白杰,黄思齐,李建军,唐慧娟,李辉,陈安国,李德芳
(中国农业科学院麻类研究所,长沙410205)
红麻饲用价值的研究进展
白杰,黄思齐,李建军,唐慧娟,李辉,陈安国,李德芳*
(中国农业科学院麻类研究所,长沙410205)
红麻作为一种传统的纤维植物,其幼嫩枝叶有较高的蛋白质含量,国内外多项研究表明其具有很好的饲用价值。随着畜牧养殖业的迅速发展,饲料产业也随之崛起,优质蛋白饲料成为亟需品。红麻饲用价值的进一步发掘和研究会对解决中国南方地区缺乏优质蛋白饲料的局面提供很大的帮助。本文综述了国内外红麻饲用价值的研究进展和发展前景,为红麻饲用的研究提供帮助。
红麻;饲用;研究进展
红麻(kenaf),锦葵科木槿族植物(Hibiscus cannzzbinusL.),正名大麻槿,又称洋麻,一年生草本韧皮纤维作物,韧皮纤维柔软,纤维拉力强,对气候和环境的适应性强,具有耐旱、耐盐碱、耐贫瘠等强抗逆性和易栽培等特性,在我国种植区域广泛,分布于20多个省区,黄淮海地区、长江流域和华南地区栽培面积较大。红麻作为纤维植物,生态效益巨大。红麻是传统麻纺工业的重要原料,其纤维被开发为多种产品[1]。长久以来,红麻的研发多集中在纤维上,育种目标也多集中在提高纤维产量和品质上,对其它方面的研发度较小。近年来,由于受到合成纤维的冲击以及运输方式的不断革新,红麻的需求量日益减少,种植面积日益缩减,生产效益明显降低,因此开展红麻的多用途研究十分必要。国内外许多研究表明,红麻的鲜叶和嫩茎叶具有较高的蛋白质含量,营养价值与苜蓿相当,并且富含多种维生素和氨基酸,是很好的植物性蛋白饲料原料。国外不同类型的红麻饲料已经研发成功,国内由于种种因素,红麻饲用的研究发展较慢,随着人民生活水平的提高,畜牧养殖业的快速发展对饲料产业提出了更高的要求,蛋白饲料的缺乏成为限制畜牧业发展的重要因素,红麻因其较高的蛋白质含量和巨大的生物产量为其饲用价值的开发和利用奠定了良好的基础,红麻的强抗逆性使其能够在盐碱和贫瘠土地的开发利用上占有优势,因此逐步深入地开展红麻饲用价值的研究和利用将会产生明显的经济、生态和社会效益。
针对红麻抗逆性强,适应性强,产量高等特点,世界各国逐渐展开了红麻多用途的探索研究,饲用价值的研究也陆续展开。
1.1 马来西亚红麻饲用研究进展
马来西亚的气候条件十分适合红麻生长,并且已经将红麻作为新型作物列入国家重点资助项目[2],因此对红麻的研究较为深入,鉴于红麻幼嫩枝叶中蛋白质含量高,其将红麻作为反刍动物的饲料进行了研究,研究认为红麻可作为牛、山羊的植物蛋白源,其营养价值与苜蓿、大豆粉相当,有关学者在筛选饲用红麻种质资源的同时,对饲用红麻的刈割时期、刈割间隔以及刈割间期的田间管理均进行了试验研究,初步确定了适合红麻饲用的种质资源并且确定了合理的氮肥施用量,以及刈割间期的田间管理措施[3-4]。在MARDI Serdang对生产设备改进后,采用新的红麻饲料生产工艺流程,进行红麻饲料加工试验,开发出多种形式的饲料,且饲料中蛋白质含量较高,但是研究表明,由于红麻的灰分和钙含量较高,加工成的饲料总的可消化营养物质和代谢能不能完全满足反刍动物的营养需要。马来西亚有关学者还对红麻饲用的商业化潜力进行了评估,经济学方面,马来西亚要进一步降低其红麻的干燥成本,才能具有竞争力。很多研究均表明,马来西亚已经将红麻的饲用价值挖掘与开发作为一个研究方向。
1.2 日本红麻饲用研究进展
日本等发达国家视红麻为一种未来派作物,对红麻的多用途开发利用进行了广泛而深入的研究[5]。日本学者和有关企业对红麻的研究涉及到了食品工业、化学、饲料等领域,其中某些领域如造纸业的研究已经相当深入,已经研究出用于商业化的技术和专利[6]。在红麻的饲用研究方面,日本造纸企业分析了红麻叶与菠菜的营养成分差异,结果显示,除了维生素C以及含铁量外,红麻的蛋白质、钙、维生素B1和维生素E以及多酚类物资含量均显明高于菠菜,可用于食用或饲用[7]。另外日本学者针对红麻叶青贮饲料品质的研究表明,红麻叶的粗蛋白含量在14%~18%之间,粗脂肪在4%~5%之间,粗纤维在10%~13%之间,所以认为青贮后的红麻叶含有较高的粗蛋白并且纤维含量低,适合作动物饲料,并且研究认为红麻叶不经过乳酸发酵也可青贮成功,原因是由于红麻叶的pH较低,呈强酸性[8-9],在3.1~3.3之间。但是,日本学者关于红麻饲用的研究没有对红麻幼嫩茎秆的饲用价值进行分析,缺乏相应的大田种植栽培和工厂饲料生产技术,仅仅对红麻叶的理化性质进行了实验室的初步研究,对具体的生产实践缺乏指导意义,虽然日本对红麻的潜在需求可能很大,但是红麻在日本没有种植效益,因此日本的红麻需求必须依靠进口。
1.3 巴基斯坦红麻饲用研究进展
巴基斯坦对红麻不同时期和不同部位的营养成分作了较为细致的分析,研究了6~12周龄之间的营养变化,随着生长期的延长,整株水平蛋白质含量呈下降趋势,从14.34%降低到6.58%,两种纤维含量呈上升趋势,并且叶片中的粗蛋白含量最高,最高可达19.37%,结果与其他研究结果吻合,并初步确定了适合饲用的收获时期,研究认为红麻在种植后10周左右的时间收获最适合作饲料,此时每公顷的产量约为10吨,粗蛋白的含量在10%左右[10],此时收获能够获得最大的蛋白总量。
其他国家,如非洲许多国家利用红麻幼嫩茎叶作为饲料喂养动物的历史比较长,但很少有文献记载。美国相关学者做过少量红麻饲用的研究,认为红麻可以作为西班牙山羊很好的饲料[11]。大多数研究红麻的国家更加倾向于利用红麻浆造纸,近年来取得了很大进步,对红麻饲用价值的研究鲜有提及或者仅停留在原始阶段,缺乏相应的从育种栽培到工业化生产的全面研究。
我国长期以来就有用红麻鲜叶饲养猪牛的习惯[12],普遍反映红麻叶的适口性很好,一亩红麻可产鲜茎叶5-6吨,可满足数头猪的青饲料需要。
红麻新鲜枝叶饲喂肥羊具有很好的适口性,有较高的育肥增重效应和经济效益[13]。房晓彤等研究表明红麻叶有较高的蛋白质含量,经过青贮的红麻叶具有很高的饲用价值,适口性很好,并且高含量的DCP(磷酸氢钙)使青贮后的红麻叶更加适宜于饲喂产奶母牛[12]。常宁芳的研究表明红麻干物质中粗蛋白含量为18%~23%,叶蛋白的氨基酸种类较齐全且多种氨基酸的含量大于大豆饼粕,可作蛋白饲料添加剂,红麻枝叶有较低的C/N值,属于高N型饲草,且其Ca/P值适合饲养家畜[13]。洪建基等初步筛选出粗蛋白含量达19.42%和22.84%两个潜在饲用红麻品种,且其产量分别达到了25.4t/hm2和23.6t/hm2[14],这表明红麻是一种有潜在优势的饲料作物。中国农科院麻类研究所红麻637工程的初步研究为饲用红麻的发展奠定了基础[15],该工程要求每亩红麻产300公斤嫩梢,而叶柄嫩梢粗蛋白含量最高,约为13.66%,这表明红麻同时满足多种用途是可行的。国内对红麻饲用的研究一直未断,但是也停留在一些初步阶段,与国内目前的饲用植物选育和饲料加工结合不紧密,并且育种材料也比较单一。因此,加大红麻饲用的科研投入,加速红麻饲用品种的选育将会对红麻多用途的发展产生巨大的推动力。
红麻作为低碳经济的优势作物,其生物学产量高、抗逆性强,能显著改良盐碱地。我国南方地区高热高湿的气候导致许多优质饲料作物资源不能很好地生长,而红麻则能很好地适应此种气候。中国有盐碱荒地和盐碱障碍地总面积超过5亿亩,具有农业利用潜力的约有2亿亩,占全国耕地面积额10%,这些盐碱资源分布在西北、东北及滨海地区,而这些地区均有丰富的红麻资源,因此开展红麻饲用的研究将会有很大效益。鉴于目前国内红麻饲用的研究进展,今后的红麻饲用研究应从多方向同时展开,饲用红麻育种、耕作技术改进、饲料加工方法等方面均须进一步深入研究。
3.1 饲用红麻育种
多年来红麻育种方向主要是以提高全杆和纤维产量为主,抗逆育种也相应展开,饲料作物一个主要的指标是粗蛋白含量高,纤维产量高的品种反而会给高蛋白品种的选育带来困难,因此饲用红麻的育种应该从多方面着手进行。红麻野生和近缘植物资源丰富,应该加大对红麻种质资源的挖掘,非洲一些将红麻嫩叶作为蔬菜或者将种子用于榨油的地区极有可能存在高蛋白红麻品种,但是由于地域、交流以及科技发展水平等诸多因素的限制,目前对其知晓很少[16]。某些野生红麻的分枝丛生,叶片很多,这些性状都显示了其作为饲用红麻的潜在优势,如果从中能选育出高蛋白品种,将会极大地推动饲用红麻的研究。在红麻的近缘植物中,野西瓜苗有作饲用的记载[17],玫瑰麻有食用型品种[18],这些资源在我国麻类作物种质中长期库中均有保存[19],如能加大开发力度,也有可能选育出高蛋白品种。人工育种方面,有报告显示红麻四倍体茎叶深绿,叶片明显增大,裂叶肥大,落叶延迟[20],显示出潜在的饲用价值,尽管该报告年代久远,但是目前染色体加倍技术已经十分成熟,处理试剂也从单一的秋水仙素扩展到许多生物或化学试剂,如安磺灵等因其毒性低、价格低、使用浓度低等优势迅速在多种作物上应用,因此有必要加强该方面的研究。分子育种能快速筛选出合适品种,相关基因的发掘和表达调控运用到高蛋白品种选育上会有很好的前景,但目前红麻分子育种基础还比较薄弱,有必要深入展开。红麻作为一种高产作物,还可以开发纤饲兼用型品种,中国农科院麻类研究所的红麻637工程为此奠定了基础。红麻各品种和种质资源中都蕴藏着潜在可利用基因,需要要加大研发力度。
3.2 耕作技术的改进
同一作物不同用途应该有不同的栽培管理技术,国内专门针对红麻饲用栽培的研究较少,大部分是借鉴高产红麻的栽培技术或者传统农户经验,缺乏科学试验和具体的理论指导。红麻作饲用,一般会在生长季多次刈割,关于刈割前后的田间管理、刈割后的具体留茬高度、刈割次数和具体的肥料试验研究极少,如果想要取得较好的饲用红麻产量和较高品质,科学的田间管理措施必不可少。马来西亚曾做过饲用红麻的肥料试验,但是由于生态环境的巨大差异,其结果对国内饲用红麻栽培并没有太大的实际意义,只能作为试验参考,而饲用玉米等一些饲用作物,在优良品种的基础之上都有相应的针对性较强的配套田间栽培管理技术。此外,需要加大红麻耕作机械的研发力度和推广力度,虽然机械化操作受到多因素限制,但目前阶段用工费用急剧增加,只有最大限度的降低劳动力投入,才能有竞争力。同时随着农业机械的大范围普及,众多劳动力转移至城镇,也促使着麻类耕作机械化的发展。有研究显示,农机总动力每增加1%,农业经济的增长将达到0.431463%[21],随着农机购置补贴的逐年提高,应顺水行船,大力发展麻类耕作机械化才能取得更大的效益。
3.3 红麻饲用加工技术的改良
饲料作物收获后可进行青饲、青贮或者进一步加工成精饲料。饲料作物几乎都是利用其茎叶,也有利用籽实作饲料,所以能加工成精饲料的很少,加工方式主要是青饲和青贮。青贮对饲料的储备具有重大意义,而良好的青贮能很好的保持饲料养分,这使得青贮技术发展十分迅速,且研究较深入。国内外学者对红麻青贮的研究较为单一,大多是通过简单的青贮后测定青贮品质,而针对一些影响因素的研究还很少。玉米等其他饲用作物的研究表明,青贮原料的切割长度、含水量、添加剂种类、温度等均会对最终的青贮质量造成影响[22-25],甚至一些细节问题,不同学者都有不同的意见[26-27]。饲用红麻青贮对以上影响因素均未进行研究,如果对条件加以筛选必将能大幅度提高红麻饲用的价值。
混合青贮以其诸多优点而被广泛利用于多种饲料作物上,混合青贮的原料大多具有类似互补的性质,例如禾本科牧草与豆科牧草混合青贮、高水分青贮原料与干饲料混合青贮以及糟渣饲料与干饲料混合青贮等均取得了良好的效果,既能提高青贮质量,丰富营养,又能充分利用原料,减少浪费和污染。麻类中的苎麻与玉米青贮成功,并且青贮后品质较高,该成果已经通过农业部成果鉴定。红麻也因其青贮易成功以及青贮后蛋白含量高等特点,而有较强的优势进行混合青贮,提高青贮品质,所以红麻也可考虑与玉米等作物进行混合青贮,目前国内尚未有红麻混合青贮的报道,开展此方向的研究将会给红麻饲用提供一个新的途径。
作为有巨大潜在研发优势的红麻,加强其饲用及其他多用途的研究,必会对缓解我国优质饲料紧缺、开发盐碱贫瘠土地资源、改善生态环境以及增加农民收入等方面做出贡献。
[1]熊和平,等.麻类作物育种学[M].北京:中国农业科学技术出版社,2008:208-209.
[2]肖爱平,冷鹃.马来西亚饲用红麻的最新研究进展[J].中国麻业,2005,27(2):104-106.
[3]梁洪卉,程舟,杨晓伶.马来西亚的红麻研究及开发进展[J].中国麻业,2003,25(6):286-290.
[4]程舟,鲛岛一彦,陈家宽.日本的红麻研究、加工和利用[J].中国麻业,2001,23(3):16-24.
[5]釜野德明.关于红麻栽培和无药品制浆的开发(日文),JELBA REPORT,1999,9:10-22.
[6]三木辉久,等.ケナフ叶部の成分について.第4回ケナフ等植物資源利用研究会予稿集,东京,1999,71-72.
[7]熊井清雄,等.晨场副产品を利用したケナフ叶サイレA·ジの品质と饲料面.畜产の研究,1999,53(2):47-49.
[8]宫南亮,等.ケナフ业部の有效利用に关する研究,第4回ケナフ等植物資源利用研究会予稿集,东京,1999,71 -72.
[9]Anut Chantiratikul,Chakrapong Chaikong,Orawan Chinrasri,et al.Evaluation of yield and nutritive value of kenaf(Hibiscus cannabinus)at various stages of maturity[J].Pakistan Journal of Nutrition,2009,8(7):1055-1058.
[10]Charles L.WebberⅢ,Venita K.Bledsoe,Robert E.Bledoe.Kenaf Harvesting and Processing.[J]J.Janick and A.Whip-key(eds.),Trends in new crops and new uses.ASHS Press,2002,9:340-347.
[11]许可.洋麻枝叶饲喂育肥羊试验[J].草业科学,2005,22(5):36-37.
[12]房晓彤,董淑霞.红麻叶青贮的饲用价值[J].中国乳业,2001,12:22-23.
[13]常宁芳.洋麻蛋白含量分析及叶蛋白生产利用研究[J].草业科学,2006,23(11):50-52.
[14]洪建基,曾日秋,昊松海,等.饲用红麻产量及品质研究初报[J].中国麻业科学,2007,29(5):276-278.
[15]唐慧娟,李德芳,陈安国,等.红麻637工程的研究初报[J].中国麻业科学,2012,34(6):252-254.
[16]刘瑛,李选才,陈晓蓉,等.麻类作物副产品的综合利用现状[J].江西棉花,2003,25(1):3-7.
[17]农业大词典编辑委员会编丛.农业大词典[M].北京:中国农业出版社,1998.
[18]中国农业百科全书编辑部.中国农业百科全书·农作物卷上[M].北京:农业出版社,1991.
[19]戴志刚,粟建光,陈基权,等.我国麻类作物种质资源保护与研究进展[J].植物遗传资源学报,2012,13(5): 714-719.
[20]廖茂盛,梁奕高.红麻四倍体植株研究初报[J].中国麻作,1982,4:43-44.
[21]邱洪臣.中国农业机械化高级阶段发展策略研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2013.
[22]李昌茂,杨正德,叶方.不同切割长度与揉丝加工对玉米青贮品质的影响[J].中国奶牛,2008,11:8-10.
[23]何玮,徐远东,黄勇富.不同添加剂对重庆高山地区玉米秸秆青贮品质影响研究[J].中国农学通报,2014,30 (5):9-13.
[24]张金霞,乔红霞,刘雨田.水分和添加剂对紫花苜蓿青贮品质的影响[J].草业科学,2014,31(4):766-770.
[25]秦丽萍,柯文灿,丁武蓉,等.温度对垂穗披碱草青贮品质的影响[J].草业科学,2013,30(9):1433-1438.
[26]王吉祥.青贮饲料的选料及加工调制[J].甘肃畜牧兽医,2014,44(1):62-65.
[27]艾尔肯·巴克,李铭东.试论饲用玉米应用中的几个问题[J].玉米科学,2004,S1: 118-119.
Research Development of the Value of Kenaf as Forage
BAI Jie,HUANG Si-qi,LI Jian-jun,TANG Hui-juan,LI Hui,CHEN An-guo,LI De-fang*
(Institute of Fiber Crops,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Changsha 410205,China)
As a traditional fiber plant,kenaf also has tender branches and leaves which contain high and fine protein.Many domestic and international studies showed that kenaf has a good value as forage.With the speedy development of the stockbreeding and the forage industry,the forage with high and fine protein comes to be urgent goods.Further exploration and research on the feeding value of kenaf will be more helpful for the solution of the deficiency of the forage with high quality protein in South China.This paper summarizes the international research progress and prospect of the feeding value of kenaf and provides references for further study.
kenaf;forage;overview
S563.5
A
1671-3532(2015)01-0030-05
2014-09-15
白杰(1989-),研究生,遗传育种。E-mail:510758690@qq.com。
*通讯作者:李德芳(1962-),男,研究员,博士,硕士/博士生导师,国家麻类产业技术体系育种功能室主任,红麻育种岗位专家,主要从事红麻育种研究。E-mail:chinakenaf@126.com。