一、 养猪生产所造成的环境污染问题
养猪生产集约化程度的提高，越来越面临环境污染的压力。过去的饲养方式和饲粮配制，所追求的目标是使生产性能达到最高水平，而没有特别考虑营养物质的过剩问题。随着公众对环境污染的关注日益强烈，畜牧生产者不得不考虑采取某些措施，尽可能减少猪粪便所造成的环境污染，氮和磷是猪粪尿中造成环境污染的主要物质。猪饲料中氮和磷的含量很高，但只有一小部分磷和氮沉积在动物体内(Lynch，1993)，大部分饲料中的氮和磷排到环境中。一般而言，平均每天每头肥育猪产生4.55 L的粪便，即每年排出约9.5 kg氮和约6.8 kg的磷。一头猪从断奶到体重达100 kg屠宰时止，消耗8～9 kg氮，其中被吸收沉积为瘦肉的氮不超过3 kg，而5～6 kg氮则被排泄掉，在被排泄的氮中，33％在粪便中，67％在尿中。在综合猪场，排入环境中的氮和磷都在70％以上(见表1，按生产1 kg猪肉需4 kg饲料计算)。
养猪生产造成的环境污染问题已引起全球的关注。在荷兰、丹麦和英国等一些畜牧业发达的国家，已进行了比较深入的研究，并已制定法规，限制经由猪粪尿排出的磷和氮的数量，以控制这些成分在土壤和水中的积累。另一种污染情况是饲料添加物所造成的污染，如高铜添加剂使用对土壤和水源的污染等。
解决养猪生产中污染问题的一项措施是猪场污水处理，但是污水处理不仅是一种治标不治本的被动措施，而且大大增加了养猪生产的成本。解决养猪生产中的污染问题的根本出路在于有效的营养措施，科学的日粮配制技术和生物技术在饲料中的应用为解决这一难题在一定程度上提供了新的手段。近年来，动物营养学研究的一个重点是开发低污染日粮(生态型日粮)。解决养猪生产中的粪尿污染的营养措施有三个方面：一是降低日粮中营养物质(主要是氮和磷)的浓度；二是提高日粮中营养物质的消化利用；三是减少或禁止使用有害添加物。
表1 养猪生产中氮和磷排出体外造成的污染
综合猪场(1头母猪和20头初生至90kg出售的猪)
氮 磷
母猪饲料(kg) 33 8
断奶猪饲料(kg) 31 7
育肥猪饲料(kg) 94 21
合计(kg) 158 36
沉积体内(kg) 42 10
排出环境(kg) 116 26
排出环境的比例(％) 73 72
种猪场(1头母猪和20头初生至30kg的猪)
氮 磷
饲料(kg) 64 15
沉积体内(kg) 14 3
排入环境(kg) 50 12
排入环境的比例(％) 78 80
商品肉猪场(20头30kg至出售屠宰的猪)
氮 磷
饲料(kg) 94 21
沉积体内(kg) 28 7
排入环境(kg) 66 14
排入环境的比例(％) 70 67
二、 降低日粮的蛋白质浓度，减少氮的排泄
从根本上说，低污染日粮的概念源于蛋白质节约效应(Han和Lee，2000)。目前，多数饲料的蛋白质含量都大大超过猪的需要量，例如肥育猪豆粕－玉米型日粮蛋白质水平在16％就足够了，但常常使用的饲料蛋白质超过20％。由于1/6的蛋白质是氮组成的，减少日粮蛋白质含量将大大降低氮的排泄量(见表2)。
表2 猪日粮蛋白质水平与氮排出量的关系＊
日粮蛋白质水平(％) 氮排出量(kg)
24 97(147)
22 87(132)
20 76(115)
18 66(100)
16 56(85)
注＊：20头处于生长阶段，体重为30～90kg猪的氮排出量
将日粮蛋白质含量从18％降到16％，这将使育肥猪的氮排泄量减少15％，而如果将日粮蛋白质含量增加至24％，则使氮排出量提高47％。Schutte等(1990)的研究显示，降低日粮蛋白质水平2％，可使生长肥育猪氮排出量减少约20％。蛋白质过量(或者日粮的能量不足)，导致一部分蛋白质被降解作为能量使用，蛋白质降解所产生的氮以尿素的形式随尿排出。
为了保证畜禽的生长性能，在降低蛋白质的同时，必须考虑日粮氨基酸的水平和氨基酸平衡，特别是注意补充重要的限制性氨基酸。一般必须补充赖氨酸和蛋氨酸，在大多数情况下，还必须考虑补充苏氨酸和色氨酸，日粮蛋白质水平降低越多，补充的限制性氨基酸种类和数量也就越多。张常明等(1999)的试验中，降低生长猪日粮蛋白，补充赖氨酸和苏氨酸，不会影响生长性能。Lenis等(1999)认为，如果低蛋白日粮中补充限制性氨基酸的水平合适，日粮的蛋白质水平还可以进一步降低。Gatel等(1992)报道指出，在补充4种氨基酸(赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和色氨酸)的基础上，日粮蛋白质水平降低2.6％，可使氮排出量减少31.5％。
另外，Lenis和Jongbloed(1999)报道，在低蛋白质日粮中补充氨基酸，不仅可降低氮的排出，而且可减少尿量。因为在降低日粮蛋白质时，通常减少了豆粕的用量，而豆粕中含有2％～2.2％的钾，豆粕用量的降低即日粮中钾的水平也降低，日粮蛋白质和钾水平的降低将使畜禽的饮水量下降，排尿量减少。日粮蛋白质水平若降低1％，排尿量减少11％。
Orock等(1997)的试验中，降低日粮4％的蛋白质，另外补足4种必需氨基酸，可降低空气中69％的氨气，减少猪舍的臭气。Shurson等（1999）研究表明，选用含硫低的饲料原料，配制营养合理含硫量低的日粮，仔猪的总硫和硫酸盐的排泄量可以减少约30％，总硫排出量的减少，可带来猪舍另一种臭味硫化氢气体排放的减少。
综合考虑到猪的生长性能、氨基酸添加剂来源和价格等因素，一般认为，把目前生长肥育猪日粮蛋白质水平降低2％～4％是可行的。如果再降低蛋白水平，可能会得不偿失。
三、 提高日粮蛋白质的消化和利用，减少氮的排泄
有多种途径可以提高猪对日粮蛋白质的消化和利用，减少氮排放到环境中。
第一种途径是使用酶制剂，近年来的重大进展之一就是使用酶制剂来提高饲料中能量、蛋白质的消化率。纤维素酶、阿拉伯木聚糖酶(戊聚糖酶)、β－葡聚糖酶等可分解纤维性饲料原料，蛋白酶则可直接促进蛋白质原料的分解。应用这些酶制剂可直接提高蛋白质和氨基酸的利用率，这样就可有较高比例的氨基酸被用于动物的生长，而不会被动物排泄出体外(Close ，1996)。如饲料内添加蛋白分解酶，能够改善氮利用率。添加酶制剂可改善氮利用率高达34％之多(Han，2000)，断奶仔猪日粮添加1％木聚糖酶时，氮利用率提高34％，添加1％的纤维素酶和果胶酶时，氮利用率改善23％。冯定远等(1997，1999，2000)的试验也显示，添加β－葡聚糖酶、木聚糖酶和蛋白酶等，可提高猪的蛋白质消化率16.5％，改善生长性能。
第二种途径是应用理想蛋白质的原理配制猪的日粮。通过氨基酸平衡(一般是通过使用多种氨基酸添加剂)使蛋白质能够得到充分的利用，减少多余的氨基酸被用作能量来源。日粮蛋白质中的氨基酸模式与动物对氨基酸的需要相匹配，这一概念称之为“理想蛋白质”。日粮中氨基酸应能够满足最大瘦肉增重时的最小需要量，而过剩部分很少，这是提高蛋白质利用效率，减少氮排出造成环境污染的途径之一(Han，2000)，特别是在氨基酸不平衡的日粮中使用赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸，这样可以大大改善氮的利用。
第三种途径是饲料的加工处理，一般认为适当的加工技术对饲料原料进行加工(如膨化和其它技术)可以减少营养的代谢性浪费(Close ，1996)，制粒和膨化等加工工艺可以消除许多抗营养因子。某些抗营养因子如胰蛋白酶抑制因子、植物凝集素等均抑制蛋白质的消化利用，而消除这种影响后，可提高蛋白质的消化率和体内的利用。饲料制粒处理有改善饲料效率和降低养分排出的趋势，使干物质和氮的排泄量降低23％和22％（Heugten和Kempen，1999）。
四、 采用阶段饲喂法，减少营养排出所造成的污染
在猪场中可通过营养管理来提高养分的利用率并减少养分的浪费。一种实用的方法也许是最简单的方法那就是分阶段饲喂。一般猪的饲养期分为仔猪期、生长期和肥育期3个阶段。这种传统方式不能满足现代养猪生产需要，所以目前提出了阶段式饲养(Phase Feeding System)。过去认为猪可根据自己需求调节蛋白质采食量(Kyriazakis等，1990)，但最近一些研究报道生长肥育猪没有能力调节蛋白质食入量(Gourley等，1993；Nam和Aherne，1995) ，所以人为地调节营养摄入量的阶段式饲喂法深受关注。在环境保护方面，已证实阶段饲喂法的优越性(Jongbloed和Lenis，1992；Honeyman，1996)。猪在肥育后期，采用二阶段饲喂比采用一阶段饲喂法的氮排泄量减少8.5％(Han，2000)。饲喂阶段分得越细，不同营养水平日粮种类分得越多，越有利于减少氮的排泄。另外，公母分养配制营养水平不同的日粮，也有利于减少氮的排泄。
五、 猪饲料使用丝兰属植物提取物，减少猪舍的臭气
中美洲沙漠生长的丝兰属植物提取物可以有效地减少猪舍的氨气释放量，从而减少猪场周围环境空气质量。由于在日粮中的添加量较低(100～120g/t饲料)，使用前景很有吸引力。过去的研究认为，丝兰属植物提取物可能是通过抑制尿素酶活性而起作用，但Headon的研究结果表明是提取物中的某些成分与释放出的氨直接结合而减少氨气浓度。这说明不仅在饲料中可以直接添加丝兰属植物提取物，而且还可以在贮粪池内、冲粪沟中和猪舍内等直接使用。
六、 猪日粮中使用植酸酶，减少磷的排泄
构成猪日粮很大比例的植物性饲料原料中约占总磷2/3的磷是以植酸磷的形式存在的，在正常条件下，这些植酸形式结合的磷不能或很少能被猪禽这样的单胃动物所利用，所有未能被消化的植酸磷随粪便排出进入环境，从而可能导致环境磷污染，尤其在集约化生产地区更易发生，荷兰就是由于集约化养猪生产导致严重磷污染的国家。畜牧业发达国家已开始立法，禁止养殖业中磷的超标排放。微生物来源的植酸酶的使用是一种有效的解决这一问题的途径。
在不添加植酸酶的情况下，猪对玉米中磷的消化率仅为16％，对豆粕中磷的消化率为38％。据Cromwell等(1993)的估测，每公斤饲粮添加1000酶单位的微生物植酸酶可将约1/3的不可利用磷转化为可利用磷。每公斤饲粮添加500酶单位的植酸酶可产生约0.8 g的可消化磷，相当于1.0 g磷酸一钙来源的磷或1.23 g磷酸二钙来源的磷。所以，在猪日粮中使用植酸酶可显著提高植酸磷的消化利用率，减少无机磷的添加量，从而减少猪粪便磷排出对环境的污染。另外，植酸酶可提高猪对日粮蛋白质和氨基酸及钙的消化率。因此，它可降低猪日粮的蛋白水平，减少氮排出的环境污染。
Simons等(1900)首次在猪饲料中添加微生物来源的植酸酶取得满意的结果，添加1000酶单位/kg日粮时，磷消化率提高27％～51％。仔猪饲料中添加1500酶单位/kg日粮时，提高磷消化率70％以上(Jongbloed等1991)。Cromwell 等(1993)在仔猪试验中，添加500酶单位/kg日粮的植酸酶可分别提高日增重12％～16％、饲料转化率6％、磷利用率23％～80％。最近几年有关这方面的报道很多。
七、 使用其它添加剂替代高铜添加剂，减少铜排出造成的环境污染
高铜添加剂主要用于乳猪和仔猪阶段的日粮中，用于防止猪的下痢和促进仔猪的生长发育，
但是大量的高铜添加剂(用量在125～250mg/kg)的使用，包括目前在中大猪阶段也使用高铜。使过多的铜排放于土壤和水源中，其主要危害是使土壤中的微生物减少，造成土壤板结、土壤肥力下降。有资料表明，高水平的铜会减少粪尿池中微生物的数量，微生物的作用降低，会使粪便的臭味增加。为了减少高铜添加剂的使用，可以使用其它的替代添加剂来解决防止仔猪下痢和促生长这一问题。目前可以考虑的包括高锌添加剂、卵黄抗体添加剂、益生素、寡糖、酸化剂等，其中卵黄抗体是应用于乳猪和仔猪日粮中，防止猪下痢和促生长的一种令人瞩目的新型添加剂。Marquardt等（1999）的研究表明，通过产蛋鸡免疫的方法所生产的卵黄抗体对初生和早期断奶仔猪受到大肠杆菌K88侵袭时，能得到有效的保护，使仔猪的下痢显著降低，促进仔猪的健康生长。冯定远等（2001）最近在广东进行的试验也表明，卵黄抗体可以有效地降低仔猪的下痢，提高生长性能。生物技术在饲料中的应用，为解决养猪业的环境污染问题提供了有效的手段。
