杜恩存 楊雪海 郭萬正 趙 娜 陳 芳 魏金濤

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所 動物胚胎工程及分子育種湖北省重點實驗室，湖北武漢430064）

苧麻[Boehmeria nivea (L.) Gaud.]又稱“中國草”，是蕁麻科（Urticaceae）苧麻屬（Boehmeria）多年生宿根型草本植物，自古以來就被作為一種優(yōu)良的纖維作物。傳統(tǒng)苧麻種植模式以收獲韌皮纖維為主，僅占其生物產(chǎn)量的4%左右[1-2]，而苧麻嫩莖葉等大量副產(chǎn)物被丟棄，造成了極大的浪費。近些年的研究表明，苧麻嫩莖葉營養(yǎng)價值豐富，粗蛋白質(zhì)含量在20%左右[3-4]，可與牧草之王苜蓿相媲美。苧麻適應(yīng)能力強，生長速度快，將苧麻作為牧草開發(fā)利用既能提高其經(jīng)濟價值，又能緩解我國南方地區(qū)草食家畜優(yōu)質(zhì)牧草短缺的現(xiàn)狀[4]。由于苧麻不同茬次之間存在生長周期、氣候、栽培措施等條件的差異，其營養(yǎng)價值也會發(fā)生變化[5-6]?！爸衅r1號”是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所選育的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆性強的苧麻品種，是我國適應(yīng)范圍最廣、種植面積最大的苧麻品種之一?；诋斍胺N植面積較大的苧麻品種開展飼料化研究具有重要意義，但是目前尚缺乏對“中苧1號”不同茬次營養(yǎng)價值的報道。因此，本研究以“中苧1號”為研究對象，探索一年內(nèi)不同茬次的營養(yǎng)價值，同時研究其在山羊中的飼喂效果，從而為“中苧1號”的牧草化利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 苧麻的采集與制備

“中苧1 號”苧麻種植于湖北省咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院苧麻種植示范基地，分別于5 月初、6 月初、7 月初、8 月初、9月初、10月初和11月初在同一片區(qū)5個均勻分散的采集點定點收割樣品，收割高度為80 cm，每茬次收割100 kg 以上。利用鍘草機鍘成碎段后按照四分法分出10 kg 樣品，置于60 ℃烘箱中烘至恒重，粉碎過1 mm篩，-20 ℃冰箱中冷凍保存，用于苧麻營養(yǎng)價值評定。

1.2 試驗動物與日糧

選擇體重相近的3 月齡左右的波爾山羊閹公羔30只，隨機分為對照組和試驗組，每組5個重復(fù)，每個重復(fù)3 只羊。其中，對照組飼喂苜蓿型日糧，試驗組飼喂苧麻型日糧。日糧組成及營養(yǎng)水平見表1，兩種日糧的消化能和粗蛋白質(zhì)含量均相等。試驗所用苜蓿為西班牙進口紫花苜蓿草顆粒，由深圳廣大科技發(fā)展有限公司提供（粗蛋白質(zhì)含量為18.53%）；試驗所用苧麻為“中苧1 號”第二茬次和部分第三茬次的混合物（粗蛋白質(zhì)含量為20.3%）。日糧中各原料按比例混合后利用自主設(shè)計的顆粒飼料生產(chǎn)線制成顆粒飼料進行飼喂。試驗在湖北省荊門市天越牧業(yè)有限公司進行，預(yù)試期15 d，正試期75 d。

試驗羔羊在試驗期間按試驗場常規(guī)方法進行消毒和防疫。試驗羔羊在預(yù)試期開始和結(jié)束時稱量羔羊個體空腹重，用于隨機分組。正試期各組羔羊按試驗設(shè)計飼喂日糧，自由采食和飲水。

1.3 動物樣品采集

在飼養(yǎng)期最后1 d，每個處理隨機選取體重相近的6只羔羊，空腹24 h后屠宰。然后立即無菌采集瘤胃液2 份，并用4 層消毒紗布過濾。其中一份用于測定pH值，另一份加入飽和二氯化汞溶液2滴，使瘤胃微生物滅活，4 000 r/min 離心15 min后于-20 ℃冰箱中保存，用于測定氨態(tài)氮和短鏈脂肪酸的含量。

表1 試驗日糧組成及營養(yǎng)水平（風(fēng)干基礎(chǔ)）

1.4 檢測指標與方法

1.4.1 苧麻常規(guī)營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)成分含量測定苧麻的粗蛋白質(zhì)含量測定采用凱氏定氮法（凱氏定氮儀Kjeltec 2300，丹麥福斯有限公司），參照GB/T 6432—2018方法進行；粗脂肪含量測定采用索氏抽提法（索氏抽提器ST310，丹麥福斯有限公司），參照GB/T 6433—2006方法進行；干物質(zhì)（DM）、粗灰分、鈣、總磷和氟含量測定按照張麗英[7]的方法進行。中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量按照Van Soest 等[8]的方法測定。苧麻樣品經(jīng)酸水解（6 mol/l鹽酸在110 ℃水解24 h）或氧化水解（蛋氨酸和胱氨酸的測定使用過氧甲酸進行氧化）處理后，采用氨基酸自動分析儀（日立L-8800）測定除色氨酸以外的氨基酸含量[7]。樣品經(jīng)硝酸-高氯酸消解法消解后使用原子吸收分光光度計（島津AA-7000）測定鐵、銅、錳、鉛、鎘等微量元素及重金屬的含量，采用銀鹽法測定砷的含量[9]。此外，采用鎢酸鈉—磷鉬酸分光光度法測定苧麻中單寧的含量[10]。

1.4.2 山羊生長性能測定

試驗羔羊在正試期結(jié)束時，空腹稱量個體重。試驗期間以重復(fù)為單位記錄羔羊的平均采食量，并計算平均日采食量、平均日增重和料重比。

1.4.3 山羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)的測定

瘤胃液pH 值用pH 計測定。氨態(tài)氮含量采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定。短鏈脂肪酸含量用氣相色譜法測定，所用色譜儀為Dionex ICS-3000 離子色譜儀，使用IonPac AS-HC 分離柱（4 mm×250 mm）與IonPac AG 11-HC保護柱（4 mm×50 mm）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

苧麻營養(yǎng)成分和抗營養(yǎng)成分含量數(shù)據(jù)采用Ex?cel 2019 進行處理，計算平均值、標準差和變異系數(shù)，使用Prism6 軟件制作圖形。動物試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 23.0進行t檢驗，結(jié)果以“平均值±標準誤”表示。

2 結(jié)果

2.1 不同茬次苧麻的常規(guī)營養(yǎng)成分含量

“中苧1號”苧麻常規(guī)營養(yǎng)成分含量見表2。由表2可知，7個茬次苧麻的粗蛋白質(zhì)含量均較高，平均值為21.52%。從第一茬到第七茬，苧麻粗蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在第五茬達到最高值（24.83%），此后降低。7個茬次苧麻的粗脂肪平均含量為3.46%，其中第四茬粗脂肪含量最高，達到6.64%。7 個茬次苧麻的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和粗灰分的平均值分別為65.88%、40.10%和15.26%；鈣和總磷的平均含量分別為5.13%和0.34%，鈣磷比值高達15，提示鈣磷比值不平衡。

表2 “中苧1號”苧麻常規(guī)營養(yǎng)成分含量(% DM)

2.2 不同茬次苧麻的氨基酸組成

由表3 可知，7 個茬次苧麻的16 種氨基酸總含量平均達到17.07%，占粗蛋白質(zhì)質(zhì)含量的79%，其中賴氨酸平均含量為0.86%，蘇氨酸平均含量為0.88%，而蛋氨酸加胱氨酸的平均含量為0.18%?！爸衅r1 號”各茬次之間蛋氨酸和胱氨酸的變異較大，而賴氨酸、蘇氨酸、谷氨酸及氨基酸總含量相對穩(wěn)定，變異系數(shù)小于9%。

表3 “中苧1號”苧麻氨基酸組成(% DM)

2.3 不同茬次苧麻的微量元素和重金屬含量

不同茬次苧麻的微量元素和重金屬含量見表4。從表4可以看出，“中苧1號”的鐵和錳含量較高，7個茬次的平均含量分別達到422.19 mg/kg和445.41 mg/kg。其中，鐵含量最高的是第一茬，高達734.06 mg/kg；錳含量最高的是第七茬，高達667.62 mg/kg?！爸衅r1號”各茬次銅的平均含量為12.78 mg/kg，其中第四茬含量最高，達到20.48 mg/kg。

表4 “中苧1號”苧麻微量元素和重金屬含量(mg/kg DM)

不同茬次苧麻的鉛、鎘和氟的平均含量分別為2.73 mg/kg、1.52 μg/kg、10.86 mg/kg，均低于國家飼料衛(wèi)生標準（GB13078—2017）。砷和汞的含量均在檢測限以下（＜0.04 mg/kg和＜1.00 μg/kg），也符合國家飼料衛(wèi)生標準。

2.4 不同茬次苧麻的單寧含量

圖1 “中苧1號”苧麻單寧含量

由圖1可知，“中苧1號”的單寧含量較高，7個茬次的平均值為0.58%。其中，第一茬的單寧含量最高，達到1.08%。除第一茬外，各茬次苧麻的單寧含量接近，均在0.5%左右。

2.5 苧麻型日糧對山羊生長性能的影響

表5 苧麻型日糧對山羊生長性能的影響

由表5 可知，與苜蓿型日糧相比，飼喂相同消化能和相同粗蛋白質(zhì)含量的苧麻型日糧不影響山羊的體重、平均日增重及平均日采食量（P＞0.05）。然而，飼喂苧麻型日糧使得試驗期間山羊的料重比提高6%，差異顯著（P＜0.05）。

2.6 苧麻型日糧對山羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

由表6 可知，日糧類型不影響山羊瘤胃液pH 值（P＞0.05），對瘤胃氨態(tài)氮含量和短鏈脂肪酸的組成均無顯著影響（P＞0.05），說明瘤胃發(fā)酵參數(shù)相似。

表6 苧麻型日糧對山羊瘤胃發(fā)酵參數(shù)的影響

3 討論

國內(nèi)外關(guān)于苧麻營養(yǎng)價值的報道較多[3，5-6，11]。研究發(fā)現(xiàn)，苧麻嫩莖葉營養(yǎng)價值豐富，全株粗蛋白質(zhì)含量在20%左右[12]，高于多年生黑麥草[13]和“桂牧1 號”雜交象草[14]，可與苜蓿相媲美。此外，苧麻粗纖維含量和中性洗滌纖維含量均低于苜蓿，還含有豐富的生物活性物質(zhì)，如綠原酸、黃酮類物質(zhì)、類胡蘿卜素等[5]。苧麻生長旺盛，在南方地區(qū)全年生長周期可達10 個月，年可刈割8～10 次。由于牧草的營養(yǎng)價值受到生長周期、氣候、栽培措施等條件的影響，因此有必要研究不同茬次苧麻的營養(yǎng)價值，以促進苧麻作為南方牧草的科學(xué)應(yīng)用。然而，作為我國種植面積最大的苧麻品種之一，目前尚缺乏對“中苧1 號”不同茬次營養(yǎng)價值的系統(tǒng)研究。通常苧麻的收割高度為60～80 cm[15]。根據(jù)朱濤濤等[11]的研究結(jié)果，“中苧1號”最適宜的收割高度是80 cm，這一高度下苧麻生長速度快、產(chǎn)量高且粗蛋白質(zhì)含量較高，本研究采用這一高度進行收割。

在本研究中，我們對5～11 月共7 個茬次的“中苧1 號”苧麻嫩莖葉進行營養(yǎng)成分檢測分析。營養(yǎng)成分含量，特別是粗蛋白質(zhì)含量是評價牧草飼用價值的重要指標。我們發(fā)現(xiàn)，各茬次苧麻的粗蛋白質(zhì)含量均較高，平均值為21.52%，與前人報道相似[5-6，12，16]。從第一茬到第七茬，苧麻粗蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，在第五茬達到峰值24.83%，而第七茬粗蛋白質(zhì)含量為17.84%，差值達7%。王延周等對“中苧1號”和“中苧2號”兩個品種的苧麻進行營養(yǎng)成分分析，從4月份到8月份每月收割1次，發(fā)現(xiàn)不同茬次之間的粗蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)出后四次低于前兩次的現(xiàn)象，粗蛋白質(zhì)含量差值也高達7%[16]。這種粗蛋白質(zhì)含量變化趨勢的差異可能與品種及生長期的氣候條件不同有關(guān)。在不同茬次之間，苧麻葉的粗蛋白質(zhì)含量較高且相對穩(wěn)定，而莖的粗蛋白質(zhì)含量較低且變異較大[16]，因此整株苧麻粗蛋白質(zhì)含量的變異主要來源于莖?？紤]到粗蛋白質(zhì)含量的變化，在“中苧1號”苧麻后兩次刈割時可適當降低收割高度。國內(nèi)外關(guān)于苧麻氨基酸組成的研究報道較少，本研究發(fā)現(xiàn)各茬次苧麻的氨基酸總含量平均值達到17.07%，占粗蛋白質(zhì)含量的79%。其中，賴氨酸平均含量為0.86%，蘇氨酸平均含量為0.88%，而蛋氨酸加胱氨酸的平均含量為0.18%，略高于“鄂牧苧0904”的平均含量[5]?？梢姡爸衅r1號”苧麻的蛋白質(zhì)品質(zhì)整體較好，賴氨酸含量尤為豐富，但部分氨基酸組成不平衡。

前人研究發(fā)現(xiàn)，夏季7 月份收割的“中苧1 號”苧麻（收割高度為80 cm）葉的粗蛋白質(zhì)含量為23.3%，粗纖維含量為17.1%，粗脂肪含量為5.64%；莖的粗蛋白質(zhì)含量為7%，粗纖維含量為43.2%，粗脂肪含量為0.86%[11]。在本研究中，“中苧1號”苧麻在第六茬和第七茬的粗蛋白質(zhì)含量下降的同時，粗脂肪含量也下降，而中性洗滌纖維的含量升高，這與王延周等[16]對“中苧1 號”和“中苧2 號”的研究結(jié)果相似。究其原因，可能是5～9 月份的氣候條件適宜苧麻的生長，有助于蛋白質(zhì)和脂肪的合成，而9月份以后莖桿逐漸老化，粗纖維含量升高，苧麻品質(zhì)變差。

與“中飼苧1號”、“鄂牧苧0904”等品種的苧麻相似[5-6]，“中苧1 號”的粗灰分含量也較高，平均值為15.26%。其中，鈣含量為5.13%，而總磷含量為0.34%，鈣磷比值高達15。在動物礦物質(zhì)營養(yǎng)中，鈣磷營養(yǎng)非常重要，特別是當動物處于特殊生理條件時（如妊娠期、泌乳期），不能滿足鈣磷供應(yīng)或鈣磷比例不當都可引起代謝失調(diào)并發(fā)生一系列疾病[17]。因此，將苧麻作為動物飼料原料使用時應(yīng)注意鈣磷不平衡的問題。

國內(nèi)外關(guān)于苧麻微量元素含量和重金屬富集量的研究比較少見。微量元素功能多樣，是動物維持正常代謝功能與生長發(fā)育的重要營養(yǎng)素。根據(jù)本研究的結(jié)果，“中苧1 號”苧麻微量元素含量豐富，各茬次銅、鐵、錳的平均含量分別為12.78、422.19 mg/kg 和445.41 mg/kg。這些微量元素在動物體內(nèi)的生物學(xué)效價如何，還有待研究。根據(jù)國家飼料衛(wèi)生標準（GB13078—2017），牧草的重金屬鉛、鎘、砷、汞及氟的含量不得超過30、1、2、0.1 mg/kg及150 mg/kg，本研究中“中苧1 號”各茬次的重金屬含量均遠低于國家飼料衛(wèi)生標準。

研究新型飼料資源不但要關(guān)注其營養(yǎng)成分含量，也要考慮抗營養(yǎng)因子的含量。單寧味澀，易與蛋白質(zhì)（包括消化酶）、金屬離子等結(jié)合，影響飼料原料的適口性和消化率，通常被認為是植物性飼料原料的抗營養(yǎng)因子之一。本研究發(fā)現(xiàn)，“中苧1號”不同茬次的單寧含量平均值為0.58%，且第一茬樣品單寧含量高達1.08%。苜蓿的單寧含量很低，約為0.18%[18]。Tang等[19]用苧麻替代日糧中的苜蓿，隨著替代比例的升高，山羊?qū)θ占Z粗蛋白質(zhì)的消化率線性降低，山羊瘤胃中氨態(tài)氮的濃度也線性下降，作者指出這可能是由于日糧中增加的單寧含量抑制了蛋白質(zhì)的降解而導(dǎo)致的。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，用“鄂牧苧0904”飼喂山羊，當日糧中苧麻水平為40%時，山羊的采食量顯著降低[20]，這可能與苧麻中的單寧降低了日糧的適口性有關(guān)。然而，日糧中適度的單寧濃度有助于提高優(yōu)質(zhì)蛋白的過瘤胃率[21]，單寧酸的多元酚羥基能在動物體內(nèi)發(fā)揮收斂抗腹瀉、抗氧化、抗病毒、抗寄生蟲等功能[22]。因此，將苧麻作為牧草使用時要注意單寧的含量，以充分發(fā)揮苧麻的營養(yǎng)價值。

Dai 等[23]用苧麻完全替代苜蓿（在日糧中的比例為12%）后發(fā)現(xiàn)，荷斯坦奶牛的產(chǎn)奶量、奶品質(zhì)和血液指標未受影響。為了評估“中苧1 號”在山羊中的飼喂效果，本研究配制了與常規(guī)苜蓿型日糧消化能水平和粗蛋白質(zhì)含量均相等的苧麻型日糧，其中苧麻在日糧中的比例為22%。研究發(fā)現(xiàn)，飼喂苧麻型日糧雖然使山羊料重比提高了6%，但是對試驗期間的采食量和日增重沒有明顯影響，說明苧麻在山羊中的飼喂效果良好。

氨態(tài)氮含量是重要的瘤胃發(fā)酵參數(shù)，能夠反映瘤胃蛋白質(zhì)降解和合成之間的平衡狀態(tài)[24]。瘤胃微生物發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸是反芻動物的主要能量來源，約占其能量需要量的70%左右[25]。本研究發(fā)現(xiàn)，苧麻型日糧對山羊瘤胃氨態(tài)氮含量、短鏈脂肪酸組成均無影響，說明其發(fā)酵參數(shù)與苜蓿型日糧相似，這與生產(chǎn)性能的結(jié)果相一致。可見，本研究設(shè)計的山羊苧麻型日糧可以替代苜蓿型日糧。

4 結(jié)論

本研究探討了“中苧1 號”苧麻不同茬次的營養(yǎng)動態(tài)規(guī)律，結(jié)果表明“中苧1 號”營養(yǎng)價值較高，各茬次粗蛋白質(zhì)平均含量達到21.52%，且賴氨酸和微量元素含量豐富。此外，本研究初步探索了“中苧1號”在山羊中的飼喂效果，發(fā)現(xiàn)苧麻型日糧可以替代苜蓿型日糧，因此“中苧1號”可以作為南方草食家畜的優(yōu)質(zhì)牧草。在利用“中苧1號”苧麻飼喂家畜時，可根據(jù)不同茬次的營養(yǎng)成分含量科學(xué)合理地定制飼料配方，同時應(yīng)注意鈣磷含量不平衡及單寧含量較高的問題，以期提高家畜養(yǎng)殖效益。