猪鸡饲料玉米豆粕减量替代前后能量与氨基酸供需差异的模型分析

曹红蕊，张姝雅，李滢滢，胡奇乐，曾正程，张 帅

中国农业大学动物科学技术学院，畜禽营养与饲养全国重点实验室，农业农村部饲料工业中心，北京 100193

1 我国饲料粮供需现状与猪鸡饲料玉米豆粕减量替代背景

根据农业农村部畜牧兽医局数据，2022 年，我国养殖产品总产量21480 万吨，比2021 年上涨3.87%。由于饲料消耗量较多的生猪产能大幅上涨，全年饲料消耗量上升至42300 万吨，同比增加1.93%。当年饲料用粮（谷物和大豆）消耗量33170 万吨，同比增加2.44%。其中，玉米19800 万吨，同比增加16.47% ；豆粕7210 万吨（折大豆9240 万吨），同比增加0.14%。

玉米和豆粕是我国当前猪鸡饲料中主要的饲料粮品种，玉米是重要的能量饲料原料，豆粕是养殖行业中主流的蛋白质饲料原料。从国内的供需平衡来看，玉米处于紧平衡状态（石自忠等，2022），随着饲料粮需求的刚性增长，在国际贸易的不确定性和国内资源不足的背景下，玉米作为饲料中的主要能量原料应以国内供给为主，适度进口大麦、高粱等可替代玉米的饲用粮，拓宽饲料中玉米的替代渠道，使国内玉米由紧平衡状态逐步达到宽平衡状态；豆粕则严重依赖进口，进口量大、来源地集中和国外依赖性高等问题是大豆进口的风险所在（郑爱荣等，2023 ；李亮等，2023），尤其是面临地缘政治风险、极端气候灾害和供应链不畅等不利因素的交织叠加时，使得大豆的进口具有不确定性（陈雨生等，2022）。为维持畜牧业长期健康稳定发展，应从需求上进行减量，挖掘国内可替代的饲料资源，推行低蛋白低豆粕多元化日粮，以国内挖掘可替代饲料资源的确定性，应对外部环境的不确定性。

近年来，国家饲料工程技术研究中心一直开展猪常用饲料原料营养价值的评定工作，对大部分能量饲料原料、蛋白质饲料原料和纤维饲料原料在猪上进行营养价值和有效养分（主要包括有效能和可消化氨基酸）评价并建立动态预测模型（张帅等，2020），建立了中国猪饲料营养大数据平台FeedSaaS 并进行了公开发布。此外，还深入研究了不同品种、产地、体重阶段等对原料有效养分影响的变异规律，如不同产地木薯粉有效能的变异（王芨，2017），不同体重阶段猪常用饲料原料（能量饲料原料：玉米、小麦、大麦和高粱；蛋白质饲料原料：豆粕、棉籽粕、菜籽粕、玉米蛋白粉和玉米DDGS；纤维饲料原料：大豆皮、麦麸和玉米皮）有效能的变异研究（谢飞，2017）等，为玉米豆粕的减量替代提供了基础数据支撑。其中有替代潜力的猪鸡常用饲料原料有效养分数据库参考值（包括净能，标准回肠末端可消化赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸值）在表1 中进行了详细列举。

表1 有玉米豆粕减量替代潜力的猪鸡常用饲料原料有效养分的数据库参考值

2021 年，全国动物营养指导委员会发布《猪鸡饲料玉米豆粕减量替代技术方案》，对具有替代潜力的原料以及饲料配方方案进行了介绍。本研究结合方案中公布的具体配方、收集整理的替代原料有效养分数据（表1），以及来源于农业农村畜牧兽医局的我国饲料原料消耗量及能量和蛋白质供需情况概算（表2），对玉米豆粕减量替代前后能量与氨基酸的供需差异模型进行了测算，以期为玉米豆粕减量替代方案的深入实施提供理论和数据支撑。

表2 2020 年全国饲料原料消耗量及能量和蛋白质供需情况概算

由表2 可知，2020 年，我国豆粕的饲用量巨大且严重依赖进口，玉米的饲用量占国内供给的71.35%，存在“人畜争粮”的粮食安全隐患。因此，挖掘具有玉米豆粕替代潜力的饲料原料具有重要意义。

大豆粕的国内供给量和进口供给量分别按照大豆国内产量与进口量的78% 估算。菜籽粕的进口供给量中包含有189 万吨的菜籽粕直接进口量，以及按油菜籽进口量（210 万吨）的60%折算后的菜籽粕量。“–”表示无数据或无法估算。蛋白质和能量参考国家标准《猪营养需要量》（GB/T 39235–2020）中各原料的粗蛋白质（CP）和总能（GE）值估算，其中高粱、米糠、大豆粕、棉籽粕、干酒精糟及其可溶物和鱼粉按照标准中该原料CP 和GE 的平均值估算，植物蛋白粉按照玉米蛋白粉CP 和GE 的平均值估算。

2 猪鸡饲料玉米豆粕减量替代前后能量供需差异的测算分析

猪饲料玉米减量替代前后的净能和可消化氨基酸供需差异测算结果如表3 所示。由表3可知，猪饲料中玉米的平均消耗量占饲料消耗量的55% 左右，豆粕的平均消耗量占饲料消耗量的20% 左右。2020 年，在全国范围内，猪饲料中玉米的替代量可达到10419 万吨，替代后玉米用量可减至2759 万吨。小麦、稻谷及米糠等作物及副产品可替代玉米的比例高，潜力大。大麦、高粱和木薯在华南地区和西北地区的玉米替代中发挥了重要作用。东北地区和华北地区替代后玉米用量比例可降至40%，华中、华南、西南和西北地区饲料种类资源丰富，可以高比例甚至全部替代玉米。对猪饲料中豆粕进行减量替代后，豆粕的消耗量可降至1351 万吨，占替代前的33%。各地替代豆粕的主要饲料原料不一，占比不同，体现出地源性饲料资源的特异性。根据表中所列玉米及豆粕的替代方案，东北地区替代玉米豆粕后净能供给量超出160.41 MJ，占替代前净能供给量的0.95%，足以满足猪对饲料中净能的需求；华北地区和华南地区替代玉米豆粕后净能供给量较替代前略有降低，占替代前净能供给量的比例分别为4% 和4.75% ；华中、西南和西北地区替代玉米豆粕后饲料的净能供给量大幅降低，较替代前分别降低25.12%、22.29% 和10.72%，还需优化替代比例和结构，以充分满足猪对饲料中能量的需求。

表3 猪饲料中玉米豆粕减量替代前后的能量与氨基酸供需差异分析（2020 年）

鸡饲料玉米减量替代前后的代谢能和可消化氨基酸供需差异测算结果如表4 所示。由表4 可知，在鸡饲料中，玉米的平均添加量为50%左右，能量原料替代玉米后，白羽肉鸡饲料中能量饲料原料的合计用量为1258 万吨，其中玉米用量102 万吨，占消耗能量原料总量的比例仅为8.11%；黄羽肉鸡饲料中能量饲料原料的合计用量为1190 万吨，其中玉米用量97 万吨，占消耗能量原料总量的比例仅为8.15% ；蛋鸡饲料中能量原料的合计用量为2560 万吨，可完全替代玉米。其中小麦和稻谷在鸡饲料中可替代玉米的比例超过15%，米糠的替代比例超过5%，高粱在蛋鸡饲料中可替代玉米的比例高达15%。使用其他蛋白饲料原料进行科学组合后，可对饲料中豆粕进行全部替代，其中杂粕的可替代比例超过10%。根据表中所列玉米及豆粕替代方案，白羽肉鸡饲料原料中替代玉米豆粕后能量供给量较替代前降低1650.29 MJ，占替代前能量供给量的6.93%；黄羽肉鸡饲料原料中替代玉米豆粕后能值供给量较替代前降低1560.27 MJ，占替代前能量供给量的6.93% ；蛋鸡饲料原料中替代玉米豆粕后能值供给量较替代前降低3802.88 MJ，占替代前能量供给量的8.49%。

表4 鸡饲料中玉米豆粕减量替代前后的能量与氨基酸供需差异分析（2020 年）

3 猪鸡饲料玉米豆粕减量替代前后氨基酸供需差异的测算分析

由表3 可知，在猪饲料上实行玉米豆粕替代方案后，东北地区、华北地区和华中地区赖氨酸的供给量较替代前差异较大，与替代前相比，三个地区赖氨酸供给量分别降低25.86%、49.48%和24.05%；西北地区蛋氨酸的供给量较替代前降低16.99%；华北地区和华中地区苏氨酸的供给量较替代前分别降低21.05% 和8.05%；东北地区和华北地区色氨酸的供给量分别降低了25.19% 和23.15%；华北地区缬氨酸的供给量降低7.2%。由此可知，华南地区和西南地区实行猪饲料中玉米豆粕减量替代方案对于保障饲料中氨基酸的供应具有一定的优势，东北地区、华北地区、华中地区和西北地区还需优化饲料结构以满足氨基酸的供应。

由表4 可知，在鸡饲料中施行玉米豆粕减量替代方案后，白羽肉鸡、黄羽肉鸡和蛋鸡饲料中，除色氨酸外，其他氨基酸供给量较替代前均有所下降，其中蛋鸡饲料中氨基酸的供应量前后差异较大。

4 猪鸡饲料玉米豆粕减量替代前后原料供需变化分析

根据前述的玉米豆粕减量替代配方方案，还可以测算方案实施前后各原料的供需变化，其结果如表5 所示。在玉米豆粕减量替代方案实施后，玉米的消耗量可降低9542 万吨，豆粕的消耗量可降低4048 万吨，表明其他饲料原料在替代玉米豆粕作为饲料中能量和蛋白质来源方面存在巨大潜力；其中能量饲料原料的总用量可降低222 万吨，蛋白质饲料原料的总用量将增加502万吨，表明我国能量饲料原料的种类多，对玉米的可替代性高，蛋白质饲料原料对于豆粕的替代还受到可替代原料种类少以及氨基酸不平衡等因素的限制。

表5 猪鸡饲料中玉米豆粕减量替代前后的原料供需变化分析（2020 年）万吨

5 小结与展望

从总体上看，对玉米豆粕进行减量替代具有巨大潜力，推动玉米豆粕减量替代技术是应对豆粕进口供应链不稳定的战略选择，是实现我国畜牧业健康稳定发展的重要策略。豆粕减量替代技术摆脱了传统玉米豆粕配方的固定性思维，能够结合我国不同地区的地源性饲料资源特点实现对常规饲料以及非常规饲料的开发利用。

从测算分析的数据来看，目前主要存在的问题为饲料中营养成分的不平衡，在猪上，部分地区替代饲料中能量、蛋白质及氨基酸含量不能直接满足猪生产的需要。主要原因为相较于其他蛋白质饲料原料，豆粕中蛋白质含量高，氨基酸更平衡。因此，豆粕替代原料的配比模式需继续优化以满足猪禽对氨基酸的需要量。

为了达到玉米豆粕减量替代的目标，今后还需要从以下几方面加强推进：（1）利用理想蛋白质模式，调整日粮中氨基酸的添加水平，继续推进低蛋白日粮技术的研发和应用。（2）继续开展饲料原料营养价值评定，建立饲料原料的动态数据库，根据不同地区饲料资源的特点，进行多种饲料原料的合理搭配，优化饲粮结构，发挥组合效应，实现日粮营养平衡，最大程度挖掘饲料的资源利用率和畜禽的养殖效益。（3）持续开发新的饲料资源。综合利用发酵技术、生物合成技术等通过多渠道开发新的常规饲料资源和非常规饲料资源，尤其是蛋白质饲料资源，增加蛋白质饲料原料的供给，缓解我国蛋白质饲料资源紧缺的现状。（4）针对原料的营养特性及抗营养因子种类，合理选用酶类添加剂以及脱毒生产工艺，降低原料中抗营养因子的水平，同时，规范粕类、糟渣类原料的生产工艺，稳定原料品质。（5）开发新的快速精准的原料有效养分评定方法，传统饲料营养价值评定与模型算法相结合，实现对原料营养价值的智能预测，从而助力原料营养价值高效、准确的预测与应用。（6）加强对小宗作物、特色作物的育种基础研究，挖掘其高产、优质、抗逆性及营养潜力。（7）探索更加高效的作物种植模式，如同种作物不同品种的混合播种实现增产的目的（赵加涛等，2023）。

我国畜禽养殖现状较为复杂，对玉米豆粕进行减量替代是缓解饲料供应难题的重要举措。考虑不同地区饲料资源的供应特点，围绕饲料的营养价值和动物的营养需要量进行原料的合理搭配，优化日粮结构是玉米豆粕减量替代的核心举措，对于企业实现降本增效，服务我国粮食安全大局均具有重要意义。

（致谢：衷心感谢农业农村部畜牧兽医局黄庆生处长在本文中模型构建思路和基础数据收集整理上给予的指导支持。)