箭筈豌豆/玉草混合全草日粮改善绵羊消化代谢、减少甲烷生产

潘月婷，王春梅，张 程，唐祈林，侯扶江，南志标

（1. 兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室 / 兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室 /兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020；2. 四川农业大学玉米研究所，四川 成都 611130）

牧草新品种是推动草食动物生产、改善人类食物结构的基础[1]。近60年来，动物性食物在我国食物结构中所占的比例迅速增加[2]，尤其是反刍家畜畜产品[3]。但是，随着草食家畜数量的增加，牧草饲料供应不足、牧草品种单调的问题也逐渐凸显[4]。截止2016年底，我国绵羊存栏数达1.6亿只[5]，约占世界绵羊存栏总量的14%[6]。家畜生产需求旺盛与牧草生产供应不足的矛盾成为我国畜牧业发展的主要制约因素之一[7]。因此，增加牧草种植面积，实现优质丰产栽培，同时，培育高产优质的牧草新品种和提高利用效率是解决牧草短缺的重要途径之一。

牧草品种或多种牧草的组合对家畜的日增重、消化代谢、肉品质及温室气体排放等方面均有显著影响[8-12]。在津巴布韦，旱季饲料短缺时用仙人掌(Opuntia stricta)与豆科(Leguminosae)牧草混合饲喂山羊，降低了饲料成本[13]。在紫花苜蓿(Medicago sativa)和红三叶(Trifolium pratense)草地放牧山羊，体增重和屠宰率较在鸭茅(Dactylis glomerata)草地高[14]。40%紫花苜蓿或红豆草(Onobrychis viciaefolia)与玉米(Zea mays)全株混合青贮提高育肥肉羊日增重[8]。随着苜蓿比例增加，混合日粮的干物质和中性洗涤纤维(NDF)瘤胃降解率显著上升[9]。在暖季，14%苜蓿干草与玉米秸秆混合日粮饲喂时，西门塔尔牛的平均日增重、代谢能摄入及经济效益为最佳，而在冷季，苜蓿干草的最适混合量为8%～21%[15]。苜蓿∶黑麦草(Lolium perenne)为60∶40时，羊肉的氨基酸和脂肪酸含量显著升高[10]。体外发酵试验表明，红豆草与禾本科牧草的混合日粮可以减少甲烷产生[11]。可见，适宜的豆禾牧草混合比例具有更好的家畜生产效益[12]和环境效益[11]。

“玉草3号”是四川农业大学2004年培育的四倍体多年生饲用玉米新品种[16-17]。“兰箭3号”春箭筈豌豆(Vicia sativa)是兰州大学2011选育[18]的早熟、生育期短、抗寒性强的一年生豆科牧草新品种[19]。两个牧草新品种组合饲喂对家畜消化代谢的影响目前尚无研究报道。为此，通过绵羊饲喂试验评价玉草和箭筈豌豆混合日粮的消化代谢和CH4排放特征，旨在阐明两个牧草组合对绵羊营养物质表观消化率的影响和牧草新品种对降低温室气体方面所发挥的作用，以期为利用两种牧草新品种提高家畜生产力、降低环境负面效应提供科学依据。

1 研究区概况及试验方法

1.1 研究区概况

试验地点在兰州大学临泽草地农业试验站(100°02′ E，39°15′ N)，海拔1 390 m，位于黑河流域的核心地带，属于温带大陆性荒漠草原气候，多年平均降水量121.5 mm，年均温7.16 ℃，≥ 0 ℃年 积 温3 548 ℃·d，年 平 均 日 照 时 数 为3 052.9 h。在祁连山山前洪积扇边缘潜水溢出带发育的盐渍化草甸，根据草原综合顺序分类法，该地区为微温干旱温带半荒漠型草甸[20]，现阶段草地农业系统类型属于粗放的作物-家畜综合生产系统[21]。

1.2 材料与方法

1.2.1 试验处理及饲料配比

设置3个玉草和箭筈豌豆比例的组合(表1)，鲜草饲喂。

1.2.2 家畜管理

选取6月龄、生长状况良好、体重和体况接近的小尾寒羊母羊和湖羊杂交的公羊羔18只，初始体重30 ± 1.08 kg左右。随机分为3组，每组6只羊。

试验开始前，将每个代谢笼编号、分组，对羊舍进行彻底的清扫及消毒，并通风透气24 h以上。

试验期分4个时期，包括15 d预饲期、15 d预试期，6 d正式期及3 d的气体测量。预试期开始前参试羔羊在玉草单播草地和紫花苜蓿/高羊茅混播草地轮牧。预饲期内参试羔羊日粮逐渐过渡到试验日粮，待其采食量稳定后进入预试期。

预试期开始后，将所有参试羔羊随机放入代谢笼中。饲草投喂量根据《NY/T 816-2004肉羊饲养标准》 每天确定为1.15 kg干物质。根据羔羊在预饲期的采食情况，每天投喂4次，分别为7:00、11:00、15:00、19:00，自由饮水。玉草为每天晨饲前刈割，留茬高度为5 cm[22]。箭筈豌豆为6月份刈割晾晒的干草。玉草和箭筈豌豆分别粉碎3～5 cm后按日粮比例充分混合。

表 1 日粮组成及常规营养成分Table 1 Composition of experimental diets and forage quality analysis of different diets

1.2.3 数据与样品采集

试验开始后，家畜分别在预试期开始前、正试期开始前和结束后空腹称重并记录体重变化情况。

每天收集并称重采食剩余牧草，记录投喂量、剩余量，3次观测畜舍温度和湿度。收集家畜全粪、全尿。粪样按鲜重的 5%加入10%硫酸溶液，低温保存备用。尿样每100 mL加入20 mL 的10%硫酸溶液，-20 ℃冰箱保存备用。粪样用于测定羔羊的排粪量及粪便中常规养分含量。尿样用于测定排尿量及尿氮、尿能。

每天收集投喂的饲草样品和剩余的饲草样品，65 ℃烘至恒重，粉碎后装入封口袋待测。

家畜耗氧量和CO2/CH4测定是采用开路式呼吸循环代谢舱。通过该装置测定动物与外界气体之间的交换量，计算得到舱内动物甲烷、二氧化碳排放量及耗氧量。舱内气体由兰州一安科技有限公司生产的YA-DX系列多通道动物呼吸代谢测定装置进行采样及分析。

1.2.4 样品测定

干物质采食量：将饲喂草料的干物质含量与剩余草料的干物质含量作差得到试验动物的干物质采食量；饲喂草料是根据其含水量换算得到干物质含量，剩余草料的干物质含量是将草料样品65 ℃烘干72 h，粉碎后放入105°烘箱中烘至恒重，得到其干物质含量。CP含量：采用经典凯氏定氮法，用UDK159型全自动定氮仪进行测定；NDF含量：参照GB/T 20806 2006，用全自动纤维分析仪(ANKOM A2000i)进行测定；ADF含量：应用滤袋技术测定纤维[23]，全自动纤维分析仪(ANKOM A2000i)进行测定；EE含量：参考文献 [23]的滤袋技术进行测定。

1.3 数据分析

应用SPSS 23.0对数据进行单因素方差分析和Duncan's多重比较，数据处理为0.05水平；Excel 2016绘制图表。

2 结果与分析

2.1 豆科牧草/禾草比例对羔羊干物质采食量及排泄量的影响

图 1 豆科牧草/禾草比例对绵羊羔采食和排泄的影响Figure 1 Effect of dietary legume to Gramineae ratio on intake and excretion by lambs

随着日粮中箭筈豌豆比例增加，绵羊的干物质采食量(DMI)和单位代谢体重采食量均升高(图1A、B)，箭筈豌豆：玉草45∶55时，绵羊DMI分别比全玉草和箭筈豌豆：玉草30∶70高35.87%和12.73% (图1A) (P ＜ 0.05)。饲喂45∶55的箭筈豌豆：玉草日粮，绵羊单位代谢体重采食量较全玉草高28.42% (P ＜ 0.05)，而豆禾比30∶70的日粮较全禾草高16.82% (P ＜ 0.05) (图1B)。

日粮中箭筈豌豆比例增加有促进绵羊排粪的趋势，豆科牧草比例45%的绵羊排粪量比无豆科牧草的日粮高24% (P ＜ 0.05) (图1C)。3种日粮下绵羊排尿量差异不显著(P ＞ 0.05)，但呈增加的趋势(图1D)。

2.2 不同日粮对羔羊消化代谢的影响

饲喂45%箭筈豌豆的绵羊干物质消化率比全玉草和30%箭筈豌豆的绵羊高9.36%和2.05% ( P ＜0.05) (图2A)，CP消化率分别高4.82%和1.16% (P ＜0.05)；饲喂30%箭筈豌豆的绵羊CP消化率比全玉草高3.61% (P ＜ 0.05) (图2B)。随着日粮中箭筈豌豆比例的增加，绵羊对NDF的消化率增高，饲喂45%箭筈豌豆的绵比全玉草和饲喂30%分别高9.09%和1.41% (P ＜ 0.05) (图2C)。饲喂30%和45%箭筈豌豆的绵羊ADF消化率比全玉草日粮分别高8.46%和7.77% (P ＜ 0.05) (图2D)。日粮结构对绵羊的EE的消化率影响不显著(图2E)。

2.3 不同日粮对羔羊温室气体排放的影响

全玉草日粮饲喂的绵羊甲烷、二氧化碳排放量及氧气消耗量均高于添加箭筈豌豆的日粮，并且绵羊的单位干物质采食量甲烷及二氧化碳排放量在30%和45%箭筈豌豆日粮间差异不显著(图3A, C)；绵羊的呼吸熵在3组日粮间差异不显著(图3G)。

3 讨论

3.1 日粮中添加豆科牧草对羔羊消化代谢的影响

图 2 豆科牧草/禾草比例对绵羊消化率的影响Figure 2 Effects of dietary legume to Gramineae ratio on feed digestion rate in lambs

图 3 豆科牧草/禾草比例对羔羊温室气体排放量的影响Figure 3 Effects of dietary legume to Gramineae ratio on greenhouse gas emissions of lambs

豆科牧草较禾本科牧草适口性好[24]，能够提高羔羊的采食量，本研究中，混有箭筈豌豆日粮的干物质消化率显著高于全禾草饲喂的绵羊，与Haddad[25]、杨士林等[26]的研究结果一致。随着羔羊采食量的增加，瘤胃内容物增多，绵羊排粪量也随之增加，这与吴国芝的研究结果一致[27]。饲草NDF与ADF含量是影响反刍动物采食量与饲料转化效率的主要因素，NDF含量过高限制羔羊的干物质采食量[28]。日粮NDF水平为30%～42%时，随着NDF水平的升高，生长公牛的NDF和ADF表观消化率也随之升高[29]，NDF为50.8%的青贮玉米限制安格斯牛和荷斯坦牛的干物质采食量，并且随着牛体重的上升，限制作用逐渐增强[30]。而本研究中，全草日粮的NDF水平为 42%～49%，羔羊的NDF和ADF消化率随着日粮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，可能因为日粮NDF水平尚未达到抑制作用的最低临界值。禾本科牧草粗脂肪及粗纤维含量较高[31]，豆科牧草蛋白含量一般较高，两者混合能够促进营养物质在瘤胃内的有效降解率，更容易被家畜吸收[32]。本研究中，两种豆禾混合比例的日粮饲喂羔羊的消化率均高于全玉草饲喂的绵羊，说明玉草与箭筈豌豆的混合全草日粮产生了正组合效应，提高了两种牧草的饲用价值。

3.2 日粮中添加豆科牧草对羔羊温室气体排放的影响

CH4日排放量随着奶山羊干物质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过率、降低营养成分在瘤胃的滞留时间，从而降低甲烷菌合成CH4[34]。体外发酵发现，牧草CH4产量与NDF、ADF含量呈显著正相关关系[35]，本研究中混合箭筈豌豆的两组日粮变化与这些研究结果一致，但全玉草饲喂组不符合该变化规律。

箭筈豌豆等豆科牧草含有缩合单宁等次级代谢产物，能够降低瘤胃内蛋白降解速率，从而防止反刍动物臌胀的发生[36]；同时缩合单宁还被认为具有正向调节瘤胃发酵的作用，抑制甲烷的排放[37]。因此，相比于单一禾本科牧草，采用禾本科牧草与豆科牧草混合日粮饲喂绵羊，可以降低甲烷的排放量。

4 结论

本研究结果表明，用适当比例的豆科牧草与禾本科牧草混合日粮饲喂羔羊，能够提高羔羊的生产效益，同时降低畜牧生产中温室气体的排放量。