五节芒的营养特征及其在山羊瘤胃的降解特性分析

2022-02-24池春梅李亚飞薛帅帅雷松波钟鲁龙刘浩宇甘乾福

福建农业科技 2022年12期

池春梅，李亚飞，薛帅帅，雷松波，钟鲁龙，刘浩宇，甘乾福*

[1.宁德市农业科学研究所，福建宁德 355017；2.福建农林大学动物科学学院 (蜂学学院) ，福建福州 350002]

五节芒Miscanthusfloridulous又称茅草和寒茅，是禾本科芒属MiscanthusAndersson的多年生常绿草本植物[1]，主要生长在我国南方省份[2]。五节芒具有抗逆性强、产量高的特点，其拔节期适口性好、营养价值高，可用于反刍动物饲喂[3]。半体外法即原位尼龙袋技术，不仅可以用于研究饲料瘤胃降解特性和营养价值[4]，还可以研究饲料在反刍动物瘤胃内降解快慢程度以及被消化水平。李平等[5]用尼龙袋法研究生姜茎叶在瘤胃中的降解特性，发现其DM、CP、ADF和NDF均有较高的瘤胃降解率。刘笑梅等[6]采用尼龙袋法比较4种粗饲料的饲用价值，结果表明豆角叶和红薯叶的饲用价值最高，而柠条草的饲用价值最低。本试验对不同时期(萌芽期、拔节期和抽穗期)五节芒(茎和叶)营养特性进行分析，并通过半体外法研究拔节期五节芒在山羊瘤胃中的降解特性，为五节芒作为非常规粗饲料在山羊养殖中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验样品

人工种植的五节芒采集于福建农林大学旗山校区菌草实验基地。

1.2 试验动物及饲养管理

选用5只体重相近(25.43±2.50)kg、生长状况良好的，装有永久性瘤胃瘘管的闽东山羊作为试验动物。试验日粮的构成为粗饲料与混合精饲料。试验羊单独饲养，每日饲喂2次(09:00、17:00)，自由饮水，试验日粮的组成及营养成分见表1。

1.3 样品制备

不同时期新鲜五节芒采集后阴干48 h制成风干样品，风干样品进行茎叶分离并分别称重后放入恒温干燥箱(上海阳光实验仪器有限公司)65℃烘干48 h称重计算干物质(DM)含量。每个样品称取500 g用粉碎机粉碎，过40目筛，用作常规营养成分检测。采集拔节期全株五节芒样品，恒温干燥箱65℃烘干48 h后粉碎过40目筛，用于瘤胃降解试验。

表1 试验饲粮组成和营养成分(风干基础)

1.4 样品营养成分测定

测定样品干物质(DM)和粗蛋白(CP)含量参考张丽英[7]的方法进行，中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维含量(ADF)测定的参考Van-Soest等[8]的方法进行，饲料中总能利用氧弹式量热仪测定，钙含量参考GB/T6436-2002《饲料中钙的测定》的方法测定，磷含量参考GB/T6437-2018《饲料中总磷的测定分光光度法》的方法测定。

1.5 瘤胃降解试验

1.5.1试验设计准确称取(4.0000±0.0005)g的样品放入孔径300目，8 cm×13 cm的尼龙袋中(购自中国农业大学肉牛中心)，用封口机热压封口并编号记录，样品设0、4、8、12、24、36、48和72 h共8个时间点，其中0 h为对照。每个待测时间点做2个平行样品，将14个尼龙袋按一定间隔固定在一条尼龙绳上。采用单因子试验设计，一共设置5个重复，于晨饲前2 h将装有样品的尼龙袋送入瘤胃中，采用“ 同时放入，分别取出”的方法，到达某一时间点从瘤胃中取出尼龙袋，将其浸没在冷水中，用自来水冲洗，直至冲洗到流水清澈。将冲洗过的尼龙袋于65℃下恒温烘干48 h，回潮24 h后称重，放入自封袋中待测[9]。

1.5.2营养成分降解率及降解参数的计算饲料样品按照如下公式进行校正：

饲料样品逃逸率(%)=[空白样品干物质重(g)-空白冲洗后残留物重(g)]/空白干物质重(g) ×100；

校正装袋样品量(g)=实际装袋样品量(g)×(100%-样品逃逸率)。

参考瘤胃动态降解率参数评定方法[10]计算饲料样品在山羊瘤胃中DM、CP、NDF和ADF的瘤胃降解率和降解参数：

某目标成分某培养时间点的降解量(g)=[校正装袋样品量(g)×空白试验残余物中某目标成分的含量(%)]-[某培养时间点残余物的重量(g)×某培养时间点残余物中某目标成分的含量(%)]；

某目标成分时间点的实时降解率(%)=某目标成分某时间点的降解量(g)/[校正装袋样品量(g)×空白试验残余物中某目标成分的含量(%)]×100%；

降解率模型为：P=a+b(1-e-ct)[11]；

式中，P为t时刻被测样品的实时降解率；a为被测样品的快速降解部分(%)；b为慢速降解部分(%)；a+b为潜在降解部分；c为慢速降解部分的降解速率(%/h)。

根据降解率模型公式得出降解参数a、b、c后，按照有效降解率公式计算饲粮样品某养分的瘤胃有效降解率。

有效降解率ED=a+[bc/(c+k)]

式中，a为被测样品的快速降解部分(%)；b为慢速降解部分(%)；a+b为潜在降解部分；c为慢速降解部分的降解速率(%/h)；k为待测饲料瘤胃外流速度，为0.0235 h-1[12]。

1.6 统计分析

采用Excel 2019软件对试验数据进行初步整理，用SPSS 26.0对各养分的有效降解率进行单因素方差分析和Duncan′s多重比较检验，数据以平均值±标准差表示，P<0.05表示结果差异显著，P<0.01表示结果差异极显著。

2 结果与分析

2.1 不同时期五节芒营养成分分析

由表2可知，不同时期五节芒茎、叶的营养成分存在不同程度的差异。其中DM含量抽穗期茎部最高，为40.53%；CP含量萌芽期叶部最高，为8.23%；NDF含量萌芽期叶部最高，为71.61%；ADF含量抽穗期茎部最高，为41.04%。

从茎部营养成分可知，DM含量抽穗期为40.53%，显著高于其他两个时期；CP含量萌芽期为7.86%，显著高于拔节期和抽穗期；NDF含量萌芽期为71.61%，抽穗期和拔节期无显著差异，但均显著低于萌芽期(P<0.05)；ADF含量萌芽期高于拔节期而低于抽穗期，且相较于其他两个时期差异显著(P<0.05)。

从叶部营养成分可知，DM含量抽穗期为38.66%，显著高于萌芽期和拔节期(P<0.05)；CP含量从萌芽期到抽穗期逐渐降低，且差异显著(P<0.05)，其中萌芽期最高为8.23%，3个时期的叶部CP含量均高于茎部；NDF含量拔节期和抽穗期无显著差异，均显著低于萌芽期65.76%(P<0.05)；ADF含量拔节期最高为36.91%，显著高于其余两个时期(P<0.05)。

粗饲料的CP、NDF和ADF等营养成分含量是决定其饲用价值的关键因素。一般情况下，粗饲料的CP含量越高，其饲用品质越好；而NDF和ADF含量越高表明其木质化程度越高，降低反刍动物的适口性和对粗饲料中营养物质的消化利用。通过对五节芒3个时期营养成分的系统分析，抽穗期五节芒的CP含量最低，且木质化程度较高，饲用价值较差。萌芽期的五节芒虽然CP含量高，但该时期的生物产量较低，不适用于刈割使用。因此拔节期五节芒具有生物量大，营养品质较优的特点，适用于山羊养殖。

表2 不同时期五节芒营养成分(风干基础)

2.2 拔节期五节芒DM、CP、NDF和ADF在山羊瘤胃的降解率变化

由图1可知，拔节期五节芒主要营养成分在羊瘤胃内的降解随时间延长降解率不断升高，72 h达到最高。DM降解率4～12 h增长较为缓慢，但12 h降解率高于4 h，12～36 h降解率DM降解量更多，72 h降解率最高为42.94%，与48 h无明显差异但高于其余各时间点；ADF与DM在瘤胃内的降解率变化趋势一致，72 h的ADF降解率达到最大为39.65%；CP降解率在不同时间点差异明显，且在不同时间点均高于DM、NDF和ADF降解率；CP降解率4 h和8 h无明显差异，8～72 h降解率大幅提高，72 h降解率最高，为59.31%；NDF降解率变化趋势与CP降解率变化趋势较为一致，在72 h降解率达到最大为44.15%。总体来看，五节芒各部分营养物质在山羊瘤胃中的降解主要集中于前36 h。

2.3 拔节期五节芒DM、CP、NDF和ADF在山羊瘤胃的降解参数

由表3可知，五节芒在山羊瘤胃中DM的快速降解部分(a)显著高于NDF和ADF(P<0.05)；CP的慢速降解部分(b)最大，为59.72%，显著高于其他3种营养成分(P<0.05)，NDF的慢速降解部分(b)显著高于DM和ADF(P<0.05)；ADF、DM、NDF和CP的潜在可消化部分(a+b)依次显著升高(P<0.05)；各营养成分慢速降解部分的降解速率(c)无显著差异(P>0.05)；DM和NDF的有效降解率(ED)均显著高于ADF，显著低于CP(P<0.05)，其中CP的有效降解率最高，为40.74%。

图1 拔节期五节芒主要营养成分在山羊瘤胃降解率变化Fig.1 Changes of the degradation rates of main nutrients of Miscanthus floridulus at the period of elongation in the rumen of goats

表3 五节芒主要营养成分在山羊瘤胃中的降解参数

3 讨论

3.1 不同时期五节芒的营养价值分析

余苗等[13]研究不同生长时期禾本科牧草的营养成分指标变化后发现，随着生长期延长，其CP含量呈显著下降趋势。通过测定发现，随着生长期不断增长，五节芒CP含量不断降低，主要营养成分的变化也与其研究结果一致。

与常规性粗饲料相比，萌芽期五节芒与王吉东等[14]测定的羊草CP、NDF和ADF含量相近；拔节期五节芒NDF和ADF含量相较于稻草、象草和青贮甘蔗梢[15]均偏低，与燕麦草[16]含量相近。NDF含量的高低会影响反刍动物对DM的采食量，ADF含量和饲料的消化率呈一定负相关[17]。抽穗期五节芒CP含量偏低，NDF和ADF含量无论对比常规性粗饲料和非常规性粗饲料都偏高，是由于在生长后期五节芒茎叶都会迅速老化，粗纤维含量迅速上升，CP含量迅速下降，饲用价值降低，且多数芒属植物的适口性差，未能在饲料产业中大规模应用[18]。萧运峰等[3]通过对不同时期五节芒营养成分及营养成分研究发现拔节期的五节芒具有嫩茎枝多、叶量大、适口性佳、营养价值高和产草量可观的特点，是最佳收割利用时期。通过对不同时期五节芒营养成分测定发现，五节芒在拔节期CP含量虽然不如萌芽期，但是NDF和ADF含量均低于抽穗期。因此在拔节期收割五节芒更利于反刍动物饲喂利用。

3.2 拔节期五节芒DM、CP、ADF和NDF降解率及降解参数分析

粗饲料各营养成分的瘤胃降解率不仅可以反映其可消化程度，还能影响反刍动物的DM采食量，瘤胃降解率越高，其饲料原料越容易被消化利用[19]。DM在反刍动物瘤胃中的降解率是影响其采食的重要因素，如果DM的降解率越高，其消化率越强，动物采食就越多[20]。陈晓琳[21]探究肉羊不同种类常用粗饲料的营养成分和其在瘤胃中的降解特性，发现其中芦苇、中华羊茅草和羊草等72 h DM降解率分别为32.17%、37.38%和41.67%。本试验对比发现，山羊对于五节芒的DM消化吸收能力高于芦苇等非常规粗饲料，五节芒作为非常规饲料在瘤胃中降解特性比较凸显。

饲料中的蛋白质降解程度对瘤胃微生物蛋白质的合成以及反刍动物的生长发育有着密切的联系[22]。本试验发现，拔节期五节芒DM和CP 72 h降解率分别达到42.94%和59.31%，山羊瘤胃对拔节期五节芒CP消化利用效率相对更高。于明等[23]对黑麦草和燕麦草进行瘤胃降解，发现燕麦草和甜高粱的CP降解率72 h分别达到59.53%和68.32%，五节芒的CP降解率与燕麦草相似。

NDF和ADF是构成植物细胞壁的基本成分，结构复杂[24]。粗饲料的木质化程度影响着粗饲料中的纤维物质在瘤胃被消化的程度，植物纤维木质化程度的高低决定着瘤胃对其消化能力的强弱[25]，本试验研究发现，拔节期五节芒NDF和ADF降解率72 h分别达到41.04%和37.92%。于明等[26]研究测定荆条在绒山羊瘤胃内的NDF和ADF72 h降解率分别为41.51%和38.20%，与本试验结果相似。刘笑梅等[6]测定4种粗饲料在杜×寒杂交肉羊瘤胃中的降解特性，发现柠条草和牛筋草中NDF和ADF等含量较高，72 h的ADF降解率分别为21.97%和20.92%，均低于五节芒ADF72 h的降解率。冯雷雨[27]通过对燕麦等常用粗饲料进行营养测定研究发现，燕麦干草的NDF和ADF有效降解率分别为37.10%和34.43%，这与本试验的测定结果较为相似，说明五节芒与燕麦干草具有降解性较好、利于消化等相似的特点。与李志威等[28]研究不同条件处理的香蕉叶在瘤胃降解率结果相比，五节芒的ADF和NDF降解率都较高，但是五节芒的各营养成分有效降解率明显低于王一强等[29]报道的苜蓿干草瘤胃有效降解率，说明五节芒在瘤胃中相比其他种非常规粗饲料具有较好的消化吸收特性，然而与传统优质的牧草相比，五节芒在瘤胃中的降解能力较差。

本试验中拔节期五节芒的CP、NDF、ADF和DM降解率高于一般传统粗饲料和非常规饲料，其CP、NDF和ADF在山羊瘤胃内易被消化利用，这可能与动物体瘤胃内微生物或者自身的纤维组织结构有关。但是国内目前对于五节芒的营养特性及瘤胃降解率在其他反刍动物上的研究都较少，关于如何将其进行高效加工利用以及在肉羊饲粮中的适宜添加比例，都需要进一步研究。