饲用小黑麦在动物生产中的应用研究进展

张 晗 盛子阳 赵新钢 罗海玲

(中国农业大学动物科学技术学院，动物营养学国家重点实验室，北京 100193)

小黑麦(Triticosecale-Wittmack)是由小麦属(Triticum)和黑麦属(Secale)经属间有性杂交和杂种染色体数加倍而人工结合成的新物种。其名称是由小麦属名的字头和黑麦属名的字尾组合而成，1935年起已成为国际上的通用名称[1-3]。小麦属有二倍体、四倍体和六倍体3个不同的种。因此，小麦与二倍体黑麦杂交而成的小黑麦也有四倍体、六倍体和八倍体3个种[1]。我国在20世纪80年代就对小黑麦进行定向培育，近些年来通过育种技术育成了多个小黑麦品系。按照其特性可以分为两大类：饲草型和粮食型(也称饲料型)[2]。2种小黑麦因其育种目标不同，营养以及功能性差异很大。以饲草利用性状为主要选育目标的小黑麦一般称之为饲草型小黑麦，为六倍体。它的特点是植株粗壮高大，生物产量高，可以全株作为反刍动物饲料，提供营养物质。作为青绿饲料，收获期最早在春季，可以在冬春枯草季节为家畜提供优质青饲料，实现错季生产。八倍体小黑麦表现出小麦丰产的特性，又保持了黑麦赖氨酸含量高的特点，其主要用途是用作粮食或饲料作物[2]。本文对小黑麦的营养特性、调制方法以及小黑麦对动物生长性能的影响进行综述，为小黑麦作为饲料资源的利用研究提供一定的理论参考。

1 小黑麦产量与调制方法

1.1 小黑麦产量

小黑麦在相同生长环境下的产量远高于双亲，且在海拔高、气候寒冷的环境下也能够稳产高产[4]。在云南省迪庆藏族自治州高海拔地区种植小黑麦，与青贮玉米进行秋播轮作平均可获得8.17～11.96 t/hm2的干草产量[5]。其中小黑麦中饲1048产量最高，亩产鲜草可达28.0 t/hm2。任昱鑫等[6]在甘南高寒牧区春季播种甘农2号小黑麦，氮肥施用量为240 kg/hm2时产量最高。王旭等[7]在位于兰州安宁区海拔1 560 m的甘肃农大试验田中，种植8个不同的小黑麦品种(其中包括甘肃农大自培育品质5个，乌克兰引种3个)，结果显示，甘农大C6的种子产量最高可达7 368 kg/hm2，株高最高157.05 cm，有效穗数最多12.44个/株，千粒重最多58.62 g。赵方媛等[8]在甘肃省定西市临洮的种植试验结果表明，小黑麦中鲜草产量最高为69.31 t/hm2，干草产量最高为17.99 t/hm2。王凤行[9]在天津静海区进行小黑麦种植试验，结果显示小黑麦中饲828产量最高，为55.71 t/hm2；又以同样的方式在宁河区进行试验，则发现中饲3241产量最高，为38.65 t/hm2。小黑麦产量较高为降低饲料成本提供了更多的选择，也为反刍动物提供较为优质的牧草资源提供了可能。

1.2 小黑麦的调制方法

小黑麦可制作干草、青贮及谷物饲料，是动物优质的饲料来源之一。青鲜小黑麦的茎叶营养丰富、鲜嫩可口，营养含量高，基本可以满足反刍动物的生长需要[10-11]。用作饲用的小黑麦应该选用秸秆产量高、营养品质好、适口性强的小黑麦品种，其可以调制干草或草粉。高水分小黑麦青贮饲料具有很高的营养价值[12]，茎叶粗大，茎秆柔软，叶片比重较大，鲜嫩多汁的小黑麦品系可调制成青贮[13]。

饲料小黑麦主要将籽粒部分调制成能量饲料，其主要成分与黑麦草属一样为淀粉，其淀粉含量在60.8%～67.6%[14]，同时还含有13%～16%的膳食纤维。王增远等[15]研究表明，饲料型小黑麦可为动物体提供能量3 703 kcal/kg，高于饲料大麦和高粱。小黑麦籽实中不仅含有较高的蛋白质和脂肪，还含有较高水平的氨基酸，Z8品系的小黑麦最高赖氨酸含量可达到0.55%[2]。赖氨酸作为非反刍动物的第一限制性氨基酸，小黑麦表现出较好的氨基酸比例，能满足非反刍动物的限制性氨基酸营养需要。

2 小黑麦营养价值及其影响因素

2.1 营养价值

现有的研究结果表明，小黑麦营养物质的含量会随着其品系、环境、刈割时间以及贮藏方式等的改变而发生很大变化，本文将关于小黑麦营养物质含量的相关研究报道进行筛选、整理和综述，具体内容见表1。结果表明，不同品种、刈割时期的小黑麦营养物质含量差异很大，从平均值来看，粗蛋白质含量高于羊草等牧草，但纤维含量同样较高。由于不同品种小黑麦间营养物质含量的差异较大，因此在饲用时，应该充分考虑使用方式、收获时期和营养物质比例等各种因素。

表1 营养物质含量

2.2 影响因素

2.2.1 刈割时期

刈割时期是影响小黑麦营养物质含量的重要因素，确定适宜的刈割时间能够提高小黑麦的利用效率。孙建勇等[19]研究表明，在开花前收获的小黑麦用于青饲效果较好，此时小黑麦的鲜草量高、草质鲜嫩、适口性好。董卫民等[20]认为调制成干草主要以乳熟或灌浆期收获为宜。刘贵波等[21]研究表明，小黑麦调制干草方法同苜蓿，建议在抽穗期进行。何鹏亮等[22]认为在灌浆期收获草产量最高，适用于调制干草利用。综合多项研究表明，干草或草粉加工，其主要收获期应在抽穗期、乳熟或灌浆期，这个时期小黑麦粗蛋白质含量高，且富含维生素。在小黑麦高度达到30～40 cm时进行刈割，草粉品质可达国家特级草粉的标准[20-23]。

青贮小黑麦相对于调制干草，能够减少调制过程中的营养物质损失。含水量是影响青贮品质的重要因素，普遍认为青贮原料的最适含水量为65%～70%[24]。在小黑麦的抽穗期、灌浆期和乳熟期将其进行青贮[18]，结果显示小黑麦的营养成分显著优于青干草。刈割时期对小黑麦品质的影响较大，选择适宜的收获时期，能够提高产量和品质。

2.2.2 添加剂

青贮过程中添加青贮添加剂已经在国内外广泛应用，通过添加青贮添加剂能够改善发酵品质、提高营养物质含量等。乳酸菌添加剂是在青贮过程中广泛使用的一种添加剂，乳酸菌类添加剂能够加速青贮中乳酸菌发酵，使其较快地进入青贮发酵状态。任昱鑫等[25]添加乳酸菌类添加剂(Sila-MaX)可以显著提升青贮小黑麦的品质，并且在乳熟期和蜡熟期效果最佳。添加乳酸菌添加剂的青贮品质较优。除了乳酸菌以外，甲酸也是改善青贮品质的一种重要添加剂之一。甲酸青贮可以迅速抑制植物的呼吸作用，减少营养物质的消耗，青贮过程中可以降低饲料当中纤维的含量，提高牧草的利用效率。代寒凌等[26]研究表明，添加甲酸青贮小黑麦，其干物质消化率(44.5%)最高，添加甲酸青贮组的小黑麦中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均低于对照组。许庆方等[27]研究结果与代寒凌等[26]的研究结果一致，小黑麦青贮中添加甲酸可以显著降低其pH，提高乳酸含量。这说明添加甲酸青贮能够改善小黑麦青贮的发酵品质。小黑麦中的纤维素含量较高，而纤维素酶主要作用是降解纤维素生成葡萄糖，在青贮中添加纤维素酶能够降解饲草的纤维素，提高小黑麦青贮的品质与适口性。庄益芬等[28]研究表明，在小黑麦青贮时添加纤维素酶可以降解植物细胞壁，使细胞壁转化为乳酸，提高体外干物质消化率与营养物质的利用率，从而改善青贮的品质。

3 小黑麦在动物生产中的应用

3.1 反刍动物

近年来，小黑麦常应用于牛生产中，但缺乏系统的研究和评价。杨宏波等[29]研究结果表明，添加小黑麦草粉且粗料比例高的全价颗粒饲料，能促进断奶犊牛胃肠道的发育，且保持屠宰性能。佟桂芝等[30]研究表明，添加25%的小黑麦籽实饲料，能够使奶牛的日增重、泌乳量及乳脂率略升高，可每天节约饲料成本0.17元。以上研究表明小黑麦在牛生产中应用可以促进瘤胃发育而且能够提高日增重等生长性能。张文娟等[31]利用小黑麦干草替代羊草饲喂高产奶牛，可极显著提高产奶量。Harper等[32]在奶牛饲粮中添加小黑麦青贮，奶牛的二氧化碳排放量下降。当牛奶产量约为42 kg/d时，小麦青贮饲料和小黑麦青贮饲料部分替代玉米青贮饲料，不会影响采食量。Gorelik等[33]在奶牛饲粮中添加3.7 kg小黑麦谷物籽实提高血清中甘油三酯含量，提高了单次泌乳量,同时乳脂和乳蛋白含量也有所提高，说明小黑麦对脂肪合成有促进作用，在奶牛生产中能够提高乳脂和乳蛋白的含量，提高奶品质。除了提高生长性能以外，还有报道使用小黑麦干草替代燕麦草，可以显著降低母牛在围产期患胎衣不下、子宫炎、乳房炎的风险，还可以提高干物质采食量[34]。

关于小黑麦在羊生产上的应用主要在干草和青贮饲喂绵羊的应用效果上。张婵娟等[35]研究表明，在绵羊饲粮中添加40%的小黑麦干草显著降低采食量，影响羔羊发育。添加25%的小黑麦干草可以使食入氮和可消化氮含量升高，为最适添加量。同样的，刘洁等[36]在绵羊饲粮中添加32%的小黑麦青贮，其食入氮和氮沉积都高于全株玉米青贮。这说明添加小黑麦干草可以提高氮的利用效率，促进营养物质消化。张玉洁等[37]研究表明，在绵羊饲粮中添加10%的小黑麦干草能够显著提高反刍周期、反刍时间等。对于小黑麦在绵羊中的最适添加量的报道结果并不完全一致，但都不超过40%，可能是小黑麦当中的纤维含量过高影响绵羊的采食。Bumbieris-Junior等[38]研究表明，在小黑麦青贮中添加降解纤维素的酶后，纤维采食量增加，且有助于保持青贮饲料的粗蛋白质含量。苏蕊等[39]在饲粮中添加20%的小黑麦干酒糟时，能够提高普雷沃氏菌的比例。在瘤胃当中，普雷沃氏菌能够参与降解及利用碳水化合物或蛋白质，提高反刍动物的利用效率[40]。在小黑麦利用过程中，麦芒对适口性的影响很容易被忽视，研究表明无芒小黑麦相比于有芒小黑麦适口性更好，可以显著提高采食量[41]。这说明添加青贮添加剂进行发酵处理以及改变小黑麦物理特性都能够提高羊对小黑麦的采食。总体来看，目前在反刍动物上的研究还主要集中在表型指标上，未对动物的消化率、肉品质、瘤胃发酵特性以及奶品质等性状进行评价。

3.2 猪

小黑麦在猪生产中的应用是因为其籽粒中含有高水平的蛋白质(比小麦多2%～3%，比黑麦多4%)，且氨基酸组成较好，赖氨酸含量高。小黑麦籽实含有10%～28%的粗蛋白质，3.8%赖氨酸，2%～4%的脂肪[34]。因此小黑麦籽实在猪生产中具有较好的应用前景。育肥猪的饲养试验表明，在氨基酸平衡饲粮中添加小黑麦籽实可以达到与小麦或玉米相似的生长性能，其氨基酸和淀粉的消化率高于大麦。Sullivan等[42]在育肥猪的饲粮中添加小黑麦籽实，可以替代部分豆粕作为蛋白质来源，降低饲料成本。但当替换量达到80%时，会降低日增重与饲料转化率。原因可能是因为小黑麦籽实的适口性和味道较豆粕要差。罗新义等[43]用小黑麦代替玉米作为断奶仔猪饲粮，当替换量达到60%时会降低断奶仔猪的日增重。但是在饲粮赖氨酸含量相同的基础上，小黑麦的粗蛋白质消化率要高于玉米。吴景海等[44]用小黑麦麦麸饲喂育肥猪，可以提高日增重，降低饲料成本。上述试验证明，在猪饲粮中添加小黑麦可以替代部分蛋白质饲料和能量饲料[45]，但替换的量有一定限制。这可能是由于小黑麦中的抗营养因子成分影响了它的利用效果。

3.3 家禽

小黑麦在家禽饲粮中的应用相对较少。Hermes等[46]研究表明，在不降低肉鸡生长性能的情况下，小黑麦的最适添加量为15%。但当添加量超过30%时会降低蛋黄颜色。小黑麦当中缺乏维持蛋黄颜色的营养物质，如果在蛋鸡饲粮中应用小黑麦需在饲粮中补充黄色和红色类胡萝卜素来保证鸡蛋品质。在家禽生产中，营养物质的消化率尤为重要。Zuber等[47]研究表明，在蛋鸡生产中添加小黑麦籽粒氨基酸消化率总体上较高，但各组分氨基酸消化率未进行检测。Moez等[48]研究表明，饲喂小黑麦全谷物可提高日本鹌鹑的干物质消化率，但会对平均日采食量、产蛋量和营养消化率造成负面影响。对于为何会降低采食量和产蛋量未见后续报道。

4 小黑麦中的抗营养因子

小黑麦中抗营养因子的主要成分是阿拉伯木聚糖[53]，阿拉伯木聚糖与蛋白质连接阻碍了内源酶在饮食蛋白质成分降解中的作用。小黑麦中阿拉伯木聚糖的水平与小麦相似，但不如黑麦高。Hauschild等[54]研究表明，在育肥猪的饲粮中添加含有木聚糖酶的小黑麦，其粗蛋白质表观消化率与对照组相比无显著差异，比不添加酶的小黑麦饲粮组提高5%，说明木聚糖酶能够促进小黑麦籽实在猪肠道中的消化利用效果。同时阿拉伯木聚糖也是家禽的主要抗营养因子。Mendes等[55]研究表明，在鸡的小黑麦饲粮中补充木聚糖酶时可以提高其营养物质吸收率。除阿拉伯木聚糖外，小黑麦谷物还含有相当含量的植酸磷，猪对植酸的消化不良主要是由于内源性肠道植酸酶的产生有限[56]。因此，消除小黑麦中植酸磷的影响是利用小黑麦饲料的主要问题之一。Xue等[57]在小黑麦干酒糟中添加500 FTU/kg植酸酶可提高猪的真消化率。这添加植酸酶可以有效分解小黑麦谷物籽实中的植酸磷成分。小黑麦具有较高的粗蛋白质含量和较为合理的氨基酸组成，对于非反刍动物而言具有极大的饲用潜力，但同时也应注意其抗营养物质带来的负面影响。

5 小 结

综上所述，小黑麦因其营养物质含量较高、饲养评价好等特点作为动物饲料在国内外的动物生产中已被广泛应用。在反刍动物中可以提高奶牛的日增重、泌乳量及乳脂率，减少奶牛的二氧化碳排放量，提高断奶犊牛胃肠道的发育，同时对脂肪合成有促进作用。在绵羊饲料中添加25%的小黑麦干草可以使食入氮和可消化氮含量升高，添加10%的小黑麦干草能够显著提高反刍周期、反刍时间。使用小黑麦麦麸饲喂育肥猪，可以提高日增重，降低饲料成本。饲喂小黑麦全谷物可提高鸡的干物质消化率，但当添加量超过30%时会降低蛋黄颜色。小黑麦饲料资源开发与应用不仅可提高动物产品的产量和品质，而且能节约成本。但小黑麦当中存在的高水平纤维含量以及一些抗营养因子如阿拉伯木聚糖、植酸磷等会影响动物消化吸收，限制了小黑麦的推广使用。因此，未来的研究方向应该集中研究这些抗营养因子对动物的不利影响，聚焦于动物对小黑麦的有效利用，有针对性地开发以小黑麦秸秆为主的反刍动物饲料、以小黑麦籽实为主的能量饲料，以充分利用我国的饲料资源。

致谢：

感谢河北省农林科学院旱作农业研究所刘贵波研究员对文稿所提的宝贵意见。