2. 北京首农畜牧发展有限公司, 北京 100076;
3. 中国农业科学院信息所, 北京 100081;
4. 宁夏固原市畜牧技术推广服务中心, 固原 756000;
5. 中国农业科学院饲料研究所, 农业部饲料生物技术重点实验室, 北京 100081
2. Beijing Capital Agriculture and Animal Husbandry Development Co., Ltd., Beijing 100076, China;
3. Agricultural Information Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;
4. Animal Husbandry Technology Extension Service Center, Guyuan 756000, China;
5. Feed Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, National Engineering Research Center of Biological Feed, Beijing 100081, China
生姜是我国农产品市场经济中重要的经济作物之一,种植规模与产量均居世界首位。我国生姜常年种植面积20万hm2左右,总产量800万t以上[1]。我国是生姜的发源地及主要出产国之一,大部分地区均有种植[2],主产地主要在我国中东部、东南部至西南部,北方主产区生姜产量占全国总产量的65%,其中山东生姜产量占全国总产量的30%~40%,特别是山东昌邑、莱芜、安丘等地出产的生姜尤为知名[1]。目前,对生姜的开发利用主要集中在地下块茎部分,对地上茎叶部分的开发利用研究鲜有报道。2018年,我国生姜总产量846万t[3],按新鲜生姜植株地下块茎质量是地上茎叶质量的2倍左右计算[4],我国生姜地上茎叶产量达400万t以上。然而在生姜主产区,生姜茎叶被随意丢弃、焚烧的现象随处可见,不仅造成资源浪费,还容易引起环境污染和病虫害扩散传播[5]。生姜茎叶含有丰富的蛋白质、可溶性糖类、粗纤维、脂肪、维生素及微量元素等[6-7],将生姜茎叶作为粗饲料开发利用,变废为宝,可缓解我国家畜养殖中优质牧草短缺问题,同时有利于提高农民收入,减轻环境污染,稳定农业生态平衡,促进绿色农业循环产业的发展。牧草的饲用价值是评价牧草品质的重要指标,它包括牧草的营养成分、降解率和有效降解率等指标[8]。瘤胃尼龙袋法是评定饲料降解率的有效方法,目前已广泛应用于反刍动物饲料瘤胃降解率的评价,但生姜茎叶营养成分在奶牛瘤胃中降解率的研究未见报道。因此,本研究旨在对新鲜生姜茎叶的营养成分进行分析,并探讨生姜茎叶主要营养成分在奶牛瘤胃中的降解率,为生姜茎叶作为粗饲料资源的开发利用提供参考依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料在10月份生姜收获时,从山东省潍坊市昌邑县不同地块采集10份品种为金昌面姜的新鲜生姜茎叶(生姜的地上部分)原料,每份样品重量在8 kg左右,详细记录每份新鲜生姜茎叶的重量,然后低温邮寄至中国农业科学院饲料研究所反刍动物饲料创新团队进行常规营养成分检测和瘤胃降解率测定。在饲料研究所实验室,生姜茎叶原料先进行初步切碎至约5 cm长度,再进行65 ℃烘干处理,烘干后用粉碎机粉碎,过2 mm孔筛。
1.2 试验动物与饲粮生姜茎叶奶牛瘤胃降解率试验于2020年1月于北京中地畜牧科技有限公司进行。选用3头装有永久性瘤胃瘘管、健康状况良好的荷斯坦奶牛为试验动物,泌乳量平均为32 kg/d。试验饲粮以全株玉米青贮、苜蓿干草和混合精料为主要原料,饲粮参照NRC(2001)奶牛营养需要进行配制。基础饲粮组成及营养水平见表 1,试验牛每日饲喂3次(07:30、13:30、18:30),自由饮水。
分别测定生姜茎叶原料及在奶牛瘤胃不同降解时间点生姜茎叶的初水分、干物质(DM)、有机物(OM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、钙(Ca)、磷(P)等常规营养成分,明确生姜茎叶营养成分含量及DM、CP、NDF和ADF在奶牛瘤胃中不同时间点的降解率。DM、OM、EE、Ca和P含量测定参照张丽英[9]的方法,CP含量测定采用全自动凯氏定氮仪,NDF和ADF含量测定采用Van Soest[10]的方法。
1.4 尼龙袋试验方法选用尼龙袋孔径300目(0.05 mm),尺寸为8 cm×12 cm,准确称取5 g过2 mm筛的样品装入尼龙袋中,每头奶牛每个待测时间点做2个平行样品,每2个平行样固定在一段塑料管的细缝中并用尼龙扎带固定。采用同时放入,分别取出的方法,在0(空白)、4、8、12、24、48及72 h,从瘤胃中取出尼龙袋,随后立即连同软塑料管一起浸泡在冷水中,用手轻轻漂洗,多次换水,直至滤出水澄清为止。将冲洗过的尼龙袋于65 ℃烘干48 h,称重并记录尼龙袋和残渣的总重量。回潮24 h,放入自封袋中用于测定DM、CP、NDF和ADF的含量。
1.5 降解率的计算[8] 1.5.1 饲料样品量的校正式中:P为t时间点时的降解率;a为快速降解部分;b为慢速降解部分;a+b为潜在降解部分;c为b的降解速率;ED为待测样品目标养分的有效降解率;t为瘤胃降解时间;K为饲料瘤胃外流速率,本试验K取值0.031 4/h[12]。
1.6 数据统计分析结果数据用平均值±标准差表示。降解参数用SAS 9.4 NLIN(nonlinear regression)程序计算。降解率和降解参数采用SAS 9.4的one-way ANOVA程序进行单因素方差分析,采用Duncan氏多重比较法进行差异显著性分析。P<0.05作为差异显著的判断标准。
2 结果与分析 2.1 生姜茎叶的营养成分新鲜生姜茎叶的初水分含量为(90.91±0.54)%,生姜茎叶风干样中DM含量为(93.28±1.41)%,生姜茎叶DM基础样中OM含量为(83.52±0.97)%,CP含量为(17.24±0.51)%,EE含量为(3.51±0.48)%,NDF含量为(47.36±2.20)%,ADF含量为(27.99±1.37)%,Ca含量为(1.20±0.19)%,P含量为(0.25±0.02)%(表 2)。
由图 1可知,生姜茎叶DM、CP、NDF和ADF在奶牛瘤胃中各个时间点的降解率差异显著(P < 0.05),但降解趋势相似,均随停留时间的延长而增加。生姜茎叶DM各时间点的瘤胃降解率最高,4 h降解率就超过了20.00%,24 h降解率达到了60.37%,48和72 h的降解率分别为70.63%和74.62%。生姜茎叶CP在4 h降解率为7.22%,24 h降解率为40.83%,48和72 h的降解率分别为50.65%和57.29%。NDF和ADF的降解率在4 h时降解率很低,只有3.18%和3.93%,24 h后降解率迅速升高,24 h的降解率分别达到了43.81%和44.99%,72 h的降解率分别为68.09%和68.78%。
由表 3可知,生姜茎叶DM、CP、NDF和ADF在奶牛瘤胃中的降解参数存在显著差异(P < 0.05)。DM的快速降解部分较低,而CP、NDF和ADF没有快速降解部分,NDF的慢速降解部分和潜在降解部分显著高于DM、CP和ADF(P < 0.05),但NDF、DM、CP和ADF的慢速降解部分和潜在降解部分都非常高,都在66.00%以上。生姜茎叶DM、CP、NDF和ADF的有效降解率也存在显著差异(P < 0.05),DM、NDF、ADF和CP的有效降解率依次降低,DM的有效降解率最高,为53.80%,CP的有效降解率最低,为40.82%。
本试验结果表明,新鲜生姜茎叶中的DM含量较低,只有8.48%,但生姜茎叶含有丰富的营养物质,CP含量达到17.24%,EE含量达到3.51%,Ca和P的含量分别为1.20%和0.25%,同时生姜茎叶含有较低的纤维含量,NDF和ADF含量分别为47.36%和27.99%。从营养成分上分析,生姜茎叶是一种高品质的粗饲料资源。焦洪超[13]研究了新鲜姜苗的营养成分,发现姜苗的CP含量为16.63%,P含量为0.26%,与本研究结果相似。王红萍等[7]和石太渊等[6]检测了生姜叶中CP含量分别为6.30%和10.45%,EE含量分别为2.79%和2.67%,其中CP含量均显著低于本试验的研究结果,EE含量稍低于本试验的结果,原因可能是所用的检测方法和仪器设备不同,或是生姜品种不同引起的。刘公言等[14]研究了生姜秸秆粉的化学组成,发现生姜秸秆粉的CP含量为12.53%,EE含量为1.23%,NDF和ADF含量分别为58.19%和50.13%,其中CP和EE含量均低于本试验研究结果,NDF和ADF含量均高于本试验研究结果,原因可能是生姜秸秆在晾晒的过程中营养物质流失,造成CP和EE含量降低及NDF和ADF含量升高。
将生姜茎叶与苜蓿干草的营养成分进行比较,发现两者具有相似的营养成分。郭涛等[15]研究了国内160份苜蓿干草营养成分,发现苜蓿干草的CP、EE、NDF和ADF的平均含量分别为16.03%、2.44%、48.48%和35.19%,与本试验中生姜茎叶各营养成分相似。单贵莲等[16]研究了不同刈割时期对紫花苜蓿营养品质的影响,发现不同刈割时期紫花苜蓿的CP含量不同,现蕾期(22.43%)>初花期(19.68%)>盛花期(15.37%)。本试验中生姜茎叶的CP含量为17.24%,相当于初花期和盛花期之间苜蓿CP含量,同时达到中国畜牧业协会发布的苜蓿干草质量分级标准[17]中二级苜蓿干草的CP标准。从营养成分分析可知,生姜茎叶营养成分与优质苜蓿干草的成分相似,可作为优质粗饲料资源用于反刍动物生产。
3.2 生姜茎叶DM、CP、NDF和ADF的瘤胃降解率瘤胃降解率反映了饲料原料被消化利用的难易程度,是饲料营养成分被机体利用程度的重要标志,是饲用价值高低的体现,较高的有效降解率标志着饲料可以更好地被微生物和机体组织利用[18]。本研究中,生姜茎叶DM、CP、NDF和ADF各个时间点的瘤胃降解率存在显著差异,其中DM、NDF、ADF和CP 72 h瘤胃降解率依次降低,但降解率都超过了57%,说明生姜茎叶DM、NDF、ADF和CP的瘤胃降解率高。NDF和ADF瘤胃降解率的大小反映了粗饲料消化的难易程度,生姜茎叶NDF和ADF 72 h瘤胃降解率都超过了66%,表明生姜茎叶的纤维物质容易被微生物利用。本研究中发现,生姜茎叶CP 48和72 h瘤胃降解率及有效降解率均显著低于NDF和ADF降解率,而其他粗饲料如苜蓿、辣木叶等CP的瘤胃降解率均高于NDF和ADF降解率,原因可能是生姜茎叶的CP与其他成分结合不容易降解或生姜茎叶的NDF和ADF比较容易被微生物降解利用。目前,国内外对生姜茎叶的营养特性及瘤胃降解率研究较少,具体原因需要进一步的研究。
将生姜茎叶主要营养成分的有效降解率与我国奶牛、肉牛常用高CP粗饲料原料的有效降解率比较,生姜茎叶DM的有效降解率略高于贾海军[19]测定苜蓿干草DM的有效降解率,但是低于侯玉洁等[20]报道的结果,介于两者之间,不同研究中苜蓿干草DM的有效降解率的不同可能是苜蓿品种及收获期不同所致。生姜茎叶CP的有效降解率低于苜蓿干草CP的有效降解率,但生姜茎叶NDF和ADF有效降解率均显著高于苜蓿干草NDF和ADF有效降解率[19-20]。生姜茎叶DM、NDF和ADF有效降解率均高于辣木叶在奶牛和肉牛瘤胃中的有效降解率,但生姜茎叶CP有效降解率低于辣木叶CP的有效降解率[21-22]。生姜茎叶DM、CP、NDF和ADF的瘤胃有效降解率均低于构树叶各营养成分的有效降解率[23]。由此可见,生姜茎叶主要营养成分的有效降解率和苜蓿、辣木叶相当,可作为优质粗饲料资源用于反刍动物生产。
4 结论生姜茎叶含有丰富的CP、EE、Ca和P等营养成分,CP含量可达17.24%,同时生姜茎叶的粗纤维含量较低,NDF和ADF的含量分别为47.36%和27.99%,生姜茎叶DM、CP、NDF和ADF具有较高的瘤胃降解率。总之,生姜茎叶的营养价值较高,可作为优质粗饲料资源用于反刍动物生产。
[1] |
张晶, 吴建寨, 孔繁涛, 等. 2020年我国蔬菜市场运行分析与2021年展望[J]. 中国蔬菜, 2021(1): 4-10. ZHANG J, WU J Z, KONG F T, et al. Analysis of China vegetable market operation in 2020 and prospect in 2021[J]. China Vegetables, 2021(1): 4-10 (in Chinese). |
[2] |
刘明杰. 姜粉对肉牛营养物质消化吸收和机体抗氧化能力影响的研究[D]. 硕士学位论文. 泰安: 山东农业大学, 2011. LIU M J. Effects of ginger powder on digestion and absorption of nutrients and antioxidant status of beef cattle[D]. Master's Thesis. Tai'an: Shandong Agricultural University, 2011. (in Chinese) |
[3] |
刘帅, 陈明均, 贺坦, 等. 2018年我国生姜市场回顾与2019年行情展望[J]. 中国蔬菜, 2019(2): 1-4. LIU S, CHEN M J, HE T, et al. China's ginger market in 2018 review and 2019 market outlook[J]. China Vegetables, 2019(2): 1-4 (in Chinese). |
[4] |
王奕斐, 王进成, 于丽萍, 等. 昌邑生姜发展(栽培)现状及存在问题调研[J]. 蔬菜, 2020(11): 62-66. WANG Y F, WANG J C, YU L P, et al. Investigation on the current situation and existing problems of ginger development (cultivation) in Changyi[J]. Vegetables, 2020(11): 62-66 (in Chinese). |
[5] |
高强, 孙志民, 张成保. 大姜秸秆的应用现状、对策及技术展望[J]. 农业装备与车辆工程, 2019, 57(S1): 178-181. GAO Q, SUN Z M, ZHANG C B. Current situation, countermeasures and technology prospect of ginger straw[J]. Agricultural Equipment & Vehicle Engineering, 2019, 57(S1): 178-181 (in Chinese). |
[6] |
石太渊, 于淼. 生姜叶营养成分分析及饮料制备工艺研究[J]. 食品工业, 2013, 34(4): 54-56. SHI T Y, YU M. Research on ginger leaf nutrition analysis and beverage preparation technology[J]. Food Industry, 2013, 34(4): 54-56 (in Chinese). |
[7] |
王红萍, 沈达茜. 文山生姜叶的营养成分分析[J]. 饲料研究, 2015(24): 59-62. WANG H P, SHEN D Q. Analysis of nutritional components of ginger stems and leaves in Wenshan[J]. Feed Research, 2015(24): 59-62 (in Chinese). |
[8] |
赵广永. 反刍动物营养[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2012. ZHAO G Y. Ruminant nutrition[M]. Beijing: China Agricultural University Press, 2012 (in Chinese). |
[9] |
张丽英. 饲料分析及饲料质量检测技术[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2003. ZHANG L Y. Feed analysis and feed quality testing technology[M]. Beijing: China Agricultural University Press, 2003 (in Chinese). |
[10] |
VAN SOEST P J. Development of a comprehensive system of feed analyses and its application to forages[J]. Journal of Animal Science, 1967, 26(1): 119-128. DOI:10.2527/jas1967.261119x |
[11] |
OERSKOV E R, MCDONALD I. The estimation of protein degradability in the rumen from incubation measurements weighted according to rate of passage[J]. Journal of Agricultural Science, 1979, 92(2): 499-503. DOI:10.1017/S0021859600063048 |
[12] |
颜品勋, 冯仰廉, 杨雅芳, 等. 青粗饲料蛋白质及有机物瘤胃降解规律的研究[J]. 中国畜牧杂志, 1996, 32(4): 42-43. YAN P X, FENG A L, YANG Y F, et al. Study on rumen degradation of protein and organic matter in green roughage[J]. Chinese Journal of Animal Science, 1996, 32(4): 42-43 (in Chinese). |
[13] |
焦洪超. 青贮姜苗与其提取物对肉鸡生长的影响作用及其机理研究[D]. 硕士学位论文. 泰安: 山东农业大学, 2003. JIAO H C. Effect of ginger stem silage and its extraction on the growing performance of broiler chickens and the underlying mechanisms[D]. Master's Thesis. Tai'an: Shandong Agricultural University, 2003. (in Chinese) |
[14] |
刘公言, 王勇, 赵桂省, 等. 饲粮不同生姜秸秆替代花生秧比例对莱芜黑兔生长性能、屠宰性能和肌肉品质的影响[J]. 动物营养学报, 2021, 33(3): 1633-1642. LIU G Y, WANG Y, ZHAO G S, et al. Effects of different ratios of ginger straws peanut seedlings in vitro diets on growth performance, laughter performance and meat quality of Laiwu black rabbits[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2021, 33(3): 1633-1642 (in Chinese). |
[15] |
郭涛, 黄右琴, 郭龙, 等. 利用近红外光谱技术快速预测苜蓿干草营养成分含量[J]. 草业科学, 2020, 37(11): 2374-2381. GUO T, HUANG Y Q, GUO L, et al. Rapid prediction of nutrient content of alfalfa hay by using near infrared spectroscopy[J]. Pratacultural Science, 2020, 37(11): 2374-2381 (in Chinese). |
[16] |
单贵莲, 初晓辉, 徐赵红, 等. 刈割时期和调制方法对紫花苜蓿营养品质的影响[J]. 草原与草坪, 2012, 32(3): 17-21. SHAN G L, CHU X H, XU Z H, et al. Effect of cutting stage and drying method on nutritional quality of alfalfa[J]. Grassland and turf, 2012, 32(3): 17-21 (in Chinese). |
[17] |
中国畜牧业协会. 苜蓿干草质量分级T/CAAA 001-2018[S]. 北京: 中国畜牧业协会, 2018. China Animal Husbandry Association. Qualitiy grading of alfalfa meal T/CAAA 001-2018[S]. Beijing: China Animal Husbandry Association, 2018. (in Chinese). |
[18] |
刁其玉, 屠焰. 奶牛常用饲料蛋白质在瘤胃的降解参数[J]. 乳业科学与技术, 2005, 27(2): 70-74. DIAO J Y, TU Y. Degradabilities of crude protein in feedstuffs for dairy cow in rumen[J]. Journal of Dairy Science and Technology, 2005, 27(2): 70-74 (in Chinese). |
[19] |
贾海军. 奶牛常用饲草瘤胃降解规律的研究[D]. 硕士学位论文. 保定: 河北农业大学, 2010. JIA H J. Study on degradation pattern of the commonly used forage in the rumen of dairy cows[D]. Master's Thesis. Baoding: Agricultural University of Hebei, 2010. (in Chinese) |
[20] |
侯玉洁, 徐俊, 吴春华, 等. 5种不同牧草在奶牛瘤胃中降解特性的研究[J]. 中国奶牛, 2013(16): 4-8. HOU Y J, XU J, WU C H, et al. Rumen degradation characteristics of five types of forages for dairy cows[J]. China Dairy Cattle, 2013(16): 4-8 (in Chinese). |
[21] |
李媛, 刁其玉, 孔路欣, 等. 辣木在奶牛瘤胃中的降解特性研究[J]. 草业学报, 2017, 26(10): 140-148. LI Y, DIAO J Y, KONG L X, et al. Ruminal degradation characteristics of Moringa oleifera in dairy cows[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(10): 140-148 (in Chinese). |
[22] |
张婷婷, 张博, 李媛, 等. 辣木在肉牛瘤胃中的降解特性研究[J]. 粮食与饲料工业, 2017(8): 43-48. ZHANG T T, ZHANG B, LI Y, et al. Ruminal degrability characterictics of moringa in the beef cattle[J]. Cereal & Feed Industry, 2017(8): 43-48 (in Chinese). |
[23] |
孔凡林, 刁其玉, 渠建江, 等. 构树在肉牛瘤胃中降解特性的研究[J]. 草业学报, 2020, 29(3): 179-189. KONG F L, DIAO J Y, QU J J, et al. Ruminal degradation characteristics of Broussonetia papyrifera in beef cattle[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2020, 29(3): 179-189 (in Chinese). |