全 文 ：第21卷 第5期
Vol.21 No.5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2013年 9月
Sep. 2013
doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2013.05.030
体外产气法评价5种热带禾本科牧草营养价值
李 茂1,字学娟1,2,侯冠彧1,周汉林1*
(1.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南 儋州 571737;
2.海南大学应用科技学院(儋州校区),海南 儋州 571737)
摘要:为评价5种热带禾本科牧草的营养价值,通过常规化学成分分析和体外产气技术测定其主要营养成分含量、体
外干物质消化率(IVDMD)和代谢能(ME),并进行综合评价。结果表明:5种牧草的粗蛋白质(CP)、粗脂肪(EE)、饲料
相对值(RFV)、IVDMD和 ME分别如下:王草(Pennisetumpurpureum×P.glaucum)为6.85%,8.07%,0.87,
59.76%,8.21MJ·kg-1;坚尼草(Panicummaximum)为8.94%,6.03%,0.81,58.81%,7.69MJ·kg-1;红象草(Pen-
nisetumpurpureum)为14.41%,8.05%,0.88,66.43%,9.24MJ·kg-1;黑籽雀稗(Paspalumatratum)为10.84%,
9.85%,0.80,67.34%,8.54 MJ·kg-1;糖蜜草(Melinisminutiflora)为8.48%,6.56%,0.86,63.99%,9.13
MJ·kg-1。综合考虑,红象草营养价值最高,王草和坚尼草营养价值较低,黑籽雀稗和糖蜜草居中。
关键词:营养成分;体外产气法;体外干物质消化率;代谢能
中图分类号:S816.15 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2013)05-1028-05
NutritionalEvaluationofFiveTropicalGramineousForages
LIMao1,ZIXue-juan1,2,HOUGuan-yu1,ZHOUHan-lin1*
(1.TropicalCropsGeneticResourcesInstitute,ChineseAcademyofTropicalAgriculturalSciences,
Danzhou,HainanProvince571737,China;2.ColegeofAppliedScienceandTechnology,
HainanUniversity,Danzhou,HainanProvince571737,China)
Abstract:Theaimofthisexperimentwastoevaluatethenutritionalvalueof5tropicalgramineousforages
inHainanprovince.Thechemicalcompositions,invitrodrymatterdegradability(IVDMD),metaboliza-
bleenergy(ME)oftestedforagesincludingPennisetumpurpureum×P.glaucum,Panicummaximum,
Pennisetumpurpureum,PaspalumatratumandMelinisminutifloraweredeterminedbyapproximatea-
nalysisandinvitrogasproductionmethods.Resultsshowedthatthecrudeprotein(CP),etherextract
(EE),relativefeedvalue(RFV),IVDMDandMEofP.purpureum×P.glaucumwas6.85%,8.07%,
0.87,59.76%,8.21 MJ·kg-1;thatofP.maximum was8.94%,6.03%,0.81,58.81%,7.69
MJ·kg-1;thatofP.purpureumwas14.41%,8.05%,0.88,66.43%,9.24MJ·kg-1;thatofP.at-
ratumwas10.84%,9.85%,0.80,67.34%,8.54MJ·kg-1;thatofM.minutiflorawas8.48%,
6.56%,0.86,63.99%,9.13MJ·kg-1,respectively.ComprehensiveevaluationindicatedthatP.pur-
pureumhadthehighestnutritionalvalue,andP.purpureum×P.glaucumandP.maximumforageswere
oflowernutritionalvaluethanP.atratumandM.minutiflora.
Keywords:Chemicalcomposition;Invitrogasproduction;Invitrodrymatterdegradability;Metaboliza-
bleenergy
海南黑山羊是海南主要反刍家畜之一,2011年
全省存栏量约为81万头[1]。海南黑山羊粗饲料来
源主要是天然牧草、农作物秸秆、农副产品及幼嫩树
枝叶等,但是海南省以天然橡胶(Heveabrasillien-
sis)、热带水果蔬菜等经济作物为主,粮食作物秸秆
和农副产品产量小,粗饲料供应短缺,加之农户散养
补饲精料较少,造成日粮营养水平低下进而影响其
生产性能。饲草料缺乏是目前海南黑山羊产业发展
收稿日期:2013-03-21;修回日期:2013-04-24
基金项目:中国热带农业科学院基本科研业务专项(1630032012049)资助
作者简介:李茂(1984-),男,四川绵阳人,研究实习员,硕士,主要从事热带牧草和反刍动物营养研究,E-mail:limaohn@163.com;*通信
作者Authorforcorrespondence,E-mail:zhouhanlin8@163.com
第5期 李 茂等:体外产气法评价5种热带禾本科牧草营养价值
的主要限制因素之一,解决粗饲料问题成为海南黑
山羊产业发展的当务之急。
热带禾本科牧草具有产量高、适口性好、适应性
强等特点,是海南黑山羊重要的饲料来源。但是不
同品种的牧草营养成分和可消化性差异较大,为了
更好的利用这些热带禾本科牧草,本试验以5种常
见的热带禾本科牧草为研究对象,通过测定主要营
养成分、体外干物质消化率和代谢能对其营养价值
进行评价,为筛选适宜本地区推广的牧草品种提供
依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
所有植物样品采集于中国热带农业科学院热带
作物品种资源研究所热带牧草种质圃。试验地点位
于N19°30′,E109°30′,海拔149m,属热带季风气
候,气候特点是夏秋季节高温多雨,冬春季节低温干
旱,干湿季节明显;实验基地土壤为花岗岩发育而成
的砖红壤土,土壤质地较差,无灌溉条件。
1.2 样品采集与处理
试验材料为王草(Pennisetumpurpureum×P.
glaucum)、坚尼草(Panicummaximum)、红象草
(Pennisetumpurpureum)、黑籽雀稗(Paspalumat-
ratum)、糖蜜草(Melinisminutiflora),其中王草、
红象草、黑籽雀稗株高约2m,坚尼草和糖蜜草株高
约1.5m,均为营养期。试验材料种植于2.5m×2
m试验小区,每种材料3个重复随机分布。样品采
集时间为2011年7月,每种材料各小区随机取样,
整株刈割,留茬约10cm。刈割的材料通过全自动
铡草机切短至约30mm,充分混匀后采集样品约500
g,通过120℃杀青20min后于65℃烘48h,置于空气
中自然冷却,粉碎后过40目筛制成样品备测。
1.3 营养成分的测定
样品干物质(DM)、粗蛋白质(CP)、粗脂肪
(EE)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、
钙(Ca)、磷(P)分析参照张丽英[2]的方法,总能
(GE)使用氧弹量热仪(Parr6300)直接测定。
1.4 饲料相对值(RFV)计算
饲料相对值计算参考Rohweder等[3]的方法。
1.5 体外产气试验
体外产气法操作步骤、缓冲液的配制参照Zhao
GY等[4]的方法。称取约0.2g样品,倒入已知重
量的宽3cm长5cm的尼龙袋中绑紧后放入注射
器。晨饲前通过瘤胃瘘管,取海南黑山羊瘤胃内容
物约500mL于保温瓶中,用4层医用纱布过滤,取
312.5mL过滤后的瘤胃液加入装有1000mL蒸馏
水并经38℃水浴预热的真空容器中,然后加入250
mL预先配制好经38℃预热的混合培养液(混合培
养液方法:取400mL缓冲液Ⅰ和50毫升缓冲液Ⅱ
混合,然后加入蒸馏水使这种混合的缓冲液达到
500mL。缓冲液Ⅰ:23.5gNa2HPO4·12H2O、
12.5gNaHCO3 和11.5gNH4HCO3 溶于400mL
蒸馏水中;缓冲液Ⅱ:23.5gNaCl,28.5gKCl,6.0
gMgCl2·6H2O,2.63gCaCl2·2H2O溶于1000
mL蒸馏水中),并持续通入CO2 约10min。取30
mL混合液体加到每一个注射器中,排净注射器中
的空气,并用密封针头封闭注射器,然后在38℃的
水浴摇床中培养。在发酵开始后48h内读取不同
时间点的产气量。
样本体外干物质消化率IVDMD(%)=(样本
质量-残渣质量)/样本质量×100。代谢能(ME)
计算应用文献[5]提供的方法:ME=GE×IVDMD
×0.815。
1.6 体外发酵参数计算
将各样品不同时间点的产气量代入由Φrskov
等[6]提出的模型GP=a+b(1-e-ct),根据非线性
最小二乘法原理,求出a,b,c值,其中a为饲料快速
发酵部分的产气量,b为慢速发酵部分的产气量,c
为b的速度常数(产气速率),a+b为潜在产气量,
GP为t时的产气量。
1.7 统计分析
采用SAS9.0软件和Excel2003进行统计分
析和数据处理,差异显著性检验采用邓肯法。
2 结果与分析
2.1 热带禾本科牧草营养成分和饲料相对值
热带禾本科牧草主要营养成分如表1所示。5
种牧草间的RFV无显著差异,但DM,CP,EE,ADF,
NDF,Ca,P和GE含量均有显著差异(P<0.05)。
9201
草 地 学 报 第21卷
CP含量以王草最小,为6.85%;红象草最大,为
14.41%。EE含量以坚尼草最小,为6.03%;黑籽
雀稗最大,为9.85%。ADF含量以王草最小,为
35.26%;糖蜜草最大,为38.74%。NDF含量以糖
蜜草最小,为63.60%;黑籽雀稗最大,为70.68%。
Ca含量以坚尼草最小,为0.10%;黑籽雀稗最大,为
0.31%。P含量以黑籽雀稗最小,为0.08%;糖蜜草
最大,为0.23%。黑籽雀稗的RFV最小,为0.80;红
象草最大,为0.88。GE含量以黑籽雀稗最小,为
15.56MJ·kg-1;糖蜜草最大,为17.50MJ·kg-1。
表1 主要营养成分和饲料相对值
Table1 ChemicalcompositionandRFVoftestedtropicalgramineousforages
牧草
Species
干物质
DM/%
粗蛋白质
CP/%
粗脂肪
EE/%
酸性洗涤纤维
ADF/%
中性洗涤纤维
NDF/%
钙
Ca/%
磷
P/%
饲料相对值
RFV
总能
GE/MJ·kg-1
王草P.purpureum×P.glaucum 16.30d 6.85d 8.07b 35.26c 65.44b 0.17b 0.11c 0.87a 16.86ab
坚尼草P.maximum 20.83b 8.94c 6.03d 36.40b 69.12a 0.10c 0.16b 0.81a 16.05bc
红象草P.purpureum 17.41c 14.41a 8.05b 35.49c 64.75b 0.12c 0.16b 0.88a 17.07ab
黑籽雀稗P.atratum 23.50a 10.84b 9.85a 36.25b 70.68a 0.31a 0.08d 0.80a 15.56c
糖蜜草 M.minutiflora 19.86b 8.48c 6.56cd 38.74a 63.60bc 0.13c 0.23a 0.86a 17.50a
平均值 Means 19.98 9.90 7.71 36.43 66.72 0.17 0.15 0.85 16.61
注:同列不同字母表示差异显著(P<0.05),下同
Note:Differentletterswithinthesamecolumnmeansignificantdifferenceatthe0.05level.Thesameasbelow
图1 热带禾本科牧草体外发酵产气动态变化
Fig.1 Thedynamiccharacteristicsofinvitrogasproductionoftestedtropicalgramineousforages
2.2 热带禾本科牧草体外产气发酵参数、体外干物
质消化率和代谢能
本试验中热带禾本科牧草体外产气曲线如图1
所示,发酵参数如表2所示。5种牧草间pH、速度常
数(产气速率)c无显著差异,但饲料快速发酵部分的
产气量a、慢速发酵部分的产气量b、潜在产气量a+
b、体外产气量GP、干物质体外消化率IVDMD和代
谢能ME含量均有显著差异(P<0.05)。pH值以糖
蜜草最小,为6.84;王草最大,为7.05。a值以糖蜜草
最小,为-0.67mL,a为负数表明发酵过程存在产气
滞后;黑籽雀稗最大,为3.84mL;b值以王草最小,
为43.72mL;黑籽雀稗最大,为86.40mL;a+b值以
王草最小,为49.40mL;黑籽雀稗最大,为92.16mL;
c值中坚尼草、黑籽雀稗、糖蜜草均为0.02mL·h-1,
王草最大,为0.04mL·h-1。本试验中王草产气量
最少,为38.68mL;坚尼草最多,为50.50mL。体外
干物质消化率以坚尼草最低,为58.81%;黑籽雀稗最
高,为67.34%。代谢能以坚尼草最低,为7.69
MJ·kg-1;红象草最高,为9.24MJ·kg-1。
0301
第5期 李 茂等:体外产气法评价5种热带禾本科牧草营养价值
3 讨论
3.1 热带禾本科牧草主要营养成分
禾本科牧草是反刍家畜重要的粗饲料来源,许
多学者对我国热带亚热带地区禾本科牧草营养价值
进行了广泛的研究。牧草营养成分受牧草种类、生
育期、收获株高以及生长环境等因素影响。春季收
获的营养期矮象草粗蛋白含量与本研究中红象草接
近,但是明显高于夏、秋、冬季营养期矮象草粗蛋白
含量[7]。生长旺季王草和象草粗蛋白与本研究相
当,钙磷略高于本研究[8]。生长45d后刈割的坚尼
草粗蛋白含量为7.9%,略低于本研究中坚尼草粗
蛋白含量,可能与其生长天数高于本研究有关(生长
约30d)[9]。有研究表明,王草营养成分受刈割株高
影响,粗蛋白含量随株高升高而降低,刈割株高为
220cm时,粗蛋白与本研究相当[10]。参照报道的6
种大型禾本科牧草品种比较试验,矮象草和王草粗
蛋白、粗脂肪均低于本研究结果,而钙、磷含量均高
于本研究,这可能与文中提到的生长时期过长,茎秆
重量比例过大有关[11]。另外,有文献报道了红象草
和王草营养成分含量,其中粗蛋白和钙含量高于本
研究,粗脂肪含量较本研究结果低,由于文中并未提
及取样时期,故难以做进一步比较[12]。综上,牧草
营养成分受多种因素影响,因此探讨某种牧草的营
养价值必须明确这些前提条件,所得出的结论才具
有参考利用价值。
表2 体外产气发酵参数、体外干物质消化率和代谢能
Table2 Gasproductionkineticsandsomeestimatedparametersoftestedtropicalgramineousforages
牧草
Species
pH
快速发酵部分
产气量a/mL
慢速发酵部分
产气量b/mL
潜在产气量
a+b/mL
产气速率
c/mL·h-1
体外产气量
GP/mL
体外干物质消化率
IVDMD/%
代谢能
ME/MJ·kg-1
王草P.purpureum×P.glaucum 7.05a 3.79a 43.72d 49.40d 0.04a 38.68b 59.76c 8.21bc
坚尼草P.maximum 6.99a 2.22b 80.46ab 83.79b 0.02a 50.50a 58.81c 7.69c
红象草P.purpureum 7.00a 2.08b 66.19c 69.31c 0.03a 49.21a 66.43a 9.24a
黑籽雀稗P.atratum 6.98a 3.84a 86.40a 92.16a 0.02a 49.85a 67.34a 8.54b
糖蜜草 M.minutiflora 6.84a -0.67c 76.97b 75.97bc 0.02a 45.57a 63.99ab 9.13a
平均值 Means 6.97 2.25 70.75 74.13 0.03 46.43 63.27 8.56
3.2 热带禾本科牧草饲料相对值
RFV的预测模型是一种比较简便实用的粗饲
料质量评定经验模型,只需在实验室测定粗饲料的
NDF,ADF以及 DM 便可计算出某种粗饲料的
RFV值。
本研究中RFV的平均值为0.85,参照分级标
准属于3级或4级。这表明热带禾本科牧草具有较
高的营养价值,值得进一步的开发和利用。
表3 RFV粗饲料分级标准
Table3 RFVmixturequalitystandards
分级 Qualitystandard 特级Prime 1 2 3 4 5
RFV >1.51 1.25~1.50 1.03~1.24 0.87~1.02 0.75~0.86 <0.75
3.3 热带禾本科牧草体外产气特性
体外产气法与动物试验直接测定消化率有极高
的相关性,且操作简便、重复性好,在反刍动物饲料
评价中应用广泛[13]。体外发酵产气量是反刍动物
瘤胃底物发酵一个很重要的指标,与瘤胃内的可利
用能量显著相关。本研究中热带禾本科牧草随发酵
时间的延长,产气量呈上升趋势,培养一定时间后产
气量的增加逐渐趋于平缓,符合体外产气的一般规
律,但是不同牧草发酵效果有一定差异,可能与牧草
营养成分、接种的瘤胃液来源以及处理方式有关。
3.4 热带禾本科牧草营养价值比较
粗蛋白、粗脂肪、纤维成分含量是衡量粗饲料营
养价值的重要指标,可利用的粗蛋白、粗脂肪、粗纤
维含量相对较高的粗饲料属于优质粗饲料。评定饲
料营养价值,所含营养成分的种类和数量是一方面,
营养物质在家畜体内代谢转化是另一方面。由于各
种牧草被家畜消化的程度不同,易于消化的牧草对
家畜生产具有更大意义。综合考虑营养成分和体外
消化情况,红象草营养价值最高,王草和坚尼草营养
价值较低,黑籽雀稗和糖蜜草居中。
4 结论
本试验中热带禾本科牧草营养价值关键指标粗
蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、饲料相对值(RFV)、IVDMD
1301
草 地 学 报 第21卷
和 ME 分 别 如 下,王 草:6.85%,8.07%,0.87,
59.76%,8.21MJ·kg-1;坚尼草:8.94%,6.03%,
0.81,58.81%,7.69MJ·kg-1;红象草:14.41%,
8.05%,0.88,66.43%,9.24MJ·kg-1;黑籽雀稗:
10.84%,9.85%,0.80,67.34%,8.54MJ·kg-1;糖蜜
草:8.48%,6.56%,0.86,63.99%,9.13MJ·kg-1。综
合考虑营养成分和体外消化情况,5种热带禾本科
牧草均具有较高的营养价值,其中红象草营养价值
最高,王草和坚尼草营养价值较低,黑籽雀稗和糖蜜
草居中。
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(责任编辑 李美娟)
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