肯尼亚循环食物系统中牲畜的角色：基于低机会成本饲料的动物源蛋白生产潜力分析

本研究针对东非地区食物不安全与畜牧业环境影响的矛盾，通过构建FEEDSOM模型优化纳库鲁县低机会成本饲料(LOCF)配置，发现纯LOCF喂养可提供18.4g/人/天的动物源蛋白(ASP)，但高质饲料短缺制约系统效率。引入蛋白副产物(+4.4g ASP)或黑水虻幼虫(+1.6g ASP)可提升产出，而热带地区采用高性能品种反而降低产量(-11.5g ASP)。研究为东非循环农业系统提供了量化依据，发表于《Agricultural Systems》。

　　

在东非这片饱受营养不良困扰的土地上，28.5%的人口面临食物不安全问题，而动物源食品(ASF)的摄入不足正是关键因素。然而，传统畜牧业发展却陷入两难困境：增加ASF产量可能加剧温室气体排放、水资源消耗等环境压力，但完全转向植物性饮食在当地又缺乏可行性。正是在这样的背景下，循环食物系统的理念为破局提供了新思路——通过让牲畜转化人类不可食用的低机会成本饲料(LOCF)，能否在减轻环境负担的同时提升营养供给？

荷兰瓦赫宁根大学的研究团队将目光投向了肯尼亚的纳库鲁县，这项发表于《Agricultural Systems》的研究首次在东非语境下系统评估了循环食物系统中牲畜的潜在贡献。研究人员创新性地采用了FEEDSOM饲料配置模型，基于当地现有作物生产、饲料资源和牲畜条件，构建了"循环基线"场景，并设置了添加蛋白副产物、利用黑水虻幼虫(BSFL)转化餐厨垃圾、引入高性能牲畜品种三个对比场景，以LOCF配置最优化条件下动物源蛋白(ASP)产出最大化为目标展开模拟。

研究团队运用了多项关键技术方法：首先基于通用代数建模系统(GAMS)开发了FEEDSOM优化模型，整合了来自当地政府统计的作物产量数据、Feedipedia和FeedTables的饲料营养成分数据；其次通过Rumen8软件和InraPorc模型精确计算了七类牲畜（奶牛、奶山羊、肉牛、猪、蛋鸡、肉鸡和兼用鸡）的营养需求；此外还结合实地访谈验证了当地牲畜生产性能参数，并采用敏感性分析检验饲料摄入容量(FIC)对结果的影晌。

3.1 牲畜类型选择

模型结果显示，在纯LOCF喂养条件下，肉牛、肉鸡和兼用鸡在所有场景中均未被选择，而奶牛、猪和蛋鸡成为最优组合。循环基线场景下，系统支持121,339头奶牛、144,021头育肥猪和59,273只蛋鸡。当引入蛋白副产物或BSFL时，奶牛和蛋鸡数量显著增加，而猪的数量下降，表明高质饲料的补充改变了系统优化路径。

3.2 低机会成本饲料利用

高营养价值的副产物被完全利用，而低干物质含量的废弃物（如果蔬废弃物）因饲料摄入容量限制仅部分利用。在BSFL场景中，通过昆虫转化实现了废弃物的全量利用。天然草场因营养质量过低未被任何场景选择，揭示了资源质量对循环系统效率的关键制约。

3.3 饲料分配模式

不同牲畜对LOCF的利用呈现特异性：猪主要消耗能量型废弃物，奶牛则优先获得蛋白副产物和作物残茬。BSFL场景下，脱脂虫粉全部分配给奶牛，虫油则在猪和蛋鸡间分配，体现了营养素互补的优化策略。

3.4 饲料摄入与日粮组成

生产者动物的日粮结构在不同场景间保持稳定，主要以当地丰富的 Napier 草、苜蓿等青绿饲料和玉米秸秆等作物残茬为主，仅少量添加高蛋白副产物。高性能品种场景则因营养需求差异出现显著调整。

3.5 蛋白质供应能力

循环基线场景使ASP供应量提升至18.4g/人/天，较肯尼亚当前水平(12.3g)增长近50%。蛋白副产物和BSFL场景分别进一步增加24%和8%，而强制采用欧洲高性能品种反而导致产量下降62%，凸显了品种与当地资源条件的适配性重要性。

3.6 饲料摄入容量敏感性分析

饲料摄入容量(FIC)的轻微变动(±10%)会引起ASP产量的剧烈波动(增加33%或减少39%)，说明单胃动物对粗饲料的适应能力是影响系统潜力的关键不确定因素。

这项研究深刻揭示了东非地区推行循环农业的机遇与挑战。一方面，通过优化LOCF配置，确实能在不增加环境压力的情况下提升营养产出，且总牲畜生物量需求与现有系统相当；另一方面，高质饲料短缺、低质资源利用效率低、特定畜种排斥以及品种资源错配等瓶颈不容忽视。研究创新性地指出，黑水虻幼虫等昆虫转化技术可作为提升系统效率的杠杆点，而基于新鲜物质量的饲料摄入容量参数需要更符合当地实际的校准。

值得注意的是，循环食物系统的实施远超技术优化范畴，还涉及小农生计、废弃物收集基础设施、区域公平等社会维度。将系统边界从县域扩展至国家尺度，整合种养系统养分循环，以及区分反刍动物与单胃动物的蛋白质质量需求，将是未来模型改进的重要方向。这项研究为热带地区循环农业提供了首个定量框架，也为全球可持续食物系统转型提供了热带语境下的重要案例参考。