山西不同居群白羊草的营养成分及瘤胃降解规律

姬奇武，韩汝旦，董宽虎，马雪豪

(山西农业大学动物科技学院，山西 太谷 030801)

山西不同居群白羊草的营养成分及瘤胃降解规律

姬奇武，韩汝旦，董宽虎*，马雪豪

(山西农业大学动物科技学院，山西 太谷 030801)

摘要：为研究山西不同居群白羊草抽穗期的营养成分含量及干物质(DM)和粗蛋白质(CP)在绵羊瘤胃中的降解规律，以安装永久性瘘管的杜泊与本地羊杂交一代肉用绵公羊15只为试验动物，采用尼龙袋法对不同居群白羊草抽穗期的DM和CP的降解率及降解参数进行测定。结果表明，居群对白羊草的常规营养成分含量有较大的影响。其中，太谷居群具有最高的粗蛋白质(CP)含量和最低的中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量，其次是原平和沁源居群。不同居群白羊草的DM和CP的降解特性不同，其中，太谷和原平居群72 h的DM降解率最高，显著高于襄汾居群(P<0.05)，太谷居群的DM有效降解率最高，达到46.39%，其次是原平和沁源居群；太谷和原平居群72 h同样有最高的CP降解率，显著高于降解率最低的芮城居群(P<0.05)。太谷居群的CP有效降解率最高，其次是方山和阳高居群，三者差异不显著(P>0.05)。由此可见，太谷居群DM和CP降解率最高，优于其他居群。

关键词：白羊草；抽穗期；瘤胃降解；干物质；粗蛋白

Nutrient components and rumen degradability dynamics of differentBothriochloaischaemumpopulations in Shanxi

JI Qi-Wu， HAN Ru-Dan， DONG Kuan-Hu*, MA Xue-Hao

CollegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicine，ShanxiAgriculturalUniversity，Taigu030801，China

Abstract:In order to investigate nutrient contents, and dry matter (DM) and crude protein (CP) degradation properties of different Bothriochloa ischaemum populations at heading stage in Shanxi, fifteen Dorper×local breed F1male mutton hybrid sheep fitted with permanent rumen fistulas were selected to estimate degradability of DM and CP in the rumen. Findings included: the B. ischaemum populations differed greatly in nutrient content at the heading stage. A population from Taigu had the highest CP content and the lowest neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) contents, followed by populations from Yuanping and Qinyuan. The rumen degradability for DM and CP of different B. ischaemum populations also differed. The DM degradability of Taigu and Yuanping populations was significantly higher than that of the Xiangfen population at 72 hours (P<0.05). The DM effective degradability of the Taigu population was highest, with a value of 46.39%, followed by Yuanping and Qinyuan populations. Similarly, the CP degradability of the Taigu and Yuanping populations was significantly higher than the Ruicheng population which had the lowest CP degradability at 72 hours (P<0.05). The CP effective degradability of the Taigu population was highest, followed by the Fangshan and Yanggao populations, while there was no significant difference among three other populations (P>0.05). In conclusion, the degradability of DM and CP of the Taigu B. ischaemum population, as tested in rumen fistulated sheep, was the highest, among the tested populations.

Key words:Bothriochloa ischaemum; heading stage; rumen degradability; dry matter; protein

白羊草(Bothriochloaischaemum)为禾本科孔颖草属，多年生草本植物，具有分蘖强、品质好、牛羊喜食等优点，属优质牧草[1]，在我国，白羊草主要分布在辽宁、河北、山西、山东、陕西、湖北、安徽等地，常作为优势种同其他牧草形成白羊草草地类型[2]。山西白羊草主要分布在恒山-雁门关-管涔山以南的低山丘陵和黄土高原地带，在山西的各市地区均有分布[3]，而且多以建群种成片出现，由此可见，白羊草草地是山西省的草地研究中不可缺少的一部分，培育适宜本土生长的白羊草品种对山西省的畜牧业的可持续发展具有深远的意义。

随着农业产业结构的调整，畜牧业在农业中的地位逐渐升高，极大地促进了我国牧草资源的开发与利用[4-5]。白羊草作为天然的优势牧草，是我国牧草资源开发利用中的重要内容，充分收集和保护本土的白羊草资源并培育适宜本地区的地方品种显得十分必要。现国内外关于白羊草的研究报道较多，而且国外对其的研究起步较早，20世纪80年代，美国已经驯化选育出了Plains、Cauasian、WW-spar、Ganada等白羊草新品种，并对其的栽培特性等进行了研究，而我国对白羊草的研究较晚，任志弼和苏和[6]1981年对山西白羊草草场类型进行了研究并将白羊草草场划分为7个类型。陈安仁[2]于1984年对白羊草草地的放牧时期、草地的氮碳比以及补播改良等进行了研究，结果表明白羊草草地需要通过补播胡枝子属植物等来改善草地状况。徐炳成等[7]为了探究白羊草在干旱条件下的出苗情况，利用陕北地区的白羊草对其苗期的抗旱性进行评价，结果表明白羊草对土壤水分变化适应性较强，为白羊草苗期的抗旱性研究提供数据支持。而近几年关于山西白羊草的研究报道虽然较多，但大多是集中在对山西白羊草草地的研究，包括草地群落植物的多样性[8]、草地群落生物量[9-10]、草地的生产性能、种群生态位[1]、植被特征[11]、种群生殖特点[12-13]、优势种牧草的营养及瘤胃降解特性[14]以及主要牧草营养价值的综合评价[15]等，而关于白羊草种资质源的采集保护及筛选选育的研究报道中，武路广等[16-18]在农艺性状的评价、干草产量与农艺性状的关系以及生产性能构成因子的分析方面做了研究报道；李钰莹和董宽虎[19]对山西白羊草种质资源遗传多样性的ISSR分析进行了研究等，但白羊草作为牧草资源，关于山西不同居群白羊草的营养成分及瘤胃降解规律的研究还未见报道，因此本试验通过对来自山西9个不同居群白羊草的常规营养成分的分析以及采用尼龙袋法对干物质(DM)和粗蛋白质(CP)的瘤胃动态降解率及降解参数进行研究，旨在筛选出营养品质高、干物质和粗蛋白质的降解率高的白羊草居群，为白羊草的合理利用及品种驯化选育提供理论依据。

1材料与方法

1.1　试验材料

试验地采用完全随机区组设计，于2011年6月24日播种，播种的小区面积为6.48 m2，总共9个居群(9个白羊草居群的采集地信息见表1)，设置3个重复，共27个小区。试验小区周围设有1 m的保护行，小区的播种深度为2 cm，每个小区分5行播种，行距为30 cm，播种量为15.4 kg/hm2。试验小区每年在返青和越冬前各浇一次水，试验期间不施肥，采用不定期人工除杂的方式进行田间管理。本试验于2013年进行，从3月份开始不间断观察各居群白羊草的生育期动态，其中3月底各居群白羊草均进入返青期，4月下旬均进入分蘖期且时间较长，6月10日-6月15日各居群均进入拔节期，时间上相差较小。拔节期之后各居群生育期相差较大，其中阳高、沁源和太谷居群分别于7月10日、7月12日和7月15日进入抽穗期，时间较早，原平和方山居群进入抽穗期的时间居中，均在7月22日，临汾和平定居群分别于8月1日和8月15日进入抽穗期，进入抽穗期较晚的是芮城和襄汾居群，分别是8月29日和9月5日。采样时每个小区选择长势均匀的地段刈割，留茬高度5 cm，烘箱中105℃杀青30 min，然后在65℃下烘干48 h至恒重，之后用植物粉碎机粉碎过40目(0.45 mm)筛，保存于自封袋中，置于阴凉干燥处。

表1　不同居群白羊草资源的采集地信息

1.2　试验动物及饲养

选择健康，体重相近(34.6±0.57)kg的安装永久性瘘管的杜泊与本地羊杂交一代肉用绵公羊15只，单圈饲养。试验羊根据肉羊饲养标准(NY/Y816-2004)配置日粮，按照1.3倍维持水平饲养。精粗比为4∶6，预饲期为15 d，饲喂分别于每天8:00和18:00进行，自由饮水。日粮组成及营养水平见表2。

1.3　试验方法及测定指标

1.3.1试验方法称取一定量的样品3.0000 g左右，置于已知重量的尼龙袋中，尼龙袋袋口用尼龙线系紧。试验用的15只瘘管羊随机分配，每3只测定1个样品，分6批测定完27个样品。每个样品设置3个重复，每个重复的每个时间点设置2个平行，即每只羊的每个待测时间点设置2个平行尼龙袋，将2个平行尼龙袋交叉固定于一长约20 cm的半软塑料管上，用尼龙线系紧。试验按照“依次放入，同时取出”的原则，在饲喂前将2个平行尼龙袋送入瘤胃腹囊食糜中，塑料管的另一端系于瘤胃瘘管盖上，进行瘤胃培养，培养时间点为4，8，12，24，48和72 h，培养完成后将所有尼龙袋取出，连同0 h的尼龙袋一起放入洗衣机中洗涤直至水清为止，然后与65℃下烘干48 h，之后残渣保存于自封袋，置于阴凉干燥处。

表2　基础日粮组成及营养水平(干物质基础)

注：预混料为每kg日粮提供：碳酸钠：250 g，矿物质：250 g，VA:20000 IU，VD：3500 IU，VE：500 IU。

Note: The premix provided the following per kg of diets: Na2CO3：250 g, Minerals：250 g, VA:20000 IU, VD：3500 IU, VE：500 IU.

1.3.2测定指标及方法不同居群白羊草瘤胃降解前的样品对干物质(DM)、粗蛋白(CP)、有机物(OM)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)和磷(P)进行测定，瘤胃降解后的残渣对干物质(DM)、粗蛋白(CP)进行测定，测定方法均参照张丽英[20]主编的《饲料分析及饲料质量检测技术》中的方法。

1.4　计算方法

1.4.1待测样品在瘤胃中不同时间点DM和CP降解率的计算

待测样品某成分瘤胃降解率(%)=100×(待测饲料某成分量-残留物中某成分量)/待测饲料某成分量。

1.4.2待测样品DM和CP降解参数及有效降解率的计算参照Ørskov和McDonald[21]提出的公式计算:

p=a+b(1-e-ct)

式中，p为待测样品的DM或CP某时间点的降解率，a为快速降解部分(%)，b为慢速降解部分(%)，c为慢速降解部分b的降解速率(%/h)，t为瘤胃的培养时间(h)。

有效降解率：ED=a+b×c/(c+k)

式中，k为瘤胃外流速率，本试验中k取值0.0314/h。

1.5　数据分析

营养物质DM和CP各时间点的降解率数据采用Excel 2007进行计算，用SAS 8.0软件中的非线性回归程序计算a、b、c值，利用SAS 8.0软件中方差分析过程(ANOVA)进行统计，并用duncan法进行多重比较。

2结果与分析

2.1　不同居群的常规营养成分

9个白羊草居群的营养价值如表3所示。各居群的OM含量均在90%以上，其中平定居群的含量最低，为90.87%，阳高居群的含量最高，为92.00%。CP含量最高的是太谷居群，为8.10%，依次是沁源、方山、原平和阳高居群，显著高于其余的4个居群(P<0.05)。EE含量最高的是沁源、太谷和方山居群，显著高于其余居群(P<0.05)。NDF和ADF含量最低的是太谷居群，其与原平和沁源居群差异不显著(P>0.05)，NDF含量最高的是临汾居群，为77.10%。ADF含量最高的是襄汾居群，为47.80%。Ca含量在0.34%～0.40%之间，其中原平居群的含量最高，而平定居群的含量最低。P含量在0.15%～0.20%之间，其中平定居群的含量最低。

表3　不同居群白羊草的营养成分含量

注：同列不同字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note：Different letters in the same column are significantly difference (P<0.05). The same below.

2.2　不同居群在不同时间点DM的瘤胃降解率

不同居群白羊草不同时间点DM的瘤胃降解率如表4所示，不同居群白羊草在各时间点DM降解率均随培养时间的延长呈不同程度的增加趋势，其中除了12 h外，太谷居群在其余时间点的降解率均为最高。原平和太谷居群在72 h的降解率为最高，均超过65%，两者差异不显著(P>0.05)。方山居群的72 h降解率为63.76%，依次高于沁源，平定和阳高居群(P>0.05)。72 h降解率较低是的襄汾居群，为54.22%。不同居群白羊草在绵羊瘤胃中的消化程度均在0～12 h消化较慢，12～48 h消化较快，48 h之后又趋于稳定。

2.3　不同居群在不同时间点CP的瘤胃降解率

不同居群不同时间点CP降解率如表5所示，除8 和24 h外，其余各时间点均差异不显著(P>0.05)。4 h时，太谷居群的降解率最高，为25.89%，依次是方山和襄汾居群，此时原平居群的降解率最低，为22.13%。8 h时降解率最高的是太谷和襄汾居群，均高于38%。沁源居群的降解率最低，为31.66%。12 h时降解率最高的是太谷居群，为46.87%，显著高于原平、沁源和芮城居群(P<0.05)。24 h时降解率最低的是沁源居群，为45.17%，显著低于其余居群。48 h降解率最高的是太谷居群，为60.70%，最低的是襄汾居群，为54.78%。各居群在72 h的降解率以太谷和原平居群最高，均高于66%，显著高于降解率最低的芮城居群(P<0.05)。不同居群CP在不同时间点的降解率差异较大，但均在24～48 h内趋于稳定。

表4　不同居群白羊草DM在瘤胃中的降解率

表5　不同居群白羊草CP在瘤胃中的降解率

2.4　不同居群白羊草DM的瘤胃降解参数

不同居群白羊草的DM瘤胃降解参数存在一定差异(表6)，除了b的降解速率c外，其余各参数均差异显著(P<0.05)。快速降解部分a最高的是太谷居群，达到22.14%，依次是平定、芮城、沁源和襄汾居群(P>0.05)，快速降解部分a最小的是临汾、方山和阳高居群，均低于17%。慢速降解部分b最高的是方山居群，为52.53%，最低的是襄汾居群，为34.76%。其余居群在37%～50%之间。b的降解速率c最快的是阳高和襄汾居群，显著高于最慢的沁源和方山居群(P<0.05)。DM潜在降解部分(a+b)最高的是太谷居群，为71.07%，其次是原平、方山和沁源居群，均在69%以上；最低的是襄汾居群，为55.21%。太谷居群的DM有效降解率ED最高，为46.39%，其次是原平居群，均达到45%，DM有效降解率最低的是临汾、芮城、阳高和襄汾居群，它们之间差异不显著(P>0.05)。

表6　不同居群白羊草DM在绵羊瘤胃中的降解参数

2.5　不同居群白羊草CP的瘤胃降解参数

不同居群白羊草的CP降解参数如表7所示，快速降解部分a最高的是方山居群，为16.41%，最低的是阳高居群，为13.55%。慢速降解部分b最高的是原平、平定和阳高居群，三者差异不显著(P>0.05)，均超过49%。b的降解速率最快的是太谷、芮城和襄汾居群，它们之间差异不显著(P>0.05)，但显著高于沁源居群(P<0.05)。CP的潜在降解部分(a+b)最高的是原平居群，显著高于潜在降解部分最低的襄汾居群(P<0.05)，而与其余的居群差异不显著(P>0.05)。CP有效降解率最高的是太谷居群，依次是方山、阳高、平定和临汾居群(P>0.05)，最低的是沁源居群。

表7　不同居群白羊草CP在绵羊瘤胃中的降解参数

3讨论

3.1　不同居群对白羊草常规营养成分的影响

牧草的常规营养成分含量受诸多因素的影响，包括牧草的品种、生育期、器官部位以及牧草的生长环境等[22]，本试验中样品均采自同一地点同一生育期的不同居群白羊草，因此，不同居群白羊草表现出不同的常规营养成分含量主要是居群不同造成的。常规营养成分的不同，即粗蛋白质、纤维成分、钙磷含量及比例的不同，而这些均是影响牧草营养价值和家畜生产力的主要因素[23]。不同居群的各营养成分均差异显著(P<0.05)，其中粗蛋白、粗脂肪和磷含量差异较大,这与夏科等[24]对7种粗饲料的研究结果一致，造成这种差异的原因主要与不同居群白羊草的遗传差异有关。不同居群白羊草的有机物含量变幅为90.87%～92.00%，均在90%以上，幅度很小，表明山西省不同居群白羊草在抽穗期的OM含量的变幅很小。曹仲华等[25]报道的西藏山南地区6种牧草的CP含量平均值为10.99%，高于本研究中山西不同居群白羊草的CP含量平均值(7.13%)，表明地域因素及牧草品种对牧草的营养价值影响较大，田兵等[4]对贵州地区的鸭茅(Dactylisglomerata)、茅草(Imperatacylindrica)、狗尾草(Setariaviridis)的测定结果也证明了该结论。Kiraz[26]报道的几种豆科牧草在开花期的NDF和ADF含量在38.48%～41.06%和29.95%～36.40%范围内，与本试验对抽穗期的测定结果差异较大，表明生育期对牧草的营养成分含量影响较大。本研究测定的结果与黄锋华和董宽虎[14]的结果有一定差异，其原因可能与白羊草的生长环境、生长年限以及管理因素不同有关。

3.2　不同居群对白羊草DM和CP降解特性的影响

干物质瘤胃降解率是影响干物质采食量的主要因素。干物质降解率越高,反刍动物的采食量就越大[27]。本试验中，不同居群白羊草的DM降解率均随瘤胃培养时间的延长而不断增加，增加幅度存在一定差异，这与前人[27-28]的很多报道相一致。牧草DM降解率主要受牧草的纤维物质的影响较大。纤维物质含量越高，DM降解率越低，本研究中，原平、沁源和太谷居群的72 h降解率以及DM有效降解率均较高，而其NDF和ADF含量均较低，表明本研究结果符合一般规律。太谷居群72 h的DM降解率为65.14%，与刘海霞等[28]研究的羊常用饲料中苜蓿(Medicagosativa)干草72 h的DM降解率(69.40%)接近，同时也与侯玉洁等[27]研究的燕麦(Arrhenatherumelatius)的DM降解率(61.15%)接近，但低于侯玉洁等[27]对苜蓿72 h DM降解率的报道，表明牧草种类、生育期、动物品种及日粮水平均会影响牧草DM的降解率。王丽娟等[29]对自然风干的4个地区羊草的72 h DM降解率的测定结果均低于本研究的结果，表明牧草的干燥处理方法也会影响牧草的DM降解率。

牧草CP的瘤胃降解率受诸多因素的影响，包括牧草CP的含量及结构组成，牧草的纤维物质含量、瘤胃中微生物与牧草的有效接触面积、牧草在瘤胃中停留的时间以及动物的种类及日粮类型等[30]。牧草中的蛋白质存在于细胞内容物中，而牧草随着生育期的推进，其细胞壁中的纤维物质不断增加，木质化程度加深，影响了微生物对细胞内容物的利用，从而降低了牧草CP的降解率[27]。本研究中，不同居群白羊草的CP降解率均随瘤胃培养时间的延长而不断升高，这与前人[14, 27-28]的研究结果一致。董宽虎等[31]、冷静等[32]研究表明，牧草中CP含量越高，CP降解率也越高，即牧草的CP降解率与其CP含量呈正相关，在本研究中，原平和太谷居群的72 h降解率较高，而芮城和襄汾居群的较低，与原平和太谷居群的CP含量较高，而芮城和襄汾居群的CP含量较低有一定关系。本研究中原平和太谷居群72 h的CP降解率为66.50%和66.69%，远高于刘海霞等[28]报道的羊草72 h的CP降解率(31.15%)，而又低于侯玉洁等[27]报道的除了稻草以外的其他几种牧草的72 h CP降解率，造成这些差异的原因可能与造成牧草DM降解率不同的原因相同，即牧草品种，生育期及试验动物品种都会影响牧草的CP降解率。

陈晓琳等[30]对不同牧草在肉羊瘤胃中的降解特性研究表明，牧草的DM有效降解率高的快速降解部分a越高，本研究中结果基本与此一致，原平和太谷居群的DM有效降解率较高，其对应的快速降解部分a也较高，同时两个居群的潜在降解部分(a+b)也较高，表明牧草DM有效降解率越高的潜在降解部分(a+b)也同样越高。本研究测得不同居群白羊草DM有效降解率在39.77%～46.39%的范围内，均低于Andrighetto 等[33]对盛花期紫花苜蓿的DM有效降解率，也低于李小娜等[34]对苜蓿草粉DM有效降解率的测得结果，但均高于杨信等[35]对6种狼尾草(Pennisetum)DM有效降解率(24.30%～30.45%)的测得结果，其原因可能与牧草种类、生育期不同有关，表明牧草的科属及种类、生育期等均会影响牧草的DM有效降解率。

不同居群白羊草CP降解参数中的快速降解部分a差异不显著(P>0.05)，表明不同居群白羊草的快速降解能力无显著差异，即粗蛋白中的快速降解蛋白量差异不显著(P>0.05)，牧草中粗蛋白包括快速降解蛋白、慢速降解蛋白和不易降解蛋白三部分[36]，而不同居群白羊草的快速降解蛋白间无显著差异，因此不同居群白羊草CP降解率的差异主要由慢速降解蛋白和不易降解蛋白来决定。吴鹏华等[37]对饲料蛋白质的二级结构与其有效降解率的关系进行研究，结果表明蛋白质二级结构中的质α-螺旋/β-折叠越高，饲料粗蛋白质的有效降解率越高，而关于本研究中不同居群白羊草蛋白质构象与营养物质降解率的关系还未见报道，仍需做进一步的研究。Miranda等[38]报道的几种牧草CP降解参数中a和b值分别在26.90%～33.90%和57.84%～66.64%的范围内，与本研究的测定结果相比较高，其原因可能与试验材料及动物种类不同有关，也表明了关于不同居群白羊草的蛋白质降解特性还需做进一步的研究。不同居群白羊草的CP有效降解率差异显著(P<0.05)，以太谷居群的最高，达到49.88%，但均未超过一半，其原因可能与白羊草细胞壁中的纤维含量有关，也表明了居群对白羊草的CP有效降解率有较大影响，这与李小娜等[34]报道的生长地区对苜蓿CP有效降解率有显著影响的结论相一致。

4结论

居群对白羊草的常规营养成分含量有较大的影响。太谷居群具有最高的粗蛋白质含量和最低的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量，其次是原平和沁源居群。

随着牧草在瘤胃中培养时间的延长，其营养物质的降解率也随之升高。太谷居群的DM和CP的有效降解率均为最高,表现出优于其他居群的降解特性。DM有效降解率中，原平和沁源居群次之，具有较高的瘤胃降解特性，CP有效降解率中，方山和阳高居群次之，而原平和沁源居群较低，有待于进一步的研究。

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通讯作者*Corresponding author. E-mail: dongkuanhu@126.com

作者简介：姬奇武(1989-)，男，山西运城人，在读硕士。 E-mail：qiwuji@126.com

基金项目：山西省科技攻关项目(20120311011-1)和山西省科技基础条件平台建设项目(2012091004-0101)资助。

收稿日期：2014-09-30；改回日期：2014-11-24

DOI：10.11686/cyxb2014407http://cyxb.lzu.edu.cn