五節芒的營養特征及其在山羊瘤胃的降解特性分析

池春梅，李亞飛，薛帥帥，雷松波，鐘魯龍，劉浩宇，甘乾福*

[1.寧德市農業科學研究所， 福建 寧德 355017；2.福建農林大學動物科學學院 (蜂學學院) ， 福建 福州 350002]

五節芒Miscanthusfloridulous又稱茅草和寒茅，是禾本科芒屬MiscanthusAndersson的多年生常綠草本植物[1]，主要生長在我國南方省份[2]。五節芒具有抗逆性強、產量高的特點，其拔節期適口性好、營養價值高，可用于反芻動物飼喂[3]。半體外法即原位尼龍袋技術，不僅可以用于研究飼料瘤胃降解特性和營養價值[4]，還可以研究飼料在反芻動物瘤胃內降解快慢程度以及被消化水平。李平等[5]用尼龍袋法研究生姜莖葉在瘤胃中的降解特性，發現其DM、CP、ADF和NDF均有較高的瘤胃降解率。劉笑梅等[6]采用尼龍袋法比較4種粗飼料的飼用價值，結果表明豆角葉和紅薯葉的飼用價值最高，而檸條草的飼用價值最低。本試驗對不同時期(萌芽期、拔節期和抽穗期)五節芒(莖和葉)營養特性進行分析，并通過半體外法研究拔節期五節芒在山羊瘤胃中的降解特性，為五節芒作為非常規粗飼料在山羊養殖中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗樣品

人工種植的五節芒采集于福建農林大學旗山校區菌草實驗基地。

1.2 試驗動物及飼養管理

選用5只體重相近(25.43±2.50)kg、生長狀況良好的，裝有永久性瘤胃瘺管的閩東山羊作為試驗動物。試驗日糧的構成為粗飼料與混合精飼料。試驗羊單獨飼養，每日飼喂2次(09:00、17:00)，自由飲水，試驗日糧的組成及營養成分見表1。

1.3 樣品制備

不同時期新鮮五節芒采集后陰干48 h制成風干樣品，風干樣品進行莖葉分離并分別稱重后放入恒溫干燥箱(上海陽光實驗儀器有限公司)65℃烘干48 h稱重計算干物質(DM)含量。每個樣品稱取500 g用粉碎機粉碎，過40目篩，用作常規營養成分檢測。采集拔節期全株五節芒樣品，恒溫干燥箱65℃烘干48 h后粉碎過40目篩，用于瘤胃降解試驗。

表1 試驗飼糧組成和營養成分(風干基礎)

1.4 樣品營養成分測定

測定樣品干物質(DM)和粗蛋白(CP)含量參考張麗英[7]的方法進行，中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維含量(ADF)測定的參考Van-Soest等[8]的方法進行，飼料中總能利用氧彈式量熱儀測定，鈣含量參考GB/T6436-2002《飼料中鈣的測定》的方法測定，磷含量參考GB/T6437-2018《飼料中總磷的測定 分光光度法》的方法測定。

1.5 瘤胃降解試驗

1.5.1試驗設計 準確稱取(4.0000±0.0005)g的樣品放入孔徑300目，8 cm×13 cm的尼龍袋中(購自中國農業大學肉牛中心)，用封口機熱壓封口并編號記錄，樣品設0、4、8、12、24、36、48和72 h共8個時間點，其中0 h為對照。每個待測時間點做2個平行樣品，將14個尼龍袋按一定間隔固定在一條尼龍繩上。采用單因子試驗設計，一共設置5個重復，于晨飼前2 h將裝有樣品的尼龍袋送入瘤胃中，采用“ 同時放入，分別取出”的方法，到達某一時間點從瘤胃中取出尼龍袋，將其浸沒在冷水中，用自來水沖洗，直至沖洗到流水清澈。將沖洗過的尼龍袋于65℃下恒溫烘干48 h，回潮24 h后稱重，放入自封袋中待測[9]。

1.5.2營養成分降解率及降解參數的計算 飼料樣品按照如下公式進行校正：

飼料樣品逃逸率(%)=[空白樣品干物質重(g)-空白沖洗后殘留物重(g)]/空白干物質重(g) ×100；

校正裝袋樣品量(g)=實際裝袋樣品量(g)×(100%-樣品逃逸率)。

參考瘤胃動態降解率參數評定方法[10]計算飼料樣品在山羊瘤胃中DM、CP、NDF和ADF的瘤胃降解率和降解參數：

某目標成分某培養時間點的降解量(g)=[校正裝袋樣品量(g)×空白試驗殘余物中某目標成分的含量(%)]-[某培養時間點殘余物的重量(g)×某培養時間點殘余物中某目標成分的含量(%)]；

某目標成分時間點的實時降解率(%)=某目標成分某時間點的降解量(g)/[校正裝袋樣品量(g)×空白試驗殘余物中某目標成分的含量(%)]×100%；

降解率模型為：P=a+b(1-e-ct)[11]；

式中，P為t時刻被測樣品的實時降解率；a為被測樣品的快速降解部分(%)；b為慢速降解部分(%)；a+b為潛在降解部分；c為慢速降解部分的降解速率(%/h)。

根據降解率模型公式得出降解參數a、b、c后，按照有效降解率公式計算飼糧樣品某養分的瘤胃有效降解率。

有效降解率ED=a+[bc/(c+k)]

式中，a為被測樣品的快速降解部分(%)；b為慢速降解部分(%)；a+b為潛在降解部分；c為慢速降解部分的降解速率(%/h)；k為待測飼料瘤胃外流速度，為0.0235 h-1[12]。

1.6 統計分析

采用Excel 2019軟件對試驗數據進行初步整理，用SPSS 26.0對各養分的有效降解率進行單因素方差分析和Duncan′s多重比較檢驗，數據以平均值±標準差表示，P<0.05表示結果差異顯著，P<0.01表示結果差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 不同時期五節芒營養成分分析

由表2可知，不同時期五節芒莖、葉的營養成分存在不同程度的差異。其中DM含量抽穗期莖部最高，為40.53%；CP含量萌芽期葉部最高，為8.23%；NDF含量萌芽期葉部最高，為71.61%；ADF含量抽穗期莖部最高，為41.04%。

從莖部營養成分可知，DM含量抽穗期為40.53%，顯著高于其他兩個時期；CP含量萌芽期為7.86%，顯著高于拔節期和抽穗期；NDF含量萌芽期為71.61%，抽穗期和拔節期無顯著差異，但均顯著低于萌芽期(P<0.05)；ADF含量萌芽期高于拔節期而低于抽穗期，且相較于其他兩個時期差異顯著(P<0.05)。

從葉部營養成分可知，DM含量抽穗期為38.66%，顯著高于萌芽期和拔節期(P<0.05)；CP含量從萌芽期到抽穗期逐漸降低，且差異顯著(P<0.05)，其中萌芽期最高為8.23%，3個時期的葉部CP含量均高于莖部；NDF含量拔節期和抽穗期無顯著差異，均顯著低于萌芽期65.76%(P<0.05)；ADF含量拔節期最高為36.91%，顯著高于其余兩個時期(P<0.05)。

粗飼料的CP、NDF和ADF等營養成分含量是決定其飼用價值的關鍵因素。一般情況下，粗飼料的CP含量越高，其飼用品質越好；而NDF和ADF含量越高表明其木質化程度越高，降低反芻動物的適口性和對粗飼料中營養物質的消化利用。通過對五節芒3個時期營養成分的系統分析，抽穗期五節芒的CP含量最低，且木質化程度較高，飼用價值較差。萌芽期的五節芒雖然CP含量高，但該時期的生物產量較低，不適用于刈割使用。因此拔節期五節芒具有生物量大，營養品質較優的特點，適用于山羊養殖。

表2 不同時期五節芒營養成分(風干基礎)

2.2 拔節期五節芒DM、CP、NDF和ADF在山羊瘤胃的降解率變化

由圖1可知，拔節期五節芒主要營養成分在羊瘤胃內的降解隨時間延長降解率不斷升高，72 h達到最高。DM降解率4～12 h增長較為緩慢，但12 h降解率高于4 h，12～36 h降解率DM降解量更多，72 h降解率最高為42.94%，與48 h無明顯差異但高于其余各時間點；ADF與DM在瘤胃內的降解率變化趨勢一致，72 h的ADF降解率達到最大為39.65%；CP降解率在不同時間點差異明顯，且在不同時間點均高于DM、NDF和ADF降解率；CP降解率4 h和8 h無明顯差異，8～72 h降解率大幅提高，72 h降解率最高，為59.31%；NDF降解率變化趨勢與CP降解率變化趨勢較為一致，在72 h降解率達到最大為44.15%?？傮w來看，五節芒各部分營養物質在山羊瘤胃中的降解主要集中于前36 h。

2.3 拔節期五節芒DM、CP、NDF和ADF在山羊瘤胃的降解參數

由表3可知，五節芒在山羊瘤胃中DM的快速降解部分(a)顯著高于NDF和ADF(P<0.05)；CP的慢速降解部分(b)最大，為59.72%，顯著高于其他3種營養成分(P<0.05)，NDF的慢速降解部分(b)顯著高于DM和ADF(P<0.05)；ADF、DM、NDF和CP的潛在可消化部分(a+b)依次顯著升高(P<0.05)；各營養成分慢速降解部分的降解速率(c)無顯著差異(P>0.05)；DM和NDF的有效降解率(ED)均顯著高于ADF，顯著低于CP(P<0.05)，其中CP的有效降解率最高，為40.74%。

圖1 拔節期五節芒主要營養成分在山羊瘤胃降解率變化Fig.1 Changes of the degradation rates of main nutrients of Miscanthus floridulus at the period of elongation in the rumen of goats

表3 五節芒主要營養成分在山羊瘤胃中的降解參數

3 討論

3.1 不同時期五節芒的營養價值分析

余苗等[13]研究不同生長時期禾本科牧草的營養成分指標變化后發現，隨著生長期延長，其CP含量呈顯著下降趨勢。通過測定發現，隨著生長期不斷增長，五節芒CP含量不斷降低，主要營養成分的變化也與其研究結果一致。

與常規性粗飼料相比，萌芽期五節芒與王吉東等[14]測定的羊草CP、NDF和ADF含量相近；拔節期五節芒NDF和ADF含量相較于稻草、象草和青貯甘蔗梢[15]均偏低，與燕麥草[16]含量相近。NDF含量的高低會影響反芻動物對DM的采食量，ADF含量和飼料的消化率呈一定負相關[17]。抽穗期五節芒CP含量偏低，NDF和ADF含量無論對比常規性粗飼料和非常規性粗飼料都偏高，是由于在生長后期五節芒莖葉都會迅速老化，粗纖維含量迅速上升，CP含量迅速下降，飼用價值降低，且多數芒屬植物的適口性差，未能在飼料產業中大規模應用[18]。蕭運峰等[3]通過對不同時期五節芒營養成分及營養成分研究發現拔節期的五節芒具有嫩莖枝多、葉量大、適口性佳、營養價值高和產草量可觀的特點，是最佳收割利用時期。通過對不同時期五節芒營養成分測定發現，五節芒在拔節期CP含量雖然不如萌芽期，但是NDF和ADF含量均低于抽穗期。因此在拔節期收割五節芒更利于反芻動物飼喂利用。

3.2 拔節期五節芒DM、CP、ADF和NDF降解率及降解參數分析

粗飼料各營養成分的瘤胃降解率不僅可以反映其可消化程度，還能影響反芻動物的DM采食量，瘤胃降解率越高，其飼料原料越容易被消化利用[19]。DM在反芻動物瘤胃中的降解率是影響其采食的重要因素，如果DM的降解率越高，其消化率越強，動物采食就越多[20]。陳曉琳[21]探究肉羊不同種類常用粗飼料的營養成分和其在瘤胃中的降解特性，發現其中蘆葦、中華羊茅草和羊草等72 h DM降解率分別為32.17%、37.38%和41.67%。本試驗對比發現，山羊對于五節芒的DM消化吸收能力高于蘆葦等非常規粗飼料，五節芒作為非常規飼料在瘤胃中降解特性比較凸顯。

飼料中的蛋白質降解程度對瘤胃微生物蛋白質的合成以及反芻動物的生長發育有著密切的聯系[22]。本試驗發現，拔節期五節芒DM和CP 72 h降解率分別達到42.94%和59.31%，山羊瘤胃對拔節期五節芒CP消化利用效率相對更高。于明等[23]對黑麥草和燕麥草進行瘤胃降解，發現燕麥草和甜高粱的CP降解率72 h分別達到59.53%和68.32%，五節芒的CP降解率與燕麥草相似。

NDF和ADF是構成植物細胞壁的基本成分，結構復雜[24]。粗飼料的木質化程度影響著粗飼料中的纖維物質在瘤胃被消化的程度，植物纖維木質化程度的高低決定著瘤胃對其消化能力的強弱[25]，本試驗研究發現，拔節期五節芒NDF和ADF降解率72 h分別達到41.04%和37.92%。于明等[26]研究測定荊條在絨山羊瘤胃內的NDF和ADF72 h降解率分別為41.51%和38.20%，與本試驗結果相似。劉笑梅等[6]測定4種粗飼料在杜×寒雜交肉羊瘤胃中的降解特性，發現檸條草和牛筋草中NDF和ADF等含量較高，72 h的ADF降解率分別為21.97%和20.92%，均低于五節芒ADF72 h的降解率。馮雷雨[27]通過對燕麥等常用粗飼料進行營養測定研究發現，燕麥干草的NDF和ADF有效降解率分別為37.10%和34.43%，這與本試驗的測定結果較為相似，說明五節芒與燕麥干草具有降解性較好、利于消化等相似的特點。與李志威等[28]研究不同條件處理的香蕉葉在瘤胃降解率結果相比，五節芒的ADF和NDF降解率都較高，但是五節芒的各營養成分有效降解率明顯低于王一強等[29]報道的苜蓿干草瘤胃有效降解率，說明五節芒在瘤胃中相比其他種非常規粗飼料具有較好的消化吸收特性，然而與傳統優質的牧草相比，五節芒在瘤胃中的降解能力較差。

本試驗中拔節期五節芒的CP、NDF、ADF和DM降解率高于一般傳統粗飼料和非常規飼料，其CP、NDF和ADF在山羊瘤胃內易被消化利用，這可能與動物體瘤胃內微生物或者自身的纖維組織結構有關。但是國內目前對于五節芒的營養特性及瘤胃降解率在其他反芻動物上的研究都較少，關于如何將其進行高效加工利用以及在肉羊飼糧中的適宜添加比例，都需要進一步研究。

4 結論

綜上所述，在五節芒生長的萌芽期、拔節期和抽穗期3個階段中，拔節期更適合采集飼喂山羊，并且通過瘤胃降解試驗，拔節期五節芒DM、CP、NDF和ADF在山羊瘤胃中降解率均較高，作為非常規粗飼料資源用于山羊生產具有一定的潛力。