动物营养学报 >

2025 , Vol. 37 >Issue 2: 1388 - 1400

DOI: https://doi.org/10.12418/CJAN2025.119

研究论文

青海省高寒地区5种禾本科牧草产草量和营养价值综合评价

  • 刘爱鑫 , 1 ,
  • 张楠楠 1 ,
  • 刘毅 1 ,
  • 黄亚宇 2 ,
  • 周学丽 3 ,
  • 赵国君 4 ,
  • 杨英魁 1 ,
  • 拜彬强 , 1, * ,
  • 郝力壮 , 1, *
展开
  • 1 青海大学,青海省高原放牧家畜动物营养与饲料科学重点实验室,西宁 810016
  • 2 法国国家农业、食品和环境研究所,农业研究所,圣吉尔 35590
  • 3 青海省草原改良试验站,共和 813099
  • 4 海北州农牧产品质量安全检验检测中心,海北 812200
*拜彬强,副教授,硕士生导师,E-mail: ;
郝力壮,研究员,博士生导师,E-mail:

刘爱鑫(1999—),女,内蒙古赤峰人,硕士研究生,从事动物营养与饲料科学究。E-mail:

Copy editor: 武海龙

收稿日期: 2024-08-09

  网络出版日期: 2025-02-16

基金资助

青海省自然科学基金杰出青年基金(2024-ZJ-905)

国家重点研发子课题(2022YFD1302103)

青海省高原放牧家畜动物营养与饲料科学重点实验室项目(重点实验室评估奖励项目:1-8)

收起

Comprehensive Evaluation of Grass Yield and Nutritional Value of Five Gramineous Forages in Alpine Region of Qinghai Province

  • LIU Aixin , 1 ,
  • ZHANG Nannan 1 ,
  • LIU Yi 1 ,
  • HUANG Yayu 2 ,
  • ZHOU Xueli 3 ,
  • ZHAO Guojun 4 ,
  • YANG Yingkui 1 ,
  • BAI Binqiang , 1, * ,
  • HAO Lizhuang , 1, *
Expand
  • 1 Key Laboratory of Animal Nutrition and Feed Science of Grazing Livestock in Qinghai Plateau, Qinghai University, Xining 810016, China
  • 2 French National Institute of Agriculture, Food and Environment, Agricultural Research Institute, Saint-Gilles 35590, France
  • 3 Qinghai Grassland Improvement Experimental Station, Gonghe 813099, China
  • 4 Haibei State Farming and Animal Husbandry Product Quality and Safety Inspection and Testing Center, Haibei 812200, China
*BAI Binqiang, associate professor, E-mail: ;
HAO Lizhuang, professor, E-mail:

Received date: 2024-08-09

  Online published: 2025-02-16

Fold

摘要

本试验旨在评价青海省高寒地区5种禾本科牧草的产草量和营养价值,为高寒地区多年生禾本科牧草的科学和高效应用提供理论依据。试验以高寒地区常见的5种禾本科牧草(星星草、老芒麦、中华羊茅、紫羊茅、青紫披碱草)为研究对象,对其饲草产量、营养成分含量、饲喂价值、体外产气参数、体外发酵参数等进行综合评定。结果表明:1)青紫披碱草的鲜草产量、干草产量均显著高于其他4种牧草(P<0.05)。2)星星草的钙(Ca)含量显著高于其他4种牧草(P<0.05)。老芒麦和中华羊茅的磷(P)含量显著低于青紫披碱草和紫羊茅(P<0.05)。紫羊茅、老芒麦和青紫披碱草的干物质(DM)含量显著高于星星草和中华羊茅(P<0.05)。老芒麦的粗蛋白质(CP)含量显著高于其他4种牧草(P<0.05),粗灰分(Ash)含量显著低于其他4种牧草(P<0.05)。3)紫披碱草的相对饲喂价值(RFV)和相对牧草品质(RFQ)均显著低于其他4种牧草(P<0.05)。4)青紫披碱草的产气速率和产气延滞时间显著高于其他4种牧草(P<0.05)。紫羊茅、老芒麦、青紫披碱草的总挥发性脂肪酸(TVFA)含量显著高于星星草和中华羊茅(P<0.05)。星星草和中华羊茅的乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸含量均显著低于老芒麦、紫羊茅和青紫披碱草(P<0.05)。老芒麦的氨态氮(NH3-N)含量显著高于其他4种牧草(P<0.05)。5)青紫披碱草的单位面积DM产量显著高于其他4种牧草(P<0.05)。老芒麦的单位面积CP产量显著高于其他4种牧草(P<0.05)。由此可见,青紫披碱草和老芒麦的产草量和营养价值较高,可以推荐作为青海高寒地区栽培牧草。

关键词： 高寒地区; 禾本科牧草; 产草量; 体外产气; 营养价值

本文引用格式

刘爱鑫 , 张楠楠 , 刘毅 , 黄亚宇 , 周学丽 , 赵国君 , 杨英魁 , 拜彬强 , 郝力壮 . 青海省高寒地区5种禾本科牧草产草量和营养价值综合评价[J]. 动物营养学报, 2025 , 37(2) : 1388 -1400 . DOI: 10.12418/CJAN2025.119

Abstract

The purpose of this experiment was to evaluate the grass yield and nutritional value of five gramineous forages in alpine region of Qinghai province, and to provide a theoretical basis for the scientific and efficient application of perennial forages in alpine regions. Five common perennial grasses (Puccinellia tenuiflora, Elymus sibiricus L., Festuca sinensis, Festuca rubra L., Elymus dahuricus) in alpine region were used as the research objects, and their forage yield, nutrient contents, feeding value, in vitro gas production parameters and in vitro fermentation parameters were comprehensively evaluated. The results showed as follows: 1) the fresh grass yield and hay grass yield of Elymus dahuricus were significantly higher than those of other 4 forages (P<0.05). 2) The calcium (Ca) content of Puccinellia tenuiflora was significantly higher than that of other 4 forages (P<0.05). The phosphorus (P) content Elymus sibiricus L. and Festuca sinensis was significantly lower than that of Elymus dahuricus and Festuca rubra L. (P<0.05). The dry matter (DM) content of Festuca rubra L., Elymus sibiricus L. and Elymus dahuricus was significantly higher than that of Puccinellia tenuiflora and Festuca sinensis (P<0.05). The crude protein (CP) content of Elymus sibiricus L. was significantly higher than that of other 4 forages (P<0.05), and the crude ash (Ash) content was significantly lower than that of other 4 forages (P<0.05). 3) The relative feed value (RFV) and relative forage quality (RFQ) of Elymus dahuricus were significantly lower than those of other 4 forages (P<0.05). 4) The gas production rate and gas production delay time of Elymus dahuricus were significantly higher than those of other 4 forages (P<0.05). The total volatile fatty acid (TVFA) content of Festuca rubra L., Elymus sibiricus L. and Elymus dahuricus was significantly higher than that of Puccinellia tenuiflora and Festuca sinensis (P<0.05). The acetic acid, propionic acid, isobutyric acid, butyric acid and isovaleric acid contents of Puccinellia tenuiflora and Festuca sinensis were significantly higher than those of Elymus sibiricus L., Festuca rubra L. and Elymus dahuricus (P<0.05). The ammoniacal nitrogen (NH3-N) content of Elymus sibiricus L. was significantly higher than that of other 4 forages (P<0.05). 5) The unit area DM yield of Elymus dahuricus was significantly higher than that of other 4 forages (P<0.05). The unit area CP yield of Elymus sibiricus L. was significantly higher than that of other 4 forages (P<0.05). In conclusion, the Elymus dahuricus and Elymus sibiricus L. have the higher grass yield and nutritional value, and can be recommended as cultivated forage in Qinghai alpine region.

Key words： alpine region; gramineous forage; grass yield; in vitro gas production; nutritional value

青藏高原海拔高达3 000 m以上,海拔高、气温低、紫外线强,有“世界屋脊”之称[1]。高寒草原是最重要的草原类型之一,占据了青藏高原约85%的面积。作为天然牧场,它们为生态系统服务提供了重要的价值,如维持生物多样性、碳储存以及水土保持[2]。但高寒草原牧草生长季节短、冷季枯草期长、草地的初级生产力水平低下,枯草季节难以达到放牧家畜的营养需求,牧草供应不足,草畜矛盾突出;再加上近年来人为因素的干扰,使高寒草地生态环境严重恶化,天然草地牧草的数量和质量都不能满足放牧家畜营养的需要,成为制约当地畜牧业发展的主要因素[3]。因此,优质牧草培育成为畜牧业发展的保障,人工栽培牧草的营养价值评定尤为重要。在所有的优良牧草中,多年生禾本科牧草是许多草地的建群种及优势种[4]。
张雯露等[5]对川西高寒地区5种人工牧草研究指出,老芒麦的饲草产量和饲草价值最高。王比德[6]对青紫披碱草进行研究发现,与本属其他牧草比较,青紫披碱草的饲草产量和种子产量高于老芒麦24%,高于垂穗披碱草38%。王艳菲等[7]对6种禾本科牧草进行营养价值评定,结果指出羊草的相对饲喂价值最佳。桑旦等[8]对不同的多年生禾本科牧草在西藏阿里地区进行混播比较试验,结果指出青紫披碱草、老芒麦、星星草、紫羊茅混播时鲜草、干草产量最高,综合表现较好。单贵莲等[9]在云南迪庆高寒地区种植12种多年生牧草,研究发现同德老芒麦、草地麦特扁穗雀麦、猎人河紫花苜蓿、WL-525紫花苜蓿生产性能较低,不适宜在云南高寒地区种植。牧草品质评定的研究众多,但有关高寒地区多年生禾本科牧草的品质分析及综合评价研究相对较少。因此,本试验选用5种禾本科牧草作为研究对象,通过测定牧草产草量、营养成分含量、饲喂价值、体外产气参数、体外发酵参数,对其进行营养价值评价,以期为高寒地区多年生禾本科栽培牧草的科学应用和人工草地合理建植提供理论依据和数据支撑。

1 材料与方法

1.1 研究对象与试验设计

1.1.1 研究对象

本试验以高寒地区常见的5种多年生禾本科栽培牧草为研究对象,分别为:星星草、老芒麦、中华羊茅、紫羊茅、青紫披碱草,所有牧草种子均由青海省牧草良种繁殖场提供。

1.1.2 试验设计

牧草种子于2020年4月20日在青海省西宁市大通县王家庄播种,试验地位于北纬37°4'57″,东经101°52'43″,平均海拔3 020 m,平均最低气温1 ℃,平均最高气温24 ℃,平均总降水量291.3 mm。试验采用随机区组设计,设置5个处理,每个处理3个重复,共15个小区。小区面积为64 m2(8 m×8 m),每小区间隔2 m。撒播播种,播种量为3 kg/hm2。播种前翻耕整地、除草。

1.2 测定指标和方法

1.2.1 牧草产量

2020年9月底待牧草成熟期时对牧草样品采集,每个小区随机选取3个1.0 m×1.0 m样方,3次取样。人工刈割,留茬高度约5 cm,测定各牧草鲜重。称鲜重后取约1 000 g全株鲜草样品,称重,装入档案袋,阴凉通风处自然晾干至恒重,称重,计算干重。计算鲜草产量、干草产量及干鲜比。将同一小区干草样品混合粉碎并通过1.0 mm网筛,备用。

1.2.2 牧草营养成分

干物质(DM)含量采用国标法(GB/T 6435—2014)测定,粗蛋白质(CP)含量采用微量凯氏定氮法(GB/T 6432—2018)测定,粗脂肪(EE)含量采用索氏提取法(GB/T 6433—2006)测定,粗灰分(Ash)含量采用马福炉灼烧法(GB/T 6438—2007)测定,中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)含量采用Van Soest[10]的方法测定,钙(Ca)含量采用高锰酸钾法(GB/T 6436—2002)测定,磷(P)含量采用分光光度法(GB/T 6437—2002)测定。

1.2.3 牧草饲喂价值

通过ADF和NDF含量计算5种牧草的饲喂价值,包括:可吸收营养物质总量(TDN)、干物质消化率(DDM)、干物质摄入量(DMI)、相对饲喂价值(RFV)及相对牧草品质(RFQ)[11-12],计算公式如下:
TDN(%)=82.38-0.751 5×ADF;
DDM(%)=88.9-0.779×ADF;
DMI(%)=120/NDF;
RFV(%)=(DMI×DDM)/1.29;
RFQ(%)=(TDN×DMI)/1.23。

1.3 体外产气试验

1.3.1 试验动物及饲养管理

选择健康状况良好、体重接近的成年公牦牛3头作为瘤胃液供体,采用拴系式方法进行饲养。每日分别在07:00和18:00各饲喂1次,自由饮水。饲粮组成及营养水平见表1。预饲喂15 d后,第2天晨饲前采用瘤胃负压装置收集新鲜瘤胃液,储存在保温瓶中。
表1 饲粮组成及营养水平(干物质基础)

Table 1 Composition and nutrition levels of the diet (DM basis) %

原料
Ingredient		 含量
Content		 营养水平
Nutrient levels2)		 含量
Content
燕麦青干草Oat green hay 40.00 代谢能ME/(MJ/kg) 9.93
玉米Corn 32.00 粗蛋白质CP 11.69
小麦麸Wheat bran 9.00 中性洗涤纤维NDF 33.06
豆粕Soybean meal 14.00 酸性洗涤纤维ADF 16.29
食盐NaCl 1.00 钙Ca 0.77
预混料Premix1) 4.00 磷P 0.36
合计Total 100.00

1)每千克预混料含 One kilogram of premix contained the following:VA 1 250 000 IU,VD 30 000 IU,VE 1 000 IU,Fe 5 000 mg,Cu 500 mg,Zn 750 mg,Mn 1 250 mg,Se 7.5 mg,非淀粉多糖酶 NSP enzyme 25 g。

2)代谢能为计算值,其他营养水平为实测值,测定方法同1.2.2。ME was a calculated value, while the other nutrient levels were measured values, and the measurement methods were the same as 1.2.2.

1.3.2 体外培养试验

参照Menke等[13]方法配制人工瘤胃缓冲液,将瘤胃液与缓冲液按照1∶2的体积比混合,制成体外瘤胃发酵液。在此期间,不断通入纯二氧化碳(CO2),保持温度为(39±0.5) ℃。准确称取0.2 g牧草样品,放入100 mL发酵培养管中,加入30 mL瘤胃发酵液,每种样品设置3个重复,并设置3个空白对照,进行72 h体外产气试验。

1.3.3 体外产气参数测定

产气量:在各时间点(0、3、6、9、12、24、36、48、60、72 h)取出培养管并快速读数记录。当每一时间点读数超过80 mL时,为了防止培养管活塞顶到培养箱顶盖,应在读数后及时排气并记录排气后的刻度值。培养结束后,将取出的培养管迅速放入冰水中,终止发酵。待产气发酵结束后,同时分析有机物消化率(OMD)、代谢能(ME)和产气参数模型,产气参数模型采用Origin软件中非线性回归模型(Gompertz模型)计算。相关指标计算公式[14-15]如下:
产气量(mL)=该时间段内培养管产气(mL)-对应时间段内空白管平均产气量(mL);
体外干物质消化率(IVDMD,%)=(1-发酵后样品DM重/发酵前样品DM重)×100;
OMD=0.986×GP+0.060 6×CP+11.03;
ME=0.163 9×GP+0.007 9×CP+0.023 9×EE+0.04;
X2=A×exp[-B×exp(-C×X1)]。
式中:GP为24 h的产气量(mL);CP为粗蛋白质含量(%);EE为粗脂肪含量(%);X2为产气量(mL);A为理论最大产气量(mL);B为产气速率(mL/h);C为产气延滞时间(h);X1为体外培养时间(h)。

1.3.4 体外发酵参数测定

瘤胃液pH:培养管置于冰水浴终止发酵后,抽取部分发酵液迅速测定pH。
瘤胃液氨态氮(NH3-N)含量:参照冯宗慈等[16]改进的比色法进行测定。
瘤胃液挥发性脂肪酸(VFA)含量测定:使用日本岛津GC-2014型气相色谱仪进行测定。

1.3.5 单位面积营养成分产量

单位面积营养成分产量的计算公式如下:
单位面积营养成分产量=营养成分含量×干草产量。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2010进行数据整理,采用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析和Duncan氏法多重比较。结果以平均值±标准差(SD)表示,P<0.05表示差异显著。

2 结果

2.1 高寒地区5种禾本科牧草的鲜草产量、干草产量及干鲜比

由表2可知,青紫披碱草的鲜草产量最高,老芒麦次之,青紫披碱草和青紫披碱草的鲜草产量显著高于其他3种牧草(P<0.05);紫羊茅的鲜草产量最低,星星草与中华羊茅的鲜草产量无显著差异(P>0.05)。青紫披碱草的干草产量显著高于其他4种牧草(P<0.05),分别为老芒麦、星星草、中华羊茅、紫羊茅的1.10、1.25、1.30、1.74倍。星星草的干鲜比最高,显著高于老芒麦、紫羊茅、青紫披碱草(P<0.05),分别比老芒麦、中华羊茅、紫羊茅、青紫披碱草高0.04、0.03、0.05、0.06;青紫披碱草的干鲜比最低,紫羊茅次之。
表2 高寒地区5种禾本科牧草鲜草产量、干草产量及干鲜比

Table 2 Fresh grass yield, hay grass yield and dry-fresh ratio of five gramineous forages in alpine region

项目
Items		 鲜草产量
Fresh grass
yield/(kg/hm2)		 干草产量
Hay grass
yield/(kg/hm2)		 干鲜比
Dry-fresh ratio
星星草Puccinellia tenuiflora 8 241.23±173.83c 4 760.57±87.46c 0.58±0.02a
老芒麦Elymus sibiricus L. 10 021.50±211.34b 5 360.63±98.48b 0.54±0.03b
中华羊茅Festuca sinensis 8 311.23±175.28c 4 590.50±84.29d 0.55±0.02ab
紫羊茅Festuca rubra L. 6 430.93±135.65d 3 420.37±62.81e 0.53±0.02b
青紫披碱草Elymus dahuricus 11 431.70±241.13a 5 950.67±109.29a 0.52±0.02b
P值P-value <0.001 <0.001 0.045

同列数据肩标不同小写字母表示差异显著(P<0.05),相同或无字母表示差异不显著(P>0.05)。下表同。

In the same column values with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05), while with the same or no letter superscripts mean no significant difference (P>0.05). The same as below.

2.2 高寒地区5种禾本科牧草的营养成分含量

由表3可知,星星草的Ca含量显著高于其他4种牧草(P<0.05)。老芒麦和中华羊茅的P含量显著低于青紫披碱草和紫羊茅(P<0.05)。紫羊茅、老芒麦和青紫披碱草的DM含量均在95%以上,显著高于星星草和中华羊茅(P<0.05)。老芒麦的Ash含量显著低于其他4种牧草(P<0.05)。老芒麦的CP含量显著高于其他4种牧草(P<0.05),中华羊茅、紫羊茅和青紫披碱草的CP含量无显著差异(P>0.05)。老芒麦的EE含量显著高于其他4种牧草(P<0.05)。星星草的NDF含量最低,显著低于老芒麦和青紫披碱草(P<0.05)。5种牧草的ADF含量均在50%以上,且无显著差异(P>0.05)
表3 高寒地区5种禾本科牧草营养成分含量

Table 3 Nutrient contents of five gramineous forages in alpine region

项目
Items		 干物质
DM/%		 粗蛋白质
CP/%		 粗脂肪
EE/%		 粗灰分
Ash/%		 中性洗
涤纤维
NDF/%		 酸性洗
涤纤维
ADF/%		 钙
Ca/
(mg/g)		 磷
P/(mg/g)
星星草
Puccinellia tenuiflora		 92.25±0.64b 7.05±0.19b 1.11±0.26e 9.30±0.25c 65.18±1.73c 50.61±1.35 0.99±0.02a 0.04±0.01b
老芒麦
Elymus sibiricus L.		 95.68±0.66a 7.81±0.12a 1.98±0.53a 7.48±0.20e 69.33±1.84b 51.99±1.38 0.41±0.01d 0.03±0.01b
中华羊茅
Festuca sinensis		 82.46±0.57c 6.59±0.10c 1.19±0.32d 8.22±0.22d 68.37±1.82bc 53.07±1.40 0.78±0.01b 0.03±0.00b
紫羊茅
Festuca rubra L.		 95.92±0.66a 6.72±0.10bc 1.41±0.38c 9.89±0.27b 67.49±1.80bc 51.22±1.36 0.52±0.01c 0.08±0.01a
青紫披碱草
Elymus dahuricus		 96.02±0.66a 6.55±0.10c 1.88±0.53b 10.88±0.30a 74.35±1.98a 54.27±1.45 0.35±0.01e 0.09±0.01a
P值
P-value		 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 0.001 0.056 <0.001 <0.001

2.3 高寒地区5种禾本科牧草的饲喂价值

由表4可知,5种牧草的TDN和DDM无显著差异(P>0.05),星星草的TDN最高,青紫披碱草的TDN最低。星星草的DMI含量最高,显著高于老芒麦和青紫披碱草(P<0.05);青紫披碱草的DMI最低,显著低于其他4种牧草(P<0.05)。星星草、老芒麦、中华羊茅和紫羊茅的RFV和RFQ均显著高于青紫披碱草(P<0.05),星星草的RFV和RFQ均最高。
表4 高寒地区5种禾本科牧草的饲喂价值

Table 4 Feeding value of five gramineous forages in alpine region %

项目
Items		 可吸收营养物质总量
TDN		 干物质消化率
DDM		 干物质摄入量
DMI		 相对饲喂价值
RFV		 相对牧草品质
RFQ
星星草Puccinellia tenuiflora 44.35±1.01 49.47±1.05 1.84±0.05a 70.67±3.42a 66.44±3.32a
老芒麦Elymus sibiricus L. 43.31±1.04 48.39±1.08 1.73±0.05b 65.00±3.22a 61.00±3.13a
中华羊茅Festuca sinensis 42.50±1.06 47.56±1.10 1.76±0.05ab 64.76±3.26a 60.70±3.17a
紫羊茅Festuca rubra L. 43.89±1.02 49.00±1.06 1.78±0.05ab 67.60±3.30a 63.50±3.21a
青紫披碱草Elymus dahuricus 41.60±1.09 46.62±1.13 1.61±0.04c 58.38±3.00b 54.63±2.92b
P值P-value 0.056 0.056 0.002 0.011 0.011

2.4 高寒地区5种禾本科牧草体外产气参数

2.4.1 体外产气量和产气模型参数

由图1可知,星星草、老芒麦、中华羊茅、紫羊茅、青紫披碱草的体外累计产气量随发酵时间的增长而增加。在12~48 h时,所有牧草产气量快速积累;在48~72 h时,产气量趋于平缓。12 h时,青紫披碱草产气量最低,其次是中华羊茅。老芒麦12 h时产气量稍低于紫羊茅,在24~72 h时二者产气量趋于一致,分别高于星星草、中华羊茅和青紫披碱草。在24 h~72 h时,星星草、中华羊茅和青紫披碱草产气趋势趋于一致。星星草的IVDMD最高,紫羊茅和老芒麦次之,中华羊茅与青紫披碱草较低。
图1 体外产气量动态变化和体外干物质消化率

A:星星草 Puccinellia tenuiflora;B:老芒麦 Elymus sibiricus L.;C:中华羊茅 Festuca sinensis;D:紫羊茅 Festuca rubra L.;E:青紫披碱草 Elymus dahuricus。

Fig.1 Dynamic changes of GP in vitro and IVDMD

由表5可知,5种牧草的ODM、ME和理论最大产气量均无显著差异(P>0.05)。青紫披碱草的产气速率和产气延滞时间最高,星星草最低,5种牧草之间存在显著差异(P<0.05)。
表5 高寒地区5种禾本科牧草的发酵动力学参数

Table 5 Fermentation kinetic parameters of five gramineous forages in alpine region

项目
Items		 有机物消化率
OMD/%		 代谢能
ME/(MJ/kg)		 理论最大产气量
A/mL		 产气速率
B/(mL/h)		 产气延滞时间
C/h
星星草Puccinellia tenuiflora 38.37±1.92 4.60±0.32 55.81±3.95 1.52±0.00e 0.03±0.00e
老芒麦Elymus sibiricus L. 41.63±2.15 5.16±0.36 57.23±4.06 1.72±0.00b 0.04±0.00b
中华羊茅Festuca sinensis 37.60±1.87 4.47±0.31 54.17±3.85 1.64±0.00c 0.04±0.00c
紫羊茅Festuca rubra L. 41.07±2.12 5.05±0.35 59.59±4.23 1.57±0.00d 0.04±0.00d
青紫披碱草Elymus dahuricus 37.29±1.85 4.44±0.31 50.82±3.61 1.94±0.00a 0.05±0.00a
P值P-value 0.070 0.070 0.160 <0.001 <0.001

2.4.2 体外发酵参数

由表6可知,5种牧草的pH无显著差异(P>0.05)。5种牧草的总挥发性脂肪酸(TVFA)含量在21.69~29.00 mmol/L,其中紫羊茅的TVFA含量最高,紫羊茅、老芒麦、青紫披碱草的TVFA含量显著高于星星草和中华羊茅(P<0.05)。中华羊茅的乙酸、丙酸含量均为最低,分别为13.48、4.61 mmol/L,紫羊茅、青紫披碱草和老芒麦的乙酸、丙酸含量无显著差异(P>0.05),但均显著高于星星草与中华羊茅(P<0.05)。星星草和中华羊茅的异丁酸、丁酸、异戊酸含量均显著低于老芒麦、紫羊茅和青紫披碱草(P<0.05)。老芒麦的戊酸含量最高,显著高于星星草、中华羊茅和青紫披碱草(P<0.05)。老芒麦的NH3-N含量最高,中华羊茅的NH3-N含量最低,5种牧草之间存在显著差异(P<0.05)。
表6 高寒地区5种禾本科牧草体外发酵参数

Table 6 In vitro fermentation parameters of five gramineous forages in alpine region

项目
Items		 pH 总挥发性
脂肪酸
TVFA/
(mmol/L)		 乙酸
AA/
(mmol/L)		 丙酸
PA/
(mmol/L)		 异丁酸
IBA/
(mmol/L)		 丁酸
BA/
(mmol/L)		 异戊酸
IVA/
(mmol/L)		 戊酸
VA/
(mmol/L)		 乙酸/丙酸
AA/PA		 氨态氮
NH3-N/
(mg/dL)
星星草
Puccinellia
tenuiflora		 6.84 22.47
±1.60b		 13.94
±0.99b		 4.79
±0.34b		 0.37
±0.03b		 2.35
±0.17c		 0.52
±0.04b		 0.49
±0.04b		 2.91 10.08
±0.23c
老芒麦
Elymus
sibiricus L.		 6.87 27.58
±1.96a		 16.97
±1.20a		 5.64
±0.40a		 0.48
±0.03a		 3.24
±0.23b		 0.69
±0.05a		 0.57
±0.04a		 3.01 11.73
±0.26a
中华羊茅
Festuca
sinensis		 6.88 21.69
±1.54b		 13.48
±0.96b		 4.61
±0.33b		 0.37
±0.03b		 2.27
±0.16c		 0.53
±0.03b		 0.44
±0.03b		 2.93 8.02
±0.18e
紫羊茅
Festuca
rubra L.		 6.82 29.00
±2.06a		 17.94
±1.27a		 5.59
±0.39a		 0.52
±0.04a		 3.70
±0.26a		 0.75
±0.05a		 0.50
±0.04ab		 3.21 8.84
±0.20d
青紫披碱草
Elymus
dahuricus		 6.88 27.73
±1.97a		 17.32
±1.23a		 5.65
±0.40a		 0.50
±0.04a		 3.04
±0.21b		 0.74
±0.05a		 0.49
±0.04b		 3.07 10.59
±0.24b
P值
P-value		 0.550 0.002 0.002 0.012 <0.001 <0.001 <0.001 0.028 0.350 <0.001

2.5 高寒地区5种禾本科牧草的单位面积营养成分产量

由表7可知,青紫披碱草的单位面积DM产量最高,显著高于其他4种牧草(P<0.05)。老芒麦的单位面积CP产量最高,显著高于其他4种牧草(P<0.05)。星星草和紫羊茅的单位面积EE产量无显著差异(P>0.05),均显著低于老芒麦和青紫披碱草(P<0.05)。青紫披碱草的单位面积NDF、ADF、Ash产量均显著高于其他4种牧草(P<0.05)。星星草的单位面积Ca产量最高,显著高于其他4种牧草(P<0.05)。青紫披碱草的单位面积P产量最高,显著高于其他4种牧草(P<0.05)。青紫披碱草的单位面积TDN产量最高,显著高于其他4种牧草(P<0.05)。
表7 高寒地区5种禾本科牧草的单位面积营养成分产量

Table 7 Nutrient yield per unit area of five gramineous forages in alpine region

项目
Items		 干物质
DM/
(g/m2)		 粗蛋白质
CP/
(g/m2)		 粗脂肪
EE/
(g/m2)		 中性洗
涤纤维
NDF/
(g/m2)		 酸性洗
涤纤维
ADF/
(g/m2)		 粗灰分
Ash/
(g/m2)		 钙
Ca/
(mg/m2)		 磷
P/
(mg/m2)		 可吸收营养
物质总量
TDN/
(g/m2)
星星草
Puccinellia tenuiflora		 439.14
±5.27c		 33.57
±0.50c		 5.28
±0.07c		 310.19
±4.58c		 240.87
±3.56c		 44.28
±0.67c		 4.73
±0.11a		 0.19
±0.00c		 211.40
±4.67c
老芒麦
Elymus sibiricus L.		 512.88
±6.18b		 41.84
±0.63a		 10.61
±0.16b		 371.53
±5.49b		 278.64
±4.13b		 40.10
±0.58b		 2.20
±0.05c		 0.16
±0.00d		 234.99
±6.04b
中华羊茅
Festuca sinensis		 378.50
±4.56d		 30.24
±0.45d		 5.44
±0.08d		 313.75
±4.64c		 243.57
±3.60c		 37.72
±0.57d		 3.58
±0.07b		 0.14
±0.00e		 195.08
±4.86d
紫羊茅
Festuca rubra L.		 328.07
±3.95e		 22.98
±0.33e		 4.83
±0.08c		 230.77
±3.40d		 175.14
±2.60d		 33.83
±0.51e		 1.78
±0.04d		 0.27
±0.01b		 150.11
±3.50e
青紫披碱草
Elymus dahuricus		 571.36
±6.89a		 38.97
±0.59b		 11.18
±0.18a		 442.31
±6.55a		 322.87
±478a		 64.74
±0.98a		 2.08
±0.06c		 0.54
±0.01a		 247.50
±6.47a
P值
P-value		 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001

3 讨论

3.1 高寒地区5种禾本科牧草的产草量分析

产草量受牧草生长规律、高寒地区气候等因素的影响,产草量是评价草地生产能力的最直接指标之一[17]。产草量的高低直接反映牧草的生产性能。本试验中,青紫披碱草的鲜草产量和干草产量最高。祁万录[18]对5种高寒地区禾本科牧草产草量分析发现,多叶老芒麦产草量显著高于其他披碱草属的牧草,与本研究结果一致。陈乐乐等[19]对高寒地区禾本科牧草生产力适应性评价得出,中华羊茅的干草产量显著低于披碱草属,这与本研究结果一致。李莲香[20]研究发现,老芒麦的产草量显著高于垂穗披碱草和中华羊茅。赵年武等[21]研究发现,中华羊茅的鲜草产量显著高于星星草。但本研究结果中,星星草与中华羊茅的鲜草产量并无显著差异,可能的原因是牧草的生长环境、播种方式差异导致。陈美镕等[22]研究指出,多年生禾本科牧草垂穗披碱草的干草产量和鲜草产量均高于老芒麦,与本研究结果一致。由此可见,青紫披碱草的产草量略高于其他牧草。

3.2 高寒地区5种禾本科牧草的营养成分含量及饲喂价值分析

牧草的常规营养成分含量是评价牧草品质的基本指标,影响着饲草的采食量和消化率。CP含量作为牧草品质的重要指标,也是评定牧草营养价值的重要指标之一,牧草的营养价值也是家畜蛋白质的主要来源[23]。NDF和ADF含量是评价牧草消化率和采食潜力的通用指标,NDF含量高则采食量低,ADF含量高则消化率低[24]。EE富含热能,是提供能量的重要物质,Ash含量可反映矿物质元素含量。汪新川等[25]人对青海牧区8种矮禾草的营养比较,中华羊茅的CP含量为13.14%,显著低于星星草(16.22%)。而本研究得出,中华羊茅与星星草的CP含量无显著差异,可能是由于检测牧草的成熟期不同导致。本试验表明,紫羊茅的CP含量相对较低,ADF含量相对较高。这与刘太宇等[26]对紫羊茅的营养成分分析一致。曾植虎[27]研究指出,在盛花期短芒披碱草的CP含量为11.09%,比老芒麦高0.46%,比垂穗披碱草高1.81%。张雯露等[5]研究指出,老芒麦的CP含量显著高于其他披碱草,中华羊茅的EE含量最低,这与本研究结果一致。王比德[6]研究指出,青紫披碱草的CP、Ash、EE含量分别为6.91%、6.35%、1.71%,与老芒麦的营养价值类似。本试验中,5种牧草的Ash含量偏高,可能是牧草的生长环境不同导致,灰分构成元素是牧草矿物质营养的重要组成部分,矿物质摄入量过多或过少都会对动物体造成伤害。杨娟弟等[28]研究指出,老芒麦的ADF和NDF含量分别为31.02%和56.86%,显著高于垂穗披碱草。何旭阳等[29]研究指出,老芒麦的EE含量高于中华羊茅和垂穗披碱草,垂穗披碱草ADF、NDF含量最高,中华羊茅次之、老芒麦最低,与本研究结果一致。高寒地区5种禾本科牧草的营养成分差异明显,总的来看老芒麦、星星草的营养价值较高。
RFV是由美国相关研究组织提出且在美国广泛使用的粗饲料质量评价指数,是对饲料品质的一种综合评定[30]。牧草RFV是由牲畜对该牧草的DDM和DMI决定的。粗饲料的RFV可以预测牧草的摄入量和能量,是饲料中ADF和NDF含量的综合反映,数值越大说明该粗饲料的饲用营养价值越高[31]。TDN反映粗饲料的消化率和动物的消化能力,它与饲料的ADF含量有关,一般当ADF含量减少时,则TDN增加[32],通常具有CP含量高和ADF含量低的干草有较高的TDN。何旭阳等[29]研究指出,老芒麦的TDN最高,中华羊茅次之,垂穗披碱草最低,这与本研究的结果一致。李珍等[33]研究指出,垂穗披碱草的RFV相对较高,老芒麦的RFV与垂穗披碱草无显著差异,与本试验结果不同,原因可能是饲草种类不同,其营养价值存在差异,所以RFV也存在差异。综上所述,老芒麦的RFV较高。

3.3 高寒地区5种禾本科牧草的体外发酵特性分析

pH是常用的反映瘤胃健康和瘤胃发酵情况的重要指标,pH的高低影响瘤胃微生物的活性及瘤胃发酵类型,瘤胃内正常发酵的pH范围为5.5~7.0[34]。本试验中,5种牧草的pH无显著差异,pH范围为6.82~6.88,能够为瘤胃微生物生长提供适宜生态环境。体外产气量被广泛用于研究瘤胃发酵的动力学以及预测DMI[35]。本试验中,青紫披碱草的12 h产气量为16.53 mL,且随着培养时间的延长产气量逐渐累加,在48~72 h时逐渐平缓。老芒麦和紫羊茅的产气量高于其他3种牧草。老芒麦的体外产气量与产气时间呈正相关,这与崔占鸿等[36]研究结果不同,可能是由于其研究为多种牧草组合发酵。瘤胃NH3-N含量是通过降解饲草料含氮化合物和合成微生物蛋白质的方式来反映饲草料在瘤胃内消化利用情况,其过高或者过低均会影响微生物的正常生长,瘤胃适宜NH3-N含量一般在0.35~29.00 mg/dL[37]。本试验中,中华羊茅的NH3-N含量最低,为8.02 mg/dL,老芒麦的NH3-N含量最高,为11.73 mg/dL,符合瘤胃发酵的适宜NH3-N含量。
VFA是饲草料中碳水化合物经瘤胃微生物发酵后的主要产物。瘤胃发酵产生的VFA是评价反刍动物瘤胃发酵的一个非常重要指标,能为反刍动物提供70%~80%的代谢能量[38]。饲草一般为乙酸型发酵,乙酸、丙酸、丁酸含量通常占饲草TVFA的50%~65%、18%~25%和12%~20%,乙酸/丙酸为2.0~3.6[39]。当乙酸/丙酸较低时,即为丙酸型发酵,有助于反刍动物机体利用更多能量,从而提高反刍动物的生产性能[40]。本试验中,5种牧草的乙酸、丙酸、丁酸含量占TVFA的平均范围分别为61.53%~62.45%、20.51%~21.79%、9.25%~12.76%,其中除丁酸外,其他VFA含量均在上述范围内,丁酸含量偏低原因可能与发酵时长、供体动物的差异相关。IVDMD是反映饲料被动物利用程度的重要指标,瘤胃中DM的降解主要是CP、EE和粗纤维的降解。IVDMD越高,就代表饲料的可利用程度越高、DM采食量越高[41]。黄泽等[42]研究指出,老芒麦的IVDMD为29.85%。严旭[43]研究指出,老芒麦的IVDMD范围在31.04%~76.47%。本试验中,不同牧草的IVDMD存在差异,IVDMD为40.80%~48.60%,最高是星星草,最低是青紫披碱草。青紫披碱草的IVDMD低可能是因为该牧草到达成熟期期,刈割较晚,NDF含量高。NDF是植物细胞壁主要部分,包括半纤维素、纤维素、木质素、硅酸盐和极少量的蛋白质。木质素、纤维素和半纤维素之间的紧密联合降低了微生物的利用能力,因此瘤胃降解率较低。有研究认为,IVDMD与CP含量呈正相关,与NDF、ADF含量呈负相关,但相关性强弱不一致[44],本研究结果基本符合该规律。消化率是评价牧草营养价值的重要指标,有机物消化率越高,表明牧草在瘤胃中消化率越高。本研究中,5种牧草的ODM、ME无显著差异,这与尉小霞[45]研究结果一致。

3.4 高寒地区5种禾本科牧草的单位面积营养成分产量分析

分析牧草单位面积营养成分产量,可同时兼顾生产性能、化学营养品质及消化性能,能更直观地体现牧草的生产应用潜力[46]。本试验对不同牧草的营养成分和鲜草产量以及单位面积营养成分产量进行分析。单位面积DM产量与鲜草产量变化情况一致,青紫披碱草与老芒麦的单位面积DM、CP、EE、ADF、NDF产量均较高,说明2种牧草提供的营养价值较高。老芒麦和青紫披碱草Ca含量均显著低于其他牧草,但单位面积营养成分产量较高,这是由于单位面积营养成分产量与产草量存在着极大的正相关性。

4 结论

青紫披碱草和老芒麦的鲜草产量、干草产量相对较高,老芒麦和星星草的营养成分含量、RFV、体外发酵效率均相对较高。在天然牧草缺乏的情况下,老芒麦可作为优质牧草栽培,以缓解牧草枯草期长、牦牛和藏羊所需牧草供给及营养缺乏等问题。

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