大米草(Spartina anglica)是一种多年生禾本科植物,具有耐盐、耐淹、耐瘠和繁殖力强等特点,主要分布在温带和亚热带地区的海涂。为抵御风浪、保滩护堤、促淤造陆,我国沿海地区于上世纪先后引进种植和扩繁,目前由北到南100多个县(市)的沿海海滩上均有大米草生长,分布面积约1 300万hm2,居世界首位[1]。但随着大米草的迅速蔓延,导致滩涂原有生态遭到破坏,生物多样性下降,严重影响了沿海航运、滩涂养殖及海滩旅游,其引发的生态危害已经成为世界性难题[2]。大米草是天然的畜禽青绿饲料资源,各种营养成分齐全,年鲜草产量15~30 t/hm2,且不与农作物、牧草争地,具有特殊的发展前景和利用价值,可作为发展沿海草食畜牧业的主要粗饲料资源[3]。科学合理开发利用大米草饲料资源,一方面有利于提高畜禽养殖经济效益,另一方面有利于促进我国沿海滩涂生态平衡[4]。
国外将大米草作为饲料应用的研究较少,国内大米草饲料在不同畜禽中的初步利用已有报道。研究表明,添加适量大米草粉可提高肉鸡的生产性能,提高泌乳奶牛产奶量,有效降低肉兔血脂并提高养殖经济收益[5-7]。李拥军等[8]证实将大米草作为妊娠母羊粗饲料,对提高羔羊初生重有一定效果。目前大米草饲料的研究主要集中在其替代部分常规粗饲料对畜禽生产性能的影响,而未见相关营养价值评定的报道,限制了该资源的饲料化利用。因此,本试验采集营养生长期滩涂大米草样品,分析其常规营养成分含量,并以福建省沿海肉用地方品种——福清山羊为试验动物,进一步开展半体内和体内消化代谢试验,较系统地评价大米草在肉羊中的营养价值,为大米草在沿海肉羊养殖中的高效利用提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 大米草样品采集与草粉制备于2018年9月3日在福建省福州市长乐区滩涂采集营养生长期大米草鲜草。鲜草经粉碎、自然晾晒干燥后,采集约300 kg风干样品。取10 kg样品置于65 ℃烘箱48 h烘干,粉碎至2.5 mm粒度,过40目筛备用,用于常规营养成分含量测定和瘤胃降解试验[9]。剩余样品用于体内代谢试验。
1.2 样品常规营养成分含量测定大米草、试验饲粮和粪样中的干物质(DM)含量为原料经105 ℃烘干至恒重后的重量,其他营养成分含量的测定均为DM基础;粗灰分(Ash)含量为DM经坩埚灼烧至恒重后的重量,有机物(OM)含量为DM除去Ash的重量;总能(GE)采用氧弹式热量计测定;粗蛋白质(CP)含量按照GB/T 6432—1994测定[10];粗脂肪(EE)含量按照GB/T 6433—2006测定[11];总磷(TP)含量按照GB/T 13885—2017测定[12];钙(Ca)含量按照GB/T 13885—2017测定[13];盐分(水溶性氯化物)含量按照GB/T 6439—2007测定[14];中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量采用Van Soest[15]的方法测定。尿液中氮(N)含量采用凯氏定氮法测定。
1.3 半体内试验 1.3.1 试验羊及饲养管理试验于2018年10—11月在福建省农业科学院畜牧兽医研究所实验动物房内进行,选用3只装有永久瘤胃瘘管、体重为(31.21±1.42) kg的成年福清山羊羯羊,单独圈养于羊栏(3.5 m×5.0 m)内。试验预试期2周,基础饲粮精粗比3 : 7,参照NRC(2007)肉用山羊维持需要配制[16],3个试验饲粮分别以10%、20%和30%大米草替代等量基础饲粮。每日于09:00和19:00饲喂2次,自由饮水。所有饲粮全部制成颗粒料(直径5 mm,长10 mm),试验饲粮组成及营养水平见表 1。
采用尼龙袋法[17](尼龙布孔径300目,尼龙袋规格8 cm×6 cm)测定各营养物质的福清山羊瘤胃降解特性。每个尼龙袋装入准确称取的大米草粉2.00 g,在各时间点设置2个重复,按照王世琴等[9]报道的方法将尼龙袋放入试验羊瘤胃腹囊处,盖紧瘘管塞。设计尼龙袋在瘤胃内停留时间分别为0、4、8、16、24、36、48和72 h。于试验开始当天晨饲前1 h放入尼龙袋,之后在不同的设计时间点依次放入瘤胃,最后于同一时间点取出。将取出的所有尼龙袋立即放入冷水以终止反应,再经流水反复冲洗至水流澄清。后将尼龙袋65 ℃烘干48 h至恒重,回潮24 h,将同一时间点的2个尼龙袋重复样品残渣混合、并装,干燥处存放备用[9]。
1.3.3 营养物质的瘤胃降解参数和有效降解率参照王世琴等[9]报道的方法计算各营养物质在不同时间点的降解率,公式为:
A=[(B-C)/B]×100。
式中:A为大米草某一营养物质在瘤胃内某一时间的降解率(%);B为大米草样品中该营养物质含量(g);C为大米草样品尼龙袋残渣中该营养物质含量(g)。
参照∅rskov等[18]的瘤胃动力学数学模型计算大米草各营养物质的降解参数及有效降解率,公式为:
dp=a+b(1-e-ct);
ED=a+bc/(k+c)。
式中:dp为待测大米草中某一营养物质在t时刻的瘤胃降解率(%);a为快速降解部分(%);b为慢速降解部分(%);c为慢速降解部分的降解速率(%/h);t为瘤胃内停留时间(h);ED为待测大米草中某一营养物质的有效降解率(%);k为瘤胃外流速率(%/h),本试验中k值取0.031%/h[9, 19]。
1.4 体内试验 1.4.1 试验羊及饲养管理试验于2018年11—12月在福建省农业科学院渔溪肉羊养殖基地进行。试验选用初始重为(30.50±0.75) kg、体况良好的福清山羊成年羯羊12只,随机分为4个组,每组3个重复,每个重复1只羊,单独圈养于自制消化代谢笼(1.5 m×0.8 m)内。分别饲喂基础饲粮和3个试验饲粮,其中3个试验饲粮分别以10%(10%组)、20%(20%组)和30%(30%组)大米草替代基础饲粮。所有饲粮全部制成颗粒料(直径5 mm,长10 mm),试验饲粮组成及营养水平见表 1。
1.4.2 消化代谢试验所有试验羊在试验前统一用伊维菌素驱虫。消化代谢试验参考赵明明等[20]报道的方法进行设计和样品处理、采集。试验全期16 d,预试期10 d,正试期6 d。预试期前通过饲喂基础饲粮确定日增重为0的试验福清山羊维持需要采食量,并采用限饲的方法(每种饲粮500 g/d,DM基础),于每天09:00、19:00各饲喂250 g,自由饮水。自制消化代谢笼可将粪便与尿液自动分离,正试期间分别收集、处理各组粪、尿样品。试验正试期开始及结束时,逐只对试验羊只进行称重,记录始重和末重。
1.4.3 计算公式饲粮及大米草营养物质全肠道表观消化率参照Adeola[21]的公式计算:
饲粮营养物质全肠道表观消化率(%)=100×(食入的营养物质含量-粪中该营养物质含量)/食入营养物质含量;
大米草营养物质全肠道表观消化率(%)=100×[饲粮营养物质全肠道表观消化率-(1-X)×基础饲粮中该营养物质全肠道表观消化率]/X。
式中:X为大米草替代基础饲粮比例(%)。
饲粮的氮代谢相关指标的计算公式:
沉积氮(g/d)=食入氮-粪氮-尿氮;
氮沉积率(%)=100×沉积氮/食入氮;
氮生物学价值(%)=100×沉积氮/吸收氮。
1.5 数据统计与分析瘤胃降解试验中,采用SPSS 17.0软件的Regression分析程序的子程序Nonlinear计算瘤胃动力数学模型中的参数,结果以平均值±标准差表示。消化代谢试验数据采用SPSS 17.0软件中one-way ANOVA程序进行方差分析,选用Duncan氏法多重比较,P < 0.05表示差异显著。
2 结果与分析 2.1 大米草常规营养成分含量经测定,营养生长期大米草鲜草的初水分含量为75.68%,DM的常规营养成分见表 2。大米草GE为16.19 MJ/kg,CP含量为8.16%,EE含量为1.23%,NDF含量为66.85%,ADF含量为42.60%,Ash含量为10.37%,Ca含量为0.15%,TP含量为0.12%,盐分(可溶性氯化物)含量为2.16%。
大米草营养物质在福清山羊瘤胃内的降解率见图 1。大米草中DM、OM等5种营养物质的降解率均随瘤胃停留时间的增加而增高,36 h后趋于平稳。DM和OM在0~36 h降解较快,36 h的降解率分别为56.18%和59.74%。CP的72 h降解率最高,在4~36 h降解速度较快,36 h降解率达63.37%。NDF和ADF在8~16 h的降解速度较快,36 h的降解率分别为50.97%和51.15%。
大米草营养物质在福清山羊瘤胃内的降解参数见表 3。5种营养物质的快速降解部分、慢速降解降解部分和不可降解部分分别为3.99%~18.53%、50.11%~56.82和28.20%~40.13%,慢速降解部分的降解速率较接近。OM及CP的快速降解部分、不可降解部分分别高于NDF和低于ADF,表明OM和CP含量是决定大米草瘤胃降解速度的关键,而NDF和ADF含量影响大米草在瘤胃内的最终降解率。各营养物质均能在瘤胃内有效降解,CP的有效降解率最高,达48.92%,NDF和ADF的有效降解率较低,分别为34.52%和35.65%。
消化代谢试验的12只试验羊在正试期间均能完全采食饲喂的饲粮,所有羊只的始重和末重未发生变化。替代法测定的饲粮和大米草营养物质的全肠道表观消化率见表 4,4种试验饲粮及计算的大米草中DM、OM等6种营养物质的全肠道表观消化率均随着饲粮中大米草替代比例的增加而呈现下降趋势,其中10%组大米草的DM和OM的全肠道表观消化率显著高于30%组(P<0.05)。各组饲粮和大米草的营养成分的全肠道表观消化率大小依此为CP>OM>DM>GE>NDF>ADF,与瘤胃降解特性研究结果基本一致,表明各营养物质被羊吸收、利用的效率受到其瘤胃降解率的影响。
不同大米草替代比例饲粮的氮代谢结果见表 5。各组间粪氮差异不显著(P>0.05)。30%组的尿氮最高,分别比0、10%和20%组增加了0.17、0.63和0.71 g/d,与10%和20%组差异显著(P<0.05)。10%组的沉积氮最高,为6.26 g/d,分别比0、20%和30%组增加了0.26、0.14和1.23 g/d,显著高于30%组(P<0.05)。氮沉积率的变化趋势与沉积氮的变化趋势较一致,30%组氮沉积率较10%组降低了8.98%,差异显著(P<0.05)。20%组的氮生物学价值最高,为71.14%,其次是10%组(70.78%),均显著高于30%组(61.05%)(P<0.05)。
常规营养成分是评价粗饲料营养价值的基础。大米草属于木质纤维素生物质[22],产地、收获时期对其营养成分的影响较大,6、9月份刈割的大米草具有蛋白质含量高、木质化程度低的特点,适宜畜禽的饲料化利用[3]。粗饲料中CP、NDF和ADF含量是评价其反刍动物饲用价值的关键。本研究结果表明,大米草的CP含量低于苜蓿(14.3%~19.1%)、黑麦草(19.22%)等豆科和禾本科牧草以及甘薯蔓等藤蔓类粗饲料,略高于羊草(7.0%)、甘蔗稍(7.26%)等粗饲料,高于玉米秸秆(5.0%)、大豆秸秆(5.0%)、水稻秸秆(4.0%)等农作物秸秆类粗饲料[9, 23-24];NDF和ADF含量与羊草、玉米秸秆、甘蔗稍等常用粗饲料接近[9, 23-24]。这说明大米草可作为羊的粗饲料进行利用,为羊提供蛋白质和能量,但其蛋白质含量偏低,NDF、ADF和盐分含量较高,直接青饲肉羊的营养价值较低。在利用中还需要研究其加工方式以提高营养物质利用率,提升畜禽生长性能。
3.2 大米草在福清山羊体内的瘤胃降解特性半体内法评价肉羊粗饲料的营养及饲用价值具有成本低、操作简单的优点,能较真实地反映饲料的瘤胃降解情况,目前多利用尼龙袋技术研究粗饲料的瘤胃降解特性[25]。
DM的瘤胃降解率体现粗饲料被消化的难易程度,大米草DM的瘤胃有效降解率高于陈晓琳等[17]研究的大部分牧草的有效降解率(24.56%~39.23%),低于苜蓿(67.50%)、沙打旺(54.54%)、燕麦草(52.00%)和狗尾草(46.21%)的有效降解率。由于大米草中的OM和DM的主要成分接近,两者的瘤胃降解规律较为相似。饲料CP是肉羊氮营养的主要来源,其瘤胃降解特性是评价粗饲料饲用价值的重要指标[9],大米草的CP降解率和有效降解率在所测定项目中均为最高,能较高效地被福清山羊消化和利用。
NDF和ADF主要为纤维素、半纤维素和木质素,其中纤维素和半纤维素能部分被瘤胃内的微生物降解从而为肉羊提供营养,但木质素难以被瘤胃微生物降解。因此,肉羊对NDF和ADF的利用程度主要取决于粗饲料的木质化程度,木质化程度越高,两者的瘤胃降解率就越低。大米草NDF、ADF的有效降解率低于DM、OM和CP,说明其木质化程度较高,难以被肉羊消化利用。王世琴等[9]研究发现,NDF和ADF在肉羊瘤胃内的降解有明显的延搁期,并认为是纤维物质在瘤胃内的消化过程中必须依靠微生物的紧密附着导致了延搁期的存在,与本研究结果一致。
3.3 大米草在福清山羊的体内消化代谢特征 3.3.1 大米草不同替代比例对主要营养物质表观消化率的影响直接法与替代法是体内评定饲料营养价值的常用方法[26]。大部分粗饲料可以单独、直接饲喂试验对象,能够避免饲料原料间存在的营养互作,直接法方便直接计算原料主要营养物质的消化代谢情况。但对于适口性差、营养成分较单一的粗饲料,直接法难以体现粗饲料的真实营养价值,需要用替代法来测定其消化率[20]。大米草中的高盐分含量影响了肉羊适口性[7],采用替代法对其进行营养价值评定的准确性更高。
饲粮中各营养物质的表观消化率反映了试验动物对营养物质的利用及机体的生理状态,是评价饲料饲用价值的重要指标[20]。刘洁[27]研究认为,饲粮中DM、OM、GE和CP的含量与其表观消化率呈正相关,与本研究结果一致。研究证实,粗饲料中高NDF、ADF含量会降低饲粮中DM、OM、CP、NDF的全肠道表观消化率[28-29]。本试验结果表明,随着大米草替代比例的增加,饲粮中NDF和ADF含量增加,各营养物质的表观消化率呈现下降趋势,但各组间差异不显著,可能是各组大米草替代比例差异较小所致。
替代法中待测原料的替代比例并没有固定值,所配制基础饲粮的营养水平满足试验动物的需求即可。赵明明等[20]分别采用直接法和替代法测定羊草在肉羊中的全肠道表观消化率,证实不同替代比例显著影响肉羊对羊草DM、OM、GE的全肠道表观消化率,而CP、NDF的全肠道表观消化率差异不显著,20%组更接近全羊草饲粮。本研究中,不同大米草替代比例对大米草的CP、GE、NDF和ADF全肠道表观消化率影响不显著,而30%替代组的DM和OM的大米草全肠道表观消化率显著低于10%替代组,与赵明明等[20]的研究结果较为相似,这可能是由于青绿饲料的DM和OM中含有部分不利于肉羊瘤胃降解的复杂成分。缪伏荣等[7]研究表明,过量添加大米草会造成饲粮盐度和纤维增加,影响肉兔采食和消化,以不超过20%饲喂效果最佳。因此大米草的替代比例为20%更符合肉羊生产实际。
3.3.2 大米草不同替代比例对能量和氮代谢的影响饲粮中的能量、蛋白质在动物体内消化、吸收等代谢过程会伴随部分损失,粪能和尿氮是损失的主要部分[9]。大米草粪能的损失超过1/2,但随着大米草含量的增加而降低,这可能是由于不同试验组饲粮原料组成的差异影响其GE表观消化率的计算结果[20]。氮沉积率可以评价饲粮蛋白质优劣,反映饲粮蛋白质被畜禽消化利用的程度。本试验中,10%组福清山羊的氮沉积率最高,达47.33%,其次是20%组,表明适当添加大米草(10%~20%)有利于提高福清山羊对饲粮中氮的吸收与利用,但其机理需要进一步研究。
4 结论① 大米草CP含量较低,NDF、ADF和盐分含量较高,不适宜单独饲喂福清山羊,生产中以添加10%~20%为宜。
② 大米草中的主要营养物质在福清山羊瘤胃内降解率均随时间的增加而增加,36 h后趋于平稳。
③ 采用替代法测定大米草的最佳替代比例为20%。
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