减少动物饲养的环境影响

根据世界资源研究预计,到2050年,全球对于动物蛋白的需 求将会跃升至每年4.45亿吨,相较于目前增加70%。变化的幅 度很大。即使人们呼吁更加均衡地摄入动物蛋白和使用蔬菜替 代物代替,需求仍有可能增长。因此,实现可持续的动物饲养 是重中之重。

帝斯曼营养产品部、动物营养与健康部可持续发展副总裁 David Nickell概述了帝斯曼的成功方案,该方案有助于满足全 球对于可持续性生产动物蛋白的需求。

提高产量的同时尊重地球界限

随着全球人口的增长,对于动物蛋白的需求持续攀升、势头不减,造成这种情况的 原因很多,最主要是由于肉类、牛奶、鱼和鸡蛋更易获取且更容易负担。来自多家 机构的专家已制定出可能出现的动物蛋白需求情况模型。据全球资源研究所预计, 到2050年增加到每年4.45亿吨,才能满足97亿人口的需求。与FAO发布的数据一致, 这意味着相较于目前增加70%左右,而全球人口在相同的时间内将仅增加40%。虽 然许多人需要提高动物蛋白的摄入量,以获取均衡、健康的营养,但另一方面,也 有人会继续过量食用肉类,这将是增长的一大驱动因素。动物饲养的增长对全球自 然资源形成了巨大的需求,正如广泛报道所述,这会导致GHG(温室气体)排放增 加以及更大的环境影响,令我们的食物系统远远超出多个地球界限。动物蛋白生产 的可持续性发展现已成为众人关注的前沿和焦点,转变的呼声非常强烈。

转变为更加可持续的食物系统非常复杂、耗时,且需要消费者改变膳食习惯。对于 行业本身而言,需要采用创新的思维模式,并且愿意快速、大规模地采用新技术。 在提高动物蛋白产量的同时保持在地球界限内,将需要更大幅度的效率提升,而这 通常通过集约化才能实现。除其他方面外,还需要改变养殖场基础设施、动物遗传 学和饲养方式等,但主要包括改善营养、更多地使用配方配合饲料以及肥料的后续 处理,尤其是与排放到环境中的氮和磷相关的方面。

土地限制和艰难的选择

这里存在一个问题。产量和动物饲料营养密度的提高将需要数量更多的谷物、粮食 和其他饲料原料,这将反过来需要更多土地。据FAO统计,全球土地面积约有 130亿公顷,其中农业用地占49亿公顷。在这部分土地当中,目前仅有14亿公顷土 地种植农作物。其余35亿公顷土地用作永久牧场和草地,大部分不适合种植农作物。 鉴于存在上述土地限制,必须做出选择。要么必须在目前耕作的土地上为牲畜种植 更多人类可食用的粮食(饲料vs食物问题),或者另辟蹊径,通过培育产量更高的 品种和提高肥料使用量来提高现有土地的生产力(这引发了对于向环境中过度排放 氮和磷的担忧)。

或者,我们可以继续增加可用于农作物种植的大块土地,这引发了对于生物多样性 进一步丧失的担忧。每一种选择都会陷入巨大的困境,令许多观察人士难以接受。 虽然有许多选择可以增加当前部分耕地的生产力,但对于化肥施用量、破坏养分循 环、氮磷污染以及地力和生产力受损的担忧也有所增加。简单地认为土地不够,将 更多土地用于农业生产将会使得当前许多问题进一步恶化。为了生产更多动物蛋白, 我们将需要在当前土地使用的范围以及地球的资源界限内更加高效地种植农作物。

虽然土地使用将需要继续可持续地演变,以满足饲料作物和人类可食用粮食的需求, 但目前的创新解决方案能够从现有的饲料资源,以及用于饲养动物的日益增加的食 物和饲料副产品中获取更多营养价值。

从有限的资源中获取更多价值

帝斯曼和Novozymes早在20年前就结成联盟,为实现这一目标率先开始探索饲用 酶技术,从珍贵的自然资源中获取更多价值,提高资源利用率。我们专注于提高现 有饲料原料的营养价值,并增加替代性农作物和基质的使用量。这项技术不仅减少 了对于大豆、玉米和小麦的依赖,还实现了更多种本地饲料原料的经济使用,进一 步缓解了与使用人类可食用粮食饲养动物相关的冲突。好处非常多。提高饲料可消 化性并降低饲料转换率(这意味着,出产一单位的肉需要更少饲料),被视为可持 续动物饲养的主要杠杆之一。除缓解土地使用的压力之外,该方案还可减少与动物 饲养相关的间接GHG排放。同样重要的是,由于饲料可消化性提高,以蛋白质积聚 形式存在的氮贮留增加,这意味通过肥料排放到环境中的氮有所减少。这还进一步 有助于减少一氧化二氮形式的GHG排放,该物质通常来源于尿素和氨。此外,减少 肥料中的氮有助于限制由于向土地施肥,可能进入供水系统的活性氮的量,这一与 水质相关的主要担忧。

充分发掘动物膳食的潜力 

细节决定成败。微量营养掌握着提高动物饲料使用效率的关键,即动物饲养的最大 投入,通常占成本的60%。大豆、玉米和小麦等宏量成分在营养密度和价值方面千 差万别,可消化性有限,并且在某种程度上因在该物质中发现的抗营养因子(ANF) 而变得复杂。玉米是淀粉的主要来源,也是动物的重要能量来源,不过,由于植物 细胞壁较厚,很大一部分淀粉仍被锁定,无法被动物获取。使用专门的饲用酶打开 玉米复杂的纤维结构,能够为动物提供有价值的营养素,从而大幅提高饲料利用率, 并且更加高效地使用资源。蛋白质等其他饲料基质也可以通过使用蛋白酶得到改进, 这是一项重大突破。联盟在这方面也走在前沿,率先开发出名为Ronozyme® ProAct的饲用蛋白酶,从而能够更加高效地利用大豆和其他主要饲料作物以及本地 蛋白质作物。虽然饲料加工有助于提高饲料的可消化性,但仍存在需要克服的障碍, 尤其是与在许多饲料基质中发现的大量ANF相关的方面。饲用酶是破坏这些ANF的 有效工具,通过提高各种饲料原料的使用量,让饲料生产商可以在饲料配方上拥有 更大的灵活性。

饲用酶不仅是高效利用饲料中的蛋白质和碳水化合物的重要工具;这种物质还是矿 质营养,尤其是应对动物饲养中磷管理的关键。世界上已探知的无机磷矿石储备有 限,这是一种对生命来说至关重要的珍贵资源,除非发现新的储备,不然很快就可 能会枯竭。关键是,应可持续地管理这些矿产储备,并在适当的界限内加以使用。 鉴于对于更高农业生产力的需求,目前正在使用更多磷矿石生产磷肥。同样,由于 对于动物蛋白的需求增加,更多磷矿石用于日益增多的动物饲料中。

所有动物膳食均含有一定比例的以磷酸盐的形式存在的磷矿石,以确保均衡的矿质 营养。不过,随着帝斯曼饲用植酸酶的问世,动物饲养已经能够大量减少对磷矿石 资源的依赖。植酸酶可以在植物材料中释放自然紧密相连的磷,这对于动物来说并 不可用。植物储存以肌醇六磷酸形式存在的磷,即动物膳食中已知的抗营养因子。 通过将植酸酶纳入膳食中,从肌醇六磷酸中释放出磷,动物可以吸收和利用这些磷, 从而促进生长发育。这意味着,无需在膳食中使用大量磷矿石,我们可以依赖在蔬 菜饲料原料中自然产生的磷。这一成果非常有前景。我们已经成功减轻了对于有限 的天然矿产储备的依赖,并且已经实现了更加精准的磷管理,尤其是在通过肥料向 环境中排放磷方面。

减少环境影响 

向土地施肥对于土壤健康和农作物生产力来说至关重要,肥料是农作物生长所需的 磷和氮的良好来源。但是,肥料也是向环境中排放磷和氮的主要来源。如果通过施 肥向土地中排放了过多的磷,由于通过植物吸收是一个相对缓慢的过程,磷可能会 在土壤中留存多年。这意味着,必须保守施肥,否则需要更多土地来处置这些肥料, 以确保土壤中的磷含量水平不至于过高。过高的磷含量水平会影响土壤留存磷,促 进植物生长的能力,且多余的磷会因此渗入到地下水中。如果土壤中含有充足的磷, 继续施肥将会导致该问题进一步恶化。同样,在肥料的氮含量较高的情况下,如果 每公顷土地施肥过多,会导致大量硝酸盐流失,并渗入水环境中。在世界上的某些 地区,这已经成为导致淡水水质出现问题的主要原因。淡水系统中缺少磷也会导致 富营养化以及更加频繁地发生赤潮,而有些赤潮是有毒的。这是一个非常重要的可 持续性发展问题,多家权威机构已经强调过这个问题,在许多地区也已跨越了界限。 保护和改善珍贵的淡水储备是许多政府关注的焦点,并已针对向土地施肥的施用量 出台了严厉的政策,例如,在欧盟已受到欧盟委员会硝酸盐指令的管治。施用量和 土地的可用性成为生物量保持和养殖场规模的主要限制因素。在动物膳食中使用植 酸酶已实现更加精准的磷管理,且在许多情况下,需要施肥的土地更少。

帝斯曼Ronozyme® ProAct等蛋白酶的情况也是如此。例如,研究表明,在肉鸡膳 食中使用蛋白酶时,会明显大幅提高蛋白质的可消化性,从而将膳食中的粗蛋白含 量减少多达8%,同时维持生长表现。这不仅大大节省了粗蛋白资源和耕地的使用, 还减少了氨的产生,肥料中的氮含量也减少了35%。所产生的间接影响是巨大的。 在使用普通小麦饲料饲养100万只肉鸡的情况下,氨可减少3%,且肥料中的氮可减 少3吨左右。这意味着,处置这些肥料所需的土地有所减少,在此示例中,相当于 减少了11公顷土地(基于170kg N/ha的最大氮施用量)。由于用于肥料管理的土 地减少,农民便可在不增加施肥土地的情况下,将肉鸡产量有效增加约5%,从而 仍停留在养殖场的环保界限内。

动物饲养的增加带来了对于所产生肥料的后续处理,以及对于养分循环影响的担忧。 按照最佳实践指导管理肥料至关重要。不过,逐步明确的一点是,由于植酸酶和蛋 白酶等饲用酶对动物饮食的作用,会对肥料随后的化学成分产生巨大影响。因此, 可用作肥料管理和土地使用的重要工具。

酶:可持续性动物饲养的必备工具

酶日益被视为可持续性动物饲养的必备工具。它们对于提高蛋白质和碳水化合物的 可消化性有着巨大的直接影响,能够从现有原料中获取更多营养,帮助减少该行业 对于不可持续大豆的依赖,同时提高本地饲料原料的使用量,这对于可持续性磷管 理来说至关重要。此外,将膳食酶用于肥料成分,以及更加精准的磷氮管理和土地 使用以减少水资源富营养化情况发生的间接影响,也被视为可持续性动物饲养的重 要组成部分。

帝斯曼及其联盟合作伙伴Novozymes将 继续携手推进多项酶技术的创新,旨在 从有限的自然资源中获取更多营养,在 地球界限内实现更大幅度的动物生产力 提升,减少食物系统的环境足迹,同时实现联合国制定的第2、12和14条可持续发 展目标。

基于科学的动物营养解决方案

帝斯曼致力于为所有人创造美好生活。首先从我们的客户开始,没有客户,就没有 我们的事业。我们为客户提供全球最全面的基于科学的动物营养解决方案,我们会 明智地权衡,以应对在转变全球膳食方式时面临的可持续发展和商业挑战。

世界需要新的可持续性动物蛋白提供途径,而帝斯曼正处于这项探索的最前线。

发表时间:

2019年5月10日

发布时间

22 January 2020

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