畜牧业作为青海省的支柱产业，其发展严重依赖天然草地。目前，青海省高寒草地面积约4 186.7万公顷，但由于过度放牧等原因，高寒天然草地退化加剧，导致青海省畜牧业中草畜矛盾问题突出[1-2]。为缓解这一矛盾，当地提出“草畜平衡”放牧和放牧+精准补饲的科学养殖模式。但“草畜平衡”放牧中草地载畜量的估算及精准补饲量取决于天然牧草的产量及营养价值。因此，关于青海省高寒天然牧草营养价值评价的研究逐渐增多。目前，关于青海省玉树市[3]、河南县[4]、称多县[5]、海晏县[6]、祁连县[7]、泽库县[8]不同类型的天然牧草营养价值评价已有相关研究报道。但相关研究仅对天然牧草的产量、营养品质、体外发酵参数等进行分析，并未综合评价天然牧草营养价值。三江源地区是青海省草地畜牧业发展的核心区域，该区域草地生态系统面积占比达70%[9]。近年来，三江源地区草地出现持续退化现象，草畜矛盾尤为突出[10]。因此，本研究选取三江源东部地区黄南藏族自治州、果洛藏族自治州、海南藏族自治州的天然牧草样品作为研究对象，分析三江源东部地区天然牧草的产量、营养成分、体外发酵参数，采用灰色关联度分析法综合评价天然牧草的营养价值，以期为三江源地区草地的可持续利用提供参考。1材料与方法1.1样品采集及处理样品采自青海省三江源东部地区，样地概况见表1。样品采集时间为2020年7月（青草期）。选取1 m×1 m样方框随机抛掷确定样方位置，采用剪刀齐地剪割，称重，记录。挑拣出石头、土块、动物粪便、毒杂草等不可食部分，晾晒至自然风干，称重，记录，粉碎，过1 mm筛，保存。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.018.T001表1样地概况项目村镇经纬度采样量海拔/m空气含氧量/%优势品种黄南藏族自治州泽库县宁秀乡宁秀村E100°45′1″N35°12′43″803 44615.44披碱草、篷子菜、小花草玉梅、画眉草海南藏族自治州同德县秀麻乡木合村E100°34′22″N34°53′14″1103 97014.52高山嵩草、金露梅、披碱草、长毛风毛菊唐古镇塞唐村E100°49′50″N34°57′11″303 95014.86高山嵩草、麻花艽、长毛风毛菊果洛藏族自治州玛沁县大武镇吾玛村E100°16′3″N34°25′44″813 76314.93高山嵩草、羊草、披碱草、长毛风毛菊1.2天然牧草产量根据样方框面积及牧草鲜样计算天然牧草鲜草产量，根据鲜草产量及牧草风干物质含量计算天然牧草干草产量和鲜干比。1.3测定指标及方法1.3.1常规营养成分采用常压恒温干燥法测定干物质（DM）含量；采用SX2-8-10马弗炉以烧灰法（600 ℃下灼烧至恒重）测定灰分含量，换算为有机物（OM）含量；采用KT200半微量凯氏定氮仪（FOSS）测定氮素含量，利用转换系数6.25换算为粗蛋白（CP）含量；采用ZDHW-HW7000B微热全自动热量仪测定总能（GE）；采用全自动纤维分析仪（SLQ-6A）参照GB/T 20806—2007[11]、NY/T 1459—2007[12]测定中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量。1.3.2体外发酵参数1.3.2.1体外发酵培养液配制选择3头体况一致的瘘管牦牛（青海省畜牧兽医科学院消化代谢试验基地试验牛）作为瘤胃液供体。试验开始前1周，牦牛自由采食燕麦青干草，自由饮水。试验当天晨饲前，经瘘管抽取3头牦牛瘤胃液，混匀共1 000 mL，经四层纱布过滤，置于预热至约39 ℃容器中保存。将过滤后的瘤胃液与人工唾液按照1∶2混匀[13]。人工唾液配方见表2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.018.T002表2人工唾液配方常量元素溶液（A液）微量元素溶液（B液）缓冲液指示剂还原剂Na2HPO4 5.7 gCaCl2·2H2O 16.12 gNH4HCO3 4.0 g刃天青100 mg1 mol/L NaOH溶液KH2PO4 6.2 gCoCl2·6H2O 1.0 gNaHCO3 35.0 g—Na2S·9H2O 625.0 mgMgSO4·7H2O 0.6 gMnCl2·4H2O 10.0 g、FeCl3·6H2O 0.8 g———加蒸馏水至1 000 mL加蒸馏水至1 000 mL加蒸馏水至1 000 mL加蒸馏水至100 mL加蒸馏水至100 mL注：“—”表示没有添加。使用加液器向每个加好牧草的样品（约0.2 g）培养管中分别加入上述混合培养液30 mL，记录相应的初始刻度值，做3个空白，转入已预热的人工瘤胃培养箱中培养（39 ℃）。1.3.2.2产气量记录当培养至3、6、9、12、24、36、40、48、72 h时，读取刻度值，计算各时间点产气量。分别抽取6、12、36和48 h体外发酵所产气体3 mL，混匀，注射进专用集气管保存，采用气相色谱法对气体中甲烷进行测定。发酵完成取出培养管，放入冰水浴中停止发酵。1.3.2.3产气动力学参数产气动力学参数估计采用Gompertz模型公式进行预测分析。GP=A×[1-e-c(t-Lag)](1)式中：GP为t时间产气量（mL）；A为理论最大产气量（mL）；c为产气速率常数（mL/h）；Lag为体外发酵产气延滞时间（h）；e为欧拉常数；t为产气时间点（h）。1.4数据统计与分析试验数据采用Excel 2007进行简单统计，采用SAS 9.3软件（One-way ANOVA）进行方差分析，Duncan's法进行多重比较。结果以“平均值±标准差”表示，P0.05表示差异显著。采用灰色关联度分析法评估三江源东部不同地区天然牧草的综合性能：以天然牧草鲜草产量、干草产量、牧草干物质、有机物、总能、粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和体外发酵理论最大产气量、产气速率、迟滞时间、干物质消化率、甲烷产量13个指标构成的数列作为子序列，分别记为Xi(k)（i=1，2，3；k=1，2，3…14），不同地区牧草中14个指标所对应的最佳值构成的数列作为母序列，记为X0(k)（i=1，2，3；k=1，2，3…14）。分析过程为：（1）数列的无量纲化处理：均值化处理。（2）两极值计算：最小值：minimink|X0(k)-Xi(k)|；最大值：maximaxk|X0(k)-Xi(k)|。（3）计算关联系数ξi。ξik=miniminkX0k-Xik+ρmaximaxkX0k-XikX0k-Xik+ρmaximaxkX0k-Xik (2)式中：ρ为分辨率系数，取值0.5。（4）计算等权关联度、权重系数ωi、加权关联度γi。δi= 1n∑k=1nξi(k) (3)ωi=δi /∑δi (4)γi=∑k=1nωi(k)ξi(k) (5)2结果与分析2.1不同地区天然牧草产量（见表3）由表3可知，同德县和泽库县天然牧草干草产量和鲜干比均差异不显著（P0.05），其中同德县天然牧草干草产量最高，鲜干比最低。玛沁县天然牧草干草产量显著低于同德县和泽库县（P0.05），而鲜干比显著高于同德县和泽库县（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.018.T003表3不同地区天然牧草生物量项目鲜草产量/(kg/hm2)干草产量/(kg/hm2)鲜干比黄南州泽库县3 958.46±1 728.371 333.63±510.96a2.95±0.61b海南州同德县3 904.19±277.961 370.25±73.36a2.82±0.06b果洛州玛沁县4 014.16±1 435.881 127.27±298.73b3.52±0.72a注：同列数据肩标不同小写字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。2.2不同地区天然牧草常规营养成分（见表4）由表4可知，玛沁县天然牧草DM及ADF含量均显著低于同德县和泽库县（P0.05）；泽库县天然牧草CP及NDF含量均显著高于玛沁县和同德县（P0.05），其中CP含量比同德县高9.9%。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.018.T004表4不同地区天牧草营养价值项目DM/%OM/%GE/(MJ/kg)CP/%NDF/%ADF/%黄南州泽库县35.07±6.40a92.64±0.9017.18±1.6114.46±1.32a47.58±5.97a25.59±5.97a海南州同德县36.58±0.27a92.18±0.2817.02±0.1813.15±0.06b43.50±0.78b25.42±0.24a果洛州玛沁县29.64±6.26b92.24±1.6617.41±1.1913.73±2.96b44.45±10.99b24.77±10.99b注：干物质以鲜样为基础；其他指标以风干样为基础。2.3不同地区天然牧草体外发酵参数2.3.1不同地区天然牧草体外发酵产气量（见表5）由表5可知，泽库县天然牧草体外发酵产气量在大部分时间点均明显高于同德县和玛沁县。泽库县天然牧草体外发酵在6 h后进入快速产气阶段。同德县和玛沁县天然牧草到24 h才进入快速产气阶段，且40 h后，产气量明显降低。泽库县天然牧草在经过快速产气阶段后至发酵72 h，始终以一定的产气速率保持产气量的增加。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.018.T005表5不同地区天然牧草体外发酵产气量项目3 h6 h9 h12 h24 h36 h48 h72 h黄南州泽库县7.37±1.0511.77±1.7923.88±4.4827.93±5.1848.53±8.2470.37±11.3287.01±12.59101.35±12.14海南州同德县6.55±1.2510.73±2.2615.21±3.0919.02±4.1931.54±6.4571.65±14.3676.57±14.7183.05±14.75果洛州玛沁县6.96±1.3212.02±2.6816.11±3.3019.40±3.7630.96±4.2471.55±8.9077.65±9.1785.27±9.25mL2.3.2天然牧草体外发酵产气动力学参数（见表6）由表6可知，泽库县天然牧草体外发酵72 h产气量及理论最大产气量均显著高于同德县和玛沁县（P0.05），泽库县天然牧草72 h产气量分别比同德县高21.47%。泽库县的体外发酵产气延滞时间显著低于玛沁县和同德县（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.018.T006表6天然牧草体外发酵产气动力学参数项目72 h产气量/mL理论最大产气量/mL产气速率常数/(mL/h)体外发酵产气延滞时间/h黄南州泽库县101.06±12.23a137.13±24.27a0.02±0.010.62±0.84c海南州同德县83.20±14.79b110.26±18.52b0.02±0.022.02±0.61a果洛州玛沁县85.27±9.25b117.08±15.58b0.02±0.001.65±0.91b2.3.3天然牧草体外发酵72 h干物质消化率及甲烷产量（见表7）由表7可知，泽库县天然牧草体外发酵72 h干物质消化率与玛沁县差异不显著（P0.05），玛沁县天然牧草体外发酵72 h干物质消化率比同德县高16.47%（P0.05）；玛沁县天然牧草体外发酵72 h甲烷产量显著高于泽库县和同德县（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.018.T007表7天然牧草体外发酵72 h干物质消化率及甲烷产量项目干物质消化率/%甲烷产量/(mL/0.2 g)黄南州泽库县74.26±12.58a2.52±0.43c海南州同德县67.24±8.75b2.91±0.66b果洛州玛沁县78.31±5.12a3.35±0.49a2.4灰色关联度分析（见表8、表9）由表8可知，参与灰色关联度分析的13个指标所占权重排序为：产气速率GECP甲烷产量迟滞时间ADFOMDMNDF干物质消化率理论最大产气量鲜草产量干草产量。由表9可知，本研究中3个地区天然牧草与假定理想牧草之间的加权关联度排序为黄南州泽库县海南州同德县果洛州玛沁县。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.018.T008表8灰色关联度分析中各指标权重占比项目鲜草产量干草产量DMOMGECPNDFADF理论最大产气量产气速率迟滞时间消化率甲烷产量权重占比5.985.348.078.078.258.248.028.177.318.278.207.858.23%10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.20.018.T009表9三江源不同地区天然牧草灰色关联度分析和综合排序项目等权关联度加权关联度综合排序黄南州泽库县0.972 70.974 21海南州同德县0.944 50.951 62果洛州玛沁县0.872 10.933 233讨论3.1三江源东部不同地区天然牧草产量评价本试验中，三江源东部天然牧草鲜草产量约为3 904.19~4 014.16 kg/hm2，干草产量最低为1 127.27 kg/hm2。陈海莲等[14]研究发现，1999—2000年，青海省南部地区天然牧草产量从11 443.00 kg/hm2降至5 429.00 kg/hm2，该趋势与本研究测得的牧草产量基本一致。郭艳红等[15]研究表明，甘肃玛曲县天然牧草7月份鲜草产量接近4 000 kg/hm2，与本试验结果相符。鲜干比能够反映牧草干物质的累积程度和放牧条件下牧草的适口性[16]。本研究中，果洛州玛沁县天然牧草鲜干比最高，导致其干草产量最低，但该地区牧草的适口性可能最佳。3.2三江源东部不同地区天然牧草营养成分评价DM和OM含量分别反映了天然牧草中累积的营养成分总量和有机养分总量。本研究中，不同地区天然牧草OM含量无明显差异，但泽库县和同德县天然牧草DM含量较高。张春林等[17]测定了青藏高原东北缘不同草地类型的牧草DM和OM含量，分别为27.06%~35.21%和92.67%~93.51%，与本研究结果一致。牧草GE值能够反映牧草所含可提供能量有机物的量。本研究中，3个地区天然牧草GE差异不显著，与OM含量差异不显著的结果相符。CP含量是评价牧草营养价值的主要指标之一。本研究中，不同地区牧草CP含量为13.15%~14.46%，且泽库县牧草CP含量最高。张春林等[17]和范小红等[6]在青藏高原天然牧草营养价值评价的研究中CP含量与本研究结果一致。鲍宇红等[18]和贺福全等[19]针对天然牧草CP含量的研究结果为10.30%和10.43%，低于本研究结果，造成差异的原因可能与草地类型有关。NDF和ADF是植物细胞壁的主要成分，其值越高，牧草整体消化率越低[20]。本研究中，3个地区牧草NDF和ADF含量与其他青海省天然牧草相关研究的结果一致[6,17]，但低于西藏天然牧草相关研究结果[18,21]。3.3三江源东部不同地区天然牧草体外模拟瘤胃发酵特性评价体外发酵气体牧草中有机物发酵产生，能够直观反映牧草可消化养分含量[22]。本研究中，泽库县天然牧草体外发酵产气量最高，与其OM、CP和NDF含量最高相吻合；泽库县天然牧草体外发酵在6 h后，即进入快速产气阶段，而同德县和玛沁县天然牧草直至24 h才进入快速产气阶段，可能是因为泽库县天然牧草中可快速降解的有机成分含量较高。杜雪燕等[23]通过体外发酵法测定青海省河南县青草期天然牧草体外发酵48 h产气量为80.35 mL，与本研究结果一致。海存秀[24]对青海省大通县天然牧草进行体外发酵，发现天然牧草48 h产气量不足60 mL，与本研究结果不符，原因可能是瘤胃液供体、牧草营养价值等不同。本试验中，同德县和玛沁县天然牧草体外发酵至48 h后，产气基本停止，而泽库县天然牧草体始终以一定速率产气，表明该地区牧草营养价值更高，发酵潜力更强；泽库县天然牧草体外发酵72 h产气量及理论最大产气量均最高，进一步证明该地区牧草具有更高的营养供给潜力。不同地区天然牧草体外发酵产气速率差异不显著，表明体外发酵产气速率与牧草营养价值无相关关系，与汤少勋等[25]的推测一致。本试验中，泽库县天然牧草产气迟滞时间最低，与产气动态结果相吻合，进一步表明该地区牧草中可快速降解的有机成分含量较高。泽库县天然牧草体外发酵72 h干物质消化率接近75.00%，比同德县高16.47%。薛艳峰等[26]和姚喜喜等[7]采用同样方法测定的青海省天然牧草干物质消化率均高于60%，与本研究基本一致。本试验中，玛沁县天然牧草体外发酵72 h甲烷产量最高，而泽库县最低。饲料中粗纤维含量越高，微生物发酵产生的甲烷越少。但本研究中，泽库县天然牧草NDF含量最高，体外发酵甲烷产量却最低。可能是因为甲烷产量除了受饲粮粗纤维影响外，还受饲料脂肪、糖类等含量的影响[27]。本研究中，天然牧草体外发酵甲烷产量平均值为2.94 mL/0.2 g。杨博[28]、姚喜喜等[29]测定天然牧草体外发酵甲烷产量为5~7 mL/0.2 g，与本试验结果相差较大。李斌等[30]研究发现，芦苇体外发酵甲烷产量最低为2.08 mL/0.2 g，与本研究结果一致。3.4三江源东部不同地区天然牧草综合评价本研究选取牧草产量、营养品质及体外发酵相关的13个指标进行灰色关联度分析，对三江源东部不同地区天然牧草进行了综合评价，结果表明，对天然牧草综合性能影响最大的3个因素分别为体外发酵产气速率、能量及粗蛋白含量。三江源东部3个地区天然牧草各项指标综合评价的排序为：黄南州泽库县海南州同德县果洛州玛沁县。4结论三江源东部不同地区天然牧草鲜草产量基本一致，但果洛州玛沁县天然牧草水分含量较高。黄南州泽库县天然牧草总能值、有机物、中性洗涤纤维及粗蛋白含量均最高，因此营养价值相对较高。在模拟瘤胃体外发酵过程中，黄南州泽库县天然牧草产气量最高，迟滞时间最短，但甲烷产量却最低，因此营养供给潜力相对较高。综合产量、常规养分及体外发酵参数综合分析表明，黄南州泽库县天然牧草综合性能最佳。