張春林，韓向敏，郎 俠，王彩蓮

（1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2. 甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜草與綠色農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070）

天然牧草作為放牧家畜賴以生存的營養(yǎng)物質(zhì)，是草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。牧草營養(yǎng)品質(zhì)不僅直接決定放牧家畜的生長發(fā)育，也間接影響畜產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量[2]。牧草中可消化營養(yǎng)物質(zhì)含量的高低影響放牧家畜對牧草的消化率，從而影響其生產(chǎn)性能和經(jīng)濟效益。天然草地是發(fā)展畜牧業(yè)和平衡生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，研究不同類型放牧草地牧草的營養(yǎng)品質(zhì)動態(tài)變化，能夠?qū)Ψ拍良倚蟮臓I養(yǎng)狀況進(jìn)行全面合理的分析，進(jìn)而合理利用放牧草地、確定各放牧地區(qū)放牧家畜的補飼量、保證不同類型放牧草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展。關(guān)于草地區(qū)域及植被類型對產(chǎn)草量和牧草品質(zhì)的影響以及氣候和土壤因子等對牧草營養(yǎng)品質(zhì)的作用已有較為深入的研究[3]。牧草營養(yǎng)品質(zhì)在不同的生長期存在較大差異[4-5]，目前對牧草的營養(yǎng)品質(zhì)研究主要集中在冬、夏季牧場和優(yōu)勢種群牧草等方面[6-10]，但對不同草地類型牧草營養(yǎng)品質(zhì)的發(fā)育變化研究較少。因此，本研究針對瑪曲縣不同草地類型牧草的營養(yǎng)品質(zhì)動態(tài)進(jìn)行研究，旨在為放牧家畜營養(yǎng)飼養(yǎng)管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地自然概況

甘肅省甘南藏族自治州(以下簡稱甘南)瑪曲縣位于青藏高原東北部，甘南藏族自治州西南部，100°45′-102°29′ E，33°06′-34°30′ N。總面積為95.42 萬 hm2，其中，草地面積 88.11 萬 hm2，可利用草地面積 85.1 8 萬 hm2。海拔 3 300～4 806 m?，斍h屬青藏高原寒冷氣候區(qū)，年平均氣溫1.1 ℃，年日照時長 2 583.9 h，輻射 33 kJ·cm-2，年降水量615.5 mm，蒸發(fā)量 1 353.4 mm，年相對無霜期僅 19 d。牧草一般于4月下旬開始萌發(fā)，9月中旬枯黃，青草期 120 d 左右，枯草期長達(dá) 240 d[11]。

1.2 試驗設(shè)計

試驗分別于牧草返青前期(2017年5月18日)、青草期(2017年7月19日)和枯黃期(2017年10月20日)，在甘肅甘南瑪曲阿萬倉鄉(xiāng)、歐拉鄉(xiāng)、曼日瑪鄉(xiāng)和尼瑪鎮(zhèn)選擇4個不同類型的禁牧草地[高寒草甸(H)、灌叢草地(G)、沼澤化草甸(D)、山地草甸(S)]，每個草地類型選擇具有代表性的試驗區(qū)，利用 0.5 m × 0.5 m 樣框隨機取 5 個樣方。在樣方內(nèi)取樣，離地面2～3 cm刈割，將樣方內(nèi)不可食和有毒有害植物剔除，然后新舊牧草一起裝入采樣袋置于陰涼處，帶回實驗室放入105 ℃烘箱內(nèi)殺青 20～30 min，后降溫至 60～70 ℃，烘干 16～18 h，恒重之后粉碎過0.425 mm篩裝入6號封口袋密封保存，用于指標(biāo)測定。采用體外發(fā)酵法測定牧草體外消化率，并測定牧草總能(GE)、干物質(zhì)(DM)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)、粗灰分(Ash)、礦質(zhì)元素鈣(Ca)和磷(P)。

1.3 營養(yǎng)成分測定

常規(guī)營養(yǎng)成分測定參照《動物營養(yǎng)學(xué)實驗教程》[12]?？偰懿捎醚鯊検綗崃坑嫓y定；干物質(zhì)采用烘干法；粗蛋白采用半微量凱氏定氮法測定；粗脂肪采用索氏提取法；灰分采用灰化法；礦質(zhì)元素鈣采用高錳酸鉀法；礦質(zhì)元素磷采用釩-鉬黃比色法；酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維測定均采用Van soest纖維分析法[13]。

1.4 體外發(fā)酵測定方法與指標(biāo)

1.4.1 試驗動物及瘤胃液的采集

選擇5只安裝有永久性瘺管的健康蘭州小尾寒羊，于早晨07：00空腹在瘤胃多個位點采集瘤胃液，將釆集后的瘤胃液即刻裝入事先39 ℃預(yù)熱并通入CO2置換出瓶中空氣的保溫瓶內(nèi)，然后再次通入CO2排出瓶口的空氣，用瓶塞迅速蓋嚴(yán)保溫瓶口，并迅速帶回實驗室。在配制人工瘤胃液之前，將采集的瘤胃液充分混合后經(jīng)4層紗布過濾處理。

1.4.2 培養(yǎng)液配制

參照孫鵬飛等[14]以及Menke和Steingass[15]的方法準(zhǔn)備人工瘤胃營養(yǎng)液(表1)，按照一定的順序和比例配制混合營養(yǎng)液：474 mL 蒸餾水 + 0.12 mL溶液 A + 237 mL 溶液 B + 237 mL 溶液 C + 1.22 mL溶液D + 50 mL溶液E，并將人工瘤胃營養(yǎng)液與瘤胃液以體積比為2∶1混合，即為培養(yǎng)液。

1.4.3 測定指標(biāo)與方法

利用美國ANKOM DaisyⅡ型自動體外模擬培養(yǎng)箱，進(jìn)行體外發(fā)酵試驗。每個牧草樣品設(shè)置3個重復(fù)，每個重復(fù)準(zhǔn)確稱取樣品(1.000 0 g)放入已知重量的 0.037 4 mm 尼龍袋中。尼龍袋尺寸為 3.0 cm ×5.5 cm。將裝好樣品的尼龍袋放入發(fā)酵罐中，同時每個發(fā)酵罐裝入一個不裝任何樣品的尼龍袋為空白對照消除系統(tǒng)誤差，同一批次培養(yǎng)中共4個發(fā)酵罐(3 000 mL)，然后將發(fā)酵罐放入體外培養(yǎng)箱中預(yù)熱至39 ℃。之后取出通入二氧化碳排出氧氣，裝入1 600 mL 預(yù)熱 (39 ℃)的培養(yǎng)液 (無色狀態(tài))，最好通入二氧化碳排出氧氣放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。于48 h后，快速取出尼龍袋，立即放入冷水中，終止發(fā)酵。取出的尼龍袋用39 ℃溫水輕輕沖洗，至其表面干凈為止，最后置于磁盤中烘干至恒重，并計算體外干物質(zhì)消化率(IVDMD)。然后將3個重復(fù)取出粉碎混合均勻，按照常規(guī)營養(yǎng)分析方法測定體外有機物消化率(IVOMD)、體外酸性洗滌纖維消化率(IVADFD)以及體外中性洗滌纖維消化率(IVNDFD)。

IVDMD = (發(fā) 酵 底 物 重 × DM- 發(fā) 酵 殘 渣 的DM 量)/(發(fā)酵底物重 × DM) × 100%；

IVOMD = (發(fā) 酵 底 物 重 × OM- 發(fā) 酵 殘 渣 的OM 量)/(發(fā)酵底物重 × OM) × 100%；

IVNDFD = (發(fā)酵底物重 × NDF-發(fā)酵殘渣的NDF 量)/(發(fā)酵底物重 × NDF) × 100%；

IVADFD = (發(fā)酵底物重 × ADF-發(fā)酵殘渣的ADF 量)/(發(fā)酵底物重 × ADF) × 100%。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010進(jìn)行初步整理統(tǒng)計后，采用SAS 9.4對不同季節(jié)各類牧草中概略養(yǎng)分和消化率進(jìn)行單因素ANOVA分析，并用LSD法進(jìn)行多重比較。對于重復(fù)測量數(shù)值采用Mixed模型進(jìn)行分析，統(tǒng)計模型如下：

式中：μ為總體平均數(shù)；S為季節(jié) (i= 5, 7, 10)，固定效應(yīng)；T為草地類型 (j= 1, 2, 3, 4)，固定效應(yīng)；C為樣品個數(shù) (k= 1, 2, 3, ···, 20)，隨機效應(yīng)；ε為殘差。

2 結(jié)果與分析

2.1 概略養(yǎng)分

2.1.1 干物質(zhì)

生育期以及生育期和草地類型交互對草地牧草 DM含量均有極顯著作用 (P＜0.01)，青草期DM顯著低于返青前期和枯黃期(P＜0.05)，平均值為27.06%～35.21%；草地類型對所選草地牧草DM含量作用不顯著(P＞0.05)。山地草甸、沼澤化草甸和高寒草甸DM返青前期顯著高于枯黃期，灌叢草地DM返青前期與枯黃期差異不顯著(表2)。

表 2 生育期對4種草地類型牧草概略養(yǎng)分的影響Table 2 Effect of the growth period on the general nutrients of natural herbage in four grassland types

2.1.2 粗蛋白

生育期對牧草CP含量有極顯著作用(P＜0.01)，青草期CP顯著高于返青前期和枯黃期(P＜0.05)，平均值12.33%～13.67%；草地類型對牧草CP含量作用不顯著(P＞0.05)；兩者交互作用顯著(P= 0.016 1)。山地草甸和高寒草甸 CP 枯黃期顯著高于返青前期，沼澤化草甸和灌叢草地CP返青前期與枯黃期差異不顯著 (P＞0.05)(表 2)。

2.1.3 粗脂肪

生育期對牧草EE含量有極顯著作用(P＜0.01)，青草期和枯黃期EE顯著高于返青前期(P＜0.05)，平均值分別為3.76%～4.49%、3.08%～3.70%；草地類型對牧草EE含量作用不顯著(P＞0.05)；生育期與草地類型交互作用不顯著。山地草甸EE青草期

顯著高于枯黃期，其他3種草地青草期EE與枯黃期差異不顯著(表2)。

2.1.4 中性洗滌纖維

生育期除了對山地草甸NDF含量有顯著作用(P= 0.039)，對其他3種草地牧草NDF含量有極顯著作用(P＜0.01)，青草期NDF顯著低于返青前期和枯黃期 (P＜0.05)，平均值 28.13%～40.78%；草地類型對牧草NDF含量作用不顯著(P＞0.05)；生育期與草地類型交互作用極顯著 (P= 0.009 1)。高寒草甸NDF返青前期顯著高于枯黃期，其他3種草地牧草返青前期NDF與枯黃期差異不顯著(表2)。

2.1.5 酸性洗滌纖維

生育期對牧草ADF含量有極顯著作用(P＜0.01)，青草期顯著低于返青前期和枯黃期(P＜0.05)，草地類型對牧草ADF含量作用極顯著；生育期與草地類型交互作用極顯著。山地草甸ADF返青前期顯著高于枯黃期，其他3種草地牧草返青前期ADF 與枯黃期差異不顯著 (P＞0.05)(表 2)。

2.1.6 粗灰分

生育期除對灌叢草地Ash含量有顯著作用(P＜0.05)，對其他3種草地牧草Ash含量無顯著作用(P＞0.05)；草地類型對牧草Ash含量作用極顯著(P＜0.01)；生育期與草地類型交互作用不顯著。灌叢草地Ash返青前期顯著高于青草期和枯黃期，青草期Ash與枯黃期差異不顯著(表2)。

2.2 總能和礦物元素

2.2.1 總能

生育期除了對高寒草甸GE含量有顯著作用(P＜0.05)，對其他3種草地牧草GE含量有極顯著作用(P＜0.01)，枯黃期GE顯著高于返青前期，返青前期GE在生育期內(nèi)最低；草地類型對所選草地牧草GE含量作用極顯著；生育期與草地類型交互作用極顯著。山地草甸和灌叢草地GE青草期顯著低于枯黃期，沼澤化草甸和高寒草甸GE青草期與枯黃期差異不顯著 (P＞0.05)(表 3)。

2.2.2 鈣元素

生育期對牧草Ca含量有極顯著作用(P＜0.01)；草地類型對牧草Ca含量作用不顯著(P＞0.05)；生育期與草地類型交互作用極顯著(P＜0.01)(表3)。

2.2.3 磷元素

生育期對4種草地類型牧草的P含量有極顯著作用(P＜0.01)，青草期P含量顯著高于返青前期(P＜0.05)，平均值為 0.05%～0.10%；草地類型對牧草P含量作用不顯著(P＞0.05)；生育期與草地類型交互作用極顯著 (P＜0.01)(表 3)。

2.3 體外消失率

2.3.1 干物質(zhì)消失率

生育期對牧草DM消失率有顯著作用(P＜0.05)，青草期DM消失率顯著高于返青前期和枯黃期，平均值為60.88%～67.61%；草地類型對DM消失率作用不顯著(P＞0.05)；生育期與草地類型交互作用不顯著。灌叢草地DM消失率枯黃期顯著高于返青前期，其他3種類型草地DM消失率返青前期與枯黃期差異不顯著(表4)。

2.3.2 有機物消失率

生育期對牧草OM消失率有顯著作用(P＜0.05)，山地草甸、灌叢草地和高寒草甸牧草在青草期OM消失率顯著高于返青前期和枯黃期，平均值為59.28%～66.52%；草地類型對牧草OM消失率作用顯 著 (P= 0.026 1)； 生 育 期 與 草 地 類 型 交 互作用顯著 (P= 0.048 9)。灌叢草地 OM 消失率枯黃期顯著高于返青前期，另外3種類型草地OM消失率返青前期與枯黃期差異不顯著(P＞0.05)(表4)。

2.3.3 中性洗滌纖維消失率

生育期對牧草NDF消失率有顯著作用(P＜0.05)，青草期 NDF消失率在 25.38%～41.80%；草地類型對牧草NDF消失率作用不顯著(P＞0.05)；生育期與草地類型交互作用極顯著(P＜0.01)(表4)。

2.3.4 酸性洗滌纖維消失率

生育期對草地牧草ADF消失率無顯著作用(P＞0.05)，青草期 ADF 消失率平均值為 30.74%～41.36%；草地類型對試驗草地牧草ADF消失率作用顯著 (P= 0.018 2)；生育期與草地類型交互作用不顯著 (P= 0.077 0)。灌叢草地 ADF 消失率在青草期顯著高于返青前期(P＜0.05)，高寒草甸ADF消失率枯黃期顯著低于返青期和青草期(表4)。

3 討論

3.1 生育期對天然牧草概略養(yǎng)分的影響

牧區(qū)天然牧草的養(yǎng)分含量是影響牧草營養(yǎng)品質(zhì)和放牧家畜生長、生產(chǎn)的重要因素。本研究測得不同草地不同生育期牧草營養(yǎng)成分中，除了Ash外，其余營養(yǎng)成分均受生育期顯著影響(P＜0.05)。對瑪曲高寒草甸天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)的研究[16]發(fā)現(xiàn)，夏季牧草品質(zhì)高于冬季。在研究西藏不同季節(jié)高寒牧草的營養(yǎng)價值中發(fā)現(xiàn)，7月牧草的CP、EE和 Ash顯著高于 11月，而 CF、NDF和ADF顯著低于11月[17]。Ash變化規(guī)律與本研究不一致，可能與草地類型、氣候、土壤和人為活動有關(guān)。杜雪燕等[18]利用CNCPS體系測定三江源區(qū)不同物候期天然牧草營養(yǎng)成分，發(fā)現(xiàn)CP和碳水化合物在不同的物候期都有差異，返青期6月CP顯著高于8月和10月，青草期8月NDF和ADF顯著低于枯黃期10月。對內(nèi)蒙古不同牧草生長期牧草營養(yǎng)成分含量的研究[19]發(fā)現(xiàn)，枯黃期CP最低，NDF最高。對西藏那曲牧草營養(yǎng)價值季節(jié)變化的研究[20]發(fā)現(xiàn)，夏季CP和EE顯著高于冬季，NDF和ADF顯著低于冬季。牧草CP和EE含量在生育期內(nèi)的變化規(guī)律呈“單峰”型曲線，NDF、ADF和DM含量變化規(guī)律呈“V”型曲線[11]。本研究結(jié)果與此相似。對內(nèi)蒙古東蘇旗不同季節(jié)牧草營養(yǎng)價值的研究[21]發(fā)現(xiàn)，Ash夏季3.74%～22.29%，秋季4.03%～14.39%，冬季3.13%～9.54%，本研究Ash含量介于該范圍之內(nèi)。

表 3 生育期對4種草地類型牧草總能和礦物元素的影響Table 3 Effect of growth period on energy and mineral elements of natural pasture in four grassland types

3.2 生育期對天然牧草能量、鈣、磷元素的影響

牧草中GE、Ca和P含量不僅受牧草的種類和生育期影響，還與草地類型、± 壤類型和氣候條件有關(guān)，同時受放牧家畜與人類活動的干擾。本研究中，生育期對Ca和P礦物元素有顯著影響(P＜0.05)，與吳發(fā)莉[8]研究結(jié)果相似。韓小東等[22]研究發(fā)現(xiàn)地域和季節(jié)對Ca、P含量影響顯著，高原高寒牧草在不同時期表現(xiàn)出Ca高、P低規(guī)律，與本研究結(jié)果一致。Ca含量冷暖季相當(dāng)，正常在0.3%～5.5%。P含量冷季正常在0.03%～0.09%，暖季正常在0.19%～0.27%[23]。本研究中，Ca含量0.11%～0.23%，低于正常值；P含量冷季0.01%～0.11%，在正常范圍內(nèi)；P含量暖季0.06%～0.10%，低于正常范圍。出現(xiàn)這種情況，可能是氣候和地域的不同所引起的，因此甘南牧區(qū)應(yīng)特別注意保證放牧家畜Ca和P平衡以滿足其生長和生產(chǎn)性能。對瑪曲縣高寒草甸天然牧草GE的研究[16]發(fā)現(xiàn)，夏冬季牧草GE差異不顯著。對新疆沙爾套山天然牧草營養(yǎng)物質(zhì)四季變化的研究[24]發(fā)現(xiàn)，GE與草地類型、牧草種類、氣候和海拔顯著相關(guān)。不同草地類型的優(yōu)勢牧草科和所占比例不一樣，同時不同科牧草的營養(yǎng)物質(zhì)含量也存在較大的差異性，例如豆科的CP含量是禾本科的3～4倍，但是禾本科的纖維含量較高，而季節(jié)主要通過氣候影響不同草地類型牧草的產(chǎn)量，對牧草的種類影響較小，除非氣候差異較大且時間較長。本研究發(fā)現(xiàn)，草地類型對GE有顯著性影響，與文獻(xiàn)[16, 24]結(jié)果一致。

表 4 生育期對4種草地類型牧草體外消失率的影響Table 4 Effect of growth period on the digestibility of natural herbage in four grassland types

3.3 生育期對天然牧草消化率的影響

消化率是評價牧草營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，不僅受牧草種類和生育期的影響，還同草地類型、氣候和家畜自身有關(guān)。本研究中，生育期對NDF消失率、OM消失率和DM消失率有影響，草地類型對ADF消失率、OM消失率有顯著影響。夏季牧草的纖維含量顯著低于冬春季牧草，作為植物細(xì)胞壁成分，包括半纖維、纖維素、木質(zhì)素、硅酸鹽和極少量的蛋白質(zhì)[25]。隨著植物的逐漸成熟，纖維類物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，然后相互交連形成復(fù)雜難消化結(jié)構(gòu)性碳水化合物，瘤胃微生物就很難將其降解消化。沙爾套山天然牧草OM消失率四季變化顯示，7月37.10%～84.45%高于其他月份[24]。本研究中，青草期OM消失率在59.28%～66.52%，在正常范圍內(nèi)。梁建勇等[26]采用半體內(nèi)法研究瑪曲縣2010-2012年高寒草地牧草DM瘤胃消化率季節(jié)動態(tài)變化中發(fā)現(xiàn)，DM瘤胃消化率在6、7月達(dá)到峰值，分別為71.56%、67.05%。樊金富和金海[19]采用體內(nèi)法研究放牧奶牛對不同生長期牧草的DM消化率中發(fā)現(xiàn)，枯黃期DM消化率顯著低于生長旺盛期。對西藏那曲不同月份牧草DM消失率變化的研究[20]發(fā)現(xiàn)，夏季顯著高于冬季。本研究中，青草期DM消失率顯著高于枯黃期，平均值為60.88%～67.61%，低于梁建勇等[26]研究結(jié)果，可能與采樣時間、測定方法、氣候有關(guān)。

4 結(jié)論

甘南瑪曲天然牧草營養(yǎng)品質(zhì)發(fā)育變化較大。生育期對瑪曲天然牧草DM、CP、EE、NDF、ADF、GE、Ca、P、NDF消失率、OM消失率和DM消失率有顯著影響 (P＜0.05)，對 Ash 無顯著影響 (P＞0.05)；草地類型對瑪曲天然牧草ADF、Ash、GE、ADF消失率和OM消失率有顯著影響；生育期 ×草地類型交互作用對DM、CP、NDF、ADF、GE、Ca、P、NDF消失率和OM消失率有顯著影響。