紫花苜蓿具有种植面积广、历史悠久、适应性好、营养成分丰富等特点,主要在我国西北、东北、华北和华中等优势产业区域种植[1]。苜蓿属于多年生草本豆科植物,含有多种矿物元素以及各类满足动物机体生长所需的维生素,蛋白含量高达17%~24%[2]。苜蓿干草氨基酸种类齐全、含量高,且含有多种药效氨基酸,具有一定的药用价值[3]。苜蓿干草中粗纤维含量为40.6%,钙含量为1.5%~1.9%[4],是禾本科牧草的6倍左右。挥发性脂肪酸(VFA)是能量供应的主要物质。研究发现,单位重量苜蓿干草能够产生VFA 80.02 mmol/L,高于玉米青贮(67.67 mmol/L)和玉米酒糟蛋白(DDGS)(74.18 mmol/L)。VFA中乙酸是合成乳脂的前体,苜蓿干草中乙酸产量在粗饲料中最多,饲喂苜蓿干草可能比饲喂玉米秸秆、玉米青贮提高乳脂率0.2%~0.3%[5]。苜蓿的加工工艺很多。将苜蓿制成青贮后,气味芳香、易消化,能够解决反刍动物因大量青饲引起瘤胃胀气问题,还能够解决夏季苜蓿干草制备过程中的霉变问题。将苜蓿制成草粉可以减少咀嚼,加速在家畜体内的消化,提高饲料的转化率。将苜蓿晒制成苜蓿干草具有易消化、适口性好等特点,是反刍动物冬春两季的优质饲粮。苜蓿干草在晒制过程中很容易受到天气等一些因素的影响,出现霉变、叶片脱落等现象,影响其营养成分。因此,高质量的苜蓿对畜产品的质量和安全起着决定性作用。苜蓿的饲用价值评价是对苜蓿品质的一种综合评定,是饲料行业关注的重点,不仅可以有助于合理利用苜蓿,还可以指导苜蓿干草产品加工,对畜牧业的可持续发展至关重要。1苜蓿干草饲用价值的评定方法近年来,我国苜蓿生产不能满足市场需求。研究苜蓿的饲用价值、提高苜蓿产量已经成为苜蓿生产中迫切需要解决的问题。由于苜蓿干草工业化生产时间并不长,所以关于苜蓿干草饲用价值评定方法的研究也不多。目前的评价方法主要有物理评价法、湿法分析、近红外光谱法、CNCPS评价法。1.1物理评价法物理评价法主要从茎叶比、鲜干比、产草量3个方面评价苜蓿干草的营养价值。苜蓿主要收获茎叶部分,茎中的蛋白质含量远远低于叶子中的蛋白质含量,可见茎叶比是评价苜蓿品质的重要指标[6]。茎叶比小说明叶片多、营养成分高、牧草质量好,在生产中的经济效益也会得到提高[7]。鲜干比是衡量苜蓿品质的重要指标[8]。鲜草与干草重量的比值即是鲜干比,比值大小代表苜蓿干草干物质(DM)含量和可利用程度[9]。鲜干比越高,蛋白含量越高,适口性就越好,苜蓿品质也就越高[10-11]。产草量是衡量苜蓿经济价值最重要的指标[9],产草量高的苜蓿有种植推广的价值,产草量低无种植价值。另外可观察苜蓿的株高、分枝数、颜色、叶量、气味、适口性、病虫害等。研究表明,株高反映牧草发育过程中的生长状况和氮吸收的能力[12],是影响牧草产量的重要指标,株高对苜蓿饲草有增产效果,即株高与产草量相关性较高[13]。高质量苜蓿具有叶片多(50%~60%)、颜色青绿、含水量丰富(15%~18%)、无病虫害影响、含少量杂草、无泥土等杂质的优点[14]。刈割时机不对或受淋雨影响,苜蓿呈现淡黄色或浅白色,叶片含量低(35%~45%),伴有腐臭和霉味。劣质苜蓿干草营养物质流失,消化率比新鲜时降低12%,易于危害家畜健康[15]。1.2湿法分析湿法分析是样品通过化学试剂处理后测定营养指标的方法。目前苜蓿干草的营养价值评定主要在粗纤维(CF)、粗蛋白(CP)和能量3个方面[16]。苜蓿干草的饲料营养成分CF、CP、粗脂肪(EE)、水分(H2O)、灰分(Ash)和无氮浸出物(NFE),通常采用概略养分分析法评定,此法一直沿用至今[17]。《美国和加拿大饲料营养成分与营养价值手册》与《日本标准饲料成分表》对苜蓿干草营养价值的评定,在纤维方面均采用CF指标。但仅用概略养分分析法不能够精确划分苜蓿干草中每一类营养成分,不能够准确、全面地评价苜蓿干草品质。目前,我国苜蓿干草品质分级标准参照2018年苜蓿干草质量分级(T/CAAA 001—2018,见表1)[14]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.06.035.T001表1苜蓿干草质量分级(DM)等级粗蛋白质/%中性洗涤纤维/%酸性洗涤纤维/%相对饲用价值杂类草含量/%粗灰分/%水分/%特级≥22.034.027.0185.03.0——优级≥20.0,22.0≥34.0,36.0≥27.0,29.0≥170.0,185.03.0——一级≥18.0,20.0≥36.0,40.0≥29.0,32.0≥150.0,170.0≥3.0,5.012.5≤14.0二级≥16.0,18.0≥40.0,44.0≥32.0,35.0≥130.0,150.0≥5.0,8.0——三级16.044.035.0130.0≥8.0,12.0——Van Soest提出洗涤纤维分析体系,将粗纤维分解为中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)和酸性洗涤木质素(ADL),计算得出纤维素、半纤维和木质素的含量。粗纤维体系适用于单胃动物,因此洗涤纤维分析体系比粗纤维体系更有助于评定高产奶牛饲料,能够根据瘤胃微生物利用特点区分牧草[18-19]。洗涤纤维分析体系是干草纤维评定的常规方法,在世界范围内推广。常采用ADF预测牧草消化率,NDF预测采食潜力[16]。纤维品质影响苜蓿干草营养价值。张吉鹍等[20]提出可发酵纤维指数(FFI),通过检测牧草的NDF、ADF、ADL指标,将NDF当作底物在动物机体内进行降解,计算NDF在瘤胃内的降解率。此方法将纤维的可利用与不可利用部分结合起来,能够科学地评定牧草品质。张新慧等[21]测定豆科牧草中野生大豆的FFI为2.1,苜蓿干草为1.2,说明野生大豆的纤维品质高于苜蓿干草。苜蓿干草蛋白质营养评定方面,新蛋白质体系中评定饲料营养价值最重要的部分是瘤胃降解率。目前蛋白质瘤胃降解率测定有五种方法:体内法(in vivo)、尼龙袋法(in situ)、体外法(in vitro)、溶解度法和酶解法[22]。体内法与动物的生理条件相似,结果准确可靠、真实性较高,虽然误差较大,但仍是评定首选参考标准[23]。尼龙袋法是将具有一定粉碎度的待测样品装入统一规格的尼龙袋,在不同阶段将尼龙袋放入瘘管动物瘤胃培养,经一段时间的降解,取出袋,对袋中样品残渣进行分析,得到不同时间段饲料样品中营养物质的降解率和有效降解率[24]。此法操作相对简单、耗费低,但对大量样本评价时,会受时间和动物数量的限制。达勒措[25]用尼龙袋法测定苜蓿、稻草等5种粗饲料不同时间段的瘤胃降解率,结果表明,在所有培养时间下,苜蓿的DM、CP、NDF降解率均高于其他粗饲料。体外法是将粗饲料放入培养基,模拟瘤胃环境测定降解率,包括短期瘤胃法、体外产气法和长期瘤胃法。短期瘤胃法用发酵罐培养瘤胃液和粗饲料,评定粗饲料可消化性,但误差较大。体外产气法是在体外用瘤胃液消化粗饲料产生气体的比率,估测有机物消化率的方法。此法操作简单、成本小、节约时间,不受试验动物数量的限制,但底物、微生物种群等影响产气量,影响体外法的准确性,因此凭产气量测定消化率是不可靠的,需与微生物蛋白产量、VFA等一同综合考虑。长期瘤胃法是在短期瘤胃法的基础上,用仪器进行持续培养。此法优点是持续、稳定地估测粗饲料的动态降解率。运用此法较成功的有Czerawski(1986)建立的Rusitec装置、Hoover(1989)研制的CC装置、王加启和冯仰廉(1993)研制的持续模拟装置(RSI)以及孟庆翔(1999)研制的双外流连续培养系统[23]。溶解度法是将饲料蛋白质降解率按照其在特定缓冲液中的溶解度评定饲料营养的方法。此法操作简单且不需要试验动物,但测定结果受到较多因素影响[22]。酶解法多用于单胃动物。在实验室条件下,利用特定的酶溶液代替瘤胃液体外降解饲料蛋白质,主要利用酶的专一性对样品进行评估。苜蓿中能量丰富,能够满足家畜日常生命活动中的所有能量。关于苜蓿干草能量全面评价的研究报道较少,多数测定苜蓿的代谢能(ME)、总能(GE)值。1.3近红外光谱技术(NIRS)NIRS诞生后使粗饲料的测定更准确迅速[26]。近红外光是波长在780~2526 nm之间的电磁波,记录待测样品的含氢基团光谱吸收的信息,通过化学计量学对样品定性或定量分析[27]。NIRS能够在很短时间内得到CP、NDF、ADF指标,计算得到可消化干物质(DDM)、干物质采食量(DMI)、相对饲用价值(RFV)。刘哲等[28]发现,NIRS建立的CP、ADF、NDF、Ash、DM、Ca的预测模型,能够快速评价天然牧草品质,但P、EE、ADL预测模型效果不理想。纳嵘等[29]分别利用NIRS和常规化学分析法,分析20个不同来源的苜蓿干草样品中的水分、CP、EE、Ash、ADF和NDF的含量,结果表明,与常规化学分析相比,NIRS预测模型更适用于苜蓿干草样品中CP、EE、Ash、ADF和NDF的检测,但不适用于水分含量检测,需对模型进行优化。王秀华等[30]探究利用NIRS测定苜蓿干草品质的可行性,通过比较常规方法与NIRS对苜蓿各项指标的测定结果,表明利用NIRS测定CP、Ash、NDF、ADF、P、DM含量的可信度较高。郭涛[31]利用NIRS建立的苜蓿干草6种营养成分的预测模型,构建的DM和NDF预测模型用于实际生产的精确预测。由于不同地区苜蓿干草品种、营养成分含量及气候、土壤等因素不同,可能导致各个预测模型之间出现差异。将NIRS应用于苜蓿干草营养成分分析,需要针对不同地区、不同土壤分别建立近红外快速检测模型,更好地为家畜日粮配置提供精准参考。1.4CNCPS体系根据反刍动物的瘤胃功能、饲草的营养价值和微生物生长特点,康奈尔大学提出CNCPS分析法。饲草的蛋白质和碳水化合物划分为可降解和不可降解两部分[32]。主要优点是把饲料的化学成分与动物的消化吸收结合起来,使饲料的营养价值评定结果更准确[33]。殷满财等[34]用CNCPS法分析青海地区6种粗饲,结果表明,苜蓿干草中总碳水化合物(CHO)和NDF含量最低,CP和非结构性碳水化合物(CNSC)含量最高,具有良好的营养价值。孙红红等[35]采用CNCPS法评价9种青山羊常用粗饲料的营养价值,研究表明,苜蓿干草CP、Ash含量高于其他粗饲料,不可利用蛋白含量低,CNSC含量高,为优质粗饲料。周玉香等[36]用CNCPS评价宁夏地区9种反刍动物常用饲料的营养价值,结果表明,苜蓿干草的营养价值高于玉米秸秆和稻草。冯雷雨[37]使用CNCPS体系评价苜蓿干草、构树和燕麦草的营养价值,研究表明,苜蓿干草CP含量为17.5%,高于构树和燕麦草。2苜蓿干草在反刍动物生产中的应用随着畜牧业的不断发展和饲料需求量的增加,苜蓿干草在反刍动物的饲粮搭配、提高生产性能和改善动物健康状况方面发挥着重要作用。褚海义等[38]研究发现,饲粮中添加不同比例的苜蓿干草可以提高奶牛的DMI和NDF的表观消化率,添加30%最佳。赵淑敏等[39]研究表明,使用1∶3的燕麦干草和苜蓿干草组合饲喂奶牛显著提高奶牛的DMI,改善乳品质,提高生产性能,增加收益。贾泽统[40]研究苜蓿干草与燕麦干草不同配比对奶牛生产性能的影响,结果表明,使用3∶1配比的苜蓿干草和燕麦干草饲喂奶牛时,DM、CP、NDF表观消化率和氮利用率最高,能够提高奶牛的DMI、平均产奶量、乳脂率,提高经济效益。在肉牛方面,张颖等[41]研究科尔沁肉牛6种常用粗饲料的瘤胃降解特性,结果表明,苜蓿干草DM、CP、NDF、ADF的肉牛瘤胃有效降解率均高于其他5种粗饲料,说明苜蓿干草对肉牛的营养价值较高。张伟华[42]研究苜蓿干草对荷斯坦犊牛生长性能的影响,结果发现,在犊牛饲粮中添加26%的苜蓿干草可以提高DMI和日增重,能够改善犊牛的体况和瘤胃健康。赵佩荣等[43]研究苜蓿干草饲喂方式对犊牛生长性能的影响,结果表明,犊牛饲粮中添加苜蓿干草能够显著提高犊牛断奶前的DMI,且不论何种方式饲喂犊牛均能够提高犊牛瘤胃液pH值。Madruga等[44]发现,犊牛饲粮中添加19%苜蓿干草比添加10%大麦秸秆更能够提高犊牛的DMI,能够延长反刍时间,降低瘤胃酸中毒的风险。马先锋等[45]用1∶1的苜蓿干草和裹包青贮甜高粱组合饲喂肉羊,结果产生较好的育肥效果,提高经济效益。刘旭蕾等[46]比较饲粮中添加苜蓿干草和添加玉米秸秆对断奶绒山羊羔羊生长性能的影响,结果表明,添加40%苜蓿干草能够使断奶绒山羊羔羊的日增重显著提高。武治云等[47]发现,苜蓿干草通过微生物发酵后饲喂肉羊,提高肉羊的平均采食量和日增重,提高营养物质的表观消化率及肉羊的免疫机能。赵子鑫[48]研究在7∶3精粗比下苜蓿干草替代小麦秸秆对断奶羔羊生长性能的影响,结果表明,用50%苜蓿干草代替小麦秸秆能够提高断奶羔羊的日增重,促进断奶羔羊对脂肪的积累和利用,促进瘤胃组织上皮的发育,增加吸收营养物质的能力。吕明等[49]发现,在2周龄时对哺乳奶山羊羔羊补饲苜蓿干草能够缓解因断奶应激引起的DMI和平均日增重下降,促进瘤胃发育,血浆生化指标无异常。马万浩[50]研究表明,在湖羊育肥期前饲喂含10%苜蓿干草的开食料能够显著提高育肥期的平均日增重,促进瘤胃发育,降低育肥期养分表观消化率。3展望目前,提高苜蓿干草质量是提升我国苜蓿干草市场占有率的关键。但苜蓿干草饲用价值的评价仍需综合考虑。如物理评价虽直观,但各项指标无统一标准,易受评价者主观影响。湿法分析处理程序烦琐,需熟练操作,消耗大量的化学试剂,对人体健康和环境不利。CNCPS法的应用,需考虑地貌、气候、饲料来源以及饲喂方式等因素。未来,需探索一套适用我国的苜蓿评价体系,以便更全面、科学、合理地评价苜蓿干草的营养价值,科学使用苜蓿饲草资源,提高经济效益。
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