巨菌草饲用价值研究现状及其对贵州喀斯特石漠化治理的启示

汤小朋，熊康宁，张凯，王国堂

(1. 贵州师范大学喀斯特研究院，贵州省喀斯特山地与生态环境国家重点实验室培育基地，贵州 贵阳 550001；2. 山西省农业科学院饲料兽药研究所，山西 太原 030801；3. 运城市绿碧源农林开发有限公司，山西 运城 044000)

随着畜牧业的发展，饲料用粮比例不断增加，“人畜争粮”的矛盾日益凸显，严重制约了我国畜牧业的可持续发展[1-2]。我国植物资源丰富，草本植物等非常规饲料资源的合理开发利用对缓解我国饲料资源短缺的现状具有重要意义。巨菌草(Pennisetumsp.)是由福建农林大学菌草研究所从南非引进的一种多年生禾本科狼尾草属直立丛生型植物，因其可用来栽培香菇、灵芝等食用菌、药用菌，且植株高大，因而取名“巨菌草”[3]，是目前世界上农业资源中最为丰富且尚未充分开发利用的资源。巨菌草是一种优质的牧草，其粗蛋白含量与玉米相当，且在不同生态环境中的产量、干物质、粗蛋白质、粗脂肪含量等均较稳定[4]，可作为奶牛[4]、鸭[5]、羊[6]、山鸡[7]等动物的饲料原料。同时，巨菌草因具有适应性好[8]、抗逆性强[9-10]、生物量大[11-12]等特点，在生态环境治理中也具有其独特的优势，是一种兼具经济、社会、生态效益的优质草种。本文主要综述了巨菌草生物学特性，饲用价值研究现状以及对石漠化治理的应用潜力，为巨菌草在畜牧生产及喀斯特石漠化治理中的应用提供参考。

1 巨菌草生物学特性

巨菌草是禾本科(Poaceae)狼尾草属(Pennisetum)多年生直立丛生型植物，喜高温高湿，是一种典型的C4植物，光合作用效率是阔叶树的4～7.46倍[8, 13]，其适应能力强，从南非引入我国后，南至海南，北至新疆和宁夏等地均有栽培[14]。巨菌草分蘖能力强，生长迅速，植株高大，一般可达3～5 m，最高可达7 m，是目前世界上已知的种植植物中产量最高的牧草，鲜草年产量可达200～400 t/hm2以上[8]。巨菌草因具有产量大且对环境要求低的特点而成为能够满足大规模生产的潜在饲料原料。

巨菌草根系发达，耐盐碱、耐贫瘠、耐旱性能好，可在荒地、荒坡上种植[8-10]。林兴生等[8]研究表明巨菌草可增加荒坡土壤微生物群落功能多样性，提高荒坡土壤肥力。林冬梅等[15]研究表明巨菌草种植可提高沙质荒漠化土地中土壤养分含量、土壤酶活性及微生物总量。林占熺等[13]研究表明巨菌草对盐渍地具有较强的适应性，巨菌草植株出苗率和成苗率随着盐渍地含沙量的增加而增加，说明巨菌草可用于在沙区及盐渍地的改良。李宁宁等[16]研究了不同土壤含水量对巨菌草幼苗生理生化指标的影响，研究表明巨菌草具有一定的抵抗干旱胁迫的能力，其抗旱机制是通过提高脯氨酸含量来降低土壤水分不足对植物的伤害。同时，巨菌草可以富集重金属，对重金属污染的土地具有较好的修复作用[17]。由此可见，巨菌草适应性好，对环境要求低，可充分利用非农用地，可有效缓解人地矛盾，达到经济效益最优化。

2 巨菌草饲用价值研究现状

饲料是畜禽养殖的物质基础，饲料成本是整个养殖环节中最大的支出，占整个养殖成本的75%以上，降低饲料成本是养殖业盈利的关键。我国正面临饲料短缺的严峻考验，非常规饲料资源的合理开发利用是解决我国饲料资源短缺问题的重要途径，也是打破畜牧业发展瓶颈的一剂良方。目前，我国进行了大量非常规饲料资源的开发利用研究，如棉籽粕[18]、玉米DDGS[19]、木薯渣[20]，并取得了良好的应用效果。巨菌草耐贫瘠，耐干旱的特性决定其可以在荒坡、荒漠、河坝、闲置地等贫瘠的地方种植，不仅可以充分利用土地资源，减少饲料用粮种植面积，收获的巨菌草可用于动物饲养，缓解饲料资源短缺问题。

2.1 巨菌草营养特性

植物的营养物质含量是由光合作用所产生的有机物总量、呼吸消耗量及其枯死脱落的损失量决定的[21]。巨菌草光合效率是阔叶树的4～7.46倍[8,13]，说明其单位时间内可生产更多的营养物质，作为一种速生草，兼具营养好与产量高的优良品质。营养物质含量高低是评价一种牧草饲用价值高低的重要指标。巨菌草粗蛋白质含量与玉米相当(9.19% vs 9.4%)[21-22]，略低于皇竹草(9.19% vs 12.60%)[21, 23]，但巨菌草具有纤维素含量高(33.27%)、无氮浸出物低等缺点(44.83 %)。这提示在利用巨菌草作为饲料原料时应充分考虑其纤维含量及能值。巨菌草的营养成分受生长期的影响明显。巨菌草幼苗期营养价值高，适口性好。陈碧成等[21]研究了不同生长时期巨菌草常规营养成分变化。粗蛋白质含量随生长时间的延长显著下降，粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量随生长时间的延长而增加，总氨基酸含量随生长时间的延长而下降。酸性洗涤纤维是反应牧草消化能力的指标，其值越低，牧草消化能力越好，饲用价值越高。巨菌草含硫氨基(蛋氨酸、胱氨酸)含量较低，是巨菌草自身的限制性氨基酸，且畜禽第一限制性氨基酸赖氨酸含量也不高[25]。因此，在考虑利用巨菌草作为饲料原料时，应该充分考虑适宜的收割时间，使巨菌草营养价值与产量综合效益最优化。同时，巨菌草用于饲料配方时应添加外源氨基酸，使饲粮氨基酸达到动物的营养需要。

2.2 巨菌草在饲料中的应用现状

我国是畜禽生产大国，饲料需求巨大，随着畜牧业的持续发展，饲料原料缺口巨大，饲料原料短缺问题已经成为畜牧业发展的瓶颈，加速非常规饲料资源开发与利用是突破饲料资源短缺问题的一剂良方。巨菌草生长迅速、管理粗放、产量高、营养价值适中，是一种潜在的优质牧草[4]。但是巨菌草因纤维含量过高，在一定程度上影响了巨菌草适口性，限制了其在畜牧生产中的广泛应用[21, 24]。饲粮纤维来源于植物饲料，具有复杂的组成成分，主要由多聚糖及与之结合的蛋白质和酚类等组分组成的复杂复合物[25-26]。过去认为动物饲粮中的粗纤维含量过高会降低动物采食量，降低消化率、降低动物的生产性能[27]。但是，目前动物营养学界研究表明适量的纤维可以改善动物肠道发育及黏膜形态，促进动物肠道营养物质吸收，加强机体免疫功能等作用[28-31]。虽然饲粮纤维在肠道前段不能被消化吸收，但在肠道后段可被寄生在肠道内的微生物发酵生成挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFA)而被动物吸收利用[32-33]。因此，选择合适的纤维源和水平对动物生产性能和动物福利的提高具有促进作用。动物营养学中的粗纤维包括纤维素、半纤维素和木质素。田忠建[34]对巨菌草粗纤维进行了分析，巨菌草粗纤维中纤维素占43.98%，半纤维素占25.83%，酸不溶木质素占15.76%，酸溶木质素占1.60%，其中巨菌草原料中半纤维素主要由戊聚糖构成。因此，通过合理的配方设计，巨菌草可作为饲料良好的纤维来源，提高动物采食量，促进动物肠道发育，减少动物便秘的发生。

巨菌草产量高，营养价值适中，在不同生态环境中的产量、干物质、粗蛋白质、粗脂肪含量等均较稳定，是一种优质的牧草[4]。目前，巨菌草在肉鸭[5]、山鸡[7]、奶牛[4]、肉牛[35]、肉羊[36]等畜禽养殖中均有应用报道。在肉鸭中的研究表明，在饲养后期，饲喂巨菌草可在不影响肉鸭增重的前提下提高鸭肉肉质[5]。在山鸡中的研究表明，巨菌草可显著提高山鸡日增重，促进肠道发育，并能促进脂肪相关基因表达[7]。反刍动物对粗纤维的耐受性较强，因此巨菌草更适合作为牛羊等反刍动物的粗饲料使用。巨菌草用作反刍动物饲料时，一般不直接饲喂，而是会经青贮处理。青贮巨菌草营养价值较青贮玉米营养价值高，青贮巨菌草代替50%青贮玉米，奶牛日产奶量可提高2.38 kg/d，奶牛每天可多盈利7.64元[4]。杜森有等[35]研究表明饲喂巨菌草青贮饲料的肉牛较饲喂玉米秸秆青贮饲料的肉牛的平均日增重提高17.6%。杨旭晖等[36]评价了青贮巨菌草、青贮全株玉米、青贮饲用甜高粱对肥育羊的饲喂效果，结果表明，饲喂青贮巨菌草肉羊日增重较青贮全株玉米组、青贮饲用甜高粱组分别提高了20.35%和14%。

3 巨菌草对贵州喀斯特石漠化治理的应用潜力

中国是世界喀斯特地貌分布最为广泛的国家，喀斯特地貌占国土面积的1/3，其中西南喀斯特是中国连片分布面积最大的，发育最为强烈的喀斯特分布区[37-39]。贵州是中国西南喀斯特片区的中心及石漠化面积分布最大、最为典型的地区[40-41]。石漠化的恶性发展对我国喀斯特地区生态环境安全造成严重威胁，有效治理及预防喀斯特石漠化对维持喀斯特地区经济发展及社会和谐稳定具有重要意义。

巨菌草根系发达，耐旱耐贫瘠，可作为生态脆弱地区生态综合治理的先锋植物。崩岗侵蚀会导致侵蚀区土地退化与生态环境恶化，研究表明巨菌草可通过提高崩岗区土壤微生物数量及酶活性减少崩岗侵蚀的发生[42]。土壤盐渍化是我国北方面临的生态环境问题之一，巨菌草对盐渍化土地具有良好的适应性，可用于盐渍地的改良[13]。石漠化是西南喀斯特地区面临的最严峻的生态问题，石漠化地区经济发展与生态环境保护的矛盾是区域可持续发展面临的一大难题[43]。巨菌草在石漠化治理中具有一定的效果。李海燕等[44]利用巨菌草对云南官脉地小流域、高枧槽小流域等石漠化地区进行了治理示范，结果表明，巨菌草根系错综庞大，根重是玉米的6 倍，种植巨菌草后土壤含水量比种植玉米土壤高48%，利用种植的巨菌草植株饲养牛可增加经济收入24 万元/hm2，种植巨菌草不仅达到了改善喀斯特区域生态环境的目的，还得到了较高的经济效益。贵州是西南喀斯特石漠化的代表区域，利用巨菌草治理石漠化的实践显示出其对贵州喀斯特石漠化具有重要的应用潜力。贵州引入巨菌草治理石漠化将在经济、生态及社会效益等方面获得改善。首先，巨菌草根系盘错复杂庞大，可有效固土保土、减少水土流失，提高土壤含水量、微生物群落及土壤酶活性，大大提高了土地的生产力；其次，巨菌草是一种高产优质的牧草，收割的巨菌草可用作畜禽饲料，不仅节约了饲料成本，提高了养殖效益，还缓解了喀斯特石漠化山区人畜争粮及人地矛盾。最后，巨菌草还可用于食用菌的栽培，提高农民的经济收入，可在一定程度上解决喀斯特石漠化地区社会经济发展滞后的问题。

4 结语与展望

我国草原退化等因素造成畜牧产业粗饲料的严重不足，巨菌草对种植环境要求低、且产量高，能够利用非农用地，是一种兼具经济、社会、生态效益的优质草种，在食用生态环境治理、畜禽养殖等方面具有独特的优势。在生态脆弱地区生态综合治理及畜禽养殖方面取得了一定的成果，但目前巨菌草的综合利用还不充分，今后可在以下方面进一步的研究：

(1)在畜禽生产中的应用方面，巨菌草饲料化还具有较大的潜力可挖。如：可利用固态发酵技术进一步改善巨菌草营养价值，改善巨菌草纤维构成，使其作为良好的纤维源应用于母猪日粮中，防止母猪便秘的发生。

(2)构建“巨菌草—食用—菌养殖—沼”生态产业模式。减少养殖业对封禁治理区域群落生态的破坏，提高巨菌草利用效率。