3個品種柱花草的營養(yǎng)成分和產(chǎn)氣特征

張亞格，李 茂，周漢林，胡 琳，李 韋，徐鐵山

(1.海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院，海南 海口 570100； 2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737)

3個品種柱花草的營養(yǎng)成分和產(chǎn)氣特征

張亞格1,2，李 茂2，周漢林2，胡 琳1,2，李 韋1,2，徐鐵山2

(1.海南大學(xué)農(nóng)學(xué)院，海南 海口 570100； 2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737)

為了研究品種和生育期對柱花草飼用價值的影響，本研究測定了熱研2號(Stylosanthesguianensiscv. Reyan No. 2)、20號(S.guianensiscv. Reyan No. 20)和21號(S.guianensiscv. Reyan No. 21)3個品種柱花草不同生育期的營養(yǎng)成分含量，采用體外產(chǎn)氣法評價了3個品種柱花草體外發(fā)酵特征。結(jié)果表明,雖然在營養(yǎng)成分方面熱研2號柱花草粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)含量顯著高于20號和21號(P<0.05)，但3個品種的體外產(chǎn)氣情況卻較為接近，只有熱研21號柱花草體外干物質(zhì)消化率(IVDMD)和微生物蛋白(MCP)含量較低。不同生育期柱花草營養(yǎng)成分中CP、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)含量以及飼料相對值(RFV)隨生育期呈現(xiàn)出較明顯的規(guī)律性，CP含量先升高后降低，3個品種均是在初花期達(dá)到最高；ADF、NDF含量不斷升高，RFV值不斷降低。柱花草CP含量較高，纖維含量較低，是家畜生產(chǎn)所需的優(yōu)質(zhì)牧草。推薦營養(yǎng)期為利用柱花草飼喂動物的最佳時期。

柱花草；營養(yǎng)成分；體外產(chǎn)氣；生育期

柱花草(Stylosanthesguianensis)是我國熱帶、亞熱帶地區(qū)重要的放牧和刈割兼用型豆科牧草[1]，具有營養(yǎng)豐富、適口性好等特點，是我國南方地區(qū)家畜優(yōu)良的粗飼料來源。柱花草自1962年首次由國外引進后，在我國南方地區(qū)得到廣泛種植，目前已審定品種12個[2]，其中熱研2號柱花草是1991年由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所熱帶牧草研究中心選育出來的優(yōu)良品種，也是現(xiàn)今我國南方地區(qū)種植面積最廣、應(yīng)用最為廣泛的品種，而熱研20號和21號柱花草是2011年選育的抗炭疽病新品種[3-4]。目前對柱花草的研究主要集中在育種和栽培方面，而在營養(yǎng)價值動態(tài)變化及其體外發(fā)酵特征方面的研究較少，趙鋼等[5]研究了3個品種柱花草的營養(yǎng)價值動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)粗蛋白(CP)、無氮浸出物(NFE)含量隨著柱花草的生長逐漸下降，粗纖維(CF)含量在營養(yǎng)期后期升高；對熱研5號柱花草營養(yǎng)價值動態(tài)變化進行研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著生育期的延長，其CP的含量降低，CF的含量升高，營養(yǎng)成分含量呈現(xiàn)階段性下降趨勢，并推薦最佳利用期為4-6月營養(yǎng)生長初期[6]。本研究測定熱研2號、20號和21 號3種柱花草不同生育期的常規(guī)營養(yǎng)成分含量，并采用體外產(chǎn)氣法對柱花草體外消化進行研究，以期為柱花草在家畜生產(chǎn)中的合理利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用柱花草品種為熱研2號、20號、21號，于2015年8月至2016年1月期間采集于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所熱帶牧草試驗基地。隨機采集的材料剪碎后混合，通過110 ℃殺青30 min后在65 ℃烘48 h，粉碎后過0.45 mm篩制成樣品，均分為3個重復(fù)備測。

1.2 體外產(chǎn)氣試驗

體外產(chǎn)氣技術(shù)采用Zhao和Lebzien[7]的培養(yǎng)液的配制方法和試驗方法。

緩沖液Ⅰ：23.5 g Na2HPO4·12H2O、12.5 g NaHCO3和11.5 g NH4HCO3溶于400 mL蒸餾水中；緩沖液Ⅱ：23.5 g NaCl、28.5 g KCl、6.0 g MgCl2·6H2O、2.63 g CaCl2·2H2O溶于1 000 mL蒸餾水中；混合培養(yǎng)液：取400 mL緩沖液Ⅰ和50 mL緩沖液Ⅱ混合，然后加入蒸餾水使這種混合的緩沖液定容至500 mL。緩沖液Ⅰ和混合培養(yǎng)液現(xiàn)用現(xiàn)配。

選擇3頭年齡和體重相近的成年海南黑山羊，安裝永久性瘤胃瘺管，在上午飼喂前抽取瘤胃液，經(jīng)4層紗布過濾，量取312.5 mL過濾后的瘤胃液置于預(yù)先加入了1 000 mL蒸餾水并在38 ℃水浴預(yù)熱真空容器中，然后加入250 mL預(yù)先配制好并在38 ℃水浴中預(yù)熱的混合培養(yǎng)液，并持續(xù)通入CO2約10 min。稱取柱花草干樣0.2 g，倒入提前稱好重量的尼龍袋(3 cm×5 cm)中綁緊后放入注射器前端。取30 mL瘤胃液-緩沖液的混合液加到每一個注射器中，排凈空氣，使其保持真空狀態(tài)，并封閉注射器口，記錄活塞的位置，并在38 ℃的水浴搖床中培養(yǎng)。本試驗設(shè)計在發(fā)酵開始后2、4、6、8、10、l8、24、30、36、48、72 h讀取這11個時間點的產(chǎn)氣量，產(chǎn)氣量為相應(yīng)時間點的活塞的位置讀數(shù)減去其初始位置讀數(shù)和空白產(chǎn)氣量。

1.3 測定指標(biāo)及方法

制成的柱花草樣品分析干物質(zhì)(DM，%)、有機物(OM，%)、粗蛋白(CP，%)、粗脂肪(EE，%)、中性洗滌纖維(NDF，%)和酸性洗滌纖維(ADF，%)，其中DM、OM、CP、EE、NDF、ADF的分析參照張麗英[8]的方法。體外產(chǎn)氣試驗結(jié)束后采集人工瘤胃液，分析其氨氮(NH3-N)含量及微生物蛋白(MCP)含量，NH3-N含量測定采用凱氏定氮法[9]，MCP含量測定采用三氯醋酸(TCA)沉淀蛋白法[10-11]。

1.4 相關(guān)計算公式

體外干物質(zhì)消化率(IVDMD)=(樣本質(zhì)量-殘渣質(zhì)量)/樣本質(zhì)量×100%；

飼料相對值(RFV)=DMI×DDM/1.29；

DMI=120/NDF；

DDM=88.9-0.779ADF.

式中：DMI(dry matter itake)為粗飼料干物質(zhì)的隨意采食量，單位為占體重的百分比；DDM(digestible dry matter)為可消化的干物質(zhì)，單位為占干物質(zhì)的百分比[12]。

1.5 體外發(fā)酵參數(shù)計算

體外發(fā)酵參數(shù)采用模型GP=a+b(1-e-ct)計算[13]，將樣品各時間點的產(chǎn)氣量代入此模型，根據(jù)非線性最小二乘法原理，求出a、b、c值，其中,a為快速發(fā)酵部分的產(chǎn)氣量，b為慢速發(fā)酵部分的產(chǎn)氣量，c為b的速度常數(shù)即產(chǎn)氣速率，a+b為潛在產(chǎn)氣量，GP為t時的產(chǎn)氣量。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2003對數(shù)據(jù)進行整理，并采用SAS 9.3軟件包進行統(tǒng)計分析，用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示測定結(jié)果，用Duncan法對各測定數(shù)據(jù)進行多重比較和交互作用分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 品種和生育期對柱花草營養(yǎng)成分的影響

不同品種對柱花草CP、EE、ADF、OM有顯著影響(P<0.05)，3個品種各營養(yǎng)成分之間存在一定的差異，熱研2號柱花草CP含量最高，顯著高于20號和21號(P<0.05)(表1)，熱研20號柱花草CP含量最低，顯著低于20號和21號；3個品種EE含量差異均達(dá)到顯著水平，其中熱研2號柱花草EE含量最高，而21號含量最低；熱研2號柱花草ADF含量顯著低于20號，但與熱研21號柱花草差異不顯著(P>0.05)；熱研21號柱花草的OM值顯著低于2號和20號；3個品種柱花草DM、NDF和RFV值差異均不顯著(P>0.05)。

不同生育期對柱花草CP、ADF、NDF和RFV有顯著影響(P<0.05),柱花草不同時期各營養(yǎng)成分變化規(guī)律不同，不同時期DM、EE、OM含量無顯著變化(P>0.05)；柱花草CP含量整體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，初花期達(dá)到最高，結(jié)實期降到最低，其中初花期CP含量顯著高于營養(yǎng)期和結(jié)實期(P<0.05)；柱花草ADF及NDF含量隨生長期的延長呈現(xiàn)升高的趨勢，二者均是在結(jié)實期達(dá)到最高且與其它各時期差異顯著；柱花草RFV值隨生育期呈現(xiàn)下降趨勢，且各時期之間差異均達(dá)到顯著水平。從交互作用結(jié)果來看，品種和生育期之間僅有ADF、NDF和RFV值存在顯著交互作用。

2.2 品種和生育期對柱花草體外發(fā)酵特征的影響

體外發(fā)酵試驗結(jié)果表明(表2)，3個品種柱花草各體外產(chǎn)氣參數(shù)和NH3-N含量之間均無顯著差異(P>0.05)，對IVDMD和MCP影響顯著(P<0.05)；熱研21號柱花草IVDMD值顯著低于另外兩個品種(P<0.05)；熱研21號柱花草MCP含量顯著低于熱研2號柱花草，但與熱研20號柱花草之間差異不顯著。不同生育時期柱花草a值和c值無顯著變化，b值和a+b值隨生長發(fā)育時期呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，其中初花期b值顯著高于營養(yǎng)期和結(jié)實期，而初花期a+b值則顯著高于其它各時期；不同時期柱花草IVDMD值呈現(xiàn)下降趨勢，營養(yǎng)期IVDMD值顯著高于結(jié)實期；NH3-N含量以初花期最低，但不同時期柱花草NH3-N含量差異不顯著；柱花草營養(yǎng)期MCP含量顯著高于結(jié)實期，MCP含量隨生長發(fā)育時期呈現(xiàn)降低的趨勢。交互作用結(jié)果顯示，柱花草品種和時期之間均無交互作用。

3 討論

3.1 品種和生育期對柱花草營養(yǎng)成分的影響

作為熱帶和亞熱帶地區(qū)常用的豆科牧草，3個品種的柱花草平均CP含量都在12%以上，這與Muamba等[14]研究結(jié)果相近，且與熱帶禾本科牧草相比，柱花草的CP含量明顯高于常用的熱帶禾本科牧草如王草(Pennisetumpurpureum×P.typhoideum)、堅尼草(Panicummaximum)等，NDF含量也顯著低于禾本科牧草[15]，因而柱花草可以作為畜牧生產(chǎn)中的優(yōu)質(zhì)牧草。熱研2號柱花草作為生產(chǎn)實踐中經(jīng)長期選擇后的品種，CP和EE含量顯著高于另外熱研20號和21號，ADF含量顯著低于熱研20號柱花草，OM含量顯著高于熱研21號柱花草，可以說在3個品種中營養(yǎng)價值最優(yōu)，這也是熱研2號柱花草長期應(yīng)用于生產(chǎn)實踐并被大量種植的首要原因。熱研20號和21號柱花草作為新品種的優(yōu)勢主要在于其抗炭疽病的特性，在營養(yǎng)成分方面雖略低于熱研2號柱花草，但其RFV值之間差異均不顯著，也就保證其在生產(chǎn)中對動物的影響不會很大，此外3個品種柱花草的開花時間不盡相同，可以彌補單個品種在收獲季節(jié)上的局限性。

柱花草CP含量隨生育期呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，初花期CP含量達(dá)到最高值，ADF、NDF含量隨生育期推進而不斷升高，RFV值變化規(guī)律與纖維含量變化規(guī)律恰好相反，隨著生育期推進不斷降低。營養(yǎng)期到初花期CP含量升高的原因可能是，柱花草在此階段葉片生長迅速，葉子的總面積增大使得光合作用加強，從而促進了氨基酸的合成[16]。植物的營養(yǎng)物質(zhì)主要集中在葉片，莖稈主要起到支撐的作用，隨著生育期的延長，柱花草莖不斷伸長，木質(zhì)素和結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量不斷增加，因而CP含量降低，纖維含量也不斷增大[17]。植物中 ADF、NDF 等纖維含量的升高，適口性的變差和家畜采食量、消化率的降低，動物機體對蛋白質(zhì)、脂肪等營養(yǎng)成分的吸收利用也會因此產(chǎn)生影響[18]，因此柱花草在營養(yǎng)期和初花期之間收獲才能保證給家畜提供優(yōu)質(zhì)的營養(yǎng)供給。研究白三葉(Trifoliumrepens)不同生育期營養(yǎng)成分及其綿羊瘤胃降解動態(tài)結(jié)果表明，不同生育期白三葉的NDF、ADF含量呈上升趨勢，CP含量在開花期最高，成熟期最低[19]，該結(jié)果與本研究結(jié)果相似。

3.2 品種和生育期對柱花草體外發(fā)酵特征的影響

體外產(chǎn)氣法是一種簡便、經(jīng)濟、快速且可進行大量樣品檢測飼料營養(yǎng)價值的評定方法，自Menke等[20]首次試驗成功后，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于飼料的營養(yǎng)價值評定[21-22]。本研究中不同品種柱花草體外產(chǎn)氣參數(shù)之間無顯著差異，周漢林等[23]應(yīng)用體外產(chǎn)氣法研究了10個品種柱花草的飼用價值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)柱花草各品種產(chǎn)氣特性較為相似，這與本研究結(jié)果一致。不同品種柱花草之間體外消化率和微生物蛋白產(chǎn)量情況略有差異，熱研21號柱花草體外消化率顯著低于2號和20號，MCP產(chǎn)量顯著低于熱研2號柱花草，但3個品種的氨氮含量差異不顯著，瘤胃液NH3-N水平反映了蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的降解特性及微生物對NH3-N的利用情況[24]，本研究結(jié)果說明，3個品種柱花草分別產(chǎn)生了3種不同狀態(tài)的瘤胃微生物菌群平衡，使得微生物對蛋白質(zhì)的利用效率產(chǎn)生差異，其中熱研21號柱花草微生物蛋白合成效率最低，其次為熱研20號和2號柱花草，而2號和20號之間差異不顯著。

不同時期柱花草體外產(chǎn)氣參數(shù)結(jié)果顯示，初花期慢速發(fā)酵部分的產(chǎn)氣量和潛在產(chǎn)氣量為4個時期中最高，產(chǎn)氣量主要取決于飼料底物發(fā)酵和揮發(fā)性脂肪酸的產(chǎn)量及其摩爾比例[25]，飼料底物發(fā)酵主要是碳水化合物的發(fā)酵[26]，其次是蛋白質(zhì)和脂肪，而產(chǎn)氣量的多少不僅僅由這3種營養(yǎng)成分的含量決定，也與營養(yǎng)成分的結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系[27]，初花期潛在產(chǎn)氣量高說明該時期柱花草的碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂肪等養(yǎng)分含量和質(zhì)量達(dá)到了一個最佳發(fā)酵組合。體外干物質(zhì)降解率體現(xiàn)了飼料在發(fā)酵體系中被微生物的降解程度，不同時期柱花草體外消化率為營養(yǎng)期最高，結(jié)實期最低，且呈現(xiàn)下降趨勢，纖維含量隨生育期不斷升高，纖維含量的升高是影響消化率的首要因素。NH3-N是飼料中蛋白質(zhì)降解和瘤胃微生物合成蛋白的中間產(chǎn)物，其含量受飼料中蛋白含量、微生物合成效率等多種影響，而微生物蛋白的合成量不僅受到NH3-N含量的影響，也與飼料中有機物發(fā)酵產(chǎn)生的能量有關(guān)[28]，因而微生物蛋白含量隨生育期的延長而不斷降低的原因可能與其纖維含量的升高有關(guān)。

4 結(jié)論

柱花草CP含量較高，NDF、ADF含量較低，是家畜生產(chǎn)所需的優(yōu)質(zhì)牧草。雖然在營養(yǎng)成分方面熱研2號柱花草CP、EE含量顯著高于20號和21號，但3個品種的體外產(chǎn)氣情況卻較為接近，只有熱研21號柱花草IVDMD和MCP含量較低。

營養(yǎng)成分中CP、ADF、NDF含量以及RFV值隨生育期呈現(xiàn)較為明顯的規(guī)律性，營養(yǎng)期柱花草的ADF、NDF含量低，RFV值、IVDMD和MCP含量高，推薦營養(yǎng)期為利用柱花草飼喂動物的最佳時期。

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(責(zé)任編輯 張瑾)

Influence of variety and growth period on the nutrient content andinvitrogas production characteristics ofStylosanthes

Zhang Ya-ge1,2, Li Mao2, Zhou Han-lin2, Hu Lin1,2, Li Wei1,2, Xu Tie-shan2

(1.College of Agriculture, Hainan University, Haikou 570100, China;2.Tropical Crops Genetic Resources Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Danzhou 571737, China;)

This experiment was conducted to investigate the influence of variety and growth period on the nutrient content ofStylosanthesguianensiscv. Reyan No. 2,S.guianensiscv. Reyan No. 20, andS.guianensiscv. Reyan No. 21, and theinvitrogas production characteristics. The results showed thatS.guianensiscv. Reyan No. 2 had higher content of crude protein(CP)and crude fat(EE) than didS.guianensiscv. Reyan No. 20 andS.guianensiscv. Reyan No. 21 in terms of nutrients, but theinvitrogas production of the three varieties was similar, except forS.guianensiscv. Reyan No. 21, which had lowerinvitrodry matter digestibility(IVDMD) and microbial protein content(MCP). Content of some nutrients inStylosanthes, such as crude protein, acid detergent fiber(ADF), neutral detergent fiber(NDF), and relative feed value(RFV), presented obvious regularity following the growth periods. The content of CP initially increased, subsequently decreased, and reached a maximum in the initial flowering stage. The content of ADF and NDF increased with growth, and RFV gradually decreased. It was concluded thatStylosantheshave a high content of CP and low fibre content, and are high-quality forage for domestic animals. It was also concluded that the vegetative stage was the proper growth period for animal feed.

Stylosanthes; nutrient composition;invitrogas production; growth periods

Zhou Han-lin E-mail:zhouhanlin8@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0189

2016-04-14 接受日期：2016-08-30

海南省重大科技項目(ZDKJ2016017)；國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃課題(2014CB138706)；中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(1630032015044)

張亞格(1992-)，女，山西永濟人，在讀碩士生，主要從事熱帶牧草研究。E-mail:zhangyage1992@163.com

周漢林(1971-)，男，湖北浠水人，研究員，碩士，主要從事熱帶畜禽營養(yǎng)與飼料資源開發(fā)研究。E-mail:zhouhanlin8@163.com

S816.15

A

1001-0629(2017)1-0165-08*

張亞格,李茂,周漢林,胡琳,李韋,徐鐵山.3個品種柱花草的營養(yǎng)成分和產(chǎn)氣特征.草業(yè)科學(xué),2017,34(1)：165-172.

Zhang Y G,Li M,Zhou H L,Hu L,Li W,Xu T S.Influence of variety and growth period on the nutrient content andinvitrogas production characteristics ofStylosanthes.Pratacultural Science，2017,34(1)：165-172.