棉茬地放牧对新疆山羊生产性能及组织结构的影响

邹琳，哈丽代·热合木江，艾比布拉·伊马木

(新疆农业大学 草业与环境科学学院，乌鲁木齐 830052)

0 引 言

【研究意义】新疆是我国第二大牧区，但草地资源在地区间、不同季节的分布不均衡。因冷季草地条件恶劣，导致饲草总量不足、质量差，阻碍了新疆畜牧业的发展。新疆又是棉花的主要种植区，2015年新疆棉花种植面积为195.33×104hm2，占全国棉花种植面积的50.15%[1]。棉花秋季采收后棉茬地还残留有丰富的棉叶棉桃等，其中棉叶中含粗蛋白17.8%，粗纤维11.23%，棉桃壳中含粗蛋白8.4%，粗纤维33.14%[2]。大部分棉茬地被作为秋冬季放牧地利用，而棉花秸秆营养价值低，所含游离棉酚对家畜健康造成不同程度的影响[3]。研究棉茬地放牧家畜的健康状况，对衡量棉茬地放牧价值具有实际意义。【前人研究进展】棉副产品中含有大量游离棉酚，家畜长期摄入会对家畜身体机能造成损害，中毒家畜主要表现为食欲不振，生长迟缓，体重减轻，腹泻严重，心肌损伤而导致心力衰竭等症状[4-5]。吐尔逊帕夏等[6]研究发现用棉籽壳替代芦苇饲喂细毛羊，对其增重无显著影响。哈丽代·热合木江等[7]报道棉茬地放牧母羊的血液中游离棉酚含量增加，白细胞数量显著高于对照组，血小板数目降低。阿帕克孜·麦麦提等[8]报道长期饲喂棉绵羊的肝脏组织受游离棉酚损害严重，中央静脉周围充血，肝细胞变性。游离棉酚进入细胞后通过损害最主要的靶细胞器-线粒体，通过观察长期摄入棉酚的动物肝细胞可以发现线粒体外膜破裂，内膜消失，从而影响细胞的正常机能，最终使整个细胞坏死[9]。【本研究切入点】舍饲条件下棉花副产物的饲喂对家畜影响方面的研究较多，但棉茬地放牧对家畜的影响研究较少。研究棉茬地放牧对山羊生产性能及组织结构的影响。【拟解决的关键问题】通过山羊在棉茬地放牧试验，研究棉茬地放牧对山羊的生产性能及组织病变的影响，为科学评价棉茬地放牧提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

研究区位于新疆阿克苏地区库车县墩阔坦镇塔格玛克村收割完毕的棉茬地，种植模式为覆膜滴灌，试验地总面积为10.6 hm2。试验动物为山羊。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

选用20只山羊[体重(21.45±0.03) kg]，2016年11月开始进行为期2个月的放牧试验。放牧前统一对供试山羊进行驱虫处理试验前1 d对山羊进行空腹称重并编号(耳标)，采血；之后每个月在放牧前对山羊空腹称重。试验在同一块棉茬地分为3个阶段进行，分别为放牧前、放牧1个月和放牧2个月，放牧从每天10:00～19:00进行。放牧方法为固定放牧，每日将羊群赶入试验区让其自由采食，夜间赶回畜圈休息，中午饮水1次，归牧后无补饲。羊群中选取10只体重相近的山羊分别在放牧开始1个月和2个月后测定采食量和消化率。随机选5只山羊安装粪袋连续4日收集全粪，计算每日排粪量；同时，收集粪样测定各营养成分消化率。放牧结束后随机挑选3只山羊供屠宰试验，计算其屠宰率。收集肝脏、肾脏等样品保存供电镜观察和游离棉酚测定，收集最长肌测定游离棉酚含量。

1.2.2 样品制备及测定

1.2.2.1 饲料样品及营养成分

分别在放牧前、放牧1个月和放牧2个月的棉茬地内选2个样地，每个样地选3个点取2行3 m做样方，每个样方随机选10株棉花秸杆测定其自然高度，采用齐地刈割法测定其地上生物量。利用3个阶段地上生物量的变化算得棉杆主茎、细茎、棉桃、叶减少比例即为羊采食棉花各部位比例，将棉花4个部位的粉碎样品按该比例混合作为采食饲料样品用干燥法水分，用凯式定氮法粗蛋白质，灼烧法测定粗灰分，范氏洗涤纤维法测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维。

1.2.2.2 粪样品

将所取全部粪样加入少量甲醛，取全粪的10%阴凉处晾干粉碎备用。营养成分测定与饲料样品相同。利用酸不溶性灰分法消化率。

1.2.2.3 血液样品

试验开始前及结束前上午08：00对每只羊空腹无菌采血，血液采集后3 500 r/min离心15 min取5 mL血浆，于-20℃条件下保存，在全自动生化分析仪上利用比色法测定血液生化指标，ELISA方法测定血液免疫指标。

1.2.2.4 显微结构切片

屠宰时取约2 cm × 3 cm肝、肾组织，于2.5%戊二醛中固定，制做切片：修切组织块，冲洗，乙醇脱水，二甲苯透明，石蜡包埋，切片，HE染色，中性树胶封片，显微镜观察。

1.2.2.5 超微结构切片

取1 mm × 1 mm × 1 mm肝、肾组织于4℃ 2.5%戊二醛固定，制作切片：修切组织，锇酸固定液(1%)固定，丙酮梯度脱水，环氧树脂812#包埋，醋酸双氧铀电子染色，戴通公司45度3 mm切片刀切片，透射电子显微镜(日产JEOLTEM1230)观察分析，拍照。

1.2.2.6 游离棉酚组织

屠宰时取左侧肝脏，两侧肾脏，背部最长肌装入自封袋并标记，-25℃冷冻保存，用苯三酚法进行游离棉酚含量的测定。

1.3 数据处理

Excel 2013统计整理数据及初步计算，采用SPSS 20.0进行方差分析。

2 结果与分析

2.1棉茬放牧地地上生物量及棉花各部位所占比例

放牧开始前棉茬地现存草量(干基)为5 880.92 kg/hm2，其中棉叶、棉桃及细茎组成的可食部分占总草量的70.02%。供试羊对棉茬地内可供采食部分占有量为0.686 kg/hm2。放牧1个月和放牧2个月后总草量分别减少14.3%和9.8%，各部位减少顺序为棉叶>棉桃>细茎；放牧的两个阶段主茎均未被采食，山羊在棉茬地放牧时主要采食部位为棉叶、棉桃以及细茎。表1

2.2棉茬放牧地可采食部位营养成分及游离棉酚含量

随放牧时间的延续可采食部分的CP含量下降，而中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维及木质素含量有增加趋势，但差异不显著。棉茬地可采食部分的游离棉酚含量超过200 mg/kg水平，在放牧期间的变化不太明显。表2

表1 棉茬地现存生物量及棉花各部位所占比例Table 1 The aboveground biomass and component proportion of cotton stubble

表2 棉茬地可采食部位营养成分及游离棉酚含量Table 2 The nutrients and free gossypol content in the available parts of cotton stubble

2.3棉茬地放牧后山羊采食量及各营养成分消化率

棉茬地放牧第1个月和第2个月山羊的日均采食量分别为0.81和0.97 kg/只，占体重的3.36%和3.34%。放牧第2个月的有机质消化率比放牧第1个月降低13.4%，有机物消化率降低13.41%，粗蛋白质消化率降低10.50%。表3

表3 棉茬地放牧山羊的干物采食量和养分消化率Table 3 The dry matter intake and nutrient digestibility of the goats that graze on cotton stubble

2.4 棉茬地放牧对山羊生产性能的影响

山羊在第1个月和第2个月放牧期间的总增重和日增重水平分别为6.65、4.63、0.23和0.15 kg/只。前期增重水平显著高于后期(P<0.05)。表4

表4 棉茬地放牧下山羊生产性能变化Table 4 The effect of cotton stubble grazing on the production performance of goats

2.5棉茬地放牧对山羊血液生化指标及游离棉酚含量的影响

棉茬地放牧后山羊血液中的游离棉酚含量显著升高，除此之外谷草转氨酶、谷氨酰基转移酶和尿素的含量也有所增加(P<0.05)；血液中铁的含量显著降低(P<0.05)；其他指标均无显著差异(P>0.05)。表5

表5 棉茬地放牧下山羊血液生化指标及游离棉酚含量变化Table 5 The effect of cotton stubble grazing on blood biochemical index and free gossypol content of goats

2.6 棉茬地放牧对山羊血液免疫指标的影响

棉茬地放牧结束山羊血液中的IgG含量显著降低(P<0.05)，IgA含量显著高于放牧前(P<0.05)，IgM含量有下降趋势差异不显著。表6

2.7棉茬地放牧对山羊肝脏显(超)微结构的影响

2.7.1显微结果

显微结构显示，棉茬地放牧2个月后，山羊肝小叶结构完整，但肝细胞肿胀充血，局部坏死(图1A)；肝细胞变性肿胀，窦间隙肿胀变窄，门静脉有淋巴细胞聚集(图1B)。肾小球肿胀，肾小囊间隙变窄，肾小管上皮细胞变性坏死(图1C)；间质和肾小球表面有较多淋巴细胞，肾小管内皮细胞坏死，细胞核结构消失，内皮细胞消失(图1D)。图1

表6 棉茬地放牧对山羊血液免疫指标的影响Table 6 The effect of cotton stubble grazing on blood immune parameters of goats

注：IgM:(Immunoglobulin M的缩写)免疫球蛋白M.IgA:(immunoglobulin A的缩写)免疫球蛋白A.IgG:(Immunoglobulin G的缩写)免疫球蛋白G

A，B肝脏显微结构10×10，10×40；C，D肾脏显微结构10×10，10×40

A，B Microstructure of liver section gain10×10，10×40；C，D Microstructure of kidney section gain10×10，10×40

图1 放牧结束山羊肝、肾脏切片显微结构
Fig.1 Microstructure of liver and kidney section of grazing goat

2.7.2 超微结构

超微结构显示，棉茬地放牧2个月后，山羊肝细胞明显肿胀，胞间有红细胞淤集，(图2E)；细胞基质密度变淡，有点状脂滴，线粒体外膜破裂，崩解(图2F)。肾小球肿胀，肾小球内皮细胞肿胀(图2G)；内皮细胞细胞核固缩，染色质团聚，足细胞增生(图2H)。图2

E，F肝脏超微结构1 200×，5 000× G，H 肾脏超微结构3 000×，10 000×

E，F Ultrastructure of liver section 1,200×，5,000× G，H Ultrastructure of kidney section 3,000×，10,000×

图2 放牧结束山羊肝、肾脏超微结构
Fig.2 Ultrastructure of liver and kidney section of grazing goat

3 讨 论

3.1 棉茬地现存可采食部位的饲料特点

放牧开始前棉茬地现存草量(干基)为5 880.92 kg/hm2，其中棉叶、棉桃及细茎组成的可食部分占总草量的70.02%。棉花秸可采食部分的粗蛋白质含量略高于玉米秸秆[10]和麦秸[11]中粗蛋白质含量，中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维含量与麦秸接近，但木质素含量显著高于一般作物秸秆。除此之外，棉花秸中还含有对家畜有毒害作用的游离棉酚，其浓度超过200 mg/kg。

3.2棉茬地放牧山羊的采食量、养分消化率和增重效益

采食量是一个复杂而又受众多生物和非生物因素影响的数值。在放牧条件下动物采食量受很多因素影响[12]，如牧草的可采食牧草的营养含量，放牧强度，动物自身生理状态，气候因素等。研究表明，放牧第2个月采食量显著高于第1个月，但采食量占山羊体重百分比则有下降趋势，总体接近草地放牧山羊的采食量[13]。放牧第2个月山羊对干物质、粗蛋白、中性和洗涤纤维素的消化率均呈下降趋势，为满足自身营养需求导致采食量增加。后期山羊可采食部分的粗蛋白含量降低，粗纤维和木质素含量增高，等营养成分的变化均会影响山羊的采食量及消化率。

研究结果表明，棉茬地放牧山羊有一定增重效益，且放牧第1个月放牧山羊的总增重及平均日增重均显著高于放牧第2个月。增重量降低可能是由于棉茬地牧草种类单一，秸秆木质素含量高，适口性差，山羊不喜食，采食量及各营养成分消化率降低，归牧后无补饲导致山羊营养供给不足而增重量降低。随着放牧的延续，山羊在放牧过程中活动耗能增多，还须大量能量维持机体温度，能量消耗增大导致增重降低。除此之外，游离棉酚也可影响增重效益Turner等[14]研究表明添加不同比例的棉副产品能够影响绵羊的增重效益，杨会国等[15]研究也表明高棉酚含量的棉副产品饲喂阿勒泰羊，短期可以促进阿勒泰羊的日增重。

3.3 棉茬地放牧对山羊健康的影响

血液指标可最直观反应健康状况，血清中的谷草转氨酶存在于肝细胞线粒体及胞浆内，当肝细胞受到损害时谷草转氨酶会被释放到血液中，可作为肝细胞是否受到损害的指标，血清中的尿素含量与蛋白消化利用率成反比[16-17]。另外，血清中尿素含量升高还与组织遭受破坏，肾功能障碍有关，可作为肾功能评定的常规指标[18]。哈丽代·热合木江[19]研究表明添加棉副产品可使绵羊血液中的谷草转氨酶及谷氨酰基转移酶含量增高。研究发现棉茬地中长期放牧山羊血液中的铁元素含量显著降低，可能是游离棉酚可与铁元素结合，影响血红蛋白的形成，引起缺铁性贫血[20]。山羊血液中尿素含量增高说明棉茬地放牧可能对其肾脏有一定损害。饲料中蛋白质及矿物质含量对山羊的免疫能力产生一定影响[21]。研究发现，放牧结束时山羊血液中的IgM及IgG含量低于放牧前，表明棉茬地放牧会降低山羊的免疫能力。

阿帕克孜·麦麦提[8]研究结果得出长期饲喂棉籽饼的绵羊肝脏中静脉周围肝细胞坏死，肝组织中有许多空泡和泡沫状间隙，肾脏肾小管上皮细胞脂肪变性。研究发现，肝肾组织的显微及超微结构可以看出棉茬地放牧组织病理变化严重，肝细胞肿胀坏死，肝细胞线粒体崩解消失，肾小管上皮细胞消失，上皮细胞染色质固缩。可能是由于游离棉酚进入细胞后通过损害最主要的靶细胞器-线粒体，影响肝脏细胞的正常机能[8]。

4 结 论

4.1 棉茬地的现存草量达到5 000 kg/hm2，其中叶片、棉桃壳、细茎等可采食部分可食部分约占一半。棉花秸秆可食部分粗蛋白含量较高，但纤维素和木质素含量显著高于一般牧草，且含游离棉酚浓度也高。

4.2 棉茬地放牧山羊的采食量可达山羊体重的3%以上，但在放牧后期因可食部分营养物质含量降低，养分消化率呈下降趋势，应注意适当补饲富含能量和蛋白质的易消化精料补充料。

4.3 棉茬地长期放牧，使降低山羊血液中铁元素的浓度，影响机体免疫能力，损伤肝脏、肾脏等组织。