赵秀梅 刘建勇 刘彦培 金杰 黄必志
(1云南省草地动物科学研究院云南昆明650212;2云南省农科院热区生态农业研究所云南元谋651300)
构树[Broussonetia papyrifera(L.)Vent.]为桑科构树属,多年生落叶乔木。构树是我国乡土树种,自古我国就有利用构树饲喂家畜的习惯,2015年国务院扶贫办把构树扶贫工程正式列为我国十项精准扶贫工程之一。中国科学院植物研究所培育的杂交构树新品种,一方面,可以替代部分蛋白饲料,如苜蓿和大豆,缓解我国蛋白饲料原料自给率低、进口依赖程度高的问题,另一方面,杂交构树对保护盐碱化、石漠化地区生态环境和促进当地经济发展也具有重要作用。本文就构树近年来在我国的研究和利用情况作一综述,以期为其合理化开发利用提供依据[1-2]。
构树主根和侧根均分布很浅,且侧根分布较为广泛,生长极为迅速,萌芽力分蘖力强,耐修剪;叶互生,宽卵形,边缘有粗锯齿,不分裂或3-5裂,两面密被绒毛;雌雄异株,雌花序球形头状;全株树皮呈现暗灰色或者灰褐色且很光滑,枝干叶均含乳汁;果实营养丰富为聚花果,富含多种营养成分如多糖、VC、蛋白质、氨基酸和微量元素;种子含丰富脂肪油,主要成分为亚油酸、油酸、棕榈酸等。构树叶、嫩枝、花、果实均可作为蛋白饲料原料来源[3-6]。其抗逆性强,耐干旱、盐碱、贫瘠、低温,抗病虫害,易繁殖,生命力旺盛,适应性强。构树具有抗真菌、抗氧化、抗病毒、增强免疫力等药理作用,目前国内外学者对构树各器官的化学成分进行研究,分离得到多种化合物,如黄酮类、萜类、木脂素类、糖苷类、酚类、氨基酸、挥发性油、脂肪酸等[7-9]。构树还具有净化空气、吸硫吸氟、吸尘防霾、固土固氮、石漠化防治、防止水土流失等生态功能。此外,构树还可用于造纸,目前用于造纸制浆的树种生长周期长,投资成本高,构树具有速生高产性、管理粗放等优点,可解决当前造纸业存在的问题[10]。
何国英等[11]通过构树叶粉替代小鼠一定比例的基础日粮进行毒理实验,发现20%、30%替代组未见明显毒性变化。赵峰等[12]用构树叶粉饲喂小白鼠,发现基础日粮中构树叶粉低于40%对小白鼠无毒,高于40%小白鼠的肝、肾组织有轻度病理变化。戚亚伟等[13]发现,在小鼠的高脂日粮中添加2%和5%的构树叶,与对照组相比,小鼠血清葡萄糖、游离脂肪酸、总胆固醇显著降低,表明构树叶能促进营养性肥胖小鼠脂肪和能量转化消耗。由此可见,在小白鼠基础日粮中添加适当比例的构树叶不仅不会造成小白鼠食物中毒,还能促进小白鼠脂肪和能量的消化吸收和转化。《饲料卫生标准》[14]规定基础日粮中砷、铅、铬最大限量分别为0.92、6.99、49.10 mg/kg,构树叶在畜禽基础日粮中添加一定比例安全无毒。梁春宇等[15]用杂交构树青贮饲喂泌乳前期奶牛,发现饲粮中杂交构树青贮添加比例低于21%对泌乳前期奶牛肝功能、肾功能、血清生化指标无显著影响,但能增强奶牛总抗氧化能力。李旭静等[16]用青贮杂交构树替换青贮全株玉米,按照等能等氮配制基础日粮饲喂绵羊,发现饲喂杂交构树青贮的绵羊生产性能未受影响,但其免疫能力有所提高,因此可用构树青贮替代一定比例的全株玉米青贮饲喂绵羊。黄彦兴等[17]用发酵杂交构树粉喂猪,发现与日粮添加喹烯酮的对照组相比,构树组毒素蓄积指数、过敏指数明显降低,猪的综合健康指数提高。沈世华等[1]研究发现,为防止畜禽大量饲喂构树青贮料引起酸中毒,可用添加碱复合处理的秸秆和精饲料一起饲喂畜禽,或加干草和碱与精料一起饲喂,中和胃酸。可见,构树枝叶通过一定的加工处理可在家畜基础日粮中添加适当比例替代部分粗饲料,补充一定量的蛋白饲料,对家畜安全无毒。
构树含有丰富的粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、氨基酸(Amino acids)、维生素及矿质元素。构树叶片中粗蛋白含量高于20%,仅次于大豆,优于苜蓿草粉,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量低于苜蓿,矿物质含量钙高磷低,与苜蓿草粉类似,总氨基酸含量超过20%[18-21]。屠焰等[22]研究发现,杂交构树叶粗蛋白大于茎秆。刘玉等[23]报道构树叶中粗蛋白、粗脂肪、钙显著高于茎,粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维显著低于茎,同时,饲用价值越低。结合产量和经济效益,刈割高度为1~1.5 m饲用价值较高。综合结果显示,构树是一种高蛋白木本饲料,可替代一部分大豆粕等蛋白饲料原料,也可替代一定比例粗饲料,如苜蓿草粉和全株玉米。构树(BP)、大豆粕(Soybean meal)、苜蓿草粉(Alfalfa meal)、玉米(corn)营养成分及氨基酸组成和含量见表1[23-24]、2[24-25]。杂交构树属木本饲料,木质素粗纤维含量高,直接饲喂畜禽适口性差,营养物质消化率低,可用物理、生物、化学办法改善适口性,提高营养物质消化率,如人工机械切短、粉碎、加热煮熟、酶制剂发酵法。目前,应用较广泛的是青贮发酵法。由于构树可溶性碳水化合物含量偏低,单独青贮pH值下降速度慢,产生丁酸,青贮发酵品质差,可加入蜜糖、发酵菌、复合酶等提高发酵品 质。构树青贮前后常规营养成分见表3[11,25-29]。
表1 构树叶、玉米、大豆粕、苜蓿草粉的常规营养成分比较(以干物质为基础)[23-24] 单位:%
表2 构树叶粉、大豆粕、苜蓿草粉、玉米的氨基酸组成[24-25] 单位:%
表3 构树叶青贮发酵前后营养成分对比[11,25-29]单位:%
Cheema等[30]研究发现,基础日粮中蛋白质含量和干物质瘤胃降解率一定范围内呈正相关。屠焰等[31]研究发现,构树全株嫩苗青贮粗蛋白、粗脂肪、粗纤维在瘘管牛24 h瘤胃降解率均大于80%。华金玲[32]等用构树青贮替代部分玉米青贮饲喂白山羊,发现当青贮构树添加比例小于50%时,瘤胃降解率和氮利用率较高,从而提高粗饲料营养物质消化率。吴璇[33]等用杂交构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草饲喂山羊发现,饲喂单一粗饲料杂交构树的干物质瘤胃降解率大于组合饲草构树、玉米秸秆青贮和燕麦青干草。可见,构树青贮饲喂牛、羊瘤胃降解率较高,营养物质消化吸收好。梁春宇等[15]研究发现,基础日粮中添加构树青贮奶牛养分表观消化率较高,添加比例高于7%,表观消化率降低。夏中生等[34]在基础饲粮中添加20%构树叶粉,猪粗蛋白、粗脂肪、粗纤维等各指标的表观消化率明显偏低。何国英[11]研究指出,猪和鸡对构树叶中多种营养成分表观消化率存在一定差异,但对粗蛋白表观消化率均在70%以上。可见,构树叶是优良植物性蛋白来源,畜禽基础日粮中可添加适当比例构树叶替代部分粗饲料。但目前发酵构树叶在不同畜禽基础日粮中添加比例和添加量没有统一标准,还需进一步研究。
王福传等[35]选择玉米全株青贮组、构树青贮组和玉米秸黄干贮组饲喂肉牛后发现,构树青贮组经济效益优于玉米秸黄干贮组。TAO等[36]用构树青贮饲喂肉牛,肉牛生长体重、肉品质、血液生化指标均提高。华金玲等[32]用构树叶与青贮玉米搭配育肥白山羊,发现添加25%~50%构树时,羊平均日增重、胴体质量及屠宰率均显著提高。司丙文等[37]研究发现,基础日粮中添加构树可提高肉羊生长性能、免疫力和抗氧化能力,改善羊肉脂肪酸构成。综上所述,反刍动物基础日粮中添加适当比例构树青贮可提高其生长性能和健康水平,改善肉品质,增加经济效益。彭超威等[38]发现,猪基础日粮添加20%~25%构树叶粉饲养成本降低。彭海龙等[39]研究发现,在饲粮中添加发酵构树叶显著提高猪平均日增重,肉色改善。王永树等[40]用构树鲜叶饲喂猪发现,肉质得到改善,屠宰净重得到提高。熊罗英等[41]研究发现,构树叶粉和发酵构树叶粉能显著改善肉鸡肉品质和风味。刘纪成等[42]用发酵构树叶替代基础日粮饲喂鹌鹑60 d后发现,能显著增加鹌鹑蛋重并提高产蛋率。构树叶中生物碱和有机酸能促进卵泡发育、调节子宫收缩、改善生殖内分泌系统、增加产蛋量。综上所述,可添加适当比例的构树枝叶替代部分粗饲料和蛋白饲料饲喂畜禽,提高其生长性能、生产性能和经济效益,改善肉品质。
综上所述,目前我国构树研究主要集中在构树青贮前后常规营养成分变化,青贮品质,粗加工后营养成分变化,饲喂畜禽包括猪、鸡、羊后消化代谢情况,脏器和血液变化情况及经济效益。总体研究报道较少,研究深度和广度不够,比如虽然研究构树青贮前后常规营养变化,但构树替代粗饲料和蛋白饲料饲喂畜禽具体添加量和添加比例没有一个统一标准,其替代传统常规饲料安全性研究也少有涉及。
由于构树叶蛋白质分子结构复杂,粗纤维和单宁含量高,未经生物发酵处理的构树直接饲喂畜禽食用后消化吸收利用率低,动物适口性不佳,添加比例过高还会引起动物中毒。目前主要通过加热煮熟、粉碎、切短、柔丝、青贮发酵的方式改善适口性,提高消化吸收率,但加热煮熟只适合小型养殖户,不适合养殖场使用,构树加工没有形成统一的工艺和流程。刘玉等[23,43-44]指出,结合构树产量和经济效益最适宜的刈割高度为0.6~1.5 m,刈割高度差异显著,推测与构树品种、不同产地有关。付锦涛等[45]、司丙文等[46]研究发现,构树青贮天数为30~60 d不等,发酵品质良好,可见构树发酵时间差异较大,推测与青贮过程中是否使用添加剂及构树品种有关。还有研究认为,构树蛋白含量高,干物质和可溶性碳水化合物含量低,附着的乳酸菌含量少,不宜单独青贮,应加入适宜的添加剂,也有部分学者认为构树青贮可不加入添加剂,发酵品质良好[46]。
施海娜等[47]指出构树品种不同,营养成分和含量就会出现差异且不稳定,因此,构树品种和种苗很重要。一方面,我国构树种苗来源混乱,市场上使用杂交构树扦插苗代替杂交构树组培苗,或用造纸用的杂交构树做为饲用杂交构树进行种苗繁育。另一方面,我国西南片区主要采用野生构树饲喂畜禽,野生构树分布不集中,营养成分不稳定,大规模采收困难。构树饲用价值开发利用尚处于试验阶段,实践应用不足,产业效益发挥不充分。
我国中西部地区一直是牛羊肉的主产区和城市居民牛羊肉的主要供给来源,但饲料资源尤其蛋白饲料资源紧缺,山区、坡地人工构树种植较少,构树产业没有发展起来。云、贵、川等中西部多个省份都种植有构树,但构树种植分散,没有形成规模,一部分县份在良田肥地种植构树,造成构树种植经济效益不显著,如云南人工构树主要集中在昆明寻甸县、楚雄武定县、文山砚山县、保山市,构树种植地点都是良田肥地,加之构树干物质含量低、茎叶比高,木质素、纤维素含量高,可饲用部分为叶片和少量嫩枝,造成构树总产量高,但可饲用部分产量低,经济效益不明显。部分山区农户主要以野生构树饲喂畜禽为主,没有把构树种植与畜禽饲养有机结合起来,经济效益低。
构树研究深度和广度需要拓展。应侧重对构树替代粗饲料和蛋白饲料饲喂效果研究,如其替代传统常规饲料安全性,构树与其他蛋白饲料苜蓿、大豆粕相比产量及经济效益如何,动物食用构树后消化代谢、生长性能、生产性能、肉品质等,特别是对饲喂反刍动物和水产动物的效果进行系统科学研究。政府相关部门应充分认识到构树产业对我国畜牧业发展的重要性,加大财政支持力度,确保构树科研经费充足,科研人员应继续稳步推进构树研究工作。
构树制备工艺需要统一。需尽快建立起统一高效的制备工艺和流程,特别是构树青贮制备工艺,探索出一套经济完善的构树饲料加工技术,统一技术实施标准。
构树发展需因地制宜科学育苗。应规范种苗市场,依靠科技育苗,加大构树科普力度和推广力度,让种植户和养殖户对构树有一个全面科学的认识,从而促进构树产业稳步发展,需因地制宜发展构树产业,从采收机械化、特色化、原材料初加工等方面降低成本,同时,建立不同条件下构树叶营养成分和生物活性物质组分数据库。
构树种植需与养殖结合提高效益。在西南片区山区、坡地大力发展构树产业,把构树种植与畜禽养殖结合起来。西南地区山多坡陡,土体资源贫瘠,适合大规模种植构树,应大力推广云南、贵州、四川、广西山坡和坡地种植构树,提高蛋白饲料原料自给自足能力,促进中西部地区养殖业的发展,降低蛋白饲料原料进口依赖度。同时,延长杂交构树产业链,实现种养一体,种植与养殖相结合,才能创造更高的经济价值,实现中西部地区经济、生态和社会效益的有机统一。