箭筈豌豆饲草产量与营养品质在反刍动物生产中的应用进展

赵梦宇，刘鲁盟，唐 俊，李 赛，王明明，任春环, 2, ，程 箫, 2, ，张子军, 2, ，黄桠锋, 2,

（1. 安徽农业大学动物科技学院, 安徽 合肥 230031；2. 定远县现代农业技术合作推广中心, 安徽 定远 233200；3. 国家农业绿色发展长期固定观测颍上试验站, 安徽 颍上 236200）

随着经济的快速发展和城乡居民收入的提高，食物消费结构升级、动物性食品消费增加、口粮消费下降，促使种植业结构由“以粮为纲”向粮草兼顾型转变[1]。2015-2017 年连续3 年中央“一号文件”明确指出要鼓励发展种养结合循环农业，加快构建“粮经饲”三元种植结构，这对推动种植结构调整、粮改饲发展草牧业提供了极大的推动力。箭筈豌豆(Vicia sativa)为豆科野豌豆属一年生草料兼用作物，具有产量高、营养品质优良、适口性好等特点，在优化种植业结构、改善生态环境、促进草牧业绿色健康发展等方面发挥着重要作用[2-3]。同时，因其具有耐寒、耐旱和耐贫瘠等生物学特性，现广泛种植于西北地区、西南地区等地，如甘肃、青海、贵州、云南等省份[3-5]。箭筈豌豆既可用于生产干草、青贮饲草及放牧草地以饲喂牛羊等反刍动物，还可作为绿肥作物改良土壤[2,6]。据报道，与饲喂紫花苜蓿(Medicago sativa)干草相比，饲喂箭筈豌豆干草可使肉羊的日增重显著提高3.4%～27.7%[2]，且能有效降低反刍动物的甲烷(CH4)排放量[7-8]。然而，箭筈豌豆因种植品种、刈割期、栽培措施等差异直接或间接影响箭筈豌豆的饲草产量及营养成分含量[9-10]。基于此，本文主要阐述箭筈豌豆的饲草产量与营养品质及其影响因素，探究箭筈豌豆作为反刍动物饲草中应用效果的研究进展，并就目前箭筈豌豆研究提出建议，旨在为箭筈豌豆在我国推广种植与科学利用提供参考和生产指导。

1 箭筈豌豆的饲草产量与营养成分

饲草产量是衡量牧草品种生产性能优劣的关键因素[11]，直接或间接影响农户的种植意愿。据报道，箭筈豌豆盛花期干草产量高达3.1～9.6 t·hm−2[12-13]，与纳本野豌豆(Vicia narbonensis)和毛苕子(V. villosa)相比，箭筈豌豆花期干草产量分别显著提高了24.1%和66.3%[14-15]。Huang 等[16]和Wamatu 等[17]指出，在作物-家畜综合系统中，提高作物秸秆产量意味着提高家畜的肉、奶产量。有研究发现，箭筈豌豆成熟期干草产量在2.4～5.0 t·hm−2[3,18]，产量较高，表明箭筈豌豆成熟期有较高产量，可作为粗饲料资源添加于反刍动物的饲粮中。

饲草营养成分含量对反刍动物的生长性能以及肉、奶等产品的产量与品质发挥着重要作用[19-20]。据报道，箭筈豌豆盛花期干草中粗蛋白质(crude protein, CP)含量为177.0～219.0 g·kg−1，中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)含 量 为363.5～480.1 g·kg−1，体 外 有 机 物 消 化 率(in vitroorganic matter digestibility, IVOMD)为 727.8 g·kg−1， 代 谢 能(metabolizable energy, ME)为9.6 MJ·kg−1[2,7,9,12-13,15,21-23](表1)。有研究发现，与紫花苜蓿盛花期干草相比，箭筈豌豆盛花期干草的CP 含量提高了22.9%，而NDF 和 酸 性 洗 涤 纤 维(acid detergent fiber, ADF)含量较紫花苜蓿干草分别降低了16.4%和17.5%[2]。箭筈豌豆成熟期干草营养品质较高，CP 含量在82.0～127.8 g·kg−1，NDF 含量为436.0～540.7 g·kg−1，IVOMD为474.0～531.1 g·kg−1，ME 为7.3 MJ·kg−1[3,10,16,18,20,24](表1)。有研究表明，干草中CP 含量 ＞ 80.0 g·kg−1、IVOMD ＞ 500.0 g·kg−1时，可作为反刍动物饲粮的蛋白质补充剂[20]。基于此，箭筈豌豆花期干草和部分品种成熟期干草(如‘兰箭1 号’和‘兰箭2 号’)可作为反刍动物饲粮的蛋白质补充剂，弥补饲喂家畜低品质谷类秸秆存在粗蛋白质不足的问题。毛祝新等[11]研究指出，箭筈豌豆从现蕾期到成熟期干草粗蛋白含量均在20.0%以上，且矿物元素磷、钠、钾、锌和镁含量基本能满足高寒地区草食家畜的需求。

表1 春箭筈豌豆盛花期干草和成熟期干草的产量及营养成分含量Table 1 Yield and nutritional content (dry matter, unless otherwise stated) of common vetch hay at full-flowering and mature stages summarized from several sources

以上研究表明，箭筈豌豆属高产、优质豆科饲草，花期干草和部分品种的成熟期干草可作为反刍动物饲粮的蛋白质补充剂，弥补反刍动物因饲喂低品质谷类秸秆造成的蛋白质供应不足问题。

2 箭筈豌豆饲草产量及营养成分含量的影响因素

在农业生产过程中，饲草的产量与营养成分含量受到品种、物候、栽培措施等诸多因素的影响。因此，选择适宜的箭筈豌豆品种、适宜的刈割期、合理的混播牧草组合及配比、科学的施肥制度等均可直接或间接提高 箭筈豌豆的生 产力与品质[5,10,13]。

2.1 品种

品种间的差异是影响箭筈豌豆饲草产量的重要因素[18]。早开花的箭筈豌豆品种有利于农户晾晒干草用于夏季饲喂家畜，而晚开花的箭筈豌豆品种有利于饲草生物量的积累，且播种至成熟的天数与成熟期干草产量显著正相关[20,25]。在叙利亚西北部地区的田间试验发现，供试45 个箭筈豌豆品系中，盛花期干草产量以品系2567 最高，为3.4 t·hm−2，比品系2566 提高了50.7%，成熟期干草产量以品系2025 最高，为4.0 t·hm−2，比品系2566 提高了56.6%[20]。在青藏高原地区的田间试验发现，与对照品种‘333A’相比，‘兰箭2 号’和‘兰箭3 号’品种花期干草的CP 含量、IVOMD 和ME 值分别显著提高了13.4%～14.8%、8.4%～10.6%、6.7%～8.7%[2]，‘兰箭1 号’品 种 成 熟 期 干 草 产 量、CP 含 量、IVOMD 和ME 值相比对照品种333A 分别显著提高了28.6%、10.8%、10.6%和23.8%[18](表2)。

不同品种也是导致箭筈豌豆饲草营养成分含量差异的关键因素[18,20]。Larbi 等[20]指出，箭筈豌豆品种间干草营养品质存在一定差异，部分原因是由播种不同开花期或成熟期品种所致。在供试45 个箭筈豌豆品系中，盛花期干草CP 含量和IVOMD 分别为141.0～188.0 和725.0～782.0 g·kg−1，且 以 品 系2023 营养品质最高，其干草CP 含量和IVOMD 比品系2567 分别提高了24.8%和3.5%[20]。在供试4 个箭筈豌豆品种中，Huang 等[2]研究发现，箭筈豌豆盛花期干草CP 含量、IVOMD 和ME 分别为176.0～202.0 g·kg−1、691.0～764.0 g·kg−1、9.2～10.0 MJ·kg−1，且品种‘兰 箭3 号’干草CP 含量、IVOMD和ME 较对照品种‘333A’分别显著提高了14.8%、10.6%、8.7%。基于上述结果和表2 所列内容，初步认为叙利亚西北部种植品系2023 和2567 最为适宜；土耳其凡城‘Nilüfer’品种营养品质最高；中国青藏高原地区生产花期干草以‘兰箭2 号’和‘兰箭3 号’为宜、成熟期干草以‘兰箭1 号’为宜；中国贵州省以品系89、51、100、76、111 的单株产量最高。

表2 不同地区适宜的箭筈豌豆品种(系)的产量及营养特征Table 2 Yield and nutritional characteristics of suitable common vetch varieties (accessions) in different regions

箭筈豌豆的生产性能和营养品质与种植区域气候环境密切相关[27]。一般来说，青藏高原地区气温低、太阳辐射强、日照时间长、夏季多雨，而黄土高原地区气温日较差大、夏季多雨暖热。与青藏高原地区相比，箭筈豌豆‘兰箭3 号’品种在黄土高原地区花期干草产量显著提高了49.6%，而青藏高原地区干草中粗脂肪(ether extract, EE)和不饱和脂肪酸的含量较黄土高原地区分别显著提高了22.9%和12.5%[27]，这可能是因为黄土高原较高气温促进了箭筈豌豆生长，也影响元素的分配。南志标等[3]发现，夏播箭筈豌豆于甘肃省西峰区，饲草产量为3.2 t·hm−2，比甘肃省碌曲县和夏河县显著提高了16.1%～45.2%。比较品系与种植地区生态环境对箭筈豌豆饲草产量的可塑性发现，生态环境对箭筈豌豆饲草产量的可塑性贡献最大，高温有利于箭筈豌豆饲草产量的提高，生长期内降水量与箭筈豌豆饲草产量呈正相关关系[25]。

综上所述，箭筈豌豆适宜品种的选择应综合考虑品种、种植地区生态环境及二者的互作效应。

2.2 刈割期

刈割期对箭筈豌豆饲草产品(干草或青贮饲草)的产量及营养成分含量有显著影响[28-29]。随着箭筈豌豆的生长与发育，饲草CP 含量、相对饲喂价值(relative feed value, RFV)、体外干物质消化率(in vitrodry matter digestibility, IVDMD)和体外中性洗涤纤维消化率(in vitroneutral detergent fiber digestibility,IVNDFD)逐渐降低，而饲草NDF 和ADF 含量逐步增加，但生育后期(结荚期)因其豆荚比重较高(24.7%～41.0%)可弥补茎叶结构养分的下降[2,10,28]。根据选择适宜刈割期的基本准则差异，箭筈豌豆适宜刈割期也有所不同。基于饲喂反刍动物所需饲草营养品质为适宜刈割期的准则发现，‘兰箭3 号’品种应在结荚期后期刈割以满足奶牛对饲草粗蛋白的需要，在结荚期后期至成熟期刈割以满足肉羊和肉牛对饲草粗蛋白的需要；而品种‘333A’应在结荚期初期刈割以满足奶牛对饲草粗蛋白的需要，在结荚期初期至鼓粒中期刈割以满足肉羊和肉牛对饲草粗蛋白的需要[10]。相比之下，从获取最大可利用养分产量为适宜刈割期的角度考虑，黄土高原地区种植的箭筈豌豆在花期时CP 和RFV 的产量达到最大，分别为244.0～377.0 和1.6～2.1 kg·hm−2[28]；也有研究发现，青藏高原地区种植的箭筈豌豆饲草CP、IVDMD、IVNDFD 的产量在全荚期达到最大[2]，这可能与种植区域气候环境和品种差异有关。毛祝新等[11]应用灰色关联法和权重赋值法来考量箭筈豌豆在生育期内饲草产量及常规营养成分含量，结果显示箭筈豌豆最佳刈割期为成熟期。Huang 等[2]研究指出，从种植策略和产出等原则的角度考虑，在生长季较短地区，箭筈豌豆晚熟品种应在结荚后期刈割以获得更多饲草含量和CP 产量，而箭筈豌豆早熟品种应在初花期刈割以获得较高的饲草产量及营养品质并便于种植下茬作物，如燕麦(Avena sativa)。

栽培措施及其利用方式同样是箭筈豌豆适宜刈割期选择的重要因素。当箭筈豌豆与燕麦、黑麦草(Lolium perenne)混播时，基于混合饲草的产量及其CP 和EE 含量，箭筈豌豆适宜刈割期为结荚期[30]。但是当箭筈豌豆与多花黑麦草(Lolium multiflorum)混播时，从饲草产量、可利用养分产量以及提高土地产出率和节约成本等方面考虑，箭筈豌豆在现蕾期刈割为宜[31]。此外，当箭筈豌豆与燕麦、黑麦草混播以青贮饲料为目的时，根据刈割后青贮品质，推荐箭筈豌豆适宜刈割期为现蕾期[32](表3)。以上研究表明，箭筈豌豆与其他禾本科饲草混播时，适宜刈割期主要取决于刈割后的利用方式。

表3 箭筈豌豆在中国各地的适宜刈割期及相关参数Table 3 Optimum mowing period and related parameters of Vicia sativain China

箭筈豌豆适宜刈割期的判断不仅取决于种植的品种、刈割的基本准则和种植地区生态环境，也取决于种植户的利用方式和生产目的(产量/营养品质)。

2.3 栽培措施

除了品种和刈割期，施肥制度及播种方式等因素也是影响箭筈豌豆饲草产量及营养成分含量的重要因素。

土壤养分供应是饲草生物量积累与营养元素分配的物质基础，而合理施用氮、磷、钾肥可有效提高箭筈豌豆饲草产量和改善其营养品质。与不施肥相比，施用氮肥20.0 kg·hm−2可使箭筈豌豆鲜草产量、干草产量分别提高了50.6%和49.5%[34]；当播种前增施磷肥30.0～120.0 kg·hm−2，箭筈豌豆干草产量及其CP 含量、总可消化养分和RFV 值较未施肥分别显著提高了5.1%～26.2%、2.1%～10.7%、3.7%～7.8%和9.9%～22.8%，其中以磷肥90.0 kg·hm−2增施效应最佳[35]；与对照不施肥相比，箭筈豌豆种植时增施钾肥100.0 kg·hm−2使品系2505 花期干草产量显著提高了17.9%，且可溶性糖含量显著提高了16.4%[36]。与未施肥相比，配施磷肥150.0 kg·hm−2和钾肥50.0 kg·hm−2使得箭筈豌豆盛花期干草产量、叶CP 含量和茎CP 含量分别显著提高了37.1%、10.6%和24.6%，且磷、钾肥配施对箭筈豌豆干草产量提高和茎叶品质改善均优于磷肥和钾肥单施的施用效果[5]，表明磷、钾肥配施较单施磷或钾肥的效果更优。

与单播相比，箭筈豌豆与燕麦混播或间作均能显著影响饲草产量，箭筈豌豆播种量比例越高，混合饲草营养品质越好，且混播饲草产量与品质均优于 间 作，混 播 比 例 以 箭 筈 豌 豆 ∶ 燕 麦 以6 ∶ 4 为宜[22]。此外，箭筈豌豆与黑麦(Secale cereale)、大麦(Hordeum vulgare)、小麦(Triticum aestivum)、燕麦和小黑麦(×TriticosecaleWittmack) 5 种禾本科作物混播，混播禾本科作物不同会显著影响混合饲草产量及青贮后营养品质，以箭筈豌豆与黑麦混播混合饲草产量及青贮后CP 产量最高，其混合草产量、CP产量比箭筈豌豆与燕麦混播分别显著提高了69.2%和31.1%[37]。关正翾等[38]发现，采用同行混播 + 豆禾比75 ∶ 25 的混播组合既可收获较高产量、较优品质的饲草，也可改善土壤肥力。与秋播相比，春播可使箭筈豌豆干草产量显著提高28.3%[39](表4)。

表4 箭筈豌豆不同栽培措施的策略比较Table 4 Comparison of different culture measures for common vetch

由此可见，春箭筈豌豆饲草产量及营养成分含量因施肥制度、建植方式及播种季节等栽培措施而存在较大差异。与单施磷或钾肥相比，磷、钾肥配施对箭筈豌豆饲草产量提高和品质改善效果更优；箭筈豌豆与禾本科作物混播效果优于箭筈豌豆与禾本科作物间作，且与黑麦混播效果最佳；在同行、异行混播与不同豆禾比处理条件下，箭筈豌豆与燕麦以同行混播 + 豆禾比75 ∶ 25 的混播组合为宜。

3 箭筈豌豆在反刍动物生产中的应用效果

3.1 饲喂箭筈豌豆对反刍动物的生产性能及畜产品品质的影响

提高反刍动物的生产性能和改善畜产品品质是反刍动物生产与科学研究的重要目标。研究发现，放牧奶山羊补饲1.5%体重的箭筈豌豆初花期干草，可使其体重和产奶量分别显著提高13.7%和27.1%[40-41]。Huang 等[2]发现，与饲喂紫花苜蓿盛花期干草相比，饲喂箭筈豌豆‘兰箭2 号’和‘兰箭3 号’花期干草可使羔羊的末体重、平均日增重(average daily gain, ADG)、CP 表观消化率、NDF 表观消化率分别显著提高11.0%～12.1%、23.4%～27.7%、14.2%～14.5%、20.2%～20.6%，而饲喂品种‘333A’和‘兰箭1 号’时上述指标与饲喂紫花苜蓿干草无显著差异。相比之下，‘兰箭1 号’和‘兰箭2 号’成熟期干草代替紫花苜蓿盛花期干草饲喂绵羊羔羊时，羔羊的末体重、ADG、CP 表观消化率、NDF 表观消化率无显著差异[10]。潘月婷等[8]进一步研究发现，饲粮添加30.0%～45.0%箭筈豌豆干草可使绵羊采食量、CP表观消化率、NDF 表观消化率分别显著提高20.5%～35.9%、3.2%～4.8%、7.6%～9.1%，且箭筈豌豆添加比例增加，绵羊采食量、CP 和NDF 的表观消化率也明显提高。与箭筈豌豆青贮相比，箭筈豌豆干草饲喂奶绵羊可使奶酪的亚油酸和共轭亚油酸等有益脂肪酸含量显著提高54.3%和130.0%，且未影响饱和脂肪酸等组成[42](表5)，表明饲喂箭筈豌豆干草可使奶绵羊产出更多符合人类健康的脂肪酸特征的奶制品。

表5 饲喂箭筈豌豆对反刍动物的生产性能及畜产品品质的影响Table 5 Effects of feeding common vetch on production performance and quality of animal products of different ruminants

与饲喂玉米(Zea mays)青贮相比，奶牛饲喂燕麦与箭筈豌豆混播青贮可使日产奶量提高37.0%、饲养经济效益更高[43]。Hernández-Ortega 等[44]研究发现，奶牛的饲粮中添加黑麦草与箭筈豌豆混播青贮较饲粮中添加黑麦草与光叶苕子(Vicia villosa)青贮的产奶量增加2.6%、经济回报率增加11.7%。Du 等[7]发现，与紫花苜蓿干草相比，饲喂箭筈豌豆花期干草可显著提高牛的采食量。以上研究表明，箭筈豌豆可调制成干草或与禾本科饲草青贮用于饲喂牛，促进牛的采食，提高奶牛产奶量，增加养殖效益。

综上所述，箭筈豌豆可作为优质饲草用于饲喂绵山羊以提高其生长性能与产奶量，改善奶制品品质；花期干草饲喂效果优于成熟期干草，饲粮中干草添加比例越高饲喂效果越好，且饲喂干草的效果优于饲喂青贮饲草。

3.2 饲喂箭筈豌豆对反刍动物的瘤胃发酵参数与甲烷排放的影响

瘤胃发酵产生的挥发性脂肪酸(volatile fatty acid, VFA)可为反刍动物提供70.0%～80.0%的能量[2,45]，而瘤胃液pH 值及单个脂肪酸摩尔比例影响反刍动物的甲烷排放[2,45-46]。与饲喂紫花苜蓿花期干草相比，饲喂箭筈豌豆品种‘兰箭2 号’和‘兰箭3 号’花期干草可使绵羊羔羊总VFA 浓度提高13.3%～16.0%，丙酸摩尔比显著减少17.8%～18.6%，而饲喂品种‘333A’和‘兰箭1 号’花期干草较饲喂紫花苜蓿花期干草无明显差异[2]。且饲粮中添加40.0%箭筈豌豆花期干草较饲粮添加20.0%箭筈豌豆花期干草可使得牛瘤胃摩尔比显著提高9.0%、乙酸摩尔比显著降低9.8%[7]。

甲烷(CH4)是除CO2外最重要的温室气体，其温室效应是同体积CO2的25 倍以上，CH4产生还造成摄入饲粮总能的2.0%～12.0%能量损失[10,47]。因此降低反刍动物CH4排放量对缓解全球温室效应和提高饲料利用率等方面有重要作用。与饲喂紫花苜蓿盛花期干草相比，饲喂箭筈豌豆‘兰箭2 号’和‘兰箭3 号’花期干草可使绵羊的单位可消化有机物CH4排放量和单位日增重CH4排放量分别显著降低11.9%～13.5%、20.9%～21.1%[9]，而饲喂箭筈豌豆品种‘兰箭1 号’和‘兰箭2 号’成熟期干草较饲喂紫花苜蓿盛花期干草对绵羊的单位可消化有机物CH4排放量和单位日增重CH4排放量无明显差异[10]。潘月婷等[8]进一步研究发现，与饲粮添加‘玉草3 号’饲用玉米(Zea mays)相比，饲粮添加箭筈豌豆干草可使得绵羊单位干物质采食量的CH4排放量和单位干物质采食量的CO2排放量显著减少23.7%和27.3%。相比之下，肉牛饲喂试验研究发现，与燕麦干草相比，饲喂箭筈豌豆花期干草能显著减少肉牛的甲烷排放，且精粗比为40 : 60、箭筈豌豆花期干草添加量为40.0%条件下对牛的CH4排放量减少效果最佳[9](表6)。

以上研究表明，与紫花苜蓿干草相比，饲喂某些品种箭筈豌豆干草可有效提高瘤胃液总VFA 浓度，改变单个脂肪酸摩尔比，且饲粮中箭筈豌豆干草添加比例提高也影响部分单个脂肪酸摩尔比；饲喂箭筈豌豆花期干草较饲喂紫花苜蓿盛花期干草和燕麦干草可有效地减少牛羊的甲烷排放，且饲喂效果花期干草优于成熟期干草。

4 箭筈豌豆作为优质饲草在草牧业发展中的潜力与展望

综上所述，箭筈豌豆属高产、优质豆科饲草，花期干草和部分品种的成熟期干草可作为反刍动物饲粮的蛋白质补充剂。品种、刈割期、施肥制度、建植方式及播种季节等因素均会影响箭筈豌豆饲草产量及品质，其中种植地区生态环境较品种影响较大，磷、钾肥配施更优，混播优于间作，以与黑麦草混播效果最佳。与紫花苜蓿干草相比，饲喂部分箭筈豌豆品种(如‘兰箭2 号’和‘兰箭3 号’)可有效提高肉羊生长性能、降低肉羊甲烷排放，饲喂效果花期干草优于成熟期干草，箭筈豌豆添加比例越高饲喂效果越好，且饲喂干草的效果优于饲喂青贮饲草。因此，箭筈豌豆在我国种植与应用前景的潜力较大，在未来箭筈豌豆作为优质饲草进行推广和利用，但在推广和利用过程中应重点关注以下几个方面：1)优质品种的选育或培育，可结合生物技术如基因技术和分子标记辅助选择等进行分子设计育种[3]，特别是适应性强、品质高品种的选育。2)品种推广应充分考量种植地域的差异性。3)加大箭筈豌豆推广力度，积极示范推广。目前饲喂箭筈豌豆的研究集中于牛、绵山羊的生长性能、产奶量和甲烷排放等方面，而对牛羊的肉品质影响尚未见报道。因此，未来可加大探究箭筈豌豆不同添加比例或与不同饲草组合对牛羊肉品质的影响，以及探究饲喂箭筈豌豆作为鹅、兔、马等其他草食动物饲草的应用效果，丰富箭筈豌豆利用策略，扩大其应用范围。

合理利用土地资源，发展优质饲草产业，减少牛羊养殖精饲料应用，以缓解人畜争粮等核心问题，推动草牧业健康快速发展。箭筈豌豆具有优良的性状，适合在我国大部分地区种植，特别是豆科牧草稀缺地区如青藏高原地区，是一种具有广阔应用前景的饲草。因此，加快箭筈豌豆作为优质饲草在草牧业中的利用，将是解决优质饲草供应不足问题和发展持续性草牧业的重要途径之一。