江苏地区仔猪、生长育肥猪饲粮营养现状及潜在污染评估

任善茂， 邹艺琛， 陶 勇

(江苏农牧科技职业学院，江苏泰州 225300)

我国是农业大国，有几千年的养猪历史，猪肉更是我国人民主要肉类消费品。江苏是全国生猪生产的重点省份之一，产业基础良好，是全国生猪产业重点建设区域。2015年江苏全省养猪业总产值517.33亿元，占全省畜牧业总产值的 40.99%，肉猪出栏头数2 978.32万头，占全国4.21%，猪肉产量225.84万t，占全国4.12%[1-2]。作为我国生猪主要生产地，江苏省生猪规模化发展程度位于全国前列。据2014年统计数据，出栏500头/年以上的规模养殖比例达到60%，且规模养殖比例有不断提高趋势[3]。江苏省生猪养殖的规模化、集约化发展方式使得粪便集中产生，粪便的处理压力加大。尽管近些年来粪污综合利用等配套技术得到进一步普及与推广，但粪便直接还田仍占较高比例。猪粪便中含有大量未被消化吸收的营养物质，如粗蛋白质、矿物质等。畜禽养殖污染已成为我国最主要的农业污染源之一，2010年全国畜禽养殖业氮和磷污染排放量为102.48万、16.04万t，分别占全国氮和磷排放总量的21.7%、37.9%[4]。岳丹萍的调查结果表明，江苏省农村环境中也存在大量的过剩氮[5]。诸春强测定了江苏地区猪粪中多种重金属含量，结果表明猪粪中Cu、Zn含量均很高，平均值高达571.3、578.3 mg/kg，参照德国腐熟堆肥中部分重金属的限量标准，猪粪中Cu、Zn的超标率分别为76.9%、69.2%[6]。据周维仁等研究，生长猪饲喂高铜高锌日粮后，铜、锌由粪便排出的比例可高达95%，并对粪池周边6 m之内的表层土壤产生不同程度的污染，而长期施用高铜高锌猪粪的农用土壤中铜锌含量也远高于对照[7]。含高剂量铜、锌等微量元素的粪便长期直接还田，不仅会影响土壤功能，还会降低农作物品质、降低产量[8]。高剂量氮、磷进入自然水体后，一旦超过水体的自净能力，会导致水体富营养化，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体中的溶解氧急剧下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡。控制猪饲粮中营养素的添加量、添加植酸酶、使用有机微量元素等是目前控制排放量、控制粪便污染的常见措施，其中控制饲料中的添加量是根本性的措施。本试验采集并测定了江苏地区年出栏500头以上的猪场仔猪、生长育肥猪各阶段饲粮，为正确评估江苏地区规模化猪场营养现状及饲料中潜在的污染提供数据。

1 材料与方法

1.1 饲粮样品的采集与制备

2017年3—4月，从江苏地区年出栏500头以上的猪场采集不同阶段的猪饲粮样品，每个样品1 kg以上。其中乳猪教槽料(仔猪前期：3～10 kg)24个；仔猪保育料(仔猪后期：10～20 kg)22个；小猪料(20～40 kg)24个；中猪料(40～70 kg)23个；大猪料(70 kg至出栏)22个。将采集的饲粮样品用分样器分样后，粉碎、过筛、混匀后装入样本袋待测。

1.2 测定用主要试剂

浓硫酸、硫酸铜(化学纯)、硫酸钾(化学纯)、40%氢氧化钠、2%硼酸、0.1 mol/L盐酸标准溶液、浓硝酸(优级纯)、1 ∶1 氨水、42 g/L草酸铵、0.05 mol/L高锰酸钾溶液、甲基红指示剂、钒钼酸铵显色剂、磷标准溶液(50 μg/mL、铁标准贮备液(1 000 μg/mL)、铜标准贮备液(1 000 μg/mL)、锌标准贮备液(1 000 μg/mL)等。以上试剂除铁、铜、锌标样外，未标注试剂级别的则均为分析纯。

1.3 测定用主要仪器

分析天平(型号为AL204)，购自梅特勒-托利多仪器有限公司)；电热鼓风干燥箱(型号为DHG-9101-2SA)，购自上海三发科学仪器有限公司；马弗炉(型号为SX2-4-10)，购自上海华康实验仪器有限公司；消化炉(型号为KDT-06)，购自苏州市天威仪器有限公司；高温电炉，购自南通市长江光学仪器有限公司；可见分光光度计(型号为722型)，购自上海舜宇恒平科学仪器有限公司；原子吸收分光光度计(型号为TAS-990)，购自北京普析通用仪器有限责任公司。

1.4 检测指标及测定方法

所有测定项目均在江苏农牧科技职业学院饲料分析实验室完成，共检测7个指标：水分、粗蛋白质、钙、总磷、铁、铜、锌。

水分采用常压烘干法(GB/T 6435—2014)测定；粗蛋白质采用半微量凯氏定氮法(GB/T 6432—96)测定；钙采用高锰酸钾滴定法(GB/T 6436—2002)测定；总磷采用钼黄比色法(GB/T 6437—2002)测定；铁、铜、锌采用原子吸收光谱法(GB/T 13885—2003)测定。

1.5 数据统计与分析

将试验原始数据录入Excel进行整理、计算。计算各指标的平均数、标准差以及变异系数等。

2 结果与分析

2.1 各阶段猪饲粮中水分和粗蛋白质含量

猪饲粮中水分含量高低不仅会影响饲粮的贮存品质，还会影响有机营养物含量的高低。由表1可知，各阶段猪饲粮水分含量均低于中华人民共和国农业标准《仔猪、生长肥育猪配合饲料》(以下简称猪饲粮标准，表2)(GB/T 5915—2008)水分含量要求(14.0%)，说明各阶段猪饲粮样品水分含量均在安全贮藏范围内，猪饲粮中适宜的粗蛋白质含量也很重要。粗蛋白质含量过低会影响动物生产性能的发挥，过高则会产生浪费，增加粪尿中氮的排泻量，污染环境。教槽料、保育料、小猪料、中猪料、大猪料中粗蛋白质平均含量分别为17.53%、18.30%、16.96%、15.57%、13.74%。将各阶段猪饲粮粗蛋白质含量与猪饲粮标准(表2)相比，其中88.12%的饲粮达到要求。对各阶段猪饲粮的粗蛋白质合格率进行统计由低到高依次为教槽料、中猪料、大猪料、保育料、小猪料。各阶段猪饲粮粗蛋白质含量变异系数均在20%以下，其中大猪料和教槽料变异系数较低，约为10%。

表1 各阶段猪饲粮中水分和粗蛋白质含量 %

表2 仔猪、生长肥育猪配合饲料主要营养成分含量要求[9]

2.2 各阶段猪饲粮中钙和磷含量

钙、总磷是猪饲粮中重要的常量矿物质元素，尤其是对生长期的猪。由表3可知，教槽料、保育料、小猪料、中猪料、大猪料中钙平均含量依次为0.74%、0.68%、0.71%、0.76%、0.69%；总磷平均含量依次为0.57%、0.54%、0.57%、0.49%、0.51%。中猪料钙含量变异系数达到31.96%，教槽料达到20.55%，保育料、仔猪料和大猪料钙含量变异系数均较低；总磷含量变异系数各阶段猪料均较低，中猪料最高为11.04%。将各阶段猪饲粮钙、总磷含量与猪饲粮标准(表2)相比，其中钙含量96.55%达到要求，总磷含量93.42%达到要求。各阶段猪料大猪料钙合格率最低，其次为中猪料，其余各阶段料均100%合格。各阶段猪料教槽料总磷合格率最低，其次为中猪料，其余各阶段料均100%合格。

2.3 各阶段猪饲粮中铁、铜、锌含量

生长育肥猪各阶段饲粮中铁、铜、锌测定，由表4可知，教槽料、保育料、小猪料、中猪料、大猪料中铁的含量范围分别为630～1 289、465～1276、336～1 640、795～1 277、313～1 477 mg/kg；铜的含量范围分别为146～457、62～478、97～341、73～478、24～195 mg/kg；锌的含量范围分别为204～1 087、142～936、234～473、50～428、228～431 mg/kg。微量元素铁、铜、锌在饲粮中的变异幅度要远远大于常量养分，其含量变异程度由高到低依次为铜、锌、铁。其中，保育猪、中猪和大猪饲粮中铜的变异系数分别高达50.88%、66.67%、55.56%；教槽料、保育料、中猪料饲粮中锌含量变异系数分别高达49.21%、50.99%和44.00%；小猪料、大猪料铁含量的变异系数分别高达36.13%和35.07%。各阶段饲粮铁、铜、锌含量均超过我国瘦肉型生长育肥猪要求(表5)。但依据《饲粮添加剂安全使用规范》(2009年6月18号农业部发布)(表6)中铁、铜、锌最高限量要求，微量元素铁、铜、锌均存在过量添加问题。依此判断教槽料、保育料、小猪料、中猪料、大猪料中铁的超标率分别为77.78%、72.73%、42.86%、77.78%、75.00%；铜的超标率依次为77.78%、54.55%、50.00%、50.00%、100.00%； 锌的超标率依次为100.00%、0、100.00%、66.67%、75.00%。所有各阶段饲粮铁、铜、锌的总超标率分别为68.33%、62.71%和76.67%。

表3 各阶段猪饲粮中钙和磷含量 %

表4 各阶段猪饲粮中铁、铜、锌含量

表5 瘦肉型生长育肥猪每千克饲粮养分含量[10]

表6 猪饲粮中铁、铜、锌限量值与判定值[11] mg/kg

3 讨论

3.1 粗蛋白质、钙、磷营养及安全

密闭式饲养方式下，饲粮是猪唯一的营养来源。科学合理配制饲粮不仅保证猪必需的营养成分含量，而且会降低猪粪污对环境的影响。本试验所测猪饲粮中粗蛋白质、钙、总磷与猪饲粮标准相比，达到要求的比例分别达88.12%、96.55%、93.42%。说明部分饲粮的粗蛋白质、钙、总磷的含量仍满足不了猪的需要。而粗蛋白质、钙、总磷均为猪所需要的重要营养物质，其缺乏会降低猪的生长性能。麻晓霞对山东省不同饲料厂各阶段猪饲粮调查发现，乳猪料中粗蛋白质、钙和磷、小猪料中粗蛋白质的含量都明显低于标准[12]。李梦云等对河南省12家规模化猪场饲粮测定后发现，断奶仔猪(8～10 kg)饲粮中粗蛋白质含量(19.49%)偏低；保育猪(20 kg 左右)和肥育猪(80 kg左右)饲粮中，粗蛋白质(18.26%、16.63%)和总磷含量(0.56%、0.47%)均接近或稍低于需要量[13]。

畜禽粪便是水生生态系统中氮、磷污染的主要来源[14]。科学合理地配制饲粮是降低畜禽粪便中氮、磷含量的有效措施。本试验中猪饲粮中粗蛋白质、总磷含量均偏低，这降低了氮、磷污染的风险。为全面了解氮、磷污染风险，仍需进一步评价粗蛋白质中氨基酸的平衡性、总磷中植酸磷的比例、饲粮中植酸酶的添加与否等。

3.2 铁、铜、锌营养及安全

铁、铜、锌是动物必需的微量营养元素。现代养猪生产中普遍采用高剂量铜、锌来促进猪生长、控制腹泻。本试验所测江苏地区猪饲粮中微量元素铁、铜、锌均超过瘦肉型猪饲养标准要求，但是三者都存在严重超量问题，铁、铜、锌总超标率分别达68.33%、62.71%、76.67%。锌的超标率与周鑫等对江苏某地区规模化猪场饲粮中锌超标率结果71.9%[15]接近。本试验中江苏地区猪饲粮铁、铜、锌超出最高限值的最大幅度分别达57.55%、145.13%、312.70%。吴大伟等调查江苏2个规模化猪场饲粮中铜、锌含量，显示铜、锌超标率分别达 191.7%、10.6%和41.4%、51.3%[16]。众多学者对江苏以外地区猪饲粮中铜、锌的测定结果也均表明猪饲粮中铜、锌超标现象严重。黄玉溢等、石艳平等、王飞等分别测定了广西、嘉兴市、华北地区集约化养猪场猪饲粮的铜、锌含量，结果表明以上3个地区铜、锌超标率分别为100.00%、94.30%，62.50%、19.64%，66.67%、80.00%[8、17-18]。胡海平等、索超等、黄顺捷分别调查了东北三省不同规模猪场饲粮、北京集约化猪场饲粮、上海市郊规模化猪场饲粮，结果表明饲粮中锌超标率分别达35.30%、9.30%和35.90%[19-21]。目前我国猪饲粮中使用的铜、锌主要形式为无机的硫酸盐形式，而猪对饲粮中无机形式的铜锌吸收利用率较低，高剂量时更低。高铜的表观吸收率断奶仔猪20%，成年动物不高于10%；锌的吸收利用率不到20%[22-23]。远超过需要量的铁、铜、锌将会通过粪便排出体外，多个试验已证明猪饲粮和粪便中铜锌含量存在显著或极显著正相关[8，15，19-20]，饲粮中高剂量铜锌将通过“浓缩”效应进入粪便，粪便中铜、锌可分别为饲粮中含量的1.0～4.4倍和1.0～6.6倍[22]。通过对广西[8]、江苏[15-16]、浙江嘉兴市[17]、华北[18]、东北三省[19]、北京[20]、上海市郊[21]等地多家猪场猪粪中铜、锌检测结果表明，猪粪中铜超标率为71.90%～310.69%，平均超标率为133.29%；锌超标率为15.00%～122.97%，平均超标率为67.21%。

还田是我国目前猪粪利用的主要方法。Nicholson等研究畜禽粪便对土壤重金属积累的影响，发现猪粪对土壤铜、锌的积累量贡献较大[24]。由于铜、锌的惰性，土壤中的铜、锌很难降解，高剂量的铜、锌会直接危害土壤微生物，矿物质的淋溶作用将会使土壤中矿物质进入水体，进一步危害水生生物[25]。土壤中高浓度的铜、锌也会在农作物中累积，不仅能显著抑制农作物的生长[6]，而且会通过食物链进一步危害畜禽及人类健康。

饲料是畜禽粪便污染的源头，限制畜禽饲料中铜、锌的添加量将会有效控制粪便中的排放量，减少铜、锌对环境的污染。研究表明，高锌的促生长作用主要体现在仔猪上[26]。猪育肥阶段使用低剂量铜、锌[27-28]，甚至不添加铜、锌[29]并不会影响猪的生长性能，相反会降低猪肉的滴水损失和铜、锌的含量[28]。为了进一步规范饲料添加剂的使用，保证生产安全的动物产品，减少畜牧生产对环境的污染，我国于2017年12月发布了新的《饲粮添加剂安全使用规范》，从2018年7月起开始执行。新的规范对饲粮中铜、锌的使用量做出了更严格的限量要求(表7)。如仔猪断奶后前2周饲粮中以氧化锌形式的锌的添加量从2 250 mg/kg下降至1 600 mg/kg；仔猪(≤25 kg)饲粮中锌元素的最高限量从原先的150 mg/kg降至110 mg/kg；将30 kg以前仔猪铜的最高限量从200 mg/kg降至125 mg/kg；30～60 kg生长育肥猪铜的最高限量从 150 mg/kg 降至25 mg/kg。将猪料中锌的限量从150 mg/kg更改为25 kg以下仔猪110 mg/kg，25 kg以上80 mg/kg。为了畜牧业的可持续发展，相关部门应加强对饲料的管理，广大养殖户应提高社会责任感，从饲料源头控制养殖污染。

表7 饲粮中铜、锌最高限量要求[30]

4 结论

依据GB/T 5915—2008 仔猪、生长育肥猪配合饲料要求，所测饲粮水分含量全部符合要求，粗蛋白质、钙、总磷偏低比例分别为11.88%、3.45%、6.58%。从粗蛋白质和总磷的绝对含量来看，所测猪饲粮潜在的氮、磷污染风险较低。所测饲粮铁、铜、锌含量均超过瘦肉型猪营养需要的要求，但对照《饲料添加剂安全使用规范》中铁、铜、锌的限量要求，饲粮铁、铜、锌超标现象严重，各指标超标率分别达68.33%、62.71%、76.67%。铁、铜、锌超出最高限量的最大幅度分别达57.55%、145.13%、312.70%。由于饲粮中铜、锌和粪便中铜、锌存在显著的正相关，从铜、锌所测结果可推断出所测猪饲粮中潜在的铜、锌污染严重。所有阶段猪料中教槽料和大猪料存在问题最严重，是各阶段猪料中监控的重点。