巨菌草在動物飼養和生態改善領域的應用研究進展

趙曉登 李玉帥 陳騰達

摘要 ? ?巨菌草具有適應性廣、抗逆性強、根系發達、營養含量豐富、產量高等特點，近年來在動物飼養和生態改善領域得到了廣泛應用。本文綜述了近年來巨菌草在動物飼養和生態改善領域的最新研究應用進展，對其存在的問題進行討論，并對其發展前景提出了建議，以期為巨菌草的開發利用提供參考。

關鍵詞 ? ?巨菌草;動物飼養;生態改善;應用

中圖分類號 ? ?S543+.9 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）13-0197-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract ? ?Pennisetum giganteum has the characteristics of wide adaptability，strong resistance， developed root， rich nutrient content， high yield， etc.， has been widely applied in the field of animal husbandry and ecological improvement in recent years. This article summarized the latest research and application progress of P. giganteum in animal breeding and ecological improvement in recent years， discussed its existing problems， and proposed its development prospects， so as to provide a reference for the development and utilization of P. giganteum.

Key words ? ?Pennisetum giganteum; animal feeding; ecological improvement; application

巨菌草（Pennisetum giganteum）為多年生禾本科直立叢生植物，生長快、產量高、光合作用效率高，根系發達，抗逆性強[1-4]，具有較強的分蘗能力，莖粗可達3.5 cm，株高最高可達7.08 m，可以減輕土壤侵蝕，有效改善土壤物理性質，增加土壤中有機物和微生物的含量，防治土地荒漠化，減小土壤風蝕[5-6]。巨菌草地上生物量巨大，南方種植的巨菌草地上生物量可達300～500 t/hm2，植株葉片光合速率高，為50～70 mg CO2/（dm2·h）[7-8]，并且蛋白質、礦物質、維生素等營養成分含量豐富，是一種高產優質的新型牧草[9]。

巨菌草對重金屬具有較好的富集能力，對于土壤性質的改善具有良好的效果[10-12]。同時，巨菌草的引種和標準化種植對于促進飼養業發展以及環境改善具有較大作用[13-14]。本文對巨菌草在動物飼養和生態治理改善的相關研究及應用進行綜述，對目前存在的一些問題進行討論，并對其發展前景進行展望。

1 ? ?動物飼養

1.1 ? ?營養成分

營養成分、消化率、自由采食量和抗營養因子等性狀是衡量飼草品質的重要指標[15]。單寧通常被認為是牧草中的抗營養因子，一方面是因為單寧可以和牧草中的蛋白質、維生素等進行絡合，最終導致這些營養物質利用效率下降;另一方面因為單寧是影響牧草適口性的決定因素，牧草中的單寧含量若達到1%以上時牧草會出現苦澀味，減少畜禽食量;若牧草中的單寧含量達到2%，則會直接導致畜禽出現停食現象，因而一般認為優質牧草的粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、無氮浸出物灰分等營養成分含量相對較高，而單寧等抗營養因子的含量相對較低[16-21]。

陳碧成等[22]通過測定巨菌草生長到90、130、170、210 d時的常規營養成分及氨基酸含量發現，粗蛋白含量在90 d時最高，并隨著生長時間的延長而下降;粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量均隨著生長時間的延長而增加;總氨基酸含量隨著生長時間的延長而下降，在90 d時總氨基酸含量最高;總氨基酸/粗蛋白、總必需氨基酸/總氨基酸均呈現高—低—高的變化趨勢，與常規牧草相似[23-24]。丁 ?銘等[4]通過刈割不同生長期的巨菌草來測定巨菌草在不同生長期的蛋白質、脂肪、纖維、灰分、維生素等指標含量，并與黑麥草、高粱草、甜高粱等常規牧草進行對比，最終發現，巨菌草的營養成分含量與其他牧草接近，但產量遠高于其他牧草。

謝焰鋒等[16]利用林酚-比色法測定生長到1、2、3個月巨菌草葉片的單寧含量。結果表明，生長1、2、3 個月巨菌草葉片的單寧含量分別為8%、10%和13%，與其他牧草相比處于中間水平，單寧含量隨著生長時間的延長而增加。據報道，對于肉豬和禽類而言，飼草中單寧含量以1.0%以下為最佳;但對于反芻動物而言，由于其對單寧的耐受性較高，飼草中單寧含量在5%以下即可[19-20]。綜上所述，巨菌草適口性較好，可用于飼喂牛、羊、豬、兔、鵝、鴨等草食畜禽。而在生產中一般巨菌草生長1個月較嫩的時候用來喂養豬、兔和鵝等畜禽，在2～3個月時由于生物量變大而單寧含量稍高，適宜喂養牛、羊等牲畜[16]。

1.2 ? ?飼養效果

由于巨菌草適口性好，植株內脂肪、蛋白質等營養物質含量高，并且地上生物量巨大，作為優質飼草在動物飼養領域的研究應用愈加廣泛[25-26]。

杜森有等[27]通過應用玉米秸稈青貯、帶穗玉米青貯和巨菌草青貯對夏秦雜交牛進行飼喂來探索巨菌草對肉牛的增重效果。結果表明，巨菌草是目前陜北地區的優質飼牛牧草，用巨菌草飼喂肉牛，效果頗佳，牛采食后毛色亮澤，肉質緊實，與喂養玉米秸稈青貯、帶穗玉米青貯相比，巨菌草飼喂的增重效果極其明顯。因此，在生產中推廣應用巨菌草可提高肉牛生產性能，降低生產成本，增加養牛經濟效益，適于農區推廣應用。

劉長波等[28]通過肉羊育肥的飼喂試驗發現，在相同條件下的精料中添加相同重量的新鮮巨菌草、新鮮飼用玉米以及新鮮甜高粱對于肉羊增重效果無差異，而巨菌草的生物產量遠高于其他2種植物。由此可見，就肉羊的增重效果而言，巨菌草可取代飼用玉米和甜高粱成為新的優質飼草。

顧麗紅等[29]采用黃炎坤等[30]使用的青綠飼料（主要是聚合草、苜蓿、三葉草、等混合牧草）飼喂青年肉種鴨和繁殖期肉種鴨的方法，比較應用巨菌草代替部分飼料飼養生長期北京鴨與使用精飼料飼喂北京鴨的飼喂效果。結果表明，前期用巨菌草喂食后，飼肉鴨生長速度放緩，生長期延長，但9周齡體重無顯著差異。采用巨菌草代替40%的飼料喂養后，鴨肉中脂肪含量明顯降低，更有利于人體健康。此外，有害物質測定結果顯示，用巨菌草喂食后，北京鴨的有害物質含量均達到國家食品安全級別。除此之外，喂食巨菌草后北京鴨的有害物質含量降低。

2 ? ?生態改善

2.1 ? ?鹽漬地改良

鹽漬土是我國最主要的中低產土壤類型之一，主要分布在西北、華北、東北及沿海地區，總面積約為3.6×107 hm2，占全國可利用土地面積的4.88%，同時也占世界鹽漬地總面積的1/10[31-32]。十幾年來，我國北部地區生態環境嚴重惡化，農田次生鹽漬化土地面積已達667萬hm2，同時還有大面積的潛在鹽漬化土地，土壤鹽漬化已成為主要的環境問題之一。因此，改良鹽漬化土地，是擴大耕地面積、提高土地利用率、解決現有人口對土地壓力的有效措施之一[33-34]。

2013年，在內蒙古阿拉善盟巴音木仁蘇木查漢套海烏蘭布和沙漠邊緣的鹽漬地進行鹽漬地巨菌草種植的技術試驗，通過對不同類型鹽漬地巨菌草的生物學特性研究表明，巨菌草在砂質化鹽漬地的表現最佳，在土質鹽漬地的表現較差，但總的來看，巨菌草在治理鹽漬地方面具有可行性，尤其是砂化鹽漬地，治理效果突出。此外，巨菌草在鹽漬地的生物量大且根系發達，有利于固定土壤，對土壤改良起到了重要作用[35]。

2.2 ? ?重金屬土壤修復

土壤是人類生存與發展不可或缺的資源，是人類生存環境的重要組成部分。隨著我國現代化進程的加快，大量重金屬隨著工業生產、農業施肥、不合理灌溉和礦石開采等工程技術進入土壤，重金屬進入土壤的速度逐漸超過土壤自凈能力和容量，導致不同程度的土壤污染。由于重金屬具有生物毒性強、不可降解性、易遷移性、隱蔽性等特點，并且能通過食物鏈的富集威脅人類的健康和生命，因而對重金屬污染土壤進行修復也日益成為國際和國內關注的熱點[36-37]。

植物修復技術（Phytoremediation）是近年來興起的一種高效低耗、不易造成二次污染，同時具有美化景觀作用的綠色生態技術，在清除土壤重金屬污染方面有著廣泛的應用前景[38]。王麗萍等[39]研究發現，巨菌草對Cd具有較好的吸收和富集能力，并且對Cd污染的土壤具有較強的忍耐性，因而在修復Cd污染土壤方面具有較強的優勢。徐 ?磊等[12]通過進行植物對Cu、Cd復合污染土壤的修復試驗，對比研究了巨菌草、土著植物金黃狗尾草、香根草、海州香薷對Cu、Cd復合污染土壤的修復效果。最終發現，與其他3種植物相比，巨菌草對Cu、Cd的絕對富集量最大，對Cu、Cd復合污染土壤的修復潛力最好。崔紅標等[40]通過盆栽試驗發現，石灰和磷灰石的添加可以增加巨菌草的生物量，降低巨菌草對重金屬的吸收，且高劑量的石灰更能有效地通過巨菌草轉移土壤中的重金屬，因而通過連續或間斷追施石灰，聯合具有一定經濟價值的巨菌草，進而達到對重金屬污染土壤修復的目的，還可以獲得一定的經濟效益和生態效益[41]。張家偉[36]研究發現，外源添加表面活性劑TX-100、茶皂素、螯合劑EDTA和檸檬酸可以在一定程度上增強巨菌草對重金屬污染蔬菜基地土壤的修復能力。

2.3 ? ?防風阻沙效益

沙障是一種高效的防風固沙措施，目前多采用機械沙障與生物措施相結合的方法，不僅可以防風固沙，而且還是生態治理、生態修復的重要組成部分[42-43]。此外，沙障還具有調節氣候、改良土壤的作用[44]。地表作物留茬可以降低風速、減少風沙中沙物質含量，進而達到保護地表的目的。在風沙活動頻繁的地區，地表作物留茬可以減小風力和流沙，起到良好的沙障作用[45-47]。

2015年，在巴彥淖爾市磴口縣劉拐沙頭的烏蘭布和沙漠沿黃段地（東經106°9′58.79″，北緯40°9′58.79″）進行了巨菌草留茬沙障研究[48]。結果表明，巨菌草留茬沙障防風固沙效果明顯，并且作用效果與沙障高度以及行距有關，沙障高度相同時，行數越多，間距越小，效果越明顯;且留茬沙障具有防止地表風蝕作用，高30 cm、行距2 m的3年沙障抗風蝕作用效率達50.79%。巨菌草留茬沙障可增加表層0～20 cm的土壤含水率，降低土壤容度，增加總孔隙度，且分選度較好;設置3年的巨菌草留茬沙障內有灌木及草本植物出現。因此，在干旱地區進行巨菌草留茬沙障推廣時應兼顧生態和經濟效益，行距2 m、高30 cm時的模式性價比最佳。

2.4 ? ?增強土壤肥力

林興生等[49]在福建省閩清縣豐達生態農業大觀園菌草示范基地（東經118°30′～119°01′，北緯25°55′～26°33′）進行了荒坡地種植巨菌草對土壤肥力影響。研究表明，荒坡地上不同生長年限的巨菌草與未種植巨菌草相比，其土壤pH值、有效磷、堿解氮、速效鉀及有機質含量都處于較高水平，并且荒坡種植巨菌草的土壤有機質含量隨巨菌草生長年限的增加而先上升后下降，但仍較未種植巨菌草的荒坡土壤含量水平高，與花互米草的研究結果相同[50]。因此，巨菌草種植可在一定程度上提高土壤肥力。

3 ? ?問題

巨菌草作為一種產量高、抗逆性強、應用范圍廣的優質菌草，近年來已在動物飼養和生態改善領域取得了顯著的成果。大量研究證明[22-25]，無論是營養成分還是產量產能都達到優質飼草的標準，并且已逐漸大規模應用于飼養行業;在一些重金屬污染和風沙地區的種植也顯示出了良好的生態修復作用[39-42]，特別是利用巨菌草治理生態脆弱地區也成為一種新的有效治理模式，具有廣闊的發展前景[51]。目前也存在著一些不足之處。一是在寒冷地區種植巨菌草存在難以越冬的問題，品種抗寒性差，導致在西部、北部地區的種植成本極高，產量不高，難以廣泛推廣[52]。二是高產栽培技術的研究仍處于初始階段，對其需水量以及低溫的耐受度研究仍舊不足，大多數地區的栽培種植沒有統一的高產標準，經濟效益以及生態效益良莠不齊，這也是導致推廣存在困難的因素之一。三是對生態改善的適用條件研究不足，特別是對重金屬污染土壤的要求和鹽漬地的適應范圍尚未明確，研究證據缺乏，基礎研究相對薄弱。

4 ? ?建議

總之，今后應側重加強對巨菌草的品種改良，可以利用植物基因工程等現代育種技術解決巨菌草的耐寒性、品質及產量改良等問題，建立品種優勢;加強基礎研究，明確巨菌草的生理機理，同時也為巨菌草的生物資源利用提供理論基礎;在不同氣候區域建立巨菌草的高產栽培標準，在保障生態效益和經濟效益的基礎上向著標準化、產業化、國際化方向發展。

5 ? ?參考文獻

[1] 林占熺，林輝.菌草學[M].北京：中國農業科學技術出版社，2009.

[2] 董曉娜，陳喜蓉，鐘劍鋒，等.巨菌草栽培靈芝試驗初探[J].熱帶林業，2013，41（1）：39-40.

[3] 馬曉龍，汪志紅，楊紹麗，等.巨菌草栽培平菇配方篩選試驗[J].食用菌，2016，38（2）：42.

[4] 丁銘，王龍清，張旭，等.巨菌草與其他飼草的營養成分比較[J].安徽農業科學，2015， 43（35）：172-173.

[5] 黃國勇.應用菌草技術治理寧夏荒漠化土地的研究與展望[J].防護林科技，2011（2）：46-48.

[6] 鄭金英，陳麗鳳，林占熺.菌草產業成長及其多功能性探析[J].中國農學通報，2011，27（1）：304-308.

[7] 姚娜，賴志強，易顯鳳，等.四個象草品種生產性能的比較[J].廣西畜牧獸醫，2015，31（2）：59-61.

[8] 丁銘，白璐，王龍清.巨菌草引進試驗及栽培種植技術[J].農村科技，2013（12）：60-61.

[9] 張進國，雷荷仙，黎紀鳳，等.巨菌草在不同海拔高度的生長表現[J].貴州農業科學，2013（3）：112-115.

[10] 何書惠.巨菌草抗旱性能及重金屬鎘污染修復特性研究[D].雅安：四川農業大學，2015.

[11] 李林鮮，張世熔，徐小遜，等.巨菌草在鎘脅迫下的耐性和富集特征研究[J].安全與環境學報2016，16（4）：258-263.

[12] 徐磊，周靜，梁家妮，等.巨菌草對Cu、Cd污染土壤的修復潛力[J].生態學報，2014，34（18）：5342-5348.

[13] 彭露，楊一帆，侯有明，等.福建省引種巨菌草的生物安全性評價[J].福建農業學報，2014，29（11）：1132-1137.

[14] 林占熺，童金阜.巨菌草種植方法及其作為生物質能源發電的應用：中國，CN200810071521.0[P].2008-12-17.

[15] 白史且，杜逸.飼草品質育種研究進展[J].草業與畜牧，1992（3）：16-19.

[16] 謝焰鋒，許林，戢小梅，等.巨菌草單寧成分的提取和測定[J].湖北農業科學，2015，54（17）：4250-4252.

[17] 郭彥軍，張德罡，龍瑞軍，等.高山灌木和牧草縮合單寧含量季節變化動態研究[J].四川草原，2004（6）：3-5.

[18] 李素群，吳自立.紅豆草中單寧的分光光度法測定[J].草業學報，1993，2（2）：52-55.

[19] 牛菊蘭，馬文生.紅豆草中單寧對過瘤胃蛋白的保護研究[J].草業科學，1995，12（3）：60-62.

[20] BARRY N T，FORSS D A.The content of vegetative lotus condensed tannin pedunculatus，its regulation by fertiliser application，and effect upon protein solubility[J].J Sci Food，1983，34：1047-1056.

[21] 牛鋒，趙宗蕃，徐繼芳，等.營養酸模中抗營養因子：單寧酸動態變化規律的對比試驗研究[J].中國草地，2002，24（3）：46-51.

[22] 陳碧成，林潔榮，羅宗志，等.巨菌草不同生長時間的常規營養成分及氨基酸含量測定[J].貴州農業科學，2016，44（1）：101-103.

[23] 劉太宇，鄭立，喬宏興，等.黃河灘區2種禾本科牧草不同生育期氨基酸瘤胃降解特性研究[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2011，39（2）：80-86.

[24] 劉太宇，聶芙蓉，劉慶華，等.黃河灘區6種牧草不同生育期粗蛋白和氨基酸含量的動態分析[J].西北農林科技大學學報（自然科學版），2009，37（1）：11-16.

[25] 雷荷仙，張進國，黎紀鳳，等.海拔高度對巨菌草生長性能的影響試驗[J].貴州畜牧獸醫，2012，36（6）：59-63.

[26] 常艷，白永勝，常金財，等.巨菌草引種試驗[J].林業實用技術，2014（12）：32-34.

[27] 杜森有，陳朋剛.巨菌草青貯飼料飼喂肉牛的研究[J].畜牧與飼料科學，2018，39（10）：31-32.

[28] 劉長波，陳學俊，柴旭峰，等.玉米加中藥制劑、巨菌草和甜高粱在肉羊育肥中的飼喂試驗報告[J].中獸醫學雜志，2016（6）：10-11.

[29] 顧麗紅，劉圈煒，邢漫萍，等.巨菌草飼喂北京鴨的效果分析[J].中國家禽，2017，39（12）：61-63.

[30] 黃炎坤，王彩玲，韓占兵.人工栽培牧草在肉鴨生產中的應用研究[J].動物科學與動物醫學，2002，19（4）：48-51.

[31] 楊勁松.中國鹽漬土研究的發展歷程與展望[J].土壤學報，2008，45（5）：837-845.

[32] 胡明貴，張德魁.鹽漬地人工苜蓿草地生產力與土壤改良研究[J].安徽農業科學，2008，36（17）：7421-7422.

[33] 王尊親.中國鹽漬土[M].北京：科學出版社，1993.

[34] GUMA I R，PADRO，N-MEDEROS M A，SANTOS-GUERRA A，et al.Effect of temperature and salinity on germination of Salsola vermiculta L.（Chenopodiaceae） from Canary Islands[J].Journal of Arid Environme-nts，2010，74：708-711.

[35] 林占熺，林冬梅，蘇德偉，等.不同類型鹽漬地對巨菌草生物學特性的影響初探[J].西南農業學報，2015，28（2）：675-680.

[36] 張家偉.螯合劑和表面活性劑強化巨菌草修復鉛鎘復合污染土壤研究[D].廣州：廣東工業大學，2016.

[37] LIU Z L，HE X Y，CHEN W，et al.Accumulation and tolerance characa-cter of cadmium in a potential hyperaccumulator-Lonicera japonica Thunb[J].J Hazard Mater，2009，169：170-175.

[38] 聶發輝.鎘超富集植物商陸及其富集效應[J].生態環境，2006，15（2）：303-306.

[39] 王麗萍，張健，胡紅玲，等.巨菌草對鎘污染土壤的修復特性[J].應用與環境生物學報，2015，21（4）：725-732.

[40] 崔紅標，梁家妮，周靜，等.磷灰石和石灰聯合巨菌草對重金屬污染土壤的改良修復[J].農業環境科學學報，2013，32（7）：1334-1340.

[41] HOU X C，FAN X F，WU J Y，et al.Evaluation for production potentials of bioenergy grasses grown in abandoned sandpits in Beijing suburb[J].Journal of natural resources，2011，26（10）：1768-1774.

[42] 唐進年，張盹明，徐先英，等.不同人工措施對沙質荒漠生態恢復與重建初期效應的影響[J].生態環境，2007，16（6）：1748-1750.

[43] 韓致文，王濤，董治寶，等.風沙危害防治的主要工程措施及其機理[J].地理科學進展，2004，23（1）：13-21.

[44] 王葆芳，王志剛，江澤平，等.干旱區防護林營造方式對沙漠化土地恢復能力的影響研究[J].中國沙漠，2003，23（3）：30-35.

[45] 楊陽.庫布其沙漠灌溉農田沙害防治體系效益分析[D].呼和浩特：內蒙古農業大學，2017.

[46] 董立江.帶狀留茬間作農田防風效應的原位測試研究[D].呼和浩特：內蒙古農業大學，2009.

[47] 劉目興，劉連友.農田休閑期作物留茬對近地表風場的影響[J].農業工學報，2009，25（9）：295-300.

[48] 王強.巨菌草留茬沙障防風阻沙效益研究[D].呼和浩特：內蒙古農業大學，2018.

[49] 林興生，林占熺，林冬梅，等.荒坡地種植巨菌草對土壤微生物群落功能多樣性及土壤肥力的影響[J].生態學報，2014，34（15）：4304-4312.

[50] LIAO C Z，LUO Y Q，JIANG L F.Invasion of Spartina alterniflora enha-nced ecosystem carbon and nitrogen stocks in the Yangtze Estuary[J].Ecosystems，2007，10：1351-1361.

[51] 劉鳳山，林輝，林興生，等.巨菌草對生態脆弱區治理與修復的研究進展[J]貴州農業科學，2017，45（7）：111-113.

[52] 鄭華坤，林雄杰，林輝，等.巨菌草（Pennisetum giganteum）研究進展[J].福建農林大學學報，2019，48（6）：681-686.