饲料与畜产品的价格波动是畜牧业的特点，畜产品成本直接决定了养殖场经济效益^[1]。粗饲料供求关系紧张、优质粗饲料短缺、饲养成本高一直是我国畜牧业高效生产所面临的瓶颈问题。我国长期以来大量进口苜蓿干草，加之国际市场的冲击、中美贸易战等国际因素使得我国畜牧业养殖效益和国际竞争力低下。因此，加强非常规饲料的开发和利用，运用科学评估，合理利用新型饲料资源替代苜蓿干草的使用，是降低饲养成本，助力畜牧业节本增效，实现我国畜牧业的可持续发展，提高国际竞争力的有效措施。

1 非常规饲料的概念

非常规饲料是区别于常用的粮食、谷物及牧草的一类饲料，通常指在某一地区的饲粮配方中较少使用或对其营养特性和饲用价值了解较少的潜在饲料资源^[2]。全球范围内，学者们对非常规饲料的开发利用及在其反刍动物生产中替代苜蓿干草的作用效果广泛认可^[3-5]。根据饲料特性可将非常规饲料分为：农作物秸秆和秕壳类(玉米秸秆、大麦秸秆、小麦秸秆、薯秧等)、糟渣和粮食加工副产物类(酒糟、糖蜜、甘蔗渣、酱油渣、苹果渣、醋渣、玉米纤维饲料、麦芽根、玉米胚芽粕、玉米蛋白粉等)、非常规植物饼粕类(棉籽饼、南瓜籽饼、菜籽饼、花生饼、芝麻饼、葵花籽饼、胡麻籽饼、亚麻仁饼、油橄榄籽饼、椰子饼和茶籽饼等)以及林业副产品类(树木枝叶、果皮及木材加工下脚料等)。在不影响反刍动物机体健康和生产性能的前提下，开发利用非常规饲料资源替代苜蓿干草，不仅能降低饲料成本，而且能解决非常规饲料自身处理不当所带来的环境污染问题^{[4, 6-8]}，表现出经济和生态的双重效益。

2 非常规饲料替代苜蓿干草的方法及注意事项 2.1 非常规饲料单独替代苜蓿干草

苜蓿干草营养价值高，与其他常用粗饲料相比，属于高蛋白质、高可消化纤维含量的优质粗饲料。苜蓿干草是目前奶牛饲养中利用最多的粗饲料形式，有助于提高奶牛采食量和产奶量。从非常规饲料营养价值和自身物理性质(物理有效纤维含量)考虑，可以选择类似高蛋白质含量和高纤维消化率的饲料来单独替代苜蓿干草。国内学者研究发现，采用橙子叶^[9]、大叶枸草粉^[10]、苎麻^[11]、油菜秸秆菌糠^[12]和甘草茎叶^[13]单独替代苜蓿干草可以维持奶牛生产性能(表 1)。国外研究也报道，小黑麦草^[3]、向日葵渣^[14]、榛子叶^[15]、优质羊草^[16]、银合欢叶^[17]、开心果皮^[18]以及开心果副产物^[19]同样可以在饲粮配方中单独替代苜蓿干草，且不影响反刍动物的生产性能(表 1)。对于可单独替代苜蓿干草的非常规饲料而言，其营养成分及饲料特性普遍与苜蓿干草接近，具有较高的有机物、粗蛋白质和非纤维碳水化合物含量^{[17, 19]}，较低的木质素含量^[9]以及较高的瘤胃纤维消化率^{[16, 20]}。而值得注意的是，针对营养价值低于苜蓿干草的粗饲料，往往在配方中少量或部分替代苜蓿干草，从而保证奶牛的生产性能^[16]。Yan等^[16]研究证明，优质羊草中性洗涤纤维(NDF)的高消化率使得其替代部分苜蓿干草和玉米青贮后的饲粮干物质采食量与48 h NDF消化率显著高于对照组饲粮，保证了替代组拥有更高的产奶量。橙子叶中干物质、有机物、非纤维碳水化合物的表观消化率高于苜蓿干草，使得替代组山羊虽然采食量低于对照组，但是生产性能仍然不受影响^[9]。

2.2 非常规饲料组合替代苜蓿干草

中国是农业大国，每年有大量的粮食及其副产物产出，其中包括玉米深加工副产物、淀粉生产副产物、酒精生产副产物、啤酒加工副产物和油类生产副产物等。部分粮食加工副产物营养丰富，粗蛋白质和可消化纤维含量高，且价格低廉^[21]，具有替代苜蓿干草的潜力^[22]。但此类非常规饲料往往颗粒度不足，单独替代不能提供充足的物理有效纤维含量，容易引起瘤胃功能紊乱和代谢性疾病，造成乳脂率降低^[23]。因此，大量研究都集中在粮食加工副产物或糟渣类饲料同长纤维的低质粗饲料组合替代苜蓿(表 2)，该组合方法也是最适合我国国情的替代方法，既能有效解决大量粮食加工副产物或糟渣类饲料利用问题，也可缓解秸秆等低质粗饲料焚烧带来的环境污染问题。

长纤维的低质粗饲料含有较高的纤维素和较低的粗蛋白质，当其作为反刍动物粗饲料时，易受到细胞壁木质化程度高的影响，从而导致动物对其消化利用率较低^[30]。因此，利用饲料间的组合效应使低质粗饲料与非常规饲料合理搭配，可有效提高反刍动物对饲料尤其是低质粗饲料(农作物秸秆、低质牧草等)的采食量和利用率^[22]。而在实际生产应用之前，需利用科学技术评价几种饲料间的组合效应，能够一定程度地预测替代效果，有助于合理搭配粗饲料与非常规饲料的比例。对反刍动物而言，组合效应的常用评价方法为体外产气法。体外产气量与饲料碳水化合物消化率高度相关，结合瘤胃微生物蛋白和挥发性脂肪酸产量以及瘤胃微生物菌群丰度等指标可以很好地预测非常规饲料与粗饲料组合替代苜蓿干草对瘤胃发酵的影响^[22]。Hao等^[5]在开展组合效应研究之后，以干玉米纤维饲料与东北羊草组合替代苜蓿干草饲喂泌乳中期荷斯坦奶牛，不仅没有影响生产性能，而且干玉米纤维饲料中高含量的粗蛋白质和可消化纤维为瘤胃微生物蛋白的合成提供了充足底物，提高了奶牛的微生物蛋白和乳蛋白产量；并且，东北羊草的添加有效地弥补了干玉米纤维饲料物理有效纤维含量不足的问题，保证了奶牛的健康。Li等^[20]和张幸怡^[27]研究发现，辣木叶与辣木梗以3 : 2比例组合替代苜蓿干草能够提高泌乳中期奶牛的干物质采食量和产奶量，维持饲粮物理有效纤维含量，且可改善奶牛的瘤胃发酵情况。国外学者也提出，在苜蓿干草不足的情况下，大麦秸与向日葵粕和大麦的组合可以部分替代苜蓿干草来保证羔羊的生长性能^[25]。

2.3 非常规饲料替代苜蓿干草的注意事项

非常规饲料替代苜蓿干草的饲养策略可以帮助牧场摆脱进口苜蓿干草的束缚，提高牧场的经济效益。然而，非常规饲料来源广泛、成分复杂，与常规饲料相比具有诸多缺点。首先，作为配方中应用较少的饲料，非常规饲料缺乏可靠的营养价值评定数据库，增加了配方设计的难度；其次，非常规饲料多为粮食加工副产品，容易出现营养成分不均衡且变异性大、质量不稳定等问题；另外，多数非常规饲料适口性差，并且含有多种抗营养因子或毒素^{[7, 18-19]}，限制了饲喂量或无法饲喂；并且，糟渣类饲料含水量大，不易贮存和运输，给牧场使用带来不便。

针对以上问题，在使用时必须注意非常规饲料的营养特性与抗营养特性、物理特性与原料成本等。首先，积极开展非常规饲料营养价值评定等静态指标及瘤胃降解率和小肠消化率等动态指标的检测，建立非常规饲料数据库，为牧场配方制作提供便利；其次，有针对性、合理地选择外源酶制剂调整含有非常规饲料饲粮的整体营养价值。根据非常规饲料营养浓度和抗营养因子或毒素含量，确定配方中的最大添加量，有效避免副作用^{[18-19, 26]}。根据非常规饲料的营养特性，在配方中重点平衡限制性氨基酸、维生素和微量元素的用量，最大限度的保证动物营养平衡和机体健康。对于季节性糟渣类饲料及粮食加工副产物，在使用时应重点关注货源的充足和供货渠道以及原料品质稳定，避免牧场配方因原料的原因引起的不必要的波动；另外，通过发酵、粉碎、膨化等技术手段，改善非常规饲料的物理性状，提高适口性和消化率。针对性选择微生物发酵或添加酶制剂等措施，钝化抗营养因子或脱除毒素^[24]；并且，针对含水量较大的非常规饲料，可以采用微生物发酵方法提高饲料的贮存时间和有氧稳定性^[31-32]。研究证明，发酵全混合日粮(FTMR)技术可以通过添加菌剂长期保存以高水分糟渣饲料为原料制作的全混合日粮(TMR)，且方便运输，不仅可提高反刍动物消化率和生产性能^[33-34]，而且大幅度降低饲养成本。因此，科学合理的饲喂技术能够解决非常规饲料利用过程中的一系列难题。牧场在选择非常规饲料替代苜蓿干草时，要重点关注牛群的乳脂率，对于青贮质量较好、乳脂率较高且粮食加工副产物来源丰富的牧场，可最大程度替换苜蓿干草，有效降低饲养成本。而所有饲料原料的替换，都是以考虑饲料原料价格、营养成分含量和牧场现状为前提的。

3 非常规饲料替代苜蓿干草的目的及其发挥生物学功能的机制 3.1 降低饲养成本

目前，全球很多国家都面临饲料资源短缺问题，而非常规饲料资源的利用是解决此问题行之有效的方法^[14]。我国非常规饲料资源丰富，产量巨大，部分非常规饲料营养价值高且价格低廉，因此降低饲养成本是利用非常规饲料的最大特点。花生藤^[8]、马铃薯秧^{[7, 35]}和玉米秸秆^[4]等粗饲料资源的直接焚烧或直接还田造成了环境污染和资源的浪费。因此，本土非常规饲料资源的利用不仅可以降低饲料长距离运输带来的成本，在配方中替代进口苜蓿干草更是降低饲养成本、提高牧场经济效益的重要举措。国内学者研究证明，菌糠^[12]、苎麻^[11]以及大叶枸草粉^[10]在配方中单独替代苜蓿干草没有影响奶牛产奶量、瘤胃发酵参数和山羊的生长性能。而花生藤^[8]和马铃薯秧^[36]作为饲料原料使用，在配方中替代一部分苜蓿干草同样能维持黑头羊和育肥羔羊的生长性能。国外研究人员也对当地的非常规饲料资源进行了深入研究，发现向日葵粕和大麦秸(约旦地区)^[25]、高茅草(北美地区)^[37]、小黑麦草(墨西哥地区)^[3]以及向日葵渣青贮(伊朗地区)^[14]替代苜蓿干草饲喂反刍动物能够在维持生产性能的前提下显著降低饲养成本，有利于解决干旱、半干旱地区的饲料资源短缺问题。

3.2 提高生产性能

在反刍动物生产中，非常规饲料替代苜蓿干草不仅可以降低饲料成本，也可以发挥饲料本身的营养特性与生物学功能，从而实现提高生产性能、降低甲烷产量、调节瘤胃发酵及微生物区系结构和改善动物机体健康的作用。研究报道，配方中辣木叶的添加显著提高了母羊的产奶量^[28-29]，替代苜蓿干草后也显著改善了奶牛的生产性能和乳成分^[27]。优质羊草部分替代玉米青贮和苜蓿干草显著提高了奶牛的采食量和产奶量^[16]。非常规饲料提高生产性能的机制主要取决于饲料的物理性质和化学性质。辣木叶较低的颗粒度使其具有较高的瘤胃通过率^[20]，加之其良好的适口性^[27]显著提高了饲粮的干物质采食量，从而提高产奶量。同时，辣木叶^[20]和优质羊草^[16]较高的瘤胃NDF消化率和蛋白质降解率也提高了饲粮的利用程度和干物质采食量，从而提高产奶量。优质羊草中可消化NDF含量的升高是优质羊草替代部分苜蓿干草和全株玉米青贮后提高乳脂率的重要原因。而辣木叶中较低的NDF和ADF含量^[20]，以及更高的代谢能^[29]与丰富的维生素、矿物质和氨基酸含量也一定程度地提高了奶牛的生产性能，改善了乳成分^[38-39]。因此，对非常规饲料物理特性的了解和营养特点及价值的深入剖析是发挥其生物学功能的关键。

3.3 改善机体健康

非常规饲料替代苜蓿干草改善反刍动物的机体健康也是一项重要的生物学功能。大量研究报道，非常规饲料(辣木叶、苎麻青贮以及榛子叶等)替代苜蓿干草能够显著提高动物机体的抗氧化能力，降低乳中体细胞数，并改善血液生化指标。非常规饲料中大量的功能性成分(多酚、黄酮、花青素和单宁)是其发挥生物学功能的关键。辣木叶、苎麻青贮和榛子叶中的多酚和黄酮等成分能够清除机体的自由基，调动血液中超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶的活性^{[15, 27, 40]}，达到提高机体抗氧化能力的作用。研究发现，辣木黄酮能有效缓解氧化应激导致的奶牛乳腺上皮细胞凋亡，其保持乳腺细胞完整性和缓解细胞氧化应激的显著作用是辣木等非常规饲料改善机体健康并提高生产性能的原因之一^[41]。辣木叶中的活性成分和苎麻青贮中的不饱和脂肪酸具有保持细胞的正常生理功能、降低血液中总胆固醇和甘油三酯含量等功效^{[27, 40]}。而辣木叶中的凝集素为免疫增强剂，可显著提高奶牛血浆免疫球蛋白含量^[42]。

榛子叶等非常规饲料中丰富的酚类化合物使其成为天然抗氧化剂^[43]。对于反刍动物而言，不同剂量的单宁在反刍动物生产中可以展现出抗营养特性和营养特性^[44]。在榛子叶饲喂绵羊的试验中，总单宁含量占到饲粮干物质的4.36%时可提高绵羊抗氧化能力而不影响绵羊的采食量和体重^[15]。极低添加量的单宁本身对动物的毒性较弱，其毒性主要来自于采食单宁后分解在体内的水解单宁，而引起牛和山羊中毒的单宁临界添加量分别为饲粮干物质的3%~5%和8%~10%，绵羊饲粮中按每千克体重加入0.9 g水解单宁时才出现中毒现象^[45]。研究表明，适当提高反刍动物饲粮中的单宁含量对采食量几乎不产生影响，但可提高过瘤胃食糜中非氨态氮的比例，促进瘤胃尿素氮循环，提高主要必需氨基酸的利用效率^[44]。适量的单宁进入反刍动物体内后，一方面，单宁被瘤胃降解，经瘤胃壁吸收作为外源性抗氧化剂进入血液发挥作用^[15]；另一方面，单宁可作为抗氧化剂进入胃肠道，通过去除或螯合促氧化合物，减少促氧化合物进入血液^[46]。通过对采食大量榛子叶的绵羊血液进行检测发现，血液中总酚含量没有显著变化，而血浆总抗氧化能力增加证明了后者潜在机制的合理性^[15]。对于反刍动物的免疫系统而言，单宁的免疫调节机制主要与自身及其代谢产物直接刺激免疫细胞活性^[47]和间接调节杀菌性共生菌和瘤胃蛋白质分解菌的数量^[48]有关。在后一种情况下，单宁能够降低饲粮蛋白质降解，提高真胃蛋白质流量^[49-50]，高质量的过瘤胃蛋白质到达小肠，增加了精氨酸、谷氨酰胺、半胱氨酸含量，从而增强了淋巴细胞活性，提高了机体的免疫力^[51]。非常规饲料调节机体抗氧化和免疫功能的作用机制十分复杂，在未来的研究中，应加强其作用机制的研究，以发挥非常规饲料在免疫调节和抗生素替代方面的重要作用。

3.4 降低甲烷排放和调节瘤胃菌群

来自于畜牧业的反刍动物甲烷排放是人为温室气体排放总量的一部分^[52]，也是饲粮能量损失的原因之一。因此，国内外学者长期致力于反刍动物瘤胃甲烷排放的调控和作用机制研究。传统反刍动物饲粮中大量的碳水化合物通常被认为是导致温室气体排放进一步增加的因素^[53]。因此，瘤网胃中可发酵碳水化合物含量的调节是影响甲烷生成量的机制之一^[54]。针对传统的玉米-苜蓿型饲粮，利用常规的全株玉米青贮和非常规饲料替代苜蓿干草，从而降低饲粮中结构性碳水化合物含量是调控瘤胃甲烷排放的一个重要方法^{[9, 53, 55-56]}，这一方法影响了瘤胃中可发酵碳水化合物与非降解碳水化合物的比率平衡，调节了瘤胃微生物与动物体之间的相互作用^[54]。研究报道，三叶草和丝状胡枝子以及玉米青贮替代苜蓿干草都明显降低了饲粮中纤维的含量^{[53, 55]}，提高了饲粮淀粉水平，改变了瘤胃内环境和发酵类型^[55]，实现了甲烷产量的降低。饲粮高淀粉水平促使瘤胃丙酸的产生和瘤胃pH的降低，这种瘤胃内环境抑制瘤胃原虫及共生甲烷菌的生长^[57]，而较低的瘤胃pH有助于瘤胃丙酸型发酵的转变^[55]。众所周知，瘤胃乙酸和丁酸的产生释放氢，而丙酸的合成则竞争性地利用产甲烷所需的氢，所以纤维状碳水化合物发酵比可溶性糖发酵产生更多的甲烷，而可溶性糖发酵又比淀粉发酵产生更多的甲烷^[58]。因此，全株玉米青贮或非常规饲料替代苜蓿干草调节了瘤胃内可发酵碳水化合物含量，从而降低了甲烷的排放。

另外，非常规饲料(三叶草、橙子叶和丝状胡枝子)中含有的单宁成分也能够通过抑制甲烷相关的瘤胃微生物数量来降低瘤胃甲烷产量^[59]。瘤胃碳水化合物发酵过程中，绝大多数甲烷由甲烷杆菌属(Methanobacterium)、甲烷短杆菌属(Methanobrevibacter)、甲烷微菌属(Methanomicrobium)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcine)等产甲烷菌以氢气和二氧化碳为底物转化生成^[60]。非常规饲料中的单宁成分可通过直接抑制产甲烷菌的生理活性或间接影响瘤胃原虫数量来降低甲烷的产量^[61-63]。另外，部分低聚单宁与氢具有高度结合力^[64]。以上多种作用有助于改变瘤胃中发酵反应的类型，减少底物中氢气的产生，调控瘤胃甲烷生成。三叶草和丝状胡枝子中的单宁已经被证明具有抑制甲烷产生的生物学活性^[53]，而开心果皮及开心果副产物等非常规饲料替代苜蓿干草后，其中含有的单宁则通过抑制瘤胃微生物功能降低了纤维分解菌的数量^[18]，并干扰纤维分解菌对植物细胞壁的附着^[19]，降低了乙酸产量，因此某些非常规饲料中的酚类物质也是其调控瘤胃发酵和甲烷产生的重要原因。

4 小结

我国非常规饲料种类繁多、数量巨大，不顾国情大量进口苜蓿干草，照搬发达国家养殖模式会影响我国畜牧业的发展。立足于我国养殖现状，加强非常规饲料资源的开发利用无疑是契合畜牧业节本增效和提质增效的重要举措。在生产中，对非常规饲料营养特性的深入研究是充分利用非常规饲料资源替代苜蓿的前提。综合考虑当地非常饲料资源的特点，利用饲料组合效应，探索非常规饲料之间以及其与常规饲料合理搭配和优化利用的方法，关注动物营养阶段和饲养目标，才能针对性替代苜蓿干草，从而实现非常规饲料资源利用效率的最大化。