鮑宇紅 李錦揚(yáng) 普布卓瑪 羅 增 參木友

(1.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院, 省部共建青稞和牦牛種質(zhì)資源與遺傳改良國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，拉薩 850000；2.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院草業(yè)科學(xué)研究所，拉薩 850000；3.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院飼草調(diào)制加工與貯藏研究所，南京 210095)

畜牧業(yè)是西藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，但由于特殊的地理位置和生態(tài)條件，積溫不足限制了作物生長，導(dǎo)致該區(qū)飼草資源嚴(yán)重缺乏，因此開發(fā)粗飼料資源顯得尤為重要。每年西藏自治區(qū)約有70萬t農(nóng)作物秸稈[1]，若將此豐富的秸稈資源飼料化，不僅可有效緩解西藏畜牧業(yè)飼草短缺的難題，而且也對維持青藏高原生態(tài)穩(wěn)定和促進(jìn)該區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。近年來學(xué)者們基于秸稈飼料化，對西藏地區(qū)不同種類作物秸稈分別進(jìn)行了研究，原現(xiàn)軍等[2]為了提高青稞秸稈的利用效率，將青稞秸稈與高羊茅混合青貯。趙慶杰等[3]將青稞秸稈和多年生黑麥草混合青貯，并添加糖蜜和乳酸菌以提高青貯發(fā)酵品質(zhì)。李君風(fēng)等[4]將燕麥與紫花苜蓿混合，并通過添加劑獲得了優(yōu)質(zhì)青貯飼料。巴桑珠扎等[1]比較了西藏地區(qū)5種常見的作物秸稈(豌豆秸稈、玉米秸稈、青稞秸稈、小麥秸稈、油菜秸稈)的營養(yǎng)價(jià)值和體外發(fā)酵特性。秦彧等[5]分析了日喀則和山南地區(qū)家畜主要粗飼料作物秸稈、精飼料作物籽粒，以及天然草地、栽培牧草的營養(yǎng)成分及其營養(yǎng)類型。但未見關(guān)于西藏地區(qū)主要農(nóng)牧區(qū)秸稈資源的調(diào)查和營養(yǎng)價(jià)值系統(tǒng)評定。青藏高原不同海拔梯度牧草營養(yǎng)含量呈規(guī)律性變化，如隨著海拔的升高，牧草蛋白質(zhì)、脂肪及可溶性糖等營養(yǎng)物質(zhì)含量升高。徐世曉等[6]研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原禾本科牧草體外消化率與其生長的海拔高度之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系，隨著海拔的升高，牧草體外瘤胃液培養(yǎng)后的體外消化率也隨之增加。但西藏各地區(qū)秸稈營養(yǎng)價(jià)值間是否存在差異，尚無相關(guān)報(bào)道。為此，本試驗(yàn)采集了西藏5個(gè)地區(qū)17種秸稈樣品，對其進(jìn)行營養(yǎng)成分和體外發(fā)酵特性分析，以期為不同地區(qū)草食家畜合理利用作物秸稈資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2019年11—12月，在拉薩市曲水縣、日喀則市白朗縣、山南市隆子縣、那曲市色尼區(qū)、林芝市工布江達(dá)縣和林芝市魯朗縣的農(nóng)戶家中，采集其收貯于草料庫中，用于冬季喂牛的箭筈豌豆、黑豌豆、草木樨、紫花苜蓿和雪莎5種豆科秸稈樣品和玉米、青稞、油菜、小麥和燕麥等12種禾本科秸稈樣品，每種秸稈樣品3個(gè)重復(fù)。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后在65 ℃下烘干至恒重，測定干物質(zhì)(DM)含量，各樣品粉碎過0.45 mm篩，裝至自封袋排除空氣后室溫下保存待測。

1.2 營養(yǎng)成分測定

粗蛋白質(zhì)(crude protein,CP)含量采用凱氏微量定氮法測定；粗脂肪(ether extract,EE)含量采用索氏提取法測定；粗灰分(Ash)含量采用馬福爐灰化法測定；中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber,ADF)和酸性洗滌木質(zhì)素(acid detergent fiber,ADL)含量采用Van Soest等[7]報(bào)道的纖維分析法測定；鈣(Ca)和磷(P)含量依據(jù)《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》[8]測定。

1.3 體外發(fā)酵特性分析

采用Menke等[9]報(bào)道的體外產(chǎn)氣法進(jìn)行體外發(fā)酵特性評定，按照Menke等[10]提供的方法配制厭氧緩沖液。在牦牛集中屠宰時(shí)，采集牛瘤胃內(nèi)容物，用8層紗布過濾，濾液等體積混合后裝入事先充滿二氧化碳(CO2)并預(yù)熱到39.5 ℃的保溫瓶中，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室，與事先在39.5 ℃恒溫水浴鍋中預(yù)熱的厭氧緩沖液混合，并持續(xù)通入CO2。稱取0.5 g粉碎的作物秸稈于特制玻璃針管，并注入50 mL瘤胃混合液，每隔2 h讀取產(chǎn)氣量，發(fā)酵48 h后取發(fā)酵液，參考巴桑珠扎等[1]的方法測定瘤胃液pH及揮發(fā)性脂肪酸(VFA)和氨態(tài)氮(NH3-N)含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)首先由Excel 2007軟件進(jìn)行整理，之后采用SAS 9.2軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)，并用Turkey法對平均值進(jìn)行多重比較，P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 西藏不同地區(qū)禾本科和豆科秸稈營養(yǎng)成分分析

如表1所示，除DM和Ca含量外，各地區(qū)間豆科秸稈CP、Ash、EE、NDF、ADF、ADL和P含量均存在顯著差異(P<0.05)。各地區(qū)豆科秸稈DM含量均為90.8%以上，豆科秸稈CP含量分布在10.3%～24.6%，其中山南紫花苜蓿秸稈CP含量最高，達(dá)到24.6%，顯著高于其他秸稈(P<0.05)。5種豆科秸稈中，雪莎秸稈Ash含量最高，其次為箭筈豌豆秸稈。黑豌豆和雪莎秸稈EE含量顯著高于其他3種豆科秸稈(P<0.05)。箭筈豌豆秸稈NDF、ADF和ADL含量最高，而黑豌豆秸稈ADF含量最低。紫花苜蓿秸稈P含量最高，而雪莎秸稈P含量最低。

表1 西藏不同地區(qū)5種豆科秸稈營養(yǎng)成分分析Table 1 Analysis of nutrient compositions of 5 legume straws from different locations in Tibet

如表2所示，除DM含量外，各禾本科秸稈CP、Ash、EE、NDF、ADF、ADL、Ca和P含量均存在顯著差異(P<0.05)，禾本科秸稈DM含量均為91.8%以上，取自山南的黑青稞秸稈CP含量達(dá)12.10%，顯著高于其他禾本科(P<0.05)，取自日喀則的青稞秸稈CP含量最低，僅為2.12%。取自林芝的油菜秸稈EE和Ash含量最高，顯著高于其他秸稈(P<0.05)，而取自林芝的燕麥秸稈Ash含量最低。取自林芝的冬青科秸稈NDF和ADF含量最高，顯著高于其他秸稈(P<0.05)。取自日喀則的燕麥秸稈ADL含量最高，顯著高于其他秸稈(P<0.05)。取自拉薩的玉米秸稈和日喀則的燕麥秸稈Ca含量最高，而林芝的油菜秸稈P含量最高。

表2 西藏不同地區(qū)12種禾本科秸稈營養(yǎng)成分分析Table 2 Analysis of nutrient compositions of 12 gramineous straws from different locations in Tibet

續(xù)表2項(xiàng)目Items取樣地Locations營養(yǎng)成分 Nutrient components/%干物質(zhì)DM粗蛋白質(zhì)CP粗灰分Ash粗脂肪EE中性洗滌纖維NDF酸性洗滌纖維ADF木質(zhì)素ADL鈣Ca磷P小黑麥Triticale林芝Nyingchi96.57.08bcd2.63ef1.45bc70.4b41.0d6.58e0.26d0.19ab冬青科Aquifoliaceae林芝Nyingchi95.07.21bcd4.44def0.99c82.3a61.4a10.60b0.19d0.24ab黑青稞Black hullessbarley 山南Shannan94.612.10a4.26def1.87b58.7ef32.1f9.44c0.24d0.21ab燕麥Oat那曲Naqu93.34.86def5.56cd0.99c56.1f37.2e5.98e0.27d0.18ab綠麥Green wheat那曲Naqu96.85.21def4.82cde1.01c51.2gh31.9f4.42f0.25d0.08b均值標(biāo)準(zhǔn)誤Standard error of means0.430.450.580.201.491.800.050.050.01P值 P-value0.508<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.001<0.0010.007

2.2 西藏不同地區(qū)禾本科和豆科秸稈體外產(chǎn)氣特性

由圖1可知，5種豆科秸稈體外發(fā)酵48 h產(chǎn)氣量存在顯著差異(P<0.05)，其中黑豌豆和紫花苜蓿秸稈分別達(dá)到84和83 mL，之后依次是草木樨、箭筈豌豆和雪莎秸稈。12種禾本科秸稈體外發(fā)酵48 h產(chǎn)氣量存在顯著差異(P<0.05)，其中取自林芝的燕麥秸稈產(chǎn)氣量達(dá)到78 mL，顯著高于其他禾本科秸稈(P<0.05)(圖2)。

拉薩黑豌豆: Lhasa Pisum sativum; 拉薩紫花苜蓿: Lhasa Medicago sativa; 拉薩箭筈豌豆: Lhasa Vicia sativa; 山南草木樨: Shannan Melilotusdentatus; 拉薩雪莎: Lhasa Xuesha。

2.3 西藏不同地區(qū)禾本科和豆科秸稈體外發(fā)酵液pH及VFA和NH3-N含量分析

由表3可知，體外發(fā)酵48 h后，5種豆科秸稈體外發(fā)酵液pH和戊酸含量無顯著差異(P>0.05)，而5種豆科秸稈體外發(fā)酵液中乙酸(AA)、丙酸(PA)、異丁酸(IBA)、丁酸(BA)、戊酸(IVA)、總揮發(fā)性脂肪酸(TVFA)和NH3-N含量均存在顯著差異(P<0.05)。箭筈豌豆和黑豌豆秸稈體外發(fā)酵液中TVFA含量最高，其次是雪莎秸稈，之后是紫花苜蓿和草木樨秸稈。箭筈豌豆秸稈體外發(fā)酵液中AA含量最高，顯著高于其他秸稈(P<0.05)，箭筈豌豆、雪莎和黑豌豆秸稈體外發(fā)酵液中PA含量顯著高于紫花苜蓿和草木樨秸稈(P<0.05)。草木樨秸稈體外發(fā)酵液中NH3-N含量最高，箭筈豌豆和黑豌豆秸稈體外發(fā)酵液中NH3-N含量最低。

表3 西藏不同地區(qū)5種豆科秸稈體外發(fā)酵參數(shù)Table 3 In vitro fermentation parameters of 5 legume straws from different locations in Tibet

由表4可知，比較12個(gè)禾本科秸稈體外發(fā)酵液發(fā)現(xiàn)，除pH外，各禾本科秸稈體外發(fā)酵液中AA、PA、IBA、BA、IVA、VA、TVFA和NH3-N含量均存在顯著差異(P<0.05)。取自林芝的青稞秸稈體外發(fā)酵液中TVFA含量最高，相應(yīng)地其有最高的AA、PA、BA和VA含量。取自拉薩的玉米秸稈體外發(fā)酵液中AA含量和取自林芝的油菜秸稈體外發(fā)酵液中PA含量最低。取自林芝的小麥秸稈和小黑麥秸稈體外發(fā)酵液中IBA含量分別有最高值和最低值。取自拉薩的玉米秸稈體外發(fā)酵液中NH3-N含量有最高值，林芝的小麥秸稈體外發(fā)酵液中NH3-N含量最低。

拉薩玉米: Lhasa corn; 日喀則青稞: Shigatse hullessbarley; 日喀則燕麥: Shigatse oat; 林芝油菜: Nyingchi oilseed rape; 林芝小麥: Nyingchi wheat; 林芝青稞: Nyingchi hullessbarley; 林芝燕麥: Nyingchi oat; 林芝小黑麥: Nyingchi triticale; 林芝冬青科: Nyingchi aquifoliaceae; 山南黑青稞: Shannan black hullessbarley; 那曲燕麥: Naqu oat; 那曲綠麥: Naqu green wheat。

表4 西藏不同地區(qū)12種禾本科秸稈體外發(fā)酵參數(shù)Table 4 In vitro fermentation parameters of 12 gramineous straws from different locations in Tibet

3 討 論

3.1 西藏主要作物秸稈營養(yǎng)成分

分析營養(yǎng)成分是進(jìn)行飼草營養(yǎng)價(jià)值評價(jià)的重要步驟之一，CP是家畜蛋白質(zhì)需求的主要來源，其由真蛋白和非蛋白含氮化合物組成，其含量與飼草營養(yǎng)價(jià)值呈正相關(guān)[11]；NDF主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，其含量的高低直接影響家畜采食率和適口性[7]，Ash是飼草中礦物質(zhì)氧化物或鹽類。因此，NDF、ADF、CP和Ash含量長期以來一直是飼草品質(zhì)評價(jià)的重要指標(biāo)[12-13]。秸稈是農(nóng)作物作物收獲籽實(shí)后的剩余部分，因此常具有較高的DM、ADF和NDF含量。本研究中除雪莎秸稈外，其他4個(gè)豆科秸稈CP含量均高于禾本科秸稈，其中山南紫花苜蓿秸稈有最高的CP含量，12個(gè)禾本科秸稈中取自山南的黑青稞秸稈CP含量最高，而取自日喀則的青稞秸稈CP含量最低，表明不同種類禾本科秸稈間及同一種秸稈不同地區(qū)間秸稈CP含量存在差異，這可能與作物品種和生長地域有關(guān)。本研究中山南紫花苜蓿秸稈CP含量已達(dá)到內(nèi)地紫花苜蓿秸稈CP水平，這可能與其生長的氣候環(huán)境有關(guān)，徐世曉等[6]報(bào)道，生活在高海拔地區(qū)的植物為了提高抗寒能力，適應(yīng)海拔的寒冷氣候，其生理及物質(zhì)代謝方面往往具有獨(dú)特的適應(yīng)特征，如蛋白質(zhì)、脂肪及其碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)含量增加，細(xì)胞原生質(zhì)濃度增加，冰點(diǎn)降低，抗寒能力提高。本研究中無論豆科還是禾本科秸稈ADF和NDF含量均與呂佳穎等[14]研究結(jié)果相似。飼草中Ca和P含量受各種因素的影響，其中受海拔、地區(qū)和溫度等因素的影響較大，艾丹等[15]研究發(fā)現(xiàn)，Ca含量受海拔影響較大，而P含量受地區(qū)和海拔影響均較大，并且P含量隨海拔的升高而降低。本研究中并未發(fā)現(xiàn)相似規(guī)律，可能是由于本研究所采樣的秸稈品種差異所致。

3.2 西藏主要作物秸稈體外產(chǎn)氣特征

體外產(chǎn)氣量是反映底物中碳水化合物組分被瘤胃微生物利用程度，飼料中可發(fā)酵有機(jī)物含量越多，瘤胃的產(chǎn)氣量越高[16]。體外產(chǎn)氣速率能夠反映出該時(shí)間段的體外發(fā)酵產(chǎn)氣速率[17]，秸稈在體外瘤胃液培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的氣體主要來源于微生物對秸稈中碳水化合物和蛋白質(zhì)含碳部分的分解，體外產(chǎn)氣量可反映秸稈在瘤胃內(nèi)可發(fā)酵程度和秸稈降解率[18]。本試驗(yàn)中，紫花苜蓿、黑豌豆和草木樨等3種豆科秸稈和取自林芝的燕麥秸稈產(chǎn)氣量均高于其他豆科和禾本科秸稈，表明其可發(fā)酵有機(jī)物含量高于其他秸稈。

3.3 西藏主要作物秸稈體外發(fā)酵的pH及NH3-N和TVFA含量

瘤胃pH穩(wěn)定是瘤胃功能正常發(fā)揮的一個(gè)重要參考，適宜的pH可確保瘤胃內(nèi)微生物的正常生長，維持纖維降解和菌體蛋白合成等功能的正常發(fā)揮，正常奶牛瘤胃pH范圍是5.6～7.5[19]，本試驗(yàn)中均在該范圍內(nèi)，且不同作物秸稈的pH無顯著差異。瘤胃pH是由瘤胃內(nèi)容物中的VFA與乳酸的累積、含氮有機(jī)物代謝以及瘤胃上皮對VFA吸收利用等綜合因素作用決定的，因此VFA含量進(jìn)一步反映了瘤胃發(fā)酵程度。本試驗(yàn)中箭筈豌豆和黑豌豆秸稈體外發(fā)酵液中TVFA含量為5個(gè)豆科秸稈最高，而取自林芝的青稞秸稈體外發(fā)酵液中TVFA含量為12種禾本科秸稈最高，并且這3種秸稈瘤胃發(fā)酵液中AA和PA含量均較高，反芻家畜采食秸稈等粗飼料后，纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等結(jié)構(gòu)性碳水化合物首先在瘤胃中轉(zhuǎn)化為丙酮酸，再進(jìn)一步降解產(chǎn)生AA、PA等VFA為反芻動物機(jī)體生長提供能量來源，PA是糖異生的主要前體物質(zhì)，AA是反芻動物乳脂合成的主要前體，因此瘤胃液中較高的AA和PA含量意味著纖維素類物質(zhì)被有效降解。因此，結(jié)果表明箭筈豌豆、黑豌豆秸稈和取自林芝的青稞秸稈更利于瘤胃微生物的發(fā)酵。

瘤胃液中NH3-N是瘤胃微生物合成菌體蛋白的重要原料，當(dāng)NH3-N含量偏高或偏低時(shí)都對微生物的生長不利，微生物生長對氨含量耐受的臨界范圍為6～30 mg/dL，其最適NH3-N含量為6.30～27.50 mg/dL[20]。本試驗(yàn)豆科秸稈中草木樨和紫花苜蓿顯示較高的NH3-N含量，這種差異歸因于不同作物秸稈CP含量不同。而禾本科中取自拉薩的玉米秸稈有最高NH3-N含量，雖然取自拉薩的玉米秸稈CP含量并不是最高值，這可能是由于玉米秸稈中CP多為可降解蛋白[21]。

4 結(jié) 論

取自西藏不同地區(qū)的豆科秸稈和禾本科秸稈營養(yǎng)成分和體外發(fā)酵特性存在顯著差異，豆科秸稈中山南紫花苜蓿秸稈CP含量最高，達(dá)到24.6%，而取自山南的黑青稞秸稈CP含量達(dá)12.10%，為禾本科秸稈中最高；5種豆科秸稈中箭筈豌豆和黑豌豆體外發(fā)酵液中TVFA含量最高，而取自林芝的青稞秸稈體外發(fā)酵液中TVFA含量為12種禾本科秸稈最高。紫花苜蓿、黑豌豆和草木樨3種豆科秸稈和取自林芝的燕麥秸稈產(chǎn)氣量分別高于其他豆科和禾本科秸稈。綜合比較,豆科秸稈中取自山南紫花苜蓿秸稈營養(yǎng)價(jià)值最佳，而禾本科秸稈中取自林芝的青稞和燕麥秸稈營養(yǎng)價(jià)值最佳。