高山美利奴育成公羊在返青期与盛草期牧场的营养监测

赵志伟，张宏伟，王虎成，孙晓萍，李发弟，杨博辉

（1.兰州大学草地农业生态系统国家重点试验室/ 兰州大学农业农村部草牧业创新重点试验室/兰州大学草地农业科技学院反刍动物研究所，甘肃 兰州 730020；2.中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所，甘肃 兰州 730050）

高山美利奴羊是我国近年来新育成的绵羊品种，其育成公羊常年放牧[1-4]，放牧地虽然牧草品质优良[5]，但因地处高山寒旱区，生态环境较为脆弱[6]。天然草地作为重要的生态屏障，又是放牧家畜饲草的主要来源，其营养品质与放牧家畜的营养代谢及健康状况都密切相关[7]。近年来，由于过度放牧使得草地的退化和沙化加剧，草畜平衡遭到了破坏[8]。因此，对草地营养供给、牧草营养品质的评估、放牧动物的营养监测以及科学放牧变得尤为重要。育成公羊作为一个羊群的未来，其生长发育的质量会直接影响到整个羊群的发展[9]，而饲草营养盈缺又是影响育成公羊生长发育的关键因素[10]。因此，对高山美利奴育成公羊进行放牧草地营养监测，不仅对其生产能力的形成以及整个羊群的发展具有重要意义，而且对保持生态屏障的稳定也具有重要作用。1987年，卢德勋[11]首次对放牧绵羊进行了营养监测。测定排粪量是研究放牧家畜采食量和营养物质消化率的重要手段[12-13]。有研究表明，采用全收粪法测得的消化率结果比较准确[14-15]，张晨等[16]比较了全收粪法与酸不溶灰分(acid-insoluble ash,AIA)法测定山羊饲粮养分消化率的差异，结果显示，两者结果差异不显著，AIA 可作为理想的内源指示剂进行育肥羊饲粮中养分消化率的测定，且AIA 具有成本低、操作更简便的特点[17]。因此，本研究也采用此方法，并结合粪袋全收粪法来测定返青期和盛草期高山美利奴育成公羊的采食量，旨在探究祁连山高山放牧地牧草产量、营养品质和高山美利奴育成公羊营养状况，以期为当地草地科学管理、合理放牧以及家畜饲养管理提供指导。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

该试验于甘肃省绵羊技术推广站开展，该地区为典型的高山草原，冬春季严寒而漫长，夏秋季短暂而凉爽，天然草地牧草4月萌发，9月开始枯黄[18]，放牧场分为冬春季牧场(10月至翌年5月)和夏季牧场(6月至9月)，牧场为矩形，冬季牧场面积约33.33 hm2，夏季牧场面积约66.67 hm2。该地为细毛羊的主产区[19]，近年来形成了以细毛羊选育、推广，草地培植、改良的综合研发基地。

1.2 试验材料与方法

1.2.1 试验设计

于试验地羊群中随机选取6 只14月龄、健康、体重相近(71.33 ± 1.72 kg)的高山美利奴育成公羊，作为试验动物。每天07：00 出牧，16：00 归牧，随群(500 只)放牧，无补饲，保证自由饮水。

1.2.2 样品采集与分析

采用粪袋全收粪和酸不溶灰分(AIA)结合法[20]测定返青期(6月)和盛草期(8月)高山美利奴育成公羊的采食量。

植被调查：以牧场中心为起点，向东、西、南、北4 个方向各引一直线至围栏处，在每条直线上各设置3 个1 m×1 m 大小的样方，同一条直线上的样方间距离相等，记录每个样方内植物的名称、数量、高度，刈割后计算植物群落的优势度、多样性、均匀度、物种丰富度指数[21]，然后扣除毒杂草，将剩余的可食用牧草带回实验室65 ℃烘干48 h 后称其重，计算地上生物量。

模拟采食：参照张树淼[22]的方法进行，最后将测定完初水分后的草样带回实验室备存，以测定AIA、粗纤维[23]、粗蛋白和灰分[24]的含量。

粪样采集：方法参考文献[22]，共收粪5 d，然后将5 d 所采集的粪样充分混匀，65 ℃烘1 d 后称重，粉碎后用自封袋封装，以测定酸不溶灰分及常规营养指标，同时用四分法取每天混匀鲜粪的2 %，每只羊5 d 所采粪样混合后装进棕色瓶，加入10%的硫酸溶液，搅拌混匀，于-20 ℃冷藏，以测定粗蛋白含量[24]。

干物质采食量按照文献[22]的方法计算。

瘤胃液采集：参照文献[22]的采集程序进行，所采的瘤胃液经测定pH 后，经4 层纱布过滤后分装并冷藏于-20 ℃，带回实验室后测定挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)[25]和氨态氮(NH3-N)含量[26]。

代谢能进食量：参照文献[27]等报道的模型计算。

MEI=6.397+0.477CNH3-N-0.288CTVFA。

式中：MEI表示每只羊代谢能日进食量(MJ)，CNH3-N表示瘤胃液氨态氮的浓度(mg·dL-1),CTVFA表示瘤胃液中总挥发性脂肪酸浓度(mmol·L-1)。

牧草营养价值评定：根据卢德勋提出的粗饲料分级指数(GI)[28]和牧草化学指标分级[29]进行牧草营养价值评定。当牧草CP 为＜8%、8%～10%、11%～13%、14%～16%、17%～19%和＞19%时，对应的等级分别为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ和特级；ADF 为＜31%、31%～35%、36%～40%、41%～42%、43%～45%和＞45%时，对应的等级分别为特级、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级；当NDF 为＜40%、40%～46%、47%～53%、54%～60%、61%～65%和＞65%时，对应的等级分别为特级、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ级。在进行等级划分时，未达到上一等级的仍划归为改等级。

GI=ME×DMI×CP/NDF。

式中：GI为粗饲料分级指数，ME为粗饲料代谢能(MJ·kg-1)，DMI为粗饲料干物质随意采食量(kg·d-1)，CP为粗饲料中粗蛋白含量，NDF为粗饲料中中性洗涤纤维含量，ME×DMI为代谢能采食量MEI。ME、DMI、CP和NDF均以干物质为基础。

1.3 数据分析

使用Excel 2010 对数据进行整理统计，数据独立样本t检验和显著性(P＜0.05)分析用SPSS 25 软件。

2 结果

2.1 返青期和盛草期的牧草生产力

对两个放牧时期的牧草生产力进行比较后发现，盛草期草地植被物种多样性指数以及地上生物量均显著高于返青期(P＜0.05) (表1)。

表1 返青期和盛草期草地植被物种多样性指数及地上生物量Table 1 Grassland vegetation species index and biomass in herbage regreening and grassy stages

2.2 利用GI 对返青期和盛草期牧草进行综合评价

返青期的粗蛋白和粗灰分含量低于盛草期(P＜0.05) (表2)，且盛草期牧草GI 值显著高于返青期(P＜0.05)。而中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维两个放牧时期则无显著差异(P＞0.05)。

表2 返青期和盛草期牧草营养价值评定Table 2 Nutrition value assessment of grass in herbage regreening and grassy stages

2.3 高山美利奴育成公羊返青期和盛草期牧草采食量和营养物质的利用

比较高山美利奴育成公羊返青期和盛草期牧草采食量和营养物质利用效率后发现，返青期和盛草期高山美利奴育成公羊干物质、粗蛋白采食量差异不显著(P＞0.05) (表3)，代谢能采食量则表现为盛草期高于返青期(P＜0.05)，有机物和干物质消化率差异不显著(P＞0.05)，而盛草期的酸性洗涤纤维、粗蛋白和中性洗涤纤维的消化率则低于返青期(P＜0.05)。

表3 高山美利奴育成公羊不同放牧期牧草采食量和营养物质消化率Table 3 Forage intake and nutrient digestibility of Alpine Merino growing rams in different grazing periods

2.4 高山美利奴育成公羊放牧条件下瘤胃发酵性能

两个不同放牧时期高山美利奴育成公羊的瘤胃内环境参数显示，返青期的瘤胃NH3-N 含量、异丁酸、丁酸、异戊酸比例低于盛草期(P＜0.05) (表4)，瘤胃内总挥发性脂肪酸含量则呈现出了相反的趋势(P＜0.05)，高山美利奴育成公羊瘤胃pH、乙酸、丙酸、戊酸、乙酸/丙酸，返青期和盛草期无显著差异(P＞0.05)。

表4 高山美利奴育成公羊的瘤胃内环境参数对不同放牧季的响应Table 4 Response of rumen parameters of Alpine Merino growing rams on different grazing period

3 讨论

3.1 高山美利奴育成公羊放牧草地的生产力与牧草营养品质

赵晓英[30]研究发现，气象因子与草原地上生物量有着明显的相关关系，其中降水量是最主要的因素[31]。在本研究条件下，盛草期牧草生产力高于返青期，其主要原因可能是盛草期的降水量高于返青期[32]。粗蛋白是牧草中重要的营养素，为放牧家畜提供生长所需的氮源[33]，酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量则会影响反刍动物对牧草的消化、适口性及采食量[34]，在本研究中，返青期阳光照射不足且降水少，牧草新陈代谢缓慢，有机物沉积也慢[35]，使得返青期牧草粗灰分和粗蛋白含量低于盛草期。根据任继周[20]牧草粗蛋白等级划分(≥16%为上等、10%～16%为中等、≤10%为下等)可知，返青期和盛草期牧草营养品质优良，且盛草期牧草品质优于返青期。

3.2 高山美利奴育公成羊不同放牧期的生产性能及养分利用特性

研究表明[20]，枯草季的放牧动物不适合用AIA法测定其采食量，因为枯草上容易沾染泥土，因此动物食入的除了牧草中的AIA，还夹杂有泥土的，这就导致所测得的AIA 偏高。这也是本研究选择在返青期和盛草期开展的原因。虽然在本研究条件下采用AIA 法测定采食量也有一定的偏差，但测定结果也是可信的。因为有研究表明，当添加0.5%～1.0%不等的硅藻土到动物饲粮中，用全收粪法所测得的采食量与AIA 法所测结果无显著差异[36-38]。植物成熟度是影响其消化率主要因素之一[39]，也有研究表明，植物光合作用随着气温升高而增强，进而增加干物质的积累，而可溶的非结构性碳水化合物被大量消耗[40]，纤维素、半纤维素、木质素等难溶的结构性碳水化合的含量相对增加，从而使得消化率下降[41-42]。在本研究条件下，盛草期的气温(20～29 ℃)高于返青期(10～25 ℃)，因此其光合作用势必也强于返青期，且牧草成熟度也高，这可能是造成本研究条件下两个时期牧草消化率产生差异的主要原因。

3.3 高山美利奴育成公羊瘤胃发酵对放牧季的响应

日粮构成及营养水平是引起瘤胃pH 变化的主要因素[43]，而VFA 作为反刍动物能量代谢的标志，其与pH 显著相关[44]。本研究中返青期VFA 显著高于盛草期，这可能是因为返青期牧草相对幼嫩，粗蛋白和结构性碳水化合物消化率较高，所以碳水化合物在瘤胃中发酵产生更多的VFA。氨态氮是饲料中含氮化合物在瘤胃内降解产生的[45]，在本研究中，盛草期高山美利奴育成公羊瘤胃内NH3-N 显著高于返青期，原因可能是由于盛草期牧草蛋白含量较高，牧草可发酵和易降解的蛋白质增加，使得微生物活力增强，增加了NH3-N 的合成[46-47]。能量和蛋白质作为动物饲料营养的主体[48]，适宜的能氮比对动物的生长繁殖、生产代谢至关重要[49]，在本研究条件下，返青期每只高山美利奴育成公羊代谢能日采食量为7.78 MJ，粗蛋白采食量为148.77 g·d-1；盛草期每只高山美利奴育成公羊代谢能日采食量为9.78 MJ，粗蛋白采食量为163.36 g·d-1。参照中国美利奴育成公羊饲养标准[50](体重70 kg，日增重100 g)，返青期每只高山美利奴育成公羊代谢能日采食量比营养需要低9.32 MJ，粗蛋白采食量比营养需要低45.23 g·d-1，盛草期每只高山美利奴育成公羊代谢能日采食量比营养需要低7.32 MJ，粗蛋白采食量比营养需要低32.64 g·d-1。由此可知，体重为70 kg 的高山美利奴育成公羊在返青期和盛草期牧场，日增重需达到100 g 时，代谢能和粗蛋白摄入量均不足，需补饲一定量的能量和蛋白饲料。

4 结论

盛草期牧草GI 值、牧草生产力高于返青期。体重为70 kg 的高山美利奴育成公羊在返青期和盛草期牧场，日增重需达到100 g 时，代谢能和粗蛋白摄入量均不足，需补饲一定量的能量和蛋白饲料。