灌木饲料四翅滨藜的饲用价值及加工利用研究进展

2021-02-14李得禄

畜牧与饲料科学 2021年6期

王帅，李得禄，楼金

（1.浙江趋衡公益基金会，浙江杭州 310053；2.甘肃省治沙研究所，甘肃武威 730070）

饲料资源匮乏是中国畜牧业发展面临的问题［1］。2018年中国以粮食饲料为基础的能量饲料和植物性蛋白饲料原料进口量达到1 723.6万t［2］；牧草类饲料的进口量也在持续增长，从2008年到2017年，苜蓿的进口量从2.0万t攀升到151.0万t［3］。2017年中国人均动物性食物消费量比2013年增加10.2%，达到65.8 kg［4］，肉类食物消费量的持续增长进一步扩大饲料需求。除对外依存度高外，中国饲料还存在严重依赖美国、阿根廷、巴西等少数国家的情况［5］，以苜蓿为例，2017年中国从美国进口的苜蓿为139.8万t［6］，占当年苜蓿总进口量的92.6%，中美贸易战带来的饲料危机进一步威胁中国畜牧业安全［7］。在干旱、半干旱荒漠区发展灌木饲料产业是解决饲料问题的重要方式，是该地区改善生态环境的有效途径，是现代化立体农业发展的重要趋势［8］。四翅滨藜（Atriplex canescens）是苋科（Amaranthaceae）滨藜属（Atriplex）常绿或准常绿灌木，属旱生深根性植物，耐寒、耐旱、耐盐碱、耐瘠薄［9］，自然分布于美国、墨西哥和加拿大的干旱和半干旱地区，植株高1～2m，根系发达，种植一年的露地苗根深可达3～4 m，是荒漠化和盐碱化地区优良的绿化树种，现已作为优质牧草引种到全球各地荒漠［10-11］。1986年甘肃省治沙研究所首次将四翅滨藜引入中国［12］，此后30多年，在引种繁育、生理特性和开发利用等方面开展了大量研究［13-15］。2011年至今，甘肃、新疆、西藏等地以饲料利用为目的开展了四翅滨藜引种栽培，推动了四翅滨藜在牧草产业方面的发展。在查阅大量文献资料的基础上，对四翅滨藜营养成分、适口性、饲料产量、生产性能及加工利用现状进行了分析，提出四翅滨藜饲料产业的发展思路，以期为四翅滨藜饲料开发利用提供科学依据。

1 四翅滨藜饲用价值研究进展

1.1 四翅滨藜营养成分

国内外对四翅滨藜营养成分做了大量研究。1925年Bidwell等［16］通过分析认为四翅滨藜分布广、适口性好、营养价值高，是美国西部地区优良的饲料植物。1959年Pieper等［17］研究了犹他州的几种灌木饲料，测定了四翅滨藜粗蛋白含量、磷含量和消化率。我国对四翅滨藜营养成分研究始于2005年，李小燕等［18］测定了四翅滨藜的一年生枝、老枝、叶等器官的营养成分，表明四翅滨藜的叶具有较高的营养价值，四翅滨藜叶中粗蛋白含量高达18.34%，粗脂肪3.08%，粗纤维9.55%，完全符合优等饲料营养价值标准。阎艳霞等［19］研究了从国外引进的6种滨藜的营养成分，结果显示四翅滨藜叶片粗蛋白含量高达22.16%，粗纤维含量为6.3%，无氮浸出物达到54.9%。李小燕等［18］根据粗蛋白、粗脂肪、粗纤维含量制定了饲用植物营养价值分级标准（见表1），根据该标准，四翅滨藜叶和苜蓿一样，为优等饲料，四翅滨藜枝介于中等和优良饲料。

表1 饲用植物营养价值分级标准

不同生长季节四翅滨藜营养成分变化也是研究热点。Medjekal等［20］分析了阿尔及利亚地中海气候区不同季节四翅滨藜营养成分，结果显示：四翅滨藜粗蛋白和粗脂肪含量雨季分别为20.1%和1.3%，旱季分别为16.8%和1.7%，这与El Shaer［21］的研究结果一致；Pinos-Rodriguez等［22］研究同样显示夏季（雨季）四翅滨藜粗蛋白含量（17.2%）高于春季（14.1%）和秋季（14.6%）；El-Shatnawi等［23］研究显示在约旦干旱区四翅滨藜叶蛋白含量在生长季（2—4月）逐渐升高，到5月最高，可达22.7%，在旱季（6—10月）叶粗蛋白含量降低，最低为15%，茎粗蛋白含量介于11.3%～12.2%。Thomson等［24］的研究显示四翅滨藜叶蛋白含量从4月的25%降到8月的10%，随后再次升高，到冬季达到20%。总体来看，四翅滨藜在雨季营养成分较高，旱季营养价值降低，不论旱季和雨季四翅滨藜均能满足牛羊的基本饲料需求，尤其可以作为旱季的主要饲料或低质量饲料的补充饲料。

四翅滨藜营养价值和其他木本及常用饲料相比有一定优势。杨慧滨［25］研究了四翅滨藜、冰草（Agropyron cristatum）、高羊茅（Festuca arundinacea）的营养比例，结果显示四翅滨藜总体指标比较平均，营养物质搭配平衡，粗纤维含量较高，更利于维持动物身体健康。刘劲［26］对比分析了四翅滨藜和北方几种常见灌木饲料的营养价值，结果显示四翅滨藜枝条营养成分与豆科灌木饲料柠条相近，高于胡枝子。李小燕等［18］以粗蛋白、粗纤维、钙和磷为评价因子，利用模糊数学隶属函数和反隶属函数对包含四翅滨藜在内的18种常见饲料营养价值进行评价，结果显示：四翅滨藜叶片营养价值仅次于大豆、蚕豆和串叶松香草居第四，优于紫花苜蓿、小麦籽、高粱籽和玉米籽，四翅滨藜一年生枝条营养价值高于胡萝卜、豆腐渣、青贮玉米等。魏飒等［27］、占玉芳等［28］分析了四翅滨藜叶和枝条的营养成分，并与北方常用饲料紫花苜蓿和玉米秸秆进行对比，结果显示：四翅滨藜叶粗蛋白含量和紫花苜蓿相当，远高于玉米秸秆；粗脂肪含量高于紫花苜蓿和玉米秸秆；粗纤维含量低于紫花苜蓿和玉米秸秆；四翅滨藜枝条粗蛋白含量低于紫花苜蓿而显著高于玉米秸秆；粗脂肪含量高于紫花苜蓿和玉米秸秆；粗纤维含量高于紫花苜蓿，而与玉米秸秆相当（见表2）。

表2 四翅滨藜和北方常见饲料营养成分含量单位：%

总体来看四翅滨藜的营养价值高，在国内外干旱区任何季节都可以作为优质灌木饲料加以利用，和当地常见的木本饲料及玉米秸秆等相比，开发潜力更大。

1.2 四翅滨藜适口性

四翅滨藜适口性好，动物取食率高，特别是在秋冬季和早春食物匮乏时被采食率极高，是牛、羊、鹿、兔子、鸟类等动物的优良食物［29］。Clements等［30］研究显示，无保护播种四翅滨藜种子时，食谷类啮齿动物对种子的取食量达到了55%，对幼苗的取食量达到了99%。Shoop等［31］的研究显示，在科罗拉多州沙地牧场，冬季牛取食四翅滨藜的频率和生物量显著高于蓝茎冰草（Agropyron smithii）、鼠尾栗属禾草（Sporobolus cryptandrus）、薹草属（Carex L.）等十余种草本植物。在夏季食物丰富时，四翅滨藜采食优先率排第三。

王刚狮等［32］认为四翅滨藜适口性与优良半灌木饲料沙蒿（Artemisiadesertorum）相当。刘劲［26］在青海进行饲喂试验，调查饲草适口性，结果显示，牛、山羊对四翅滨藜进食率都超过75%，比沙蒿、白刺（Nitraria tangutorum）、细枝盐爪爪（Kalidium gracile）和小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）适口性好，是优良的抓膘植物。占玉芳等［28］研究了小尾寒羊对四翅滨藜的采食率和表观消化率，结果显示，小尾寒羊对四翅滨藜的采食率为68.75%，低于苜蓿，高于玉米秸秆。小尾寒羊对四翅滨藜粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物的消化率优于玉米秸秆，差异极显著，略低于苜蓿，除粗蛋白的消化率差异显著外，其余成分差异不显著。

应当指出的是，有部分研究认为在有其他适口性更高的牧草存在时，牛羊对四翅滨藜的取食量会有所下降。Mellado等［33］研究了人工控制草地中四翅滨藜覆盖度时山羊的食性，结果显示四翅滨藜覆盖度较低时，山羊可选食物多，对四翅滨藜采食量不高，随着四翅滨藜覆盖度提高，山羊在食物压力下会大量取食四翅滨藜。文章分析指出高矿物质含量影响了山羊对四翅滨藜的采食。Shoop等［31］通过牛粪组分分析显示，从11月底到翌年4月底四翅滨藜的摄食量占牛平均进食量的32%，占比最高的为3月，比例为55%，11月最低，为13%，可见在饲料不足的3月，四翅滨藜是牛最重要的食物，在饲料较充足时，四翅滨藜重要性降低，但仍然是重要食物来源。Christine等［34］分析了冰草（Agropyron desertorum）充足时绵羊对四翅滨藜的取食率，结果显示冬春季绵羊对四翅滨藜的取食量为16%，夏季取食量从7%到31%不等。从各个季节来看，绵羊对四翅滨藜的取食量都小于冰草，但四翅滨藜在任何季节都可以作为绵羊的营养补充牧草。

总之，四翅滨藜适口性好，一年四季都可以作为饲料。虽然牛羊对四翅滨藜的取食量受到可选择的其他食物量的影响，但由于四翅滨藜的常绿和准常绿性质，且饲料产量较大，在旱季或秋冬至早春饲料匮乏时可以发挥巨大作用。

1.3 四翅滨藜产量

和饲料玉米、苜蓿等常规饲料相比，四翅滨藜产量具有显著优势。王刚狮等［32］研究显示，四翅滨藜生物量大且在降水200～600 mm条件下随降水量增加而增大，由于四翅滨藜粗蛋白含量较高，种植1 hm2四翅滨藜与种植5 hm2饲料玉米粗蛋白产量相当。魏飒等［27］在河北沧州、衡水等内陆盐碱地种植四翅滨藜，1年生四翅滨藜单株鲜草产量为1.2 kg，每公顷产鲜草75 t；三年生四翅滨藜单株鲜草产量为3.9 kg，每公顷产鲜草255 t，是当地3年生苜蓿鲜草产量的3.28～3.87倍。

通过适当水肥管理可以进一步提高四翅滨藜饲料产量。Abu-Zanat等［35］在约旦年降水量为100～200 mm的干旱地区种植四翅滨藜，适度灌溉能将四翅滨藜饲料产量提升3倍。El Shaer［36］的研究显示，通过灌溉可以将干旱地区四翅滨藜生物量从每公顷52.5 t提升到150 t。Eissa等［37］研究显示，补充提供氮和磷可以显著提升四翅滨藜生物量，进而增加饲料产量。四翅滨藜耐刈割，耐动物啃食，可通过合理放牧或刈割提升饲料产量。Buwai等［38］认为，在四翅滨藜生长较缓的晚秋至早春采取高强度采食策略（采食当年新生生物量的90%），而在快速生长期和生殖生长期采取低强度采食策略（采食当年新生生物量的60%），不仅能保证四翅滨藜植株正常存活，也可以提高饲料产量。这与Ali等［39］的研究结果相似，Ali等认为由于四翅滨藜茎易木质化，每年刈割或利用牲畜放牧可以增加四翅滨藜饲料的产量。王刚狮等［32］指出从嫩枝的生长情况看，四翅滨藜一年有2个生长高峰期，一个是4月，另一个是6—7月，在实际生产中，每年进行1～2次刈割可以增加四翅滨藜的产量。只进行1次刈割时，在7月上中旬进行；进行两次刈割时，第1次在6月中旬，第2次在8月底进行。

产量是灌木饲料和常规饲料相比的一大优势，四翅滨藜饲料产量可以达到苜蓿的3倍以上，同时可以通过合理的水肥管理、放牧策略、刈割等进一步提升四翅滨藜的饲料产量，有着极佳的开发前景。

1.4 四翅滨藜饲料生产性能

多项研究表明，以四翅滨藜为单一饲料时，能够有效维持牲畜的重量，如果在饲料中适度添加高能精饲料可以有效增加牲畜体重，补充高能饲料后，牲畜整体表现优于只饲喂四翅滨藜。Atiqur-Rehman等［40］研究显示，从11月到翌年2月仅在四翅滨藜灌木林自由取食的羊羔增重6%，略高于在常规草地放牧的羊羔（5.8%），低于放牧并补充大麦（10.28%）和补充紫花苜蓿（12.92%）的羊羔。该研究同时显示四翅滨藜叶有利于羊羔增重，但是当树叶被消耗完之后，羊羔取食直径小于3 mm的嫩枝，一定程度上影响羊羔增重。鲁延芳等［41］的研究显示，当四翅滨藜和基础饲料各一半时，肉兔平均日增重13.6 g，和采用苜蓿+基础饲料饲喂的肉兔日增重相当（14 g），远高于玉米秸秆+基础饲料组，略高于只有基础饲料的对照组。Aghajanzadeh-Golshani等［42］在伊朗干旱地区开展滨藜属植物四翅滨藜和A.lentiformis饲喂试验，试验将生长状态相似的雌性绒山羊分7组，每组7只，每只提供大麦100 g/d作为基础饲料。在此基础上，设1组对照组，完全补充苜蓿；其余6组分别供应充足的四翅滨藜—苜蓿混合饲料和A.lentiformis-苜蓿混合饲料，供应四翅滨藜—苜蓿混合饲料的试验组根据四翅滨藜含量分为高、中、低3个试验组（四翅滨藜含量分别为60%、40%和20%）。绒山羊平均初始体重（19.8±2.3）kg，试验为期180 d，记录日饲料取食量和绒山羊重量。试验期内，四翅滨藜含量为60%的四翅滨藜—苜蓿混合饲料组平均增重-12.42 g/d，四翅滨藜含量为40%的四翅滨藜—苜蓿混合饲料组平均增重-6.18 g/d，四翅滨藜含量为20%的四翅滨藜—苜蓿混合饲料组平均增重0.47 g/d，同期对照组增重23.9 g/d。研究显示，混合饲料中四翅滨藜含量高不利于绒山羊增重，随着四翅滨藜在混合饲料中比例降低，高蛋白饲料苜蓿含量增加，绒山羊对混合饲料取食量提升，体重增加，生产性能提高。

单独饲喂四翅滨藜可以有效维持并增加牲畜的生产性能，添加高蛋白优质饲料可以进一步提高牲畜的生产性能。从保证四翅滨藜生产性能角度分析，可以采用如下两种策略：一是直接放牧，让牲畜在采食四翅滨藜时采食其他饲草；二是添加其他高质量饲料，提高四翅滨藜饲料的综合性能。

1.5 四翅滨藜做饲料的其他优势

Mellado等［33］研究显示，在山羊饲料中添加四翅滨藜，羊奶乳蛋白含量更高。De Koning等［43］在母鸡饲料中添加20%滨藜，结果显示，鸡蛋蛋壳颜色更深，蛋壳更厚，更受顾客喜爱。王晓光等［44］发现羊摄入滨藜能降低脂肪含量并增加瘦肉量，生产出低脂高瘦肉含量的羊肉。同时滨藜中富含脂溶性的抗氧化剂VE，与饲喂谷物相比，饲喂四翅滨藜能有效增加肝脏和肌肉中VE含量，对羊肉保持色泽和持水力有明显作用，对消费者吸引力更大。王桓［29］的研究指出，四翅滨藜蛋白的湿润性、吸油性、持水力等功能性质优于大豆分离蛋白和苜蓿蛋白，其食品加工和储藏过程中稳定性好，利用价值更高，可替代大豆蛋白粉用于食品。研究还显示四翅滨藜做饲料能增加血液中磷和钴等微量元素含量，同时四翅滨藜中甜菜碱和亚麻酸含量高，能有效降低罹患冠心病、大脑疾病、肝脏和心血管疾病以及一些慢性病的风险［45］。Moreno-Salazar等［46］调查发现墨西哥多个部落将四翅滨藜作为肠道致病菌的抑制药物，分析显示四翅滨藜的甲醇和乙烷提取物具有抗微生物活性作用，能够有效抑制大肠杆菌、福氏志贺菌、鼠伤寒沙门菌等。Khalid Abdulmueed等［47］也提出滨藜粗提物具有非常显著的抗真菌作用。

四翅滨藜饲料不仅营养丰富、适口性好、生产性能好，也能够提升喂养的动物肉类品质，并能起到预防动物疾病的功效，因此，具有极大的利用前景。

2 四翅滨藜的加工利用现状

Atiq-ur-Rehman等［40］认为四翅滨藜营养成分的消化率较低，建议冬季饲喂四翅滨藜时补充30%高蛋白饲料以保持羊的体重。王晓光［44］认为滨藜中大部分氮是以硝酸盐、甜菜碱和脯氨酸的形式存在，这类物质在代谢能量不足时转化为氨气排到体外，补充高能饲料可以将其转化为微生物蛋白而被吸收。屠焰等［48］认为，藜科植物氮磷比较高（8.5∶1），在饲料利用中需要配合其他饲料进行调整。Aghajanzadeh-Golshani等［42］研究指出，四翅滨藜抗营养物质含量高，影响动物增重，饲喂绒山羊四翅滨藜时需配合苜蓿等以提高生产性能。由此可见，畜牧生产中可在四翅滨藜饲料中加入高能量、高蛋白饲料加工形成复合型饲料以有效提升利用价值。

当前四翅滨藜饲料的加工技术研发还处于初级阶段，实际生产中可以参考其他饲料灌木的利用途径。李林等［49］提出了内蒙古地区沙生灌木平茬枝条的利用途径，该方式同样适用于四翅滨藜。将四翅滨藜平茬揉碎，可直接或贮存后饲喂牲畜，同时可揉碎后加入其他饲料制粒，生产出颗粒饲料加以利用。靖德兵等［50］指出，根据灌木饲料植物萌发力强的特点，合理规划轮伐期与采伐量以提高饲料产量，在灌木饲料加工中加强草粉、膨化饲料、配合饲料等生产技术研究，加工中充分认识到纤维含量高等问题，采用生物工程技术，用生物活性抑制剂进行微贮发酵，降解粗纤维和木质素含量，并调配营养成分，将传统的粗放经营改造成为集约化、工业化生产，提高综合效益。

在生长旺盛的季节采集四翅滨藜，可以利用四翅滨藜较高的营养价值加工形成优良饲料，同时平茬可以提高四翅滨藜饲料产量，增加经济价值。开展四翅滨藜加工利用技术研究，寻求最佳加工技术对四翅滨藜饲草产业发展具有重要意义。

3 四翅滨藜饲料产业发展展望及建议

四翅滨藜适应性强、营养价值高、饲料产量高、适口性较好、动物生产力较高，结合当前四翅滨藜饲料的发展，为进一步提升四翅滨藜饲料的综合效益，提出以下四翅滨藜饲料产业发展建议。

3.1 探索四翅滨藜丰产栽培管理技术，提高饲草产量

四翅滨藜适应干旱环境，在年降水量200 mm以上的地区能正常生长，但生物产量较低，研究表明灌溉、施肥等措施可以促进四翅滨藜生长，提高饲料产量。同时，四翅滨藜耐刈割，耐啃食，通过合理的刈割管理可以提高饲料产量。因此，通过现代化综合管理措施提升四翅滨藜饲料产量，降低成本，提升综合收益，达到效益最大化是发展高产四翅滨藜饲料产业的重点。

3.2 四翅滨藜配合饲料加工技术

在生长旺盛季节刈割四翅滨藜并加工成配合饲料，一方面可以增加四翅滨藜饲料产量，另一方面可以通过在草料充足的季节贮存饲料，到旱季或冬季供给牲畜，以最大限度发挥四翅滨藜作为补充饲料的优势。同时，通过加工形成配合饲料可以进一步改善饲料适口性，平衡动物营养需求。当前四翅滨藜加工技术和国内其他木本饲料相似，存在加工工艺创新研究缺乏、工艺过时老旧、原料利用率低、饲料转化率低等问题，在一定程度上制约了四翅滨藜的饲料化利用。探索适合四翅滨藜的特色配合饲料生产加工技术，将为四翅滨藜饲料产业的发展打下基础。

3.3 四翅滨藜盐碱地种植利用技术

中国盐碱地面积大，类型多样［51］，内陆盐碱地具有丰富的浅层地下水，沿海盐碱地降水量大，具有较大的农牧业开发前景。四翅滨藜是耐盐碱植物，适应盐碱环境，在盐碱地种植四翅滨藜可以充分利用盐碱地水资源，形成更高的饲料产量，同时四翅滨藜还具有吸收土壤盐碱、有效改良土壤的能力。Mellado等［52］在墨西哥的研究显示，在土壤电导率超过1.6 dS/m的土地上种植四翅滨藜干物质总量是电导率1.4 dS/m地块的2.7倍，不同电导率的土壤对四翅滨藜粗蛋白、中性洗涤纤维等营养指标没有直接影响。种植四翅滨藜吸收并通过刈割或牛羊啃食带走盐碱，降低土壤盐碱度后可以进行其他农业生产，有效缓解我国的土地压力。目前盐碱地四翅滨藜种植技术虽有零星研究，但未成体系，未来还需要进一步研究。