沙柳等灌木類植物飼料化利用技術(shù)和研究現(xiàn)狀

薛樹媛，王菊花，黃 娟，李九月，金 海

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，安徽 合肥 230036；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

近幾十年來我國(guó)畜牧業(yè)取得了快速發(fā)展，家畜的養(yǎng)殖數(shù)量和品種改良都有了很大程度的提升。 但是，在大力發(fā)展畜牧業(yè)的同時(shí)，也面臨飼料資源緊缺以及飼料利用率低的問題， 粗飼料資源短缺已經(jīng)成為制約家畜高效健康生產(chǎn)的瓶頸問題［1］，因此，解決我國(guó)飼料資源不足的問題，是我國(guó)飼料產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步升級(jí)和畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。 開發(fā)和利用新的飼料資源以及提高現(xiàn)有粗飼料資源的利用率， 是減少資源浪費(fèi)和解決飼料資源不足問題的有效途徑。 沙柳主要分布在我國(guó)北方地區(qū)，資源儲(chǔ)量巨大，具有抗逆性強(qiáng)、數(shù)量多、分布廣、價(jià)格低廉、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富等特點(diǎn)，是較好的粗飼料資源。 目前人們?cè)谏沉裙嗄绢愔参镲暳腺Y源的開發(fā)利用上取得了一定進(jìn)展， 但研究仍不夠深入。 為此，筆者對(duì)沙柳的生態(tài)學(xué)特征、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、飼用價(jià)值進(jìn)行了概述，并對(duì)以沙柳為代表的灌木類粗飼料資源的開發(fā)和利用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，以期為充分利用非常規(guī)粗飼料植物資源，實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)安全可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 沙柳的生態(tài)學(xué)特征及生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值

沙柳（Salix psammophila）又稱北沙柳，屬楊柳科柳屬落葉叢生灌木，是我國(guó)荒漠化地區(qū)改善生態(tài)環(huán)境、 防風(fēng)固沙和開發(fā)工業(yè)原料林的重要樹種［1］，也是沙產(chǎn)業(yè)開發(fā)的重要植物資源， 特別是在內(nèi)蒙古的生態(tài)環(huán)境建設(shè)中占有重要的地位。 沙柳樹皮呈灰色，老齡化后變?yōu)闇\灰色、黃褐色或紫紅色，條形枝葉微具柔毛［2］。 沙柳生長(zhǎng)過程中具有廣泛的生態(tài)可塑性、 較強(qiáng)的抗逆性以及一定的耐鹽堿力等特點(diǎn)［3］，沙柳枝條不怕沙壓，根系發(fā)達(dá)，萌芽率高，易扦插繁殖成活，生長(zhǎng)速度快，有較強(qiáng)的固沙保土作用［4-5］。 目前，我國(guó)北方地區(qū)沙柳的自然分布區(qū)主要位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市境內(nèi)的毛烏素沙地， 以及陜西省榆林市和寧夏回族自治區(qū)河?xùn)|地區(qū)［6］。沙柳在初春時(shí)期開始萌發(fā)，11 月中旬落葉；6 月生長(zhǎng)速度達(dá)到峰值，7 月開始減慢，8月下旬以后生長(zhǎng)停止。 灌木類植物生長(zhǎng)到一定年限就會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢、枯枝、死亡的現(xiàn)象。一方面，由于缺乏管理，使沙柳生長(zhǎng)不良，防風(fēng)固沙的生態(tài)作用減退，導(dǎo)致沙地環(huán)境不穩(wěn)定；另一方面，沙柳的補(bǔ)種要消耗巨大的人力、物力、財(cái)力，因此，在實(shí)際種植中，應(yīng)在沙柳成林以后對(duì)其進(jìn)行科學(xué)管理，通過平茬的方式促進(jìn)沙柳生長(zhǎng)， 萌發(fā)新生枝條和更新復(fù)壯。

沙柳是可再生性資源，用途廣泛，在發(fā)揮防風(fēng)固沙作用的同時(shí)，也可帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。沙柳養(yǎng)分含量和燃燒值都很高，具備高能源價(jià)值，同時(shí)是一種較為理想的造紙?jiān)希缮a(chǎn)出優(yōu)質(zhì)高檔箱板紙［7］。 此外，沙柳也可以作為人造板的原材料，生產(chǎn)出成本低和質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品［8］。宋江湖等［9］研究表明，沙柳燃燒值較高，所含熱量和煤相當(dāng)，可用于發(fā)電。沙柳燃燒后二氧化碳排放量少、清潔環(huán)保， 可緩解燃煤有效供應(yīng)不足和對(duì)環(huán)境高污染的壓力［7］。

2 沙柳的營(yíng)養(yǎng)成分及飼用價(jià)值

灌木類植物屬于多年生植物， 營(yíng)養(yǎng)成分含量除了受到季節(jié)變化、降水量等因素的影響，還與植物的生長(zhǎng)期和部位有關(guān)。 沙柳灌木林的生物學(xué)特性要求2～3 年進(jìn)行1 次撫育性平茬， 這是灌木復(fù)壯的必要措施。 平茬后的灌木生命力強(qiáng)， 生長(zhǎng)茂盛，具有明顯的生態(tài)效益。

平茬的沙柳萌生大量幼嫩枝葉， 營(yíng)養(yǎng)成分比較豐富。有研究表明，平茬后沙柳枝條大約有15%的嫩枝葉，粗脂肪含量為4.32%，粗蛋白質(zhì)含量為13.79%，是動(dòng)物冬春季節(jié)的優(yōu)質(zhì)飼料［10］。也有研究人員報(bào)道了沙柳的幼枝嫩葉是較好的飼料， 營(yíng)養(yǎng)成分較豐富［11-13］。 以上研究表明，平茬沙柳的嫩枝和樹葉營(yíng)養(yǎng)成分豐富， 經(jīng)過適當(dāng)處理可作為牲畜重要的飼料來源。 崔瑞梅［14］對(duì)從榆林市采集的沙柳進(jìn)行了主要常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分及干物質(zhì)、 粗蛋白質(zhì)和粗纖維降解率的測(cè)定，結(jié)果表明，沙柳中粗灰分含量為4.45%、粗脂肪含量為1.41%、粗蛋白質(zhì)含量為9.44%、粗纖維含量為50.33%、干物質(zhì)含量為89.65%，表明沙柳具有極高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。 葉寶宏等［15］對(duì)榆林市采集的4 種沙生植物飼料原料進(jìn)行了營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定及分析比較， 發(fā)現(xiàn)沙柳的中性洗滌不溶蛋白質(zhì)占原蛋白質(zhì)含量的比例最高， 檸條和沙棘次之，紫穗槐最低；同時(shí)，沙柳的酸性洗滌不溶蛋白質(zhì)占原蛋白質(zhì)含量的比例最高， 紫穗槐和沙棘次之，檸條最低。許冬梅等［16］研究了寧夏回族自治區(qū)鹽池縣毛烏素沙地的錦雞兒、 檸條錦雞兒、花棒、楊柴和沙柳5 種沙生灌木的主要化學(xué)成分，結(jié)果表明沙柳在開花期的有機(jī)物質(zhì)（97.20%）和粗蛋白質(zhì)（10.80%）含量豐富，纖維性物質(zhì)（NDF為52.77%、ADF 為42.34%、 木質(zhì)素為16.57%）含量在果后營(yíng)養(yǎng)期降到最低， 具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和飼用價(jià)值。 李會(huì)科等［17］研究表明沙柳中氨基酸含量略低于混合牧草，但其鎂、錳、鋅、銅、鈷元素含量比混合牧草高。由以上研究可知，沙柳中富含多種營(yíng)養(yǎng)成分和多種微量元素，且不同的生態(tài)環(huán)境條件和采集時(shí)間會(huì)對(duì)沙柳的營(yíng)養(yǎng)成分產(chǎn)生較大的影響。有學(xué)者進(jìn)一步對(duì)不同生長(zhǎng)時(shí)期的沙柳及沙柳葉片的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析， 發(fā)現(xiàn)隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)，沙柳的粗蛋白質(zhì)含量逐漸降低，而粗脂肪、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量逐漸升高，進(jìn)一步證實(shí)在沙柳不同的生長(zhǎng)時(shí)期， 營(yíng)養(yǎng)成分變化明顯［18］，所以確定適宜的收割采集時(shí)間顯得尤為重要。

沙柳可直接作為牛、羊、駱駝等反芻動(dòng)物的粗飼料，也可與牧草、農(nóng)作物秸稈等調(diào)配成混合飼料進(jìn)行飼喂［10］。當(dāng)前，對(duì)沙柳的飼用營(yíng)養(yǎng)價(jià)值認(rèn)識(shí)仍然十分有限， 并且針對(duì)其主要營(yíng)養(yǎng)成分的研究較少。因此，進(jìn)一步系統(tǒng)研究收割時(shí)間和生態(tài)環(huán)境條件等因素對(duì)沙柳營(yíng)養(yǎng)成分的影響， 進(jìn)而對(duì)其飼用價(jià)值進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)， 對(duì)反芻動(dòng)物生產(chǎn)中沙柳作為非常規(guī)粗飼料資源的利用具有重要意義。

3 以沙柳為代表的灌木類植物飼料化加工利用技術(shù)

灌木類飼用植物具有營(yíng)養(yǎng)豐富、 貯量大等優(yōu)點(diǎn)， 對(duì)該類植物資源的開發(fā)利用得到大家越來越多的關(guān)注。但該類植物的枝條木質(zhì)化程度高、植株體積大， 不適宜直接飼喂動(dòng)物。 為了提高其飼用性，需要對(duì)飼用狀態(tài)進(jìn)行加工處理。目前主要的加工處理技術(shù)包括物理方法和生物化學(xué)方法等［6］。

3.1 物理處理方法

目前， 灌木類非常規(guī)粗飼料常用的物理處理方法有切斷、粉碎、揉絲以及膨化處理等［19-20］。 沙生灌木的平茬也可歸為一種簡(jiǎn)單的物理切斷處理方法。 沙柳作為一種灌木植物，需要定期進(jìn)行平茬［21］。沙柳平茬是指在移植生長(zhǎng)2～3 年后，從根頸處全部剪去上面的枝條，使之重新萌發(fā)出通直而粗壯的主干。平茬是經(jīng)營(yíng)沙柳的一項(xiàng)重要措施，能促進(jìn)沙柳的生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到沙柳資源的永久利用［10］。也有研究表明，通過縮短平茬周期，可提高檸條飼料的粉碎效率、營(yíng)養(yǎng)成分和利用效率［22］。

灌木類植物植株體積大， 粉碎和揉碎是飼料化生產(chǎn)的重要工序。 研究表明，檸條粉碎后，飼料制粒效果與動(dòng)物適口性有所提高［23］。 蔣建新等［24］研究發(fā)現(xiàn)蒸汽爆破處理對(duì)沙柳的纖維素和木質(zhì)素含量沒有顯著影響， 但可大幅度降低半纖維素含量；沙柳纖維表面和細(xì)胞壁出現(xiàn)不同程度的破裂，蒸汽爆破纖維素表觀結(jié)晶度比原料纖維素有所提高，但絕對(duì)結(jié)晶度降低。 一般認(rèn)為，飼用灌木經(jīng)適當(dāng)?shù)奈锢矸椒ㄌ幚砗?，吸收表面積增大，在瘤胃中停留的時(shí)間縮短，有助于快速進(jìn)入十二指腸，從而提高了微生物蛋白質(zhì)和氨基酸的合成效率。 但目前我國(guó)在灌木飼料生產(chǎn)加工技術(shù)方面的研究仍比較落后， 有待進(jìn)一步在加工機(jī)械設(shè)備和制粒等方面進(jìn)行深入研究和應(yīng)用推廣。

3.2 生物化學(xué)處理方法

灌木類粗飼料的生物化學(xué)處理方法主要集中在青貯、發(fā)酵、微貯和氨化處理等方面［9］。 研究發(fā)現(xiàn)，檸條灌木飼料經(jīng)過氨化和微貯處理，粗蛋白質(zhì)含量提高， 而青貯處理后不影響粗蛋白質(zhì)的含量變化，但顯著降低纖維素和木質(zhì)素的含量［25］。格根圖［26］研究表明對(duì)檸條等非常規(guī)粗飼料氨化、青貯、微貯處理后，可降解結(jié)構(gòu)性碳水化合物，提高飼料利用率；經(jīng)過微貯添加劑處理，降解了非常規(guī)飼料的木質(zhì)素，釋放了束縛的粗蛋白質(zhì)［25］。高文俊等［27］研究表明在青貯檸條時(shí)添加甲酸或蔗糖， 可改善檸條青貯飼料的發(fā)酵品質(zhì)。另有研究表明，在沙蒿與玉米秸稈混合物中添加乳酸菌制劑進(jìn)行青貯發(fā)酵，可改善飼料的發(fā)酵品質(zhì)，提高混合物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和體外消化率［28］。 沙柳作為一種常規(guī)的灌木類粗飼料， 也可以嘗試采取多種灌木類粗飼料生物化學(xué)處理方法提高其飼料化利用率， 但相關(guān)研究報(bào)道甚少。

隨著對(duì)沙柳飼料資源的開發(fā)應(yīng)用研究不斷深入，研究人員已經(jīng)開始探索對(duì)沙柳進(jìn)行發(fā)酵處理，進(jìn)而探討其發(fā)酵效率和動(dòng)物飼喂效果。 李滿雙［4］利用乳酸菌、 枯草芽孢桿菌和細(xì)菌生長(zhǎng)促進(jìn)劑發(fā)酵沙柳和混合草， 對(duì)發(fā)酵飼料的品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示，制備的沙柳混合發(fā)酵飼料達(dá)到了優(yōu)質(zhì)發(fā)酵飼料的標(biāo)準(zhǔn)，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，沙柳混合發(fā)酵飼料逐漸趨于穩(wěn)定，可長(zhǎng)期保存。但進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)， 隨著沙柳混合發(fā)酵飼料貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，干物質(zhì)、有機(jī)物、可溶性碳水化合物、酸性洗滌纖維、 中性洗滌纖維和木質(zhì)素的含量出現(xiàn)顯著下降的趨勢(shì)，而粗脂肪和粗蛋白質(zhì)含量升高［29］。之后又通過體外產(chǎn)氣法研究了沙柳混合發(fā)酵飼料對(duì)綿羊瘤胃內(nèi)環(huán)境參數(shù)的影響， 發(fā)現(xiàn)可有效促進(jìn)瘤胃微生物生長(zhǎng)，提高瘤胃發(fā)酵的能量利用效率，增加微生物蛋白質(zhì)在瘤胃內(nèi)的合成［30］，由此表明沙柳混合發(fā)酵飼料有利于動(dòng)物消化和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用；又用90%的沙柳混合發(fā)酵飼料替代羊草飼喂綿羊，發(fā)現(xiàn)綿羊體重和干物質(zhì)采食量顯著提高，說明沙柳經(jīng)過發(fā)酵再進(jìn)行飼喂可以提高反芻動(dòng)物采食量，但增重效果不顯著［30］。 在該基礎(chǔ)上，通過瘤胃微生物體外發(fā)酵法研究不同比例沙柳混合發(fā)酵飼料配方的組合效應(yīng)，當(dāng)日糧粗蛋白質(zhì)水平為9%和12%時(shí)，沙柳的最佳添加比例均為45%［31］，但在動(dòng)物體內(nèi)沙柳混合發(fā)酵飼料在日糧中的適宜添加量以及粗飼料的組合效應(yīng)尚待研究。

4 開發(fā)利用灌木類粗飼料存在的問題

前人對(duì)沙柳等灌木類粗飼料的開發(fā)利用開展了一系列探索性工作， 目前已基本證實(shí)具有較高的飼用性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值， 同時(shí)對(duì)加工處理方法提供了一些研究思路。 然而該類飼料的利用還存在局限性，主要有以下三點(diǎn)：一是，沙柳灌木混合飼料中含有多種抗?fàn)I養(yǎng)因子和毒物， 營(yíng)養(yǎng)活性物質(zhì)的種類及含量對(duì)動(dòng)物的影響尚未明確， 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定不準(zhǔn)確；二是，沙柳灌木類植物經(jīng)飼料化加工處理后的品質(zhì)鑒定和營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系還有待探索和建立；三是，沙柳灌木混合飼料配方中各原料的最佳添加量仍需通過大量試驗(yàn)確定。 在非常規(guī)飼料原料開發(fā)過程中， 添加的輔料和飼料添加劑的使用并無標(biāo)準(zhǔn)， 雖然非常規(guī)飼料資源的開發(fā)可以代替常規(guī)飼料，降低成本，增加收益，但研究者大多關(guān)注應(yīng)用效果的驗(yàn)證， 而對(duì)營(yíng)養(yǎng)數(shù)據(jù)的建立和營(yíng)養(yǎng)機(jī)理的探索研究不足［32］。

5 開發(fā)利用灌木類粗飼料的有效措施

灌木類植物作為我國(guó)北方地區(qū)防風(fēng)固沙、保持水土的主要植物，也是工業(yè)發(fā)展的基本原料。從作為非常規(guī)飼料資源進(jìn)行開發(fā)利用的角度來看，該類植物大多存在粗纖維含量高、 養(yǎng)分不均衡的問題，另外，受產(chǎn)地、加工條件、儲(chǔ)藏條件等因素的影響，導(dǎo)致其開發(fā)、利用與推廣存在一定局限性。同時(shí)， 該類植物含有的一些毒性物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子，給營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的制定帶來了一定困難。由于灌木類粗飼料具有以上特性， 對(duì)該類粗飼料資源的開發(fā)利用就要因地制宜， 從加工技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)兩方面開展研究， 這樣才能有序推進(jìn)非常規(guī)飼料的合理利用。

5.1 加工技術(shù)

目前，針對(duì)飼料原料的加工方法多種多樣，主要分為物理方法、化學(xué)方法和生物方法。物理方法包括粉碎、脫皮、浸泡、擠壓、膨化、水解、微波處理等；化學(xué)方法主要有氨化、堿化等；生物方法主要利用微生物發(fā)酵、 酶解等途徑體現(xiàn)飼料的利用價(jià)值［32］。 沙柳通過粉碎、揉絲處理再進(jìn)行微生物發(fā)酵，可在較大程度上降低粗纖維和有害物質(zhì)含量，提高適口性。 有研究表明，沙柳通過揉絲、粉碎和青貯處理后制備顆粒飼料，與飼喂玉米秸稈相比，飼喂沙柳顆粒飼料可顯著提高小尾寒羊的抗氧化能力，顯著降低血清中總蛋白、白蛋白和谷丙轉(zhuǎn)氨酶的濃度，有利于小尾寒羊肝臟的健康［33］。

5.2 檢測(cè)技術(shù)

灌木類粗飼料中含有多種有毒有害物質(zhì)和抗?fàn)I養(yǎng)因子。常見的抗?fàn)I養(yǎng)因子有：①蛋白質(zhì)代謝影響因子，如抗胰蛋白酶素、植物凝集素、酚類化合物、皂化物等;②碳水化合物代謝影響因子，如淀粉酶抑制劑、酚類化合物、胃脹氣因子等；③礦物質(zhì)元素代謝影響因子，如植酸、草酸、棉酚、硫葡萄糖苷等；④維生素拮抗物及維生素代謝影響因子，如雙香豆素、硫胺素酶等;⑤對(duì)多種營(yíng)養(yǎng)成分利用產(chǎn)生影響的因子，如水溶性非淀粉多糖、單寧等［34］。大面積推廣非常規(guī)飼料的使用， 需要準(zhǔn)確檢測(cè)抗?fàn)I養(yǎng)因子物質(zhì)的含量，并進(jìn)行有效剔除，因此，了解灌木類粗飼料中抗?fàn)I養(yǎng)因子和有毒有害物質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)和方法尤為重要。目前，常用的檢測(cè)方法包括氣相（液相）色譜法、離子吸收法、近紅外光譜分析法等。與重量法相比，以上方法精確度有大幅度提升，但是檢測(cè)價(jià)格昂貴，分析成本較高［35］。

6 小結(jié)

在畜牧業(yè)不斷發(fā)展過程中， 根據(jù)家畜的營(yíng)養(yǎng)需求科學(xué)合理地開發(fā)利用新型飼料資源，同時(shí)，結(jié)合適用的飼料加工和檢測(cè)技術(shù)勢(shì)必會(huì)實(shí)現(xiàn)非常規(guī)飼料的高效利用， 對(duì)畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也具有十分重要的作用。