我国天然草地总面积达3.93×108 hm²，居世界第2位^[1]。其中约78%的草地分布于我国北部地区，以温性典型草原为主，面积达2.66×10⁷ hm²。针茅草作为北方典型草原的主要建群种，是我国北方草原畜牧业所依赖的重要饲用植物之一。但针茅草在结实后期的芒针常会刺入家畜皮毛、口腔黏膜和腹下皮肤，造成皮张穿孔，引起口腔溃疡，影响羊皮及羊毛的质量，甚至会造成家畜发病或死亡^[2]，畜产品质量严重下降，畜牧业生产蒙受巨大损失。因此，在以针茅草为主的天然牧草利用过程中，如何解决针茅草芒针对家畜的危害是生产实践亟待解决的重大难题。李青丰等^[3]从针茅草植物的繁衍角度论证了前人火烧、生物防治、耕翻等一系列防除针茅草芒针的策略大都不可取。实践也证明目前已有的防除针茅草芒针的做法都没有从根本上解决其对家畜的危害。成型草产品加工可有效提高饲草利用转化率，使营养均衡且稳定。针茅草经成型加工后，其芒针被破除，可将芒针对家畜皮、毛、口腔等部位的危害降到最低，且芒针的蛋白质也得到了有效保存及利用，针茅草整体的营养物质含量及饲喂价值得到提高。衡量草产品饲用价值的重要手段是研究其营养物质含量及其被家畜消化利用程度。瘤胃是反刍动物营养消化的一个极其重要的器官。大量研究结果表明，饲草粉碎、制成颗粒或草块等加工处理，都会使瘤胃发酵类型发生变化。饲草粉碎或制成颗粒饲喂，家畜分泌的碱性唾液变少，瘤胃内的微生物活性增强，挥发性脂肪酸浓度增加，pH下降^[4]。充分开发和利用针茅草这一优良牧草资源，开展针茅草的加工，研究不同加工方式针茅草对瘤胃内环境的影响，掌握其变化规律并实施有效调控，使营养物质的利用率达到最大化，能够产生非常大的经济效益，具有重大意义。本研究旨在探索破除针茅草芒针对家畜危害的合理加工利用方式，通过对比不同加工方式针茅草对绵羊瘤胃内环境的影响，确定最适饲喂的针茅草形态，为合理利用针茅草地资源，解决芒针对家畜危害难题，科学利用针茅草饲养家畜，指导广大农牧民生产实践提供科学的理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验时间与地点

试验于2015年8—10月在内蒙古农牧业科学院进行。

1.2 试验材料

针茅草原料来自内蒙古自治区锡林浩特市西乌珠穆沁旗巴彦花镇的打草场 (以大针茅草和克氏针茅草为主)，取处于成熟期的全株针茅草样 (株高25~35 cm)。于2015年8月23日至9月8日在锡林浩特市毛登牧场智圣生物科技有限责任公司加工针茅草粉和草颗粒，在锡林浩特市草都农牧业发展有限责任公司加工针茅草块。膨润土添加量3%。草粉粉碎粒度为6 mm，草颗粒和草块加工工艺参数分别见表 1和表 2，不同加工方式针茅草营养水平见表 3。

1.3 试验动物及饲养管理

选择体况良好、1.5~2.0岁、体重为 (45±2) kg、安装有永久性瘤胃瘘管的乌珠穆沁羯羊48只，单笼饲养。试验期间，分别于每天09:00和17：00对试验绵羊饲喂2次，确保绵羊自由采食，自由饮水和舔食盐砖。严格记录每天的饲喂量及剩料量。每日按时清理圈舍，保持圈舍清洁。

1.4 试验设计

采用单因素试验设计，将48只乌珠穆沁羊随机分为4组，每组12只，用不同编号的耳号进行标记，对照 (CK) 组饲喂针茅干草 (不进行任何加工处理)，试验1组饲喂针茅草颗粒，试验2组饲喂针茅草块，试验3组饲喂针茅草粉。预试期10 d，正试期7 d。

1.5 样品采集及处理 1.5.1 草样和粪样收集

从正试期第1天起，首次饲喂之前，把由尼龙袋制成的收粪袋固定在试验羊的尾部周围，每次饲喂之前准确收集并称量每种类型草产品的剩料量，计算每只羊1 d的采食量，并于每天17:00及次日09:00收集袋中粪样，二者混合后称重 (即前1天的排粪量)。将草样及粪样摊晒风干。用相同方法连续收集5 d。待试验结束后，将5 d收集的草产品及粪样分别均匀混合后，按四分法取混合样，各类草产品和粪样各取100 g风干样，贮于样品瓶中, 备分析其营养物质含量。

1.5.2 瘤胃液采集

正试期第7天，09:00饲喂，分别在食前1 h以及食后1、3、5、7 h，通过瘘管从试羊瘤胃中抽取瘤胃液50 mL，立即测定pH。然后用4层纱布过滤，收集于采样瓶，并按瘤胃液容积的1/100加入饱和氯化汞 (HgCl₂) 溶液，放入冰箱 (-20 ℃) 中冷冻保存，用于测定瘤胃液中的总氮、氨氮、尿素氮和挥发性脂肪酸浓度。

1.6 测定指标 1.6.1 营养物质含量

采用实验室常规分析方法测定样品中干物质 (DM)、粗蛋白质 (CP)、中性洗涤纤维 (NDF)、酸性洗涤纤维 (ADF) 含量^[5]。

干物质含量：烘箱 (105±2) ℃条件下，烘至恒质量称重；CP含量：参照GB/T 6432—94利用FOSS Kjeltec 8400全自动凯氏定氮仪测定；NDF和ADF含量：用Ankom 220型纤维分析系统进行测定。

1.6.2 干物质采食与消化

干物质表观消化率采用全收粪法^[6]测定，计算公式如下：

式中：S为饲粮中干物质的量；F为粪便中干物质的量。

1.6.3 瘤胃内环境

瘤胃液pH用雷磁PHS-2F型酸度计测定；总氮浓度用凯氏定氮法测定；氨态氮浓度按冯宗慈改进的比色法测定^[7]；尿素氮浓度采用二乙酰一肟法测定；从总氮中扣除氨氮和尿素氮，得到总可利用氮；挥发性脂肪酸浓度用日本岛津GC-7A气相色谱仪进行测定，色谱柱为Nukol毛细管柱 (30 m×0.32 mm×0.25 μm)。测定条件：进样口温度220 ℃，压力100 kPa，载气 (N₂) 流量75 mL/min, 分流比20 : 1，进样量1 μL，柱温初始温度60 ℃，然后以20 ℃/min升温速率升至190 ℃，保持3 min，火焰氢离子检测器 (FID) 温度为250 ℃，氢气70 mL/min, 空气50 mL/min^[8]。

1.7 数据处理

试验数据用平均值±标准差表示，采用SAS 9.2统计软件中的one-way ANOVA过程进行单因素方差分析。

2 结果 2.1 不同加工方式针茅草对绵羊干物质采食量和表观消化率的影响

由表 4可知，试验1组的干物质采食量显著高于其他组 (P < 0.05)，试验3组的干物质采食量最低。试验3组的干物质排泄量显著高于试验1组 (P < 0.05)，与其他2组无显著差异 (P>0.05)。试验1组的干物质表观消化率与试验2组差异不显著 (P>0.05)，但是显著高于其他组 (P < 0.05)。

2.2 不同加工方式针茅草对绵羊瘤胃液pH的影响

由表 5可知，4组瘤胃液pH在6.51~7.14变动，除试验3组瘤胃液pH在食后5~7 h一直呈下降趋势外，其他组瘤胃液pH在采食前后的变化规律大致相同，即食后1 h下降到最低值，随后逐渐上升。试验1组的瘤胃液pH在食后1 h显著低于其他组 (P < 0.05)。

2.3 不同加工方式针茅草对绵羊瘤胃液氮浓度的影响

由表 6可知，各组试验羊的瘤胃液总氮浓度在235.74~300.38 mg/dL呈波动性变化，除食后3 h外，各时间点的瘤胃液总氮浓度在各组间差异不显著 (P>0.05)。随时间延长，各组瘤胃液氨氮浓度在11.34~35.99 mg/dL呈先升高后降低的变化趋势，各组均为食后1 h瘤胃液氨氮浓度显著高于其他时间点 (P < 0.05)，食后3 h瘤胃液氨氮浓度显著高于食后5、7 h，而食后5、7 h各组间均无显著变化 (P>0.05)。各组瘤胃液尿素氮浓度在219.44~266.87 mg/dL均呈现先升高后降低的变化趋势，食后1和5 h显著高于食后3 h (P < 0.05)，与其他时间点无显著差异 (P>0.05)。4组中，试验1组的瘤胃液总氮、氨氮、总可利用氮浓度在各时间点均最高，而试验3组在各时间点均最低。

2.4 不同加工方式针茅草对绵羊瘤胃液挥发性脂肪酸浓度的影响

由表 7可知，试验1组的瘤胃液总挥发性脂肪酸 (TVFA) 浓度、乙酸和丙酸含量显著高于试验3组和CK组 (P < 0.05)，与试验2组无显著差异 (P>0.05)。试验1组丁酸含量、乙酸/丙酸显著低于试验3组和CK组 (P < 0.05)，与试验2组无显著差异 (P>0.05)。

3 讨论 3.1 不同加工方式针茅草对绵羊干物质采食量及表观消化率的影响

饲草的种类、特性、物理形态是影响反刍动物采食、消化的重要因素。而草产品在粉碎粒度、形态结构等加工方式的不同，也导致绵羊对其采食及消化率有所差异。Knaus等^[9]报道，将饲草颗粒化后可有效提高自由采食量和动物生产效率。本试验中，草颗粒的干物质采食量和表观消化率显著高于其他加工方式的针茅草，是由于草颗粒加工过程将芒针粉碎，极大地避免了芒针对绵羊口腔、消化道及皮肤的伤害，且经高温加热加压后具有糊香味，从而有效地改善了针茅草的适口性；而草粉的粉碎粒度太小，易吸入绵羊呼吸道，不利于绵羊吞咽、反刍和消化，导致采食量低下，而且草粉通过瘤胃速率太快，致使微生物消化作用时间减少，从而降低了其消化率。这与Yansari等^[10]的研究结果一致。Beauchemin等^[11]、马冬梅等^[12]在山羊上的试验结果也表明，适宜大小的饲粮颗粒才能显著提高饲粮的采食量及消化率。

3.2 不同加工方式针茅草对绵羊瘤胃液pH和VFA浓度的影响

瘤胃液pH是反映瘤胃发酵状况的基本指标。正常变化范围在5.5~7.5，呈现有规律的变动，一般采食后2~6 h达到最低值^[13-14]，受饲粮结构与营养水平的影响^[15-16]。本试验中各组绵羊的瘤胃液pH在6.51~7.14波动，均处于正常范围，绵羊采食后，pH先降低后又逐渐升高至采食前水平，变化规律与郑琛^[17]的研究结果相符。CK组的pH稍高，是由于针茅干草的纤维含量高，绵羊采食和反刍所需时间长，进入瘤胃的唾液就会增加，瘤胃内缓冲物质也相应增加。瘤胃液pH在正常范围内波动，说明绵羊瘤胃有稳定的缓冲系统，发酵环境良好。饲粮物理形态对瘤胃液VFA浓度也有影响，李勇等^[18]研究表明，当仅饲喂饲草时，磨碎或制成颗粒均会导致乙酸/丙酸的显著变化。本试验草颗粒、草块处理的TVFA浓度、乙酸和丙酸含量高于干草和草粉处理，其丁酸浓度和乙酸/丙酸低于干草和草粉处理，饲喂草颗粒和草块时，因采食量显著高于干草和草粉处理，食糜在瘤胃中滞留时间延长，导致挥发性脂肪酸浓度升高，这与张彩英等^[19]的研究结果一致。而Rezaeian等^[20]报道，给绵羊饲喂紫花苜蓿草粉或颗粒时，对绵羊瘤胃液挥发性脂肪酸浓度和比例没有影响，与本试验结果不符，可能与饲草的特性不同有关。

3.3 不同加工方式针茅草对绵羊瘤胃液氮浓度的影响

瘤胃液中总氮包括氨氮、尿素氮、微生物蛋白氮、饲料中可溶解蛋白氮及唾液蛋白氮等，氨基酸和氨氮含量相对较多，能一定程度反映氮代谢水平。饲粮中蛋白质含量及降解率对其有直接影响，饲粮在瘤胃中滞留时间与其有也密切关系^[21]。本试验中，除食后3 h外，各时间点的瘤胃液总氮浓度在各组间差异不显著，但草颗粒处理高于其他3组，这是由于绵羊对草颗粒的采食量比其他组高，导致其瘤胃液总氮浓度较高。

瘤胃液氨氮是饲粮中蛋白氮和非蛋白氮降解的终产物，反映了特定饲粮组成下，瘤胃中蛋白质降解与合成之间的平衡关系，其浓度变化与饲粮蛋白质含量、降解率以及碳水化合物特性和能量释放特点有关^[22-23]。郑琛^[17]研究表明，瘤胃液氨氮浓度在食后1 h上升达到最大，食后3 h出现下降，之后持续下降，变化趋势与的本试验研究结果相符。适宜的氨氮浓度有利于微生物蛋白的合成，而微生物生长对氨氮浓度耐受的临界范围为6~30 mg/dL，其最佳氨氮浓度为6.3~27.5 mg/dL^{[16, 19]}。本试验各组试验羊瘤胃液氨氮浓度平均值为16.66~20.35 mg/dL，处于最佳范围内，说明试验饲草形态、蛋白质含量及降解特性等均较合理。草颗粒处理的氨氮浓度各时间点平均值为20.35 mg/dL，接近理论最适宜值。

瘤胃液总可利用氮浓度可一定程度上反映瘤胃液中氨被瘤胃微生物利用的状况^{[22, 24]}。草颗粒组试验绵羊瘤胃液总可利用氮浓度显著高于其他组，与其瘤胃液pH较低、氨氮浓度较高，有利于瘤胃微生物的合成作用有关。干草和草粉组的绵羊瘤胃液总可利用氮浓度较低，这与食糜在试验绵羊瘤胃中停留时间短，不利于瘤胃微生物的合成作用有关。

4 结论

① 针茅草颗粒的干物质采食量及表观消化率较好。

② 饲喂针茅草颗粒的绵羊瘤胃液pH较低，总氮浓度较高，氨氮、总可利用氮浓度增加，TVFA浓度较高, 瘤胃发酵指标均较优。

③ 综合上述各项指标，针茅草颗粒是4种加工方式的针茅草中饲喂绵羊的最佳利用形态。