新疆是我国最大的棉产区。国家统计局公布数据显示,2022年新疆棉花播种面积为249.69万hm2[1]。棉花的大规模种植产生了大量的棉副产品资源,新疆棉籽饼粕年产约145.56万t、棉花秸秆年产1 498.14万~1 872.68万t、棉籽壳年产约84.10万t、棉渣年产约210万t[2]。新疆属于温带大陆性气候,干旱少雨,沙漠化严重,载畜能力有限。近几年,随着畜牧业的快速发展,饲草料短缺,棉花秸秆、棉籽粕、棉籽壳及棉渣等棉副产品已在畜禽生产中得到应用。目前,棉花秸秆、棉籽壳和棉渣作为粗饲料来源主要用于饲喂反刍动物,在单胃动物(如猪、鸡、鹅)生产中的应用报道较少。棉籽粕作为新疆不可缺少的蛋白饲料来源之一,在畜禽养殖中应用较为广泛。但由于棉副产品中含有许多抗营养因子,影响了畜禽对营养物质的吸收利用,同时对畜禽的生长、发育和繁殖会造成不利影响,实际生产中通常使用低棉酚、发酵或脱毒的棉副产品[3]。本文对棉副产品的营养特点及其在畜禽生产中的应用进行了综述,以期为棉副产品在畜禽养殖生产中的合理利用提供参考。1棉副产品的营养特点及抗营养因子1.1棉副产品的营养特点1.1.1棉花及棉副产品2022年,新疆棉花总产量539.1万t,占全国棉花总产量的90%以上[1]。棉花的大面积种植使其棉副产品资源十分丰富,以皮棉(脱籽除杂后的棉花)产量539.1万t计算,棉副产品合计为3 069.1万t[4],其中棉花秸秆、棉籽粕、棉籽壳和棉渣均可作为畜禽养殖业的饲料。棉副产品种类及生产流程见图1[5]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.03.027.F001图1棉副产品种类及生产流程1.1.2棉花秸秆的营养特点与玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆相比,棉花秸秆中粗蛋白、纤维素、木质素和磷含量偏高。棉花秸秆及其他农作物秸秆的营养成分见表1[6-7]。林为民等[8]测定了新疆不同种植棉区中棉花秸秆主要部位营养成分,发现棉叶中的营养成分比较丰富,粗蛋白含量为12.03%~18.15%,钙、磷含量高于棉花秸秆其余部位;细棉秆和棉桃壳含有较高的粗蛋白,其中棉桃壳粗蛋白最高可达9.03%。由此可见,棉花秸秆营养组成较为丰富,其主要营养成分基本可以满足动物的营养需要,可作为粗饲料使用。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.03.027.T001表1棉花秸秆及其他农作物秸秆的营养成分(干物质基础)项目玉米秸秆水稻秸秆小麦秸秆棉花秸秆粗蛋白5.704.704.506.61纤维素33.6033.0040.3038.37半纤维素32.5026.0024.5014.40木质素4.605.207.9027.68钙0.620.750.170.34磷0.090.060.050.15%1.1.3棉籽粕的营养特点棉籽粕是棉籽经过压榨去油加工后的副产品,是畜禽饲料中优质低廉的植物性蛋白质饲料资源。MA等[9]测定棉籽粕的中性洗涤纤维含量为12.2%~18.2%,酸性洗涤纤维含量为8.0%~12.1%,钙含量为0.6%~0.7%,磷含量为0.3%~0.5%。棉籽粕富含丰富的氨基酸,但氨基酸组成不平衡[10],若用于畜禽养殖,需添加一定量的赖氨酸和蛋氨酸[11]。1.1.4棉籽壳的营养特点棉籽壳是经过棉籽剥壳得到的副产品,因含有部分未脱净的棉仁,反刍动物喜采食。棉籽壳的营养成分见表2[12-15]。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.03.027.T002表2棉籽壳的营养成分(干物质基础)序号粗蛋白粗脂肪中性洗涤纤维酸性洗涤纤维灰分文献来源15.523.4679.4061.67—普宣宣等[12]24.591.0183.3965.778.83苏玲玲等[13]35.432.48——4.63贾瑜艳等[14]46.231.25——4.56ZANINE等[15]注:“—”表示文献未提及。%由表2可知,棉籽壳的粗蛋白含量为4.59%~6.23%,粗脂肪含量为1.01%~3.46%,中性洗涤纤维含量为79.40%~83.39%,酸性洗涤纤维含量为61.67%~65.77%,灰分含量为4.56%~8.83%。1.1.5棉渣的营养特点棉渣是采棉机收获棉花时产生的棉叶、细枝、短绒及棉桃壳等混合物,因含有大量的棉叶、细枝和棉桃壳,具有较好的适口性。冯东河等[16]测定棉渣粗蛋白含量为11.45%,粗脂肪含量为4.32%,中性洗涤纤维含量为40.25%,酸性洗涤纤维含量为37.29%,钙含量为2.52%,磷含量为0.21%。由测定结果发现,棉渣营养成分丰富,粗蛋白含量较高,中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量低于棉花秸秆和棉籽壳,具有较好的适口性,可作为草食动物粗饲料资源开发利用。1.2棉副产品中的抗营养因子1.2.1游离棉酚棉酚俗称棉毒素,分为游离态和结合态两种形态。游离态棉酚毒性较大,易与其他物质发生各种化学反应产生毒性,在体内可与蛋白质和铁等结合,使机体内的某些功能蛋白酶失去活性,与铁结合易造成缺铁性贫血[17];游离态棉酚可提高血管壁的渗透性,使受害组织发生血浆性渗润[18];游离态棉酚能够降低棉籽粕中赖氨酸的有效利用率,影响动物的繁殖性能[19],扰乱动物机体正常的生理机能[20]。日粮中游离棉酚浓度过高会造成动物急性中毒,并且棉酚在动物体内会产生积累效应,长时间摄入低浓度棉酚也会造成动物中毒[21]。我国《饲料卫生标准》(GB 13078—2017)[22]规定了游离态棉酚在各种饲料中的安全使用限量(见表3)。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.03.027.T003表3游离棉酚在各种饲料中的安全使用限量项目羔羊精料补充料其他羊精料补充料犊牛精料补充料其他牛精料补充料家禽(产蛋鸡除外)配合饲料猪(仔猪除外)配合饲料含量≤60≤300≤100≤500≤100≤60mg/kg1.2.2单宁植物单宁主要分布在棉花的茎秆、叶片、棉桃中,含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素。单宁的抗营养性主要表现在以下3个方面:单宁与糖蛋白、唾液蛋白作用产生一种苦涩味[23],影响动物食欲;单宁和金属离子结合后可抑制酶的活性,进而对蛋白质和电解质的利用率产生影响[24];单宁可以通过抑制瘤胃消化酶及消化道内的微生物活性,减少小肠壁对营养素的吸收,防止胃部排空,提高饱腹感[25]。1.2.3植酸植酸主要以钙、镁等复盐的形式广泛存在于棉花的茎、叶及棉桃中。植酸和金属离子络合成稳定的络合物,降低了动物机体对电解质的吸收与利用;植酸可以络合蛋白质分子,降低蛋白质的生物效价,导致消化酶活性下降或失活,进而影响蛋白质、脂肪以及淀粉等的消化、吸收和利用[26]。1.2.4环丙烯脂肪酸环丙烯脂肪酸是存在于棉籽产品中的一类抗营养因子。畜禽摄入一定量含有环丙烯脂肪酸的饲粮会出现各种不良生理反应,其中主要包括:桃红蛋及异形蛋的产生;干扰母鸡的脂肪酸代谢,改变鸡蛋中的脂肪酸分布[27];降低生产性能,增加死淘率;降低种蛋的受精率和孵化率,影响哺乳动物的繁殖能力。2棉副产品在畜禽养殖业中的应用2.1棉副产品在反刍动物生产中的应用2.1.1棉副产品在肉牛生产中的应用棉花秸秆是棉花生产中产生的主要副产物,含有丰富的粗蛋白和纤维素,是新疆肉牛育肥主要的粗饲料来源。柴绍芳等[28]研究发现,与粉碎棉花秸秆相比,发酵棉花秸秆显著降低了肉牛饲粮中精饲料和青干草的用量,同时饲喂发酵棉花秸秆使肉牛增重提高了78.9%。岳斌[29]研究发现,与对照组相比,使用20%、30%和40%微贮棉花秸秆饲喂肉牛,肉牛的平均日增重分别提高了36.7%、62.7%、54.3%,其中饲喂30%和40%组的肉牛生长速度较快。棉籽粕中含有游离棉酚,反刍动物的瘤胃具有发酵解毒功能,能够削弱棉酚的毒害作用,因此,反刍动物对棉籽粕的耐受能力优于单胃动物。ZINN等[30]研究发现,育肥牛生产中,棉籽粕的添加量不应超过干物质采食量的16%,较高的棉籽粕水平会显著降低育肥牛的日增重、饲料转化率和棉籽粕的净能值。艾比布拉·伊马木等[31]报道,在添加水平合理的前提下,精料配方中的棉籽粕可替代豆粕,并能够提高肉牛的育肥效益。棉籽壳是育肥肉牛饲粮中较好的纤维来源。棉籽壳替代部分饲粮粗饲料时,能够通过改善粗饲料的适口性,增加育肥肉牛的采食量,促进肉牛生长,进而提高肉牛的胴体品质和屠宰率[32]。由于大部分棉酚存在于棉籽中,使用棉籽壳作为肉牛育肥日粮时,能够降低肉牛棉酚中毒的可能性,增加肉牛的采食量,降低饲料转化率[33]。2.1.2棉副产品在奶牛生产中的应用由于棉花秸秆质地较硬,直接用于饲喂奶牛,适口性差,消化率低,一般进行微贮处理后再饲喂。林为民等[34]研究发现,与对照组相比,泌乳奶牛饲喂微贮棉花秸秆后的乳蛋白和乳脂肪有增高的趋势。BRODERICK等[35]报道指出,棉籽粕能够显著增加奶牛的采食量和奶产量,并对奶牛健康无不良影响,这与WANAPAT等[36]的研究结果一致。郭春燕等[37]研究表明,发酵棉籽粕等量替代日粮中20%的棉籽粕,对荷斯坦奶牛产奶量及乳成分无明显影响。在奶牛饲粮中添加12%以内的棉籽粕部分替代豆粕能够明显提高产奶量,且对乳成分无明显影响[38]。棉籽壳在奶牛生产中应用较少,一般不直接饲喂。院江[39]研究发现,采用低发酵棉籽壳等量替代日粮未发酵棉籽壳对奶牛产奶量及乳成分无显著影响,表明棉籽壳发酵与否在一定范围内对反刍动物的影响不大。杨喜峰[40]给中国荷斯坦奶牛每天饲喂3 kg发酵棉籽壳,结果发现,发酵棉籽壳能够有效提高奶牛的乳脂肪、乳蛋白和非脂固形物含量,与对照组相比,产奶量提高83.7%;而且发酵后的棉籽壳适口性好,提高了奶牛采食量和饲料吸收率。2.1.3棉副产品在羊生产中的应用棉花秸秆在羊生产中应用较为普遍,既能够减少资源的浪费,也可以降低饲养成本,提高经济效益。张志军等[41]研究发现,育肥绵羊的饲粮中棉花秸秆的添加量最高可达30%,对机体健康和消化代谢无不良影响。孙秀青等[42]研究表明,以20%和40%的棉花秸秆饲喂绵羊,绵羊采食量会随着棉花秸秆添加比例的提高而增加,但添加40%棉花秸秆组的绵羊体增重显著低于对照组和20%组,综合分析绵羊饲粮中添加20%的棉花秸秆饲喂效果较好。袁玖等[43]研究发现,在小尾寒羊饲粮中添加7%、14%和21%替代部分苜蓿,显著提高了饲粮原料间的组合效应值,节省了苜蓿干草的使用量,降低了饲养成本。牛明强等[44]研究发现,饲粮中添加棉籽粕替代豆粕对育肥羊的生长性能和屠宰性能无负面影响,表明使用棉籽粕替代豆粕作为饲料蛋白源可行,且与饲喂豆粕相比,饲喂棉籽粕组利润提高了1.87%。ALEMU等[45]研究发现,在饲粮中添加棉籽粕可显著提高山羊的采食量和日增重,还对粗蛋白消化率和屠宰性能产生了积极影响。在羊生产中,棉籽壳的添加量取决于羊所处的生长阶段和棉籽壳中棉酚的含量。吐尔逊帕夏等[46]研究表明,一定比例的未脱毒棉籽壳可作为雄性细毛羊日粮饲料,对提高胴体重和净肉质量具有积极影响。WHITNEY等[47]使用不同比例的棉籽壳替代高粱饲喂羔羊,发现棉籽壳可替代日粮中30%的高粱,饲喂效果优于替代10%和20%的高粱组,并对羔羊生长性能等指标无显著影响。此外,也有学者对棉籽壳在肉羊育肥饲料的安全性进行了研究,表明在育肥羊饲料中添加不超过30%的棉籽壳不会对畜产品质量的安全性产生负面影响[48]。因此,棉籽壳在育肥阶段肉羊饲粮中添加量低于30%不会影响动物的生产性能,但种用公羊养殖中不建议添加棉籽壳。2.2棉副产品在家禽生产中的应用棉花秸秆和棉籽壳作为主要的粗饲料来源,在家禽养殖中应用较少。由于我国家禽养殖规模的扩大和饲料资源的短缺,将棉籽粕用于家禽饲粮中越来越普遍。2.2.1棉副产品在蛋鸡生产中的应用近年来,棉籽粕在蛋鸡生产中的应用主要集中在游离棉酚对蛋鸡生长性能、产蛋性能、蛋品质的影响。滑鹏欢等[49]在蛋鸡饲粮中分别添加5%、10%、15%和20%的棉籽粕,结果表明,添加15%和20%的棉籽粕显著提高了蛋鸡的料重比,但蛋鸡的产蛋率、蛋重和采食量显著降低,建议棉籽粕添加量不超过10%。HE等[50]在蛋鸡饲粮中添加不同比例的低棉酚棉籽粕,结果发现,在第46~51周,添加18.9%低棉酚棉籽粕组的采食量、蛋重、哈夫单位、蛋白高度和蛋清蛋白含量显著降低,但蛋壳强度、蛋壳厚度和蛋黄颜色均未受到影响,低棉酚棉籽粕在蛋鸡饲粮中的适宜添加量为9.8%,此时蛋鸡的料重比最佳,且对蛋鸡产蛋量、蛋品质和健康无不利影响。LU等[51]在蛋鸡饲料中添加2%、4%和8%的发酵棉籽粕,结果发现,发酵棉籽粕可显著提高高龄蛋鸡的产蛋性能、蛋品质、肠道屏障功能,促进卵泡发育,以添加4%发酵棉籽粕效果较好。综上所述,棉籽粕在蛋鸡饲料中的适宜添加量为3%~10%,而在实际生产中,棉籽粕的使用量会根据棉籽粕的脱毒情况而有所差异。2.2.2棉副产品在肉鸡生产中的应用在肉鸡生产中,棉籽粕的应用研究主要集中在生长性能、屠宰性能、肉品质和肠道菌群等方面。NIU等[52]报道,在肉鸡饲料中加入6%的发酵棉籽粕可以有效减少肉鸡腹部和皮下脂肪的沉积,显著提高了肉品质。TANG等[53]在饲粮中添加8%的发酵棉籽粕,结果发现,黄羽肉鸡日增重和采食量显著提高。魏莲清等[54]发现,给科宝肉鸡饲喂不同水平的发酵棉籽粕,发现肉鸡料重比显著降低,肉鸡饲喂6%发酵棉粕效果较好。ABDALLH等[55]报道,在不影响生长发育的情况下,肉鸡饲粮中添加微生物酶制剂可使棉籽粕高比例替代豆粕,替代比例可达18%;在饲粮中加入一些生物酶能够有效改善棉籽粕的营养价值。日粮中加入20%发酵棉籽粕不会对肉鸡的生长发育产生不利影响,且经济效果优于豆粕[56]。研究发现,在一定条件下,使用发酵棉籽粕代替大豆粕能够显著提高肉鸡盲肠内的乳酸菌等益生菌数量,改善其胃肠功能,促进肉鸡对饲料的消化[57]。2.2.3棉副产品在鹅生产中的应用章双杰等[58]在肉鹅育肥料中分别添加了3%、5%和8%的棉籽粕,结果表明,肉鹅饲料转化效率随着棉籽粕添加比例的提高而增加,但肉鹅的增重和屠宰性能显著降低;综合分析,在育肥期肉鹅饲粮中棉籽粕的适宜添加量为5%。申佳佳等[59]在28~70日龄马岗鹅饲粮中添加不同比例的发酵棉籽粕,结果发现,饲喂过高比例的发酵棉籽粕对马岗鹅的生长性能、屠宰性能、肠道发育以及饲料转化率产生了负面影响,建议28~70日龄马岗鹅饲喂发酵棉籽粕不超过20%。YU等[60]研究表明,使用不同比例的棉籽粕替代豆粕饲喂江南白鹅对其屠宰性能和肉品质影响不显著,但全量或高比例棉籽粕替代豆粕显著影响了白鹅胸肌氨基酸和脂肪酸的组成。综上所述,棉籽粕在肉鹅饲料中的适宜添加量为5%,发酵棉籽粕可部分替代豆粕,其添加量不宜超过20%。2.3棉副产品在猪生产中的应用在实际的生产中,一般会使用低棉酚棉籽粕或发酵棉籽粕完全或部分代替全价料中的豆粕,并且不会对猪的生长和健康造成不利的影响。DA SILVA等[61]分别在育肥猪饲粮中添加5%、10%、15%的低棉酚棉籽粕,结果表明,添加15%的低棉酚棉籽粕显著降低了营养物质的消化率,但未影响动物的生长速度,建议添加量不超过15%。蔡东东等[62]研究发现,在仔猪日粮中添加14%发酵棉籽粕显著提高了仔猪的生长性能,降低了腹泻率。敖维平等[63]研究表明,日粮中添加4%、6%的棉籽粕代替等量豆粕对育肥猪的生长肥育性能无负面影响,且降低了饲料成本。GU等[64]研究发现,采用发酵棉籽粕替代日粮中部分豆粕改善了仔猪的生长性能、免疫功能和抗氧化性能以及营养物质的表观消化率,这可能是断奶仔猪的肠道菌群发生改变所致。综上所述,在猪生产中使用棉籽粕或发酵棉籽粕替代豆粕安全可行,在仔猪阶段饲喂适量发酵棉籽粕不仅提高了生产性能,也降低了腹泻率,其适宜添加量在14%以内;生长猪饲料中添加4%~15%棉籽粕或低棉酚棉籽粕部分替代豆粕不会对生长猪产生不利影响。3展望我国棉副产品营养丰富、产量稳定、价格低廉,尽管棉副产品中所包含的抗营养因子对畜禽具有毒害作用,但若对棉副产品的添加量进行控制、进行脱毒处理、补充相应的营养物质等,能够促进棉副产品在畜禽养殖中的应用。棉渣的粗蛋白含量较高,适口性较好,且价格低,产量大。但目前国内对棉渣在畜禽养殖中应用的研究报道较少,棉渣的营养特性、不同种动物的最佳饲喂阶段以及最适添加量等仍需进一步探索。对棉渣资源进行开发与利用可以提高棉副产品的利用率,减少资源浪费,缓解饲草料资源短缺问题,降低饲养成本。
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