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【关键词】 辽宁沈阳,沈阳204医院生殖医学研究中心
随着生殖生物学领域的不断拓展,人类辅助生殖也相应得到了飞速的发展,自世界首例体外受精-胚胎移植(IVF)婴儿诞生以来[1],该技术已开展了约三十年。但是,尽管IVF已成为目前治疗不孕不育的完善方案,其成功率仍然较低。大部分的胚胎死亡似乎发生在移植前的培养阶段,仅有50%的体外培养胚胎能在第六天发育到囊胚阶段[2],移植后的胚胎发育为胎儿的比例也不足15%。为了提高妊娠率,将多个胚胎一同植入时,却导致了多胎妊娠率的大幅升高。因此,如何通过改善培养条件、优化配子质量和开发新的胚胎筛选技术以提高胚胎种植率一直是辅助生殖实验室研究人员所关注的焦点和努力的方向。
1 胚胎的体外培养
在过去的十多年里,人们已经认识到通过优化培养基,可以改善IVF胚胎的体外发育和胚胎的植入率。通过降低培养基中葡萄糖的浓度、添加氨基酸和生长因子可以提高囊胚形成率和细胞数。在IVF胚胎的培养基成分改良上,已经没有多大的研究空间。据报道,即使使用无葡萄糖培养基来改进胚胎质量,妊娠率也没有升高[3]。
人类胚胎在植入前的发育期间,营养需求的变化为:卵裂早期主要是对丙酮酸的需要,随着发育的进行,逐渐转变为囊胚期对丙酮酸和葡萄糖都有较高的需要。受精卵在早期发育阶段从输卵管移动到子宫,发育所处的体内环境发生了变化,因而导致了胚胎营养需求的上述变化,也因此促成了囊胚阶段培养基和序贯培养基的问世[4]。随着这些新型培养基的出现,新的胚胎筛选技术也接踵而来。
2 胚胎的筛选
2.1 植入前胚胎的遗传学诊断(PGD) PGD是在胚胎植入子宫前对其进行遗传性障碍的诊断。PGD可以降低父母将遗传性疾病传给子女的风险。常规的胎儿诊断是在妊娠12~16周,通过绒毛膜绒
毛样本或羊膜穿刺术对胎儿进行检查。如果胎儿有遗传缺陷,夫妻双方就要考虑终止妊娠。一种替代途径是,从IVF后的8-细胞阶段胚胎中取出1~2个卵裂球,用荧光原位细胞杂交融合(FISH)或PCR对这些细胞进行分析,确定有遗传缺陷的胚胎。只有那些通过PGD检查无遗传缺陷的胚胎才能植入子宫,这样就避免了妊娠终止。第一例通过此项技术的试管婴儿出生于1990年[5],之后通过PGD检查出生的健康孩子已超过150个。
FISH可以对处于分裂间期或中期的完整细胞核中的特殊染色体进行检查,以鉴别胚胎的性别(这对于避免X-染色体的伴性遗传疾病十分重要)和检查染色体的非整倍性(如Down氏综合征)和主要的染色体畸形(如染色体易位)[6],而用PCR技术扩增特殊的基因序列可以对单个基因的进行检查[5]。尽管用于PGD的单细胞PCR诊断具有极高的敏感性,但其精确性和可靠性仍会受到扩增失败、污染和等位基因缺失等因素的影响,所以新的PCR方法正在被不断研究评估当中。经过有效的PGD循环,大量的卵母细胞都需要回收处理,因为并不是所有的卵母细胞都会受精、卵裂,进行有效的活体检查并被确定为适于移植。
自从这项技术被首次应用于临床[5],对人类胚胎的更深入检查就显示了胚胎中细胞间的差异性是普遍存在的,包括相邻的正常细胞和异常细胞。在4日龄的人类胚胎中,约有60%的胚胎含有一个或多个双核细胞,约40%的胚胎含有染色体异常的细胞,包括单倍体、多倍体和非整倍体[7]。这种镶嵌性对PGD的准确性有严重的影响,因为通过胚胎生物观察取出的那个用于分析胚胎的细胞,并不一定代表胚胎中其余细胞的状态[5]。许多研究组从8-细胞胚胎中取2个细胞进行分析,以加强诊断的可靠性,但是我们应该认识到50%以上的PGD都是用于伴性遗传疾病的诊断,并且是在性别的基础上做诊断。在这种情况下,镶嵌性不一定会导致诊断错误,因为一个胚胎只可能是男性或女性,与镶嵌性无关。总的来说,FISH使用多探针进行检测,在分析中一定能够观察到两个X标记或一个Y和一个X标记(还有一个用以确定倍性的常染色体标记),以精确诊断性别。
用基因产物(mRNA)而不是基因本身进行胚胎遗传缺陷诊断的可能性正在研究中。这项研究涉及开发高灵敏度的RT-PCR技术,应用于单个卵裂球中的RNA的分析。目前仅从卵母细胞胞质中取样而不是整个卵裂球中获得足够确诊胚胎缺陷的mRNA的研究有望取得成功[8],但是,母体卵母细胞中的RNA的存留时间超过了胚胎基因组启动的时间,这可能会对诊断造成影响,而且相应的技术也尚未成熟。
2.2 胚胎非整倍性的筛选 在妊娠第7周发生自然流产的病例中,胎儿染色体异常的发生率>60%,显著高于同期引产胎儿的3%~9%的发生率[9]。这一发现提示,胚胎的非整倍性是导致移植失败进而使IVF成功率低的主要原因。在形态正常的人类体外发育胚胎中,20%左右患有不同程度的染色体异常,且这种异常导致了植入前胚胎的凋亡,大约70%的凋亡胚胎是异常胚胎[7]。在试图提高移植率的探索中,进行移植前胚胎筛选的可能性越来越引起人们的关注,尤其是对那些年龄较大的患者和IVF反复失败或习惯性流产的女性,移植前胚胎筛选更为重要。
研究已表明FISH技术结合胚胎的活体检查可以显著提高妊娠率[10],尽管FISH在提供间期细胞核信息的方面有很大的优点,但仅有有限数量的染色体可以随时进行分析。因此,目前从细胞中获得完整的染色体信息的最有效方法是选取染色体组型最明显的中期的细胞核继续分析,但到目前为止从单个卵裂球细胞获得中期信息的常规方法仍有相当高的技术要求,这使得中期的可分析比率非常小。然而将卵裂球细胞与一个完整的或去核的哺乳动物卵母细胞融合,则可以在>90%的情况下产生明显的中期[11]。随着光谱图像的进步,对单个细胞中的23条染色体或极体的分析得以实现。这项技术允许对染色体数量上和结构上的异常进行检查,且无需借助探针,也就省去了复杂的生产特殊化探针的过程。
与PGD一样,上述方法也存在同样的问题,那就是用于分析的细胞相对于整个胚胎的代表性有多大。近乎40%的人类胚胎存在镶嵌现象[7],即形成含有正常的二倍体卵裂球与异常的非整倍体卵裂球的混合体。这些非整倍体细胞以后的命运还有待进一步的研究,因为它们在胚胎发育中将在何时以怎样的方式被淘汰还不得而知。
随着年龄的增长,卵母细胞非整倍性的发生率不断升高,这被认为是造成IVF成功率随年龄下降的主要原因。因此,对年龄较大的女性来说,用胚胎遗传疾病的移植前诊断技术对非整倍胚胎进行筛选,是很好的提高妊娠率的方法。
2.3 卵母细胞质量的筛选 Van Blerkom等[12]曾提出小鼠和人类的早期胚胎的发育活力与线粒体的代谢能力有关。他们认为,胚胎自身的线粒体的复制要到着床以后才开始,而父本的贡献又很小,所以植入前胚胎完全依靠母体通过卵母细胞遗传下来的线粒体提供能量[12]。卵母细胞中mtDNA的缺失和突变可能会引起线粒体功能障碍,影响能量生产,使卵母细胞和早期胚胎凋亡,导致染色体片段发生畸变或胚胎发育终止[12]。
为了提高IVF反复失败的女性的卵母细胞的质量,将MⅡ期的供体卵母细胞的胞质移植到成熟的受体卵母细胞中,以使发育不良的卵母细胞和胚胎恢复正常的生长能力。Cohen等[13]报道了第一例胞浆移植试管婴儿的诞生,此后,全世界有30多例胞浆移植试管婴儿相继诞生[14]。但后来有报道指出,在同系列的17个胞浆移植胚胎里有2个胚胎出现染色体组型异常,只有45条染色体,一条X染色体缺失(X0) [14],因此,这项技术的安全性开始引起广泛重视。而且,发育中的胚胎应该是三个基因型的组合体,即来自父母的细胞核遗传物质以及来自供体的部分或全部的线粒体遗传物质。不仅如此,供体卵母细胞还可能引起mtDNA的重排,应该将这类胚胎淘汰。当然,在细胞核移植和胞浆移植应用于常规的临床实践以前,还需要做更多的实验性工作。
细胞核移植的目的也是治疗线粒体疾病[15],对于因卵母细胞质缺陷造成反复性胚胎死亡的女性,可采用细胞核移植技术,将其MⅡ期卵母细胞的核体取出,植入去核的供体卵母细胞中,以弥补其细胞质的缺陷。
3 胚胎的移植
提高妊娠率的一种途径就是更准确地选择具有发育潜能的胚胎。一种方法是在IVF后的第2天或第3天进行胚胎移植,此时胚胎处于2~8细胞阶段。将胚胎按照形态学标准和发育速率进行筛选,挑选发育最快且形态最佳的胚胎用于移植。尽管胚胎的形态与囊胚的形成率以及胚胎的着床有一定的相关性,但仅凭形态和发育速率来挑选胚胎仍是一种不准确、不理想的方法,因为单凭可视的早期卵裂情况还不能准确的反映胚胎的继续发育潜能。另一种方法是将胚胎培养5~6天,形成囊胚后进行移植,这样既能进一步的判断胚胎的发育潜能,同时也能保证胚胎与子宫内膜之间的同步性。已经有研究证实,染色体异常的早期卵裂期的胚胎发生凋亡的几率非常大[7],不能顺利着床。然而,尽管只有小部分的人类囊胚存在全部染色体异常的情况,但很多囊胚中存在很大比例的异常细胞,并且容易出现嵌合体现象[16]。
囊胚移植的临床妊娠率各中心报道不一,一般都在45%~65%以上[4]。而一项对1 299例患者的随机性双盲的前瞻性的研究报道,胚胎在第2天和第5天移植后的妊娠率分别为25%和28%,没有显著性差异。Huisman 等[17]研究显示,胚胎在第5天囊胚阶段进行囊胚移植,每个胚胎的妊娠率为26%,而在第3天 8-细胞阶段移植,妊娠率为18%。
在对大量本地品种的啮齿动物和牛的后代症状进行观察,发现体外培养对其胚胎的基因表达和印迹[18]的影响较大,从而推断人类胚胎的延期培养对胎儿和成人健康可能有危害。但是,最近的一项回顾性研究表明,人类胚胎的囊胚培养对婴儿的出生重并没有影响,然而对后代的性别确有影响,表现为男性胎儿的比例增加[19]。这可能是由于男性胚胎发育较快,在对第5天的囊胚进行移植时,往往选择发育较快的胚胎,从而造成了性别比例的失调。
4 小结
目前,IVF-ET的妊娠率似乎不可能达到自然受胎率的水平,但是,更好的胚胎筛选技术的发展仍为达到自然受孕率带来了很大希望,在更准确的判断和选择有活力且遗传正常的胚胎的同时减少多胎妊娠带来的生理、心理和经济上的负担。近20年来,人类辅助生殖技术的不断发展,胚胎的体外培养技术和体外筛选技术的也不断完善,这些为提高不孕患者的妊娠率和(或)产率到来了革命性的意义。但在过去的十年中,这些技术在没有足够的动物研究做基础的情况下,就被莽撞地用于临床实践,并试图取得妊娠和活产的成功。年龄最大的IVF孩子才二十几岁,最大的冷冻胚胎和ICSI孩子也才十几岁。目前还无法预知这些新技术是否会在未来的时间内对患者生育能力和人体健康造成不良影响,更无法预知对其后代的生育能力和身体健康是否有不良影响。因而,探究一系列完整便捷准确的胚胎筛选技术是值得我们辅助生殖工作者所关注和努力的。
参考文献
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1 生猪养殖标准化建设的背景
转变生猪生产方式是健康养殖和提高养殖效益的必然要求。XX年10月,**畜牧局组织人员对全县生猪产业发展情况进行调研,据调研结果显示:农村散养受农村留守人口减少,外出务工人员增多;饲料(原料)价格上涨,导致养猪成本增加,农户养猪利润空间越来越小;加之近年来,全县虽清净无疫,但受到周边地区猪ii型链球菌病、牲畜口蹄疫、无名高烧等疫情诸多因素的影响,农民养猪积极性受挫。农村散养农户生猪饲养观念发生根本性改变,生猪饲养量直线下滑。大户养殖在未推行标准化规模养殖以前,虽在养殖数量上有所增加,但养殖场建设存在防疫设施不完善、管理不规范、人畜混居、污染严重、效益低下、抗风险能力差等诸方面缺点,一定程度上制约了生猪产业的发展。随着人们生活水平的提高,对生猪数量和质量要求越来越高,农村散养难以供给社会生活的需要,推行规模养殖,转变生产方式成为破解难题的最佳办法。生猪养殖标准化、规模化、科学化、健康养殖成为畜牧业发展的必然要求。
2 推进标准化体系建设的主要做法
2.1 抓组织保障,推动生猪产业从传统产业向现代畜牧业转变,实现助农增收致富。生猪产业是我县农村的传统和骨干产业,县委、县政府高度重视生猪产业的发展,确立了“一体两翼”的农业产业结构调整思路。县委常委会、县政府常务会专题研究国家级生猪养殖标准化示范区创建工作,下发了《关于加快生猪产业化工程建设的意见》、《关于创建国家级生猪养殖标准化示范区的意见》等文件,成立了以分管农业的县级领导为组长,畜牧、质监、财政、环保等部门负责人为成员的创建国家级生猪养殖标准化示范区项目领导小组,并专门召开创建工作动员部署会议,与19个镇签订生猪产业发展目标责任书,严格目标考核。各镇各相关部门也成立了相应的工作机构,做到了机构、人员、经费、责任、措施“五落实”。 全县生猪产业发展工作体系进一步健全,形成了上下联动、部门配合、齐抓共管、农户响应的工作局面。
关键词:生猪产销专业合作社;发展;思考;戛洒镇
中图分类号:S8-1 文献标识码:B 文章编号:1007-273X(2016)09-0059-02
近几年来,新平县戛洒镇重视畜牧产业发展,通过政策、资金、技术扶持、社会化服务体系建设与完善,使生猪养殖模式转型升级加快,规模化生产迅猛壮大,产业提质增效明显,其主要做法是培养典型示范户,引领周边群众发展生猪养殖,树立起大平掌生猪产销专业合作社在当地典型和示范带动作用,笔者多年来一直从事畜牧科技推广工作,长期参与指导该生猪养殖专业合社组织实施,见证了该民营养殖企业由小到大,由弱到强的曲折发展历程,现将大平掌生猪产销专业合作社发展中存在的问题进行分析和思考,供同行参考。
1 戛洒镇大平掌生猪产销专业合作社概况
戛洒镇大平掌生猪产销专业合作社位于新平县戛洒镇大田村委会大平掌村小组,总体由18户生猪规模养殖户组成了生猪产销专业合作社,最初在2005年成立养猪专业合作组,2005-2007年政府部门为全组提供无息贷款48万元,2008年至今全组获畜牧扶持贷款1 830万元。产销合作社于2014年12月14日成立, 截至2015年底,共出栏商品肥猪7 000头,出售仔猪5 500头,销售收入达2 000多万元。2016年6月时,合作社生猪存栏3 600头,其中能繁母猪153头(其中LY母猪141头,一般良种母猪12头),杜洛克种公猪6头,商品猪3 411头,建设有标准化育肥猪舍、仔猪保育舍、母猪舍共计 11 525 m2,有健全内部管理制度和养殖重点技术研发团队,目前合作社生猪存栏3 600头,预计2016全年可出栏商品猪8 000多头,仔猪6 400多头,收入可达2 272万元,占该小组农业收入90%,占农户总收入的 85%,通过多年卓有成效体制改革和养殖技术创新,合作社实现了规范化管理和规模化经营目标,养殖经济效益显著。
2 存在的问题
2.1 组织化成度不高,总体实力较弱
合作社本着“民办、民管、民受益”的原则,制定了切实可行的发展规划,形成专业化、生态化、市场化、产业一体化的发展模式,但在内部组织化管理和生猪科学养殖技术运用等方面,缺少一套高效运行综合管理机制,阻碍了生猪产销专业合社长促稳定发展。
2.2 应对多变市场抗风险能力有待于加强
对生猪市场预警估量观测、管理风险、烈性传染病风险、防疫风险、疾病风险及市场风险缺少分析和研究,应对各种市场风险能力减弱,使产销合作养殖风险增大。
2.3 持续发展后劲不足
该合作社是弱势群体的联合,资金短缺、积累不足、技术落后、人才匮乏、市场信息不灵是制约产销专业合作社发展的主要因素。通过多年培育和扶持,专业合作社虽然不断发展壮大,但小生产与大市场难全面有效对接,养殖综合生产水平不高,政府扶持和养殖方式创新没有建立长效机制,致使生猪养殖转型升级和市场的开辟力不从心,难以应对市场、价格和竞争机制的影响,在市场价格低迷时抵御能力弱,制约了生猪养殖发展。
2.4 缺少养殖技术行家和管理人才
现有合作社成员虽然多年从业生猪养殖,积累了不少养殖经验,但合作社经营者组织经验不足, 缺少行之有效的合作社运转手段与机制,难以将各个成员的生产设施、设备包括生产资料进行合理的调配与使用,现有的养殖技术更新慢,社员外出学习培训意识不强,定期研讨养殖技术次数不多,生产中遇到困难和问题得不到及时解决,养殖观念转变和养殖模式创新能力弱,对外界畜牧业发展动态和趋势不了解,以及在品种改良,技术革新、市场营销方面没形成综合配套体系和机制,畜产品总体科技含量不高,附加值低,养殖效益不能充分发挥。
2.5 动物疫病风险依然严峻
养殖产销专业合作社按实施方案和技术措施建立健全了检疫、隔离、消毒、免疫等规章制度,并严格遵守执行,传染病风险有效降低,但受周边地区疫情不断、养殖区定期疫病监测评估少、疫病检测种类和范围窄、科学养殖水平不高,养殖管理制度不完善,缺少专业防疫支撑体系和专家指导等因素的影响,加之近年来动物疫病种类增多,病毒毒株变异加快,家畜交易频繁, 养殖地净化困难,疫病防控难度加大,使老病尚未净化,新病传入的可能性增大,生猪养殖防疫形势依然严峻。
2.6 品牌意识不强
养殖专业合作社能否拥有知名品牌、强势品牌,直接关系到自身的发展,大平掌生猪产销专业合作社多年致力于生猪养殖的研发和技术攻关,探索出了有效的管理和养殖技术,在变化莫测的市场经济中稳步发展,生猪年均出栏率逐年上升,养殖经济效益及社会效益显著,但没有及时申请相关产地认证,产品认证,没适时打造形成属于自己的品牌,市场占有率和产品知名度低,商品转化率及经济效益低。
3 应对措施
3.1 推进养殖专业合作走标准化生产路线, 健全机构,完善运作机制
按照合作社组织章程,通过召开社员会,群策群力,重点对生猪养殖发展趋势和动态展开分析研讨,适时修改养殖各种管理制度和更新养殖技术,着重解决社员养殖中遇到的养殖困难和问题,以便及时解决管理矛盾和规范养殖技术,提高养殖整体水平,实现资源合理配置,努力推进生猪养殖产销合作社进行产业化经营,实现生产与市场的无缝对接, 从而提高养殖户的经济收益。
3.2 把生猪养殖抗市场风险能力纳入常态化管理机制
一是要做好市场监测,加强信息引导,依托水塘镇年交易20万头生猪交易市场距戛洒较近的优势,进一步强化生猪生产和市场价格动态监测,密切关注生产形势变化,加强形势研判和走势预测,及时市场预警信息,实现以养殖户手机为终端,在互联网上建立电子信息服务平台,实时与养殖相关的市场信息,确保养殖场、养殖合作社能根据市场波动变化合理的调整生产规模,有效避开可能出现的潜在的市场风险。二是要优化猪群结构,淘汰老龄、生产性能低的母猪,组合优质种猪群,保持母猪数量并提高其质量,提升种猪生产能力和猪群质量。
3.3 整合畜牧产业项目资金,扶持合作社的发展
要积极引导合作社整体发展,强化政策、资金、技术扶持,开展养殖模式及市形势分析,合理按需求适度组织生产,着重加快落实生猪标准化规模养殖场、小区建设项目和生猪良种补贴、能繁母猪补贴、养殖保险等政策组织落实,技术措施方面具体指导好新技术、新方法、 新品种、新设施设备在养殖合作社生产中的推广与应用。全面提高生猪养殖科技含量和经济效益,促进产业提质增效和培强壮大。
3.4 提高社员养殖技能和管理水平
一是要按计划和要求适时组织社员集中讨论生猪养殖关键技术措施,及时调整养殖方式,更新管理方法,着重运用落实好“种、料、管、免、检、监、 测、销”综合配套体系和机制;二是选拨部分社员到大型生猪养殖规模养殖企业、畜产品交易市场、畜产品加工企业学习养殖管理及畜产品精深加工技术,培养出一批善管理、会经营、懂技术团队;三是合作社可试行与科研单位签订技术服务及人才培养协议,壮大团体技术力量,逐步提升养殖技术整体技能; 三是结合农民培训、科技入户等工程,组织社员集中培训、外出考察等形式,让社员了解畜牧发展动态和趋势,逐渐转变社员的养殖观念和实现养殖模式创新,使养殖效益充分发挥。
3.5 加强疫病防控,保障生产安全
进一步强化生猪产销专业合作社防疫监管,生猪产销合作社要围绕自繁自养、全价料饲养、程序化免疫、制度化消毒、科学化用药、保健性防疫等科学的饲养管理来提升猪群健康水平,根据养殖水平和当疫病流行情况制定适宜的免疫程序,着重抓好猪瘟、猪蓝耳病、猪口蹄疫程序免疫及规范常规病防治措施,切实加强重大动物疫病监测和检测,及时分析和评估监测结果,预警信息。杜绝生猪养殖专业合作社发生重大动物疫情,确保生猪产业健康发展。
[关键词]EKC;生猪养殖;碳排放
[基金项目]国家社会科学基金重大项目“长江经济带建设战略引领下沿江地区经济发展路径研究”(2015YZD16)、国家自然科学基金项目“大湖地区畜禽养殖污染形成机理及管控政策研究――以鄱阳湖生态经济区为例”(71303099)、江西省普通高校科技落地计划科学前沿项目“鄱阳湖生态经济区土地利用与生物多样性变化及优化技术”(KJLD12065)和江西财经大学2015年度学生科研课题(XS306)的阶段性成果。
[作者简介]孔凡斌,江西省社会科学院研究员,江西财经大学二级教授,博士生导师,博士后合作导师(江西南昌 330077);王智鹏,江西财经大学鄱阳湖生态经济研究院农业经济管理专业硕士研究生;潘丹,江西财经大学在站博士后(江西南昌 330032)。
一、引言
畜禽养殖碳排放是全球温室气体排放的重要来源。联合国粮农组织(FAO)报告《畜牧的巨大阴影:环境问题与选择》统计数据显示,生猪、牛、羊和家禽的温室气体排放量占以二氧化碳当量计算的温室气体排放量的18%。在日益严峻的全球气候变暖情形之下,以“低能耗、低污染、低排放”的低碳养殖模式呼吁而出,如何处理好经济增长与生猪养殖碳排放的脱钩发展,成为低碳养殖研究领域中十分关注的问题。目前,学者对畜禽养殖碳排放的研究主要集中在以下几个方面:一是畜禽养殖碳排放的测算。学者主要运用碳转化系数法、IPCC排放系数法、综合调查法和碳排放指标体系等,对碳排放进行测算①。二是畜禽养殖碳排放与经济发展之间的关系。国外学者对碳排放与经济发展之间做了很多研究,发现不同国家的碳排放与经济发展存在“正U型”“倒U型”“正N型”或“倒N型”等多种曲线关系①。国内学者应用环境库兹涅茨曲线(EKC)模型验证畜禽养殖碳排放与经济发展关系的研究较少。孟祥海等运用EKC模型分析了我国畜禽污染与经济增长之间的关系,研究表明:污染程度与人均GDP之间存在“倒U型”曲线关系,且已跨过曲线拐点②。田素妍等对中国畜禽养殖碳排放与经济发展进行了EKC验证,结果发现:东部地区畜禽养殖碳排放与经济发展间存在显著的“倒U型”关系,中、西部地区畜禽养殖碳排放与经济发展则存在显著的“正U型”关系③。
综上所述,现有对畜禽养殖碳排放的研究多以国家、省际作为研究单位,对省、市级研究甚少。同时,目前对畜禽养殖碳排放的测算往往集中在肠道发酵与粪便管理④,很少从系统的角度去测算整个生命周期过程产生的污染物总量,这将导致碳排放量测算的不准确。而有学者研究表明,污染物测算不准、不全往往是导致EKC检验结果不准确的主要原因⑤。基于此,本文将以江西省生猪养殖为例,运用生命周期评价方法(LCA)系统测算生猪养殖碳排放量,在此基础上对生猪养殖碳排放与经济发展之间的EKC关系进行检验,并分析影响生猪养殖碳排放的主要因素。生猪养殖业在中国畜禽养殖业中占主导地位,是中国畜禽养殖碳排放的主要来源。江西省是全国十大生猪主产省之一,其生猪碳减排工作对全国生猪碳减排具有重要的意义。对致力于打造“生态明文先行示范区”和“美丽中国‘江西样板’”的江西省而言,对生猪养殖碳排放进行EKC检验以及对碳排放影响因素进行分析显得尤为迫切,具有重要的战略意义和现实意义。
二、模型构建、变量选取及数据来源
(一)生猪养殖碳排放量测算
FAO温室气体排放评估框架《IPCC 2006年国家温室气体清单指南》指出⑥,生猪养殖直接的碳排放主要来源于生猪肠道发酵CH4排放与粪便管理系统中CH4、N2O排放,间接的碳排放主要来源于饲料粮种植、饲料粮运输与加工、饲养环节耗能和猪肉产品屠宰加工等环节中能源与资源消耗所产生的排放。因此,本文结合江西省生猪养殖的实际情况,借鉴胡向东和孟祥海的研究成果⑦,运用生命周期评价方法(LCA),选取饲料粮种植、饲料粮运输和加工、生猪肠道发酵、粪便管理系统、饲养环节耗能和猪肉产品屠宰加工六大环节,测算出生猪从幼仔养殖到出栏以及到猪肉产品销售的整个生命周期过程中产生并排放到空气中的CH4、N2O等温室气体折算成二氧化碳当量总和。目前,生命周期评价(LCA)已被广泛应用于碳排放(即温室气体排放)研究领域①,但国内生命周期评价方法应用于畜禽养殖业特别是生猪养殖碳排放测算较少。
生猪养殖碳排放量测算公式如下:
C=EGF +ESM +EMT +ECD+EGE +ESF(1)
式(1)中:C为生猪养殖碳排放总量;EGF为饲料粮种植产生的碳排放量;ESM为饲料粮运输与加工产生的碳排放量;EMT为生猪肠道发酵CH4排放产生的碳排放量;ECD为粪便管理系统中CH4、N2O排放产生的碳排放量;EGE为生猪饲养环节耗能产生的碳排放量;ESF为猪肉产品屠宰加工产生的碳排放量。
(二)生猪养殖碳排放的EKC模型设定
参照国内外学者对环境质量与经济发展之间关系的研究成果②,根据测算的生猪养殖碳排放总量,环境质量指标选用碳排放量来衡量,经济发展指标选用农村居民人均可支配收入来衡量。
同时,本文采用含参数估计的生猪养殖碳排放环境库兹涅茨模型,来验证江西省及各地市生猪养殖碳排放与经济发展之间是否存在EKC拐点。EKC模型的设定多以二次、三次多项式为主,但三次多项式相对灵活③。为消除数据可能出现的异方差,分别对生猪养殖碳排放和农村居民可支配收入取自然对数,采用对数三次方作为回归方程的基准方程对生猪碳排放进行EKC检验:
lnCt=θ0+θ1lnYt+θ2(lnYt)2+θ3(lnYt)3+εt(2)
式(2)中:Ct为生猪养殖碳排放量;Yt为农村居民人均可支配收入;t为时间;θ0为截距项;θ1、θ2、θ3为模型估计参数;ε1为随机误差项。根据模型估计参数θ1、θ2、θ3,其取值的不同,可以反映出生猪养殖碳排放与经济发展之间的不同关系。
(三)生猪养殖碳排放的影响因素研究
1.变量选取与说明
现有研究表明,碳排放具有不确定性和受人类活动影响等特点④,受经济发展水平、人口规模、产业结构、城市化水平、交通便利情况、人力资本、市场需求和政府支持等因素影响⑤。基于此,本文结合江西省生猪养殖实际情况与现有的研究成果并考虑数据的可获得性,选取以下七个变量作为生猪养殖碳排放的影响因素:
(1)猪肉消费总量(X1):用人均猪肉消费量与城镇人口之积来表示。一般情况下,人们对猪肉的消费总量越多,意味着生猪养殖总量越多,将会消耗更多的能源和资源,碳排放量越多。
(2)对外贸易程度(X2):用对外出口的生猪总额与牧业生产总值之比来表示。一般情况下,对外贸易程度越高,说明对外出口的生猪数量越多,产生的碳排放量越高。
(3)公路密度(X3):用每平方公里的公路里程来表示。通常而言,交通条件越便利,越有利于生猪的运输以及对低碳养殖技术的推广,生猪养殖的碳排放量将会越少。
(4)农村劳动力价格(X4):用城乡劳动力人均收入之比来衡量。城乡劳动力人均收入之比越高,生猪养殖的机会成本就越高,在理性经济人假设下,生猪养殖户会选择进城务工以获取更高的非农收入,选择生猪养殖的概率更低,生猪养殖数量下降,生猪养殖碳排放量下降。
(5)产业结构(X5):用牧业生产总值与农业生产总值之比来衡量。牧业生产总值占农业生产总值比重越高,说明生猪产业发展越好,用于生猪养殖的资源越多,生猪养殖所产生的碳排放越高。
(6)政府环保管制(X6):用政府环境治理投入与地区生产总值之比来衡量。政府环保管制越高,对低碳养殖技术(例如粪便处理技术推广和沼气池建设技术)等的补贴越高,从而降低生猪养殖所产生的碳排放。
(7)能源利用效率(X7):用单位GDP能耗来表示。一般情况下,在生猪养殖的整个生命周期过程中,能源的利用会间接产生碳排放。能源利用率越高,生猪养殖产生的碳排放越低。
2.模型构建
为消除数据中可能出现的异方差同时不改变数据的特征,本文采用变量的对数值。生猪养殖碳排放影响因素的计量模型构建如下:
lnC=θ0+θ1lnY+θ2(lnY)2+θ3(lnY)3+Yi lnXi+ε;i=1,2…(3)
式(3)中:C表示生猪养殖碳排放量;Y表示农村居民人均可支配收入;Xi为解释变量;θ0为常数;θ1、θ2、θ3、Yi为估计参数;ε为随机误差项。
(四)数据来源
生猪养殖碳排放量测算与EKC检验采用1990―2014年江西省及11个市区的面板数据,数据来源于1991―2015年《江西省统计年鉴》。由于2000年以前生猪养殖碳排放影响因素的相关数据缺失且较难获取,因此,生猪养殖碳排放影响因素研究采用2000年之后的数据进行分析,数据来源于2001―2015年《中国统计年鉴》和《江西统计年鉴》。
三、实证结果与分析
(一)生猪养殖碳排放的EKC检验及拐点分析
采用固定效应模型对生猪养殖碳排放的EKC进行计量模型估计,结果如表1所示。
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由表1可知,θ10,且θ3
第一,当农村居民人均可支配收入低于2454元时,该时期为1990―2003年,生猪养殖碳排放与经济发展水平呈反向变化关系,即经济发展水平保持增长的态势,而生猪养殖碳排放呈下降趋势。这一阶段生猪养殖业多为农户散养经营,生猪养殖总量相对较少,有足够的土地吸纳生猪养殖废弃物,能够有效实现“废弃物―有机肥―种植业”的种养结合,废弃物环境友好型处理率较高。且该时间段生猪养殖业的发展更多依赖于劳动力的投入,物资资本、能源等的投入未急剧增加,因此生猪养殖碳排放呈现下降态势。
第二,当农村居民人均可支配收入介于2454元至10864元之间时,该时期为2004―2014年,生猪养殖碳排放与经济发展之间呈现同步上升的趋势,即随着农村居民人均可支配收入的增加,生猪养殖碳排放也在增加。该阶段随着人口规模壮大和人们生活水平提高,猪肉市场需求增加使得生猪养殖总量不断攀升,生猪养殖模式由传统散养模式向小、中、大规模化养殖模式转变。随着生猪养殖业专业化、规模化程度日益提高,但养殖户经济基础比较薄弱,且生猪养殖业在一般情况下属于微利产业,污染治理投资与运行费用相对较高,多数养殖户在资金需求上难以承受。因此,相当一部分生猪养殖场缺乏必要的粪污处理设施,大量未经处理的禽粪污随意排入河流、稻田、荷塘等,使得大量生猪粪污及废弃物不能实现资源化、循环化综合利用,环境污染日益严重。农牧脱节,使得“废弃物―有机肥―种植业”的种养结合模式难以实现。同时,政府对沼气的推广尚在起步阶段,“废弃物―沼气―有机肥”的资源化循环经济模式效果不显著。而且,随着劳动力对生猪养殖产出的贡献力逐渐减弱,生猪养殖产业的发展更多依赖于物资资本及能源的投入增加。因此,该阶段生猪养殖碳排放和经济发展水平处于同步上升的态势。
第三,当农村居民可支配收入大于10864元时,随着经济的进一步发展,生猪养殖碳排放将逐渐降低。这一阶段,人民生活水平逐渐提高、环保意识逐渐增强、对环境质量需求也不断提高。政府对生猪清洁生产更加重视,对生猪低碳养殖技术和清洁生产技术的补贴力度加大,如沼气池建设、干清粪工艺、尿粪固液分离工艺推广等。同时,政府采取一定的激励或者强制措施,促进生猪粪便还田,减少生猪粪便向环境排放。实施生猪养殖业废弃物综合利用工程。大力发展养殖业循环经济,建立以沼气为纽带形成“猪―沼―菜”“猪―沼―果”“猪―沼―林”“猪―沼―鱼”多功能生态养殖和循环经济模式。减量化、资源化、再循环模式成效的显现,使得该阶段生猪养殖碳排放会随着经济发展水平的提高而降低。
(二)生猪养殖碳排放EKC拐点的时空特征分析
1.空间分布特征
2014年江西省农村居民人均可支配收入为9997.0元,还处于临界值(10864元)左端,意味着当前江西省生猪养殖碳排放随着经济发展仍然呈现上升的趋势。将江西省十一个设区市2014年农村居民人均可支配收入与临界值(10864元)进行对比分析后发现:南昌市(12266.8元)、景德镇市(11410.1元)、萍乡市(12617.6元)、新余市(12678.9元)和鹰潭市(11215.4元)五个市的农村居民人均可支配收入已经超过其临界值,生猪养殖碳排放将随着经济发展水平的提高逐渐降低。可能的原因是:2014年景德镇市、萍乡市、新余市和鹰潭市生猪养殖量分别为25万头、66万头、40万头和58万头,远小于江西省129万头的生猪平均养殖量。这四个设区市生猪养殖量较小,可以较好地实现“废弃物―有机肥―种植业”的种养结合,以及政府对生态环境保护的重视和养殖技术的推广,如“废弃物―沼气―有机肥”循环经济模式等,废弃物的资源化利用使得这四个区域生猪养殖碳排放经过高拐点值进入了下降阶段。南昌市是江西省的省会城市与经济发展中心,政府对生猪养殖造成的环境污染更加重视,且南昌市生猪养殖专业化、规模化程度较高,中、大规模养殖场较多,得到的补贴更高;较好地实现了“废弃物―沼气―有机肥”多功能生态养殖和循环经济模式,使得南昌市生猪碳排放从高拐点值开始逐步降低。其余六个设区市生猪养殖碳排放还未到达高拐点值,即随着经济发展水平的提高生猪养殖碳排放仍然呈现上升的趋势。那么,这六个设区市的生猪养殖碳排放何时才能到达高拐点值?接下来本文将对各市到达高拐点值的时间路径进行分析。
2.时间路径特征
根据到2020年全面实现小康社会的目标以及各市2010―2014年间农村居民人均可支配收入的平均增速,首先预测出各市农村居民人均可支配收入,并且将其作为预估时间的年均增速;然后,计算出各市到达高拐点值所需要的时间;最后,确定到达的具体年份。根据计算方法,得出的结果如表2所示。
从表2可知,在2015年到达EKC高拐点值的市包括九江市、宜春市、抚州市,在2016年到达EKC高拐点值的市包括吉安市和上饶市,赣州市将在2018年到达EKC高拐点值。不同市到达EKC高拐点值的时间不同,可能由于各市生猪养殖碳排放与经济发展水平的差异造成的。九江市、宜春市、抚州市、吉安市和上饶市生猪养殖业占有重要地位,2014年这五市生猪养殖量分别达到了95万头、284万头、124万头、175万头和127万头,分别占江西省生猪养殖总量的6.66%、19.99%、8.73%、12.30%和8.92%。这五市生猪养殖量大,碳排放总量更高,使得生猪养殖碳排放量更高。生猪养殖业蓬勃发展,使得农村居民人均可支配收入更高,到达曲线高拐点值的时间相对较短。赣州市位于赣南地区,面积相对广阔,主要还是以包括生猪养殖业在内的农业发展为主,经济发展相对较慢,农村居民人均可支配收入较低,到达曲线高拐点值的时间相对较长。
(三)生猪养殖碳排放影响因素分析
运用stata10.0统计软件进行生猪养殖碳排放影响因素回归分析,结果如表3所示:采用固定效应模型处理数据,模型R2为0.9985,且F值为265.6139,说明模型整体拟合优度较好。在控制其他变量不变的情况下,经济发展水平的系数满足θ10,且θ3
表3结果显示,猪肉消费总量(X1)的系数为0.1378,且通过了10%的显著性检验,说明猪肉消费总量对江西省生猪养殖碳排放具有正影响作用,与预期一致。这表明,随着猪肉消费总量的上升,在其他条件不变的情况下,生猪养殖碳排放呈上升趋势。
对外贸易程度(X2)的系数为0.0963,且通过了5%的显著性检验,说明对外贸易程度对江西省生猪养殖碳排放具有正影响作用,与预期一致。这表明,随着对外贸易程度的提高,在其他条件不变的情况下,生猪养殖碳排放呈上升趋势。可能的原因是:发达国家的生猪从我国进口,使得碳排放环节发生在我国,出现了“碳转移排放”现象,这与林百强和蒋竺均研究相符①。
公路密度(X3)的系数为0.0880,且通过了10%的显著性检验,说明公路密度对江西省生猪养殖碳排放具有正影响作用,与预期并不一致。可能的原因是:随着公里密度的提升,交通条件更为便利,生猪规模饲养数量将会增多,生猪养殖碳排放量增加。
农村劳动力价格(X4)的系数为-0.5527,且通过了1%的显著性检验,说明农村劳动力价格对江西省生猪养殖碳排放具有负影响作用,与预期一致。这表明,在其他条件不变的情况下,在城市收入越高,养殖户生猪养殖的机会成本就会越高。基于人们对经济效益的抉择,城市务工收入越高,从事生猪养殖人员就会相对越少。这与邓力群的研究类似,养殖机会成本对养殖户饲养行为产生负影响,即农村劳动力价格将会抑制生猪养殖碳排放的增长①。
产业结构(X5)的系数为0.8767,且通过了1%的显著性检验,说明产业结构对江西省生猪养殖碳排放具有正影响作用,与预期一致。这说明,在其他条件不变的情况下,产业结构的提升会使得生猪养殖碳排放呈上升趋势。这与杜江和刘渝的研究结果相符②。
政府环保管制(X6)的系数为-0.1549,且通过了1%的显著性检验,说明政府环保管制对江西省生猪养殖碳排放具有负影响作用,与预期一致。张学刚和王玉婧认为,政府对环境的管制等对环境质量改善有重要影响③,在其他条件不变的情况下,政府对环境保护越重视,对生猪低碳养殖重视会越高,使得生猪养殖碳排放下降显著。
能源利用效率(X7)的系数为-6.6554,且通过了1%的显著性检验,说明能源利用效率对江西省生猪养殖碳排放具有负影响作用,与预期一致。赵爱文和李东研究发现,能源利用效率的不断提高,显著影响能源使用强度①。在生猪整个生命周期过程中,能源利用效率的提升,使得能源使用强度显著下降,使得生猪养殖碳排放减少。
四、结论与政策建议
本文基于1990―2014年江西省及十一个设区市的面板数据,运用生命周期评价方法(LCA)测算出江西省及各市生猪养殖碳排放总量,利用EKC模型检验了江西省及各市生猪养殖碳排放与经济发展水平之间的EKC关系,并对各市的碳排放拐点变动及时空特征进行了实证研究,最后对江西省生猪养殖碳排放的主要影响因素进行分析。得出以下结论:
第一,从长期发展来看,江西省生猪养殖碳排放与经济发展之间存在“倒N型”的EKC关系,且存在临界值分别为2454元和10864元的双拐点。研究表明,当经济发展水平低于2454元时,生猪养殖碳排放处于下降的态势;当经济发展水平超过2454元而低于10864元时,生猪养殖碳排放由低拐点值随着经济发展呈现同步上升态势;当经济发展水平超过10864元时,生猪养殖碳排放由高拐点值向下呈现逐步下降趋势。
第二,从空间分布来看,2014年江西省农村居民人均可支配收入为9997.0元,还处于临界值(10864元)左端,意味着当年江西省生猪养殖碳排放随着经济发展仍然呈现上升的趋势。江西省有五个市生猪养殖碳排放超过了高拐点值,其中包括南昌市、景德镇市、萍乡市、新余市和鹰潭市;其余六个市当前生猪养殖碳排放还仍未到达高拐点值,即随着经济发展生猪养殖碳排放仍然呈现上升的趋势。
第三,从时间路径来看,在未来三年内,有三个设区市将到达EKC高拐点。九江市、抚州市和宜春市已在2015年到达EKC高拐点;吉安市和上饶市将在2016年到达EKC高拐点;赣州市将在2018年到达EKC高拐点。
一、指导思想
以贯彻落实科学发展观和民本建设为指导,以落实华政发3号文件和现代农业示范区建设为目标,加快良种繁育体系建设,突出动物防疫重点,强化技术指导,确保全年生产目标任务顺利完成。
二、工作目标
1、继续抓好生猪标准化养殖(小区)项目建设。主要是加强生产设施、防疫设施和环保设施建设,保证规模养殖生产规范化、防疫制度化、粪污无害化,达到年出栏生猪8000头以上的规模场1个,出栏生猪3000头以上的规模养殖场2个,出栏1000头以上的规模养殖场3个,出栏100头以上的规模养殖场100个。出栏生猪3000头以上的养殖小区1个。
2、加强规模养殖的示范带动作用。确保畜禽补栏(笼)增养达到年底生猪出栏12万头,家禽出笼150万羽毛,肉牛、羊分别出栏4000头和1.1万只。
3、推进畜禽良种繁育体系建设。重点抓好生猪人工授精站和肉牛冷配站的建设。继续推广人工授精和冷配技术,利用秋冬畜禽繁殖配种、选种、育种、引种的有利时机,切实抓好秋配秋繁,引种更新和苗种越冬工作,扩大能繁母猪、母牛、母羊的种群规模,保证生猪人工授精和肉牛冷配覆盖面在90%以上和85%以上。
4、加快推行现代畜牧业建设进程中的转型升级。以市需求为标准,以无公害为原则,提高畜禽产品质量,推行无污染绿色健康养殖。力求在推行健康养殖,走规模化生物生态养殖方向上有所突破。
5、加快草食动物发展。重点培养小区、大户和改善生产经营方式。
三、工作重点
1、进一步强化落实秋防工作。按照“政府保密度、部门保质量”的防疫要求,切实做好秋季重大动物疫病的集中免疫和月月补注工作。确保免疫率达到100%。
2、进一步强化秋冬畜禽生产技术培训。一是开展生猪标准化规模养殖(小区)养殖技术、疫病防控知识、生猪人工授精技术等培训活动;二是加强村级专职动物防疫员业务知识培训,全面掌握《动物防疫法》、《畜牧法》等法律法规知识。更新提高疫病防控,科学养殖技术知识,提升服务质量和水平。