羅清堯，廖秀東

1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100193

數(shù)據(jù)庫（集）基本信息簡介

數(shù)據(jù)庫（集）名稱 中國主要畜禽飼料資源礦物元素含量數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)作者 羅清堯、廖秀東數(shù)據(jù)通信作者 羅清堯（luoqingyao@caas.cn）數(shù)據(jù)時間范圍 2015～2019年采集區(qū)域 中國數(shù)據(jù)量 1.4 GB數(shù)據(jù)格式 *.TXT, *.JPEG數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址 http://www.sciencedb.cn/dataSet/handle/549基金項目 科技基礎(chǔ)性工作專項（2014FY111000）數(shù)據(jù)庫（集）組成數(shù)據(jù)集由樣本文本數(shù)據(jù)及樣品圖片數(shù)據(jù)組成。1.文本數(shù)據(jù)：包括4 000個飼料樣本相關(guān)聯(lián)的地理位置屬性數(shù)據(jù)、概略養(yǎng)分含量及微量元素含量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量約0.20 GB；2.圖片數(shù)據(jù)：飼料樣本采樣現(xiàn)場獲取的樣品圖片，約12 000張，數(shù)據(jù)量1.2 GB。

引 言

飼料是畜牧業(yè)賴以發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，飼料成本約占整個畜禽養(yǎng)殖成本的60%～70%。30年來，中國飼料工業(yè)取得了巨大成就，2015年中國飼料總產(chǎn)量已達(dá)2.00億噸[1]。一些小型飼料企業(yè)逐漸被淘汰，規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)占絕對主導(dǎo)地位。配合飼料的比例越來越高，2015年為1.74億噸[1]。在飼料工業(yè)快速發(fā)展的同時，也一直面臨著一些新矛盾和新問題。突出表現(xiàn)在，飼料資源短缺愈加嚴(yán)重，產(chǎn)地與養(yǎng)殖企業(yè)布局不合理，礦物元素添加劑使用缺乏科學(xué)依據(jù)和養(yǎng)殖業(yè)排泄物污染問題嚴(yán)重等，嚴(yán)重制約了我國飼料工業(yè)的穩(wěn)定、健康和可持續(xù)發(fā)展。

中國是一個人多地少的國家，能量飼料和蛋白質(zhì)飼料嚴(yán)重不足，養(yǎng)殖畜禽必須利用大量農(nóng)副產(chǎn)物及青綠飼料。許多飼料原料是中國特有的，僅有部分飼料原料數(shù)據(jù)可以參考國外飼料數(shù)據(jù)庫，因而需要建立和完善自己的數(shù)據(jù)庫[2]。飼料數(shù)據(jù)庫（集）是飼料配方制作和實現(xiàn)的基礎(chǔ)，既是飼料技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新的結(jié)果，也是飼料技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新的工具。任何飼料原料數(shù)據(jù)庫的建設(shè)都應(yīng)該立足于服務(wù)對象，力求達(dá)到全、新、準(zhǔn)[3]。改革開放后，我國經(jīng)過多年的研究積累，于1983年正式出版了《中國飼料成分及營養(yǎng)價值表》，1989年建立了中國飼料數(shù)據(jù)庫，成為中國飼料生產(chǎn)企業(yè)和養(yǎng)殖場（戶）配制畜禽飼料的主要依據(jù)[4-6]。

礦物元素添加劑是畜禽全價配合飼料的重要組成部分。盡管礦物元素在其全價料中所占比例較小，但其在保證畜禽正常健康和提高生產(chǎn)效率方面起著不可替代的重大作用。目前我國公布的飼料成分表中給出的礦物元素含量多系靜態(tài)屬性平均值，描述不詳，針對性差，難以反映不同地域所產(chǎn)飼料中的實際含量。在上世紀(jì)80年代，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)所、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位曾對全國飼料、牧草中的硒含量開展了較系統(tǒng)的普查，繪制了飼料、牧草中含硒量分布圖，但對飼料資源中其余礦物元素的含量與分布從未在全國范圍內(nèi)組織開展過專門、系統(tǒng)的調(diào)查[7-9]。我國不同地域、不同類型生產(chǎn)者所用的飼料原料背景不同，生產(chǎn)水平不同，按屬性平均值優(yōu)化礦物元素添加劑很難起到調(diào)盈補缺的效果，在某些情況下還會引起營養(yǎng)功能失調(diào)，加劇礦物元素之間的頡抗，甚至引起礦物元素缺乏或中毒癥。

隨著畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的擴大，其在提供豐富畜禽產(chǎn)品的同時，也產(chǎn)生了大量糞、尿、廢物和廢水等。這些排泄物中含有或產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，如氨氣、硫化氫、氮、磷、重金屬和抗菌素等，給周圍環(huán)境（水資源、土壤和空氣）造成嚴(yán)重污染。這些有毒有害物質(zhì)如得不到妥善處理，不僅會惡化畜禽生長環(huán)境，還會嚴(yán)重危害人類生存環(huán)境，同時其也是養(yǎng)殖動物疾病叢生、產(chǎn)品品質(zhì)下降的誘因。尤其是礦物質(zhì)重金屬污染，治理難度大，危害嚴(yán)重，已引起社會的廣泛關(guān)注。污染的治理關(guān)鍵在于控制源頭，實現(xiàn)礦物質(zhì)飼料添加劑的科學(xué)與高效利用是關(guān)鍵。由于我國缺乏科學(xué)、可靠的飼料資源礦物元素含量與分布基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，直接導(dǎo)致目前我國在畜禽礦物元素飼料添加劑配方設(shè)計上存在很大的盲目性。權(quán)宜之計只能是暫不考慮基礎(chǔ)飼料中礦物元素的背景含量，而按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制作礦物元素添加劑配方，但這樣勢必造成資源浪費，進(jìn)一步加劇礦物元素對環(huán)境污染的風(fēng)險[10-15]。另一方面，農(nóng)業(yè)部正在制定和發(fā)布的飼料添加劑使用規(guī)范中對畜禽配合飼料中礦物元素的最高限量做了明確的嚴(yán)格規(guī)定，這就使得人們在進(jìn)行飼料配方時必須考慮飼料原料中礦物元素的本底背景含量。

綜上所述，本研究通過針對約占整個畜禽飼料98%以上的我國主要畜禽飼料資源包括15種能量飼料、7種主要植物性蛋白飼料、6種主要動物性蛋白飼料、8種青粗飼料與4種主要礦物質(zhì)飼料，共計40種原料的產(chǎn)量、利用狀況及其礦物元素含量與區(qū)域分布進(jìn)行調(diào)查，建立主要畜禽飼料資源及礦物元素含量數(shù)據(jù)集，為科學(xué)、合理使用礦物元素飼料添加劑提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 飼料樣品采集和處理方法

本研究中數(shù)據(jù)獲取過程大致分為三個步驟：飼料樣品現(xiàn)場采集及預(yù)處理，飼料樣品常規(guī)概略養(yǎng)分、主要常量礦物元素和微量元素含量分析，數(shù)據(jù)整理加工及入庫等。

1.1 飼料樣品采集及預(yù)處理

本研究選擇了40種畜禽飼料原料，包括15種能量飼料、7種主要植物性蛋白飼料、6種主要動物性蛋白飼料、8種青粗飼料與4種主要礦物質(zhì)飼料，約占整個畜禽飼料98%以上。其中，15種能量飼料為玉米、玉米蛋白粉、玉米胚芽粕、玉米DDGS、小麥、次粉、小麥麩、小麥DDGS、稻谷、碎米、米糠、大麥及木薯干、噴漿玉米皮、脫脂米糠粕；7種主要植物性蛋白飼料為膨化大豆、大豆粕、棉籽粕、菜籽粕、花生粕、亞麻粕和葵花粕；6種主要動物性蛋白飼料為魚粉、肉粉、水解羽毛粉、腸膜蛋白粉、血漿蛋白粉和血球蛋白粉；8種青粗飼料為羊草、黑麥草、青貯玉米、玉米秸稈、小麥秸稈、稻草、苜蓿和甘薯藤；4種主要礦物質(zhì)飼料為石粉、磷酸氫鈣、骨粉和貝殼粉。

根據(jù)不同區(qū)域上述主要畜禽飼料資源的生產(chǎn)使用情況，制訂了飼料原料采樣實施方案，在中國31個省市自治區(qū)內(nèi)采集40種飼料原料樣品數(shù)量為4 000個，打印樣品條形碼5 000套。

飼料樣品采集根據(jù)項目制定的《飼料資源樣品采集、描述與保存技術(shù)規(guī)范》實施。飼料樣品采集主要流程及要點包括：采樣前對原料進(jìn)行確認(rèn)和全面檢查（尤其注意原料所屬產(chǎn)地），注意樣品采集的代表性。采集過程中，現(xiàn)場填寫采樣袋上的樣品信息及飼料樣品采集及描述登記表，并貼上樣品條形碼；每個牧草、秸稈類樣品按照風(fēng)干基礎(chǔ)采集1 kg，每個其他類樣品按風(fēng)干基礎(chǔ)采集2 kg，其中糧食類飼料均要采集籽實。采完樣品后，并使用手機采樣軟件及時上傳采樣信息（地理位置、采樣地點及采樣圖片），登記表裝入自封袋后放入采樣袋。

飼料樣品的預(yù)處理：將飼料樣品按“四分法”逐步縮小，取約500 g風(fēng)干飼料樣品用樣品粉碎機粉碎，水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分測定用樣品過0.45 mm（40目）分析篩，粗纖維測定用樣品過1.00 mm（18目）分析篩。充分混勻后，“四分法”取不少于200 g裝瓶，密封，貼上已寫好的樣品名稱、編號、采樣地點、日期等信息標(biāo)簽，按省區(qū)集中保存待測。分析樣品室溫保存，留查樣品-20℃凍存。

1.2 飼料樣品常規(guī)概略養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)分析

本研究中制訂了《飼料資源樣品中常規(guī)概略養(yǎng)分分析技術(shù)規(guī)范》，規(guī)定了飼料資源樣品中水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無氮浸出物等常規(guī)概略養(yǎng)分含量的測定方法，但石粉、磷酸氫鈣、骨粉和貝殼粉不需要測定常規(guī)概略養(yǎng)分。

測定方法：按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)方法，即GB/T 6435-2014、GB/T 6432-1994、GB/T 6433-2006、GB/T 6434-2006、GB/T 6438-2007，測定飼料樣品水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分含量。無氮浸出物則采用差值計算法求得，即1減去水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所得之差即為無氮浸出物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

飼料中無氮浸出物含量（%）=1-水分%-粗蛋白%-粗脂肪%-粗纖維%-粗灰分%。

1.3 飼料樣品礦物元素數(shù)據(jù)分析

本研究中制訂了《飼料資源樣品中礦物元素分析技術(shù)規(guī)范》，規(guī)定了飼料資源樣品中鈣、磷、鈉、鐵、硒、鉛、砷、鉻等常量及微量礦物元素含量的測定方法。

測定方法：按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)方法，即GB/T 20195-2006、GB/T 6435-2014、GB/T 6437-2002、GB/T 13885-2003、GB/T 13079-2006、GB/T 13080-2004、GB/T 13088-2006、GB/T 13883-2008、GB/T 13082-1991，制備試樣并測定飼料樣品水分、鈣、磷、鈉、鐵、砷、鉛、鉻、硒、鎘含量。

2 數(shù)據(jù)樣本描述

數(shù)據(jù)由文本數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)組成，其中文本數(shù)據(jù)包括飼料樣本的地理位置數(shù)據(jù)、概略養(yǎng)分含量及礦物元素含量數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖1 飼料樣本詳細(xì)信息頁面

2.1 飼料樣品采集位置信息數(shù)據(jù)

飼料樣品采集位置信息數(shù)據(jù)包括飼料樣品名稱、飼料樣品條碼、采樣地址、上傳地址、經(jīng)度、緯度、圖片名稱、上傳時間等信息。每個樣品至少一條采樣信息記錄。記錄中的圖片名稱是不包含文件路徑的文件名，圖片文件命名是以飼料樣品條碼為基礎(chǔ)，再加上圖片后綴“.jpg”組成。對于同一樣品的多個圖片文件采用“_”加數(shù)字編碼形式命名，既避免重復(fù)，又方便管理。所有樣品的圖片文件均保存在一個文件夾下。

2.2 飼料樣品常規(guī)概略養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)

飼料樣品常規(guī)成分含量數(shù)據(jù)包括水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無氮浸出物含量數(shù)據(jù)。每個飼料樣品至少包含2條以上平行測定分析記錄及一條測定結(jié)果，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示，精確至0.1%。

2.3 飼料樣品礦物元素數(shù)據(jù)

飼料樣品礦物元素含量數(shù)據(jù)包括鈣、磷、鈉、鐵、硒、鉛、砷、鉻等含量數(shù)據(jù)。每個飼料樣品至少包含2條以上平行測定分析記錄及一條測定結(jié)果，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示，精確至0.1%。

2.4 飼料樣品圖片數(shù)據(jù)

飼料樣品圖片數(shù)據(jù)是飼料樣品采樣過程中手機現(xiàn)場拍攝的反映飼料采樣地點、飼料原料及相關(guān)信息的圖像。在線保存的圖片格式為JPEG。

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評估

樣品采集過程中，要根據(jù)不同飼料特性及當(dāng)時存放狀態(tài)采取合適的采樣方式。例如，在堆狀等散裝飼料中取樣時，總采樣點數(shù)應(yīng)不少于5個。隨機選取每個份樣的位置，這些位置既覆蓋飼料的表面，又包括飼料的內(nèi)部，使該批飼料的每個部分都被覆蓋。在飼料流水線上取樣時，根據(jù)流動速度，在一定時間間隔內(nèi)，人工或機械在流水線的某一截面取樣。而對打捆堆成垛的干草或秸稈類飼料采樣時，通常手工獲取每一個份樣。應(yīng)在堆垛的不同部位選取5個以上的點，上、下層取樣點分別距表層或底部30～50 cm，每點至少抽取1捆；打開捆后從外到內(nèi)采15～20株。盡量避免葉子的脫落，采取完整植株，以保持原料中的莖葉比例。采集干草或秸稈后應(yīng)剪成小段裝入采樣袋中。

樣品常規(guī)概略養(yǎng)分及礦物元素數(shù)據(jù)分析過程中，要注意數(shù)據(jù)的重復(fù)性、準(zhǔn)確性。同一操作人員在同一實驗室，用同一方法使用同樣設(shè)備對同一樣品在短時間內(nèi)所做的2個平行測定結(jié)果之間的差值（絕對差值或相對偏差）應(yīng)符合測定要求。每批次測量，均需按與試樣相同的方法測定樣品空白和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。采用的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)包括全麥粉粗蛋白國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)100126、全麥粉粗脂肪國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)100127、全麥粉粗纖維國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW(E)100128，檢測結(jié)果應(yīng)不超出標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中相應(yīng)成分的認(rèn)定值范圍。結(jié)果表示：平行測定結(jié)果的重復(fù)性符合方法中規(guī)定的要求后，以2個平行測定結(jié)果的算術(shù)平均值給出測定結(jié)果，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）表示，精確至0.1%。結(jié)果以風(fēng)干基礎(chǔ)或絕干基礎(chǔ)兩種方式之一表示均可。

數(shù)據(jù)整理加工過程中，注意檢查樣品來源、所采用的檢測標(biāo)準(zhǔn)和2個平行測定結(jié)果的重復(fù)性。對于不符合重復(fù)性和準(zhǔn)確性要求的問題樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。

4 數(shù)據(jù)使用方法和建議

由于本數(shù)據(jù)集包含來自中國31個省市自治區(qū)內(nèi)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的40種飼料原料，因此，在使用過程中可按飼料原料種類、原料產(chǎn)地進(jìn)行分類，分別對飼料樣品本底常規(guī)概略養(yǎng)分、主要礦物元素含量進(jìn)行分析研究。

另外，部分飼料樣品還收集了原料品種、加工工藝等數(shù)據(jù)，也可用于品種、加工工藝方面的數(shù)據(jù)研究分析。

本數(shù)據(jù)集在項目研究工作逐步完成，隨著數(shù)據(jù)工作進(jìn)度逐批提供網(wǎng)上共享。對于飼料樣品采樣位置信息方面的數(shù)據(jù)會通過動物科學(xué)與動物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)分中心、中國飼料數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)網(wǎng)上共享。