饲料酶制剂在减少家禽生产对环境影响中的作用

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饲料酶制剂在减少家禽生产对环境影响中的作用
  
糖酶/蛋白酶复合物和植酸酶在帮助养殖者为满足欧洲、美国及其他地区更加严厉的环境法律方面扮演了重要角色。通过减少粪便总量和粪便中关键成分的含量，酶制剂帮助养殖者在维持养殖规模的同时又不违反污染控制的要求。
  
预计全球对禽产品的需求至2014年将以每年2.2%的速度增长，可见养禽业的前景非常乐观。然而，需求的增长也将增加养殖者所要面对的问题：需要有效降低成本来增加产品在全球的竞争力；满足更加严厉的食品和福利标准；抵抗来自禽类疾病和生物安全的困扰。
  
目前养殖业面临的所有难题中，最困难的是如何将家禽生产对环境的影响减至最低。任何对此表示怀疑的人只需细想一下相关数据就可以理解。据美国农业部（USDA）估计，仅在美国，每年家畜和家禽的排粪量可达5亿吨左右。粪便处理问题随着养殖规模的扩大将变得更加困难，而扩大养殖规模是为了满足零售商和消费者对于“有支付能力”产品的需求。
  
随着养殖规模的扩大，在养殖场附近找到足够的土地来处理动物粪便将成为日益棘手的问题。除了粪便的体积外，其他主要影响环境的因素有粪便中的氮磷水平和氨含量。家禽摄入的氮、磷有80%没有被吸收利用，而是直接排到了环境中。
  
动物厩肥：机会还是威胁？
动物厩肥对耕种者和反刍动物饲养者具有巨大的经济效益，可以减少他们在购买化学肥料上的费用，且这些化学肥料都是利用不可再生资源生产的。但这种肥料也不是处处都有益的。欧洲西北部、美国东部和中西部、日本和东南亚沿海地带所面临的问题，并不是使用动物厩肥来满足农田营养需要，而是需要处理过多的动物厩肥。地表水中过多的硝酸盐和磷酸盐会导致藻类的大量繁殖，而饮水中含过多硝酸盐和磷酸盐将对公共卫生健康造成威胁。这样的发现已使更多的问题集中在了环境可持续发展上，也促使世界许多地方采用立法来减少硝酸盐和磷酸盐污染的风险。
  
据估计，欧盟有20%的地表水污染严重。因此，欧盟硝酸盐管理部门要求各成员国实施各种控制方案，限制每公顷土地硝酸盐的使用量。例如，水资源管理部门的目标是防止水源污染。该部门设置了一套控制机制来确保所有的污染源得到治理，并确立了地表水质量和数量目标。这些措施可以保证，到2015年所有的地表水达到“优等”。欧盟综合污染预防与控制委员会正设法在全区从源头着手控制污染。
  
不只欧盟国家关心水质问题。美国几乎40%的水源受到污染，部分是由于对集约化养殖场（CAFOs）的管理不当引起的。美国环境保护机构（EPA）负责管理国家污染物排放削减制度（NPDES）许可证，该许可证用于规范各种排入美国水源的污染物。除了申请许可证，所有CAFOs都必须开发并实施了一套营养管理方案，以减少排放到环境中的污染物，包括家禽和家畜排泄的氮和磷。
  
寻求解决方法
通过立法严格限制每公顷土地氮含量的方法适用于控制家畜厩肥，而这项立法也给家畜饲养者们带来了难题。
  
已经证明，营养是减少环境影响的重要领域，商业化可行性技术有助于实现此目标。例如，可以通过设置有一定技术含量的饲喂模式，在满足禽类营养要求的同时通过制定更加实际的饲料消费量达到减少排入环境中氮和磷数量的目的。
  
饲喂较易消化的日粮是减少饲料损失和排粪量的另一种方法。调整好大小的颗粒状饲料比粉状的饲料更能提高消化率，而且根据营养物质的消化率和有效性配制的饲料比使用平均值来测定更精确和适用。
  
就减少氮的排出量而言，一种选择是通过减少家禽日粮中粗蛋白的含量来减少含N化合物的水平。研究者表示，给7-14日龄的鸡饲喂含23%、21%、19%和17%粗蛋白的日粮，4天后每只鸡只每天各自的氮排出量分别为3.93g，3.26g，2.35g和2.19g。他们认为将肉鸡日粮中粗蛋白的含量从21%降低到19%就可以减少10-20%的氮排出量，但他们也指出减少饲料中的粗蛋白含量将导致腹脂的增加，从而影响胴体质量。
  
另一位研究者已证明，将产蛋母鸡日粮中的粗蛋白含量从17%降至13.5%时，可减少30%的氮排出量，但是产蛋率也减少了2-3%。
  
应对困境
家禽养殖者和饲料生产商所面临的困境是，如何在尽量不影响环境的条件下，以低成本持续生产高质量禽肉和禽蛋产品。
  
谷物、油粕粉及其副产品中高比例的磷来源于植酸。因为禽类缺乏降解植酸的酶，因此禽类只能有效吸收饲料中30%的磷。被利用的天然磷数量有限，大部分的磷通过动物的消化道直接排出，从而造成养殖者的损失和环境问题。
  
饲喂来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减少磷的排出量，但在很多市场上这种做法是违法的。为了确保饲料能提供禽类所需得磷量，要添加昂贵的无机磷源，但仍会有20%的无机磷未被消化。
  
饲喂酶制剂是一种低成本高效的解决方法。许多大规模的养殖企业已经逐渐意识到植酸酶在减少营养物质浪费、提高肉产品效益以及降低成本中的巨大效益。因此，鉴于植酸酶在这方面的特性，从2000年开始，美国的马里兰州已经要求所有的养禽饲料合同中应注明饲料中含有植酸酶或者其他酶制剂或者添加物来减少磷的排出量。
  
表1显示，添加植酸酶后对生长鸡的磷排量有显著不同。这表明，从正常饲料转换到低磷饲料时，需添加500单位/kg的植酸酶可以减少52%的磷摄入量，增加63%的磷滞留量，减少70%的磷排出量。
  
关于降低氮排放量的问题，在美国、西班牙和英国的研究机构对糖酶/蛋白酶复合物在肠段或粪便对蛋白和氨基酸的吸收率的有效性进行了研究。表2的结果证明，肠段对大麦和小麦为主的肉鸡饲料的蛋白/氨基酸消化率比对照组平均提高了18%；测量粪便中蛋白和氨基酸的消化率，添加了酶的实验组分别提高了8%和6%的消化率。
  
西班牙 Nutreco 家禽研究中心对玉米日粮做的进一步研究也清晰地证明了，添加糖酶/蛋白酶复合物有益于蛋鸡肠段的消化，见表3。
  
更好的解决方法
添加少量的天然磷，降低对昂贵的磷添加剂的需求，确保营养物质的完全消化可以使养殖者在减少饲料和生产成本时不影响禽类的生产性能。此外，通过减少70%的磷排出量（见表1），对环境十分有利。
  
植物饲料成分的细胞壁黏附营养物质，包括那些含氮物质，例如氨基酸和蛋白质。某些饲料成分中的可溶性纤维也溶于禽类消化道，从而形成能吸附含氮营养物质和减缓含氮物质消化速度的粘性凝胶物质。禽类缺乏消化植物细胞壁或者降解可溶性纤维的酶类，因此不能吸收黏附的营养物质，这些物质以未消化的形式被排出。
  
为了解决这种情况，通常将糖酶和蛋白酶的复合物如木聚糖酶、β-葡聚糖酶和蛋白酶加入饲料。这些酶可确保完全地消化营养物质，从而最大限度的提高饲料利用率，降低饲养成本，优化鸡只均匀度同时减少氮的排出量。
  
我们调查研究了饲料中添加木聚糖酶对鸡粪便的影响（见表4），从表4可以看到，氮排出量减少了15%。此外，木聚糖酶通过降低膳食纤维的水结合能力，降低了12%的水排出量和14%的干物质排出量，从而使排泄物的总量减少了17%。这对于家禽行业对环境的影响具有积极的正面效应。
  
对母鸡进行同样的研究（见表5），结果证明饲料中添加木聚糖酶后，干物质和含氮化合物的消化率分别提高了2%和1%，同时减少了6%的氮排出量，而水分、干物质和排泄物总量的减少均达到了7%。
  
影响
这些发现对经济和环境领域都具有重大的实际应用意义。
  
据估计，1000只蛋鸡每年的氮排出量可达650kg。欧盟硝酸盐管理部门限制有机氮的排放量在170kg/公顷/年，而处理650kg的氮需要3.9公顷的土地。以表5中的数据为例，饲喂添加了木聚糖酶的饲料可减少6%的氮排出量，每1000只蛋鸡每年就可以减少40kg的氮排出量，而处理氮需要的土地也就减少到3.6公顷。因此，每100万只蛋鸡，就可以减少300公顷用来处理鸡粪的土地。
  
欧盟对磷的立法要求集中在使来自含磷的矿物质肥料和动物厩肥中的磷含量符合农作物的需求量。尽管超出需求量也是允许的，但到2012年要求每年每公顷的土地使用6kg的磷，相当于13.6kg的磷酸盐。已知冬小麦的生长对磷酸盐的需求是70kg/公顷，而每年每公顷冬小麦所允许的磷酸盐用量为83.6kg。假定仅仅是由动物来提供这些磷酸盐，那么1000只蛋鸡每年就可产生545kg左右的磷酸盐，这可以满足6.52公顷冬小麦的磷酸盐需求。
  
植酸饲料酶制剂可减少30%的磷排出量，这意味着同样的1000只蛋鸡每年将产生380kg的磷酸盐，这些磷酸盐可用于4.5公顷的冬小麦。因此，每100万只蛋鸡，就可以减少2000公顷用来处理鸡粪的土地。已知处理鸡粪还需要更多的土地，因此减少磷排出量将仍是养殖业所关注的重点。
  
立法压力的增加无疑将迫使养殖者们更加关注家禽生产对环境的影响问题。这就需要一种积极有效的方法，即科学技术。在禽类饲料中添加酶制剂已经充分证明，添加酶制剂不仅可以提高饲料的利用率和产品的经济效益，而且还可以减少肉蛋生产对环境的影响。