高寒牧区天然草地牧草干物质的瘤胃降解率动态变化

梁建勇，焦 婷，吴建平，肖元明

(1.甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学 动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070)

高寒牧区天然草地牧草干物质的瘤胃降解率动态变化

梁建勇1，焦 婷1，吴建平2，肖元明1

(1.甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070；2.甘肃农业大学 动物科学技术学院，甘肃 兰州 730070)

选用5只安装有瘤胃瘘管，体重和体质相近，健康无病的德国美利奴×小尾寒羊为试验羊只，采用瘤胃尼龙袋法测定2010～2012年不同月玛曲高寒草地天然牧草瘤胃降解率动态变化，结果表明，天然牧草在瘤胃中降解48 h后其干物质瘤胃降解率趋于平缓。牧草瘤胃干物质降解率随生育期的推移先升高后降低，在6、7月出现了峰值，2010年7月，2011和2012年6月分别达到67.05%，60.9%和71.56%。此时牧草营养价值较高，完全可以满足家畜对营养素的需求，8、9月逐渐下降；不同年份相同草地牧草干物质降解率也不同。

高寒牧区；瘘管羊；干物质降解率；瘤胃尼龙袋法

牧草及其他饲料作物作为畜牧业的重要生产资料，对畜牧业的发展具有非常重要的作用[1]。我国拥有草地面积约3.92亿hm2[2]，是发展草食家畜的巨大物质基础。牧草消化率是计算草地载畜量和制定家畜营养标准及补饲量的重要依据，在生产中具有重要意义。牧草的营养特性决定了其在反刍家畜中的应用地位。干物质(DM)，中性洗涤纤维(NDF)和粗蛋白质(CP)在瘤胃中降解率的大小是衡量饲粮品质的重要指标。研究表明，同种牧草在不同生育期，其粗蛋白质(CP)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)等营养物质在茎叶之间的转移与分配均不断发生着变化，从而导致植株整体饲用价值和利用率的改变[3]。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于甘肃省甘南藏族自治州西南部玛曲县，隶属甘肃甘南藏族自治州，位于甘肃省甘南藏族自治州西南部，东端，甘、青、川3省交界处，黄河第1弯曲部。地理坐标E 100°46′～102°29′，N 33°06′～34°30′。地势西高东低，由西北向东南倾斜，海拔在3 300～4 806 m，气候属高原大陆性高寒湿润区，高寒多风雨(雪)。长冬无夏，气候严寒是其特征。年平均气温1.1℃，年平均降水量615.5 mm，年相对无霜期仅19 d。牧草生长期190 d。年平均日照2 691 h，牧草生长期平均日照55～68 h。

1.2 试验动物

选择5只体重和体质相近，健康状态良好并安装有永久瘤胃瘘管的2岁成年公羊(德国美利奴♂×小尾寒羊♀)为瘘管羊，平均体重53 kg。羊只常规管理，饲料为青贮玉米，辅以少量精料，自由饮水。

1.3 试验设计

玛曲高寒牧区天然草地牧草的采集采用齐地面刈割，于2010～2012年4～10月分别采集玛曲3个典型牧户牧场混合草样，每个牧场选择5个样方，样方0.5 m×0.5 m，后将5个样方的草样混合均匀，采用四分法取200 g带回实验室风干粉碎待测。

1.3 测定项目及方法

牧草干物质降解率采用瘤胃尼龙袋法 准确称取样品2 g放入已知重量的尼龙袋(在65℃的烘箱中预烘24 h)中。尼龙袋为3 cm×4 cm。尼龙袋用尼龙绳封口后用镊子送入瘤胃腹囊，然后把尼龙绳拴在瘘管盖上，固定。每个样品3个重复，同时以不装任何样品的空尼龙袋为对照消除系统误差。分别于0、4、6、8、

12、24、48 h、后，快速取出尼龙袋，立即置入冷水中，终止发酵。取出的袋子用39℃温水细流轻轻冲洗，至尼龙袋表面干净为止，后置于磁盘中烘干至恒重。

牧草干物质降解率(%)=(牧草干物质初始重-瘤胃消化后残留物重)/初始重×100%

牧草干物质采用烘干法进行。

2 结果与分析

2.1 高寒草地牧草干物质降解率在瘤胃中的变化

8月玛曲高寒草地天然混合牧草样品瘤胃降解率随降解时间的延长而逐渐增加，其中，0～24 h变幅较大，呈线性上升趋势，到了48 h后趋于平缓，牧户1,2和3在48 h和72 h的消化率分别是60%和59.7%， 41.0%和40.0%，45.6%和45.4%。说明天然牧草在瘤胃中存留48 h时已基本降解完全。故后期数据只做了48 h的降解率(图1)。

图1 2011年8月不同牧户牧草干物质瘤胃降解动态Fig.1 The degradation dynamic of dry matter in rumen in August,2011

2.2 高寒牧区天然草地牧草干物质瘤胃降解率月动态变化

高寒牧区天然草地牧草干物质瘤胃降解率存在季节动态变化(表1)。2010年6，7月牧草的消化率显著高于9月(P<0.05)。7月降解率最高，达到67.05%，9月出现最低值，为51.78%，2011年则为4月牧草枯黄时期降解率最低，为48.74%。2012年6月牧草的降解率(71.56%)2011年6月牧草干物质瘤胃降解率显著高于除5月份外的其他月(P<0.05)。2012年6月牧草的消化率显著高于其他月(P<0.05)，5和7月牧草的消化率显著高于除6月外的其他月(P<0.05)。即在2010～2012年6、7月降解率出现峰值，此时牧草营养价值较高，完全可以满足家畜对营养素的需求，以后随着生育期的推移有所下降。

表1 高寒牧区天然草地牧草干物质瘤胃降解率Table 1 The degradation dynamic of forage dry matter in rumen %

注：不同小写字母表示同行间差异显著(P<0.05)

2.3 高寒牧区天然草地牧草干物质瘤胃降解率的年份变化

由图2可知，玛曲2010年牧草干物质降解率显著高于2011年(P<0.05)，2012年牧草的干物质消化率高于2011年但不显著，2010到2012年度，玛曲的牧草干物质消化率有先降低后升高的趋势。这就要求牧民相应调整放牧时间，合理利用草地资源，达到永续利用的目的。

图2 不同年份牧草干物质瘤胃降解率变化Fig.2 The degradation dynamic of dry matter in rumen in different years注：不同小写字母表示不同年份差异显著(P<0.05)

3 讨论与结论

有学者对燕麦草、羊草、稻草、玉米青贮研究表明，在瘤胃内消化24～72 h，5种牧草的消失率增加均趋于缓慢，表明瘤胃微生物在24 h内就能分解大部分可消化的干物质。且48 h后5种牧草CP消失率变化幅度趋于平稳，苜蓿和玉米青贮已基本达到降解极限[11]，这与本试验得出的结论相似，其中，0～24 h变幅较大，呈线性上升趋势，到了48 h后趋于平缓。这主要是由于瘤胃中细菌和真菌在发酵24 h时微生物数量最多。各植物薄壁组织在瘤胃中降解24 h后大部分都已降解，但厚壁组织直到48 h才部分降解，且在48～72 h的降解过程中，植物细胞壁降解率并未发生显著变化[12]。因此，玛曲高寒天然草地混合牧草样品采取了48 h的降解数据。

对于牧草干物质瘤胃降解率的报道很多，研究者认为，无论人工栽培牧草还是天然混合牧草，随着生育期的延长，牧草干物质降解率随之降低[13]。W K Coblentz等[14]研究小麦，燕麦，黑麦成熟期对牧草瘤胃降解的影响，从3月到6月初期每隔3星期收割1次。牧草降解率则逐渐降低。而且同小麦和燕麦相比，黑麦的DM有效降解率在4月以后急剧降低，这说明黑麦维持高营养价值的时间很短且积聚在早春。P A Beck等[15]研究了刈割时间间隔对高粱×苏丹草杂交品种瘤胃降解的影响，刈割时间间隔为首次刈割后21，35和49 d。发现随着牧草成熟期的延长，牧草干物质和中性洗涤纤维的降解程度呈现线性下降。M Hadjipanayiotou等[16]研究豌豆在初花期，结荚期和成熟期的降解特性的变化，发现DM和CP的有效降解率也随着成熟而不断降低。本试验玛曲高寒天然草地牧草瘤胃干物质降解率随生育期的推移先升高后降低，在6、7月出现了峰值。玛曲高寒天然草地因其高海拔的自然地理条件，无霜期短，牧草生育期短，经过5月份牧草萌发期，6、7月进入牧草旺盛生长期，其粗蛋白、可溶性糖含量及易溶的纤维性物质含量明显升高，为瘤胃微生物的繁殖提供了大量的N源和C源，微生物充分发酵底物从而使其干物质降解率升高。随着时间的推移，8、9月气温逐渐下降，牧草开始枯黄，叶片逐渐老化，茎叶比增加，细胞壁成分增加，细胞内容物逐渐减少，可溶性的非结构性碳水化合物和易溶的纤维性物质含量随之减少，而难溶的结构性碳水化合物及木质素含量相对增加，木质化的程度逐渐增加，导致降解率降低[13,17，18]。

年份不同，相同草地牧草干物质降解率不同。这与气温、降水量、光照等以及由此引起的草地组成发生变化等因素有关。近年来，由于温室效应，全球气候变暖，高寒天然草地年积温逐年增大，牧草生长期提前；其次，当地政府对草地保护越来越重视，围栏封育增加了高寒草甸植物量[19]，草地生态系统有所恢复，草地毒杂草减少，优质而又利于瘤胃发酵利用的禾本科和莎草科牧草种类增多，使牧草瘤胃降解率最高点提前。另外，不同年份轮牧时间长短不同，通常根据牧草的生长和利用补充饲料的情况进行调整[20]，这就要求牧民相应调整放牧时间及冬场和夏场的周转，合理利用草地资源，达到永续利用的目的。

高寒牧区天然草地牧草在瘤胃中降解48 h后其干物质瘤胃降解率趋于平缓，已基本降解完全。牧草瘤胃干物质降解率随生育期的推移先升高后降低，在6、7月出现了峰值，此时牧草营养价值较高，完全可以满足家畜对营养素的需求，随着时间的推移，木质化程度增加，导致降解率降低。不同年份相同草地牧草干物质降解率也不同，这就要求牧民合理利用草地资源，防止草地退化，达到可持续发展。

[1] 苏加楷.中国牧草新品种选育的回顾与展望[J].草原与草坪,2001(4):4-9.

[2] 康俊霞,王小亮.我国草地生态系统可持续发展研究[J].现代农业科技,2011(5):333-334,338.

[3] 杨恩忠,蒋瑞芬,陈容.牧草营养物质及消化动态的研究[J].中国草地,1987(6):36-39.

[4] 冯仰廉,澳斯科夫E R.反刍动物降解率的研究(一)用尼龙袋法测定中国几种精饲料在瘤胃的降解率及该方法的稳定性的研究[J].中国畜牧杂志,1984(5):2-5.

[5] 刁其玉,杨茁萌,陈荆芬.草颗粒饲料在牛瘤胃内的降解与饲养价值[J].草业科学，2001,18(6):43-47.

[6] 冷静,张颖,朱仁俊,等.六种牧草在瘤胃黄牛中的降解特性[J].动物营养学报,2011,23(1):53-80.

[7] 徐世晓,赵新全,孙平，等.青藏高原5种牧草木质素含量及其体外消化率研究[J].西北植物学报,2003,23(9):1605-1608.

[8] 刘大林,赵国琦,孙龙生，等.山羊瘤胃内牧草降解率的动态变化规律[J].江苏农业研究,2000,21(4):11-14.

[9] 苗树君,曲永利,杨柳,等.不同收获期玉米青贮营养成分在奶牛瘤胃内降解率的研究[J].动物营养学报,2007,19(2):172-176.

[10] 何烈华,邢廷铣,陈惠萍.秸秆营养物质在山羊体内降解和转化特性研究[J].动物营养学报,1997,9(4):61.

[11] 侯玉洁,徐俊,吴春华,等.5种不同牧草在奶牛瘤胃中降解特性的研究[J].中国奶牛,2013(16):4-8.

[12] 徐俊,侯玉洁,刘红,等.牧草纤维瘤胃内降解研究进展[J].中国奶牛,2013,(7):45-51.

[13] 董宽虎,郝春艳,王康,等.串叶松香草不同生育期营养物质及瘤胃降解动态[J].中国草地学报,2007,29(6):92-97.

[14] Coblentz W K,Coffey K P,Turner J E,etal.Effect of Maturity on Degradation Kinetics of Sod-Seeded Cereal Grain Forage Grown in Northern Arkansas[J].Journal of Dairy Science,2000,83(11):2499-2511.

[15] Beck P A,Hutchison S,Gunter S A.Chemical composition and in situ dry matter and fiber disappearance of sorghum x Sudangrass hybrids[J].Journal of Animal Science,2007,85(2):545-555.

[16] Hadjipanayiotou M,Antoniou I,Theodoridou M.In situ degradability of forages cut at different stages of growth[J].Livestock Production Science,1996,45(1):49-53.

[17] 张晓庆,吴秋珏,郝正里，等.不同品种苜蓿营养成分及体外消化率动态研究[J].草业科学,2005,22(12):48-51.

[18] 薛树媛,金海,郭雪峰，等.内蒙古荒漠草原优势牧草营养价值评价[J].中国草地学报,2007,29(6):22-27.

[19] 范月君,侯向阳,石红霄，等.封育与放牧对三江源区高寒草甸植物和土壤碳储量的影响[J].草原与草坪,2012,32(5):41-46,52.

[20] Washburn S P,Mullen K A.Invited review:Genetic considerations for various pasture-based dairy systems[J].J Dairy Sci，2014(10)：78.

Degradation dynamic of forage dry matter of alpine rangeland in sheep rumen

LIANG Jian-yong1,JIAO Ting1,WU Jian-ping2,XIAO Yuan-ming1

(1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China；2.CollegeofAnimalScienceandTechnology,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China)

5 healthy sheep with similar weight and physics,installed with rumen fistula (German merino × small tail han sheep) were used to study the degradation dynamics of forage from alpine pasture in Maqu County during 2010 to 2012 through nylon bag method.The results showed that the forage dry matter degradation rate tended to be stable after 48 hours degradation in rumen.Along with the forage growth period,the dry matter degradation rate increased first and reached the peak values in July 2010,June 2011 and June 2012 (67.05%,60.9% and 71.56% respectively),and then decreased in August and September.The degradation rates of dry matter of same forage varied among different years.

alpine pastoral area;fistula sheep;dry matter degradability;nylon bag method

2015-03-12；

2015-03-27

新疆牧区家庭牧场资源化配置技术模式试验与示范(201003019)；国家绒毛用羊产业技术体系放牧草地生态岗位项目(CARS-40-09B)；甘肃省高等学校科研项目“基于DNA条码研究甘南草原主要天然牧草季节性演替的分子生态学监测机制(2013A-064)资助

梁建勇(1989-)，男，甘肃庆阳人，在读硕士生。 E-mail：937186160@qq.com 焦婷为通讯作者。

S 812.8；S 815.4

A

1009-5500(2015)05-0032-05