西藏高寒草地冷暖季牧草的營養(yǎng)價值和養(yǎng)分提供量分析

趙禹臣 孟慶翔* 參木有 柴沙駝 任麗萍 周振明

(1.動物營養(yǎng)學國家重點實驗室，中國農業(yè)大學動物科技學院，北京 100193;2.西藏自治區(qū)農牧科學院，拉薩 850000;3.青海省畜牧獸醫(yī)科學院，西寧 810016)

我國高寒草地面積居各種草地類型之首，其中可利用面積達1.059億hm2，占全國可利用草地面積的48.2%，而西藏地區(qū)的高寒草地面積為0.57億hm2，居全國之首[1]。近年來，隨著家畜數(shù)量的迅速增加，草畜矛盾日益尖銳，生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化，嚴重影響著高寒草地家畜生產系統(tǒng)的平衡、穩(wěn)定與發(fā)展。因此，解決高寒地區(qū)牧草的合理利用問題，是該地區(qū)實現(xiàn)草畜營養(yǎng)平衡的關鍵。科學評價高寒牧草的飼用價值，獲得高寒草地每年營養(yǎng)可提供量信息，是制訂草畜營養(yǎng)平衡規(guī)劃和實施草畜平衡戰(zhàn)略的基礎性工作。自1974年中國科學院青藏高原綜合科學考察隊開展西藏草原資源考察和采樣進行營養(yǎng)分析[2]以來，我國學者對青藏高原的青海和甘肅2省天然牧草的營養(yǎng)價值進行過一些評價研究。郝力壯等[3]應用活體外產氣法結合化學分析評定了青海省三江源區(qū)瑪多縣高山嵩草草地型天然牧草對于牦牛的營養(yǎng)價值，獲得了有關高寒草地牧草的化學成分、消化能和有機物消化率(OMD)方面有價值的數(shù)據(jù)。但是，有關西藏高寒草地冷暖季牧草對于牦牛的營養(yǎng)價值以及養(yǎng)分可提供量的研究還很缺乏。為此，本試驗旨在應用化學分析方法并結合活體外(人工瘤胃)產氣法，評價西藏高寒草地牧草的化學成分、活體外動態(tài)產氣參數(shù)以及能量價值的差異，并分析西藏高寒草地每年養(yǎng)分可提供量，以期為指導青藏高原牦牛的標準化飼養(yǎng)和實現(xiàn)草畜營養(yǎng)平衡提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 牧草采集與制備

采用4個不同地區(qū)和牧草類別的單因子試驗設計。高寒牧草分為暖季牧場牧草(WSP)和冷季牧場牧草(CSP)，均為混合牧草，于2011年7月14—26日采集，2類牧草均處于盛花期。其中，暖季牧草采自西藏自治區(qū)當雄縣和那曲縣的青草期典型寒冷半濕潤高山草甸草地的暖季牧場，優(yōu)勢種類為小嵩草，分別記為當雄暖季牧草(WSPDX)和那曲暖季牧草(WSP-NQ)。WSP-DX和WSP-NQ采集地點的海拔高度分別為4 814和5 034 m，均分布在距居民點較遠的高山坡上，氣候寒冷濕潤，被牧民用做暖季放牧地，可以代表西藏暖季牧草的情況。冷季牧草采自西藏自治區(qū)當雄縣和那曲縣湖盆河谷隱域草甸草地的冷季牧場，優(yōu)勢種類為大嵩草，分別記為當雄冷季牧草(CSP-DX)和那曲冷季牧草(CSP-NQ)。CSP-DX和CSP-NQ采集地點海拔高度分別為4 653和4 845 m，分布在居民點附近的河谷地帶，冬季氣候稍暖，環(huán)境較為優(yōu)越，基本上代表了西藏冷季牧草的情況。暖季和冷季牧草類型確定后，選定0.5 m×0.5 m的典型區(qū)域作為樣方，每種草地類型采集15個重復樣方，齊地面刈割，挑出不可食部分，稱鮮重并記錄，風干稱重后帶回實驗室，粉碎過(1.0 mm)篩后備用。

1.2 瘤胃液供體動物及飼養(yǎng)管理

本試驗在青海省畜牧獸醫(yī)科學院完成。試驗選擇3頭健康的、年齡2～3歲、體重250～280 kg、安裝永久性瘤胃瘺管的大通牦牛作為瘤胃液的供體牛，單獨飼喂。牦牛飼糧由混合精料、燕麥青干草和小麥秸組成。其中混合精料由玉米(24%)、青稞(4%)、小麥(4%)、小麥麩(11%)、大豆粕(15%)、豌豆(10%)、菜籽餅(28%)、食鹽(1%)、小蘇打(0.5%)、磷酸氫鈣(1.5%)、礦物質-維生素預混料(1%;每千克中含鐵 4.286 g，銅1.143 g，錳 2.857 g，鋅 4.286 g，碘 0.071 g，鈷0.014 g，硒0.014 g，維生素E 2 500 IU，維生素A 240 000 IU，維生素 D 3 000 IU)組成，含消化能13.15 MJ/kg、粗蛋白質(CP)22.70%、鈣0.95%、磷0.84%[干物質(DM)基礎]。混合精料日喂量400 g/頭，分早晚(08:00和18:00)2次飼喂，飼喂順序為先精料后粗料，燕麥青干草和小麥秸稈以各占50%的比例喂給，任其自由采食。動物自由飲水。該飼糧預飼15 d后開始采集瘤胃液，于晨飼前(07:00)采集。

1.3 活體外產氣法

采用Menke等[4]的活體外產氣法進行發(fā)酵試驗。稱取0.200 0 g(DM基礎)4種高寒牧草分別放入100 mL人工瘤胃培養(yǎng)管(德國H?berle公司，HFT000025，有效體積100 mL，最小分度1 mL)，39℃恒溫培養(yǎng)箱內預熱。于晨飼前通過牦牛瘤胃瘺管采集瘤胃內容物，2層紗布過濾后在39℃恒溫和厭氧條件下與Menke等[4]所用緩沖液(含A、B、C液和還原劑)配制成混合人工瘤胃液(瘤胃液∶緩沖液=1∶2)。將30 mL混合人工瘤胃液注入各人工瘤胃培養(yǎng)管中，放入39℃恒溫水浴搖床中，培養(yǎng)72 h，并于培養(yǎng)后1、2、3、4、5、6、8、10、12、15、20、24、28、32、36、42、48、54、60、66、72 h 讀取和記錄產氣量數(shù)據(jù)。當培養(yǎng)管讀數(shù)超過80 mL時，在讀數(shù)后及時排氣，并記錄排氣后的培養(yǎng)管刻度值。

1.4 化學指標測定

牧草粉碎過篩后制成樣本，其DM、CP、粗灰分(Ash)、粗脂肪(EE)和粗纖維(CF)含量分析采用 AOAC(2000)方法[5];中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)和酸性洗滌木質素(ADL)含量分析采用Van Soest等[6]的方法進行;酸洗劑不溶蛋白(ADICP)和中洗劑不溶蛋白(NDICP)含量分析采用Licitra等[7]的方法進行。

1.5 計算

1.5.1 動態(tài)產氣參數(shù)

計算0～72 h各時間點的0.200 0 g樣本DM凈產氣量，其數(shù)學模型如下:

式中:GP為培養(yǎng)t時間后的產氣量(mL);B為理論最大產氣量(mL);c為產氣速度(mL/h);t為培養(yǎng)時間(h)。

采用 SAS(v8.2)[9]統(tǒng)計軟件中的 NON-LINEAR模塊數(shù)據(jù)擬合估計模型中的參數(shù)。

1.5.2 養(yǎng)分含量估算

樣本OMD、代謝能(ME)、產奶凈能(NEL)含量按Menke等[4]的公式估算，總消化養(yǎng)分(TDN)含量按 Weiss[8]的公式估算:

式中:GP為0.200 0 g樣品DM培養(yǎng)24 h的產氣量(mL);NDFN為無氮中性洗滌纖維含量(%)，根據(jù)公式NDFN=NDF-NDICP計算。

1.5.3 牧草養(yǎng)分產量

每公頃高寒草地混合牧草養(yǎng)分產量(kg)=0.25 m2樣方牧草干物質產量(kg)×牧草養(yǎng)分含量(%)×40 000。

式中:牧草養(yǎng)分含量為DM、有機物(OM)、ME、CP、TDN 含量。

1.6 統(tǒng)計分析

利用SAS(v8.2)[9]統(tǒng)計軟件中的 GLM 程序對化學成分、產氣量和能量價值結果進行方差分析，采用Duncan氏法對當雄和那曲2個地區(qū)及暖季牧場和冷季牧場2類牧場的牧草營養(yǎng)價值進行多重比較。

2 結果與討論

2.1 化學成分

4種典型的西藏高寒草地暖季和冷季牧草的化學成分測定結果列于表1。4種牧草間EE、ADL和ADICP含量均無顯著差異(P＞0.05)，但DM、CP、CF、Ash、NDF、ADF 和 NDICP 含量均有顯著差異(P＜0.05)。無論是來源于當雄還是那曲的牧草，暖季牧草的 DM、CP、Ash和 NDICP含量均顯著高于冷季牧草(P＜0.05)，而 CF、NDF和ADF含量顯著低于冷季牧草(P＜0.05)，但EE、ADL和ADICP含量差異不顯著(P＞0.05)，表明暖季牧草的營養(yǎng)價值高于冷季牧草。進一步觀察發(fā)現(xiàn)，同為暖季牧草，那曲牧草的CF、NDF和ADF含量顯著高于當雄牧草(P＜0.05)，而CP、Ash和NDICP含量顯著低于當雄牧草;同為冷季牧草，除NDF和Ash含量在那曲牧草和當雄牧草間有顯著差異(P＜0.05)外，其余指標均未見顯著差異(P＞0.05)。分析認為，不同地域間暖季牧草主要營養(yǎng)成分的差異是造成4種牧草間主要化學成分差異的主要原因。那曲和當雄的地理位置分屬不同的季風帶，年降雨量不同[10]，可能是造成暖季草場間營養(yǎng)成分差異的直接原因。

NDICP和ADICP分別代表飼料蛋白質中緩慢降解但可被動物利用的組分和完全不被動物利用的組分。當雄暖季牧草的NDICP含量顯著高于那曲暖季牧草(P＜0.05)，ADICP含量則在一定程度上低于那曲相應的牧草，但差異不顯著(P＞0.05)，表明當雄暖季牧草對于牦牛的蛋白質利用率要優(yōu)于那曲暖季牧草。對于冷季牧草來說，那曲和當雄兩地間CP、NDICP和ADICP含量均無顯著差異(P＞0.05)，表明兩地間冷季牧草的蛋白質價值差異不大。

本試驗暖季和冷季牧草的優(yōu)勢牧草分別為為小嵩草和大嵩草，均屬莎草科嵩草屬類牧草。該類牧草植株低矮，一般在1～5 cm，由于其適口性好牦牛喜食[11]。張中岳[12]測得大嵩草和小嵩草的CP含量分別為11.54%和13.99%，Ash含量分別為4.35%和6.99%、NDF含量分別為65.13%和55.63%、ADF含量分別為29.66%和18.33%，與本試驗所測結果相近，其中大嵩草的CP、Ash含量低于小嵩草，NDF和ADF含量則高于小嵩草。郭春華等[13]也測得那曲地區(qū)高寒草地牧草 CP、EE、NDF、ADF 和 Ash含量 分別 為11.13%、3.78%、50.89%、33.99% 和 11.82%。本研究結果與上述結果及李瑜鑫等[14]所測的結果基本一致。本試驗中暖季牧草小嵩草的CF含量顯著低于冷季牧草大嵩草草地類型，其中當雄地區(qū)顯著低于那曲地區(qū)，ADL含量也較低，在4.23%～4.93%。這表明，暖季牧草的營養(yǎng)價值好于冷季牧草。

2.2 活體外產氣量和產氣動態(tài)

表2列出了4種典型的西藏高寒草地暖季和冷季牧草的活體外產氣量和產氣動態(tài)參數(shù)結果。培養(yǎng)24 h的當雄暖季牧草凈產氣量(每0.000 2 g樣品DM 63.30 mL)最高，顯著高于其他3種牧草(P＜0.05)。對于理論最大產氣量來說，那曲暖季牧草為67.39 mL，顯著低于其他3種牧草(P＜0.05)，而當雄冷季牧草、當雄暖季牧草和那曲冷季牧草間的理論最大產氣量無顯著差異(P＞0.05)。4種牧草的產氣速度未見顯著差異(P＞0.05)。24 h培養(yǎng)的凈產氣量在很大程度上代表了飼料在瘤胃的消化和利用程度，與飼料OMD和有用能值呈顯著的正相關關系[4]。在本試驗中，當雄暖季牧草的24 h的凈產氣量顯著高于其他3種牧草，表明該牧草的OMD和有用能值高于其他牧草(表3)。

表1 西藏高寒草地暖季和冷季牧草的化學成分(干物質基礎)Table1 Chemical composition of cold-and warm-season pastures from high-cold steppes of Tibet region(DM basis)

表2 西藏高寒草地暖季和冷季牧草的活體外產氣量與產氣動態(tài)參數(shù)Table2 In vitro gas production and its dynamic parameters of cold-and warm-season pastures from high-cold steppes of Tibet region

郭彥軍等[15]測得干旱草場線葉嵩草的24 h產氣量為57 mL，與本試驗結果比較接近。郝力壯等[3]測得青海瑪多縣高嵩草 120 h產氣量為(75.97±1.34)mL，與本試驗理論最大產氣量結果相接近。

2.3 OMD和有用能值

表3列出了西藏高寒草地暖季和冷季牧草的OMD和能量價值結果。4種牧草間OMD含量、ME和NEL均有顯著差異(P＜0.05)，其中當雄暖季牧草的OMD含量、ME和NEL均顯著高于那曲暖季牧草(P＜0.05)，而兩地間冷季牧草的OMD含量、ME、NEL和TDN含量均差異不顯著(P＞0.05)。將當雄暖季牧草與冷季牧草對比，暖季牧草OMD含量、ME和NEL均優(yōu)于冷季牧草(P＜0.05)，分別高13.2%、14.5%和17.6%;但在那曲牧草上，這種規(guī)律似乎未有顯現(xiàn)，兩者各指標均差異不顯著(P＞0.05)。主要原因在于，那曲的年平均氣溫、年降水量比當雄低，加之超載放牧，蟲、鼠害嚴重，造成草場退化加劇，使得優(yōu)良牧草的比例大幅下降，草場的營養(yǎng)價值降低[16]。

侯留飛[17]計算得出矮生嵩草的 ME值為11.62 MJ/kg，藏嵩草的ME值為10.97 MJ/kg，高山嵩草+細柄茅的ME值為9.98 MJ/kg，這些結果與本試驗預測結果相接近。到目前為止，青藏高原牦牛和藏羊的營養(yǎng)需要量和飼料成分表尚未建立。作者認為，根據(jù)Menke等[4]利用綿羊所建立的估測模型估計牦牛的OMD含量和ME、NEL等指標在絕對值上不一定準確，這是因為本試驗所用的目標動物(牦牛)及其飼養(yǎng)環(huán)境與作者建立模型所用的條件是不同的。但是，在利用該模型進行不同飼料營養(yǎng)價值間的比較無疑是適用的。由于青藏高原高寒草地家畜營養(yǎng)需要量確定和飼料營養(yǎng)價值的準確評定是指導該地區(qū)家畜標準化規(guī)模飼養(yǎng)的前提和基礎，因此建立適合青藏高原家畜營養(yǎng)需要和飼料成分表是非常必要的。

表3 西藏高寒草地暖季和冷季牧草的OMD和能量價值(干物質基礎)Table3 OMD and energy value of cold-and warm-season pastures from high-cold steppes of Tibet region(DM basis)

2.4 產草量和養(yǎng)分產量估計

在那曲和當雄每種類型牧草各采集15個樣方測定產草量，將2個地區(qū)相同類型的產草量平均后，得到西藏暖季和冷季高寒草地牧草的產草量和養(yǎng)分可提供量結果(表4)。由表4結果發(fā)現(xiàn)，西藏高寒草地每公頃暖季牧草干草、OM、CP、TDN和 ME 產量分別為 629.7 kg、519.9 kg、111.9 kg、354.1 kg和5 666.4 MJ;每公頃冷季牧草干草、OM、CP、TDN 和 ME 產 量 分 別 3 001.6 kg、2 547.9 kg、432.9 kg、1 709.3 kg 和25 542.0 MJ。根據(jù)這些結果，考慮西藏牦牛或綿羊放牧時實際采食的牧草利用率(按48%計算[18])、冷季牧草保存率(按60%[16]計算)和豐欠年系數(shù)(根據(jù)當?shù)貧庀缶炙峁?shù)據(jù)，2010年度為豐水年，平豐年系數(shù)乘以30%[16])，西藏全區(qū)可利用放牧草地中暖季放牧草地面積4 320.4萬hm2，冷季放牧草地面積1 629.2萬hm2[19]，估算出西藏全區(qū)高寒草地牧草干草、OM、CP、TDN和ME年產量分別為1 899.9萬 t、1 591.5 萬 t、304.7 萬 t、1 075.4 萬 t和1 661.5 億 MJ。

表4 西藏高寒草地混合牧草產草量和養(yǎng)分可提供量(干物質基礎)Table4 Grass production and nutrient supply of mixed pasture from high-cold steppes of Tibet region(DM basis)

本試驗通過樣方估測的西藏全區(qū)高寒草地產草量結果與蘇大學[19]的結果(2 070.5萬 t)基本一致。但是必須看到，本試驗所采集的樣方數(shù)量少，所得結論的代表性也是有一定風險的，進一步研究需要擴大采樣范圍和加大樣方采集量。關于西藏全區(qū)高寒草地牧草OM、CP、TDN和ME產量的結果，目前尚未見報道。

根據(jù)定義，1個綿羊單位采食量相當于50 kg體重成年綿羊日采食1.8 kg含水量14%的牧草量[20]。按1個綿羊單位全年采食牧草657 kg計算，西藏全區(qū)高寒草地每年提供給家畜采食的牧草量為1 899.9萬t，可以滿足2 814.7萬個綿羊單位的全年消耗。同時，由于高寒草地牧草的CP含量范圍為14.9% ～23.4%(表1)，所以完全可以滿足動物生長發(fā)育的需要。

3 結論

①根據(jù)化學成分和活體外產氣量估計的西藏當雄、那曲高寒草地暖季和冷季牧草的化學成分和能量價值結果發(fā)現(xiàn)，暖季牧草的CP和Ash含量顯著高于冷季牧草，而CF、NDF和ADF含量則顯著低于冷季牧草，表明暖季牧草的營養(yǎng)價值高于冷季牧草;西藏全區(qū)高寒草地牧草干草產量、OM、CP、TDN和ME產量分別為1 899.9萬 t、1 591.5萬 t、304.7 萬 t、1 075.4 萬 t和 1 661.5 億 MJ。

②西藏全區(qū)高寒草地每年提供給家畜采食的牧草量(1 899.9萬t)可以滿足2 814.7萬個綿羊單位的全年消耗。

[1]陸仲琳.高寒草地建設的反思及其發(fā)展對策[J].中國牦牛，1990(2):1-6.

[2]中國科學院青藏高原綜合科學考察隊.西藏草原[M].北京:科學出版社，1992:16-77.

[3]郝力壯，劉書杰，吳克選，等.瑪多縣高山嵩草草地天然牧草營養(yǎng)評定與載畜量研究[J].中國草地學報，2011，33(1):84-89.

[4]MENKE K H，STEINGASS H.Estimation of the energetic feed value obtained from chemical analysis and in vitro gas production using rumen fluid[J].Animal Research and Development，1988(28):7-55.

[5]AOAC International.Official methodsofanalysis[S].17th ed.Gaithersburg，M.D.:AOAC International，2000.

[6]VAN SOEST P J，ROBERTSON J B，LEWIS B A.Methods for dietary fiber，neutral detergent fiber，and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutri-tion[J].Journal of Dairy Science，1991(74):3583-3597.

[7]LICITRA G，HERNANDEZ T M，VAN SOEST P J.Standardization of procedures for nitrogen fractionation of ruminant feeds[J].Animal Feed Science and Technology，1996，57:347-358.

[8]WEISS W P.Predicting energy values of feeds[J].Journal of Dairy Science，1993，76:1802-1811.

[9]SAS Institute Inc.SAS OnlineDoc 9.1.3[M].Cary，N.C.:SAS Institute Inc.，2004.

[10]尹嘉珉.西藏自治區(qū)地圖冊[M].北京:中國地圖出版社，2005.

[11]周壽榮.牦牛的食性和飼草[J].中國牦牛，1981(4):1-4.

[12]張中岳.西藏地區(qū)牧草營養(yǎng)價值及其瘤胃降解特性的研究[D].碩士學位論文.西北農林科技大學，2009:17-18.

[13]郭春華，張均，王康寧，等.高寒草地生物量及牧草養(yǎng)分含量年度動態(tài)研究[J].中國草地學報，2007，29(1):1-5.

[14]李瑜鑫，王建洲，李龍，等.藏北高寒牧區(qū)放牧藏綿羊采食與消化率的研究[J].畜牧與獸醫(yī)，2010，42(4):51-54.

[15]郭彥軍，龍瑞軍，張德罡，等.利用體外產氣法測定高山牧草和灌木的干物質降解率[J].草業(yè)學報，2003，12(2):54-60.

[16]劉淑珍，周琳，仇崇善，等.西藏自治區(qū)那曲地區(qū)草地退化沙化研究[M].拉薩:西藏人民出版社，1999:34-35.

[17]侯留飛.天然牧草能值和能量載畜能力[J].青海草業(yè)，2011，20(3):33-35.

[18]周立，王啟基，趙京，等.高寒草甸牧場最優(yōu)放牧強度的研究[C]//中國科學院海北高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)定位研究站.高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)(4).北京:科學出版社，1995:365-418.

[19]蘇大學.西藏草地資源的結構與質量評價[J].草地學報，1995，3(2):144-151.

[20]中國科學院地理科學與資源研究所.NY/T 635—2002天然草地合理載畜量的計算[S].北京:中國標準出版社，2002.