棉茬地放牧對(duì)新疆山羊生產(chǎn)性能及組織結(jié)構(gòu)的影響

鄒琳，哈麗代·熱合木江，艾比布拉·伊馬木

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】新疆是我國第二大牧區(qū)，但草地資源在地區(qū)間、不同季節(jié)的分布不均衡。因冷季草地條件惡劣，導(dǎo)致飼草總量不足、質(zhì)量差，阻礙了新疆畜牧業(yè)的發(fā)展。新疆又是棉花的主要種植區(qū)，2015年新疆棉花種植面積為195.33×104hm2，占全國棉花種植面積的50.15%[1]。棉花秋季采收后棉茬地還殘留有豐富的棉葉棉桃等，其中棉葉中含粗蛋白17.8%，粗纖維11.23%，棉桃殼中含粗蛋白8.4%，粗纖維33.14%[2]。大部分棉茬地被作為秋冬季放牧地利用，而棉花秸稈營養(yǎng)價(jià)值低，所含游離棉酚對(duì)家畜健康造成不同程度的影響[3]。研究棉茬地放牧家畜的健康狀況，對(duì)衡量棉茬地放牧價(jià)值具有實(shí)際意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】棉副產(chǎn)品中含有大量游離棉酚，家畜長期攝入會(huì)對(duì)家畜身體機(jī)能造成損害，中毒家畜主要表現(xiàn)為食欲不振，生長遲緩，體重減輕，腹瀉嚴(yán)重，心肌損傷而導(dǎo)致心力衰竭等癥狀[4-5]。吐爾遜帕夏等[6]研究發(fā)現(xiàn)用棉籽殼替代蘆葦飼喂細(xì)毛羊，對(duì)其增重?zé)o顯著影響。哈麗代·熱合木江等[7]報(bào)道棉茬地放牧母羊的血液中游離棉酚含量增加，白細(xì)胞數(shù)量顯著高于對(duì)照組，血小板數(shù)目降低。阿帕克孜·麥麥提等[8]報(bào)道長期飼喂棉綿羊的肝臟組織受游離棉酚損害嚴(yán)重，中央靜脈周圍充血，肝細(xì)胞變性。游離棉酚進(jìn)入細(xì)胞后通過損害最主要的靶細(xì)胞器-線粒體，通過觀察長期攝入棉酚的動(dòng)物肝細(xì)胞可以發(fā)現(xiàn)線粒體外膜破裂，內(nèi)膜消失，從而影響細(xì)胞的正常機(jī)能，最終使整個(gè)細(xì)胞壞死[9]。【本研究切入點(diǎn)】舍飼條件下棉花副產(chǎn)物的飼喂對(duì)家畜影響方面的研究較多，但棉茬地放牧對(duì)家畜的影響研究較少。研究棉茬地放牧對(duì)山羊生產(chǎn)性能及組織結(jié)構(gòu)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過山羊在棉茬地放牧試驗(yàn)，研究棉茬地放牧對(duì)山羊的生產(chǎn)性能及組織病變的影響，為科學(xué)評(píng)價(jià)棉茬地放牧提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

研究區(qū)位于新疆阿克蘇地區(qū)庫車縣墩闊坦鎮(zhèn)塔格瑪克村收割完畢的棉茬地，種植模式為覆膜滴灌，試驗(yàn)地總面積為10.6 hm2。試驗(yàn)動(dòng)物為山羊。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用20只山羊[體重(21.45±0.03) kg]，2016年11月開始進(jìn)行為期2個(gè)月的放牧試驗(yàn)。放牧前統(tǒng)一對(duì)供試山羊進(jìn)行驅(qū)蟲處理試驗(yàn)前1 d對(duì)山羊進(jìn)行空腹稱重并編號(hào)(耳標(biāo))，采血；之后每個(gè)月在放牧前對(duì)山羊空腹稱重。試驗(yàn)在同一塊棉茬地分為3個(gè)階段進(jìn)行，分別為放牧前、放牧1個(gè)月和放牧2個(gè)月，放牧從每天10:00～19:00進(jìn)行。放牧方法為固定放牧，每日將羊群趕入試驗(yàn)區(qū)讓其自由采食，夜間趕回畜圈休息，中午飲水1次，歸牧后無補(bǔ)飼。羊群中選取10只體重相近的山羊分別在放牧開始1個(gè)月和2個(gè)月后測定采食量和消化率。隨機(jī)選5只山羊安裝糞袋連續(xù)4日收集全糞，計(jì)算每日排糞量；同時(shí)，收集糞樣測定各營養(yǎng)成分消化率。放牧結(jié)束后隨機(jī)挑選3只山羊供屠宰試驗(yàn)，計(jì)算其屠宰率。收集肝臟、腎臟等樣品保存供電鏡觀察和游離棉酚測定，收集最長肌測定游離棉酚含量。

1.2.2 樣品制備及測定

1.2.2.1 飼料樣品及營養(yǎng)成分

分別在放牧前、放牧1個(gè)月和放牧2個(gè)月的棉茬地內(nèi)選2個(gè)樣地，每個(gè)樣地選3個(gè)點(diǎn)取2行3 m做樣方，每個(gè)樣方隨機(jī)選10株棉花秸桿測定其自然高度，采用齊地刈割法測定其地上生物量。利用3個(gè)階段地上生物量的變化算得棉桿主莖、細(xì)莖、棉桃、葉減少比例即為羊采食棉花各部位比例，將棉花4個(gè)部位的粉碎樣品按該比例混合作為采食飼料樣品用干燥法水分，用凱式定氮法粗蛋白質(zhì)，灼燒法測定粗灰分，范氏洗滌纖維法測定中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維。

1.2.2.2 糞樣品

將所取全部糞樣加入少量甲醛，取全糞的10%陰涼處晾干粉碎備用。營養(yǎng)成分測定與飼料樣品相同。利用酸不溶性灰分法消化率。

1.2.2.3 血液樣品

試驗(yàn)開始前及結(jié)束前上午08：00對(duì)每只羊空腹無菌采血，血液采集后3 500 r/min離心15 min取5 mL血漿，于-20℃條件下保存，在全自動(dòng)生化分析儀上利用比色法測定血液生化指標(biāo)，ELISA方法測定血液免疫指標(biāo)。

1.2.2.4 顯微結(jié)構(gòu)切片

屠宰時(shí)取約2 cm × 3 cm肝、腎組織，于2.5%戊二醛中固定，制做切片：修切組織塊，沖洗，乙醇脫水，二甲苯透明，石蠟包埋，切片，HE染色，中性樹膠封片，顯微鏡觀察。

1.2.2.5 超微結(jié)構(gòu)切片

取1 mm × 1 mm × 1 mm肝、腎組織于4℃ 2.5%戊二醛固定，制作切片：修切組織，鋨酸固定液(1%)固定，丙酮梯度脫水，環(huán)氧樹脂812#包埋，醋酸雙氧鈾電子染色，戴通公司45度3 mm切片刀切片，透射電子顯微鏡(日產(chǎn)JEOLTEM1230)觀察分析，拍照。

1.2.2.6 游離棉酚組織

屠宰時(shí)取左側(cè)肝臟，兩側(cè)腎臟，背部最長肌裝入自封袋并標(biāo)記，-25℃冷凍保存，用苯三酚法進(jìn)行游離棉酚含量的測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

Excel 2013統(tǒng)計(jì)整理數(shù)據(jù)及初步計(jì)算，采用SPSS 20.0進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1棉茬放牧地地上生物量及棉花各部位所占比例

放牧開始前棉茬地現(xiàn)存草量(干基)為5 880.92 kg/hm2，其中棉葉、棉桃及細(xì)莖組成的可食部分占總草量的70.02%。供試羊?qū)γ薏绲貎?nèi)可供采食部分占有量為0.686 kg/hm2。放牧1個(gè)月和放牧2個(gè)月后總草量分別減少14.3%和9.8%，各部位減少順序?yàn)槊奕~>棉桃>細(xì)莖；放牧的兩個(gè)階段主莖均未被采食，山羊在棉茬地放牧?xí)r主要采食部位為棉葉、棉桃以及細(xì)莖。表1

2.2棉茬放牧地可采食部位營養(yǎng)成分及游離棉酚含量

隨放牧?xí)r間的延續(xù)可采食部分的CP含量下降，而中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維及木質(zhì)素含量有增加趨勢，但差異不顯著。棉茬地可采食部分的游離棉酚含量超過200 mg/kg水平，在放牧期間的變化不太明顯。表2

表1 棉茬地現(xiàn)存生物量及棉花各部位所占比例Table 1 The aboveground biomass and component proportion of cotton stubble

表2 棉茬地可采食部位營養(yǎng)成分及游離棉酚含量Table 2 The nutrients and free gossypol content in the available parts of cotton stubble

2.3棉茬地放牧后山羊采食量及各營養(yǎng)成分消化率

棉茬地放牧第1個(gè)月和第2個(gè)月山羊的日均采食量分別為0.81和0.97 kg/只，占體重的3.36%和3.34%。放牧第2個(gè)月的有機(jī)質(zhì)消化率比放牧第1個(gè)月降低13.4%，有機(jī)物消化率降低13.41%，粗蛋白質(zhì)消化率降低10.50%。表3

表3 棉茬地放牧山羊的干物采食量和養(yǎng)分消化率Table 3 The dry matter intake and nutrient digestibility of the goats that graze on cotton stubble

2.4 棉茬地放牧對(duì)山羊生產(chǎn)性能的影響

山羊在第1個(gè)月和第2個(gè)月放牧期間的總增重和日增重水平分別為6.65、4.63、0.23和0.15 kg/只。前期增重水平顯著高于后期(P<0.05)。表4

表4 棉茬地放牧下山羊生產(chǎn)性能變化Table 4 The effect of cotton stubble grazing on the production performance of goats

2.5棉茬地放牧對(duì)山羊血液生化指標(biāo)及游離棉酚含量的影響

棉茬地放牧后山羊血液中的游離棉酚含量顯著升高，除此之外谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷氨酰基轉(zhuǎn)移酶和尿素的含量也有所增加(P<0.05)；血液中鐵的含量顯著降低(P<0.05)；其他指標(biāo)均無顯著差異(P>0.05)。表5

表5 棉茬地放牧下山羊血液生化指標(biāo)及游離棉酚含量變化Table 5 The effect of cotton stubble grazing on blood biochemical index and free gossypol content of goats

2.6 棉茬地放牧對(duì)山羊血液免疫指標(biāo)的影響

棉茬地放牧結(jié)束山羊血液中的IgG含量顯著降低(P<0.05)，IgA含量顯著高于放牧前(P<0.05)，IgM含量有下降趨勢差異不顯著。表6

2.7棉茬地放牧對(duì)山羊肝臟顯(超)微結(jié)構(gòu)的影響

2.7.1顯微結(jié)果

顯微結(jié)構(gòu)顯示，棉茬地放牧2個(gè)月后，山羊肝小葉結(jié)構(gòu)完整，但肝細(xì)胞腫脹充血，局部壞死(圖1A)；肝細(xì)胞變性腫脹，竇間隙腫脹變窄，門靜脈有淋巴細(xì)胞聚集(圖1B)。腎小球腫脹，腎小囊間隙變窄，腎小管上皮細(xì)胞變性壞死(圖1C)；間質(zhì)和腎小球表面有較多淋巴細(xì)胞，腎小管內(nèi)皮細(xì)胞壞死，細(xì)胞核結(jié)構(gòu)消失，內(nèi)皮細(xì)胞消失(圖1D)。圖1

表6 棉茬地放牧對(duì)山羊血液免疫指標(biāo)的影響Table 6 The effect of cotton stubble grazing on blood immune parameters of goats

注：IgM:(Immunoglobulin M的縮寫)免疫球蛋白M.IgA:(immunoglobulin A的縮寫)免疫球蛋白A.IgG:(Immunoglobulin G的縮寫)免疫球蛋白G

A，B肝臟顯微結(jié)構(gòu)10×10，10×40；C，D腎臟顯微結(jié)構(gòu)10×10，10×40

A，B Microstructure of liver section gain10×10，10×40；C，D Microstructure of kidney section gain10×10，10×40

圖1 放牧結(jié)束山羊肝、腎臟切片顯微結(jié)構(gòu)
Fig.1 Microstructure of liver and kidney section of grazing goat

2.7.2 超微結(jié)構(gòu)

超微結(jié)構(gòu)顯示，棉茬地放牧2個(gè)月后，山羊肝細(xì)胞明顯腫脹，胞間有紅細(xì)胞淤集，(圖2E)；細(xì)胞基質(zhì)密度變淡，有點(diǎn)狀脂滴，線粒體外膜破裂，崩解(圖2F)。腎小球腫脹，腎小球內(nèi)皮細(xì)胞腫脹(圖2G)；內(nèi)皮細(xì)胞細(xì)胞核固縮，染色質(zhì)團(tuán)聚，足細(xì)胞增生(圖2H)。圖2

E，F(xiàn)肝臟超微結(jié)構(gòu)1 200×，5 000× G，H 腎臟超微結(jié)構(gòu)3 000×，10 000×

E，F(xiàn) Ultrastructure of liver section 1,200×，5,000× G，H Ultrastructure of kidney section 3,000×，10,000×

圖2 放牧結(jié)束山羊肝、腎臟超微結(jié)構(gòu)
Fig.2 Ultrastructure of liver and kidney section of grazing goat

3 討 論

3.1 棉茬地現(xiàn)存可采食部位的飼料特點(diǎn)

放牧開始前棉茬地現(xiàn)存草量(干基)為5 880.92 kg/hm2，其中棉葉、棉桃及細(xì)莖組成的可食部分占總草量的70.02%。棉花秸可采食部分的粗蛋白質(zhì)含量略高于玉米秸稈[10]和麥秸[11]中粗蛋白質(zhì)含量，中性洗滌纖維及酸性洗滌纖維含量與麥秸接近，但木質(zhì)素含量顯著高于一般作物秸稈。除此之外，棉花秸中還含有對(duì)家畜有毒害作用的游離棉酚，其濃度超過200 mg/kg。

3.2棉茬地放牧山羊的采食量、養(yǎng)分消化率和增重效益

采食量是一個(gè)復(fù)雜而又受眾多生物和非生物因素影響的數(shù)值。在放牧條件下動(dòng)物采食量受很多因素影響[12]，如牧草的可采食牧草的營養(yǎng)含量，放牧強(qiáng)度，動(dòng)物自身生理狀態(tài)，氣候因素等。研究表明，放牧第2個(gè)月采食量顯著高于第1個(gè)月，但采食量占山羊體重百分比則有下降趨勢，總體接近草地放牧山羊的采食量[13]。放牧第2個(gè)月山羊?qū)Ω晌镔|(zhì)、粗蛋白、中性和洗滌纖維素的消化率均呈下降趨勢，為滿足自身營養(yǎng)需求導(dǎo)致采食量增加。后期山羊可采食部分的粗蛋白含量降低，粗纖維和木質(zhì)素含量增高，等營養(yǎng)成分的變化均會(huì)影響山羊的采食量及消化率。

研究結(jié)果表明，棉茬地放牧山羊有一定增重效益，且放牧第1個(gè)月放牧山羊的總增重及平均日增重均顯著高于放牧第2個(gè)月。增重量降低可能是由于棉茬地牧草種類單一，秸稈木質(zhì)素含量高，適口性差，山羊不喜食，采食量及各營養(yǎng)成分消化率降低，歸牧后無補(bǔ)飼導(dǎo)致山羊營養(yǎng)供給不足而增重量降低。隨著放牧的延續(xù)，山羊在放牧過程中活動(dòng)耗能增多，還須大量能量維持機(jī)體溫度，能量消耗增大導(dǎo)致增重降低。除此之外，游離棉酚也可影響增重效益Turner等[14]研究表明添加不同比例的棉副產(chǎn)品能夠影響綿羊的增重效益，楊會(huì)國等[15]研究也表明高棉酚含量的棉副產(chǎn)品飼喂阿勒泰羊，短期可以促進(jìn)阿勒泰羊的日增重。

3.3 棉茬地放牧對(duì)山羊健康的影響

血液指標(biāo)可最直觀反應(yīng)健康狀況，血清中的谷草轉(zhuǎn)氨酶存在于肝細(xì)胞線粒體及胞漿內(nèi)，當(dāng)肝細(xì)胞受到損害時(shí)谷草轉(zhuǎn)氨酶會(huì)被釋放到血液中，可作為肝細(xì)胞是否受到損害的指標(biāo)，血清中的尿素含量與蛋白消化利用率成反比[16-17]。另外，血清中尿素含量升高還與組織遭受破壞，腎功能障礙有關(guān)，可作為腎功能評(píng)定的常規(guī)指標(biāo)[18]。哈麗代·熱合木江[19]研究表明添加棉副產(chǎn)品可使綿羊血液中的谷草轉(zhuǎn)氨酶及谷氨酰基轉(zhuǎn)移酶含量增高。研究發(fā)現(xiàn)棉茬地中長期放牧山羊血液中的鐵元素含量顯著降低，可能是游離棉酚可與鐵元素結(jié)合，影響血紅蛋白的形成，引起缺鐵性貧血[20]。山羊血液中尿素含量增高說明棉茬地放牧可能對(duì)其腎臟有一定損害。飼料中蛋白質(zhì)及礦物質(zhì)含量對(duì)山羊的免疫能力產(chǎn)生一定影響[21]。研究發(fā)現(xiàn)，放牧結(jié)束時(shí)山羊血液中的IgM及IgG含量低于放牧前，表明棉茬地放牧?xí)档蜕窖虻拿庖吣芰Α?/p>

阿帕克孜·麥麥提[8]研究結(jié)果得出長期飼喂棉籽餅的綿羊肝臟中靜脈周圍肝細(xì)胞壞死，肝組織中有許多空泡和泡沫狀間隙，腎臟腎小管上皮細(xì)胞脂肪變性。研究發(fā)現(xiàn)，肝腎組織的顯微及超微結(jié)構(gòu)可以看出棉茬地放牧組織病理變化嚴(yán)重，肝細(xì)胞腫脹壞死，肝細(xì)胞線粒體崩解消失，腎小管上皮細(xì)胞消失，上皮細(xì)胞染色質(zhì)固縮?？赡苁怯捎谟坞x棉酚進(jìn)入細(xì)胞后通過損害最主要的靶細(xì)胞器-線粒體，影響肝臟細(xì)胞的正常機(jī)能[8]。

4 結(jié) 論

4.1 棉茬地的現(xiàn)存草量達(dá)到5 000 kg/hm2，其中葉片、棉桃殼、細(xì)莖等可采食部分可食部分約占一半。棉花秸稈可食部分粗蛋白含量較高，但纖維素和木質(zhì)素含量顯著高于一般牧草，且含游離棉酚濃度也高。

4.2 棉茬地放牧山羊的采食量可達(dá)山羊體重的3%以上，但在放牧后期因可食部分營養(yǎng)物質(zhì)含量降低，養(yǎng)分消化率呈下降趨勢，應(yīng)注意適當(dāng)補(bǔ)飼富含能量和蛋白質(zhì)的易消化精料補(bǔ)充料。

4.3 棉茬地長期放牧，使降低山羊血液中鐵元素的濃度，影響機(jī)體免疫能力，損傷肝臟、腎臟等組織。