饲用荞麦在畜牧业中的应用与研究

丁梦琦，吴燕民，未 丽，唐 宇，王成龙，杨富裕，邵继荣，周美亮(．四川农业大学生命科学学院，四川 雅安 00； ．中国农业科学院作物科学研究所，北京 0008；.中国农业科学院生物技术研究所，北京 0008； ．兰州大学草地农业科技学院 草地农业生态系统国家重点实验室，甘肃 兰州7000；．四川旅游学院，四川 成都 000； . 中国农业大学草地研究所，北京 009)

Zhou Mei-liang E-mail:zhoumeiliang@caas.cn

随着我国人民生活水平的提高，人均畜产品消费量正逐步增加，但与此同时，随着城镇化、工业化进程的加快，人口的快速增长，耕地面积却在锐减，这对目前仍以粮食性饲料为主的我国畜牧业带来了巨大的挑战，2013-2015年间我国人口总数、猪肉年消费量和耕地面积就有不小的变化(表1)。在我国，耗粮型家畜(主要为猪)约占家畜总数的58%，远高于世界平均水平，因此，人畜争粮的情况在我国尤其严重[2]。目前我国饲料用粮已经出现较明显的缺口，从2010年起，我国已成为玉米(Zeamays)净进口国，至2013年，玉米进口量达到164.6万t，更明显的是，同年作为饲料用粮替代品的玉米酒糟进口量达到了294.7万t[3]。要从根本上改善这种状况，调整农业结构，开发优质牧草资源，使畜牧业从耗粮型向食草型转化刻不容缓。2015年中央“一号文件”明确提出了“粮改饲”的政策，鼓励开展种养结合，将粮食、经济作物的二元结构调整为粮食、经济、饲料作物的三元结构，促进草食畜牧业快速发展[4]。因此，如何进一步发挥牧草在种植结构调整、保障国家粮食安全和经济社会稳定中的作用是当今农业科技面临的重要课题。牧草相比于传统的粮食性饲料，在生态效益、社会效益、经济效益方面有着得天独厚的优势[5]，但是从目前来看，我国牧草缺口较大且呈持续扩大趋势，2012年牧草供给量只能达到需求量的30%，在100%牧草饲喂比例下，缺口达到了5.5亿t[2]，短时间内难以摆脱对国外牧草产品进口的依赖。因此，发挥我国丰富的植物种质资源优势，发掘和利用有潜力的牧草资源，具有重大的意义。

荞麦(Fagopyrumesculentum)，属蓼科荞麦属，为一年生或多年生的草本植物，在世界各地均有栽培，其起源中心位于中国西南部， 我国具有悠久的荞麦栽培史和位居世界第二的栽培面积和产量，栽培面积为70万～100万hm2，年产量为75万～150万t，仅次于俄罗斯[6]。除栽培品种甜荞、苦荞、金荞麦外，目前我国境内还发现了27个野生荞麦种，栽培种和野生种资源十分丰富[6]。

荞麦耐瘠薄，适应性强，生长迅速，这些优势使其成为一种具有巨大潜力的饲料作物[7]，能在各地的轮作体系中引入荞麦，主要作物(第1茬)用于人类食用，还可饲用，这样不仅可以有效地利用地面的光、热、水、土等资源，增加复种系数，同时在一定程度上能缓解粮食、牧草用地之间的矛盾，也减少了以粮食作为饲料的成本[8]。荞麦作为轮作作物时在生育期方面的优势十分显著，明显短于其他牧草，各地荞麦的生育期如表2所列。栽培饲用荞麦同时具有多方面的生态效益。荞麦根系发达，生长迅速，可以有效地改善土壤结构，提高肥力，有抑制野草生长和护坡的作用[14-15]。荞麦还是优良的蜜源植物，是蜜蜂全年中最后一个主要蜜源。夏末和秋天时蜜蜂等昆虫觅食困难，栽培荞麦可以为其提供足够的食物[15-16]。荞麦的营养成分中淀粉含量十分丰富，其含量约占营养物质的73%[17]，赖氨酸和色氨酸含量高，前者为小麦(Triticumaestivum)的2.5倍，后者为小麦的1.5倍，因此也是很好的蛋白源[18]。荞麦含有丰富的矿物质，包括镁、锌、钾、磷、铜、钼、硒等，同时含有生育酚(维生素E)和芦丁，盛花期苦荞花序中芦丁含量最高可达11%，而其他谷物中几乎不含芦丁，芦丁具有极强的抗氧化性和多种生物学功能[17-20]。总体上其营养成分足以满足各类牲畜对饲料的营养物质需求，同时对畜禽产品的品质具有特殊的改良作用。

表1 2013-2015年我国人口总数、猪肉年消费量和耕地面积的变化[1]Table 1 Changes in population，annual per capita pork consumption, and total area of cultivated land in China during 2013-2015[1]

1 我国荞麦的饲用历史与现状

荞麦原产于中国，早在几千年前就有相关的文字记载。目前发现最早的记载出现在南北朝时期，我国古代农业科学先驱者贾思勰在其著作《齐民要术》中写道，“凡荞麦，五月耕，经三十五日，草烂得转并种，耕三遍”，可见当时不但有荞麦的称谓，同时已经将荞麦作为作物进行了栽培。著名农学家丁颖总结了荞麦的发展历史，“中国荞麦有苦荞、甜荞两种：甜荞原产于我国之北端，于南北朝以前已开始栽培。至唐、宋而中州栽培极盛，并及于南方。苦荞原产于中国西南，元明以来，西南方始多种植之”。荞麦从南北朝时(公元420年-公元581年)就有栽培的记载，分布很广泛，但多半是作为备荒作物和饮料制作，属搭配作物[21]。中国荞麦栽培开始时期不迟于西汉，即公元前一世纪后。经过西汉、魏、晋、南北朝的逐步发展，到唐初荞麦的栽培范围已有了一定的规模。宋元以后继续发展，南北方各地均有栽培，并在一些地区成为主食[9]。关于荞麦用于饲料的记载也散见于各种版本的农书中，《三农纪·卷八》中有载：“收荞衣，豆叶捣为末，和糠糟拌匀，泔水泡饲(猪)”[22]。《农圃便览》中亦有载：“种荞麦在立秋前，每亩用种二升。密则实多，稀则实少。种迟则收微。如霜早。割取晒干为菜，或饲牛。”而四川三州地区，自古就有将荞麦和玉米混播用于猪羊饲喂的历史，可见，我国古代人民早就发现了荞麦的饲用价值。

时至今日，荞麦在各个国家、各种不同气候带被广泛种植[23-24]。其中，中国是世界荞麦主产国之一，种植面积和产量仅次于俄罗斯，居世界第二。每年种植面积在70万～100万hm2[24-25]。与西方国家重点种植甜荞不同，我国甜荞、苦荞和金荞麦种植量都较大，而苦荞种植面积约为30万hm2，位居世界第一[26]。除作为药食两用植物外，荞麦的饲用价值也受到越来越多的关注，例如，利用金荞麦秸秆和根须制成饲料添加剂喂猪，获得的生猪肉质优良，并且每亩地可年均增收利润1 000元。将野生金荞麦与其他推广牧草进行栽培效益的比较，发现金荞麦产量高，营养丰富，适口性好，有较大的推广潜力[7,27]。目前，金荞麦品种黔金荞麦1号已通过贵州省农作物品种审定，其生长迅速，再生性强，抗性突出，在贵州省内已进行了大面积推广[10]。

表2 各地荞麦与其他牧草的生育期比较Table 2 Growth period of buckwheat and other forage in different areas

2 荞麦应用于养猪业

我国人民喜食猪肉，养猪业在我国受到格外的重视。2010年，畜牧业总产值达到20 825.7亿元，其中生猪养殖总产值为9 202.4亿元，占到了畜牧业总产值的44.18%，同年，猪肉产量为肉类总产量的63.98%，可见，猪肉在我国肉类消费中占据了主导地位[28]。

国外饲喂猪时主要使用的是甜荞籽实。甜荞籽实的淀粉含量高达75%[17]，而粗蛋白含量约为12.3%，每100 g粗蛋白中赖氨酸、蛋氨酸、半胱氨酸的含量分别为6.0、2.3和1.6 g[19]。因此，甜荞籽实中高含量的淀粉和氨基酸组成使其成为良好的猪饲料。将猪饲料中的小麦换成甜荞籽实后，对其营养吸收和长势没有显著影响，但是成本却显著下降[29]。

在我国，除甜荞外，苦荞和金荞麦也用于喂猪，使用部位也不限于籽实，苦荞和金荞麦含有比甜荞更多的芦丁和维生素等抗氧化物质，理论上能提高猪肉的氧化抗性，进而改良猪肉的品质。研究发现，在饲料中加入苦荞可以对生长肥育型猪的氨基酸沉积起到正调控作用[30]。用12%的苦荞籽实代替猪日粮中的玉米和麸皮，可提高外二元猪的育肥效果，提高了眼肌面积和大理石纹指标[31]。使用金荞麦鲜草代替10%～14%(干物质)的精料来喂猪后，发现猪的消化吸收得到了改善，生长加速，屠宰率、瘦肉率、熟肉率、肌内脂肪含量、肉的鲜嫩度均有所提高，而膘厚降低，猪肉的风味和品质得到很大的改善[32]。

但同时，也有一些负面的报道。如果荞麦在饲料中的比例超过60%，则会出现消化不良的症状，可见荞麦中存在某种抗营养因子[33]，而Flis等[34]发现，以富含酚的荞麦麸为主的饲料并不会引起猪肌肉中显著的脂肪酸含量或抗氧化性的变化。因此，荞麦可以部分替代现有的以粮食为主的猪饲料，但关于荞麦可改善猪的肉品质和抗氧化性机制与功能这一说法还未被充分证实，进一步研究荞麦在猪饲料中所占适宜比例和荞麦中抗营养因子的生效机制，可以提升荞麦饲料在饲用领域的利用价值。

3 荞麦应用于反刍动物生产

荞麦鲜草作为反刍动物的饲料时一般直接饲用，也可以加工调制成干草或青贮饲料后饲喂。荞麦的籽实也是理想的饲料。目前，用荞麦饲喂反刍动物的报道并不多，但是其丰富的营养价值和独特的生物学活性功能已被报道(表3)，荞麦作为牧草，可以凭借充分利用贫瘠土地和晚夏田闲的优势参与田间轮作，既节约了对高肥力土地的依赖，又为反刍动物提供了营养充足的饲料。

表3 不同类型的荞麦饲料中所含的营养成分含量Table 3 Nutrient compositions contents of different types of buckwheat fodder

荞麦营养丰富，以常规牧草黑麦草(Loliumperenne)为对照，将甜荞鲜草用于奶牛饲喂(占奶牛日干物质饲喂量的70%)时，牛奶产量几乎不变[44]。体外试验表明，荞麦植株中的蛋白利用率高于黑麦草。这说明荞麦鲜草能满足奶牛的生长需求。对于牧草而言，植株最好在完全成熟前收获，以维持鲜草的适口性和营养物质[45]，而荞麦的栽培和生长周期特别短，即使播种较迟也能保证收获，这是荞麦作为牧草的重大优势。青贮可以有效延长饲料的保存时间并减少饲料中的养分流失。将甜荞植株青贮后，瘤胃降解率改变不显著，且使得其中的粗蛋白含量达到了15%，奶牛对于荞麦青贮饲料的消化利用情况和对照黑麦草类似[46]。因此，荞麦植株的饲用方式非常灵活，鲜草和青贮饲料均能作为奶牛的优质饲料。

利用荞麦籽实饲喂反刍动物的报道较少，有研究表明，用碾碎的带壳甜荞饲喂奶牛，饲喂量为每千克干物质中添加94 g，以部分替代饲料中的小麦，结果发现饲料中的营养物质含量、吸收率、牛奶产量及其成分都没有明显变化[35]。同时，在饲喂绵羊方面，虽然荞麦籽实的消化率略低于小麦和燕麦(Avenasativa)，但在羊毛产量和品质方面没有显著变化[41]。基于这些报道，在饲喂反刍动物时，荞麦植株和籽实均可以部分替代谷物类饲料。

牛奶是重要的畜产品[47]，牧草中高含量的次生代谢产物可以显著地影响反刍动物的脂质代谢，并降低不饱和脂肪酸的氢化速率，使得不饱和脂肪酸含量上升而饱和脂肪酸减少，随着反刍动物体内的不饱和脂肪酸含量增加，牛奶中的不饱和脂肪酸也会相应增加[44-45]。该作用在饲喂荞麦的试验中已被证实。以黑麦草为对照，饲用甜荞麦鲜草或青贮饲料给奶牛，能使α-亚油酸(n-3)从牧草到牛奶中的转化率提高100%[48]，同时，利用青贮后的甜荞饲喂奶牛，牛奶中的共轭亚油酸含量也有所改善。这样，牛奶中的脂肪酸构成更加健康，营养价值进一步提高。饲喂甜荞青贮饲料后，牛奶中的凝乳酶的凝聚性能显著提高，而这在奶酪生产中是一个重要指标，其中的代谢原理尚不清楚，不过可以推测是由于荞麦中的次生代谢产物对于奶牛体内的蛋白代谢的有利影响所致[49]。

荞麦中含有较多的生育酚[12]，奶牛甜荞饲喂后，牛奶中的生育酚含量也高于用三叶草(Trifoliumdubium)和菊苣(Cichoriumintybus)饲喂的对照组[44]。生育酚具有很强的抗氧化作用，可以起到抗衰老、促进生殖、保护皮肤、改善血液循环等多方面的功效[50]。

荞麦饲喂反刍动物还会产生一些非常有趣且有益的生物学功能，这主要是因为其中高含量的次生代谢产物，目前比较显著的功效是降低反刍动物的产甲烷作用，产甲烷作用是反刍动物瘤胃中的正常生理现象，但是甲烷无法被动物利用，还会被嗝出体外，这不仅是营养的浪费，排出的甲烷还会加剧温室效应[51]。有研究报道，牛采食甜荞后，可以缓解体内甲烷的排放，据推测这是因为荞麦中的芦丁和维生素可以调控肠道内的微生物活动，提高组织的抗氧化潜力，进而减少了甲烷的排放[36]。

4 荞麦应用于养禽业

荞麦作为家禽饲料的一部分，其主要作用是提供碳源，不过由于其丰富且平衡的氨基酸组成，也会对家禽生长有益。荞麦中家禽所需的几种氨基酸含量如表4所列。

以甜荞籽实(占40%干物质重)部分取代肉鸡饲料中的小麦或玉米，其生长率、屠体重和营养转化率均没有显著变化。但是若荞麦的饲用量超过了干物质重的40%，营养转化率就会降低，这可能是因为荞麦壳中纤维含量超过了阈值。若将带壳甜荞籽实换成去壳的，则可以避免这个问题，但会导致饲用成本升高，因此，将40%干物质重作为使用甜荞籽实(未脱壳)饲料的阈值是较为合理的[38]。

当甜荞籽实(脱壳或不脱壳均可)在蛋鸡饲料中占干物质的40%时，与以小麦为主的对照组比，产蛋量区别不大，但是单枚蛋的重量显著增加[55]。而另外一些研究表明，在以荞麦麸(30%干物质重)部分取代饲料中的玉米和黄豆后，蛋鸡的产蛋量无显著变化，但降低了饲用成本[12]。将栽培的甜荞让鸡自由采食后，鸡的采食率提高[56]。同时饲喂荞麦可以使鸡蛋蛋壳更加坚固，同时与小麦对照组相比，饲喂荞麦的鸡产的蛋中生育酚的含量提高了一倍以上[55]。

我国使用金荞麦作为鸡饲料添加剂的报道较多，金荞麦中含有活性成分双聚原矢车菊甙元，具有较强的抑菌功能，例如，将金荞麦全草制剂作为饲料添加剂加入鸡饲料中，发现对于鸡葡萄球菌病、菌痢以及支原体病都有疗效[57]。在狼山鸡饲料中添加少量金荞麦，能促进肉鸡增重，并提高了鸡的免疫力[58]。金荞麦根提取物能显著增强鸡的T淋巴细胞和B淋巴细胞的活性[59]。

表4 荞麦中家禽所需的几种氨基酸含量Table 4 Amino acid contents of buckwheat for poultry

综上，使用荞麦作为饲料，能够显著地改善畜禽肉或蛋的质量和产量，并预防多种疾病感染，具有较大的推广应用价值。

5 讨论与展望

尽管目前关于荞麦用于动物饲喂的报道并不多见，不过已有资料均表明其作为反刍动物、猪、家禽饲料都有利用价值。对反刍动物而言，荞麦鲜草是其在夏末时期的优良选择，荞麦干草和荞麦青贮饲料则不受使用时节的限制，而荞麦籽实也能为其提供充足的能量。对猪和家禽而言，荞麦可以部分取代饲料中的小麦和玉米，不会影响牲畜的生长发育和畜产品品质。荞麦中丰富的芦丁以及生育酚等物质可以有效提高牛奶中不饱和脂肪酸的含量，提高禽蛋和禽肉中生育酚的含量，改善畜产品品质与质量。

荞麦是一种优良的牧草资源，但也存在一定的问题。第一，荞麦作为牲畜的主要饲料，其添加比例过高可能会导致牲畜的消化不良，这一方面是因为荞麦鲜草和青贮饲料中纤维素含量相对较低，但可以通过与别的高纤维素含量饲料搭配饲用来解决[60-61]，另一方面是因为荞麦中可能存在抗营养因子，影响牲畜的消化吸收，除钱龙等[31]的报道外，Nicholson等[62]发现，虽然荞麦的消化率低于大麦(Hordeumvulgare)，但经过蒸汽碾压的苦荞籽实可以作为肉牛饲料的有效替代而不会影响其生长，而干碾的荞麦籽实适口性和消化性难以满足肉牛的要求，这说明通过蒸制或其他的加工过程，苦荞中的某种抗吸收物质可以被排除掉，因此，探究荞麦在牲畜日料中的使用阈值，并通过技术手段消除荞麦中的抗营养因子是非常有必要的。

第二，荞麦中特有的物质荞麦素(fagopyrin)，是一种结构与金丝桃素类似的醌类物质[63]，具有独特的保健作用，可以抑制癌细胞的增殖，对治疗二型糖尿病也有一定作用[64-65]，但是国内外均报道了饲用荞麦而导致的光过敏症状，牲畜如一次食用过多荞麦，并受到日光照射则会引发光敏反应，出现的症状包括异常兴奋，皮肤发红、肿胀、脱皮等[66-69]。散养的、经常暴露在日光下的猪尤其需要防止因食用过量荞麦引起的光敏感症状，饲喂于阴暗猪栏或皮肤色素含量较高的猪则不会出现该症状，报道称将荞麦饲料煮沸可以解除其毒性[70]，将荞麦去壳后也能去除荞麦素[71]，但这些处理都增加了饲用的成本。就目前而言，荞麦素医理和毒理都尚未解析清楚，需要进行进一步的系统研究以探明荞麦素的代谢机制和作用原理。

对比国内外研究进展发现，由于我国肉类消费习惯不同于国外，因此在养猪业上荞麦的应用领先于国外。同时，我国丰富的苦荞、金荞麦资源在饲用上的价值和潜力，也是以甜荞为主的国外荞麦饲用产业无法比拟的。因此，进一步发掘我国丰富的荞麦种质资源以育成更加优质高产的牧草品种，同时探究荞麦中各种微量元素和黄酮类物质对于畜禽产品的独特改良作用，充分利用其丰富的营养，深挖荞麦优秀的牧草特性、独特的生态学功能，使其在缓解目前日益严重的“人畜争粮，人畜争地”矛盾中发挥相应的作用，将是下一步工作的重点。

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