2011年以来，全国棉花种植面积呈逐年下降趋势，至2017年约下降36%[1]。根据国家统计局公布的数据[1]测算，2017年全国棉秆产量约为885万t，产量仍然十分巨大。资源丰富、利用率低、燃烧和还田的比例过大是棉秆的利用现状[2]。提高棉秆的利用，既可缓解粗饲料区域性供给不足的矛盾，又可减少对环境的污染。棉秆具有资源量大和便于集中收集的特点，为其饲料化利用提供了有利条件。研究者们在棉秆的营养价值评定[3-4]、饲喂效果[5-6]、高效降解棉秆纤维素微生物的筛选[7-8]、品质改善[9-10]等方面进行了相关研究，结果表明棉秆是有一定粗蛋白质(CP)含量、瘤胃降解率较低的粗饲料，替代部分玉米秸秆、麦草、芦苇等粗饲料饲喂牛、羊无负性影响，微生物对棉秆中粗纤维的降解有明显的促进作用，通过膨化和微波处理可改善棉秆的饲料品质。但国内外关于棉秆在动物体内的消化利用参数方面的研究鲜有报道。魏敏等[11]以限饲组作为对照，研究了棉秆中营养物质在绵羊体内的消化代谢参数。但当动物处于饥饿状态时，其身体机能与正常状态相比可能存在一定差异[12]。因此，本试验在动物饱腹的基础上，以不同比例棉秆替代基础饲粮，研究其对育肥羊生长性能、营养物质表观消化率的影响及棉秆中营养物质在绵羊体内的消化代谢参数的变化情况，为棉秆在生产实践中的科学利用提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 饲粮的制作试验用棉秆为新疆喀什地区巴楚县当年所产。棉秆等粗饲料经粉碎机(1 cm孔径筛)粉碎并与其他原料混匀后，制成直径为6 mm的全价颗粒饲粮。
1.2 试验设计试验选取体重接近[(35.23±5.83) kg]和体况良好的50只小尾寒羊，随机分为5组，每组10只(n=10)，对照组(CK组)饲喂不添加棉秆的全价颗粒基础饲粮，基础饲粮参照中国《肉羊饲养标准》(NY/T 816—2004)[13]营养需要设计，试验组饲粮分别以棉秆替代10%(A组)、20%(B组)、30%(C组)和40%(D组)基础饲粮。试验饲粮组成及营养水平见表 1。试验动物分组单圈饲养，圈内安装饮水碗，外设运动场，清晨饲喂前清槽，每10 d对圈舍及运动场进行消毒。每日10:00和19:00各饲喂1次，自由采食和饮水。试验全期68 d，其中预试期7 d，饲养试验53 d，消化代谢试验8 d。
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表 1 试验饲粮组成及营养水平(干物质基础) Table 1 Composition and nutrient levels of experimental diets (DM basis) |
试验开始和结束时分别于晨饲前对全部试验羊进行空腹称重，计算平均日增重(ADG)。准确记录每天的饲喂量和剩料量，计算干物质采食量(DMI)。
1.3.2 样品采集饲养试验末期称重后，每组随机选取6只羊用于消化代谢试验，试验期共8 d。试验初始，将自制收粪袋固定在羊体上，为使羊适应收粪袋，设计了4 d适应期。第5天开始，连续4 d，每天清晨饲喂前收集收粪袋内全部粪便，记作前1天粪便，称重并取10%作为样品，阴干后混匀4 d的粪样并置于密封袋中保存。收粪期间，连续4 d，每日采集200 g饲料样。参照张丽英[14]的方法测定干物质(DM)、CP、粗脂肪(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、木质素(ADL)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)和磷(P)等营养物质的含量。参照贺建华[15]的方法测定棉秆中的总能(GE)。
1.3.3 表观消化率的计算参照Adeola[16]的方法计算饲粮营养物质的表观消化率，公式为：
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式中：A为饲粮某营养物质的表观消化率；B为食入的该营养物质含量；C为粪中该营养物质含量。
参照杨凤[17]的方法计算棉秆中营养物质的表观消化率，公式为：
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式中：D为棉秆中某营养物质的表观消化率；A为替代后饲粮中该营养物质的表观消化率；B为基础饲粮中该营养物质的表观消化率；F为棉秆中营养物质占替代后饲粮中该营养物质的比例。
1.4 数据处理试验数据经Excel 2010统计整理后，使用SAS 9.0统计软件包中MIXED模块进行统计分析，统计结果采用Tukey's法进行多重比较，显著水平为P < 0.05，极显著水平为P < 0.01。
2 结果 2.1 棉秆中营养物质含量由表 2可知，试验用棉秆中CP、NDF、ADF和ADL含量分别为6.37%、62.92%、48.53%和18.55%。
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表 2 棉秆中营养物质含量(干物质基础) Table 2 Nutrient contents of cotton stalk (DM basis) |
由表 3可知，各组试验羊初重差异不显著(P > 0.05)，末重随棉秆替代比例的增加而依次下降，CK组显著高于C组和D组(P＜0.05)，其他各组间差异不显著(P > 0.05)。棉秆替代比例对ADG有极显著影响(P＜0.01)，ADG随替代比例的增加而下降，表现为CK组比C组和D组分别高37.92%和53.28%(P＜0.01)，A组比C组和D组分别高23.81%和37.68%(P＜0.05)，CK组、A组和B组之间差异不显著(P > 0.05)。随棉秆替代比例的增加DMI有所下降，CK组比D组高2.65%，组间差异不显著(P > 0.05)。
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表 3 饲粮中不同棉秆比例对绵羊生长性能的影响 Table 3 Effects of different ratios of cotton straw in diets on growth performance of sheep |
由表 4可知，随着棉秆替代比例的增加，整体上表现为排粪量上升、营养物质表观消化率下降。排粪量D组比CK组和A组均极显著提高16.36%(P＜0.01)，B组和C组比CK组均显著提高14.55%，比A组均显著提高12.73%(P＜0.05)，CK组与A组之间及其他3组之间差异不显著(P > 0.05)。饲粮中营养物质的表观消化率随棉秆替代比例的增加而依次下降，除棉秆替代比例对ADF的表观消化率的影响为显著水平(P < 0.05)外，其余均达到极显著水平(P＜0.01)。D组比CK组的DM、OM、CP、EE、NDF和ADF的表观消化率分别低17.17%(P＜0.01)、18.22%(P＜0.01)、12.14%(P＜0.01)、36.36%(P＜0.01)、26.26%(P＜0.01)和36.24%(P＜0.05)。
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表 4 饲粮中不同棉秆比例对绵羊表观消化率的影响(干物质基础) Table 4 Effects of different ratios of cotton straw in diets on nutrient apparent digestibility of sheep (DM basis) |
由表 5可知，棉秆中营养物质的表观消化率随替代比例的增加表现不一。C组和D组DM和OM表观消化率极显著高于A组和B组(P < 0.01)，棉秆替代比例为30%后稳定，DM和OM的最大表观消化率分别为44.67%和43.56%。CP和NDF的表观消化率在替代比例为20%后变化不大，均表现为A组极显著低于B组、C组和D组(P < 0.01)，CP和NDF的最大表观消化率分别为39.74%和35.51%。ADF的表观消化率在替代比例小于30%时的组间无显著差异(P > 0.05)，替代比例增加到40%时较之前极显著下降(P < 0.01)，ADF的表观消化率以A组最大，为34.43%。
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表 5 棉秆中营养物质的表观消化率(干物质基础) Table 5 Apparent digestibility of nutrients in cotton stalks (DM basis) |
由于土壤、水源、气候、品种、收获时间、施肥情况等多种因素都会影响棉秆中营养物质的含量，因此不同报道间有一定差异。魏敏等[3]和方雷等[18]报道整株棉秆中CP含量分别为6.5%和5.67%，纤维素含量分别为44.0%和46.05%，半纤维素含量分别为10.7%、6.36%，ADL含量分别为15.3%和17.18%，Ca含量分别为0.63%和1.19%，P含量分别为0.09%和0.11%。因此，棉秆被认为是一种含有一定CP，但纤维含量较高的粗饲料。
3.2 饲粮中不同棉秆比例对绵羊生长性能的影响 3.2.1 饲粮中不同棉秆比例对绵羊体增重的影响已有研究显示，当饲粮营养水平一致时，以不同比例棉秆替代饲粮中玉米秸(10%、20%和30%)[5]或小麦秸(25%和50%)[19]，对绵羊ADG均无显著影响。当饲粮营养水平不一致时，绵羊ADG也不同。侯鹏霞等[20]给滩羊饲喂不同精粗比饲粮时发现，饲粮的营养水平随精粗比的降低而下降，当饲粮营养水平高时动物的日增重也高。本试验中ADG随棉秆替代比例的提高而降低，可能也是由于组间饲粮营养水平的差异而导致。
3.2.2 饲粮中不同棉秆比例对绵羊采食量的影响足够的DMI是动物发挥其生长性能的重要前提。研究表明，当饲粮中添加10%~30%棉秆时，棉秆的添加水平对绵羊DMI的影响不大[5]，与本试验结果相一致。据报道，精粗比适宜的饲粮可提高反刍动物的DMI[20-21]，但本试验未发现类似的结果，这可能是由于动物对颗粒饲粮的采食量更大[22]所导致。张立涛等[23]以不同精粗比全价颗粒饲粮饲喂绵羊的结果表明，绵羊DMI随粗饲料比例的增加有一定程度的提高。理论上，由于绵羊瘤胃空间有限，粗饲料较为蓬松, 物料占用空间更大，DMI会随粗饲料比例的提高而降低[24]，但在制粒过程中，原料之间的物理空间被压缩，使本试验中各组饲粮的相对密度基本相同，可能因此而消除了粗饲料体积对采食量的影响。同时，由于颗粒饲粮比粉料的瘤胃消失率[25]、胃肠道流通速率及营养物质的表观消化率[26]更高，加快了饲粮在胃肠道内的排空速度，从而使动物能够采食更多的粗饲料。
3.3 饲粮中不同棉秆比例对绵羊营养物质表观消化率的影响 3.3.1 饲粮中不同棉秆比例对绵羊DM和OM表观消化率的影响哈丽代·热合木江等[19]发现，给绵羊饲喂含25%和50%棉秆的饲粮，组间DM的表观消化率无显著差异，这与本研究结果不一致。本试验中，各组饲粮除棉秆比例不同外，精粗比亦不相同。当饲粮中粗饲料比例增加时，NDF含量相应提高，而高水平的纤维含量会使饲粮在瘤胃的滞留时间减少，在胃肠道中的流通速度加快，导致OM、非纤维性碳水化合物、CP、EE等营养物质在全消化道的消化率下降[27]。张立涛等[23]报道，饲粮NDF含量从33.35%提高到48.35%时，DM和OM的表观消化率显著下降。本试验中，随着棉秆替代比例的增加，饲粮中NDF含量提高，DM和OM的表观消化率显著降低，这与本试验中组间DMI无显著差异而排粪量显著提高的结果相对应。
3.3.2 饲粮中不同棉秆比例对绵羊CP和EE表观消化率的影响研究表明，饲粮中添加不同水平棉秆对瘤胃氨态氮浓度[5]和氮的利用率[19]均无显著影响，据此推断其对CP的利用也不会产生明显影响。瘤胃微生物蛋白(MCP)是反刍动物小肠可吸收蛋白质的主要来源[28]，是反映CP的利用程度的重要指标。MCP的合成主要受瘤胃微生物可利用能量和氮的影响[29-30]。当饲粮以粗饲料为主时，MCP的合成效率因能量不足而下降，提高精料水平可以提高MCP的产量，进而促进CP的利用[31-32]。Sinclair等[29]认为瘤胃中可利用能和可利用氮的降解同步性越高，MCP合成效率越高。张立涛等[23]研究表明，当饲粮中NDF含量为33.35%时，CP和EE的表观消化率最高，提高或降低NDF水平都会降低饲粮的消化率。本试验中，CK组饲粮的精粗比为49 : 51、NDF水平为40.86%，随替代比例的增加精粗比依次降低, NDF水平依次升高，各组试验羊瘤胃中可利用能和可利用氮的同步性逐渐下降，从而使CP的表观消化率随替代比例的增加而下降。
3.3.3 饲粮中不同棉秆比例对绵羊NDF和ADF表观消化率的影响饲粮中的纤维含量和精粗比都会影响NDF和ADF的表观消化率。哈丽代·热合木江等[19]在精粗比相同的条件下，用0、25%和50%棉秆替代小麦秸，对应饲粮中ADF的含量分别为24.04%、27.70%和28.25%，发现饲粮NDF和ADF的表观消化率比对照组显著下降，但25%组和50%组之间无显著差异[19]。反刍动物饲粮有一个理想的精粗比[33-34]，当精粗比为66.35 : 33.35(NDF水平为33.35)[23]、55 : 45[24]时，NDF和ADF的表观消化率最高，降低饲粮中精粗比(或提高NDF水平)，饲粮中NDF和ADF的表观消化率则下降。在本试验中，随替代比例的增加，饲粮中NDF和ADF含量升高, 精粗比下降，从而导致NDF和ADF的表观消化率下降。此外，动物对棉秆的食入量随替代比例的升高而增加，NDF和ADF的食入量随之增加，由于棉秆中营养物质在动物体内的有效降解率较低[3]且动物对其降解有限，可能也会降低NDF和ADF的表观消化率，这在本研究棉秆中NDF和ADF表观消化率的结果中得到证实。
3.4 棉秆中营养物质的表观消化率高含量ADL是棉秆的主要特点，由于ADL性质稳定，对纤维素和半纤维素有保护作用[34]，故传统营养学认为饲料中的ADL不能被动物利用。近年来，研究者发现瘤胃微生物可以降解ADL中的很少一部分[35]。孙云章等[36]证明了饲料中ADL含量与DM和粗纤维的消化呈负相关。棉秆(15.3%)中ADL含量分别是小麦秸(7.9%)、玉米秸(4.6%)和稻草(5.2%)的2~3倍，但棉秆(33.28%)DM的瘤胃有效降解率较低，是小麦秸秆的88.25%、玉米秸秆的54.14%、水稻秸秆的67.71%[3]。另有研究表明，棉秆中DM、NDF和ADF在绵羊瘤胃内的有效降解率分别为26.90%、27.89%、26.21%[4]。本研究结果也表明，棉秆中各种营养物质的表观消化率都比较低，且当替代比例为20%、30%时，DM和OM、CP和NDF的表观消化率处于较高水平；当棉秆替代比例为30%时，ADF的表观消化率处于临界状态，进一步提高棉秆的比例，ADF的表观消化率则急剧下降。因此，当替代比例为30%时，棉秆中营养物质的综合利用率可能最高。
4 结论① 棉秆营养丰富，但营养物质消化利用率低，是一种品质较差的粗饲料。
② 本试验条件下，以棉秆替代30%的基础饲粮时，棉秆中营养物质在绵羊体内的消化率均处于较高水平。
③ 棉秆可以作为粗饲料用于育肥羊生产，添加比例以30%为宜。
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