饲用高粱应用于反刍动物生产的潜力

张尚雄，王显国，玉柱，冯葆昌，邱淑彬，李源，刘贵波，刘忠宽

(1.中国农业大学，北京 100193；2.全国畜牧总站，北京 100125；3.天津农学院，天津 300380，4.河北省农林科学院旱作农业研究所，衡水 053000;5.河北省农林科学院农业资源环境研究所，石家庄 050051）

饲用高粱应用于反刍动物生产的潜力

张尚雄1，王显国1，玉柱1，冯葆昌2，邱淑彬3，李源4，刘贵波4，刘忠宽5

(1.中国农业大学，北京 100193；2.全国畜牧总站，北京 100125；3.天津农学院，天津 300380，4.河北省农林科学院旱作农业研究所，衡水 053000;5.河北省农林科学院农业资源环境研究所，石家庄 050051）

高粱是世界上最重要的作物之一，但相对于青贮玉米，饲草高粱的籽实含量明显较低，可消化能量物质不高。此外，青贮高粱的利用方式尚不明确，奶牛日粮中青贮高粱替代玉米青贮的适宜比例以及青贮高粱在高产奶牛饲养中的利用价值等都需要给予研究。

高粱；营养品质；奶牛；产奶性能

高粱是世界上主要的粮食作物之一，近来高粱作为饲草的关注度越来越高，原因是其耐旱的特点适合干旱地区的养牛产业，高粱能在土壤贫瘠地区生长并且有不错的产量[1]。尽管如此，饲用高粱依然没有得到大面积推广，原因在于饲用高粱是较差的青贮原料。现在还缺乏高粱青贮作为日粮对高产奶牛生产性能影响的试验数据，故很难评估将其应用于高产奶牛的生产价值。本文主要探讨了影响饲用高粱产量的因素及利用其饲喂家畜的潜力。

1 影响饲用高梁产量的因素

影响饲用高粱产量的因素包括土壤类型、温度和灌溉用水。有研究比较了饲用高粱的干物质产量，其中4个高粱品种的牧草干物质产量介于15.3～16.5t/hm2之间（表1）[2,3]。14个高粱品种的干物质产量介于10.5～14.9t/hm2之间(表2)，平均为13.2t/hm2；11个玉米品种的干物质产量介于9～15.3t/hm2之间，平均为12t/hm2[4]。雨量充沛时，玉米和高粱的干物质产量几乎相似，不过玉米和高粱的种间产量均有显著差异(表2)。虽然干物质的产量相似，但玉米青贮饲料的营养成分（ADF含量低，干物质消化率高）和动物生产性能(平均日增重和干物质采食量)均优于高粱青贮[5]。ADF含量、干物质消化率及采食量、日增重（ADG）的变异性，表现为高粱青贮高于玉米青贮。ADG指标上观察到高变异性，高粱青贮（ADG平均16.3g/d，21.0 SD）高于玉米青贮（ADG平均70g/d，18.4 SD）。此外，用高粱青贮饲喂绵羊的研究发现，3只绵羊的体重有所下降。对ADF的采食量上，玉米青贮（225g/d）和高粱青贮(218g/d)相似。然而，绵羊对二者的干物质采食量（DMI）差异较大，分别为516g、360g，高粱青贮的摄入量少了30%，反映出高粱青贮的利用性能较低。表3数据表明，由于不同的研究方法和地域因素，饲草高粱品种之间干物质产量差异很大（均值和标准差分别为23.2t/hm2和7.47），这与前人的研究结果一致（11.3～37t/hm2）[6]。近3年的多定位方法研究表明，青贮玉米的干物质产量为23t/hm2，而青贮高粱的产量比青贮玉米低3～5t/hm2，并且高粱的年产量和地域产量有相当大的变化[7]。因此，高粱作为牧草时，需充分考虑其干物质产量、化学成分和动物生产性能等方面的因素。因为干物质产量的剧烈变化会导致土壤中摄取养分计算值的巨大变化，从而影响奶牛场养分的估测与管理。

表1 不同高粱品种的产量、倒伏率和营养价值

表2 玉米和高粱青贮的农艺和营养品质[4]

表3 不同地域饲草高粱的产量和倒伏率

2 饲用高粱的化学组成

与玉米青贮相比，高粱青贮的粗蛋白含量较低。Miron测定的几个品种中，饲用高粱粗蛋白含量最高为5.8%（bmr），最低为5.1%（FS-5）（表1）[2]。牧草营养品质和消化率之间的关系，普遍表现为粗蛋白含量较低的饲草消化率往往也不高。bmr品种的体外干物质消化率可达到72%，而FS-5消化率最低，为68%。有的研究认为，高粱和玉米的干物质产量相当[4]。然而，直到1976年玉米杂交种才开始被人们所重视，因其干物质产量与谷物青贮相当。也有研究表明玉米干物质产量高于2个高粱种（表1）[2]。

研究混合饲料报道指出，bmr18品系总消化率最高，其次为bmr16品系，野生品系最低。与此类似，bmr6和bmr12体外纤维消化率也显著高于野生型[8]。另一研究表明，与传统品系相比，褐色叶中脉品系木质素降低了9.0%，NDF体外消化率提高了7.2%[6]。通过研究48h内瘤胃的NDF消化率，发现玉米青贮、谷物高粱青贮和饲用高粱青贮之间的NDF消化率差异不显著[9]。玉米青贮的体外干物质消化率为64.7%，谷物高粱青贮为51.5%，但未提及NDF的体外消化率；和玉米青贮相比，谷物高粱青贮总产量和籽实产量分别为15.5t/hm2和6.5t/hm2，而玉米仅有7.0t/hm2和2.5t/hm2[10]。研究表明，高粱青贮之所以体外干物质消化率较低，是因为其茎和叶的消化率较低，并且未能充分利用高粱籽实高消化率的特性。研究发现，牧草、玉米青贮和谷物高粱青贮的淀粉含量分别为15、137、229g/kg。通过对比高粱不同品种和玉米的淀粉总消化率，发现野生种、bmr6、bmr18和玉米青贮的淀粉总消化率分别为85.7%、82.3%、79.7%和91.7%[11]。

利用玉米青贮和高粱青贮饲喂奶牛，干物质消化率、粗蛋白和消化能的对比如表4所示[12]。饲喂玉米的奶牛乳脂校正乳产量显著高于高粱。加利福尼亚州的一所大学研究了5个高粱品系和4个玉米品系，结果表明高粱粗蛋白含量略高于玉米（7.9%v7.5%），而粗蛋白总产量玉米大于高粱（1.85t/hm2vs1.72t/hm2），见表5。然而由于能源政策，大量玉米籽实用于生产酒精，致使其作为饲料的成本增加。此外，营养管理规律不鼓励牛奶生产者使用过高的蛋白饲料，但这对于饲用高粱来说不是问题。

表4 高粱青贮和玉米青贮对奶牛干物质和粗蛋白的消化率、采食能量、乳脂校正乳产量、日增重的影响[12]

杂交高粱用于生产青贮饲料，其产量和营养价值是关键因子。收获高粱时，需综合评价其饲草干物质产量、饲草营养和能量的积累，除此之外，种植制度也是奶牛营养需求的影响因子。对作物而言，充分利用时间进行2～3次的收获至关重要，因此作为奶牛日粮，高粱的收获时期除了考虑品质外还需考虑其他因素。日粮配给中，每种饲草的作用不同，高粱在众多奶牛饲料中具有独特的价值。由于苜蓿干草价格陡增，加利福尼亚州苜蓿干草的奶牛饲喂量降低[13]，而玉米青贮为主导的混合饲料中，苜蓿干草能增加混合饲料干物质的消化率，从而提高奶牛的生产性能。由于苜蓿干草饲喂量下调，往往会在日粮中添加0.45～0.9kg的稻草作为替代，但稻草的营养和能量均不佳，而高粱青贮可为瘤胃提供必要的纤维，从而为奶牛提供较高的营养和能量。同时，高粱还能替代部分谷物青贮，以饲喂泌乳期奶牛。当然，高粱还能用于饲喂对营养和能量要求不高的非泌乳牛和育成牛。

表5 UC Davis关于2012年生长季玉米与高粱饲草产量和化学成分的比较研究

从能量角度来看，由于玉米青贮籽实能量较高，所以高粱青贮可能无法替代玉米青贮。但从农艺学角度看，高粱对牛场的可持续发展极具优势，所以它在动物饲料中占有一席之地。

3 饲用高粱的干物质摄入量与消化率

研究表明高粱总干物质消化率比玉米差。给羊饲喂玉米青贮，平均日增重（65.2g）比饲喂高粱青贮（18.1g）高3倍还多。这是因为高粱中含有单宁与HCN[14,15]，不利于养分的利用。据报道，高粱青贮的体外干物质消化率显著低于玉米青贮（52%vs 65%），同样在牛体内的干物质消化率，玉米青贮（71%）高于高粱青贮（65%）[10]。

有报道研究了基于褐色叶中脉杂交高粱青贮(bmrSS)与玉米青贮（CS）的两种全混合日粮对荷斯坦牛泌乳性能和营养物质消化率的影响。每种TMR各有干物质含量35%与45%两种类型。发现饲喂35%CS（23.4kg/d）和45%CS （23.2kg/d）时奶牛的干物质采食量最大，饲喂45% bmrSS（17.6kg/d）时干物质采食量最小，饲喂35% bmrSS（20.1kg/d）时奶牛的干物质采食量介于两者之间[16]。虽然泌乳奶牛饲料中高粱青贮的增加会导致总干物质采食量减少，但干物质含量的差异并没有从奶产量上体现出来。

青贮饲料的干物质含量会影响饲草的采食量。高粱青贮的采食量随青贮干物质含量的增加而增加。干物质含量从20%增加到40%时，采食量从1.8kg/100kg增加到了2.9kg/100kg[17]。研究认为高水分的高粱含有高浓度的有机酸，导致干物质的摄入量较低，因为高水分可能减少了可消化干物质的摄入量。虽然日粮中干物质摄入量高粱青贮与玉米青贮相似，但玉米青贮的体外干物质消化率更高[2]。

4 饲用高粱对产奶量的影响

在以青贮玉米、苜蓿、BMR高粱和传统高粱为主的日粮中分别掺入65%的标准高粱、BMR高粱和青贮玉米，其乳脂校正乳产量分别为29.0、24.5、23.7和20.7kg/d[18]。用传统高粱、褐色叶中脉高粱、玉米和苜蓿制作的青贮饲料分别饲喂泌乳奶牛，结果发现饲喂褐色叶中脉高粱青贮的产奶量（26.0kg/d）与玉米青贮（26.4kg/d）及苜蓿青贮（30.1kg/d）之间无差异，但饲喂传统高粱青贮饲料时产奶量（20.3kg/d）较低[19]。干物质的采食量方面，褐色叶中脉高粱青贮最高（25.3kg/d），传统高粱青贮最低（20.4kg/d），苜蓿青贮和玉米青贮介于两者之间[11]。进一步比较传统高粱青贮、褐色叶中脉高粱青贮（bmr-6、bmr-16）和玉米青贮，发现乳脂校正乳产量玉米青贮（33.3kg/d）和bmr-6青贮（33.7kg/d）最高，传统高粱青贮最低（29.1kg/d），bmr-16青贮介于中间（31.2kg/d）。所有青贮饲料品种及交互处理的平均干物质摄入量之间无差异，为24kg/d。

鉴于bmr-6的优良表现，测定bmr-6的基因位点与基因，判断其可能的连锁和(或)上位关系是未来控制农业生产发展的关键。环境对基因型的作用也非常重要，因为它们揭示了特定等位基因或等位基因组合的适应局限性[6]。

基于甜高粱青贮与苜蓿青贮的全混合日粮饲喂泌乳奶牛时，饲喂前者的产奶量降低，研究人员归因于全混合日粮中NDF含量的增加。然而，4%乳脂校正乳产量不受青贮饲料类型的影响（苜蓿青贮为35.0kg/d，甜高粱青贮为35.3kg/d）[20]。基于玉米青贮（CS）、全株籽粒型高粱青贮（WPGS）及饲草型高粱青贮（FSS）的全混合日粮饲喂泌乳奶牛时，其乳脂校正乳产量分别为25.6、25.8、24.1kg/d[9]。FSS的干物质采食量略低于另外两组。然而，日粮中的干物质含量不相等，CS组的干物质含量为41.5%，WPGS为36.7%，FSS为28.0%，所以这让生产因子变的复杂化。早期研究中，褐色叶中脉高粱青贮与玉米青贮相比，干物质降解程度低（40.8% vs 49.5%），但干物质采食量（24.4、25.4kg/d）和4%乳脂校正乳产量（33.4、33.9kg/d）二者无差异[21]。然而，玉米青贮日粮的干物质饲喂量比高粱青贮高，这使得牧草的对比再一次复杂化。近来有报道称，高粱青贮在奶牛饲料配给量方面可以代替玉米青贮，并且对较低生产潜力奶牛的产奶量没有显著影响。

然而，关于高粱青贮对高产奶牛和泌乳早期奶牛的生产性能的影响还缺乏研究，而且还缺乏饲草型褐色叶中脉杂交高粱新品种作为青贮饲料的研究信息。近期有报道称[9]，奶牛对饲草型高粱青贮饲料的干物质采食量（18.2kg/d）显著低于玉米青贮（20.0kg/d）。同样，乳脂校正乳产量玉米青贮（25.5kg/d）比饲草型高粱青贮（24.1kg/d）高，但差异不显著。这些绩效水平不能准确预测高粱青贮饲喂高产奶牛干物质采食量是否会降低。但鉴于前人报道高粱青贮饲喂奶牛的干物质采食量会降低，故其用于高产奶牛的生产潜力还需深入研究。

5 饲用高粱的抗营养因子

高粱一般含有2种主要的抗营养因子；单宁（即籽粒中的多酚类化合物）与蜀黍氰苷，即地上茎和发芽种子中的葡萄糖氰苷。单宁在棕色种皮和无外种皮的高粱中含量高，但在无色素的高粱籽粒中含量低。其主要抗营养表现为，由于适口性差、消化率和营养利用率较低，不利于代谢和毒素排放，从而导致自由采食量减少。高粱籽粒中单宁浓度是影响其营养价值的主要因素[22]。从农艺学的角度来看，高粱品种的鸟类抗性与籽粒中酚类化合物的浓度有关，单宁浓度越高鸟类抗性越好[23]。在非洲，粮食收获后损失的主要原因之一是鸟类摄食。为了解决这个问题，经过十分细致的选择和培育，抗鸟类品种的籽粒型高粱已广泛推广。高粱的鸟类抗性与种子中较高浓度的单宁呈正相关，反之，这与高粱应用于畜禽生产的营养价值呈负相关。

饲草高粱能造成家畜中毒，尤其是生长初期高粱毒性更甚。其毒性是由HCN产生的[24]，当植物组织破裂时释放HCN，HCN使表皮组织中出现的葡萄糖与叶肉组织[25]或瘤胃中[26]产生的酶混合。众所周知，饲喂高粱幼苗能导致牛中毒而死[15]。因此生长初期的幼嫩和易消化，却成为高粱放牧利用的限制性因子。

6 小结

饲草高粱与玉米在最适条件下种植时，无论是牧草产量还是品质，高粱都处于劣势。与BMR品种相比，传统高粱的牧草干物质产量更高，但牧草品质要低一些。因而要根据当地条件和生态环境选择最适品种。培育更多高产、高可消化干物质的饲草高粱，是今后高粱饲草发展的方向。然而，现在还缺乏高粱青贮作为日粮对高产奶牛生产性能的试验数据，除非有可靠的试验数据，否则很难评估高粱青贮作为日粮对高产奶牛的生产潜力。

文章源于“Getachew G, Putnam D H., De B C M.,De P E J. Potential of Sorghum as an Alternative to Corn Forage[J]. American Journal of Plant Sciences, 2016,7:1106-1121.”的翻译与整理。

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The Potential of Forage Sorghum for Ruminant Production

ZHANG Shang-xiong1, WANG Xian-guo1, YU Zhu1, FENG bao-chang2, QIU Shu-bin3, LI Yuan4, LIU Gui-bo4,LIU Zhong-kuan5
(1.China Agricultural University, Beijing 100193; 2.National Livestock Station, Beijing 100125;3.Tianjin Agricultural University, Tianjin 300380; 4.Dryland Farming Research Institute of Hebei Academy of Agriculture and Forest Sciences, Hengshui 053000; 5.Institute of Agricultural Resource and Environment, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shijiazhuang 050051)

Sorghum is one of the world’s important crops, there is a cost since corn silage, because of its high grain content, which is typically superior in digestible energy content to Sorghum forages. There is also a lack of information on the feeding value of Sorghum silages in high producing dairy cows as well as strategies that may be used for sorghum silage to replace a portion of the corn silage in dairy cattle diets.

Sorghum; Nutrient quality; Cows; Lactation performance

S823.4

A

1004-4264（2017）12-0001-06

10.19305/j.cnki.11-3009/s.2017.12.001

2017-05-02

农业部“948”项目2015-Z29资助。

张尚雄(1988-)，男，主要从事草类育种及种子科学的研究。

王显国(1974-)，男，副教授，主要从事草坪草牧草育种与生物技术研究。