2. 西南民族大学, 生命科学与技术学院, 成都 610041;
3. 北京元创智汇生物技术有限公司, 北京 100020;
4. 河北科技师范学院动物科技学院, 秦皇岛 066004
, ZHANG Liyang1, MA Xuelian1, WANG Liangzhi2, LIU Dongyuan3, XING Guanzhong4, YANG Liu4, LI Sufen4, LIAO Xiudong1, LÜ Lin1
, LUO Xugang1
2. College of Life Science and Technology, Southwest Minzu University, Chengdu 610041, China;
3. Beijing Yuanchuang Zhihui Biotechnology Co., Ltd, Beijing 100020, China;
4. College of Animal Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Qinhuangdao 066004, China
磷是动物必需的矿物元素之一，具有重要的生物学功能。其对于动物的骨骼矿化、核酸代谢、能量代谢、脂质代谢、酶的激活以及体液酸碱平衡等都具有重要作用[1]。为满足动物对磷的需要，饲粮中常添加大量无机矿物质磷，其属于不可再生资源，全球磷供给存在潜在危机，另外，畜禽养殖业中大量未消化磷的排放导致环境污染[2-4]。因此，在畜禽生产中合理利用磷资源十分重要。我国畜禽饲料资源中矿物质元素磷的含量分布缺少相关的调查数据，现在实际生产中使用的饲料原料磷含量多为参考NRC或中国饲料原料数据库中的平均数值。然而，同一种饲料原料因产地的不同其营养成分指标存在很大的差异，影响了饲粮配方的准确性和有效性[5]。
本研究旨在通过对我国各省(市、自治区)主要饲料原料中磷含量的测定，了解不同地区各种饲料原料中磷元素的含量和分布状况，为我国畜禽生产中动物饲粮的精准配制及合理补充磷元素提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 样品采集 1.1.1 采样点根据我国不同区域主要畜禽饲料资源的分布情况，结合各省(市、自治区)的2013年各原料总产量及其在各县(市)或企业总产量占全省合计总产量的比例，确定各省(市、自治区)及其各县(市)或代表性企业的样品数；同时还根据谷物籽实、牧草或秸秆饲料在各县(市)的镇(乡)分布情况，确定各县(市)的代表性镇(乡)及其样品数。于2016年1月至2018年6月期间，在我国除港澳台外的31个省、直辖市和自治区采集了40种共4 054个饲料样品，样品均采自当地农户、农场或饲料原料加工企业，且饲料原料加工企业的原料也是产自当地。采样时应用GPS定位并拍照，并按照编码方案标示条形码后，带回实验室待测。
1.1.2 样品种类根据当地实际情况，选择与动物饲料有关的谷物籽实(玉米、小麦、稻谷和大麦)、谷物籽实加工副产品(次粉、小麦麸、玉米DDGS、小麦DDGS、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、碎米和米糠)、植物性蛋白饲料(豆粕、菜籽粕、棉籽粕、花生粕、亚麻粕、葵花粕和膨化大豆)、动物蛋白饲料(鱼粉、肉粉、水解羽毛粉、血浆蛋白粉和血球蛋白粉)、牧草类饲料资源(羊草、苜蓿、黑麦草和青贮玉米)、秸秆类饲料(稻秸、玉米秸、小麦秸和甘薯藤)与矿物质饲料原料(石粉、骨粉、贝壳粉和磷酸氢钙)，以便较全面地了解饲料原料中磷元素的含量。
1.2 样品处理及分析方法 1.2.1 样品处理为保证分析结果的一致性和可靠性，所采样品均集中于中国农业科学院北京畜牧兽医研究所统一处理。样品经挑选、清洁、风干、混合均匀后以四分法缩减分取试样，使用不锈钢小型高速粉碎机(IL-04BL)粉碎，装入自封袋于冷库保存，并注明样品名称、编号、条形码等信息。
1.2.2 分析方法准确称取样品，经浓硝酸和双氧水浸泡后在MARS6高通量密闭微波消解系统(微波消解仪，CEM，美国)上消化，使用IRIS IntrepidⅡ等离子体发射光谱仪(TE，美国)测定饲料原料中总磷含量，采用国家标准物质猪肝粉(GBW10051，地球物理地球化学勘察研究所)作为对照，检查分析的可靠性。
1.2.3 数据处理所有数据均采用SAS 9.0[6]软件中的一般线性模型(GLM)程序进行方差分析，最小显著差异(LSD)法进行各组间差异显著性检验，以P＜0.05为差异显著性标准。
2 结果 2.1 各种饲料原料中磷含量分布所采集的饲料原料样品总磷含量测定结果分类列于表 1~4中。可以看出，各类饲料原料之间磷含量存在较大差异，变化范围在0.35%~7.77%。磷含量分布规律是矿物质饲料＞动物性蛋白饲料＞植物性蛋白饲料＞谷类籽实加工副产品＞牧草类饲料＞秸秆类饲料＞谷类籽实。
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表 1 谷类籽实及其加工副产品中磷含量分布(风干基础) Table 1 Distribution of P contents in cereals and cereal by-products (air-dry basis) |
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表 2 植物性、动物性蛋白饲料中磷含量分布(风干基础) Table 2 Distribution of P contents in plant and animal protein feeds (air-dry basis) |
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表 3 牧草类、秸秆类饲料中磷含量分布(风干基础) Table 3 Distribution of P contents in forage and straw feeds (air-dry basis) |
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表 4 矿物质饲料中磷含量分布(风干基础) Table 4 Distribution of P contents in mineral feeds (air-dry basis) |
同一类别中部分不同原料间的磷含量也存在显著差异(P＜0.05)，鱼粉和水解羽毛粉的磷含量(分别为23 350和5 207 mg·kg-1)差距最大(P＜0.000 1)。谷类籽实经加工后得到的副产品，除碎米外，均对磷有富集作用，小麦麸磷含量是全麦粒的3.0倍，米糠是全稻谷籽粒的5.7倍，这同一些其它矿物元素在籽实中的分布规律相类似，多集中于籽实的表皮层。同种饲料作物不同部位的磷含量也有很大差异，如小麦秸和稻秸中的磷含量均高于其籽实，玉米秸中的磷含量低于其籽实。
2.2 不同地区饲料原料中磷含量分布为了明确各地区自然条件对饲料原料中磷含量的影响程度，选择了3种较常见且采集面较广的饲料原料(玉米、小麦和豆粕)，以省(区)为单位进行平均磷含量的比较(表 5)。由结果得出，不同地区的同一种饲料原料磷含量波动范围较大，差异显著(P＜0.05)，玉米磷含量广西最高为4 041 mg·kg-1，内蒙古最低为2 116 mg·kg-1，两者相差1 925 mg·kg-1；小麦磷含量新疆最高为4 045 mg·kg-1，山西最低为3 154 mg·kg-1，两者相差891 mg·kg-1；豆粕磷含量河北最高为11 550 mg·kg-1，内蒙古最低为6 519 mg·kg-1，两者相差5 031 mg·kg-1。
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表 5 我国部分省(市、自治区)玉米、小麦及豆粕中磷含量分布(风干基础) Table 5 Distribution of P contents of corns, wheats and soybean meals in some provinces (cities, municipalities) in China (air-dry basis) |
IRIS IntrepidⅡ等离子体发射光谱仪具有波长范围大、分辨率高、快速、精确与灵活的特点。帕尔哈提等[7]使用IRIS IntrepidⅡ等离子体发射光谱仪测定了动物骨质和骨髓样品中常量和微量元素，各元素线性关系良好，检出限为0.13~3.99 μg·L-1，精密度RSD为0.2%~2.7%，回收率为92.5%~101.4%。苏冰霞等[8]利用IRIS IntrepidⅡ等离子体发射光谱仪测定了茶叶中各种矿物质元素的含量，回收率为89.0%~120%。因此本研究使用IRIS IntrepidⅡ等离子体发射光谱仪测定磷含量，得到的数据精密度和其它指标良好。
品种、生长环境(土壤类型、降雨量、气温等)、农业技术(施肥)加工工艺等都会对饲料原料中磷含量产生影响[9-17]。Huang等[18]测定了13种常用猪饲料原料的矿物质含量，发现玉米加工副产品中的磷含量高于玉米，且小麦磷含量为0.34%，与本研究结果一致。李珊珊等[19]对宁夏固原、内蒙古赤峰、甘肃秦安、河北张家口4个春谷区域的优质谷子样品的营养物质进行了测定与分析，发现‘张杂谷6号’矿物质含量普遍高于玉米、小麦、大米，与本研究中不同谷类籽实原料中磷含量差异显著的结果相一致，说明不同作物对磷的富集能力存在差异，因此在不影响配方营养水平的情况下可以考虑合理选用不同原料，节约磷资源，降低成本。杨淑芬[20]研究发现，不同土壤类型下玉米、稻谷的微量元素含量差异显著；Liu等[21]调查了美国5个地区来源的46个面包渣的营养组成，发现磷含量具有明显的地区差异性。这些结果与本研究中不同省份饲料原料中磷含量差异显著的结果相一致。本次调查中玉米和豆粕的磷含量测定结果(分别为3 268和7 941 mg·kg-1，风干基础)高于NRC[22]中玉米和豆粕的磷含量(分别为2 600和7 100 mg·kg-1，风干基础)，提示国内原料和进口原料、不同加工工艺生产的原料间存在营养成分的差异。另一方面近些年由于饲料中大量添加无机磷，动物未吸收的磷经粪便排泄到环境中，提高了土壤中磷的含量，因而也可能提高了植物性饲料原料中磷的含量。苏琪等[23]对全国28个省的1 639个主要粮食、饲料样品进行分析，发现同一种作物在不同地区之间锌含量无显著差异，这与本次调查中磷含量分布的规律不同，可能与调查的元素不同有关，也可能与近年来饲料中矿物质原料的使用导致土壤中矿物质含量的差异有关[24-26]。根据我国猪、鸡饲养标准及美国NRC猪、鸡营养需要量中推荐的磷需要量[22, 27-30]，作为能量饲料在饲粮中添加量最大的谷类籽实均不能满足猪、鸡对磷的需要，而且植物性饲料原料如谷类籽实及其加工副产品和植物性蛋白饲料中的磷多为猪、鸡难以利用的植酸磷，会提高猪、鸡对磷的需要量。
4 结论本次调查结果表明，我国不同类别饲料原料中磷含量和不同地区同一类饲料原料中磷含量分布均存在较大差异，简单地使用饲料原料的磷含量平均值配制饲粮会影响其准确性。本调查结果对于生产者了解饲料原料中实际磷含量，精准配制饲粮，以确保动物的健康及高效生产，降低饲料成本及减少磷元素排放对环境的污染，均具有重要意义。
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