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實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略,推進(jìn)飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系的創(chuàng)新和發(fā)展

2015-01-18 12:01盧德勛
飼料工業(yè) 2015年1期
關(guān)鍵詞:營(yíng)養(yǎng)學(xué)組學(xué)營(yíng)養(yǎng)

■盧德勛

(內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院,內(nèi)蒙古呼和浩特 010031)

飼料科學(xué)真正從其他相關(guān)學(xué)科中分離出來并成為一門獨(dú)立的現(xiàn)代化科學(xué)只是20世紀(jì)后期的事。在現(xiàn)代飼料工業(yè)建立和發(fā)展以及動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)科學(xué)進(jìn)步的不斷推動(dòng)下,飼料科學(xué)進(jìn)入了現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的快車道。飼料科學(xué)現(xiàn)已成為一門新興的現(xiàn)代科學(xué),其重要標(biāo)志就是基本上形成了現(xiàn)代科學(xué)理論和技術(shù)體系。當(dāng)前國(guó)際上飼料科學(xué)正在面臨著實(shí)現(xiàn)后現(xiàn)代化目標(biāo)的歷史任務(wù)。這個(gè)歷史任務(wù)的基本內(nèi)容就是:與時(shí)俱進(jìn),與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科一起攜手推進(jìn)實(shí)現(xiàn)學(xué)科整體思維方式由分析思維向系統(tǒng)思維的歷史性轉(zhuǎn)變,通過創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)學(xué)科發(fā)展,最終實(shí)現(xiàn)打造具有鮮明時(shí)代特征的飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系升級(jí)版的戰(zhàn)略目標(biāo)。本文將對(duì)這一論題進(jìn)行集中探討。

1 飼料科學(xué)的發(fā)展歷程回顧

人類對(duì)飼料利用的認(rèn)識(shí),可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。我們的祖先在長(zhǎng)期的包括養(yǎng)殖業(yè)在內(nèi)的農(nóng)業(yè)實(shí)踐中積累了大量飼料和營(yíng)養(yǎng)學(xué)知識(shí),認(rèn)識(shí)到食物和飼料的不可代替性,形成了樸素的飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值概念。比如早在古羅馬時(shí)代普里尼(公元23~97年)就提出“改進(jìn)飼養(yǎng)才能獲得良好的家畜生產(chǎn)效益”,并提出“適時(shí)收割的干草比成熟時(shí)收割的要好”。這些知識(shí)畢竟都是片斷的、零碎的、表面的,而且它們都包含在博物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)藝等實(shí)用學(xué)科內(nèi)。隨著養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步,人類對(duì)飼料和營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究取得了空前成就,逐漸向形成并完成各自獨(dú)立學(xué)科的方向發(fā)展。與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科相比,飼料科學(xué)真正從其他相關(guān)學(xué)科中分離出來是在更晚一些時(shí)候,它最終成為一門獨(dú)立的現(xiàn)代化科學(xué)只是20世紀(jì)后期的事。迄今為止,飼料科學(xué)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了3個(gè)不同的歷史發(fā)展階段。

1.1 初級(jí)發(fā)展階段

在飼料科學(xué)發(fā)展的整個(gè)歷程中,和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)一直處于相互促進(jìn),共同發(fā)展?fàn)顟B(tài)。飼料科學(xué)的初級(jí)發(fā)展階段是指到上世紀(jì)30年代后期動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)正式從相關(guān)學(xué)科中分離出來,最終形成完整的現(xiàn)代學(xué)科體系以前這段時(shí)期。在這一時(shí)期內(nèi),飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)都沒有從相關(guān)學(xué)科中獨(dú)立分離出來,一部分飼料科學(xué)理論和技術(shù)包含在飼養(yǎng)和養(yǎng)殖技術(shù)學(xué)科中,比如美國(guó)著名學(xué)者F.B.Morrison的著作“Feeds and Feed?ing”。此時(shí),飼料科學(xué)研究主要集中在飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定方面。1810年Thear提出了干草等價(jià)和飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的雛形。1854年Haubuer第一個(gè)進(jìn)行了動(dòng)物的消化試驗(yàn),以黑箱法研究動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)素利用狀況的技術(shù)出現(xiàn)了突破。1860年Hanneberg和Stohmann提出了飼料的概略養(yǎng)分分析方案,一直沿用到現(xiàn)在。這一領(lǐng)域的研究促進(jìn)了動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)相關(guān)理論和技術(shù)的發(fā)展,成為飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)學(xué)科發(fā)展的重要引擎。

1.2 學(xué)科基礎(chǔ)奠定階段

在分析化學(xué)、生物化學(xué)和生理學(xué)發(fā)展的推動(dòng)下,動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)發(fā)展十分迅速。到本世紀(jì)30年代后期,動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)正式從相關(guān)學(xué)科中分離出來,最終形成完整的現(xiàn)代學(xué)科體系。其主要標(biāo)志是美國(guó)Maynard所著的“動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)”一書在1937年的出版。在這一時(shí)期內(nèi),動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究成果不斷涌現(xiàn),大大帶動(dòng)了飼料科學(xué)的跨越性發(fā)展。例如:

——應(yīng)用平衡法研究飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值并進(jìn)而研究動(dòng)物的能量需要提出了一系列能量體系;

——維生素、氨基酸、必需脂肪酸和一些常量元素和微量元素相繼發(fā)現(xiàn),并對(duì)其營(yíng)養(yǎng)生理作用進(jìn)行了研究;

——1944年美國(guó)NRC頒布了第一批營(yíng)養(yǎng)供給量標(biāo)準(zhǔn)(牛、羊、豬、禽、馬),以后每隔幾年修訂一次。

在這一時(shí)期內(nèi),還值得一提的是,動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和飼料科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化方面也取得了顯著成績(jī)。1930年世界上出現(xiàn)了第一批蛋白質(zhì)飼料工業(yè)。40年代開始研究和應(yīng)用多種飼料添加劑,混合飼料配方和工藝日趨完善。60年代產(chǎn)生了“全價(jià)配合飼料”的概念,工業(yè)合成維生素和氨基酸獲得成功。這些重大事件的出現(xiàn)清楚地說明動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)和飼料技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程已經(jīng)起步,為飼料科學(xué)最終成為一門獨(dú)立的現(xiàn)代化學(xué)科體系和形成現(xiàn)代學(xué)科的大發(fā)展格局奠定了基礎(chǔ)。

1.3 現(xiàn)代化學(xué)科體系建立和發(fā)展階段

在上世紀(jì)后期,飼料科學(xué)終于首次建立并形成獨(dú)立的現(xiàn)代化學(xué)科體系,特別是形成產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的全面發(fā)展格局。這是一個(gè)飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)大發(fā)展、大突破的時(shí)期。到目前為止,在世界范圍內(nèi)飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)一直處于持續(xù)發(fā)展時(shí)期。在這一時(shí)期具有影響的標(biāo)志性事件包括:

——反芻動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)從一般營(yíng)養(yǎng)學(xué)中間正式分化出來;

——瘤胃發(fā)酵調(diào)控實(shí)用化;

——環(huán)境與營(yíng)養(yǎng)相互關(guān)系的研究受到了廣泛關(guān)注;

——畜禽能量指標(biāo)和蛋白質(zhì)指標(biāo)在克服表觀性方面有重大突破;

——?jiǎng)游餇I(yíng)養(yǎng)代謝模型化、計(jì)算機(jī)化異軍突起;

——新型添加劑的研制出現(xiàn)了新勢(shì)頭;

——飼料工業(yè)成為世界工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。

回顧飼料科學(xué)的發(fā)展歷程,我們可以清楚地看到兩個(gè)重要發(fā)展特征:

①在飼料科學(xué)發(fā)展的整個(gè)歷程中,和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)一直處于相互促進(jìn),共同發(fā)展?fàn)顟B(tài)。飼料科學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程離不開動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程;飼料科學(xué)體系與時(shí)俱進(jìn)離不開動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科體系的現(xiàn)代化進(jìn)程,也離不開動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步。

②在學(xué)科發(fā)展過程中,特別是應(yīng)用科學(xué)一般要經(jīng)過理論研究——技術(shù)研發(fā)——成果推廣——進(jìn)入市場(chǎng)——產(chǎn)業(yè)化這幾個(gè)環(huán)節(jié)和步驟。飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)在相互促進(jìn)和共同發(fā)展的過程中,特別在成果推廣、進(jìn)入市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)化這幾個(gè)環(huán)節(jié)上結(jié)合地非常緊密,幾乎達(dá)到誰也離不開誰的程度。顯然,在飼料科學(xué)發(fā)展歷程中,它不斷從動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)發(fā)展成就中汲取源源不斷的理論和技術(shù)成果,同時(shí)又從飼料產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用以及飼料工業(yè)產(chǎn)業(yè)化中獲得巨大的發(fā)展動(dòng)力,使之成為飼料科學(xué)得天獨(dú)厚學(xué)科的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。

2 時(shí)代呼喚著現(xiàn)行飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系與時(shí)俱進(jìn)

任何科學(xué)理論和技術(shù)體系都要隨著科學(xué)認(rèn)識(shí)和實(shí)踐發(fā)展而與時(shí)俱進(jìn),不斷向前發(fā)展。飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系所以必須與時(shí)俱進(jìn),這首先是和現(xiàn)行飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系的歷史局限性分不開的。這些歷史局限性固然與飼料科學(xué)發(fā)展中所處的歷史條件有關(guān),同時(shí)也和飼料科學(xué)與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)相互依存的特殊關(guān)系有密切關(guān)系。飼料科學(xué)后現(xiàn)代化歷史任務(wù)就是以最終克服當(dāng)前飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系存在的這些歷史局限性而提出來的。這些歷史局限性主要表現(xiàn)在:

——以分析思維占主導(dǎo)地位的飼料科學(xué)整體思維方式和現(xiàn)有理論體系面臨著一個(gè)與時(shí)俱進(jìn)的時(shí)代大課題;

——飼料科學(xué)的理論和技術(shù)體系仍然沒有完全擺脫唯生產(chǎn)效益飼養(yǎng)決策觀的束縛;

——飼料科學(xué)理論中長(zhǎng)期存在的評(píng)定指標(biāo)的表觀性和日糧內(nèi)飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可加性原則是阻礙飼料科學(xué)理論創(chuàng)新的兩大歷史缺陷;

——單打一的陳舊技術(shù)理念或明或暗,或多或少地一直束縛著飼料的利用和開發(fā);

——傳統(tǒng)的日糧配合技術(shù)有待充實(shí)和創(chuàng)新,急待構(gòu)建現(xiàn)代的理論和技術(shù)體系;

——缺乏具有時(shí)代特征的飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定和飼用效果評(píng)價(jià)技術(shù)體系。

飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系的這些歷史局限性和與它一直處于聯(lián)手發(fā)展態(tài)勢(shì)的動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論的不徹底性以及不完整性有著密切關(guān)聯(lián)。

現(xiàn)行飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系所以必須與時(shí)俱進(jìn)的另一個(gè)重要理由就是時(shí)代呼喚著飼料科學(xué)必須盡快實(shí)現(xiàn)學(xué)科整體思維方式由分析思維向系統(tǒng)思維的歷史轉(zhuǎn)變。生物科學(xué)在知識(shí)積累、建立和最終形成獨(dú)立學(xué)科體系的現(xiàn)代化歷程中,深深打上了當(dāng)時(shí)的主流思維方式的烙印,都經(jīng)歷了古代整體論思維——分析思維——系統(tǒng)思維的發(fā)展階段。一部科學(xué)史告訴我們,任何學(xué)科的理論和技術(shù)體系的與時(shí)俱進(jìn),首先是從學(xué)科的整體思維方式轉(zhuǎn)變開始的。學(xué)科整體思維方式從分析時(shí)代進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)代是任何學(xué)科理論和技術(shù)體系現(xiàn)代化的根本標(biāo)志之一。到目前為止,不少生物學(xué)科已經(jīng)完成了由分析時(shí)代進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)代這一歷史性轉(zhuǎn)變,建立了具有時(shí)代特征的現(xiàn)代學(xué)科理論和技術(shù)體系;同時(shí)也有一些生物學(xué)科正在處于實(shí)現(xiàn)這一歷史轉(zhuǎn)變的進(jìn)程中。動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)就是一門屬于后者的生物科學(xué)分支。和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)相互促進(jìn),共同發(fā)展的飼料科學(xué)在學(xué)科發(fā)展中也必須要經(jīng)歷并盡快實(shí)現(xiàn)這一歷史轉(zhuǎn)變。飼料科學(xué)的整體思維方式最終實(shí)現(xiàn)由分析思維向系統(tǒng)思維的歷史性轉(zhuǎn)變,是歷史發(fā)展的必然,是飼料科學(xué)現(xiàn)代化發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志。系統(tǒng)思維方式代表了現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì),為現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展提供了理論指導(dǎo)和方法,也為飼料科學(xué)在后現(xiàn)代化時(shí)代構(gòu)建新的理論和技術(shù)體系插上了騰飛的翅膀。

現(xiàn)行飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系之所以必須與時(shí)俱進(jìn)還有一個(gè)重要理由就是和當(dāng)前正在發(fā)生的飼養(yǎng)決策觀的重大轉(zhuǎn)變是密切相關(guān)的。飼養(yǎng)決策觀決定飼料科學(xué)的理論和技術(shù)體系的全局。飼養(yǎng)決策觀是決定飼料利用、產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)運(yùn)用的重要因素,也是決定養(yǎng)殖業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展的首要方面。長(zhǎng)期以來,唯生產(chǎn)效益的飼養(yǎng)決策觀一直在飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論和技術(shù)體系中占據(jù)著統(tǒng)治地位。近年來,唯生產(chǎn)效益的飼養(yǎng)決策觀越來越受到業(yè)界內(nèi)外的質(zhì)疑,但是到目前為止,飼料科學(xué)的理論和技術(shù)體系仍然沒有完全擺脫唯生產(chǎn)效益觀的束縛。當(dāng)前,一個(gè)最重要的任務(wù)就是在飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系的方方面面,徹底破除唯生產(chǎn)效益觀,樹立科學(xué)的飼養(yǎng)決策觀。

唯生產(chǎn)效益的飼養(yǎng)決策觀在飼料科學(xué)技術(shù)方面主要有以下兩個(gè)方面的表現(xiàn):

——在飼料利用方面,只重視畜禽生產(chǎn)性能指標(biāo),忽視動(dòng)物健康,忽視畜禽養(yǎng)殖對(duì)環(huán)境的影響以及畜產(chǎn)品品質(zhì)和安全;

——在制定技術(shù)方案和使用技術(shù)時(shí)往往是單打一,所采用的技術(shù)往往具有頭痛醫(yī)頭,腳痛醫(yī)腳,治標(biāo)不治本的特點(diǎn)。

從技術(shù)層面講,唯生產(chǎn)效益的飼養(yǎng)決策觀是造成畜產(chǎn)品安全事故不斷發(fā)生,養(yǎng)殖業(yè)急功近利,使養(yǎng)殖業(yè)無法真正做到健康、可持續(xù)發(fā)展的根本原因所在。顯然,深受唯生產(chǎn)效益飼養(yǎng)決策觀影響的傳統(tǒng)飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足適應(yīng)保障食品安全,生產(chǎn)綠色畜產(chǎn)品和發(fā)展環(huán)境友好型的現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的時(shí)代要求,時(shí)代呼喚著飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系與時(shí)俱進(jìn),不斷創(chuàng)新。

3 飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系升級(jí)版的基本框架

筆者(2004、2014)總結(jié)國(guó)際上的最新研究成果并應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)理論和方法,提出了一個(gè)具有時(shí)代特征的動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)理論和技術(shù)體系。這個(gè)以系統(tǒng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)命名的嶄新的動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)理論和技術(shù)體系是我國(guó)學(xué)者推動(dòng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)理論和技術(shù)體系與時(shí)俱進(jìn)的一次重要的歷史性創(chuàng)舉。這一重大理論創(chuàng)新成果決不是僅僅限于對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論和技術(shù)局部性創(chuàng)新,而是對(duì)整個(gè)傳統(tǒng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論和技術(shù)體系的創(chuàng)新。它涉及到動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)整體學(xué)科思維方式、研究范圍和內(nèi)容、乃至到研究方法和技術(shù)手段更新的全局性戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變,必將推動(dòng)世界范圍內(nèi)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)整個(gè)理論和技術(shù)體系的發(fā)展和進(jìn)步??梢灶A(yù)期,經(jīng)過不太長(zhǎng)的歷史發(fā)展時(shí)期,沿用近百年的傳統(tǒng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論和技術(shù)體系必將最終被具有時(shí)代特征的現(xiàn)代動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論和技術(shù)所代替,動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)整個(gè)學(xué)科將達(dá)到歷史上從未有過的發(fā)展水平。

隨著國(guó)際動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)整個(gè)理論和技術(shù)體系的發(fā)展和進(jìn)步,時(shí)代也在呼喚著飼料科學(xué)與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)一起同步進(jìn)行整個(gè)理論和技術(shù)體系與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新工程,盡早實(shí)現(xiàn)完成現(xiàn)行體系全面升級(jí)的戰(zhàn)略目標(biāo)。飼料科學(xué)這一創(chuàng)新工程也是一個(gè)涉及飼料科學(xué)整體學(xué)科思維方式、研究范圍和內(nèi)容、乃至到研究方法和技術(shù)手段更新的全局性戰(zhàn)略工程。不過,鑒于飼料科學(xué)的發(fā)展歷史和學(xué)科定位特殊性,飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系的創(chuàng)新工程有著與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)一些不同的特點(diǎn),其中包括:①由于飼料學(xué)科屬于應(yīng)用科學(xué),其理論和技術(shù)體系的創(chuàng)新主要不在于傳統(tǒng)研究范圍的擴(kuò)大,而重點(diǎn)放在學(xué)科內(nèi)涵創(chuàng)新上,特別是研究?jī)?nèi)容、方法和技術(shù)的創(chuàng)新。由于飼料科學(xué)學(xué)科整體思維方式實(shí)現(xiàn)由分析思維向系統(tǒng)思維的歷史轉(zhuǎn)變而引起的學(xué)科體系的全局性變化以及最近幾十年動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和飼料科學(xué)研究所取得的巨大進(jìn)展,飼料科學(xué)學(xué)科內(nèi)涵的創(chuàng)新已經(jīng)成為一個(gè)刻不容緩的時(shí)代要求;②由于長(zhǎng)期以來,動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科和飼料學(xué)科在學(xué)科形成和發(fā)展中形成的互為依存、相互推動(dòng)、共同發(fā)展的密切關(guān)系,國(guó)際范圍內(nèi)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論和技術(shù)體系創(chuàng)新工程的發(fā)展大潮,必然會(huì)強(qiáng)烈推動(dòng)著飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系創(chuàng)新工程的迅速發(fā)展,也會(huì)對(duì)飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系創(chuàng)新工程產(chǎn)生極其深刻的影響。

經(jīng)過幾年的反復(fù)醞釀,筆者在2014年首次鄭重提出一個(gè)飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系升級(jí)版的基本框架,供同行進(jìn)一步討論和完善(見圖1)。

由圖1可知,這一基本框架包括三大部分,即飼料的營(yíng)養(yǎng)理論基礎(chǔ)和相關(guān)技術(shù)、日糧學(xué)理論體系和日糧優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)體系、飼料科學(xué)飼用技術(shù)及其集成。在這三大部分中,從表面上看來,第一部分內(nèi)容和傳統(tǒng)體系沒有什么區(qū)別,但具體內(nèi)容卻有很大不同,特別是飼料的營(yíng)養(yǎng)組成、營(yíng)養(yǎng)特性和飼料的消化、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收、代謝和利用方面,其內(nèi)涵有極大的不同,充分反映出由于學(xué)科整體思維方式改變所產(chǎn)生的巨大影響和近年來生物科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和進(jìn)步。第二、三部分的內(nèi)容則更是與傳統(tǒng)體系相關(guān)內(nèi)容有根本性不同,是屬于整體性、全局性創(chuàng)新部分。

這一飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系升級(jí)版的基本框架具有以下基本特征:

第一、現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)思維方式是飼料科學(xué)學(xué)科整體思維方式。這是與傳統(tǒng)理論和技術(shù)體系根本性區(qū)別所在。與傳統(tǒng)體系相比,這種學(xué)科整體思維方式具有整體性、協(xié)調(diào)性和動(dòng)態(tài)性三大特點(diǎn),顯示出它的時(shí)代性和巨大科學(xué)優(yōu)勢(shì)。

第二、實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控是新版飼料科學(xué)理論和技術(shù)的根本目標(biāo),鮮明地體現(xiàn)出新版飼料科學(xué)具有鮮明的控制科學(xué)的學(xué)科特征。

第三、系統(tǒng)集成型的研究技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)體系是飼料科學(xué)技術(shù)體系升級(jí)版區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)的標(biāo)志性技術(shù)體系。飼料營(yíng)養(yǎng)工程是飼料科學(xué)體系升級(jí)版將其理論和技術(shù)用于養(yǎng)殖實(shí)踐的技術(shù)橋梁。

圖1 飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系升級(jí)版的基本框架

第四、首次提出的日糧學(xué)理論和技術(shù)體系是飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系升級(jí)版中的核心部分。它的提出是飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系創(chuàng)新工程中最為矚目的歷史性事件。

4 飼料科學(xué)理論和技術(shù)研究、創(chuàng)新的重點(diǎn)領(lǐng)域

4.1 飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定理論和技術(shù)

飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值是對(duì)飼料飼用價(jià)值量化評(píng)估的技術(shù)參數(shù)。它是飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系的最重要的核心組成部分之一。飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的評(píng)定是飼料品質(zhì)評(píng)價(jià)、飼料利用和日糧設(shè)計(jì)以及飼料資源開發(fā)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作,能為飼料科學(xué)利用技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。這項(xiàng)工作有其自身的特點(diǎn):一是不同飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的差異性。飼料種類繁多,因其品種、來源、產(chǎn)地和加工調(diào)制方法不同,不同的飼料原料或產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值均有很大不同;二是評(píng)定的層次性?,F(xiàn)行的評(píng)定指標(biāo)和方法分為飼料原料和日糧層次、消化道層次、代謝層次和機(jī)體整體黑箱層次等四個(gè)層次。在現(xiàn)行飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系中,飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定理論和技術(shù)存在著兩個(gè)重要的歷史缺陷,這就是評(píng)定指標(biāo)的黑箱性或表觀性和評(píng)定技術(shù)的非集成性。它極大地影響著這項(xiàng)技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步,特別是動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷向前推進(jìn),飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定技術(shù)出現(xiàn)了一些值得關(guān)注的新的發(fā)展趨勢(shì),其中包括:飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定指標(biāo)的整體化、飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定的多元化、營(yíng)養(yǎng)模擬技術(shù)在飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定中的應(yīng)用等等,特別是先進(jìn)的測(cè)試手段發(fā)展大大促進(jìn)了飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定技術(shù)的現(xiàn)代化進(jìn)程。在這一領(lǐng)域應(yīng)重點(diǎn)研究以下幾個(gè)方面:

4.1.1 現(xiàn)代飼料化學(xué)營(yíng)養(yǎng)組成和物理營(yíng)養(yǎng)特性理論以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定新指標(biāo)體系的研究

由于科學(xué)技術(shù)水平的限制,傳統(tǒng)飼料科學(xué)長(zhǎng)期以來重點(diǎn)關(guān)注的只能是飼料的化學(xué)組成。至今一直沿用著100多年來由德國(guó)學(xué)者Henneberg和Stohmann(1860)提出的飼料概略分析方案來評(píng)定飼料營(yíng)養(yǎng)組成。這一技術(shù)方案構(gòu)成了飼料科學(xué)理論中評(píng)定指標(biāo)表觀性的技術(shù)基礎(chǔ)。

飼料的化學(xué)營(yíng)養(yǎng)組成是指飼料中含有的與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)代謝有關(guān)的各種物質(zhì)組成。這些物質(zhì)主要包括:

——營(yíng)養(yǎng)物質(zhì):為動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)代謝提供的營(yíng)養(yǎng)底物;

——營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì):在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)代謝中具有調(diào)控功能的物質(zhì);

——反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì):對(duì)動(dòng)物或人類健康不利的物質(zhì)。

筆者(2004、2011和2013)正式提出飼料的化學(xué)營(yíng)養(yǎng)組成包括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、兼性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)和反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)四個(gè)組成部分。其中,除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、兼性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)是大家熟知的概念外,筆者針對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)學(xué)界流行的“抗?fàn)I養(yǎng)因子”的術(shù)語,建議用“反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”術(shù)語代替。所謂反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(Antinutrients)是指那些飼料中固有的或經(jīng)過污染進(jìn)入飼料的對(duì)動(dòng)物或人類健康不利的物質(zhì),如殺蟲劑、除草劑、農(nóng)藥、抗生素和殘留的激素、硝酸鹽、三氯甲烷、鉛、鋁和重金屬等多種物質(zhì)。動(dòng)物對(duì)反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入存在一個(gè)閾值。一旦這些物質(zhì)的負(fù)荷超過了動(dòng)物自身的解毒能力,就會(huì)影響健康,導(dǎo)致疾病。這些反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都具有反營(yíng)養(yǎng)作用,諸如阻止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用,或者加速營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排泄流失,并對(duì)動(dòng)物健康產(chǎn)生有害影響等。這里,應(yīng)當(dāng)特別指出的是不能將所有能產(chǎn)生反營(yíng)養(yǎng)作用的物質(zhì)都一律認(rèn)為是反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。飼料中具有提供營(yíng)養(yǎng)底物或有營(yíng)養(yǎng)活性功能的物質(zhì),如果利用不當(dāng),也會(huì)產(chǎn)生“反營(yíng)養(yǎng)作用”,比如纖維物質(zhì)和單寧即屬此例。將反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和反營(yíng)養(yǎng)作用加以區(qū)別,對(duì)于正確認(rèn)識(shí)在飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中過去認(rèn)為是“抗?fàn)I養(yǎng)因子”那些物質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)作用有重要意義。

長(zhǎng)期以來,飼料科學(xué)對(duì)飼料化學(xué)營(yíng)養(yǎng)組成的研究中存在三個(gè)重要的缺陷,一是太重視對(duì)飼料化學(xué)組成的研究,往往忽視對(duì)飼料化學(xué)營(yíng)養(yǎng)組成的深入探討?!帮暳匣瘜W(xué)組成”和“飼料化學(xué)營(yíng)養(yǎng)組成”雖然只有兩字之差,但卻有根本的區(qū)別。因?yàn)轱暳匣瘜W(xué)營(yíng)養(yǎng)組成并非僅僅由飼料本身的化學(xué)組成所決定,而是由飼料和動(dòng)物的互作因素共同決定的。二是重視對(duì)常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的研究,由于過去技術(shù)手段限制,對(duì)飼料中微量成分,特別是營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。三是只重視對(duì)飼料中與動(dòng)物生產(chǎn)性能指標(biāo)有關(guān)的化學(xué)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)研究,忽視對(duì)飼料中與動(dòng)物健康有關(guān)的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的研究??傊?,當(dāng)前在飼料化學(xué)營(yíng)養(yǎng)組成理論方面的研究急需繼續(xù)深入、加強(qiáng),以最終建立現(xiàn)代飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定新指標(biāo)體系。

到目前為止,由于認(rèn)識(shí)或研究條件等方面的原因,飼料物理營(yíng)養(yǎng)特性理論的研究尚未得到足夠廣泛和深入的研究,仍然是當(dāng)前飼料科學(xué)理論和技術(shù)研究的另一個(gè)短板。飼料營(yíng)養(yǎng)物理特性包括有許多指標(biāo),比如粒度、消化道內(nèi)流通效率(kp)、溶解度和揮發(fā)性、飼料氣味和滋味、水合作用(Hydration)、緩沖性和離子交換特性等。法國(guó)INRA提出的充盈度單位(UEM)就是一個(gè)飼料或日糧物理營(yíng)養(yǎng)特性評(píng)價(jià)指標(biāo),現(xiàn)已形成一個(gè)完整的指標(biāo)體系,廣泛應(yīng)用于科研和生產(chǎn)實(shí)踐。通過尋求檢測(cè)飼料的物理營(yíng)養(yǎng)特性的簡(jiǎn)便快捷方法,進(jìn)一步精確評(píng)價(jià)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,這是一個(gè)涉及多方面知識(shí)、且內(nèi)容非常復(fù)雜、工作量比較龐大的科學(xué)技術(shù)問題,也是一個(gè)具有重大潛在意義的研究領(lǐng)域。

4.1.2 建立能量和物質(zhì)指標(biāo)相結(jié)合的現(xiàn)代能量評(píng)價(jià)體系

我們知道,現(xiàn)行能量評(píng)價(jià)體系存在著嚴(yán)重的理論缺陷,主要有:將能量代謝和物質(zhì)代謝人為地割裂開來;測(cè)定方法困難,很難獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);測(cè)定成本也高,難以獲得大量數(shù)據(jù);在實(shí)際生產(chǎn)中間,能量體系的調(diào)控不易進(jìn)行等等?,F(xiàn)行能量評(píng)價(jià)體系實(shí)際上是一個(gè)黑箱體系。所以,多年來,在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)界和飼料科學(xué)界一直存在著一種改造現(xiàn)行飼料能量評(píng)價(jià)體系,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的呼聲(Webster等,1988)。

能量載體物質(zhì)(Energy-yielding Substances)指標(biāo)的提出,為現(xiàn)行能量評(píng)價(jià)體系的與時(shí)俱進(jìn),建立能量和物質(zhì)相結(jié)合的現(xiàn)代能量評(píng)價(jià)體系開辟了一個(gè)廣闊的前景。所謂能量載體物質(zhì)是指飼料或動(dòng)物機(jī)體內(nèi)那些經(jīng)過代謝可以為動(dòng)物機(jī)體提供能量的物質(zhì)。圖2列舉了反芻動(dòng)物體內(nèi)能量載體物質(zhì)的分類。

圖2 反芻動(dòng)物能量載體物質(zhì)分類

筆者進(jìn)一步提出在日糧層次和機(jī)體內(nèi)部的能量載體物質(zhì)評(píng)定指標(biāo)體系(見圖3和圖4)。

圖3 日糧層次能量載體物質(zhì)評(píng)定指標(biāo)的新體系

圖4 機(jī)體內(nèi)部層次能量載體物質(zhì)評(píng)定指標(biāo)的新體系

在上世紀(jì)90年代末和本世紀(jì)初,筆者指導(dǎo)幾位研究生先后在反芻動(dòng)物方面對(duì)代謝葡萄糖和可代謝生脂物質(zhì)進(jìn)行了大量工作,取得了一些有價(jià)值成果,為建立能量和物質(zhì)相結(jié)合的現(xiàn)代評(píng)價(jià)能量新體系做出了貢獻(xiàn)(孫海洲,1999;任瑩,2001;韓飛,2001;王玲,2003;蘇鵬程,2003;張紅瑞,2007;杜瑞平,2006)。4.1.3 發(fā)展粗飼料品質(zhì)評(píng)定新技術(shù)

粗飼料品質(zhì)穩(wěn)定性極差,并受諸多因素的影響,因此,使用粗飼料現(xiàn)有任何單一指標(biāo)都不能對(duì)粗飼料品質(zhì)作出客觀、全面的評(píng)定。要想做到科學(xué)地評(píng)定粗飼料品質(zhì),理論上就必須突破現(xiàn)行評(píng)定技術(shù)“單打一”這一傳統(tǒng)模式,使用綜合性整體評(píng)價(jià)指標(biāo)。這已成為科學(xué)評(píng)定粗飼料品質(zhì)技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)。在上世紀(jì)七十年代末,由美國(guó)牧草和草原理事會(huì)下屬的干草市場(chǎng)特別工作組(Hay Marketing Task Force,the American Forage and Grassland Council)提出的飼料相對(duì)值指數(shù)(Relative Feed Value,RFV)即是代表這一發(fā)展趨勢(shì)的一種綜合性整體評(píng)價(jià)指標(biāo)。近年來,針對(duì)RFV存在的缺陷,美國(guó)科學(xué)界后來又提出了不少改進(jìn)方案。

筆者(2001)根據(jù)我國(guó)粗飼料利用現(xiàn)狀,以粗飼料品質(zhì)評(píng)定為切入點(diǎn),以系統(tǒng)科學(xué)為指導(dǎo)思想,在總結(jié)國(guó)際上粗飼料品質(zhì)評(píng)定技術(shù)發(fā)展新成果的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國(guó)粗飼料生產(chǎn)和利用的實(shí)際,提出了一個(gè)全新的粗飼料品質(zhì)評(píng)定的新指標(biāo)—粗飼料分級(jí)指數(shù)(Grad?ing Index,GI)。GI定義為對(duì)粗飼料的粗蛋白(CP)和中性洗滌纖維(NDF)含量經(jīng)過校正后,粗飼料的可利用能的隨意進(jìn)食量,單位為MJ/d。GI指數(shù)克服了RFV目前存在的技術(shù)缺陷,將影響粗飼料利用的一些因素,即能量、蛋白和纖維進(jìn)行綜合考慮,并引入動(dòng)物對(duì)該種粗飼料的隨意采食量,從而克服了現(xiàn)行粗飼料評(píng)定指標(biāo)的單一性與脫離動(dòng)物的片面性,對(duì)粗飼料的品質(zhì)優(yōu)劣進(jìn)行合理的分級(jí);同時(shí)根據(jù)GI指數(shù)最大、成本最低的原則可實(shí)現(xiàn)多種粗飼料科學(xué)搭配的優(yōu)化??梢?,GI技術(shù)是一個(gè)既能體現(xiàn)粗飼料品質(zhì)評(píng)定整體性,又能反映粗飼料品質(zhì)變化動(dòng)態(tài)性的綜合評(píng)定技術(shù),具有多指標(biāo)、綜合評(píng)定、通俗易懂、便于推廣等特點(diǎn),在粗飼料品質(zhì)評(píng)定方面是一項(xiàng)重要的創(chuàng)新成果。這一新技術(shù)現(xiàn)已被列入國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。隨著研究成果的不斷豐富,GI技術(shù)體系也在不斷的充實(shí)、發(fā)展和改進(jìn)。針對(duì)GI2001所用蛋白質(zhì)和纖維指標(biāo)表觀性較強(qiáng)的缺點(diǎn),筆者(2008、2009)相繼又提出GI2008和GI2009兩個(gè)新的奶牛粗飼料品質(zhì)評(píng)定指標(biāo),引入了DCP和peNDF指標(biāo),不僅將飼料的營(yíng)養(yǎng)成分和動(dòng)物的消化生理結(jié)合了起來,而且兼顧了粗飼料的物理性狀對(duì)動(dòng)物健康的影響;同時(shí)GI2009針對(duì)不同種類的粗飼料采用了不同的DMI和NEL預(yù)測(cè)模型,其準(zhǔn)確性、科學(xué)性更強(qiáng),適于在研究領(lǐng)域應(yīng)用。GI技術(shù)體系的產(chǎn)生和發(fā)展,無論在生產(chǎn)領(lǐng)域還是在研究領(lǐng)域?qū)Πl(fā)展和應(yīng)用粗飼料品質(zhì)評(píng)定及日糧優(yōu)化飼養(yǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)都具有重大意義。

4.1.4 發(fā)展精飼料品質(zhì)評(píng)定新技術(shù)

缺乏一個(gè)科學(xué)的精飼料綜合性整體評(píng)定技術(shù)不僅不利于規(guī)范精補(bǔ)料的生產(chǎn),指導(dǎo)飼料企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)和銷售,而且易于誤導(dǎo)養(yǎng)殖者對(duì)精飼料購(gòu)買和使用。多年來,我國(guó)飼料生產(chǎn)、銷售企業(yè)和監(jiān)管部門一直呼喚在精飼料營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)定技術(shù)方面進(jìn)行自主創(chuàng)新。為此,筆者(2011)提出了“精飼料產(chǎn)乳潛在效率指數(shù)”(Milk Potential Efficiency Index,MPEI)這一整體化指標(biāo),其定義是指每Kg精飼料產(chǎn)品的產(chǎn)乳潛在效率指數(shù)。它是與體外產(chǎn)氣技術(shù)相結(jié)合形成的一套綜合性整體評(píng)定技術(shù),該項(xiàng)技術(shù)即考慮了精飼料產(chǎn)品本身的營(yíng)養(yǎng)成分,又兼顧了粗飼料的營(yíng)養(yǎng)特性及精粗飼料間的組合效應(yīng),具有整體性、動(dòng)態(tài)性和多指標(biāo)性的特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)對(duì)精飼料營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)。目前這一技術(shù)已被批準(zhǔn)為國(guó)家專利(專利號(hào)為:ZL201210137540.5)。

4.2 豐富、完善日糧學(xué)理論和技術(shù)體系

4.2.1 深入開展對(duì)日糧學(xué)理論的研究

傳統(tǒng)日糧配合技術(shù)是飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中間最重要的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù),也是最古老的技術(shù)。在傳統(tǒng)飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系中,日糧配合僅僅是一項(xiàng)具體技術(shù),沒有形成完整的理論和技術(shù)體系。隨著飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷向前推進(jìn),日糧配合技術(shù)也不斷取得重要進(jìn)步;但是由于受到飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)現(xiàn)有理論和技術(shù)的歷史局限性的限制,傳統(tǒng)日糧配合技術(shù)在后現(xiàn)代化時(shí)期仍然面臨著實(shí)現(xiàn)新的歷史跨越的時(shí)代任務(wù)。

傳統(tǒng)日糧配合技術(shù)具有以下三個(gè)基本特征:

——以現(xiàn)行飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)為日糧配合的根本技術(shù)依據(jù);

——實(shí)際上將動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)需要量作為固定不變值看待是日糧配合的營(yíng)養(yǎng)學(xué)原則;

——以不承認(rèn)飼料之間或飼養(yǎng)措施之間的組合效應(yīng)為日糧配合的計(jì)算方法前提。

由于上述基本特征所決定,傳統(tǒng)日糧配合技術(shù)存在以下理論和技術(shù)缺陷:

①現(xiàn)行飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)本身存在缺點(diǎn)引起的歷史局限性:

——現(xiàn)行飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)還不夠完善;

——現(xiàn)行飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)只是一個(gè)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水平的標(biāo)準(zhǔn),并未包含日糧適口性、物理特性,以及可能引起的消化紊亂或特殊營(yíng)養(yǎng)活性等內(nèi)容;

——對(duì)個(gè)體差異,管理差異和應(yīng)激影響等引起的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水平和比例的變化難以考慮進(jìn)去;

——忽視組合效應(yīng)帶來的問題。

②日糧配合技術(shù)與營(yíng)養(yǎng)管理技術(shù)脫節(jié);

③日糧配合技術(shù)的優(yōu)化決策功能不完整;

④缺乏對(duì)日糧生產(chǎn)效應(yīng)的預(yù)測(cè)功能。

筆者(2004)根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的基本原理和方法,在繼承和吸收傳統(tǒng)日糧配合技術(shù)的合理成分和總結(jié)國(guó)際上動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究最新進(jìn)展成果的基礎(chǔ)上提出了一種嶄新的動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)技術(shù)模式,即優(yōu)化飼養(yǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)體系。在飼料科學(xué)的整體思維方式實(shí)現(xiàn)由分析思維向系統(tǒng)思維的歷史性轉(zhuǎn)變的進(jìn)程中,構(gòu)建一個(gè)具有時(shí)代特征的日糧學(xué)理論和技術(shù)體系的歷史任務(wù)必然會(huì)提到學(xué)科發(fā)展的日程上來。在發(fā)展優(yōu)化飼養(yǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)體系的基礎(chǔ)上,2013年筆者正式提出一個(gè)日糧學(xué)完整的理論和技術(shù)體系,其中日糧優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)是筆者(2004)提出的優(yōu)化飼養(yǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)體系中的核心技術(shù)之一,也是日糧學(xué)的核心內(nèi)容。它代表了現(xiàn)代日糧配合技術(shù)的發(fā)展方向,其基本特征是系統(tǒng)整合和動(dòng)態(tài)優(yōu)化。它對(duì)傳統(tǒng)日糧配合技術(shù)中幾個(gè)關(guān)鍵性理論和技術(shù)缺陷實(shí)現(xiàn)了以下五個(gè)方面的技術(shù)創(chuàng)新:

①針對(duì)“以靜治動(dòng)”缺陷,引進(jìn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化原則;

②針對(duì)狹義的“可加效應(yīng)”缺陷,引入現(xiàn)代組合效應(yīng)和營(yíng)養(yǎng)素平衡理論原則,作為日糧優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論依據(jù);

③針對(duì)營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)技術(shù)滯后的缺陷,引入現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)技術(shù)體系作為不斷優(yōu)化的技術(shù)依據(jù);

④針對(duì)缺乏營(yíng)養(yǎng)預(yù)測(cè)功能的缺陷,引入現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)預(yù)測(cè)技術(shù)體系,提高日糧配合技術(shù)的決策功能;

⑤針對(duì)日糧配合技術(shù)與其他營(yíng)養(yǎng)技術(shù)脫節(jié)的缺陷,提出日糧設(shè)計(jì)和其他營(yíng)養(yǎng)管理技術(shù)系統(tǒng)整合,優(yōu)化飼養(yǎng)方案設(shè)計(jì)的新思路。

日糧學(xué)已成為系統(tǒng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和飼料科學(xué)共同開展的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。日糧學(xué)的定義可以概括為利用系統(tǒng)科學(xué)的理論和方法,特別是組學(xué)技術(shù)研究飼料原料的營(yíng)養(yǎng)組成和營(yíng)養(yǎng)特性以及其科學(xué)利用,在此基礎(chǔ)上研究日糧設(shè)計(jì)、配合和評(píng)價(jià)技術(shù)體系以及其在飼養(yǎng)實(shí)踐中的運(yùn)用科學(xué)技術(shù)體系。圖5列出了日糧學(xué)理論和技術(shù)體系的基本框架(盧德勛,2014)。

圖5 日糧學(xué)理論和技術(shù)體系框架

這個(gè)日糧學(xué)理論和技術(shù)體系基本框架具有以下特征:

①現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)思維方式是日糧學(xué)理論和技術(shù)體系的整體思維方式,是日糧學(xué)最鮮明的科學(xué)特征;

②實(shí)現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)調(diào)控是日糧學(xué)理論和技術(shù)體系的根本技術(shù)目標(biāo);

③系統(tǒng)集成型的技術(shù)體系是日糧學(xué)區(qū)別于傳統(tǒng)日糧配合技術(shù)的根本標(biāo)志。

在這個(gè)基本框架中,首次提出日糧學(xué)六大營(yíng)養(yǎng)學(xué)原理,即分別是整體取性原理、全方位論效原理、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化原理、組學(xué)原理、兼性原理(底物和營(yíng)養(yǎng)活性兼顧原則)和營(yíng)養(yǎng)平衡原理。其中整體取性原理、全方位論效原理、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化原理和組學(xué)原理主要應(yīng)用于日糧學(xué)理論方面研究,解決研究思路問題。后兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)學(xué)原理(兼性原理和營(yíng)養(yǎng)平衡原理)主要應(yīng)用于日糧設(shè)計(jì)技術(shù)方面研究。日糧學(xué)六大營(yíng)養(yǎng)學(xué)原理是日糧學(xué)理論和技術(shù)體系的指導(dǎo)思想和靈魂,其具體內(nèi)容今后尚需進(jìn)一步豐富和充實(shí)。

4.2.2 加強(qiáng)對(duì)日糧營(yíng)養(yǎng)平衡理論的研究

傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)平衡理論發(fā)展的歷程中有以下四次重大歷史事件:即礦物質(zhì)平衡、氨基酸平衡、日糧能氮平衡、飼糧碳水化合物平衡。到目前為止,在傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)中間尚未形成系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)平衡理論,至于深入到機(jī)體內(nèi)部認(rèn)識(shí)營(yíng)養(yǎng)素平衡也只是剛剛開始。在反芻動(dòng)物方面,美國(guó)CNCPS體系在日糧和消化道層次上率先提出了比較成熟的營(yíng)養(yǎng)平衡理論。

大家知道人類對(duì)營(yíng)養(yǎng)平衡的早期認(rèn)識(shí)是從飼料或食物層次開始的。隨著各種營(yíng)養(yǎng)素的發(fā)現(xiàn),人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)平衡的認(rèn)識(shí)才真正走上科學(xué)的道路。從日糧層次研究營(yíng)養(yǎng)素平衡理論有重要的理論和實(shí)際意義。因?yàn)槿占Z層次營(yíng)養(yǎng)平衡是動(dòng)物機(jī)體營(yíng)養(yǎng)平衡的啟動(dòng)平衡,具有全局性影響。傳統(tǒng)日糧營(yíng)養(yǎng)平衡理論有以下缺陷:

——缺乏理論系統(tǒng)性和完整性;

——缺乏與動(dòng)物機(jī)體內(nèi)部其它不同層次間的整合;

——營(yíng)養(yǎng)素平衡評(píng)定以生長(zhǎng)或其它生產(chǎn)指標(biāo)為唯一依據(jù);

——多為表觀指標(biāo)的平衡;

——忽略飼料和動(dòng)物的相互影響;

——在解決措施上提倡水桶效應(yīng)和補(bǔ)齊原則。

日糧營(yíng)養(yǎng)平衡的理論基礎(chǔ)是飼料組合效應(yīng)理論,它是筆者在飼料組合效應(yīng)理論和技術(shù)研究的基礎(chǔ)上提出的多層次營(yíng)養(yǎng)平衡理論和技術(shù)的重要組成部分(盧德勛等,2010)。在多層次營(yíng)養(yǎng)平衡理論和技術(shù)研究中,筆者(2013)提出了幾個(gè)重要的理論見解,比如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)平衡有三種形式:同一類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)內(nèi)部平衡、不同類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之間平衡和代謝產(chǎn)物之間平衡。動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡,機(jī)體自我調(diào)控機(jī)能參與平衡的調(diào)節(jié)。營(yíng)養(yǎng)平衡是動(dòng)物生存和生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)基礎(chǔ)。對(duì)于不同的生理目標(biāo),要求不同的營(yíng)養(yǎng)平衡值。機(jī)體內(nèi)部的營(yíng)養(yǎng)平衡值不是一個(gè)固定值,而是一個(gè)范圍,如此等等。這些重要的理論見解為今后日糧營(yíng)養(yǎng)平衡理論的研究指明了方向。

4.2.3 發(fā)展日糧優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)體系

筆者(2004)根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的基本原理和方法,在繼承和吸收傳統(tǒng)日糧配合技術(shù)的合理成分和總結(jié)國(guó)際上動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究最新進(jìn)展成果的基礎(chǔ)上提出的一種嶄新的日糧設(shè)計(jì)技術(shù)模式,即優(yōu)化日糧設(shè)計(jì)技術(shù)。所謂優(yōu)化日糧設(shè)計(jì)技術(shù),其定義為:圍繞一定的生產(chǎn)目標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)調(diào)控目標(biāo),根據(jù)當(dāng)?shù)乜衫玫娘暳腺Y源和其他各種影響因素(動(dòng)物、飼料和環(huán)境的因素)在對(duì)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)需要量進(jìn)行優(yōu)化決策基礎(chǔ)上對(duì)日糧進(jìn)行優(yōu)化配方設(shè)計(jì);通過日糧優(yōu)化設(shè)計(jì),在優(yōu)化加工工藝的基礎(chǔ)上給動(dòng)物提供一個(gè)能在滿足其營(yíng)養(yǎng)需要的前提下具有特殊營(yíng)養(yǎng)調(diào)控功能,飼養(yǎng)安全,工藝質(zhì)量合格,經(jīng)濟(jì)合算的日糧。這是筆者(2004)提出的優(yōu)化飼養(yǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)體系中的核心技術(shù)之一,將其與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)管理技術(shù)加以系統(tǒng)集成,并通過使用營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)技術(shù)形成一種完整的優(yōu)化飼養(yǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)體系(見圖7)。這一技術(shù)體系已經(jīng)和正在奶牛生產(chǎn)中推廣和應(yīng)用。今后尚需逐步加以豐富、完善和提高。

4.2.4 日糧營(yíng)養(yǎng)診斷技術(shù)的研發(fā)

在前面圖5列出的日糧學(xué)理論和技術(shù)體系基本框架中,日糧營(yíng)養(yǎng)診斷的提出為日糧配合技術(shù)增加了一項(xiàng)新的預(yù)測(cè)技術(shù),是日糧學(xué)重要的組成部分。運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)能有效保障日糧配方的精確度和預(yù)測(cè)性。日糧營(yíng)養(yǎng)診斷在日糧配合和飼養(yǎng)方案制定中的位置如圖6所示。

在傳統(tǒng)的日糧配合技術(shù)中,日糧營(yíng)養(yǎng)診斷仍然處于粗淺階段,完全依靠日糧營(yíng)養(yǎng)濃度分析,依據(jù)是否符合飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)來判斷,使其喪失了最重要的預(yù)測(cè)功能。在日糧學(xué)中,日糧營(yíng)養(yǎng)診斷內(nèi)容大大擴(kuò)展,包括有:日糧粒度檢測(cè)、日糧營(yíng)養(yǎng)濃度分析、日糧營(yíng)養(yǎng)平衡度分析、日糧營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)定、日糧綜合分析和預(yù)測(cè)等內(nèi)容,其中日糧營(yíng)養(yǎng)平衡度分析和日糧營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)定是我們最新的研究成果。在奶牛日糧營(yíng)養(yǎng)平衡度分析和日糧營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)定方面,筆者(2012)提出日糧營(yíng)養(yǎng)素平衡指數(shù)(DNBI)和日糧產(chǎn)乳潛在效率指數(shù)(MPEI)兩個(gè)整體評(píng)定指標(biāo),并開始應(yīng)用于奶牛生產(chǎn)實(shí)踐。其它家畜日糧營(yíng)養(yǎng)平衡度分析和日糧營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)定技術(shù)也正在研制中。

圖6 日糧營(yíng)養(yǎng)診斷在日糧優(yōu)化設(shè)計(jì)中的位置

4.3 發(fā)展現(xiàn)代飼料飼用技術(shù)

長(zhǎng)期以來,飼料科學(xué)中間飼用技術(shù)薄弱,“料”和“養(yǎng)”脫節(jié)是一個(gè)需急待解決的理論和技術(shù)問題。在養(yǎng)殖實(shí)踐中,飼料企業(yè)的從業(yè)者往往主要關(guān)注的是自己生產(chǎn)的飼料產(chǎn)品,而對(duì)產(chǎn)品的飼用技術(shù)比較忽視。這種陳舊的觀念往往不能使自己生產(chǎn)的飼料產(chǎn)品獲得理想的飼用效果,影響了企業(yè)的效益,甚至還誤導(dǎo)了養(yǎng)殖者,造成了“雙損”的后果。我們知道,飼料企業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)是一種共存共榮的關(guān)系。從企業(yè)經(jīng)營(yíng)講,這種陳舊觀念必然損害這種共存共榮的關(guān)系;從技術(shù)理念上講,這也是一種落后的理念,與科學(xué)技術(shù)理念完全背道而馳。

針對(duì)這種落后的技術(shù)理念,筆者在提出包括奶牛在內(nèi)的動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)工程技術(shù)體系時(shí),倡導(dǎo)一種系統(tǒng)集成型的技術(shù)模式。這一模式將日糧優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與營(yíng)養(yǎng)管理技術(shù)兩者系統(tǒng)集成,并采用營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)技術(shù)不斷對(duì)其系統(tǒng)集成度進(jìn)行優(yōu)化,其特點(diǎn)是系統(tǒng)集成和動(dòng)態(tài)優(yōu)化(見圖7)。這一系統(tǒng)集成型的技術(shù)模式對(duì)發(fā)展系統(tǒng)集成型的飼料飼用技術(shù)同樣適用。

我們提倡的這種現(xiàn)代飼料飼用技術(shù)體系具有兩個(gè)鮮明的技術(shù)特征:

第一,系統(tǒng)集成和動(dòng)態(tài)優(yōu)化。這個(gè)新技術(shù)模式的主要技術(shù)關(guān)鍵就是系統(tǒng)集成和動(dòng)態(tài)優(yōu)化。在這一飼料飼用技術(shù)體系中,主要涉及以下技術(shù):飼料粒度控制技術(shù)、階段飼養(yǎng)技術(shù)、分群飼養(yǎng)技術(shù)、TMR技術(shù)和乳牛福利保護(hù)技術(shù)(主要是乳牛舒適度)以及抗熱應(yīng)激技術(shù)等。上面列舉這些飼用技術(shù)是充分發(fā)揮飼料或日糧飼用效果的重要保障。在實(shí)施這一技術(shù)體系時(shí),有以下基本技術(shù)要求:

①精心選擇與所使用的飼料產(chǎn)品或配合成的日糧相配套的飼用技術(shù)與之集成;

②注意檢測(cè)和優(yōu)化這些配套飼用技術(shù)之間的集成;

③對(duì)這些飼用技術(shù)內(nèi)部各個(gè)環(huán)節(jié)的集成進(jìn)行檢測(cè)和優(yōu)化;

④以動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)技術(shù)作為對(duì)這些飼用技術(shù)之間或內(nèi)部的系統(tǒng)集成化程度評(píng)價(jià)手段,動(dòng)態(tài)優(yōu)化這些技術(shù)之間或內(nèi)部的系統(tǒng)集成。

第二,全面體現(xiàn)科學(xué)的飼用原則。提高飼料利用率是飼料科學(xué)利用追求的一個(gè)重要目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高以及飼養(yǎng)決策目標(biāo)理念的現(xiàn)代化,對(duì)飼料飼用的科學(xué)原則也在悄悄發(fā)生變化。在實(shí)施這一技術(shù)體系時(shí),必須全面體現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)的飼用原則。這些現(xiàn)代飼料科學(xué)飼用原則可以歸納為以下幾點(diǎn):

圖7 奶牛營(yíng)養(yǎng)工程技術(shù)體系模式

——人性化原則;

——精細(xì)化原則(個(gè)體化原則);

——營(yíng)養(yǎng)平衡原則;

——優(yōu)化原則;

——科學(xué)的經(jīng)濟(jì)原則;

——安全原則;

——環(huán)境友好原則。

其中,人性化原則、精細(xì)化原則和優(yōu)化原則近來更是越來越引起廣泛關(guān)注。

4.4 開展飼料-營(yíng)養(yǎng)組學(xué)理論和技術(shù)的研究

由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平,特別是技術(shù)手段的限制,長(zhǎng)期以來飼料科學(xué)的研究領(lǐng)域集中在飼料或日糧層次和消化道層次,對(duì)于飼料營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)的消化、吸收和利用的研究無法深入進(jìn)去,特別是無法深入到微觀層次。這樣做的直接后果是造成了傳統(tǒng)飼料科學(xué)理論具有明顯的表觀性,嚴(yán)重影響了飼料科學(xué)理論的發(fā)展和應(yīng)用。如何開展這一領(lǐng)域的研究一直是大家關(guān)注的一個(gè)飼料科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略問題。

進(jìn)入21世紀(jì)以來,生命科學(xué)延續(xù)了自上個(gè)世紀(jì)中葉以來的迅猛發(fā)展勢(shì)頭,出現(xiàn)了一些令人關(guān)注的發(fā)展特征,其中以基因組學(xué)為代表的組學(xué)研究引領(lǐng)著生命科學(xué)的發(fā)展,全面改變著生命科學(xué)的面貌。基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、相互作用組學(xué)、糖組學(xué)和表型組學(xué)等組學(xué)的研究思路和研究方法已經(jīng)成為所有生命科學(xué)研究的思想方法和研究方法,特別是催化和發(fā)展了系統(tǒng)生物學(xué)的誕生和發(fā)展。系統(tǒng)生物學(xué)的誕生進(jìn)一步提升了后基因組時(shí)代生命科學(xué)整體發(fā)展水平。系統(tǒng)生物學(xué)中各種組學(xué)理論為開展飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)理論和技術(shù)的研究提供了可貴的研究思路和研究方法。這些組學(xué)技術(shù)是建立在分子生物學(xué)基礎(chǔ)上并且結(jié)合了大規(guī)模信息提取技術(shù)和多元變量處理技術(shù),所以能揭示出系統(tǒng)內(nèi)部各組成成分及它們之間的相互作用和運(yùn)行規(guī)律,有望將動(dòng)物系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)化為“灰箱”或“白箱”?;?、蛋白質(zhì)、代謝水平的各種組學(xué)技術(shù)發(fā)展和在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用將使從系統(tǒng)的角度詮釋飼料和日糧多靶點(diǎn)、多層次的系統(tǒng)整體調(diào)控理論和技術(shù)原理以及其微觀機(jī)制變成可能。通過基因組學(xué)研究,我們可以建立不同日糧條件下的基因變異、基因表達(dá)差異譜和功能基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò);再通過不同日糧條件下差異蛋白質(zhì)組學(xué)和關(guān)鍵的功能蛋白質(zhì)的鑒定及定量研究,結(jié)合有關(guān)的動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)理論和相關(guān)學(xué)科的知識(shí),則有可能發(fā)現(xiàn)與上述相對(duì)應(yīng)的特異性基因和功能蛋白質(zhì)標(biāo)記物,為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐中獲得的數(shù)據(jù)整合和分析提供依據(jù)。代謝組學(xué)獲得的是生化表達(dá)的終端信息,最能具備反映和解決在不同日糧條件下所獲得的“組”、“群”、“譜”集成的分析功能。與其他組學(xué)采用的新興技術(shù)相比,代謝組學(xué)所利用的工具是已經(jīng)成熟的常規(guī)分析儀器,如核磁、色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀等,能夠更穩(wěn)定地檢測(cè)生物樣本(尿液、血液或者組織),對(duì)那些由于營(yíng)養(yǎng)條件不同引起的代謝產(chǎn)物的整體變化進(jìn)行分析,幫助我們理解機(jī)體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的代謝途徑改變和代謝狀況的波動(dòng);另外,由于上述生物樣本的無侵入性和易獲得性,使得能用這一技術(shù)較長(zhǎng)期地檢測(cè)同一批動(dòng)物,比其他組學(xué)技術(shù)更具備撲捉生物信息動(dòng)態(tài)變化的能力。代謝組學(xué)技術(shù)可以提高營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)和檢測(cè)的科學(xué)化、定量化,避免了人為因素的干擾和不確定性,為動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和飼料科學(xué)研究提供了一種可行的技術(shù)。各種組學(xué)技術(shù)的綜合應(yīng)用可以讓我們從多個(gè)層次闡明營(yíng)養(yǎng)代謝規(guī)律的整體性和動(dòng)態(tài)性變化并最終詮釋其科學(xué)內(nèi)涵。

在多年來研究的基礎(chǔ)上,跟蹤國(guó)際上生命科學(xué),特別是系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展趨勢(shì),筆者2012年鄭重提出飼料-營(yíng)養(yǎng)組學(xué)理論這一新的研究方向。所謂飼料-營(yíng)養(yǎng)組學(xué)(Feed-Nutritomics)是指在飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)中,利用系統(tǒng)生物學(xué)內(nèi)的組學(xué)理論和技術(shù),從飼料營(yíng)養(yǎng)組成物和機(jī)體內(nèi)源代謝產(chǎn)物整體水平上研究這些營(yíng)養(yǎng)組成物和這些內(nèi)源代謝產(chǎn)物內(nèi)部和相互之間的組合效應(yīng)的產(chǎn)生和發(fā)展以及其對(duì)內(nèi)因和外因變化的應(yīng)答規(guī)律和相關(guān)技術(shù)的一個(gè)新的研究方向。飼料-營(yíng)養(yǎng)組學(xué)理論和技術(shù)的研究領(lǐng)域如下:

①不同飼料內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)和反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)組成、功能和相互作用的研究;

②日糧內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)和反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的組合效應(yīng)、平衡狀況及其機(jī)制的研究;

③機(jī)體內(nèi)部不同層次內(nèi)日糧營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)和反營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物組合效應(yīng)、平衡狀況及其機(jī)制的研究;

④開展?fàn)I養(yǎng)標(biāo)記物組學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)技術(shù)的研究;

⑤開展飼料營(yíng)養(yǎng)活性組學(xué)理論、應(yīng)用技術(shù)研究和產(chǎn)品研發(fā)。

飼料-營(yíng)養(yǎng)組學(xué)在飼料科學(xué)中的具體應(yīng)用初步有三個(gè)方面:

①飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定和品質(zhì)控制:飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和品質(zhì)好壞與其營(yíng)養(yǎng)組成直接有關(guān),因此,對(duì)飼料營(yíng)養(yǎng)組成的系統(tǒng)性測(cè)定和控制是飼料科學(xué)中間一項(xiàng)十分重要的任務(wù)。飼料的多種組分其實(shí)質(zhì)就是飼料原料的多種植物和微生物代謝產(chǎn)物的集合體(plant and microbes metabolome)或其它多種與營(yíng)養(yǎng)代謝有關(guān)的物質(zhì)的集合體,其組成、含量和存在狀態(tài)等受到產(chǎn)地、氣候、收獲季節(jié)以及儲(chǔ)存和加工方法等多方面因素的影響。代謝組學(xué)可以利用分析飼料原料中各種組分的類型、含量和狀態(tài)隨各種因素和時(shí)間的變化,可以定量地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行控制。這種方法準(zhǔn)確、重復(fù)性好,而且不依賴于操作人員的經(jīng)驗(yàn)。

②開展日糧學(xué)有關(guān)領(lǐng)域的理論研究:組合效應(yīng)理論是日糧學(xué)理論體系中最重要的內(nèi)容。它體現(xiàn)了系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)學(xué)中飼料和日糧組成成分多成分、多靶點(diǎn)等復(fù)雜的協(xié)同效應(yīng)。采用代謝組學(xué)等技術(shù)對(duì)飼料和日糧的組分進(jìn)行生物學(xué)表征,可以逐層明晰飼料或日糧組分的作用機(jī)制,通過日糧配合過程中組分的物質(zhì)變化與營(yíng)養(yǎng)效果的量—效和譜—效的關(guān)系研究闡明日糧配合技術(shù)營(yíng)養(yǎng)效果的物質(zhì)基礎(chǔ)。飼料各種組分的分析可以突破傳統(tǒng)的研究模式,以定量指紋譜為方法,結(jié)合營(yíng)養(yǎng)效果的定量指紋譜(或植物、微生物等代謝組)一起研究,將組學(xué)圖譜中化學(xué)成分的變化與日糧營(yíng)養(yǎng)效果聯(lián)系起來,從而明確營(yíng)養(yǎng)效果與成分之間的變化,確定出與營(yíng)養(yǎng)效果相關(guān)的最佳的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)群和日糧配方。其次,代謝組也是對(duì)動(dòng)物健康和飼料或日糧飼用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的合適的分子集合??梢姡x組學(xué)既可用于日糧配方的作用機(jī)制和飼用效果研究,也可用于飼料安全的預(yù)測(cè)等等。

③組學(xué)型新產(chǎn)品和技術(shù)的研發(fā):筆者在2004年首次提出營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)(Nutricinemics)的新理論。所謂“營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)”是指研究天然存在的各種營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)之間的相互作用與人工配合的各種營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)間的優(yōu)化組合以及它們的整體功能,而不是僅僅單單研究某一種活性物質(zhì)的功能和技術(shù)的一個(gè)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和飼料科學(xué)的研究方向。這一理論的提出,正是生命科學(xué)中組學(xué)理論在動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)和飼料科學(xué)中間的應(yīng)用和發(fā)展,它不僅對(duì)營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)產(chǎn)品的研究有重要的指導(dǎo)意義,而且也為新一代飼料產(chǎn)品的研發(fā)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展提供了全新的研究思路和方法,已經(jīng)并正在產(chǎn)生著極其深遠(yuǎn)的影響。在研究組學(xué)型飼料產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)時(shí),主要從以下三個(gè)方面著手:

第一,對(duì)現(xiàn)有的成熟的組學(xué)型飼料產(chǎn)品的機(jī)制和應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行深入研究。一些現(xiàn)在證明非常成功的飼料產(chǎn)品,多年來,由于受到技術(shù)水平和研究思路的限制,在機(jī)制方面研究缺乏突破性進(jìn)展。我們可以利用營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)組學(xué)的理論和方法從整體上研究其中的營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)的整體,繪制其特殊的營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)圖譜(profiling),并進(jìn)一步研究其在動(dòng)物體內(nèi)與內(nèi)源性代謝物的相互作用和深入的生物學(xué)機(jī)制。

第二,研究與組學(xué)型飼料產(chǎn)品相配套的實(shí)用技術(shù),比如研究使用組學(xué)產(chǎn)品時(shí),其中活性成分與其他日糧成分的組合效應(yīng)和發(fā)展系統(tǒng)集成型技術(shù)以及研究對(duì)組學(xué)型飼料產(chǎn)品飼用效果的評(píng)價(jià)技術(shù),建立快速、準(zhǔn)確的生物活性物質(zhì)分析技術(shù)等。

第三,加強(qiáng)對(duì)新一代組學(xué)型飼料產(chǎn)品的研發(fā)和利用,其中包括植物提取物產(chǎn)品、微生物發(fā)酵產(chǎn)品和其他生物資源活性物質(zhì)的研發(fā)和利用。

5 結(jié)語

5.1 飼料科學(xué)和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)一直處于聯(lián)手發(fā)展的態(tài)勢(shì)。動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的科技進(jìn)步為飼料科學(xué)提供了強(qiáng)大的理論和技術(shù)支撐,而飼料科學(xué)的發(fā)展又促進(jìn)了動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。大力實(shí)施系統(tǒng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略將大大推進(jìn)飼料學(xué)理論和技術(shù)體系的現(xiàn)代化進(jìn)程。

5.2 時(shí)代呼喚著現(xiàn)行飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系與時(shí)俱進(jìn)。當(dāng)前國(guó)際飼料科學(xué)正在面臨著實(shí)現(xiàn)后現(xiàn)代化目標(biāo)的歷史任務(wù)。這個(gè)歷史任務(wù)的基本內(nèi)容就是:與時(shí)俱進(jìn),與動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科一起攜手推進(jìn)實(shí)現(xiàn)學(xué)科整體思維方式由分析思維向系統(tǒng)思維的歷史性轉(zhuǎn)變,通過創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)學(xué)科發(fā)展,最終實(shí)現(xiàn)打造具有鮮明時(shí)代特征的飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系升級(jí)版的戰(zhàn)略目標(biāo)。

5.3 運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)思維,實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略,不斷提高飼料科技創(chuàng)新水平,是提高我國(guó)飼料工業(yè)整體發(fā)展水平的根本出路。我們必須清醒地認(rèn)識(shí)國(guó)際飼料科學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀,站在時(shí)代的前列,做飼料科技創(chuàng)新的開拓者和實(shí)踐者,大力推進(jìn)飼料科學(xué)理論和技術(shù)的創(chuàng)新工程,打造具有鮮明時(shí)代特征的飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系升級(jí)版,發(fā)展具有中國(guó)特色的飼料科學(xué)理論和技術(shù)體系。

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