青海矮生嵩草和垂穗披堿草草地牧草營養(yǎng)價值與載畜量的比較

劉慧麗,郝力壯*,劉書杰,柴沙駝,張曉衛(wèi)(1.省部共建三江源生態(tài)與高原農牧業(yè)國家重點實驗室/青海省高原放牧家畜動物營養(yǎng)與飼料科學重點實驗室，青海 西寧 810016； 2.青海高原牦牛研究中心，青海 西寧 810016； 3.青海大學 畜牧獸醫(yī)科學院，青海 西寧 810016)

“草畜營養(yǎng)平衡”是實現(xiàn)高寒草地放牧系統(tǒng)生態(tài)平衡的核心[1-2]， 草地的營養(yǎng)輸出和家畜的營養(yǎng)需求是“草畜營養(yǎng)平衡”的兩大要素[3]。而牧草的營養(yǎng)價值評價是實現(xiàn)精準測定草地營養(yǎng)輸出量的必要手段。河南縣是三江源區(qū)重要的有機畜牧業(yè)基地，其草畜平衡狀況直接影響到畜牧業(yè)發(fā)展[4]。由于海拔、溫度、土壤等條件的不同，不同類型草地的產草量、牧草營養(yǎng)價值和載畜量均有差異。準確評定草地的營養(yǎng)供給和載畜量是草地資源合理利用和實現(xiàn)“草畜營養(yǎng)平衡”的重要依據(jù)。杜雪燕等[5]研究了河南縣高山嵩草草地型牧草營養(yǎng)價值。目前，關于河南縣高寒草場主要草地類型的矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型牧草營養(yǎng)價值與載畜量的研究較少。鑒于此，以河南縣典型牧場垂穗披堿草、矮生嵩草草地類型為研究對象，測定2種草地類型牧草營養(yǎng)價值和營養(yǎng)、數(shù)量載畜量，旨在為生態(tài)畜牧業(yè)發(fā)展提供參考。

1　材料和方法

1.1　供試動物與飼養(yǎng)管理

試驗選用3頭裝有永久性瘤胃瘺管的牦牛作為供試動物，日糧為小麥秸稈，每天分早(08:30)、晚(17:30)2次單頭飼喂，自由采食，保證飲水自由。

1.2　矮生嵩草、垂穗披堿草草地類型情況

采樣地為青海省河南蒙古族自治縣啟龍牧場，矮生嵩草草地型(34°34′44.16″～34°35′22.95″N、101°49′44.92″～101°50′46.36″E)平均海拔3 622 m。垂穗披堿草草地型(34°34′48.45″～34°35′21.56″N、101°45′0.33″～101°50′18.93″E)平均海拔3 607 m。矮生嵩草草地型構成草群植被的主要可食植物種有金露梅(Potentillafruticosa)、風毛菊 (Saussureajaponica) 、珠芽蓼(Polygonumviviparum)、雙柱頭藨草(Scirpusdistigmaticus)等。不食草及毒雜草有黃花棘豆(Oxytropisochrocephala)、唐嵩草(Thalictrumaquilegifolium)、馬先蒿(Pedicularisresupinata)、橐吾(Ligulariasibirica)、毛茛(RanunculusjaponicusThunb.)、龍膽(GentianascabraBunge.)、秦艽(GentianamacrophyllaPall.)。垂穗披堿草草地型構成草群植被的主要可食植物種有垂穗披堿草(ElymusnutansGriseb.)、蒲公英(TaraxacummongolicumHand.-Mazz.)、早熟禾 (PoaannuaL.)、紫羊茅(Festucarubra)、鵝絨委陵菜(Potentillaanserina)等。不食草及毒雜草有黃花棘豆、馬先蒿、毛茛等。

1.3　樣品采集與處理

本研究于2015年7月—8月采集草樣，利用GPS定位，采用1 m × 1 m樣方，齊地面刈割，挑出不可食部分，稱鮮質量并帶回實驗室。風干處理后稱質量，粉碎過篩(網篩孔徑0.45 mm)以備用。

1.4　常規(guī)營養(yǎng)成分測定方法

干物質(DM)、粗灰分(Ash)、鈣(Ca)、磷(P)、粗脂肪(EE)含量測定參照楊勝[6]編著的《飼料分析及飼料質量檢測技術》進行測定；粗脂肪含量測定采用ANKOM全自動脂肪分析儀器；粗蛋白含量測定采用半微量凱氏定氮法；中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)含量測定參考Van Soest法，采用ANKOM半自動纖維分析儀。

1.5　體外產氣的測定方法

按照Menke等[7]的方法制備人工瘤胃營養(yǎng)液，30 mL培養(yǎng)液和200 mg發(fā)酵底物共同裝入發(fā)酵管中，放入人工瘤胃培養(yǎng)箱(39±0.5)℃中開始發(fā)酵[8-9]，分別在培養(yǎng)開始后的2、4、6、8、12、14、16、24、30、36、48 h讀取每個發(fā)酵培養(yǎng)管的刻度并記錄。

凈累積產氣量=某時間點培養(yǎng)管產氣量-對應時間點空白管平均產氣量。

對HANNA-HI221高精密酸度計進行校準，將pH計的電極探頭插入發(fā)酵液中(不能觸底，不能碰壁，不能露出液面)，當pH計上的讀數(shù)保持0.5 min不變時，記下示數(shù)，即為該發(fā)酵液的pH值。

NH3-N含量采用馮宗慈等[10]改進的比色法測定。本試驗標準曲線擬合公式為:y=0.043 1x+0.024 1(r=0.995,n=5)。式中，y為NH3-N含量，單位為mg/L，x為吸光值。

消化能(ME)=0.138 4×GP+0.142%×CP+0.111%×EE+2.86；代謝能(DE)=0.145 6×GP+0.0767 5%×CP+0.164 2%×EE+ 1.198；有機干物質消化率(DOM)=0.760 2×GP+0.636 5%×CP+22.5。其中，GP為產氣總量，CP為粗蛋白含量，EE為脂肪含量。

1.6　載畜量

營養(yǎng)載畜量和數(shù)量載畜量計算公式如下：

可消化蛋白(DCP)載畜量=

(1)

代謝能(ME)載畜量=

(2)

(3)

每個綿羊(即體質量40 kg的母羊及其哺乳的羔羊)每天采食1.33 kg可食干草[11-13]。根據(jù)王欽[14]的研究，并且結合美國NRC標準[15]可得出，綿羊可消化蛋白、代謝能需要量分別為0.053 9 kg/d、8.38 MJ/d; 牧草可消化蛋白利用效率為62.25%；放牧時間為152 d，可食牧草利用率為50%。

1.7　數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2007進行簡單整理和處理，應用SAS 9.13軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，用 Duncan’s 新復極差法進行多重比較，結果用平均數(shù)±標準差表示。

2　結果與分析

2.1　河南縣草地牧場產草量

如表1所示，矮生嵩草草地型的鮮草產量為217.90 g/m2，顯著低于垂穗披堿草草地型的鮮草產量(317.71 g/m2)(P<0.05)，干草和可食草產量雖低于垂穗披堿草草地型，但是差異均不顯著(P<0.05)。矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型的可食草產量分別占干草產量的92%和94%，說明這2種草地型的牧草可食數(shù)量較高，有較強的營養(yǎng)物質輸出潛力。

表1　河南縣草地天然牧草產量 　g/m2

注:同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，表3同。

2.2　2種草地類型牧草常規(guī)營養(yǎng)成分含量

河南縣矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型牧草常規(guī)營養(yǎng)成分如表2所示，垂穗披堿草草地型牧草的干物質、粗脂肪、磷含量顯著高于矮生嵩草草地型牧草(P<0.05)。但是矮生嵩草草地型的鈣和酸性洗滌纖維含量顯著高于垂穗披堿草草地型。2種草地型牧草中的粗蛋白和中性洗滌纖維含量差異均不顯著(P>0.05)。

表2　河南縣草地天然牧草常規(guī)營養(yǎng)成分 　%

注:同行不同字母表示差異顯著(P< 0.05)。

2.3　2種草地類型牧草營養(yǎng)價值分析

如表3所示，矮生嵩草草地型NH3-N含量顯著高于垂穗披堿草草地型，矮生嵩草草地型的牧草產氣量、pH值、有機物消化率、代謝能和消化能雖均高于垂穗披堿草草地型，但差異均不顯著(P>0.05)。2種草地型牧草的體外48 h發(fā)酵產氣速率如圖1所示，0～2 h內產氣速率增加最快，且在0～3 h內出現(xiàn)1個峰，2～4 h產氣速率下降最快，8～48 h產氣速率整體上呈下降趨勢。

2.4　河南縣草地天然牧草營養(yǎng)輸出量

2.4.1常規(guī)營養(yǎng)輸出量根據(jù)可食牧草產量和常規(guī)營養(yǎng)成分指標計算出常規(guī)營養(yǎng)輸出量，如表4所示。除鈣外，垂穗披堿草草地型其余指標輸出量均高于矮生嵩草草地型，其中干物質、中性洗滌纖維、粗蛋白輸出量相差較大，分別高11.22、5.66、2.38 g/m2。

表3　河南縣天然牧草體外發(fā)酵參數(shù)

表4　河南縣草地天然牧草常規(guī)營養(yǎng)成分輸出量 g/m2

2.4.2體外產氣輸出量垂穗披堿草草地型體外產氣輸出指標產氣量和消化能輸出量均高于矮生嵩草草地型，矮生嵩草草地型代謝能輸出量為0.98 MJ/m2，約是垂穗披堿草草地型(0.12 MJ/m2)的8倍(表5)。

表5　河南縣天然牧草體外發(fā)酵參數(shù)輸出

2.5　2種草地類型牧草載畜量

根據(jù)草地可利用面積及可食草產量計算出2種牧草載畜量。如表6 所示，垂穗披堿草草地型的可消化蛋白載畜量、代謝能載畜量和數(shù)量載畜量均高于矮生嵩草草地型。2種牧草的可消化蛋白載畜量(4.51、5.41 SU/hm2)、代謝能載畜量(3.83、4.68 SU/hm2)均高于數(shù)量載畜量(2.25、2.53 SU/hm2)。

表6　河南縣天然牧草載畜量 　SU/hm2

3　結論與討論

3.1　2種草地類型天然牧草產草量

產草量是評價草地生產能力的最直接指標之一[16]。產草量受牧草生長規(guī)律、高寒地區(qū)氣候等因素的影響[17-18]。薛艷鋒等[19]研究表明，三江源地區(qū)牧草鮮草、干草產量分別為1 272.00、349.04 g/m2；杜雪燕等[5]研究了河南縣高山嵩草草地返青期牧草鮮草、干草產量分別為227.9、90.0 g/m2，這與本研究中矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型的鮮草、干草產量(217.90 g/hm2和317.71 g/m2、98.14 g/m2和108.90 g/m2)均存在差異，這與牧草返青時間有關，而且所測定牧草種類不一樣，所以產草量也有一定的差異。

3.2　2種草地類型天然牧草常規(guī)營養(yǎng)成分

干物質指標是評價牧草營養(yǎng)價值的基礎，粗蛋白是動物活動所必需的功能物質，按照任繼周[20]牧草粗蛋白等級指數(shù)劃分(≥16%為上等，10%～15%為中等，≤10%為下等)，本試驗中2種牧草粗蛋白含量分別為13.04%和13.92%，均屬于中等水平。干物質和粗蛋白含量越高，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量越低，牧草營養(yǎng)價值越高[5]。本研究中矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型的中性洗滌纖維含量分別為47.91%和48.17%，酸性洗滌纖維含量分別為32.78%和29.50%。孫鵬飛等[21]測定了三江源地區(qū)夏季草場牧草中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量分別為40.53%和23.79%。酸性洗滌纖維含量過高時可消化物質減少，消化率降低[19]。有資料表明，當酸性洗滌纖維含量≥30%時，會影響蛋白質的消化。本研究中矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型的粗脂肪含量分別為2.56%和3.02%，含量適中。粗脂肪為反芻動物瘤胃發(fā)酵微生物活動，粗脂肪不足，會阻礙蛋白質合成，粗脂肪含量過高則會造成能量浪費。本研究中矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型牧草的Ca/P分別為7∶1和2.1∶1，超過了最適宜的比例1～2∶1，所以2種牧草均缺磷。

3.3　2種草地類型天然牧草體外發(fā)酵產氣指標

產氣量反映發(fā)酵底物中可消化營養(yǎng)成分含量和瘤胃微生物的代謝狀況[5]。本研究中矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型牧草的產氣量分別為65.45 mL和71.78 mL。隨著培養(yǎng)時間的延長產氣量逐漸累加，與許多學者研究結果一致[5,11,19]。本研究中產氣速率在0～3 h內出現(xiàn)1個峰，垂穗披堿草在9～15 h內產氣速率有所增加，但并沒有形成明顯的峰。這與牧草的碳水化合物結構有關[22-23]。非結構性碳水化合物容易被降解，在發(fā)酵初期，瘤胃微生物首先利用易被降解的非結構性碳水化合物，形成第1個峰。之后利用難降解的結構性碳水化合物，發(fā)酵速率減慢，但隨著培養(yǎng)時間的延長，瘤胃降解菌累積，產氣速率增加，出現(xiàn)第2個峰。由于發(fā)酵底物耗盡以及發(fā)酵產物的積累，使發(fā)酵速率降低最終趨近于0?？赡苡捎诒驹囼炛?種牧草品質較好，非結構性碳水化合物所占比例較高，所以只出現(xiàn)第1個峰。

消化率是評價牧草營養(yǎng)價值的重要指標，它能反映飼料在瘤胃中的降解程度。有機物消化率越高，表明牧草在瘤胃中消化率越高。本研究中矮生嵩草草地型、垂穗披堿草草地型的有機物消化率分別為72.18%、77.16%，低于杜雪燕等[5]測定的河南縣返青期牧草有機物消化率(82.86 %)。消化能分別為11.93、12.82 MJ/kg，代謝能分別為10.73、11.66 MJ/kg，消化能、代謝能均高于薛艷鋒等[19](9.16、10.33 MJ/kg)和郝力壯等[11](11.18、10.28 MJ/kg)測定的結果，說明本研究中河南縣2種牧草能量較高。

NH3-N含量能反映瘤胃對氮源的利用情況，NH3-N含量過高會造成氮的浪費，過低則會影響微生物蛋白質的合成。瘤胃內最適宜的NH3-N含量為0.63～2.75 mg/L。本研究中矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型的NH3-N含量分別為0.988 mg/L和0.656 mg/L，均在正常范圍之內，能保證瘤胃正常發(fā)酵。研究表明，瘤胃內pH值為6.5～7.0時最適于瘤胃纖維素的分解，pH值過高、過低都不利于纖維素的分解消化[24]。本研究中矮生嵩草草地型和垂穗披堿草草地型的pH值分別為5.92和5.93，均低于最適宜的范圍，原因可能與草地土壤酸堿性有關。

3.4　2種草地類型天然牧草載畜量

河南縣2種牧草營養(yǎng)載畜量(可消化蛋白、代謝能載畜量)遠高于數(shù)量載畜量，這與薛艷峰等[19]、郝力壯等[11]研究結果相似。其原因可能是河南縣海拔高，日照充足，晝夜溫差大，牧草中粗蛋白和粗脂肪含量較高，其營養(yǎng)載畜量高于數(shù)量載畜量。由此也可以看出，這2種牧草營養(yǎng)品質較好。本試驗牧草階段為暖季牧草，牧草營養(yǎng)供應充足，如果以營養(yǎng)載畜量為估算基礎，由于動物采食未飽，會繼續(xù)采食，勢必造成過度放牧，所以暖季估計載畜量應首先考慮可食牧草產量，即數(shù)量載畜量較為合理。杜雪燕等[5]和郝力壯等[11]研究也得出這樣的結論。但是孫鵬飛等[21]研究表明，夏季放牧草場應當以可消化蛋白載畜量進行核算，然后通過補飼補齊干物質和代謝能的不足；秋季放牧草場應當以代謝能載畜量進行核算，然后通過補飼補齊干物質和可消化蛋白的不足，得出這樣的結論主要是從牧場經濟效益考慮。綜上，暖季估計載畜量應首先考慮可食牧草產量，即數(shù)量載畜量較為合理，如果經濟條件允許，放牧加補飼的方式更為合理。

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