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我国饲料资源开发现状及前景展望
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一、我国饲料资源现状:
 
  我国是世界第一畜牧、水产养殖大国,据农业部畜牧业司预测,2006年全国肉类总产量达7980万吨,禽蛋产量达2940万吨,奶类产量3290万吨,2006年全国畜牧业总产值超过1.4万亿元,占农业总产值的34%,与畜牧业相关的产业(包括饲料工业、兽药业、畜产品加工业等)年总产值近万亿元人民币。我国水产品年产量达5100万吨(其中70%为养殖水产品),水产养殖业年总产值达到几千亿元。因此畜牧水产养殖业及相关加工产业年GDP近3万亿元人民币,已成为国民经济的重要产业部门。
  按集约化养殖饲料转化效率分别为5:1(肉),3:1(蛋)、1:3(奶)和2:1(养殖水产品)计算,全国年消耗精饲料为7980*5+2940*3+3290/3+5100*70%*2=5.7亿吨,理论上相当于我国的粮食油脂类资源基本上用于养殖业,这也是美国人为什么说“中国的粮食养活不了中国人”的“理论基础”。但由于我国传统养殖业利用青绿饲料及秸秆、糟渣等饲养畜禽,消耗精饲料较少,如按三分之一扣除,我国年精饲料理论消耗达5.7*2/3=3.8亿吨。按中国农科院最新估计,我国原粮的36%被用于饲料,达年1.8亿吨之多。其余粮食资源的加工副产品及下脚料达1.5亿吨也用于养殖业,加上油料作物等加工副产品,我国每年有3亿多吨的粮食及粮食加工副产品等精饲料用于畜牧及水产养殖业,这也接近上述理论计算数据。虽然2006年全国工业饲料总产量达1.1亿吨,产值达2908亿元人民币,但这仍只占到全国精饲料总消耗的三分之一。我国养殖业饲料成本占养殖业总生产成本的70%左右,因此对养殖业经济效益影响很大。
  作为世界第一人口大国、农业大国,我国以世界7%的土地、养活着世界22%的人口,多年来我国粮食总产量维持在4.5-4.9亿吨,人均粮食占有量为400千克左右,只有美国的1/3。但近年来,我国粮食总产连年下降,2003年已从1998年的5.1亿吨下降到4.3亿吨。因此我国粮食供需平衡十分脆弱,一方面个别年份我国粮食生产获得丰收,五大粮食作物除大豆外,均在产地存在不同程度的卖粮难现象,造成国家粮食储备压力越来越大。另一方面,自20世纪80年代以来,随着我国养殖业连续20多年以年平均9%以上的高速度增长,畜牧主产区的饲料资源短缺问题也将越来越严重。部分养殖及饲料企业盲目推行欧美玉米豆饼型日粮模式,造成我国豆粕、鱼粉及玉米等优质饲料资源的短缺。从长远来看,粮食问题仍然是我国不能掉以轻心的大事,这是由我国国情及粮情所决定的,一是我国近年人口自然增长率为10‰左右,每年净增人口1200万人左右。二是随着人口的增长和经济建设的发展,各方面占用耕地越来越多,目前我国人均耕地约为1.2亩,不及世界平均水平的1/3,而且随着西部退耕还林工程的发展,影响还会更大。三是我国粮食生产抗御自然灾害的能力仍然比较低,每年在不同地域都发生不同程度的灾害,粮食产量具有不稳定性。四是随着人口的不断增多和人民生活水平的日益提高,社会对粮食的需求越来越多,我国虽然基本上告别了动物性食品数量短缺的历史,现在人均动物性蛋白质的摄入量达到了25克/日,接近世界平均水平,但仍只有发达国家的1/2-1/3,养殖业的高速发展,誓必消耗更多的粮食饲料资源。五是粮油精深加工及生物质能源尤其是燃料乙醇加工业的高速发展,对粮油资源的消耗影响很大。美国虽然玉米年产量达2.5亿吨,但目前已将20-25%的玉米用来生产燃料乙醇,玉米价格在近半年涨了70%,我国玉米主产省的吉林省目前玉米精深加工能力已达全省的年生产量。因此随着各种形式的粮油精深加工产业的发展,势必影响到饲料用粮的供给。
  从近年进出口贸易来看,我国年进口鱼粉100多万吨,不仅国际市场供给有限,且价格暴涨,2006年更是从5000元/吨涨到了12000元/吨。我国大豆年产量仅有1500多万吨,远低于美国的8000万吨/年,在十年前我们仍为豆类净出口国,但近年进口已达3000万吨之多。因为大量进口大豆产品,致使我国豆粕价格由1200元/吨涨到3200元/吨,且价格变化不定。与这些资源有关的其他原料及饲料添加剂价格也随之变化较大。今后我国大豆消费对外依存度仍将继续扩大,预计2010年大豆消费达5000万吨,进口将超过3500万吨,全国大豆进口量将占消费总量的70%左右。我国玉米年产量只有1.2亿吨,本身就偏紧,且远低于美国的产量,而近年来随着各类玉米加工业的进一步发展,2006年南方地区玉米价格由1200元/吨攀升到1700元/吨,造成了全国粮食的“恐慌”。去年我国已成为了玉米净进口国,预计近年玉米缺口在3000万吨以上。
 
  二、我国饲料资源开发现状
 
  能量饲料及蛋白质饲料原料的价格和质量变化不定是影响饲料和养殖行业发展的主要因素。我国饲料谷物资源短缺,能量饲料供应不足;蛋白质饲料原料严重匮乏,蛋白质饲料自给率低下;优质牧草资源有限,草原牧草还难以满足牧区养殖需要。近年以来国的饲料生产成本居高不下,原料涨价使饲料生产企业处于亏损的边缘、养殖业经济效益难以保障,影响到了农民的生计问题。我国在饲料资源开发方面存在的问题主要是:
  1、潜在饲料资源数量严重不清,技术开发落后。主要是:自“七五”以来,我国一直未进行过全国性的统一饲料资源调查,现有饲料资源数据五花八门,由于来源不同往往口径不一;由于近年来饲料原料及加工工艺技术的发展,相继出现了采用发酵生物技术、干燥新技术开发新型饲料原料如玉米加工副产品、生物发酵饲料原料等,但这些原料的加工工艺不一,能源成本及营养价值也变化很大。
  2、低质饼粕资源开发利用不够:①粗纤维含量高达14%以上,蛋白质含量20%-40%不等,有效能值不到豆粕的70%,由于残留皮壳,饼粕颜色发黑,严重影响其商品价值;②饼粕的蛋白质(氨基酸)消化利用率低,只有30%-60%,均明显低于鱼粉及豆粕等优质蛋白质饲料资源;③低质饼粕中有毒有害物质含量高。不仅严重影响畜禽生产性能,还会损害动物器官,影响动物的生长发育,甚至导致动物死亡。
  3、能量饲料资源开发不足。现年产玉米只有1.1亿吨,而美国达到2.5亿吨,虽然我国每年产2亿多吨稻谷和1亿多吨小麦,但多数情况下这两种谷物的价格高于玉米,且其有效能值仅有玉米的75%-95%,另外我国每年有近一亿吨的稻谷和小麦加工副产品。对谷物资源及其加工副产品的研究有待从传统的消化代谢试验,发展到研究其不同结构碳水化合物(如非淀粉多糖)的消化代谢利用规律、合理加工利用上。另外,我国拥有丰富的薯类等块根块茎饲料资源,同时酒糟、醋渣、酱渣、果渣、豆渣、玉米浆等农副产品(轻工副产品)的年产量达1亿吨之多,但在饲料工业中的利用率不足10%,主要是因为传统的加工工艺技术落后,投入产出比缺乏竞争力,产品能量转化效率低等。
  总的来说,动物生产的蛋白质平均值相当于全部精饲料资源总蛋白质的32%,按我国人均月摄入25克动物蛋白质换算成畜禽精饲料蛋白质计,13亿人口一年需要3700万吨蛋白,以豆粕(CP43%)计算相当于我国全年约需8600万吨饼粕资源,但由于能量类精饲料能提供约10%粗蛋白,因此我国全年需饼粕等植物蛋白资源和动物蛋白饲料资源为6000万吨以上,这主要由我国制油工业中的植物饼粕饲料资源提供。
  世界大豆产品约为每年1.6亿吨,而美国达8000万吨,为世界第一,其次为巴西、阿根廷等国,这三国占世界总产量的80%。我国虽然近年大力促进大豆的种植,但年产量只有约1500万吨,而且发展潜力不理想。虽然我国十年前对大豆、豆粕进口量不大,但近年大豆进口大增,甚至超过了国内的产量,近年更是接近3000万吨之多,引起了中美双方政府的严重关注。实际上主要的原因是我国养殖业及饲料业对蛋白饲料资源需求大增,拉动了我国的大豆产品的进口猛增。虽然豆粕为优质蛋白饲料资源,但我国的传统大豆制油工艺、尤其是小规模大豆油厂及压榨油厂,不重视大豆饼粕质量,几乎不脱皮制油(美国几乎99%脱皮制油),造成豆饼(粕)生熟不一,赖氨酸利用率变化大(70-95%),蛋白质含量不到44%。通过国家“八五”及“九五”科技攻关,采用振动流化床烘干工艺进行大豆不同温度、水分、时间烘干试验,优化出较佳的大豆快速烘干、爆腰、脱皮参数,建立大豆脱皮制油中试线,现已应用到日处理2000吨以上的大豆制油工艺中。新工艺生产的脱皮豆粕粗蛋白质含量可达到49%以上,赖氨酸含量达2.96%以上、比普通豆粕高18—25%。同时在大豆制油脱溶工段,对浸出湿粕脱溶实行溶剂气体气流脱溶,保证杀灭尿素酶活性的同时,仍能保持较高的蛋白质、氨基酸有效率。
  我国每年约有1300万吨的棉籽,资源量为全球第一,年产棉籽饼粕达600万吨以上。我国每年有1400万吨以上的油菜籽(含年进口约300万吨),资源量为全球第一,年产菜籽饼粕达700万吨。由于我国经过近一个世纪建立起来的千万家传统制油工艺中,只重视出油率,忽视了饼粕蛋白质量,造成棉、菜籽粕粗纤维含量高、蛋白质含量低,有效能值低;其蛋白质(氨基酸)消化利用率低,均明显低于鱼粉及豆粕等优质蛋白质饲料资源。而且尤其严重的是棉、菜籽粕中有毒有害物质含量高,传统制油工艺为了增加出油率常采用较长时间的高温、高压,使棉、菜籽饼粕蛋白质(氨基酸)消化利用率严重下降,其赖氨酸回肠消化率只有40-60%,美国NRC(1984)标准也只有67%。因此在传统上认为棉、菜籽饼粕为低质蛋白饲料资源。西方国家在上个世纪六十年代即开始研究棉、菜籽粕脱毒,我国在“六五”及“七五”期间开始大规模研究棉、菜籽饼粕脱毒技术,由于是在制油工艺以后采取生物、物理、化学、水洗等方法,不仅脱毒效果不佳,而且成本太大,无法在饲料工业及养殖业中应用。国家“八五”及“九五”科技攻关系统地进行蛋白质饲料资源开发利用技术研究,改进传统棉、菜籽制油工艺生产新型高效低毒油脂饼粕,为提高我国棉、菜籽饼粕的饲用效价开辟了新的途径。其主要内容是在日处理100吨左右棉、菜籽的传统制油工艺中,研究棉、菜籽脱壳(皮)、仁壳分离工艺设备及棉、菜籽粕脱毒工艺设备的配套应用技术,调整制油温度、压力及浸出时间,保证在不影响传统制油的出油率及油品质量时,通过制油工艺生产的饼粕蛋白质(氨基酸)含量高、消化利用率高,含有毒有害物质少。
  通过科技部“主要粮油及加工产品安全质量标准”及国家农业成果转化项目“改进制油工艺生产新型高效饲用菜籽粕中试”等课题研究,新型高效低毒菜籽粕质量标准为:粗蛋白质含量≥40-44%,赖氨酸利用率≥80%,粗纤维≤7%,粗灰份≤7%,噁唑烷硫酮(OZT)≤500ppm,异硫氰酸酯(ITC)≤100ppm,腈≤200ppm。通过国家质监局“饲用棉籽粕”国家标准的制定、国家级重点新产品(2003年)新型高效低毒棉籽粕产品质量指标如下:粗蛋白质含量≥50%,赖氨酸利用率≥80%,粗纤维≤7%,粗灰份≤7%,游离棉酚≤300ppm,赖氨酸≥2.45%。
  与此同时,国家“十五”科技攻关中对饲用谷物资源开发及产业化利用关键技术进行了深入研究,在对高油玉米、优质蛋白玉米、早籼稻及其加工产品的饲用价值和加工特性研究的基础上,得到了多糖、非淀粉多糖及不同特性淀粉的营养参数,建立了饲料谷物资源的动态饲用模型,在早籼稻主产地应用“无鱼粉无豆粕无玉米日粮”取得了较好的经济效益。
 
  三、饲料资源开发前景展望
 
  据专家预测,2030年我国人口将达到最高峰16亿时,粮食的总需求量为7.43亿吨,超过目前生产能力的50%.同时耕地面积进一步缩小,大约只有现在的80%.虽然有关专家指出,通过增加复种指数和利用科学技术提高单产,我国粮食产量在2030年可望达到7.1亿吨,但这仍存有明显变数。到2010年、2020年、2030年我国粮食原粮需求的38%、43%、50%将用作饲料。可以说,21世纪中国的粮食问题,实际上是解决养殖业所需的饲料粮问题。
  针对我国饲料资源严重短缺的现状,通过调查我国饲料资源存量,集成我国常规能量、蛋白质饲料资源替代技术和非常规饲料资源开发利用的关键技术成果,建立我国新型饲料资源开发与产业化示范的技术体系,提高我国常规和非常规饲料资源的开发利用水平,增加饲料原料供给,以缓解我国饲料资源短缺是我们今后的主要工作任务。
  高效技术的应用将为解决我国饲料资源短缺提供有力的帮助。利用微生物发酵工程和基因工程等生物技术手段,筛选脱除有毒有害物质、提高NSP和蛋白质消化利用率的单一或复合菌株,建立节能型发酵工艺和装备,生产新型生物饲料。同时根据传质传热原理,应用机电一体化技术、节能技术(如不同能源形式)、通风技术等,开发高效节能的新饲料资源干燥技术,研制成套装备,攻克各种资源干燥技术的应用难题。
  我国的发酵工业已取得了长足的发展,微生物发酵及微生物发酵产物对大豆、棉籽及菜籽饼粕中的有毒有害物质及抗营养因子的去除效果明显,对蛋白质大分子降解为小肽等的作用显著,能提高蛋白质及NSP类营养物质的消化利用率,达到节约饲料消耗的目的。通过新型发酵豆粕、棉粕及菜粕等产品开发,不仅能使饼粕中抗营养因子及有毒有害物质进一步降低到一个最低的水平,而且能使饼粕总蛋白分子的肽键降解50%以上,这在开发小肽营养产品和功能性肽产品方面将有很大的潜力。另外应用生物技术如酶工程技术,可开发高蛋白质含量的浓缩蛋白等系列产品如大豆、棉籽、菜籽浓缩蛋白(CP≥65%),这也将进一步扩大饼粕饲料产品的用途。
  随着我国粮油加工、轻工食品发酵等行业的快速发展,出现了大量的加工副产品和发酵副产品,如玉米酒精粕(DDGS)、酒糟、酱渣、醋渣、果渣、味精渣、酵母蛋白等,这些资源的工业化利用,将产生大量的饲料原料,同时产生日趋严重的环境污染问题。红薯淀粉废渣是红薯分离淀粉后的下脚料,约占鲜薯重量的75%,仅湖南省目前就有上百家红薯淀粉加工企业。马铃薯是一种被广泛使用的经济作物,世界上50%-70%的马铃薯被加工升值,发达国家高达80%。虽然我国目前加工比例不到5%,但北方地区每年有上百万吨的鲜马铃薯渣。我国酱渣、醋渣资源量更大,但由于长期未解决含盐量高等问题,工业利用率低。通过应用新型高效低成本微生物发酵技术及干燥技术,将能对糟渣类饲料资源的开发起到一定的促进作用。
  对于大宗饼粕饲料资源,将进一步完善制油工艺过程中饲用效价的提高技术,比较研究脱皮(壳)热榨、冷榨配套脱毒工艺的技术、经济优势,探讨油籽直接浸出法、水酶法、水剂法取油新技术,并同时保护植物蛋白品质。我国除有大宗油料资源大豆、油菜籽、花生、棉籽、葵花籽外,还有很多小品种油料资源,如油茶籽、沙棘、核桃、紫苏、花椒籽、红花、亚麻籽等。入世以来,我国大宗油料作物(除花生外)受到了巨大的冲击。但对小品种油料而言,却是一个极好的发展机遇,据不完全统计,目前我国经济林总面积已达40995万亩,油茶林面积则达到5400万亩,近20年来,全国沙棘林总面积已达3000万亩,1995年沙棘鲜果总产量约52万吨。目前核桃栽培面积已达1300万亩以上,产量约30万吨左右,我国红花播种面积每年在45万-90万亩,其中新疆是红花的最大产区,红花种植面积为25万-40万亩,产量为全国的80%左右。因此特种油料饼粕开发潜力也很大。我国也是世界上油桐和蓖麻品种最多、分布最广、产量最多的国家。年产桐粕30余万吨,主要产地分布在贵州、四川、广西和湖南,占全国总产量的60%以上。因此提高特种油料饼粕资源饲用效价也有一定潜力。
  我国有丰富的薯类资源,据统计,2005年我国红薯种植面积为1.5亿亩左右,年产量约1.8亿吨,其中主要分布在湖南,湖北,四川,河南等中西部经济发展相对落后地区。我国作为世界上最大的马铃薯种植生产国,总产量占世界总产量的20%左右,达6000万吨,我国木薯年产550万吨,而且在西部地区均有很大发展空间。在我国粮食谷物产量徘徊不前的今天,通过基因工程等生物育种技术,高产饲用谷物育种和栽培取得了长足的发展,饲料稻及饲料用高粱比普通杂交水稻、高粱的产量高20%以上,出糙率也高10%以上,作为能量饲料的成本下降10%,具备与玉米竞争的潜力,但这些谷物不宜作为食用。另外优质蛋白玉米(QMP)也在一些营养特性上具有较好的价格竞争力,因此开发利用高产饲料作物资源具有很大潜力。因此在进一步研究能量饲料中淀粉和NSP特性及生物利用率基础上,有待开发出提高饲料有效能值及利用效率的新技术和新工艺,加快饲用玉米替代技术的产业化应用步伐。

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