湯小朋，熊康寧，張凱，王國堂

(1. 貴州師范大學(xué)喀斯特研究院，貴州省喀斯特山地與生態(tài)環(huán)境國家重點實驗室培育基地，貴州 貴陽 550001；2. 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飼料獸藥研究所，山西 太原 030801；3. 運城市綠碧源農(nóng)林開發(fā)有限公司，山西 運城 044000)

隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，飼料用糧比例不斷增加，“人畜爭糧”的矛盾日益凸顯，嚴(yán)重制約了我國畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1-2]。我國植物資源豐富，草本植物等非常規(guī)飼料資源的合理開發(fā)利用對緩解我國飼料資源短缺的現(xiàn)狀具有重要意義。巨菌草(Pennisetumsp.)是由福建農(nóng)林大學(xué)菌草研究所從南非引進的一種多年生禾本科狼尾草屬直立叢生型植物，因其可用來栽培香菇、靈芝等食用菌、藥用菌，且植株高大，因而取名“巨菌草”[3]，是目前世界上農(nóng)業(yè)資源中最為豐富且尚未充分開發(fā)利用的資源。巨菌草是一種優(yōu)質(zhì)的牧草，其粗蛋白含量與玉米相當(dāng)，且在不同生態(tài)環(huán)境中的產(chǎn)量、干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量等均較穩(wěn)定[4]，可作為奶牛[4]、鴨[5]、羊[6]、山雞[7]等動物的飼料原料。同時，巨菌草因具有適應(yīng)性好[8]、抗逆性強[9-10]、生物量大[11-12]等特點，在生態(tài)環(huán)境治理中也具有其獨特的優(yōu)勢，是一種兼具經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益的優(yōu)質(zhì)草種。本文主要綜述了巨菌草生物學(xué)特性，飼用價值研究現(xiàn)狀以及對石漠化治理的應(yīng)用潛力，為巨菌草在畜牧生產(chǎn)及喀斯特石漠化治理中的應(yīng)用提供參考。

1 巨菌草生物學(xué)特性

巨菌草是禾本科(Poaceae)狼尾草屬(Pennisetum)多年生直立叢生型植物，喜高溫高濕，是一種典型的C4植物，光合作用效率是闊葉樹的4～7.46倍[8, 13]，其適應(yīng)能力強，從南非引入我國后，南至海南，北至新疆和寧夏等地均有栽培[14]。巨菌草分蘗能力強，生長迅速，植株高大，一般可達3～5 m，最高可達7 m，是目前世界上已知的種植植物中產(chǎn)量最高的牧草，鮮草年產(chǎn)量可達200～400 t/hm2以上[8]。巨菌草因具有產(chǎn)量大且對環(huán)境要求低的特點而成為能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)的潛在飼料原料。

巨菌草根系發(fā)達，耐鹽堿、耐貧瘠、耐旱性能好，可在荒地、荒坡上種植[8-10]。林興生等[8]研究表明巨菌草可增加荒坡土壤微生物群落功能多樣性，提高荒坡土壤肥力。林冬梅等[15]研究表明巨菌草種植可提高沙質(zhì)荒漠化土地中土壤養(yǎng)分含量、土壤酶活性及微生物總量。林占熺等[13]研究表明巨菌草對鹽漬地具有較強的適應(yīng)性，巨菌草植株出苗率和成苗率隨著鹽漬地含沙量的增加而增加，說明巨菌草可用于在沙區(qū)及鹽漬地的改良。李寧寧等[16]研究了不同土壤含水量對巨菌草幼苗生理生化指標(biāo)的影響，研究表明巨菌草具有一定的抵抗干旱脅迫的能力，其抗旱機制是通過提高脯氨酸含量來降低土壤水分不足對植物的傷害。同時，巨菌草可以富集重金屬，對重金屬污染的土地具有較好的修復(fù)作用[17]。由此可見，巨菌草適應(yīng)性好，對環(huán)境要求低，可充分利用非農(nóng)用地，可有效緩解人地矛盾，達到經(jīng)濟效益最優(yōu)化。

2 巨菌草飼用價值研究現(xiàn)狀

飼料是畜禽養(yǎng)殖的物質(zhì)基礎(chǔ)，飼料成本是整個養(yǎng)殖環(huán)節(jié)中最大的支出，占整個養(yǎng)殖成本的75%以上，降低飼料成本是養(yǎng)殖業(yè)盈利的關(guān)鍵。我國正面臨飼料短缺的嚴(yán)峻考驗，非常規(guī)飼料資源的合理開發(fā)利用是解決我國飼料資源短缺問題的重要途徑，也是打破畜牧業(yè)發(fā)展瓶頸的一劑良方。目前，我國進行了大量非常規(guī)飼料資源的開發(fā)利用研究，如棉籽粕[18]、玉米DDGS[19]、木薯渣[20]，并取得了良好的應(yīng)用效果。巨菌草耐貧瘠，耐干旱的特性決定其可以在荒坡、荒漠、河壩、閑置地等貧瘠的地方種植，不僅可以充分利用土地資源，減少飼料用糧種植面積，收獲的巨菌草可用于動物飼養(yǎng)，緩解飼料資源短缺問題。

2.1 巨菌草營養(yǎng)特性

植物的營養(yǎng)物質(zhì)含量是由光合作用所產(chǎn)生的有機物總量、呼吸消耗量及其枯死脫落的損失量決定的[21]。巨菌草光合效率是闊葉樹的4～7.46倍[8,13]，說明其單位時間內(nèi)可生產(chǎn)更多的營養(yǎng)物質(zhì)，作為一種速生草，兼具營養(yǎng)好與產(chǎn)量高的優(yōu)良品質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)含量高低是評價一種牧草飼用價值高低的重要指標(biāo)。巨菌草粗蛋白質(zhì)含量與玉米相當(dāng)(9.19% vs 9.4%)[21-22]，略低于皇竹草(9.19% vs 12.60%)[21, 23]，但巨菌草具有纖維素含量高(33.27%)、無氮浸出物低等缺點(44.83 %)。這提示在利用巨菌草作為飼料原料時應(yīng)充分考慮其纖維含量及能值。巨菌草的營養(yǎng)成分受生長期的影響明顯。巨菌草幼苗期營養(yǎng)價值高，適口性好。陳碧成等[21]研究了不同生長時期巨菌草常規(guī)營養(yǎng)成分變化。粗蛋白質(zhì)含量隨生長時間的延長顯著下降，粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量隨生長時間的延長而增加，總氨基酸含量隨生長時間的延長而下降。酸性洗滌纖維是反應(yīng)牧草消化能力的指標(biāo)，其值越低，牧草消化能力越好，飼用價值越高。巨菌草含硫氨基(蛋氨酸、胱氨酸)含量較低，是巨菌草自身的限制性氨基酸，且畜禽第一限制性氨基酸賴氨酸含量也不高[25]。因此，在考慮利用巨菌草作為飼料原料時，應(yīng)該充分考慮適宜的收割時間，使巨菌草營養(yǎng)價值與產(chǎn)量綜合效益最優(yōu)化。同時，巨菌草用于飼料配方時應(yīng)添加外源氨基酸，使飼糧氨基酸達到動物的營養(yǎng)需要。

2.2 巨菌草在飼料中的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國是畜禽生產(chǎn)大國，飼料需求巨大，隨著畜牧業(yè)的持續(xù)發(fā)展，飼料原料缺口巨大，飼料原料短缺問題已經(jīng)成為畜牧業(yè)發(fā)展的瓶頸，加速非常規(guī)飼料資源開發(fā)與利用是突破飼料資源短缺問題的一劑良方。巨菌草生長迅速、管理粗放、產(chǎn)量高、營養(yǎng)價值適中，是一種潛在的優(yōu)質(zhì)牧草[4]。但是巨菌草因纖維含量過高，在一定程度上影響了巨菌草適口性，限制了其在畜牧生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用[21, 24]。飼糧纖維來源于植物飼料，具有復(fù)雜的組成成分，主要由多聚糖及與之結(jié)合的蛋白質(zhì)和酚類等組分組成的復(fù)雜復(fù)合物[25-26]。過去認(rèn)為動物飼糧中的粗纖維含量過高會降低動物采食量，降低消化率、降低動物的生產(chǎn)性能[27]。但是，目前動物營養(yǎng)學(xué)界研究表明適量的纖維可以改善動物腸道發(fā)育及黏膜形態(tài)，促進動物腸道營養(yǎng)物質(zhì)吸收，加強機體免疫功能等作用[28-31]。雖然飼糧纖維在腸道前段不能被消化吸收，但在腸道后段可被寄生在腸道內(nèi)的微生物發(fā)酵生成揮發(fā)性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFA)而被動物吸收利用[32-33]。因此，選擇合適的纖維源和水平對動物生產(chǎn)性能和動物福利的提高具有促進作用。動物營養(yǎng)學(xué)中的粗纖維包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。田忠建[34]對巨菌草粗纖維進行了分析，巨菌草粗纖維中纖維素占43.98%，半纖維素占25.83%，酸不溶木質(zhì)素占15.76%，酸溶木質(zhì)素占1.60%，其中巨菌草原料中半纖維素主要由戊聚糖構(gòu)成。因此，通過合理的配方設(shè)計，巨菌草可作為飼料良好的纖維來源，提高動物采食量，促進動物腸道發(fā)育，減少動物便秘的發(fā)生。

巨菌草產(chǎn)量高，營養(yǎng)價值適中，在不同生態(tài)環(huán)境中的產(chǎn)量、干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量等均較穩(wěn)定，是一種優(yōu)質(zhì)的牧草[4]。目前，巨菌草在肉鴨[5]、山雞[7]、奶牛[4]、肉牛[35]、肉羊[36]等畜禽養(yǎng)殖中均有應(yīng)用報道。在肉鴨中的研究表明，在飼養(yǎng)后期，飼喂巨菌草可在不影響肉鴨增重的前提下提高鴨肉肉質(zhì)[5]。在山雞中的研究表明，巨菌草可顯著提高山雞日增重，促進腸道發(fā)育，并能促進脂肪相關(guān)基因表達[7]。反芻動物對粗纖維的耐受性較強，因此巨菌草更適合作為牛羊等反芻動物的粗飼料使用。巨菌草用作反芻動物飼料時，一般不直接飼喂，而是會經(jīng)青貯處理。青貯巨菌草營養(yǎng)價值較青貯玉米營養(yǎng)價值高，青貯巨菌草代替50%青貯玉米，奶牛日產(chǎn)奶量可提高2.38 kg/d，奶牛每天可多盈利7.64元[4]。杜森有等[35]研究表明飼喂巨菌草青貯飼料的肉牛較飼喂玉米秸稈青貯飼料的肉牛的平均日增重提高17.6%。楊旭暉等[36]評價了青貯巨菌草、青貯全株玉米、青貯飼用甜高粱對肥育羊的飼喂效果，結(jié)果表明，飼喂青貯巨菌草肉羊日增重較青貯全株玉米組、青貯飼用甜高粱組分別提高了20.35%和14%。

3 巨菌草對貴州喀斯特石漠化治理的應(yīng)用潛力

中國是世界喀斯特地貌分布最為廣泛的國家，喀斯特地貌占國土面積的1/3，其中西南喀斯特是中國連片分布面積最大的，發(fā)育最為強烈的喀斯特分布區(qū)[37-39]。貴州是中國西南喀斯特片區(qū)的中心及石漠化面積分布最大、最為典型的地區(qū)[40-41]。石漠化的惡性發(fā)展對我國喀斯特地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全造成嚴(yán)重威脅，有效治理及預(yù)防喀斯特石漠化對維持喀斯特地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展及社會和諧穩(wěn)定具有重要意義。

巨菌草根系發(fā)達，耐旱耐貧瘠，可作為生態(tài)脆弱地區(qū)生態(tài)綜合治理的先鋒植物。崩崗侵蝕會導(dǎo)致侵蝕區(qū)土地退化與生態(tài)環(huán)境惡化，研究表明巨菌草可通過提高崩崗區(qū)土壤微生物數(shù)量及酶活性減少崩崗侵蝕的發(fā)生[42]。土壤鹽漬化是我國北方面臨的生態(tài)環(huán)境問題之一，巨菌草對鹽漬化土地具有良好的適應(yīng)性，可用于鹽漬地的改良[13]。石漠化是西南喀斯特地區(qū)面臨的最嚴(yán)峻的生態(tài)問題，石漠化地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的矛盾是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展面臨的一大難題[43]。巨菌草在石漠化治理中具有一定的效果。李海燕等[44]利用巨菌草對云南官脈地小流域、高枧槽小流域等石漠化地區(qū)進行了治理示范，結(jié)果表明，巨菌草根系錯綜龐大，根重是玉米的6 倍，種植巨菌草后土壤含水量比種植玉米土壤高48%，利用種植的巨菌草植株飼養(yǎng)?？稍黾咏?jīng)濟收入24 萬元/hm2，種植巨菌草不僅達到了改善喀斯特區(qū)域生態(tài)環(huán)境的目的，還得到了較高的經(jīng)濟效益。貴州是西南喀斯特石漠化的代表區(qū)域，利用巨菌草治理石漠化的實踐顯示出其對貴州喀斯特石漠化具有重要的應(yīng)用潛力。貴州引入巨菌草治理石漠化將在經(jīng)濟、生態(tài)及社會效益等方面獲得改善。首先，巨菌草根系盤錯復(fù)雜龐大，可有效固土保土、減少水土流失，提高土壤含水量、微生物群落及土壤酶活性，大大提高了土地的生產(chǎn)力；其次，巨菌草是一種高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的牧草，收割的巨菌草可用作畜禽飼料，不僅節(jié)約了飼料成本，提高了養(yǎng)殖效益，還緩解了喀斯特石漠化山區(qū)人畜爭糧及人地矛盾。最后，巨菌草還可用于食用菌的栽培，提高農(nóng)民的經(jīng)濟收入，可在一定程度上解決喀斯特石漠化地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展滯后的問題。

4 結(jié)語與展望

我國草原退化等因素造成畜牧產(chǎn)業(yè)粗飼料的嚴(yán)重不足，巨菌草對種植環(huán)境要求低、且產(chǎn)量高，能夠利用非農(nóng)用地，是一種兼具經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益的優(yōu)質(zhì)草種，在食用生態(tài)環(huán)境治理、畜禽養(yǎng)殖等方面具有獨特的優(yōu)勢。在生態(tài)脆弱地區(qū)生態(tài)綜合治理及畜禽養(yǎng)殖方面取得了一定的成果，但目前巨菌草的綜合利用還不充分，今后可在以下方面進一步的研究：

(1)在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用方面，巨菌草飼料化還具有較大的潛力可挖。如：可利用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)進一步改善巨菌草營養(yǎng)價值，改善巨菌草纖維構(gòu)成，使其作為良好的纖維源應(yīng)用于母豬日糧中，防止母豬便秘的發(fā)生。

(2)構(gòu)建“巨菌草—食用—菌養(yǎng)殖—沼”生態(tài)產(chǎn)業(yè)模式。減少養(yǎng)殖業(yè)對封禁治理區(qū)域群落生態(tài)的破壞，提高巨菌草利用效率。