潘月婷，王春梅，張 程，唐祈林，侯扶江，南志標(biāo)

（1. 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 蘭州大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 /蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所，四川 成都 611130）

牧草新品種是推動(dòng)草食動(dòng)物生產(chǎn)、改善人類食物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)[1]。近60年來，動(dòng)物性食物在我國(guó)食物結(jié)構(gòu)中所占的比例迅速增加[2]，尤其是反芻家畜畜產(chǎn)品[3]。但是，隨著草食家畜數(shù)量的增加，牧草飼料供應(yīng)不足、牧草品種單調(diào)的問題也逐漸凸顯[4]。截止2016年底，我國(guó)綿羊存欄數(shù)達(dá)1.6億只[5]，約占世界綿羊存欄總量的14%[6]。家畜生產(chǎn)需求旺盛與牧草生產(chǎn)供應(yīng)不足的矛盾成為我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的主要制約因素之一[7]。因此，增加牧草種植面積，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培，同時(shí)，培育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的牧草新品種和提高利用效率是解決牧草短缺的重要途徑之一。

牧草品種或多種牧草的組合對(duì)家畜的日增重、消化代謝、肉品質(zhì)及溫室氣體排放等方面均有顯著影響[8-12]。在津巴布韋，旱季飼料短缺時(shí)用仙人掌(Opuntia stricta)與豆科(Leguminosae)牧草混合飼喂山羊，降低了飼料成本[13]。在紫花苜蓿(Medicago sativa)和紅三葉(Trifolium pratense)草地放牧山羊，體增重和屠宰率較在鴨茅(Dactylis glomerata)草地高[14]。40%紫花苜?；蚣t豆草(Onobrychis viciaefolia)與玉米(Zea mays)全株混合青貯提高育肥肉羊日增重[8]。隨著苜蓿比例增加，混合日糧的干物質(zhì)和中性洗滌纖維(NDF)瘤胃降解率顯著上升[9]。在暖季，14%苜蓿干草與玉米秸稈混合日糧飼喂時(shí)，西門塔爾牛的平均日增重、代謝能攝入及經(jīng)濟(jì)效益為最佳，而在冷季，苜蓿干草的最適混合量為8%～21%[15]。苜?！煤邴湶?Lolium perenne)為60∶40時(shí)，羊肉的氨基酸和脂肪酸含量顯著升高[10]。體外發(fā)酵試驗(yàn)表明，紅豆草與禾本科牧草的混合日糧可以減少甲烷產(chǎn)生[11]?？梢?，適宜的豆禾牧草混合比例具有更好的家畜生產(chǎn)效益[12]和環(huán)境效益[11]。

“玉草3號(hào)”是四川農(nóng)業(yè)大學(xué)2004年培育的四倍體多年生飼用玉米新品種[16-17]?！疤m箭3號(hào)”春箭筈豌豆(Vicia sativa)是蘭州大學(xué)2011選育[18]的早熟、生育期短、抗寒性強(qiáng)的一年生豆科牧草新品種[19]。兩個(gè)牧草新品種組合飼喂對(duì)家畜消化代謝的影響目前尚無研究報(bào)道。為此，通過綿羊飼喂試驗(yàn)評(píng)價(jià)玉草和箭筈豌豆混合日糧的消化代謝和CH4排放特征，旨在闡明兩個(gè)牧草組合對(duì)綿羊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率的影響和牧草新品種對(duì)降低溫室氣體方面所發(fā)揮的作用，以期為利用兩種牧草新品種提高家畜生產(chǎn)力、降低環(huán)境負(fù)面效應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及試驗(yàn)方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)在蘭州大學(xué)臨澤草地農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站(100°02′ E，39°15′ N)，海拔1 390 m，位于黑河流域的核心地帶，屬于溫帶大陸性荒漠草原氣候，多年平均降水量121.5 mm，年均溫7.16 ℃，≥ 0 ℃年 積 溫3 548 ℃·d，年 平 均 日 照 時(shí) 數(shù) 為3 052.9 h。在祁連山山前洪積扇邊緣潛水溢出帶發(fā)育的鹽漬化草甸，根據(jù)草原綜合順序分類法，該地區(qū)為微溫干旱溫帶半荒漠型草甸[20]，現(xiàn)階段草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)類型屬于粗放的作物-家畜綜合生產(chǎn)系統(tǒng)[21]。

1.2 材料與方法

1.2.1 試驗(yàn)處理及飼料配比

設(shè)置3個(gè)玉草和箭筈豌豆比例的組合(表1)，鮮草飼喂。

1.2.2 家畜管理

選取6月齡、生長(zhǎng)狀況良好、體重和體況接近的小尾寒羊母羊和湖羊雜交的公羊羔18只，初始體重30 ± 1.08 kg左右。隨機(jī)分為3組，每組6只羊。

試驗(yàn)開始前，將每個(gè)代謝籠編號(hào)、分組，對(duì)羊舍進(jìn)行徹底的清掃及消毒，并通風(fēng)透氣24 h以上。

試驗(yàn)期分4個(gè)時(shí)期，包括15 d預(yù)飼期、15 d預(yù)試期，6 d正式期及3 d的氣體測(cè)量。預(yù)試期開始前參試羔羊在玉草單播草地和紫花苜蓿/高羊茅混播草地輪牧。預(yù)飼期內(nèi)參試羔羊日糧逐漸過渡到試驗(yàn)日糧，待其采食量穩(wěn)定后進(jìn)入預(yù)試期。

預(yù)試期開始后，將所有參試羔羊隨機(jī)放入代謝籠中。飼草投喂量根據(jù)《NY/T 816-2004肉羊飼養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》 每天確定為1.15 kg干物質(zhì)。根據(jù)羔羊在預(yù)飼期的采食情況，每天投喂4次，分別為7:00、11:00、15:00、19:00，自由飲水。玉草為每天晨飼前刈割，留茬高度為5 cm[22]。箭筈豌豆為6月份刈割晾曬的干草。玉草和箭筈豌豆分別粉碎3～5 cm后按日糧比例充分混合。

表 1 日糧組成及常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分Table 1 Composition of experimental diets and forage quality analysis of different diets

1.2.3 數(shù)據(jù)與樣品采集

試驗(yàn)開始后，家畜分別在預(yù)試期開始前、正試期開始前和結(jié)束后空腹稱重并記錄體重變化情況。

每天收集并稱重采食剩余牧草，記錄投喂量、剩余量，3次觀測(cè)畜舍溫度和濕度。收集家畜全糞、全尿。糞樣按鮮重的 5%加入10%硫酸溶液，低溫保存?zhèn)溆?。尿樣?00 mL加入20 mL 的10%硫酸溶液，-20 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。糞樣用于測(cè)定羔羊的排糞量及糞便中常規(guī)養(yǎng)分含量。尿樣用于測(cè)定排尿量及尿氮、尿能。

每天收集投喂的飼草樣品和剩余的飼草樣品，65 ℃烘至恒重，粉碎后裝入封口袋待測(cè)。

家畜耗氧量和CO2/CH4測(cè)定是采用開路式呼吸循環(huán)代謝艙。通過該裝置測(cè)定動(dòng)物與外界氣體之間的交換量，計(jì)算得到艙內(nèi)動(dòng)物甲烷、二氧化碳排放量及耗氧量。艙內(nèi)氣體由蘭州一安科技有限公司生產(chǎn)的YA-DX系列多通道動(dòng)物呼吸代謝測(cè)定裝置進(jìn)行采樣及分析。

1.2.4 樣品測(cè)定

干物質(zhì)采食量：將飼喂草料的干物質(zhì)含量與剩余草料的干物質(zhì)含量作差得到試驗(yàn)動(dòng)物的干物質(zhì)采食量；飼喂草料是根據(jù)其含水量換算得到干物質(zhì)含量，剩余草料的干物質(zhì)含量是將草料樣品65 ℃烘干72 h，粉碎后放入105°烘箱中烘至恒重，得到其干物質(zhì)含量。CP含量：采用經(jīng)典凱氏定氮法，用UDK159型全自動(dòng)定氮儀進(jìn)行測(cè)定；NDF含量：參照GB/T 20806 2006，用全自動(dòng)纖維分析儀(ANKOM A2000i)進(jìn)行測(cè)定；ADF含量：應(yīng)用濾袋技術(shù)測(cè)定纖維[23]，全自動(dòng)纖維分析儀(ANKOM A2000i)進(jìn)行測(cè)定；EE含量：參考文獻(xiàn) [23]的濾袋技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用SPSS 23.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和Duncan's多重比較，數(shù)據(jù)處理為0.05水平；Excel 2016繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 豆科牧草/禾草比例對(duì)羔羊干物質(zhì)采食量及排泄量的影響

圖 1 豆科牧草/禾草比例對(duì)綿羊羔采食和排泄的影響Figure 1 Effect of dietary legume to Gramineae ratio on intake and excretion by lambs

隨著日糧中箭筈豌豆比例增加，綿羊的干物質(zhì)采食量(DMI)和單位代謝體重采食量均升高(圖1A、B)，箭筈豌豆：玉草45∶55時(shí)，綿羊DMI分別比全玉草和箭筈豌豆：玉草30∶70高35.87%和12.73% (圖1A) (P ＜ 0.05)。飼喂45∶55的箭筈豌豆：玉草日糧，綿羊單位代謝體重采食量較全玉草高28.42% (P ＜ 0.05)，而豆禾比30∶70的日糧較全禾草高16.82% (P ＜ 0.05) (圖1B)。

日糧中箭筈豌豆比例增加有促進(jìn)綿羊排糞的趨勢(shì)，豆科牧草比例45%的綿羊排糞量比無豆科牧草的日糧高24% (P ＜ 0.05) (圖1C)。3種日糧下綿羊排尿量差異不顯著(P ＞ 0.05)，但呈增加的趨勢(shì)(圖1D)。

2.2 不同日糧對(duì)羔羊消化代謝的影響

飼喂45%箭筈豌豆的綿羊干物質(zhì)消化率比全玉草和30%箭筈豌豆的綿羊高9.36%和2.05% ( P ＜0.05) (圖2A)，CP消化率分別高4.82%和1.16% (P ＜0.05)；飼喂30%箭筈豌豆的綿羊CP消化率比全玉草高3.61% (P ＜ 0.05) (圖2B)。隨著日糧中箭筈豌豆比例的增加，綿羊?qū)DF的消化率增高，飼喂45%箭筈豌豆的綿比全玉草和飼喂30%分別高9.09%和1.41% (P ＜ 0.05) (圖2C)。飼喂30%和45%箭筈豌豆的綿羊ADF消化率比全玉草日糧分別高8.46%和7.77% (P ＜ 0.05) (圖2D)。日糧結(jié)構(gòu)對(duì)綿羊的EE的消化率影響不顯著(圖2E)。

2.3 不同日糧對(duì)羔羊溫室氣體排放的影響

全玉草日糧飼喂的綿羊甲烷、二氧化碳排放量及氧氣消耗量均高于添加箭筈豌豆的日糧，并且綿羊的單位干物質(zhì)采食量甲烷及二氧化碳排放量在30%和45%箭筈豌豆日糧間差異不顯著(圖3A, C)；綿羊的呼吸熵在3組日糧間差異不顯著(圖3G)。

3 討論

3.1 日糧中添加豆科牧草對(duì)羔羊消化代謝的影響

圖 2 豆科牧草/禾草比例對(duì)綿羊消化率的影響Figure 2 Effects of dietary legume to Gramineae ratio on feed digestion rate in lambs

圖 3 豆科牧草/禾草比例對(duì)羔羊溫室氣體排放量的影響Figure 3 Effects of dietary legume to Gramineae ratio on greenhouse gas emissions of lambs

豆科牧草較禾本科牧草適口性好[24]，能夠提高羔羊的采食量，本研究中，混有箭筈豌豆日糧的干物質(zhì)消化率顯著高于全禾草飼喂的綿羊，與Haddad[25]、楊士林等[26]的研究結(jié)果一致。隨著羔羊采食量的增加，瘤胃內(nèi)容物增多，綿羊排糞量也隨之增加，這與吳國(guó)芝的研究結(jié)果一致[27]。飼草NDF與ADF含量是影響反芻動(dòng)物采食量與飼料轉(zhuǎn)化效率的主要因素，NDF含量過高限制羔羊的干物質(zhì)采食量[28]。日糧NDF水平為30%～42%時(shí)，隨著NDF水平的升高，生長(zhǎng)公牛的NDF和ADF表觀消化率也隨之升高[29]，NDF為50.8%的青貯玉米限制安格斯牛和荷斯坦牛的干物質(zhì)采食量，并且隨著牛體重的上升，限制作用逐漸增強(qiáng)[30]。而本研究中，全草日糧的NDF水平為 42%～49%，羔羊的NDF和ADF消化率隨著日糧NDF水平的增高而上升，即使48.86%的NDF含量也未抑制羔羊的采食量，可能因?yàn)槿占ZNDF水平尚未達(dá)到抑制作用的最低臨界值。禾本科牧草粗脂肪及粗纖維含量較高[31]，豆科牧草蛋白含量一般較高，兩者混合能夠促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在瘤胃內(nèi)的有效降解率，更容易被家畜吸收[32]。本研究中，兩種豆禾混合比例的日糧飼喂羔羊的消化率均高于全玉草飼喂的綿羊，說明玉草與箭筈豌豆的混合全草日糧產(chǎn)生了正組合效應(yīng)，提高了兩種牧草的飼用價(jià)值。

3.2 日糧中添加豆科牧草對(duì)羔羊溫室氣體排放的影響

CH4日排放量隨著奶山羊干物質(zhì)采食量的增加而升高[33]；采食量增大可以增加瘤胃食糜的通過率、降低營(yíng)養(yǎng)成分在瘤胃的滯留時(shí)間，從而降低甲烷菌合成CH4[34]。體外發(fā)酵發(fā)現(xiàn)，牧草CH4產(chǎn)量與NDF、ADF含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系[35]，本研究中混合箭筈豌豆的兩組日糧變化與這些研究結(jié)果一致，但全玉草飼喂組不符合該變化規(guī)律。

箭筈豌豆等豆科牧草含有縮合單寧等次級(jí)代謝產(chǎn)物，能夠降低瘤胃內(nèi)蛋白降解速率，從而防止反芻動(dòng)物臌脹的發(fā)生[36]；同時(shí)縮合單寧還被認(rèn)為具有正向調(diào)節(jié)瘤胃發(fā)酵的作用，抑制甲烷的排放[37]。因此，相比于單一禾本科牧草，采用禾本科牧草與豆科牧草混合日糧飼喂綿羊，可以降低甲烷的排放量。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，用適當(dāng)比例的豆科牧草與禾本科牧草混合日糧飼喂羔羊，能夠提高羔羊的生產(chǎn)效益，同時(shí)降低畜牧生產(chǎn)中溫室氣體的排放量。