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尖端技術開拓畜禽產業新紀元

2018/06/14

尖端技術開拓畜禽產業新紀元

尖端技術開拓畜禽產業新紀元

國立臺灣大學動物科學技術學系

徐濟泰教授

一、國內畜禽產業現況

  根據行政院農委會105年農業統計要覽資料顯示,民國95年至105年間畜禽生產量明顯減少,包含:豬從930,609公噸下降到827,041公噸 (減少11%),羊從3,896公噸下降到1,859公噸 (減少52%),鵝從24,742公噸下降到6,306公噸 (減少75%),鴨蛋從466,232公噸下降到447,931公噸 (減少4%)。其中豬隻產量減少與豬流行性下痢病毒(Porcine Epidemic Diarrhea virus,PEDv)、豬生殖道與呼吸道綜合徵候群(Porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)等疾病傳染有關;另外養豬戶規模削減(小於1,000頭飼養),以及平均國人消費豬肉量減少也間接促使國內豬隻生產量降低。而羊飼養戶數從3,494戶銳減到1,983戶,仔羊育成率偏低以及羊痘疫情發生則是造成羊產量縮減之主因。產業需要利用前瞻農業科技,從源頭提升畜禽健康,並且保障畜禽產品品質以吸引消費者購買。同時,要完善利用生產時所衍生之畜禽副產物,除了可幫助農產品加值,也將對環境更加友善,達到促進農業永續與生態保護的最終目標。

二、國內現行畜禽產業推動情形

    1.豬肉品質提升

  民國86年國內爆發口蹄疫,豬肉外銷受到嚴重衝擊,至今已過20年,我國尚未成為真正的「非疫區」;為了解除我國處於疫區之狀態,重新替外銷豬肉鋪路,撲滅口蹄疫尤為重要,政府預計107年7月拔針,期待能有轉機,讓產業推向更大發展空間。除了等待豬肉外銷市場重啟,對內提升國產生鮮豬肉品質、安全保障及滿足消費者講求美味與健康需求,則為面對內需市場衰退的正面因應之道。另一方面,防治豬傳染病擴散、提升繁殖效率、提高屠體品質、紓解糞尿處理壓力(沼氣發電),則能增加養豬場的經營效能並避免外界抗爭。

    2.防範禽流感傳播

  我國位於「東亞-澳大利亞」候鳥遷徙路線,候鳥身上及糞便所帶的禽流感病毒可能於遷徙途中,傳播感染國內飼養之家禽。由於候鳥遷徙是每年固定發生的自然現象,因此禽流感傳播是每年候鳥遷移與進出國門頻繁旅遊活動必定帶來的威脅,降低禽流感傳播對家禽產業的永續經營而言,是必要的例行操作之管理要件。規劃嚴謹的防疫措施與路線管制。除了可維護養殖動物的健康,也間接保護人類免於人畜共通傳染病之風險。

    3.羊養殖產業之生產挑戰

  養羊產業的衝擊嚴重程度僅次於鵝,因國內市場較小,使得疫苗商進口意願不大,目前雖然有羊痘疫苗幫忙控制疫情,但是仍缺乏其他基礎疫苗(梭菌、巴氏桿菌、接觸傳染性口炎)的供應,要解決仔羊育成率偏低之問題仍有困難。此外,乳羊部分因缺乏種羊登錄與個別羊隻產乳能力測定的普及化,使羊群遺傳改進無法順利推展;肉羊部分則缺少固定雜交制度以及種羊登錄的普及化,使上市肉羊體型與屠體品質變異過大,難以做到高品質的規格化生產。

    4.乳牛糞尿處理壓力

  乳牛產業雖然目前尚未發生產量衰退情形,但仍具有一定的糞尿處理壓力;根據農委會106年的資料顯示,每年約有105萬噸的牛糞尿,若能妥善使用這些副產物進行有機肥料、沼氣發電等資源再利用,有利於降低環境中的碳排放量。然而沼氣發電政策尚未納入乳牛產業,且糞尿回歸土壤的政策與農地配合仍有障礙,需經妥善評估、規劃與作物生產農地適切配合。另外,雖然藉由機械化與自動化設備可以稍微緩解產業人力匱乏的困境,但是要做到智慧化電腦管理才有可能達到有效省工,並解決缺工問題。

三、國內外尖端技術可提供的產業幫助與推動

    1.基因選拔、分子育種技術加速遺傳特性改良

  國際間關於豬隻繁殖、生產、免疫相關的選拔基因研究已陸續有新進展,當繁殖用的公豬與母豬均同時做好基因選拔時,才可能確保繁殖母豬群的每窩仔豬頭數都超過20頭;除此之外,母豬也需要有足夠乳頭哺乳,才能保障仔豬存活率。目前已知母豬每次懷孕的窩仔數(litter size)是由多項基因共同決定,母豬的乳頭數量也受多重基因控制,而公豬的繁殖能力也已經被檢出與137個數量遺傳基因座(quantitative trait loci,QTL)有關,故妥善研究相關基因特性與選拔模式,將有助於推出高產量的豬隻品種。 

  國人在飲食方面偏好瘦肉型肉豬,但長期進行低背脂厚度及高飼料效率選拔,將對豬肉品質產生負面影響。最保險的方式是將與各豬肉品質相關的基因同時加入品種選拔的篩選項目,與里肌肉大小(腰眼面積)相關的QTL,具有品種特異性,故每個品種需要獨自找出各自品種內的QTL。Silva et al. (2016)比對來自不同文獻報告中與里肌肉大小(腰眼面積)相關的10個QTL,當中發現在豬第四對染色體上有2個QTL是跨不同文獻都一致的,此發現可能適用不同品種的豬。另外,目前已經發現有2,500個QTL與豬的抗病力有關,其中有30個QTL跟PRRS抗病力有關,未來持續發展將有機會透過基因選拔,提高肉豬群對特定幾項高病原性疾病的抗病力。

  以荷蘭牛為例,目前已能同時進行50,000個標示基因與10,000個QTL的篩檢,且有涵蓋世界各國的資料庫可供比對。現今各地具有許多豬的品種,商業生產又常應用雜交模式生產肉豬,因此發展出來的資訊還未能涵蓋所有品種的豬隻;此外部分資訊是利用小型基因晶片產生,要發展出類似乳牛的基因選拔商業工具,需要針對國內常用豬種,統合整理與補充有效的標示基因與QTL。在應用層面,育種人員也須清楚怎樣的基因組合適用於現有族群,且部分性狀可能受到同群基因影響,例如豬的生產性狀選拔常造成繁殖能力的衰退,妥善處理相互衝突的性狀,才能確實提升選拔效率。

  土雞產業與養羊產業則需要積極固定品種,也應該利用現有的高通量基因定序與基因晶片技術服務,逐步篩選出可以作為繁殖、生長、肉質、泌乳等性能的標示基因與QTL。如此一來可以加速種畜禽的遺傳改良,同時提升生產效能以及畜禽產品品質,使其更具市場競爭力。

    2.病原快速篩選技術、天然萃取物質調節免疫系統協助安全養殖

  傳染病控制包含「預防」與「治療」兩大要件,以傳染病(包括人畜共通傳染病)管理技術預先作好防範措施,可降低疾病擴大所造成的損失與後續治療費用。研究與推廣病原快速篩檢技術能及時隔離罹病個體,防止大規模感染;而利用基因標誌選拔出耐病畜禽種原,有助於提升畜禽免疫能力。另外,世界各國也努力開發使用天然萃取物質調整動物免疫系統之技術,一來能降低抗生素使用,二來也可縮小抗藥性微生物汙染的食安危機,相關項目可合併安全養殖技術一起推展。

    3.智慧型自動化管理技術幫助策略調整

  近年來種禽、肉禽和蛋禽場在管理上面臨缺工問題,因而無法完整收集數據,此現象不利於建構生長管理標準模式與產銷鏈追蹤追溯體系工作的推動。引入智慧型自動管理技術有助於提升監控效能與競爭力,包括動物房舍環境條件(如光照強弱、通風程度、溫度控制等)自動監控與調整、動物飼養與健康管理自動監控與示警、廢棄物處理自動監控與調整、生產效能自動分析等,所收集的大量數據也可作為未來策略修正與評估使用。
智慧型自動化管理技術需要各類監測設備(如環境參數、生理觀測、行為觀察、化學物質含量測定、影像拍攝)之投入,並針對使用產業配合電腦學習與程式軟體運算之改良,才能有效整理並運用大數據,輔助現場專業管理人員設定監測指標,並視需求進行策略調整。

  現今國外已有成熟的沼氣發電硬體設施與建廠技術,能夠引入國內委託蓋廠,軟體設置與管理方面,則需要依照國內可用資材變動、環境氣候條件、發酵菌種與產物變動,自行建立適合當地使用之監控、判斷、調整技術。而智能運算分析軟體,可以自動分析過去運作條件以及產能效益,及時提供決策調整建議以及偏離最佳產能效益示警,會是必要的核心功能。

四、未來建議與展望

  畜牧業所面臨之挑戰種類繁多,可能因環境或飼養物種狀況而變動,不論是提升抗病能力、強化生產效能與品質、紓解缺工問題、妥善處理糞尿等均可依前面所述科技技術尋求適當解決之道。基因選拔等分子育種技術能幫助養豬產業增加窩仔數、提高屠體品質、增加抗病力;而智慧型自動化管理技術則可節省人力,並協助維持飼養品質的統一性;病原快速篩檢技術及天然物萃取技術則可防範病原擴散的情況,維護畜禽動物與人類的身體健康;畜禽產業產生的廢棄物資源可依生質能源或其他形式再利用,在協助產業加值的同時也能減少碳排放,有助於農業永續發展。

徐濟泰
徐濟泰 教授
國立臺灣大學動物科技學系

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