不同生長高度王草瘤胃降解特性研究

李 茂，字學娟，2，白昌軍，周漢林*，劉國道*

(1.中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所，儋州 571737；2.海南大學應用科技學院，儋州 571737)

不同生長高度王草瘤胃降解特性研究

李 茂1，字學娟1，2，白昌軍1，周漢林1*，劉國道1*

(1.中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所，儋州 571737；2.海南大學應用科技學院，儋州 571737)

本試驗旨在研究不同生長高度王草營養成分的動態變化及其在海南黑山羊瘤胃內的降解特性。王草分別在株高為90、120、150、180、210、240和270 cm時刈割并制成樣品，測定常規營養成分含量。選用安裝有永久性瘤胃瘺管的海南黑山羊3 只，采用尼龍袋法評定其干物質(DM)、粗蛋白質(CP)和中性洗滌纖維(NDF)的瘤胃降解率和有效降解率。試驗結果表明，王草主要營養成分隨生長高度增加而變化，其中CP隨生長高度增加而降低，ADF、NDF含量隨生長高度增加而升高，180 cm后粗飼料等級較低；不同生長高度王草瘤胃降解率在48 h前增長較快，48～72 h逐漸趨于穩定，降解速率由低到高再降低；各個時間點的DM、CP和NDF降解率隨著生長高度的增加而降低；王草DM、CP和NDF的慢速降解部分在180 cm時最高，降解速率在150或180 cm時最高；王草主要營養成分快速降解部分、潛在降解部分和有效降解率隨生長高度而降低。綜合考慮不同生長高度王草主要營養成分含量、粗飼料等級和瘤胃降解特性，王草在生長高度低于180 cm時具有較高的飼用價值。

王草；生長高度；營養成分；尼龍袋技術；瘤胃降解率

反芻家畜日糧由粗飼料和精料構成，其中粗飼料占日糧比例約為60%～80%，是動物所需能量的主要來源[1]。牧草是反芻家畜的重要粗飼料來源，對畜牧業的發展具有十分重要的作用。近年來受“三聚氰胺”、“瘦肉精”等事件影響，飼料原料的安全性已經成為公眾關注的焦點問題，牧草生產逐漸引起人們的關注。另外，隨著我國居民食物結構的改變，對動物產品的需求劇增，養殖業發展迅速，導致飼料用糧的缺口越來越大，充分利用牧草等粗飼料資源，將有效地緩解我國的糧食安全問題[2]。牧草營養價值的評價是動物能否高效利用的前提，牧草營養成分含量和降解率是營養價值評定的重要指標。目前評價反芻動物飼料降解率主要有體內法(invivo)、半體內法(insitu)和體外法(invitro)3種方法[1]。其中半體內法指尼龍袋法，其操作方法簡便、重復性好，能真實反映瘤胃的內環境，便于批量操作，是國際通用的測定飼料瘤胃降解率的方法之一。目前，國內應用尼龍袋法測定牧草的瘤胃降解率在奶牛、肉牛、肉羊上研究較廣泛[3-5]，國外學者也在這方面做了大量工作[6-9]，而山羊關于熱帶地區牧草瘤胃降解率的相關數據較為缺乏。

王草(PennisetumpurpureumSchumacher×P.glaucum(Linnaeus)R.Brown)是一種優質的熱帶多年生禾本科牧草，具有產量高、莖葉柔嫩多汁、適口性好等特點，是海南黑山羊重要的粗飼料來源，目前主要利用方式是刈割后直接飼喂[10]。海南島水熱資源豐富，王草生長速度快，若生長高度為2 m時刈割利用，平均每年可以刈割8～10次。王草在人工刈割條件下難以開花結實，通過生育期判斷其營養價值較為困難，如何確定收獲利用的最佳時期是生產中面臨的主要問題之一。植物不同生長高度一定程度上反映了其不同成熟程度，相應的營養成分含量也存在差異，營養價值也有所不同[11-14]。通過生長高度來判斷王草的營養價值還未見報道。本試驗以不同生長高度王草為試驗材料，通過分析其主要營養成分，并采用尼龍袋法研究了其在海南黑山羊瘤胃內的降解特性，綜合營養成分和瘤胃降解情況提出王草適宜收獲高度，為王草在海南黑山羊生產中的高效利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與分組

試驗材料為熱研4號王草，種植于中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所熱帶畜牧研究中心實驗基地，北緯19°30′，東經109°30′，海拔149 m，屬熱帶季風氣候，氣候特點是夏秋季節高溫多雨，冬春季節低溫干旱，干濕季節明顯；土壤為花崗巖發育而成的磚紅壤土，土壤質地較差，自動灌溉。試驗選擇種植第2年的同一茬次同一地塊內的王草，分別在株高為90、120、150、180、210、240、270 cm時刈割，分別稱為90 cm組、120 cm組、150 cm組、180 cm組、210 cm組、240 cm組、270 cm組，留茬高度為5 cm，每個高度選取約2 m2樣方3個。刈割的材料通過全自動鍘草機切短至約30 mm，充分混勻后采集樣品約1 000 g，通過120 ℃殺青20 min后用65 ℃烘48 h，置于空氣中自然冷卻，粉碎后過40目篩制成樣品，用于測定各種營養成分含量和瘤胃降解率。

1.2 瘤胃降解試驗

采用單因子試驗設計，選用3只體重約20 kg、裝有永久瘤胃瘺管的海南黑山羊作為3個重復，試驗于2014年4月-7月在中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所熱帶畜牧試驗基地進行，預試期10 d。試驗羊單圈飼養，每只每天給予300 g精料和1 000 g新鮮王草，每天08：00和15：00分2次飼喂，自由飲水。基礎日糧組成及營養水平見表1。

尼龍袋大小為5 cm×10 cm，孔徑為300目。稱取被測樣品5 g左右放入尼龍袋中，分別將袋樣綁在1根約10 cm長的半軟性塑料管上，將尼龍袋送入瘤胃腹囊處，管的另一端固定在瘺管蓋上。每只羊瘤胃內放一根管，共5個樣袋，每個樣品3個重復，共3只羊。于清晨飼喂前放入尼龍袋，分別在放后6、12、24、48、72 h從每只羊胃中取出1個尼龍袋，立即用自來水沖洗尼龍袋，直至水清為止。再將尼龍袋放入65 ℃烘箱內，烘干至恒重。

1.3 測定指標

王草樣品干物質(DM)、粗蛋白(CP)和粗脂肪(EE)的測定采用飼料常規分析法[15]；中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)的測定采用范氏(Van Soest)測定法[16]；飼料相對值(RFV，Relative feed value)計算方法參考D.A.Rohweder等[17]的方法，粗飼料分級標準參考文獻[18]，見表2。

表1 日糧組成與營養水平

Table 1 Dietary composition and nutrient levels of the basal diet(air-dry basis) %

1.預混料為每千克飼糧提供：VA 15 000 IU；VD 5 000 IU；VE 50 mg；Fe 9 mg；Cu 12.5 mg；Zn 100 mg；Mn 130 mg；Se 0.3 mg；I 1.5 mg；Co 0.5 mg

1.The premix provides the following per kilogram of diet：VA 15 000 IU；VD 5 000 IU；VE 50 mg；Fe 9 mg；Cu 12.5 mg；Zn 100 mg；Mn 130 mg；Se 0.3 mg；I 1.5 mg；Co 0.5 mg

1.4 瘤胃降解率和降解參數的計算方法

不同時間點的營養成分降解率(%)=[(降解前樣品營養成分含量-樣品降解后營養成分含量)/降解前樣品營養成分含量]×100%。

參照E.R.Φrskov等[6]提出的模型dP=a+b(1-e-ct)，利用最小二乘法計算飼料在瘤胃內的動態降解模型參數(a、b和c)，進一步計算有效降解率。待測飼料有效降解率(P)的測定公式：P=a+bc/(k+c)。

式中：dP表示t時刻降解率，a表示快速降解部分，b表示慢速降解部分，c代表b的降解速率(%/h)，t表示飼料在瘤胃內的培養時間(h)，P表示飼料在瘤胃內的有效降解率，k表示待測飼料的瘤胃流通速率(%/h)，本試驗條件下數值取0.02/h。

1.5 統計分析

采用SAS 9.0軟件和Excel 2003軟件進行數據處理和統計分析，差異顯著性檢驗采用鄧肯法。

2 結 果

2.1 不同生長高度王草營養成分和飼料相對值

不同生長高度王草的營養成分如表3所示，DM含量在12.06%～21.40%；CP 含量在5.94%～11.97%；EE含量在4.36%～6.27%；NDF含量在49.31%～72.08%； ADF含量在28.92%～46.80%； RFV在0.67～1.25。由上述結果可以看出DM、NDF、ADF含量隨生長高度增加而增加；CP、EE、RFV隨生長高度增加而降低，特別是在180 cm后顯著降低(P<0.05)。另外，參照粗飼料分級標準(表2)，不同生長高度王草粗飼料等級隨生長高度增加而降低，高于180 cm后營養價值較低。

2.2 不同生長高度王草在不同時間點DM的瘤胃降解率和降解參數

不同生長高度王草的干物質瘤胃降解率和降解參數如表4所示，隨著瘤胃消化時間延長，不同生長高度王草的DM降解率逐漸增加，48 h后降解率增加幅度減小。各個時間點的DM降解率隨著生長高度的增加而降低，其中除了6 h時120和150 cm組之間，12 h時120、150和180 cm組之間；24 h時120和150 cm組之間，48 h時150和180 cm組之間，72 h時120和150 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)，其他時間點不同生長高度王草的DM降解率均有顯著差異(P<0.05)。快速降解部分a隨著生長高度的增加而顯著降低(P<0.05)，僅180和210 cm組之間未達到顯著水平 (P>0.05)；慢速降解部分b隨著生長高度的增加呈現先增加后降低的趨勢，180 cm組最高，90 cm組最低，除了90和240 cm組、120和270 cm組、150和210 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)，其他生長高度之間差異顯著(P<0.05)；潛在降解部分a+b隨著生長高度的增加而顯著降低(P<0.05)，僅150和180 cm組之間未達到顯著水平 (P>0.05)；b的降解速率150 cm組最高，120 cm組最低，除了90和120 cm組、150和180 cm組、210和270 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)，其他生長高度之間差異顯著(P<0.05)；有效降解率(ED)隨著生長高度的增加而顯著降低(P<0.05)，僅120和150 cm組之間未達到顯著水平 (P>0.05)。

表2 RFV粗飼料分級標準

Table 2 RFV mixture quality standards

分級Qualitystandard特級Prime12345RFV/%>1．511．25～1．501．03～1．240．87～1．020．75～0．86<0．75

2.3 不同生長高度王草在不同時間點CP的瘤胃降解率和降解參數

不同生長高度王草的粗蛋白瘤胃降解率和降解參數如表5所示，隨著瘤胃消化時間延長，不同生長高度王草的CP降解率逐漸增加，48 h后降解率增加幅度減小。各個時間點的CP降解率隨著生長高度的增加而降低，其中除了12 h時120和150 cm組、210和240 cm組之間；24 h時120和150 cm組之間，48 h時120和150 cm組、210和240 cm組之間，72 h時120和150 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)，其他時間點不同生長高度王草的CP降解率均有顯著差異(P<0.05)。快速降解部分a隨著生長高度的增加而顯著降低(P<0.05)，僅180和210 cm組之間未達到顯著水平 (P>0.05)；慢速降解部分b隨著生長高度的增加呈現先增加后降低的趨勢，180 cm組最高，270 cm組最低，除了90、150和180 cm組、120和210 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)，其他生長高度之間差異顯著(P<0.05)；潛在降解部分a+b隨著生長高度的增加而顯著降低(P<0.05)；b的降解速率180 cm組最高，90 cm組最低，除了90和210 cm組、120和240和270 cm組、150和180 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)，其他生長高度之間差異顯著(P<0.05)；有效降解率ED隨著生長高度的增加而顯著降低(P<0.05)，120和150 cm組、210和240 cm組之間未達到顯著水平 (P>0.05)。

2.4 不同生長高度王草在不同時間點NDF的瘤胃降解率和降解參數

不同生長高度王草的中性洗滌纖維瘤胃降解率和降解參數如表6所示，隨著瘤胃消化時間延長，不同生長高度王草的NDF降解率逐漸增加，48 h后降解率增加幅度減小。各個時間點的NDF降解率隨著生長高度的增加而降低，其中除了6 h時120和150 cm組之間、12 h時120和150 cm組、180和210 cm組之間；24 h時120和150 cm組之間，48 h時120和150 cm組之間，72 h時120和150 cm組、180和210 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)，其他時間點不同生長高度王草的NDF降解率均有顯著差異(P<0.05)。快速降解部分a隨著生長高度的增加而顯著降低(P<0.05)，僅210和240 cm組之間未達到顯著水平 (P>0.05)；慢速降解部分b隨著生長高度的增加呈現先增加后降低的趨勢，180 cm組最高，240 cm組最低，除了90、240和270 cm組、150和210 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)，其他生長高度之間差異顯著(P<0.05)；潛在降解部分a+b隨著生長高度的增加而顯著降低(P<0.05)，其中90和120 cm組、150和180 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)；b的降解速率150 cm組最高，120 cm組最低，除了90和120 cm組、180和240 cm組、210和270 cm組之間未達到顯著水平外(P>0.05)，其他生長高度之間差異顯著(P<0.05)；有效降解率ED隨著生長高度的增加而顯著降低(P<0.05)，除了120和150 cm組、210和240 cm組之間未達到顯著水平 (P>0.05)。

3 討 論

3.1 不同生長高度王草營養成分動態變化

本研究中，不同生長高度王草營養成分的變化規律與許多已報道結果類似，即隨著生長時間的增加，植物由幼嫩逐漸成熟直至老化，干物質、有機物含量升高，粗蛋白含量逐漸下降，木質化程度逐漸增高，纖維物質含量明顯增高，適口性降低，整體營養價值呈下降趨勢。

飼用黑麥隨生育期延長，其產草量不斷增加，粗蛋白由31.71%下降至9.60%，中性洗滌纖維由36.89%上升至63.78%，酸性洗滌纖維由17.56%上升至36.31%，飼用品質不斷下降[19]。王草粗蛋白隨著株高的升高而降低，由14.95%下降至7.84%，變化趨勢與本研究相同[20]。紅三葉隨著生長年限的增加，粗蛋白含量降低、酸性洗滌纖維含量增加，營養價值呈下降趨勢[21]。高丹草隨著生育期的推后，粗蛋白含量迅速降低，而干草產量逐漸升高[22]。不同生長階段紫羊茅各營養物質的含量差異顯著，隨著生長階段的推進粗蛋白含量呈下降趨勢，中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量呈升高趨勢[23]。以上研究結果表明，植物本身的物質積累和化學成分含量存在一定的變化規律，選擇合適的利用時期非常重要。本研究中王草主要營養成分含量與課題組前期研究工作中結果吻合[24]，而與其他研究報道的結果略有差異[20，25]，營養成分含量的差異可能與生長環境、水肥條件、刈割茬次等因素有關，但這些差異均在正常范圍以內。飼料相對值RFV是目前美國惟一廣泛使用的粗飼料質量評定指數，本研究中王草生長高度為180 cm時RFV為0.87，等級為3級，營養價值較高；超過180 cm后粗飼料等級由3級降低為4級或者更低，營養價值明顯降低。根據粗蛋白等營養成分的變化規律和飼料相對值，王草生長高度低于180 cm時營養價值較高。

3.2 不同生長高度王草瘤胃降解特性

牧草DM的瘤胃降解率是影響干物質采食量的一個重要因素，反映牧草消化的難易程度，降解率高的牧草其動物的采食量可能也相應提高。本研究中不同生長高度王草的DM 降解率差異較大，同一時間點隨著生長高度增加降解率逐漸降低。另外，隨著牧草在瘤胃中培養時間的增加，DM的降解率逐漸增大，最終趨于穩定，符合粗飼料在瘤胃中降解的普遍規律。有學者對不同牧草的瘤胃降解特性進行了研究[26]，結果發現，DM降解率高的牧草a值較高，接近b值或者大于b值，而DM降解率低的牧草a值要遠小于b值，本研究結果頁符合這一規律，即隨著生長高度增加，DM的a值、潛在降解率和有效降解率卻隨之降低。牧草瘤胃降解率降低與其本身營養物質含量變化有關，而牧草收獲時期決定了牧草的品質，隨著生長周期的推后，牧草飼用品質下降，瘤胃降解率也隨之降低。本研究中，不同生長高度王草干物質瘤胃降解率均低于已報道的王草干物質瘤胃降解率[27]，可能與其采用的試驗動物黃牛的消化能力較強有關。生長高度180 cm王草DM的瘤胃降解參數與已報道的同為狼尾草屬牧草的象草的結果接近[26，28]。另外，本研究中生長高度小于180 cm王草的DM有效降解率與主要禾本科粗飼料相比，高于玉米秸稈、羊草、披堿草、中華羊茅、多葉老芒麥、紫羊茅，與玉米秸稈青貯、虎尾草接近，低于全株玉米青貯、燕麥草、狗尾草等[23,26,29-30]，結果表明王草在適宜的生長高度收獲利用，具有較高的DM瘤胃降解率。

蛋白質是評價飼料營養價值的重要指標之一，蛋白質的消化利用程度影響瘤胃微生物蛋白質的合成和氮在動物體內的沉積，與動物產品的質量緊密相關。牧草細胞壁中的纖維結構影響細胞內容物中蛋白質的降解，因此CP含量高低與其在瘤胃中降解率的高低可能存在差異，化學分析方法不能準確判斷牧草CP實際消化情況，通過瘤胃降解能對其可利用性作出較準確的判斷。有研究表明，牧草CP含量高有利于CP的降解，CP的有效降解率與快速降解部分呈極顯著強的正相關[4-5]。學者對肉羊飼料營養成分與消化率相關性的研究表明，飼料CP的消化率與飼料中CP的含量呈極顯著正相關，而與中性洗滌纖維(NDF)呈極顯著負相關[31]。紫羊茅隨著生長階段的推進，CP的瘤胃有效降解率呈明顯下降趨勢，可能與纖維成分增加有關[23]。本研究中，王草生長高度由低到高CP在瘤胃內各時間點的降解率、潛在降解率和ED隨之降低，可能與CP含量降低，纖維類物質增加有關，隨著植物的成熟老化，木質化程度加深影響氮的釋放和分解，與上述研究結果一致。本研究中王草CP的瘤胃降解率、有效降解率高于已報道的王草和其他幾種狼尾草屬牧草[24，27]，低于同為狼尾草屬牧草的象草的潛在降解率和ED (90 cm除外)[26]。另外，本研究中生長高度小于180 cm王草的CP有效降解率與主要禾本科粗飼料相比，高于玉米秸稈、羊草、中華羊茅、紫羊茅、虎尾草，與披堿草、多葉老芒麥、全株玉米青貯、玉米秸稈青貯、燕麥草、狗尾草接近[23,26,29-30]，結果表明王草在適宜的生長高度收獲利用，具有較高的CP瘤胃降解率。

纖維是反芻動物的一種必需營養素，與瘤胃正常功能和動物健康密切相關，中性洗滌纖維瘤胃降解率較準確的反映了飼料中纖維可利用程度，是評價反芻動物粗飼料營養價值的一個重要指標。飼料NDF的含量和組成會影響NDF的瘤胃降解率，所以不同粗飼料的瘤胃有效降解率也存在差異。有研究表明，飼料NDF的消化率與中性洗滌纖維(NDF)含量呈極顯著負相關[31]。另有研究發現，可以通過調節發酵底物水稻秸稈NDF的比表面積(Special surface areas，SSA)來調控瘤胃發酵和飼料利用[32]。紫羊茅隨著生長階段的推進，NDF的瘤胃有效降解率呈明顯下降趨勢，且NDF的有效降解率低于DM、CP[23]。本研究中，王草生長高度由低到高NDF瘤胃降解率隨之降低，可能與植物成熟老化、纖維類物質含量和類型的變化有關，與上述研究結果一致。本研究中，生長高度小于180 cm王草的NDF瘤胃降解率高于玉米秸稈、全株玉米青貯、狼尾草屬牧草、紫羊茅，與虎尾草、羊草、玉米秸稈青貯接近[23,26,29-30]，結果表明，與常用禾本科粗飼料相比，王草的NDF瘤胃降解率較高，生長高度小于180 cm時NDF可降解性更好。

值得注意的是不同研究條件下的粗飼料瘤胃降解結果有較大的差異，除了原料本身的差異如品種、產地、收獲時期、采樣方式、粉碎粒度等有關外，試驗動物種類、生理狀況及日糧類型等也可能造成這些差異，因此這些針對不同飼料采用不同動物進行的瘤胃降解試驗的特定研究結果對指導當地畜牧生產有重要意義，但對于其他地區只能作為參考。

4 結 論

王草主要營養成分隨生長高度增加而變化，其中CP隨生長高度增加而降低，ADF、NDF含量隨生長高度增加而升高，180 cm后粗飼料等級較低；不同生長高度王草瘤胃降解率在48 h前增長較快，48～72 h間逐漸趨于穩定，降解速率由低到高再降低；各個時間點的DM、CP和NDF降解率隨著生長高度的增加而降低；王草DM、CP和NDF的慢速降解部分在生長高度為180 cm時最高，降解速率在150或180 cm時最高；王草主要營養成分快速降解部分、潛在降解部分和有效降解率隨生長高度而降低；綜合主要營養成分含量、粗飼料等級和瘤胃降解特性，王草在生長高度低于180 cm時具有較高的營養價值。

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(編輯 郭云雁)

Rumen Degradation Characteristics of Kinggrass at Different Plant Heights

LI Mao1，ZI Xue-juan1,2，BAI Chang-jun1,ZHOU Han-lin1*，LIU Guo-dao1*

(1.TropicalCropsGeneticResourcesInstitute，ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences，Danzhou571737，China；2.CollegeofAppliedScienceandTechnology，HainanUniversity，Danzhou571737，China)

The aim of this experiment was to investigate the dynamics of nutrient composition and rumen degradation characteristics of Kinggrass at different plant heights in Hainan Black goat.Kinggrass was cut and sampled when the plants height were 90，120，150，180，210，240 and 270 cm，respectively，and their nutrient compositions were determined.Rumen degradability and effective digestibility (ED) of dry matter (DM)，crude protein (CP) and neutral detergent fiber (NDF) were determined by the rumen nylon-bag technique with 3 Hainan Black goats with permanent rumen cannulas.The results showed as follows：The nutrient composition of Kinggrass changed with increasing plant height，CP content decreased but acid detergent fiber (ADF) and NDF content increased，and Kinggrass had the lower mixture quality standard when the plant was higher than 180 cm.Kinggrass rumen degradability at different plant heights increased faster before 48 h，from 48 to 72 h gradually stabilized，and the rate of degradation of slowly degradable fraction from low to high and then decreased.Rumen degradability of DM，CP and NDF at different periods decreased with increasing plant height.The slowly degradable fraction of DM，CP and NDF were highest at 180 cm and the rate of degradation were highest at 150 or 180 cm.The rapidly degradable fraction，potentially degradable fraction and ED of Kinggrass decreased with increasing plant height.In conclusion，considering nutrient composition，mixture quality standard and rumen degradation characteristics of Kinggrass at different plant heights，it have the higher feeding value when the plant is lower than 180 cm.

kinggrass；plant height；nutrient composition；nylon-bag technique；rumen degradability

10.11843/j.issn.0366-6964.2015.10.013

2014-11-04

海南省自然科學基金(314127)；中國熱帶農業科學院基本科研業務費(1630032014001)

李 茂(1984-)，男，四川綿陽人，碩士，助理研究員，主要從事熱帶牧草和反芻動物營養研究，E-mail：limaohn@163.com

*通信作者：周漢林，研究員， E-mail：zhouhanlin8@163.com；劉國道，研究員， E-mail:liuguodao2008@163.com

S815.4

A

0366-6964(2015)10-1806-10