位研究者已證明，將產(chǎn)蛋母雞日糧中的粗蛋白含量從17%降至13.5%時(shí)，可減少30%的氮排出量，但是產(chǎn)蛋率也減少了2-3%。
  
應(yīng)對(duì)困境
家禽養(yǎng)殖者和飼料生產(chǎn)商所面臨的困境是，如何在盡量不影響環(huán)境的條件下，以低成本持續(xù)生產(chǎn)高質(zhì)量禽肉和禽蛋產(chǎn)品。
  
谷物、油粕粉及其副產(chǎn)品中高比例的磷來(lái)源于植酸。因?yàn)榍蓊惾狈到庵菜岬拿?，因此禽類只能有效吸收飼料?0%的磷。被利用的天然磷數(shù)量有限，大部分的磷通過(guò)動(dòng)物的消化道直接排出，從而造成養(yǎng)殖者的損失和環(huán)境問(wèn)題。
  
飼喂來(lái)自如肉和骨粉的高消化性的磷是非常有效的，通常可以降低成本并減少磷的排出量，但在很多市場(chǎng)上這種做法是違法的。為了確保飼料能提供禽類所需得磷量，要添加昂貴的無(wú)機(jī)磷源，但仍會(huì)有20%的無(wú)機(jī)磷未被消化。
  
飼喂酶制劑是一種低成本高效的解決方法。許多大規(guī)模的養(yǎng)殖企業(yè)已經(jīng)逐漸意識(shí)到植酸酶在減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)浪費(fèi)、提高肉產(chǎn)品效益以及降低成本中的巨大效益。因此，鑒于植酸酶在這方面的特性，從2000年開始，美國(guó)的馬里蘭州已經(jīng)要求所有的養(yǎng)禽飼料合同中應(yīng)注明飼料中含有植酸酶或者其他酶制劑或者添加物來(lái)減少磷的排出量。
  
表1顯示，添加植酸酶后對(duì)生長(zhǎng)雞的磷排量有顯著不同。這表明，從正常飼料轉(zhuǎn)換到低磷飼料時(shí)，需添加500單位/kg的植酸酶可以減少52%的磷攝入量，增加63%的磷滯留量，減少70%的磷排出量。
  
關(guān)于降低氮排放量的問(wèn)題，在美國(guó)、西班牙和英國(guó)的研究機(jī)構(gòu)對(duì)糖酶/蛋白酶復(fù)合物在腸段或糞便對(duì)蛋白和氨基酸的吸收率的有效性進(jìn)行了研究。表2的結(jié)果證明，腸段對(duì)大麥和小麥為主的肉雞飼料的蛋白/氨基酸消化率比對(duì)照組平均提高了18%；測(cè)量糞便中蛋白和氨基酸的消化率，添加了酶的實(shí)驗(yàn)組分別提高了8%和6%的消化率。
  
西班牙 Nutreco 家禽研究中心對(duì)玉米日糧做的進(jìn)一步研究也清晰地證明了，添加糖酶/蛋白酶復(fù)合物有益于蛋雞腸段的消化，見(jiàn)表3。
  
更好的解決方法
添加少量的天然磷，降低對(duì)昂貴的磷添加劑的需求，確保營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的完全消化可以使養(yǎng)殖者在減少飼料和生產(chǎn)成本時(shí)不影響禽類的生產(chǎn)性能。此外，通過(guò)減少70%的磷排出量（見(jiàn)表1），對(duì)環(huán)境十分有利。
  
植物飼料成分的細(xì)胞壁黏附營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括那些含氮物質(zhì)，例如氨基酸和蛋白質(zhì)。某些飼料成分中的可溶性纖維也溶于禽類消化道，從而形成能吸附含氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和減緩含氮物質(zhì)消化速度的粘性凝膠物質(zhì)。禽類缺乏消化植物細(xì)胞壁或者降解可溶性纖維的酶類，因此不能吸收黏附的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)以未消化的形式被排出。
  
為了解決這種情況，通常將糖酶和蛋白酶的復(fù)合物如木聚糖酶、β-葡聚糖酶和蛋白酶加入飼料。這些酶可確保完全地消化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而最大限度的提高飼料利用率，降低飼養(yǎng)成本，優(yōu)化雞只均勻度同時(shí)減少氮的排出量。
  
我們調(diào)查研究了飼料中添加木聚糖酶對(duì)雞糞便的影響（見(jiàn)表4），從表4可以看到，氮排出量減少了15%。此外，木聚糖酶通過(guò)降低膳食纖維的水結(jié)合能力，降低了12%的水排出量和14%的干物質(zhì)排出量，從而使排泄物的總量減少了17%。這對(duì)于家禽行業(yè)對(duì)環(huán)境的影響具有積極的正面效應(yīng)。
  
對(duì)母雞進(jìn)行同樣的研究（見(jiàn)表5），結(jié)果證明飼料中添加木聚糖酶后，干物質(zhì)和含氮化合物的消化率分別提高了2%和1%，同時(shí)減少了6%的氮排出量，而水分、干物質(zhì)和排泄物總量的減少均達(dá)到了7%。
  
影響
這些發(fā)現(xiàn)對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境領(lǐng)域都具有重大的實(shí)際應(yīng)用意義。
  
據(jù)估計(jì)，1000只蛋雞每年的氮排出量可達(dá)650kg。歐盟硝酸鹽管理部門限制有機(jī)氮的排放量在170kg/公頃/年，而處理650kg的氮需要3.9公頃的土地。以表5中的數(shù)據(jù)為例，飼喂添加了木聚糖酶的飼料可減少6%的氮排出量，每1000只蛋雞每年就可以減少40kg的氮排出量，而處理氮需要的土地也就減少到3.6公頃。因此，每100萬(wàn)只蛋雞，就可以減少300公頃用來(lái)處理雞糞的土地。
  
歐盟對(duì)磷的立法要求集中在使來(lái)自含磷的礦物質(zhì)肥料和動(dòng)物廄肥中的磷含量符合農(nóng)作物的需求量。盡管超出需求量也是允許的，但到2012年要求每年每公頃的土地使用6kg的磷，相當(dāng)于13.6kg的磷酸鹽。已知冬小麥的生長(zhǎng)對(duì)磷酸鹽的需求是70kg/公頃，而每年每公頃冬小麥所允許的磷酸鹽用量為83.6kg。假定僅僅是由動(dòng)物來(lái)提供這些磷酸鹽，那么1000只蛋雞每年就可產(chǎn)生545kg左右的磷酸鹽，這可以滿足6.52公頃冬小麥的磷酸鹽需求。
  
植酸飼料酶制劑可減少30%的磷排出量，這意味著同樣的1000只蛋雞每年將產(chǎn)生380kg的磷酸鹽，這些磷酸鹽可用于4.5公頃的冬小麥。因此，每100萬(wàn)只蛋雞，就可以減少2000公頃用來(lái)處理雞糞的土地。已知處理雞糞還需要更多的土地，因此減少磷排出量將仍是養(yǎng)殖業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)。
  
立法壓力的增加無(wú)疑將迫使養(yǎng)殖者們更加關(guān)注家禽生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響問(wèn)題。這就需要一種積極有效的方法，即科學(xué)技術(shù)。在禽類飼料中添加酶制劑已經(jīng)充分證明，添加酶制劑不僅可以提高飼料的利用率和產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，而且還可以減少肉蛋生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。