巨菌草在动物饲养和生态改善领域的应用研究进展

赵晓登 李玉帅 陈腾达

摘要    巨菌草具有适应性广、抗逆性强、根系发达、营养含量丰富、产量高等特点，近年来在动物饲养和生态改善领域得到了广泛应用。本文综述了近年来巨菌草在动物饲养和生态改善领域的最新研究应用进展，对其存在的问题进行讨论，并对其发展前景提出了建议，以期为巨菌草的开发利用提供参考。

关键词    巨菌草;动物饲养;生态改善;应用

中图分类号    S543+.9        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）13-0197-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    Pennisetum giganteum has the characteristics of wide adaptability，strong resistance， developed root， rich nutrient content， high yield， etc.， has been widely applied in the field of animal husbandry and ecological improvement in recent years. This article summarized the latest research and application progress of P. giganteum in animal breeding and ecological improvement in recent years， discussed its existing problems， and proposed its development prospects， so as to provide a reference for the development and utilization of P. giganteum.

Key words    Pennisetum giganteum; animal feeding; ecological improvement; application

巨菌草（Pennisetum giganteum）为多年生禾本科直立丛生植物，生长快、产量高、光合作用效率高，根系发达，抗逆性强[1-4]，具有较强的分蘖能力，茎粗可达3.5 cm，株高最高可达7.08 m，可以减轻土壤侵蚀，有效改善土壤物理性质，增加土壤中有机物和微生物的含量，防治土地荒漠化，减小土壤风蚀[5-6]。巨菌草地上生物量巨大，南方种植的巨菌草地上生物量可达300～500 t/hm2，植株叶片光合速率高，为50～70 mg CO2/（dm2·h）[7-8]，并且蛋白质、矿物質、维生素等营养成分含量丰富，是一种高产优质的新型牧草[9]。

巨菌草对重金属具有较好的富集能力，对于土壤性质的改善具有良好的效果[10-12]。同时，巨菌草的引种和标准化种植对于促进饲养业发展以及环境改善具有较大作用[13-14]。本文对巨菌草在动物饲养和生态治理改善的相关研究及应用进行综述，对目前存在的一些问题进行讨论，并对其发展前景进行展望。

1    动物饲养

1.1    营养成分

营养成分、消化率、自由采食量和抗营养因子等性状是衡量饲草品质的重要指标[15]。单宁通常被认为是牧草中的抗营养因子，一方面是因为单宁可以和牧草中的蛋白质、维生素等进行络合，最终导致这些营养物质利用效率下降;另一方面因为单宁是影响牧草适口性的决定因素，牧草中的单宁含量若达到1%以上时牧草会出现苦涩味，减少畜禽食量;若牧草中的单宁含量达到2%，则会直接导致畜禽出现停食现象，因而一般认为优质牧草的粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、无氮浸出物灰分等营养成分含量相对较高，而单宁等抗营养因子的含量相对较低[16-21]。

陈碧成等[22]通过测定巨菌草生长到90、130、170、210 d时的常规营养成分及氨基酸含量发现，粗蛋白含量在90 d时最高，并随着生长时间的延长而下降;粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量均随着生长时间的延长而增加;总氨基酸含量随着生长时间的延长而下降，在90 d时总氨基酸含量最高;总氨基酸/粗蛋白、总必需氨基酸/总氨基酸均呈现高—低—高的变化趋势，与常规牧草相似[23-24]。丁  铭等[4]通过刈割不同生长期的巨菌草来测定巨菌草在不同生长期的蛋白质、脂肪、纤维、灰分、维生素等指标含量，并与黑麦草、高粱草、甜高粱等常规牧草进行对比，最终发现，巨菌草的营养成分含量与其他牧草接近，但产量远高于其他牧草。

谢焰锋等[16]利用林酚-比色法测定生长到1、2、3个月巨菌草叶片的单宁含量。结果表明，生长1、2、3 个月巨菌草叶片的单宁含量分别为8%、10%和13%，与其他牧草相比处于中间水平，单宁含量随着生长时间的延长而增加。据报道，对于肉猪和禽类而言，饲草中单宁含量以1.0%以下为最佳;但对于反刍动物而言，由于其对单宁的耐受性较高，饲草中单宁含量在5%以下即可[19-20]。综上所述，巨菌草适口性较好，可用于饲喂牛、羊、猪、兔、鹅、鸭等草食畜禽。而在生产中一般巨菌草生长1个月较嫩的时候用来喂养猪、兔和鹅等畜禽，在2～3个月时由于生物量变大而单宁含量稍高，适宜喂养牛、羊等牲畜[16]。

1.2    饲养效果

由于巨菌草适口性好，植株内脂肪、蛋白质等营养物质含量高，并且地上生物量巨大，作为优质饲草在动物饲养领域的研究应用愈加广泛[25-26]。

杜森有等[27]通过应用玉米秸秆青贮、带穗玉米青贮和巨菌草青贮对夏秦杂交牛进行饲喂来探索巨菌草对肉牛的增重效果。结果表明，巨菌草是目前陕北地区的优质饲牛牧草，用巨菌草饲喂肉牛，效果颇佳，牛采食后毛色亮泽，肉质紧实，与喂养玉米秸秆青贮、带穗玉米青贮相比，巨菌草饲喂的增重效果极其明显。因此，在生产中推广应用巨菌草可提高肉牛生产性能，降低生产成本，增加养牛经济效益，适于农区推广应用。

刘长波等[28]通过肉羊育肥的饲喂试验发现，在相同条件下的精料中添加相同重量的新鲜巨菌草、新鲜饲用玉米以及新鲜甜高粱对于肉羊增重效果无差异，而巨菌草的生物产量远高于其他2种植物。由此可见，就肉羊的增重效果而言，巨菌草可取代饲用玉米和甜高粱成为新的优质饲草。

顾丽红等[29]采用黄炎坤等[30]使用的青绿饲料（主要是聚合草、苜蓿、三叶草、等混合牧草）饲喂青年肉种鸭和繁殖期肉种鸭的方法，比较应用巨菌草代替部分饲料饲养生长期北京鸭与使用精饲料饲喂北京鸭的饲喂效果。结果表明，前期用巨菌草喂食后，饲肉鸭生长速度放缓，生长期延长，但9周龄体重无显著差异。采用巨菌草代替40%的饲料喂养后，鸭肉中脂肪含量明显降低，更有利于人体健康。此外，有害物质测定结果显示，用巨菌草喂食后，北京鸭的有害物质含量均达到国家食品安全级别。除此之外，喂食巨菌草后北京鸭的有害物质含量降低。

2    生态改善

2.1    盐渍地改良

盐渍土是我国最主要的中低产土壤类型之一，主要分布在西北、华北、东北及沿海地区，总面积约为3.6×107 hm2，占全国可利用土地面积的4.88%，同时也占世界盐渍地总面积的1/10[31-32]。十几年来，我国北部地区生态环境严重恶化，农田次生盐渍化土地面积已达667万hm2，同时还有大面积的潜在盐渍化土地，土壤盐渍化已成为主要的环境问题之一。因此，改良盐渍化土地，是扩大耕地面积、提高土地利用率、解决现有人口对土地压力的有效措施之一[33-34]。

2013年，在内蒙古阿拉善盟巴音木仁苏木查汉套海乌兰布和沙漠边缘的盐渍地进行盐渍地巨菌草种植的技术试验，通过对不同类型盐渍地巨菌草的生物學特性研究表明，巨菌草在砂质化盐渍地的表现最佳，在土质盐渍地的表现较差，但总的来看，巨菌草在治理盐渍地方面具有可行性，尤其是砂化盐渍地，治理效果突出。此外，巨菌草在盐渍地的生物量大且根系发达，有利于固定土壤，对土壤改良起到了重要作用[35]。

2.2    重金属土壤修复

土壤是人类生存与发展不可或缺的资源，是人类生存环境的重要组成部分。随着我国现代化进程的加快，大量重金属随着工业生产、农业施肥、不合理灌溉和矿石开采等工程技术进入土壤，重金属进入土壤的速度逐渐超过土壤自净能力和容量，导致不同程度的土壤污染。由于重金属具有生物毒性强、不可降解性、易迁移性、隐蔽性等特点，并且能通过食物链的富集威胁人类的健康和生命，因而对重金属污染土壤进行修复也日益成为国际和国内关注的热点[36-37]。

植物修复技术（Phytoremediation）是近年来兴起的一种高效低耗、不易造成二次污染，同时具有美化景观作用的绿色生态技术，在清除土壤重金属污染方面有着广泛的应用前景[38]。王丽萍等[39]研究发现，巨菌草对Cd具有较好的吸收和富集能力，并且对Cd污染的土壤具有较强的忍耐性，因而在修复Cd污染土壤方面具有较强的优势。徐  磊等[12]通过进行植物对Cu、Cd复合污染土壤的修复试验，对比研究了巨菌草、土著植物金黄狗尾草、香根草、海州香薷对Cu、Cd复合污染土壤的修复效果。最终发现，与其他3种植物相比，巨菌草对Cu、Cd的绝对富集量最大，对Cu、Cd复合污染土壤的修复潜力最好。崔红标等[40]通过盆栽试验发现，石灰和磷灰石的添加可以增加巨菌草的生物量，降低巨菌草对重金属的吸收，且高剂量的石灰更能有效地通过巨菌草转移土壤中的重金属，因而通过连续或间断追施石灰，联合具有一定经济价值的巨菌草，进而达到对重金属污染土壤修复的目的，还可以获得一定的经济效益和生态效益[41]。张家伟[36]研究发现，外源添加表面活性剂TX-100、茶皂素、螯合剂EDTA和柠檬酸可以在一定程度上增强巨菌草对重金属污染蔬菜基地土壤的修复能力。

2.3    防风阻沙效益

沙障是一种高效的防风固沙措施，目前多采用机械沙障与生物措施相结合的方法，不仅可以防风固沙，而且还是生态治理、生态修复的重要组成部分[42-43]。此外，沙障还具有调节气候、改良土壤的作用[44]。地表作物留茬可以降低风速、减少风沙中沙物质含量，进而达到保护地表的目的。在风沙活动频繁的地区，地表作物留茬可以减小风力和流沙，起到良好的沙障作用[45-47]。

2015年，在巴彦淖尔市磴口县刘拐沙头的乌兰布和沙漠沿黄段地（东经106°9′58.79″，北纬40°9′58.79″）进行了巨菌草留茬沙障研究[48]。结果表明，巨菌草留茬沙障防风固沙效果明显，并且作用效果与沙障高度以及行距有关，沙障高度相同时，行数越多，间距越小，效果越明显;且留茬沙障具有防止地表风蚀作用，高30 cm、行距2 m的3年沙障抗风蚀作用效率达50.79%。巨菌草留茬沙障可增加表层0～20 cm的土壤含水率，降低土壤容度，增加总孔隙度，且分选度较好;设置3年的巨菌草留茬沙障内有灌木及草本植物出现。因此，在干旱地区进行巨菌草留茬沙障推广时应兼顾生态和经济效益，行距2 m、高30 cm时的模式性价比最佳。

2.4    增强土壤肥力

林兴生等[49]在福建省闽清县丰达生态农业大观园菌草示范基地（东经118°30′～119°01′，北纬25°55′～26°33′）进行了荒坡地种植巨菌草对土壤肥力影响。研究表明，荒坡地上不同生长年限的巨菌草与未种植巨菌草相比，其土壤pH值、有效磷、碱解氮、速效钾及有机质含量都处于较高水平，并且荒坡种植巨菌草的土壤有机质含量随巨菌草生长年限的增加而先上升后下降，但仍较未种植巨菌草的荒坡土壤含量水平高，与花互米草的研究结果相同[50]。因此，巨菌草种植可在一定程度上提高土壤肥力。

3    问题

巨菌草作为一种产量高、抗逆性强、应用范围广的优质菌草，近年来已在动物饲养和生态改善领域取得了显著的成果。大量研究证明[22-25]，无论是营养成分还是产量产能都达到优质饲草的标准，并且已逐渐大规模应用于饲养行业;在一些重金属污染和风沙地区的种植也显示出了良好的生态修复作用[39-42]，特别是利用巨菌草治理生态脆弱地区也成为一种新的有效治理模式，具有广阔的发展前景[51]。目前也存在着一些不足之处。一是在寒冷地区种植巨菌草存在难以越冬的问题，品种抗寒性差，导致在西部、北部地区的种植成本极高，产量不高，难以广泛推广[52]。二是高产栽培技术的研究仍处于初始阶段，对其需水量以及低温的耐受度研究仍旧不足，大多数地区的栽培种植没有统一的高产标准，经济效益以及生态效益良莠不齐，这也是导致推广存在困难的因素之一。三是对生态改善的适用条件研究不足，特别是对重金属污染土壤的要求和盐渍地的适应范围尚未明确，研究证据缺乏，基础研究相对薄弱。

4    建议

总之，今后应侧重加强对巨菌草的品种改良，可以利用植物基因工程等现代育种技术解决巨菌草的耐寒性、品质及产量改良等问题，建立品种优势;加强基础研究，明确巨菌草的生理机理，同时也为巨菌草的生物资源利用提供理论基础;在不同气候区域建立巨菌草的高产栽培标准，在保障生态效益和经济效益的基础上向着标准化、产业化、国际化方向发展。

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