动物营养学报    2021, Vol. 33 Issue (11): 6233-6244    PDF    
青藏高原那曲和当雄区域高山草甸藏嵩草营养价值比较研究
鲍宇红1,2 , 王文博3 , 原现军3 , 普布卓玛1,2 , 罗增1,2 , 参木友1,2     
1. 省部共建青稞和牦牛种质资源与遗传改良国家重点实验室, 拉萨 850000;
2. 西藏自治区农牧科学院草业科学研究所, 拉萨 850000;
3. 南京农业大学草业学院饲草调制加工与贮藏研究所, 南京 210095
摘要: 本研究旨在比较青藏高原那曲和当雄区域高山草甸藏嵩草营养价值。采集了8月和11月生长于当雄(海拔4 200 m)和那曲区域(海拔4 450 m)高山草甸的藏嵩草,对其进行营养成分和体外消化率分析。结果表明:1)2个区域11月藏嵩草粗脂肪(EE)含量显著低于8月(P < 0.05)。当雄区域藏嵩草非结构性碳水化合物(CNSC)和糖类(CA)比例显著低于那曲区域(P < 0.05),且2个区域8月藏嵩草CNSC和CA比例显著高于11月(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草粗蛋白质(CP)比例均显著高于11月(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草非蛋白氮(PA)比例均显著高于11月(P < 0.05),且那曲区域藏嵩草PA比例显著高于当雄区域(P < 0.05)。2)2个区域8月藏嵩草体外有机物消化率(IVOMD)无显著差异(P>0.05),当雄区域11月藏嵩草IVOMD显著低于那曲区域(P < 0.05),当雄区域11月藏嵩草IVOMD显著低于8月(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草代谢能(ME)无显著差异(P>0.05),2个区域11月藏嵩草ME均显著低于8月(P < 0.05),且那曲区域11月藏嵩草ME显著高于当雄区域(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草瘤胃液氨态氮/总氮(NH3-N/TN)均显著低于11月(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草瘤胃液乙酸含量无显著差异(P>0.05),11月藏嵩草瘤胃液乙酸含量均显著低于8月(P < 0.05);那曲区域11月藏嵩草瘤胃液乙酸含量显著高于当雄区域(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草瘤胃液丙酸含量无显著差异(P>0.05),当雄区域11月藏嵩草瘤胃液丙酸含量显著低于8月(P < 0.05);那曲区域11月藏嵩草瘤胃液丙酸含量显著高于当雄区域(P < 0.05)。综上所述,生长区域和时间影响了藏嵩草的营养价值和体外消化率,8月藏嵩草CNSC、CA比例以及IVDMD、IVOMD和ME均高于11月,那曲区域藏嵩草CNSC和PA比例始终高于当雄区域。
关键词: 藏嵩草    营养价值    CNCPS    体外消化率    生长时间    海拔高度    
Comparative Study on Nutritive Value of Kobresia tibetica of Alpine Meadow in Dangxiong and Naqu regions of Qinghai-Tibet Plateau
BAO Yuhong1,2 , WANG Wenbo3 , YUAN Xianjun3 , Pubuzhuoma1,2 , LUO Zeng1,2 , CAN Muyou1,2     
1. State Key Laboratory of Germplasm Resources and Genetic Improvement of Tibetan Barley and Yak, Lhasa 850000, China;
2. Institute of Grass Science, Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences, Lhasa 850000, China;
3. Institute of Ensiling and Processing of Grass, College of Prataculture Science, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
Abstract: This study was conducted to compare the nutritive value of Kobresia tibetica of alpine meadow in Dangxiong and Naqu regions of Qinghai-Tibet Plateau. The Kobresia tibetans grown in alpine meadow of Dangxiong (4 200 m above sea level) and Naqu regions (4 450 m above sea level) in August and November were collected, then the nutrient composition and in vitro digestibility of Kobresia tibetans were analyzed. The results showed as follows: 1) the content of ether extract (EE) of Kobresia tibetica in two regions in November was significantly lower than that in August (P < 0.05). The proportions of non-structural carbohydrates (CNSC) and sugars (CA) of Kobresia tibetica in Dangxiong region were significantly lower than those in Naqu region (P < 0.05), and the proportions of CNSC and CA of Kobresia tibetica in two regions in August was significantly higher than that in November (P < 0.05). The content of crude protein (CP) of Kobresia tibetica in two regions in August was significantly higher than that in November (P < 0.05). The proportion of non-protein nitrogen (PA) of Kobresia tibetica in two regions in August was significantly higher than that in November (P < 0.05), and the proportion of PA of Kobresia tibetica in Naqu region was significantly higher than that in Dangxiong region (P < 0.05). 2) There was no significant difference in the in vitro organic matter digestibility (IVOMD) of Kobresia tibetica between two areas in August (P>0.05), the IVOMD of Kobresia tibetica in Dangxiong region in November was significantly lower than that in Naqu region (P < 0.05), and the IVOMD of Kobresia tibetica in Dangxiong region in November was significantly lower than that in August (P < 0.05). There was no significant difference in the metabolizable energy (ME) of Kobresia tibetica between two regions in August (P>0.05), the ME of Kobresia tibetica in two regions in November was significantly lower than that in August (P < 0.05), and the ME of Kobresia tibetica in Naqu region in November was significantly higher than that in Dangxiong region (P < 0.05). The rumen fluid ammonia nitrogen/total nitrogen (NH3-N/TN) of Kobresia tibetica in two regions in August was significantly lower than that in November (P < 0.05). There was no significant difference in the rumen fluid acetic acid content of Kobresia tibetica between two areas in August (P>0.05), and the rumen fluid acetic acid content of Kobresia tibetica in November was significantly lower than that in August (P < 0.05); the rumen fluid acetic acid content of Kobresia tibetica in Naqu region in November was significantly higher than that in Dangxiong region (P < 0.05). There was no significant difference in the rumen fluid propionic acid content of Kobresia tibetica between two regions in August (P>0.05), and the rumen fluid propionic acid content of Kobresia tibetica in November was significantly lower than that in August (P < 0.05); the rumen fluid propionic acid content of Kobresia tibetica in Naqu region in November was significantly higher than that in Dangxiong region (P < 0.05). In conclusion, the growth region and time can affect the nutritive value and in vitro digestibility of Kobresia Tibetans, the CNSC and CA proportions and IVDMD, IVOMD and ME of Kobresia tibetica in August are higher than those in November, and the proportions of CNSC and PA of Kobresia tibetica in Naqu region are always higher than those in Dangxiong region.
Key words: Kobresia tibetica    nutritive value    CNCPS    in vitro digestibility    growth time    altitude    

草地畜牧业是青藏高原广大农牧民赖以生存的传统产业,由于气候变化和人口增长等因素,青藏高原的自然生态环境及传统生产生活平衡逐渐被打破,加剧了畜牧业生产的区域差异和季节性波动。天然牧草作为草地畜牧业重要生产资料,其丰歉和营养状况不仅影响了放牧家畜的生长发育,也影响了畜产品的质量。牧草营养价值和贮量随着区域、季节和年度的变化而变化,进而导致放牧家畜生产水平呈现季节性和区域性波动,揭示主要天然牧草的区域和季节变化规律,可为合理利用放牧草地,保证草地畜牧业可持续发展提供理论依据。

藏嵩草(Kobresia tibetensis)是莎草科嵩草属多年生草本植物,是青藏高原高寒草甸生态系统中沼泽化草甸的建群种,是青藏高原区域十分重要的物种。藏嵩草枝叶茂盛、营养价值丰富,是青藏高原夏秋季主要的放牧用饲草。在8月中旬前,藏嵩草草质柔软,适口性好,为马、牛、羊等喜食;8月中旬后,其纤维素含量迅速增加,适口性下降,但仍为牦牛所喜食;藏嵩草沼泽化草甸是具有生物多样性的草地生态系统,对维持生态系统平衡起着积极作用,因此藏嵩草对当地的畜牧业发展和生态系统平衡发挥着至关重要的作用。前人分析了藏嵩草的生物学特性,发现藏嵩草在青绿期有较高的营养成分,粗蛋白质(crude protein,CP)含量达到16%,粗脂肪(ether extract,EE)含量约3.4%,无氮浸出物含量约50%,表明藏嵩草是营养价值较高的优良牧草[1]。在青藏高原海拔3 200~4 600 m的高山沼泽化草甸地带均有藏嵩草分布。研究表明,海高度度对于植物的分布及生长发育具有重要影响,随着海拔的升高,植物通常会表现出矮化、生育期延长等特点,同时高海拔区域的植物积累更丰富的蛋白质和脂肪等以提高其抗寒性[2]。朱玉环等[3]比较了4个不同海拔区域藏嵩草绿汁发酵液对青贮饲料发酵品质和营养价值的影响,结果表明藏嵩草附着的乳酸菌数量随着海拔升高而显著增加,且海拔越高藏嵩草绿汁发酵液对苜蓿青贮过程中蛋白质降解的抑制作用越强。王力等[4]在三江源2个不同海拔区域比较了气候变化对高山嵩草物候的影响。但目前仍未见关于不同海拔区域藏嵩草营养特性和消化率的季节性变化研究,尚不知不同海拔区域藏嵩草营养组成和消化率特性对季节变化响应是否存在差异。因此,本研究拟比较青藏高原2个海拔区域藏嵩草2个季节间营养品质和体外消化率差异,初步探讨青藏高原藏嵩草营养特性的时空变化规律,旨在为该区域家畜补饲等饲养管理提供基础数据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

2019年分别从拉萨市当雄县(E90°55′,N29°61′,海拔约4 200 m;8月平均气温10.1 ℃,降雨109.3 mm;11月平均气温-3.7 ℃,降水量3.7 mm)和那曲市那曲县(E88°59′,N32°55′,海拔约4 450 m;8月平均气温8.4 ℃,降水量91.5 mm;11月平均气温-7.2 ℃,降水量3.8 mm)高寒草甸山坡阳面采集抽穗期(8月)和结实期(11月)藏嵩草各10份(高度5~7 cm),留茬高度约为1 cm。样品带回实验室后置于105 ℃杀青2 h,之后65 ℃下烘干至恒重,测定干物质(DM)含量,各样品粉碎过0.45 mm筛,装至自封袋排除空气后室温下保存待测。

1.2 营养成分测定

称取0.5 g过筛草粉,采用凯氏定氮法测定CP含量[5];称取1.0 g过筛草粉,采用索式提取法测定EE含量[5];称取1.0 g过筛草粉,采用马福炉灰化法测定粗灰分(Ash)含量[5];分别称取0.5 g过筛草粉,采用Van Soest等[6]的纤维分析法测定中性洗涤纤维(neutral detergent fibre,NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fibre,ADF)含量。

采用康奈尔净碳水化合物和蛋白质体系(Cornell net carbohydrate and protein system,CNCPS)分析碳水化合物和蛋白质组成[7]。CNCPS把牧草中碳水化合物组成划分为可溶性糖类(CA)、淀粉和果胶(CB1)、可利用纤维(CB2)及不可利用纤维(CC),具体计算公式如下:

式中:CHO为碳水化合物;ADL为酸性洗涤木质素;NDFIP为中性洗涤不溶蛋白;CNSC为非结构性碳水化合物;ADFIP为酸性洗涤不溶蛋白;Starch为淀粉。

CNCPS体系把牧草中蛋白质组成划分为非蛋白氮(PA)、快速降解蛋白质(PB1)、中速降解蛋白质(PB2)、慢速降解蛋白质(PB3)和不可降解蛋白质(PC),具体计算公式如下:

式中:NPN为非蛋白氮;SP为可溶性蛋白;ADFIP为酸性洗涤不溶蛋白;NDFIP为中性洗涤不溶蛋白。

1.3 体外消化特性分析

采用Menke等[8]的体外产气法进行体外消化率评定,并按照其方法配制人工唾液。在牦牛集中屠宰时,采集牦牛瘤胃内容物,用8层纱布过滤,将瘤胃液装入事先充满二氧化碳(CO2)并预热到39.5 ℃的保温瓶中,迅速带回实验室,与事先在39.5 ℃恒温水浴锅中预热的人工唾液等体积混合,并持续通入CO2。称取0.5 g粉碎的饲草样品于特制玻璃针管,并注入50 mL瘤胃混合液,通入CO2后密封,并置于39.5 ℃恒温培养箱中,每隔2 h读取产气量,并收集气体。参照Li等[9]的方法测定甲烷(CH4)含量,同时发酵48 h后取发酵液,参考巴桑珠扎等[10]的方法测定瘤胃液中pH、挥发性脂肪酸(VFA)含量和氨态氮/总氮(NH3-N/TN)。将未消化的残渣用尼龙布过滤,烘干计算各牧草的体外干物质消化率(IVDMD)[10-11]。根据产气量估算发酵底物的体外有机物消化率(IVODM)和代谢能(ME)[7]

1.4 数据统计

试验数据首先采用Excel 2007软件进行整理,之后采用SAS 9.2软件对试验数据进行双因素方差分析(two-way ANOVA),并用Tukey方法对各指标平均值进行多重比较,数据用平均值和均值标准误(SEM)表示,P < 0.05表示差异显著。

2 结果 2.1 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草营养成分变化

表 1所示,生长区域和时间对藏嵩草DM和Ash含量无显著影响(P>0.05)。生长区域和时间对藏嵩草EE含量存在显著影响(P < 0.05);2个区域11月藏嵩草EE含量显著低于8月(P < 0.05),且当雄区域藏嵩草EE含量显著高于那曲区域(P < 0.05)。生长区域和时间对藏嵩草NDF和ADF含量存在显著影响(P < 0.05),且两者存在显著交互效应(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草NDF含量无显著差异(P>0.05),当雄区域11月藏嵩草NDF含量显著高于8月(P < 0.05);当雄区域11月藏嵩草NDF含量显著高于那曲区域(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草ADF含量无显著差异(P>0.05),11月藏嵩草ADF含量均显著高于8月(P < 0.05)。

表 1 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草营养成分变化 Table 1 Changes of nutrient composition of Kobresia tibetica of alpine meadow in Dangxiong and Naqu regions of Qinghai-Tibet Plateau (n=10)
2.2 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草CNCPS碳水化合物组分变化

表 2所示,生长时间对藏嵩草碳水化合物比例存在显著影响(P < 0.05),当雄区域11月藏嵩草碳水化合物比例含量显著高于8月(P < 0.05)。生长区域和时间对藏嵩草非结构性碳水化合物(CNSC)、CA和CB1比例存在显著影响(P < 0.05),且生长区域和时间对CA和CB1存在显著交互效应(P < 0.05)。当雄区域藏嵩草CNSC和CA比例显著低于那曲区域(P < 0.05),且2个区域不同生长时间藏嵩草CNSC和CA比例存在显著差异(P < 0.05)。不同生长时间当雄区域藏嵩草CB1比例无显著差异(P>0.05),而那曲区域藏嵩草CB1比例显著升高(P < 0.05);其中那曲区域藏嵩草CB1比例显著高于当雄区域(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草CB2比例无显著差异(P>0.05),当雄区域11月藏嵩草CB2比例显著高于那曲区域(P < 0.05)。生长区域和时间对藏嵩草CC比例存在显著影响(P < 0.05),2个区域11月藏嵩草CC比例均高8月(P < 0.05),其中当雄区域8月藏嵩草CC比例显著高于那曲区域(P < 0.05)。

表 2 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草CNCPS碳水化合物组分变化 Table 2 Changes of CNCPS carbohydrate composition of Kobresia tibetica of alpine meadow in Dangxiong and Naqu regions of Qinghai-Tibet Plateau (n=10)
2.3 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草CNCPS蛋白质组分变化

表 3所示,生长时间对藏嵩草CP比例存在显著影响(P < 0.05),2个区域8月藏嵩草CP比例均显著高于11月(P < 0.05)。生长区域和时间对藏嵩草PA比例存在显著影响(P < 0.05),2个区域8月藏嵩草PA比例均显著高于11月(P < 0.05),且那曲区域藏嵩草PA比例显著高于当雄区域(P < 0.05)。生长时间对藏嵩草PB1和PB2比例存在显著影响(P < 0.05),那曲区域8月藏嵩草PB1比例显著高于11月(P < 0.05),2个区域8月藏嵩草PB2比例均显著低于11月(P < 0.05)。生长时间对藏嵩草PC比例存在显著影响(P < 0.05),2个区域8月藏嵩草PC比例均显著低于11月(P < 0.05)。

表 3 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草CNCPS蛋白质组分变化 Table 3 Changes of CNCPS protein composition of Kobresia tibetica of alpine meadow in Dangxiong and Naqu regions of Qinghai-Tibet Plateau (n=10)
2.4 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草体外消化率和产气量变化

表 4所示,生长时间对藏嵩草24 h产气量(GP24 h)存在显著影响(P < 0.05),2个区域8月藏嵩草GP24 h均显著高于11月(P < 0.05)。生长时间对藏嵩草48 h产气量(GP48 h)存在显著影响(P < 0.05),2个区域8月藏嵩草GP48 h均显著高于11月(P < 0.05)。生长区域和时间对藏嵩草IVOMD和ME存在显著影响(P < 0.05),且两者存在显著交互效应(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草IVOMD无显著差异(P>0.05),当雄区域11月藏嵩草IVOMD显著低于那曲区域(P < 0.05);当雄区域11月藏嵩草IVOMD显著低于8月(P < 0.05),而那曲区域8月和11月IVOMD无显著差异(P>0.05)。2个区域8月藏嵩草ME无显著差异(P>0.05),2个区域11月藏嵩草ME均显著低于8月(P < 0.05),且那曲区域11月藏嵩草ME显著高于当雄区域(P < 0.05)。

表 4 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草体外消化率和产气量变化 Table 4 Changes of in vitro digestibility and gas production of Kobresia tibetica of alpine meadow in Dangxiong and Naqu regions of Qinghai-Tibet Plateau (n=10)
2.5 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草体外发酵参数变化

表 5所示,生长时间对瘤胃液NH3-N/TN存在显著影响(P < 0.05),2个区域8月藏嵩草瘤胃液NH3-N/TN均显著低于11月(P < 0.05)。生长区域和时间对瘤胃液pH、乙酸/丙酸和丁酸含量无显著影响(P>0.05)。生长区域和时间对瘤胃液乙酸和丙酸含量均存在显著影响(P < 0.05),且两者存在显著交互效应(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草瘤胃液乙酸含量无显著差异(P>0.05),11月藏嵩草瘤胃液乙酸含量均显著低于8月(P < 0.05);那曲区域11月藏嵩草瘤胃液乙酸含量显著高于当雄区域(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草瘤胃液丙酸含量无显著差异(P>0.05),当雄区域11月藏嵩草瘤胃液丙酸含量显著低于8月(P < 0.05);那曲区域11月藏嵩草瘤胃液丙酸含量显著高于当雄区域(P < 0.05)。生长时间对瘤胃液异丁酸含量存在显著影响(P < 0.05),当雄区域8月藏嵩草瘤胃液异丁酸含量显著高于11月(P < 0.05)。生长时间对藏嵩草瘤胃液异戊酸和戊酸含量存在显著影响(P < 0.05),2个区域8月藏嵩草瘤胃液异戊酸和戊酸含量均显著高于11月(P < 0.05)。生长区域和时间对瘤胃液总挥发性脂肪酸(TVFA)含量存在显著影响(P < 0.05),且二者存在显著交互效应(P < 0.05)。2个区域8月藏嵩草瘤胃液TVFA含量均显著高于11月(P < 0.05),且11月那曲区域藏嵩草瘤胃液TVFA含量显著高于当雄区域(P < 0.05)。

表 5 青藏高原当雄和那曲区域高山草甸藏嵩草体外发酵参数变化 Table 5 Changes of in vitro fermentation parameters of Kobresia tibetica of alpine meadow in Dangxiong and Naqu regions of Qinghai-Tibet Plateau (n=10)
2.6 青藏高原藏嵩草体外发酵参数与CNCPS体系中碳水化合物组分和蛋白质组分的相关性

表 6所示,藏嵩草体外发酵瘤胃液乙酸含量与CNCPS体系中CC、CA、CB1、CNSC、CP、PA和PB1比例呈极显著正相关(P<0.01),与碳水化合物和CB2比例呈极显著负相关(P<0.01)。藏嵩草体外发酵瘤胃液丙酸和异戊酸含量与CNCPS体系中CA、CNSC和CP比例均呈极显著正相关(P<0.01),与CB2比例呈极显著负相关(P<0.01)。藏嵩草体外发酵瘤胃液丙酸含量与CNCPS体系中CB1和PB1比例呈显著正相关(P<0.05),而与碳水化合物比例呈显著负相关(P<0.05)。藏嵩草体外发酵瘤胃液异戊酸含量与CNCPS体系中CC、CB1和PA比例呈显著正相关(P<0.05)。藏嵩草体外发酵瘤胃液异丁酸与CNCPS体系中CP比例呈极显著正相关(P<0.01),与CC、CA、CB1、CNSC、PB1和PC比例呈显著正相关(P<0.05),而与碳水化合物和CB2比例呈显著负相关(P<0.05)。藏嵩草体外发酵瘤胃液丁酸含量与CNCPS体系中CC和PB3比例呈显著正相关(P<0.05)。藏嵩草体外发酵瘤胃液戊酸含量与CNCPS体系中CP、PA和PB1比例呈极显著正相关(P<0.01),与CC、CA和CNSC比例呈显著正相关(P<0.05),而与碳水化合物和CB2比例呈显著负相关(P<0.05)。

表 6 发酵参数与CNCPS体系中碳水化合物组分和蛋白质组分的相关系数 Table 6 Correlation coefficients of fermentation parameters with carbohydrate and protein compositions in CNCPS system
3 讨论 3.1 生长区域和时间对藏嵩草营养成分的影响

海拔高度可显著影响植物的生长发育,海高度度变化导致气候、土壤和地形等生态环境条件变化,为了适应高寒气候,植物在长期演化中发生内部结构和外部形态上不同程度地有规律变化以适应环境的变化。牧草营养成分和体外消化率等也受到生长时间的影响,随着物候期延长,植株老化,粗纤维含量上升,CP含量、IVDMD和IVOMD下降[12]

本试验中,藏嵩草EE含量随着海拔的升高和生长时间的延长均显著下降。而Han等[13]对青藏高原不同海拔区域矮嵩草营养成分分析发现,矮嵩草EE含量随着海拔的升高有所增加,并认为这种增加趋势是由于长期进化过程中矮嵩草为了应对海拔升高而引起的气温降低,增加脂肪积累从而提高其抗寒能力。Singh等[14]研究了不同季节和海拔高度栎树叶片营养成分的变化发现,在8月至10月期间EE含量不断增加,可能是由于进入8月后气温开始下降,植物为适应寒冷气候而做出的应激反应。Kamalak等[15]研究报道,随着成熟度的增加,风铃草EE含量显著增加,可能与植物本身籽实形成有关。本研究中,2个区域均处于高海拔区域,温度均较低,且藏嵩草11月份即将进入枯黄期,因此EE含量呈现下降趋势。赵忠等[16]比较了青藏高原东缘高寒草地上8种优势植物营养成分变化,发现各植物EE含量在其生长季虽有所波动,但变化较小且未见规律性。

饲草NDF含量高低直接影响家畜采食量和适口性。本研究中,那曲区域藏嵩草NDF和ADF含量均不同程度低于当雄区域,可能与那曲区域海拔高于当雄区域有关,气温的高低与牧草呼吸强度存在明显正相关,海拔升高气温降低,呼吸强度减弱,牧草通过光合作用积累的营养成分,尤其是可溶的CNSC比例升高,难溶的结构性碳水化合物(纤维素、半纤维素、木质素等)比例就会相对降低。Shah等[17]研究不同季节和海拔高度饲料的营养价值,发现随着海拔的升高,紫荆花的木质素和NDF含量呈逐渐下降的趋势。本研究中,2个区域11月藏嵩草NDF和ADF含量均显著高于8月,这是由于藏嵩草随着成熟度的增加,木质化程度增加,细胞壁比例增加[18-19]。Kamalak等[15]对风铃草进行了营养评价,发现风铃草中NDF和ADF含量与成熟度成正相关。高海拔的那曲区域藏嵩草淀粉含量高于当雄区域,可能是由于温度随海拔升高而降低,昼夜温差变大,提高了牧草的光合作用速率,有利于牧草淀粉的积累。Han等[13]研究表明,生长在较高海拔区域的植物通过增加蛋白质、脂肪和淀粉等物质的含量来提高它们对寒冷环境的抵抗力。

本研究中,11月藏嵩草CC比例高于8月,这是由于随着生长时间的延迟,木质化程度增加,木质素和ADF比例增加。牧草中CNSC(CA和CB1)是反刍动物从饲草获取能量的主要来源,其中CA是直接能量来源。本研究中,藏嵩草CA和CB1比例随海拔升高而增加,藏嵩草CA比例与生长时间呈负相关,而8月至11月藏嵩草CB1比例均不同程度上升,其中那曲区域藏嵩草CB1比例显著上升。Mooney等[20]也发现植物可溶性碳水化合物含量随海拔的升高而上升。林德辉等[21]研究了不同海拔区域水稻碳水化合物含量的变化,发现不同海拔区域植物可溶性碳水化合物含量均随着成熟度的增加而显著降低,且在任何时期高海拔区域植物可溶性碳水化合物含量均高于低海拔区域,可能是因为低海拔区域植物环境温度和呼吸速率较高,生长速率较快,导致大量可溶性碳水化合物被利用;而高海拔区域温度较低,且光合速率较高,积累的可溶性碳水化合物含量较高。CNSC是由CA、CB1组成,海拔升高会积累更多的CA、淀粉等营养物质,所以藏嵩草在高海拔区域CNSC比例相对较高。Shi等[22]通过研究林线附近木本植物碳供应状况发现,叶片中CNSC比例(含糖和淀粉)随海拔升高而增加。

 本试验中,那曲藏区域11月嵩草CB2 比例显 著低于当雄区域,可能是由于高海拔区域温度低,呼吸作用较弱,可溶性CNBC消耗较低,其相对比 例较高,而导致结构性碳水化合物(纤维素、半纤 维素)比例相对较低。随着生长时间延长,植株叶 片开始老化,木质化程度增加,藏嵩草CC 比例增 加。本研究发现,那曲区域8月藏嵩草CC 比例显 著低于当雄区域,而2个区域11月藏嵩草CC比 例无显著差异。这可能是由于那曲区域气温低,返青较晚,8月藏嵩草处于营养生长早期,生育期 略早于当雄区域,而2个区域11月藏嵩草均即将 进入枯黄期,CC比例均增加至相似水平。

蛋白质是由真蛋白质和非蛋白质含氮物组成,是动物蛋白质需求的主要来源,因此CP是评价牧草营养价值的重要指标。徐雅梅等[23]比较了不同生长时期藏北嵩草营养成分变化,发现CP含量随生长时间延长呈下降趋势,6~8月保持稳定,而在枯黄期来临之前显著下降至2.87%,相当于小麦秸秆水平(2.5%)。Han等[13]也研究发现,矮嵩草在8月时CP含量达到峰值,随后逐渐降低。Sarwar等[24]研究表明,CP含量随植物成熟度的增加而显著下降。本研究也发现类似的规律,2个区域藏嵩草CP含量从8月至11月均显著下降。进入反刍动物小肠的蛋白质主要包括来自饲粮的瘤胃非降解蛋白(UCP)和由瘤胃微生物合成的微生物蛋白(MCP),其中MCP可提供反刍动物蛋白质或氨基酸需要量的1/2以上,而饲粮中易降解的饲料蛋白质(PA和PB1)是瘤胃微生物合成MCP的主要氮源[25]。那曲区域藏嵩草PA比例显著高于当雄区域,这可能与那曲区域藏嵩草生长在较高海拔环境有关。低温条件下,植物叶片蛋白质发生降解,脯氨酸等游离氨基酸含量在可耐受的低温条件下增加,植物抗寒性增强[26]。关于成熟期对饲草PA和PB1比例的结果不一致,Elizalde等[27]认为成熟期并不是影响饲草PA比例的重要因素;但Alzueta等[28]发现PA比例随着植物生长逐渐下降,云颖等[29]对紫花苜蓿中CNCPS蛋白质组分分析发现成熟后期苜蓿CP含量逐渐降低,而PA比例逐渐升高。本研究中,从8月至11月藏嵩草PA和PB1比例均下降,而PB2和PC比例均上升,是由于植物由营养生长转向生殖生长,氮组分进行重新分配,以PA为代表的PA和PB1逐渐沉积。Alzueta等[28]报道,箭筈豌豆结荚期PB3和PC比例高于营养生长期,因为PB3和PC与细胞壁结构有关,随着成熟期延长木质化程度增加,PB3和PC比例上升。

3.2 生长区域和时间对藏嵩草体外消化率和体外发酵参数的影响

消化率是评价牧草营养品质的重要指标之一,受牧草种类、生育期、草地类型、生长环境和气候等影响。饲草体外产气量不仅与发酵底物含量有关,还与发酵底物组成密切相关[30]。本研究中,11月藏嵩草木质化程度增加,难降解组分比例增加,因此藏嵩草GP24 h、GP48 h和IVDMD均降低。Bal等[31]通过体外产气法对不同成熟期红豆草的营养价值进行评估,结果表明,随着红豆草成熟度增加,产气量显著降低,即营养期红豆草产气量高于开花期和成熟期。相应地,11月藏嵩草IVOMD和ME低于8月,可能与11月藏嵩草有较低的可消化碳水化合物(CNSC)和蛋白质(PA和PB1)比例有关。那曲区域11月藏嵩草IVOMD和ME显著高于当雄区域,也可能与其较高的可消化碳水化合物(CNSC)和蛋白质(PA)比例有关。Kamalak等[32]研究表明,葫芦巴除早期培养时间(3、6和12 h)外,开花前产气量均显著高于开花期和苗期,此外葫芦巴的潜在产气量、ME和IVOMD随成熟度的增加而降低。徐世晓等[33]研究发现,青藏高原羊茅、早熟禾和菭草3种禾本科牧草随海拔高度上升体外消化率呈升高趋势。Emmanuel等[34]对卢旺达区域4种豆科牧草体外消化率进行比较,发现中海拔区域豆科牧草IVOMD和ME均高于高海拔区域,可能由于环境条件和牧草种类差异所致。

反刍动物瘤胃液中NH3-N/TN可以反映瘤胃氮代谢情况,其的高低决定着牧草中蛋白质在瘤胃中的降解程度和瘤胃MCP的合成效率。余苗等[35]通过研究虎尾草的体外发酵产气特征发现,瘤胃液中NH3-N含量随生育期的延长而逐渐下降,随着成熟度的增加,CP含量降低,NDF含量升高,使得虎尾草中粗纤维降解增加,最终导致NH3-N含量降低。在本研究中,2个区域11月藏嵩草瘤胃液发酵液中NH3-N/TN均高于8月,由于11月藏嵩草有较高的可降解蛋白氮(PA、PB1和PB2),能快速分解为NH3-N,但其有较低的CNSC,无法为微生物代谢及时提供碳源,造成NH3-N的积累。饲粮中碳水化合物是反刍动物的主要能量来源,大部分在瘤胃内被微生物代谢利用产生VFA[36]。本试验中,藏嵩草瘤胃液体外发酵产生的VFA中除丁酸含量和乙酸/丙酸差异不显著外,其余各VFA含量均随生长时间延长而显著降低,这可能是因为11月藏嵩草CNSC比例均低于8月,瘤胃微生物发酵程度降低,导致VFA产量下降。余苗等[35]研究发现,虎尾草瘤胃发酵液中丙酸、戊酸和异戊酸含量均随生长期延长而逐渐降低,而丁酸含量、乙酸/丙酸则无显著差异,与本研究结果一致。Sarwar等[24]也报道随着牧草生长时间延长,瘤胃液中乙酸和丙酸含量显著下降。

综合分析藏嵩草营养成分和体外发酵参数发现,体外发酵参数与藏嵩草CNCPS体系中碳水化合物和蛋白质组分存在一定的相关性。本研究中,藏嵩草CNCPS体系中CNSC、CA和CB1比例与瘤胃液中乙酸、丙酸、异丁酸、戊酸和异戊酸含量呈正相关,表明CA和CB1是藏嵩草体外发酵的直接碳源,由于其主要组分是可溶性碳水化合物,体外发酵过程中能快速被微生物代谢为有机酸。藏嵩草CNCPS体系中CP、PA和PB1比例与体外发酵液中乙酸、丙酸、戊酸和异戊酸含量呈正相关,可能归因于PA和PB1的快速降解特性,在体外发酵过程能直接为微生物代谢提供氮源。

4 结论

生长区域和时间影响了藏嵩草的营养价值和体外消化率,8月藏嵩草CNSC、CA比例以及IVDMD、IVOMD和ME均高于11月,那曲区域藏嵩草CNSC和PA比例始终高于当雄区域。

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