李德發院士：中國豬飼料原料凈能體系的研究進展

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中國豬飼料原料凈能體系的研究進展

李德發院士

　　李德發
　　中國工程院院士。中國農業大學動物科技學院教授、農業部飼料工業中心主任、飼料與動物營養學家、博士生導師。長期從事飼料資源高效利用的基礎理論研究與應用技術研發。

　　眾所周知，全世界都在研究如何使用凈能體系。目前養豬行情比較好，養豬成本的70%~80%都是飼料，講凈能的概念、理論，主要是告訴大家，如何運用凈能理論在飼糧配制方面做得更精準，做得更好，降低成本就相當于提高利潤。

　　為什么講凈能體系？因為全中國的大中院校里只有我們中心有9臺呼吸測熱器。所以，我們這幾年累計的工作，特別是和法國專家合作，很多想法都是我們一起合作的結晶。我們想把法國專家20年來在凈能工作方面的經驗運用到我們中國的凈能研究工作上，對中國建設單一原料的凈能體系建設會有很大幫助。

　　1 何為凈能？

　　凈能是飼料中用于維持生命和生產產品的能量，即飼料的代謝能去除飼料在體內的熱增耗后剩余的那部分能量。也就是實際做功的能，實際增長脂肪的能量。

　　現在很多企業都號稱使用凈能在配制日糧，實際大家使用的凈能的方程都是1994年發表的11個方程中的1、2個。

　　NRC（2012）是用其中的兩個方程的平均數發表的營養數據成分對照表。但是其中還存在誤差。

　　所以我想通過我們的試驗，把這些誤差解決掉。使我們能夠使用中國自己的凈能體系更加精準地配制日糧。我除了要講凈能重要的意義，另外還要告訴大家我們都做了什么以及我們正在做什么。

　　2 為什么用凈能？

　　2.1 更精確地評價飼料的有效能值

　　從圖1中可見，縱向來看，如果大豆粕的凈能是100的話，玉米的凈能值就是124。不同原料由于蛋白質、纖維、淀粉等含量的不同，它們的凈能值是不一樣的，改變了大家一個傳統的概念。玉米凈能相當于豆粕的124%。所以用凈能值去做配方應該是更準確的，成本會更低。

圖1  不同能量體系對飼料原料有效能值評價

　　2.2 結合實際生產

　　同時測定維持、生產和熱增耗，使供需在同一基礎上

　　2.3預測生長性能

　　另外就是運用凈能預測生產性能更加準確。

　　2.4 更加合理地利用副產物

　　還有用凈能時對推測農產品和輕工業產品的副產物，包括DDGS，比消化能和代謝能更加準確。因為熱增耗是不同的。

　　2.5 降低成本

　　近幾年，我爭取能夠帶領我們的團隊拿出一個適合中國實際情況的凈能推算方程，以期降低成本。當豆粕的價格越高時，用凈能做配方越經濟(表1)。

表1  用不同能量體系做配方成本比較

　　低蛋白日糧能減少氮排放，增加合成氨基酸，但是這時大家一定要注意它的熱增耗是不一樣的，所以低蛋白日糧的單一原料的凈能值是不一樣的。凈能為合理利用副產物和低蛋白日糧提供了理論支撐。

　　3 如何測定凈能

　　3.1 凈能的兩個主要測定方法

　　那么如何測定凈能呢？最常用的方法是間接測熱法，比較屠宰法花費太高。所以我們用呼吸測熱的方式采用間接測熱法。農業部給我們投入了900多萬建設了呼吸測熱室，使我們的工作能夠堅持下來，也獲得了一些國家專利。

　　我們采用自動喂料，并且能夠記錄豬的活動時間。大家知道，豬每次動一下都要耗能，現在我們能夠記錄豬的活動次數和活動時間，原來是不能記錄的。所以，活動對凈能測定的影響還是挺大的。從圖2可見，站立時間和耗能存在一定的相關關系。

　　我們現在有9臺呼吸測熱室，我覺得在原來的基礎上再用2~3年的時間，應該能夠拿出一套適合于中國養豬業推測單一原料的方程來。還有就是數據量是非常大的。每5min分別記錄室內、外氣體、氣壓、溫濕度、風速等大量原始數據，每天產生9,504個原始數據(不包括糞尿數據)。

　　燃燒試驗、豬產熱試驗、正式試驗15d，每個試驗飼養時間3個月以上。原來我們只有20~30個籠子，可加性非常差，而且生物規律不準確。現在我們有120個籠子，樣本量更大了，所得的數據應該是可以說明一些問題了。但是現在來看，我們這9臺呼吸測熱室同時工作應該相當于120個籠子測定消化代謝能工作量的13倍。

　　所有原料的生物學效價很難直接測定。如果給豬只喂玉米，測定的生物學效價還比較接近。但是只喂豆粕、棉粕、高粱，豬吃不下去。只能飼喂基礎日糧，但是基礎日糧就存在原料之間的互作問題，很難解決。

　　對此，我們制定了《間接測熱法測定豬飼料原料凈能試驗技術規程》，相當于一把尺子，以最低誤差的思路，用同一把尺子衡量各種原料的能值。比如，以大豆粕凈能值為100時，玉米的凈能就是124。各種原料都以豆粕為標準衡量時，就能綜合考量其好壞。

　　4 凈能體系建立的難點

　　4.1 產熱的剖分。

　　維持需要能效是多少？然后增長肌肉的時候，能效是多少？增長脂肪時，能效是多少？產熱的剖分是很難的一項工作。

　　4.2 從日糧到原料，更加復雜。

　　典型的全價日糧最能說明問題，但是單一原料的營養值是我們最渴望得到的。所以，兩者存在一定的誤差，我們如何將誤差降到最低也是難點之一。

　　4.3 原料凈能預測模型的建立也很艱難。

　　5 已做的工作

　　5.1 豬能量分配規律

　　維持需要凈能研究我們做了大量的工作。評估維持凈能的經典方法是直線回歸(圖3中的黑色部分)。如圖所示，黑色部分是線性關系，根據回歸方程來推測凈能。但是維持代謝能水平以下產熱和采食代謝能(圖3中的紅色部分)并不一定是直線關系。

圖3  直線回歸評估維持凈能

　　5.2 維持需要的研究

　　圖4是維持需要的效率和生長需要的效率，二者又有所不同。實測FHP＞回歸得到的HP0，說明能量用于維持的效率km＞用于生長的效率kg。

圖4  維持需要的效率和生長需要的效率

　　于是我們增加營養水平的梯度，隨著采食量水平的變化產熱呈指數變化(圖5)。但是圖5中的紅色部分也不一定就是曲線的變化。從大梯度到小梯度，我們不斷地去摸索零采食時的能效，但是還是會存在一些誤差。所以，我們現在也在想更好的解決辦法。

圖5  指數回歸評估維持凈能

　　總結現有的工作，維持的效率大于生長(Km＞Kg)；指數回歸更能反映維持與生長的區別；生長豬維持凈能需要為759kJ/kgBW0.6，維持代謝能需要為1,016kJ/kgBW0.6；下一步要研究維持能量的用途，即從呼吸熵，血液組學中找到能代表維持的標記底物。

　　5.5 原料凈能

　　我們所測定的原料能值(表2)與法國測定的非常接近。所以，我們還是很有信心將來能提供適合中國使用的凈能回歸方程。將來的回歸方程我們計劃分成脂肪性、蛋白型、纖維型。目前，蛋白原料我們做了16個，谷物原料做了3個，纖維原料做了3個。隨著時間的推移，我們用單一原料的凈能推算方程可能會更加實用。因為，使用同一個方程去評定不同的原料會存在誤差。

　　6 下一步工作

　　6.1  豬的凈能需要量動態模型；
　　6.2  驗證凈能的推算方程；
　　6.3  添加氨基酸后對玉米凈能的影響；
　　6.4  豬凈能需要量模型建立目的；
　　6.5  填補母豬及體重大于120kg豬的凈能空白；
　　6.6  蛋白水平、纖維水平、環境對凈能值的影響；
　　6.7  豬的數量對產熱和生長性能的影響；
　　6.8  在最佳的時間測定絕食產熱量(FHP)；
　　6.9  測定不同采食量豬的產熱量。

　　來源：根據2016年東北養豬論壇李德發院士講稿整理