不同采集地豬屎豆營養差異及對黑山羊瘤胃消化的影響

孫郁婷， 呂仁龍， 王燕茹， 袁秉琛， 程 誠， 周漢林， 楊虎彪*

（1.海南大學熱帶作物學院，海南海口 570228；2.中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所，海南海口 571101；3.海南大學林學院，海南儋州 571737；4.中國熱帶農業科學院試驗場，海南儋州 571737；5.中國熱帶農業科學院湛江實驗站，廣東湛江 5240134）

豬屎豆（Crotalaria pallida）為豆科蝶形花亞科豬屎豆屬一年生草本植物，具有耐瘠、耐旱、粗生易長的特點，其植株生物量高，營養價值豐富，目前主要用于綠肥，植株所含有的生物堿可應用于抗癌等方面。研究發現，豬屎豆（野生品種）初花期粗蛋白質21.00%、粗纖維20.70%、粗脂肪2.30%、粗灰分7.00%、鈣1.36%、磷0.48%，營養參數具有作為飼用植物推廣應用的巨大潛能（鄒知明等，2008）。另一方面，豬屎豆中含有非營養物質野百合堿（Crotaline）（Verdoom等，1992），在動物利用方面存在一定風險，因此制約了飼用化發展。Duke等（1981）的研究發現，豬屎豆鮮葉中的生物堿在經過曬干后完全被降解，這暗示了合理的加工處理可能會有效分解豬屎豆中的毒性物質。

研究表明，不同豬屎豆資源含量的差異較大，且在整個生長周期內僅有少量增高。在眾多豬屎豆資源中，存在一些野百合堿含量極低或未檢出的品種，如光萼豬屎豆和三尖葉豬屎豆（張新蕊，2011）。Metha等（2021）試驗表明，在反芻動物飼糧中添加豬屎豆屬的菽麻青貯飼料可顯著提高干物質（DM）、有機物（OM）和粗蛋白質（CP）在瘤胃內的消化率，同時顯著提高瘤胃內丙酸產量。在前期工作中，研究團隊從300余份資源中帥選了12份未檢出野百合堿的豬屎豆樣本，這些資源具有作為飼用材料廣泛種植的潛力，本研究目的是針對篩選出的12份資源，進行集中栽培，評價其營養參數及在瘤胃內對干物質消化和瘤胃發酵的影響，探討其作為新型蛋白飼料的可行性。

1 材料與方法

1.1 栽培管理 供試材料由國家熱帶牧草種質資源中期（備份）庫提供。庫中保存300余份來自不同國家和地區的豬屎豆資源，委托武漢邁特維爾生物科技有限公司，經代謝物靶向檢測，篩選出未檢測到野百合堿和光萼野百合堿的12份資源作為本試驗對象，各資源采集地如表1所示。

表1 試驗材料

在農業科學院熱帶作物牧草基地（N19°31′22.63″，E109°34′36.00″）選定2塊試驗田，設定36個小區（5 m×6 m）。2021年9月4日將篩選出的12份材料種子經過挑選切種后用80℃熱水浸泡2 h，待種子吸漲后，播種至裝有育苗基質的育苗杯中。9月6日種子出苗，而后根據幼苗生長狀況進行補苗，待幼苗生長到10 cm高左右時，移栽至試驗田中（每個資源分別移栽至3個小區中），行距35～40 cm。植株生長期間，定時施肥4次（平均每30 d施肥一次，施肥量約為15 g復合肥/株）。自出苗日起，以各個小區為單位分別觀察各植株有20%開花時，進行刈割。將收割的樣品置于80℃烘箱烘干48 h，磨成粉樣，用于營養分析。本試驗期間天期情報來源于海南氣象信息服務網數據，如表2所示。本試驗所栽培的各資源根據不同植株從出苗到初花期所用天數分成3個小組（表3）進行試驗統計分析。

表2 2021年9～12月儋州市天氣概況

表3 不同品種豬屎豆生長天數分組及莖葉比

1.2 株高及莖葉比測定 刈割前，在每個小區內隨機取10株，測量其從地面到植株最高部位的絕對高度，取平均值為株高。刈割的植株將莖和葉部分離，分別放入80℃烘箱進行48 h烘干，測定干物質含量并計算莖葉比（干物質基礎）。

1.3 土壤采集與成分分析 在試驗田中隨機選擇10個點，分別取0～20 cm土樣和20～40 cm土樣，分別過40目篩，各土壤樣品參照《土壤農業化學常規分析方法》測定速效鉀、有效磷、氨態氮、硝態氮有機質和全氮含量（表4）。

表4 試驗地土壤理化性質及營養成分

1.4 豬屎豆營養成分測定 將干燥粉樣參照Van Soest等（1991）的方法，分析中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）、粗蛋白質、磷（P）、鉀（K）、粗纖維（CF）、粗脂肪（EE）及粗灰分（CA）含量。

1.5 體外培養試驗 體外培養方法參考呂仁龍等（2019）的試驗。選用4只平均體重15.5 kg的海南黑山羊，單獨飼養在代謝籠中。按照山羊營養能量維持標準進行飼喂，每日8：30和16：00分別飼喂（粗飼料與精飼料的比例為5：5，粗飼料部分選用新鮮的王草），自由飲水、礦鹽。早晨飼喂2 h后，分別抽取4只山羊的瘤胃液，保存于玻璃密封瓶中，39℃水浴條件下帶回實驗室。再通過四層紗布過濾，過濾后的瘤胃液等比例混合后再與緩沖液按1：2的比例混合（緩沖液在使用前應置于39℃水浴中，通入CO2去除溶液中的空氣）。在50 mL玻璃培養瓶中稱取培養樣品約0.3 g，再抽取30 mL培養液緩慢注入瓶中。通入CO2排凈瓶中的空氣使其處于厭氧狀態。密封后，將樣品置于39℃水浴搖床中連續培養6 h，振蕩頻率為50次/min。

1.5.1 干物質消化率 采用過濾法測定干物質消化率（NRC，2001）。用抽濾瓶和布氏漏斗將培養液和殘渣泵入濾紙上，將有殘渣的濾紙放入100℃烘箱烘干12 h，取出稱量。計算公式如下：

1.5.2 瘤胃發酵特性 培養結束后，用一個微量注射器從瓶口處注入100 μL福爾馬林溶液停止反應。用玻璃注射器測定培養瓶內氣體總量，使用雷磁PHS-3C精密pH計測定培養液的pH。培養液各揮發性脂肪酸（VFA）組成含量采用高效氣相色譜儀（GC，安捷倫，7890B）測定。GC設定條件為：色譜柱為HP-INNOWAX（19091N-133）毛細管柱，30 m×0.25 mm×0.25 μm；柱溫為160℃，汽化室溫度為200℃，氮氣流速為30 mL/min，氫氣流速為60 mL/min，空氣流速為360 mL/min，進樣量為1 μL。利用苯酚次氯酸鈉比色法對揮發性氨態氮的含量進行分析，取1 mL培養液稀釋液，加入4 mL的0.2 mol/L鹽酸溶液，再加入苯酚和次氯酸鈉混勻后放入60℃水浴鍋中加熱，顯色10 min后冷卻，用波長設定為560 nm的分光光度計測定吸光度。

1.6 統計分析 試驗數據采用SAS 9.2軟件（SAS，2004）進行統計分析，各品種豬屎豆營養成分和體外發酵特性等采用單因素方差進行分析，以P＜0.05作為差異顯著性標準。

2 結果與分析

2.1 不同豬屎豆的生長周期 不同的豬屎豆品種在相同栽培條件下從出苗到初花期時間不同。其中T1、T3和T9材料的平均用時72 d。T4、T7、T8和T12樣品，平均用時87 d。T2、T5、T6、T10和T11樣品，平均用時97 d。莖葉比方面，各品種都表現出葉片部分干物質量顯著大于莖部。在12個品種中，T1莖葉比值最低，約為0.18。T6莖葉比值最高，約為0.59。在株高方面，第一組T1（78.3 cm），第二組的T4（89.8 cm）和T12（91.4 cm）和第三組的T2（89.4 cm）和T10（88.3 cm）在各分組中表現最高。

2.2 不同品種豬屎豆的營養成分變化 由表5可知，在第一組中（平均栽培期72 d），T1、T3和T9之間，除酸性洗滌纖維和磷含量以外，其他營養參數含量沒有顯著差異。T9的磷（0.18% DM）和酸性洗滌纖維（20.8% DM）含量，顯著高于其他兩個品種，其中，磷含量高約16%、酸性洗滌纖維高出約73 %（P＜0.05）。第二組中（平均栽培期87 d），T12的中性洗滌纖維含量約為42.9% DM，高出其他品種約16%（P＜0.05），粗蛋白質含量中，T4和T8表現最高，約為38.5% DM，顯著高于其他品種含量17%左右（P＜0.05），T4的酸性洗滌纖維（15.1% DM）和鉀（5.39% DM）含量分別顯著高于其他品種約19%和24%。第三組品種中（平均栽培期97 d），各品種的粗蛋白質和中性洗滌纖維含量沒有顯著差異。

表5 不同品種豬屎豆莖葉混合營養成分

2.3 體外培養后對不同品種豬屎豆干物質消化率和發酵參數的影響 由表6可知，12份經過培養后的豬屎豆資源，培養液發酵參數未見異常。在第一組中（平均栽培期72 d），T1和T3的干物質消化率約為36.4% DM，二者之間沒有顯著差異，但高于T9（31.5% DM）約16%左右（P＜0.05），各品種的揮發性氨態氮含量沒有顯著差異，產氣量方面，T1和T3之間無顯著差異，平均為19.5 mL/g，略高于其他品種。T9（21.2%）的丙酸含量顯著低于T1（23.4%）和T3（23.3%）（P＜0.05）。在第二組中（平均栽培期86 d），T4和T12的干物質消化率無顯著差異，但高于T7和T8（P＜0.05）。T4的揮發性氨態氮含量最高，約為0.60 mg/100 mL，顯著高于T7、T8和T12，且三者之間無顯著差異（P＞0.05）。揮發性脂肪酸方面，T4（67.2%）和T12（68.7%）的乙酸含量顯著高于其他兩個品種，而T12（20.8%）的丙酸含量顯著低于其他品種10%左右（P＜0.05）。第三組品種中（平均栽培期97 d），T5的干物質消化率最高，為37.5%。各資源的揮發性氨態氮濃度沒有表現出顯著差異。T11（69.1%）的乙酸含量在同組中最高（P＜0.05），顯著高于其他品種，丙酸（20.5%）含量相比其他品種含量顯著偏低約15%（P＜0.05）。

表6 不同品種豬屎豆莖葉混合體外培養產氣、pH及瘤胃發酵情況

3 討論

牧草的株高、莖葉比及營養成分等是判定生產性能的主要參數（謝金玉，2018）。不同品種和來源地影響植株的生長和營養特征（郝振帆，2021），氣溫、光照和降雨量也是影響植物生長性能的重要因素（Lv等，2021）。本試驗期間，11月開始以后的氣溫較低，這可能直接影響了植物株高，在秋冬季節栽培豬屎豆可能生產效率會大大降低，與此同時，11～12月的降雨量嚴重不足，這也直接導致作物生長緩慢。海南地區，柱花草作為常見豆科牧草在部分地區被種植，蔣亞君等（2017）測得柱花草的自然株高均值為55.9 cm，顯著低于豬屎豆（本試驗平均植株高度為81.2 cm）。另一方面，植物根系的發達程度直接影響養分的吸收與合成，截至目前，鮮見關于豬屎豆根系研究，明確根系生理和生長狀態，更便于篩選更為高效的品種進行推廣栽培（強勝等，2006）。牧草的莖葉比影響全株營養組成以及對反芻動物適口性和采食率（趙明坤，2006），研究對比了幾種常見牧草資源的莖葉比情況，其中，苜蓿草約為1.10（柴鳳久，2005）、紫色象草約為0.98（易顯鳳，2015）以及王草約為0.78（陳勇，2009），都遠遠大于豬屎豆（0.37）。植物的主要營養幾乎都集中在葉片部分（Konrad等，2001），豬屎豆繁茂的葉量更加凸顯了作為優質牧草的巨大優勢。

本試驗中，各資源的粗蛋白質含量都表現了豆科植物的優越性，其含量均在30%以上，特別是T1、T4、T8，均超過38%。這也遠遠高于目前熱帶地區常見粗飼料資源，紫花苜蓿（17%～18%）（萬素梅，2004）、木薯莖（20.0%～36.4%）（Castellanos等，1994）、柱花草（14%～18%）（賴志強，2012）及王草（7%～9%）（譚文彪，2008）。研究表明，早期收割的牧草可以得到較高濃度的粗蛋白質含量（Lv等，2017），本試驗中，第一組（75 d）的粗蛋白質平均含量38.1%，第二組（87 d）為35.6%，第三組（97 d）為33.6%，呈現了相同的趨勢。

本試驗測得豬屎豆的中性洗滌纖維含量為35%～40%，酸性洗滌纖維的含量為13%～16%，符合1級牧草的中酸性洗滌纖維分級標準（陳谷，2010）。脂肪為動物提供了必需氨基酸（王定發，2016），本試驗各品種選材脂肪含量（6.0%～9.5%）也顯著高于木薯莖葉（4.17%～8.28%）（周璐麗，2016），因此對豬屎豆的脂肪酸組成進行評價，探究其作為粗飼料資源的潛在價值具有重要意義。

在體外發酵過程中，產氣總量反映了飼料的降解程度和微生物的活動狀況。產氣總量越高，可發酵營養物質含量越高（Sun等，2014）。本研究中，瘤胃液的發酵情況沒有發生異常。一般情況下，干物質消化率與產氣量呈正相關關系（陳艷琴，2011），在本研究中，很多品種并不完全呈現這樣的相關性，這可能是由于不同品種間的豬屎豆中的單寧含量存在差異，植物中的丹寧可以顯著抑制瘤胃產氣量（米見對，2011）。

植物葉片部分集中了更多的營養并且容易被反芻動物消化利用（陸景陵，2003），通過莖葉比和干物質消化率的數據分析后發現，莖葉比比值較低的品種，基本呈現干物質消化率顯著偏高現象，如T1的莖葉比為0.18，其干物質消化率可達32.2%，而T6的莖葉比為0.59，其干物質消化率僅為25.5%，這表明了葉比莖更易消化，莖葉比越低，飼用價值可能越好（余成群，2010）。因此，在篩選品種過程中，可以通過莖葉比情況快速推定其飼用價值。

揮發性脂肪酸是反芻動物的主要能量來源，其產量和比例顯著影響反芻動物飼糧中營養物質的吸收和利用（黃雅莉，2014）。本試驗中，所有豬屎豆品種的乙酸、丙酸含量均略高于李文娟等（2017）試驗中柚子皮的脂肪酸含量，說明飼喂豬屎豆時，反芻動物瘤胃微生物對有機物的發酵更為徹底。乙酸/丙酸的值與能量利用效率成線性關系（鄒彩霞，2011），本研究中乙酸/丙酸的值（2.93）略低于何香玉（2015）（苜蓿草，3.21），這反應了豬屎豆可以提供充足的能量來作為反芻動物飼料。氨態氮是評價瘤胃內環境的一個重要指標，過高或過低時都對微生物的生長繁殖不利（李文娟，2017），同時也可反映蛋白質的利用率，本試驗第一組中的T3和T9，第二組中的T4以及第三組中除T6的其他品種可能有著較高的蛋白質利用率。

作為一種新型飼料資源，有必要長期深入地評價其安全性能、營養變化、平均生物量等指標。豬屎豆作為豆科植物，其高蛋白的巨大特性應被充分挖掘利用，在未來研究中，還將對其蛋白質組成及在反芻動物體內代謝情況進行試驗，掌握豬屎豆資源作為動物日糧的最高效利用方法，最終應用于生產加工中。

4 結論

本研究結果表明，T1（云南玉元）、T3（廣西廉江）、T4（海南海口）和T5（海南瓊山）蛋白質含量和干物質消化率較高，品種優勢較為明顯，具有作為優質豬屎豆資源進一步評價的潛力和作為粗飼料資源的可行性。