張 晗 盛子陽 趙新鋼 羅海玲

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室，北京 100193)

小黑麥(Triticosecale-Wittmack)是由小麥屬(Triticum)和黑麥屬(Secale)經(jīng)屬間有性雜交和雜種染色體數(shù)加倍而人工結(jié)合成的新物種。其名稱是由小麥屬名的字頭和黑麥屬名的字尾組合而成，1935年起已成為國際上的通用名稱[1-3]。小麥屬有二倍體、四倍體和六倍體3個不同的種。因此，小麥與二倍體黑麥雜交而成的小黑麥也有四倍體、六倍體和八倍體3個種[1]。我國在20世紀(jì)80年代就對小黑麥進(jìn)行定向培育，近些年來通過育種技術(shù)育成了多個小黑麥品系。按照其特性可以分為兩大類：飼草型和糧食型(也稱飼料型)[2]。2種小黑麥因其育種目標(biāo)不同，營養(yǎng)以及功能性差異很大。以飼草利用性狀為主要選育目標(biāo)的小黑麥一般稱之為飼草型小黑麥，為六倍體。它的特點是植株粗壯高大，生物產(chǎn)量高，可以全株作為反芻動物飼料，提供營養(yǎng)物質(zhì)。作為青綠飼料，收獲期最早在春季，可以在冬春枯草季節(jié)為家畜提供優(yōu)質(zhì)青飼料，實現(xiàn)錯季生產(chǎn)。八倍體小黑麥表現(xiàn)出小麥豐產(chǎn)的特性，又保持了黑麥賴氨酸含量高的特點，其主要用途是用作糧食或飼料作物[2]。本文對小黑麥的營養(yǎng)特性、調(diào)制方法以及小黑麥對動物生長性能的影響進(jìn)行綜述，為小黑麥作為飼料資源的利用研究提供一定的理論參考。

1 小黑麥產(chǎn)量與調(diào)制方法

1.1 小黑麥產(chǎn)量

小黑麥在相同生長環(huán)境下的產(chǎn)量遠(yuǎn)高于雙親，且在海拔高、氣候寒冷的環(huán)境下也能夠穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)[4]。在云南省迪慶藏族自治州高海拔地區(qū)種植小黑麥，與青貯玉米進(jìn)行秋播輪作平均可獲得8.17～11.96 t/hm2的干草產(chǎn)量[5]。其中小黑麥中飼1048產(chǎn)量最高，畝產(chǎn)鮮草可達(dá)28.0 t/hm2。任昱鑫等[6]在甘南高寒牧區(qū)春季播種甘農(nóng)2號小黑麥，氮肥施用量為240 kg/hm2時產(chǎn)量最高。王旭等[7]在位于蘭州安寧區(qū)海拔1 560 m的甘肅農(nóng)大試驗田中，種植8個不同的小黑麥品種(其中包括甘肅農(nóng)大自培育品質(zhì)5個，烏克蘭引種3個)，結(jié)果顯示，甘農(nóng)大C6的種子產(chǎn)量最高可達(dá)7 368 kg/hm2，株高最高157.05 cm，有效穗數(shù)最多12.44個/株，千粒重最多58.62 g。趙方媛等[8]在甘肅省定西市臨洮的種植試驗結(jié)果表明，小黑麥中鮮草產(chǎn)量最高為69.31 t/hm2，干草產(chǎn)量最高為17.99 t/hm2。王鳳行[9]在天津靜海區(qū)進(jìn)行小黑麥種植試驗，結(jié)果顯示小黑麥中飼828產(chǎn)量最高，為55.71 t/hm2；又以同樣的方式在寧河區(qū)進(jìn)行試驗，則發(fā)現(xiàn)中飼3241產(chǎn)量最高，為38.65 t/hm2。小黑麥產(chǎn)量較高為降低飼料成本提供了更多的選擇，也為反芻動物提供較為優(yōu)質(zhì)的牧草資源提供了可能。

1.2 小黑麥的調(diào)制方法

小黑麥可制作干草、青貯及谷物飼料，是動物優(yōu)質(zhì)的飼料來源之一。青鮮小黑麥的莖葉營養(yǎng)豐富、鮮嫩可口，營養(yǎng)含量高，基本可以滿足反芻動物的生長需要[10-11]。用作飼用的小黑麥應(yīng)該選用秸稈產(chǎn)量高、營養(yǎng)品質(zhì)好、適口性強的小黑麥品種，其可以調(diào)制干草或草粉。高水分小黑麥青貯飼料具有很高的營養(yǎng)價值[12]，莖葉粗大，莖稈柔軟，葉片比重較大，鮮嫩多汁的小黑麥品系可調(diào)制成青貯[13]。

飼料小黑麥主要將籽粒部分調(diào)制成能量飼料，其主要成分與黑麥草屬一樣為淀粉，其淀粉含量在60.8%～67.6%[14]，同時還含有13%～16%的膳食纖維。王增遠(yuǎn)等[15]研究表明，飼料型小黑麥可為動物體提供能量3 703 kcal/kg，高于飼料大麥和高粱。小黑麥籽實中不僅含有較高的蛋白質(zhì)和脂肪，還含有較高水平的氨基酸，Z8品系的小黑麥最高賴氨酸含量可達(dá)到0.55%[2]。賴氨酸作為非反芻動物的第一限制性氨基酸，小黑麥表現(xiàn)出較好的氨基酸比例，能滿足非反芻動物的限制性氨基酸營養(yǎng)需要。

2 小黑麥營養(yǎng)價值及其影響因素

2.1 營養(yǎng)價值

現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，小黑麥營養(yǎng)物質(zhì)的含量會隨著其品系、環(huán)境、刈割時間以及貯藏方式等的改變而發(fā)生很大變化，本文將關(guān)于小黑麥營養(yǎng)物質(zhì)含量的相關(guān)研究報道進(jìn)行篩選、整理和綜述，具體內(nèi)容見表1。結(jié)果表明，不同品種、刈割時期的小黑麥營養(yǎng)物質(zhì)含量差異很大，從平均值來看，粗蛋白質(zhì)含量高于羊草等牧草，但纖維含量同樣較高。由于不同品種小黑麥間營養(yǎng)物質(zhì)含量的差異較大，因此在飼用時，應(yīng)該充分考慮使用方式、收獲時期和營養(yǎng)物質(zhì)比例等各種因素。

表1 營養(yǎng)物質(zhì)含量

2.2 影響因素

2.2.1 刈割時期

刈割時期是影響小黑麥營養(yǎng)物質(zhì)含量的重要因素，確定適宜的刈割時間能夠提高小黑麥的利用效率。孫建勇等[19]研究表明，在開花前收獲的小黑麥用于青飼效果較好，此時小黑麥的鮮草量高、草質(zhì)鮮嫩、適口性好。董衛(wèi)民等[20]認(rèn)為調(diào)制成干草主要以乳熟或灌漿期收獲為宜。劉貴波等[21]研究表明，小黑麥調(diào)制干草方法同苜蓿，建議在抽穗期進(jìn)行。何鵬亮等[22]認(rèn)為在灌漿期收獲草產(chǎn)量最高，適用于調(diào)制干草利用。綜合多項研究表明，干草或草粉加工，其主要收獲期應(yīng)在抽穗期、乳熟或灌漿期，這個時期小黑麥粗蛋白質(zhì)含量高，且富含維生素。在小黑麥高度達(dá)到30～40 cm時進(jìn)行刈割，草粉品質(zhì)可達(dá)國家特級草粉的標(biāo)準(zhǔn)[20-23]。

青貯小黑麥相對于調(diào)制干草，能夠減少調(diào)制過程中的營養(yǎng)物質(zhì)損失。含水量是影響青貯品質(zhì)的重要因素，普遍認(rèn)為青貯原料的最適含水量為65%～70%[24]。在小黑麥的抽穗期、灌漿期和乳熟期將其進(jìn)行青貯[18]，結(jié)果顯示小黑麥的營養(yǎng)成分顯著優(yōu)于青干草。刈割時期對小黑麥品質(zhì)的影響較大，選擇適宜的收獲時期，能夠提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

2.2.2 添加劑

青貯過程中添加青貯添加劑已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用，通過添加青貯添加劑能夠改善發(fā)酵品質(zhì)、提高營養(yǎng)物質(zhì)含量等。乳酸菌添加劑是在青貯過程中廣泛使用的一種添加劑，乳酸菌類添加劑能夠加速青貯中乳酸菌發(fā)酵，使其較快地進(jìn)入青貯發(fā)酵狀態(tài)。任昱鑫等[25]添加乳酸菌類添加劑(Sila-MaX)可以顯著提升青貯小黑麥的品質(zhì)，并且在乳熟期和蠟熟期效果最佳。添加乳酸菌添加劑的青貯品質(zhì)較優(yōu)。除了乳酸菌以外，甲酸也是改善青貯品質(zhì)的一種重要添加劑之一。甲酸青貯可以迅速抑制植物的呼吸作用，減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，青貯過程中可以降低飼料當(dāng)中纖維的含量，提高牧草的利用效率。代寒凌等[26]研究表明，添加甲酸青貯小黑麥，其干物質(zhì)消化率(44.5%)最高，添加甲酸青貯組的小黑麥中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量均低于對照組。許慶方等[27]研究結(jié)果與代寒凌等[26]的研究結(jié)果一致，小黑麥青貯中添加甲酸可以顯著降低其pH，提高乳酸含量。這說明添加甲酸青貯能夠改善小黑麥青貯的發(fā)酵品質(zhì)。小黑麥中的纖維素含量較高，而纖維素酶主要作用是降解纖維素生成葡萄糖，在青貯中添加纖維素酶能夠降解飼草的纖維素，提高小黑麥青貯的品質(zhì)與適口性。莊益芬等[28]研究表明，在小黑麥青貯時添加纖維素酶可以降解植物細(xì)胞壁，使細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化為乳酸，提高體外干物質(zhì)消化率與營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，從而改善青貯的品質(zhì)。

3 小黑麥在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 反芻動物

近年來，小黑麥常應(yīng)用于牛生產(chǎn)中，但缺乏系統(tǒng)的研究和評價。楊宏波等[29]研究結(jié)果表明，添加小黑麥草粉且粗料比例高的全價顆粒飼料，能促進(jìn)斷奶犢牛胃腸道的發(fā)育，且保持屠宰性能。佟桂芝等[30]研究表明，添加25%的小黑麥籽實飼料，能夠使奶牛的日增重、泌乳量及乳脂率略升高，可每天節(jié)約飼料成本0.17元。以上研究表明小黑麥在牛生產(chǎn)中應(yīng)用可以促進(jìn)瘤胃發(fā)育而且能夠提高日增重等生長性能。張文娟等[31]利用小黑麥干草替代羊草飼喂高產(chǎn)奶牛，可極顯著提高產(chǎn)奶量。Harper等[32]在奶牛飼糧中添加小黑麥青貯，奶牛的二氧化碳排放量下降。當(dāng)牛奶產(chǎn)量約為42 kg/d時，小麥青貯飼料和小黑麥青貯飼料部分替代玉米青貯飼料，不會影響采食量。Gorelik等[33]在奶牛飼糧中添加3.7 kg小黑麥谷物籽實提高血清中甘油三酯含量，提高了單次泌乳量,同時乳脂和乳蛋白含量也有所提高，說明小黑麥對脂肪合成有促進(jìn)作用，在奶牛生產(chǎn)中能夠提高乳脂和乳蛋白的含量，提高奶品質(zhì)。除了提高生長性能以外，還有報道使用小黑麥干草替代燕麥草，可以顯著降低母牛在圍產(chǎn)期患胎衣不下、子宮炎、乳房炎的風(fēng)險，還可以提高干物質(zhì)采食量[34]。

關(guān)于小黑麥在羊生產(chǎn)上的應(yīng)用主要在干草和青貯飼喂綿羊的應(yīng)用效果上。張嬋娟等[35]研究表明，在綿羊飼糧中添加40%的小黑麥干草顯著降低采食量，影響羔羊發(fā)育。添加25%的小黑麥干草可以使食入氮和可消化氮含量升高，為最適添加量。同樣的，劉潔等[36]在綿羊飼糧中添加32%的小黑麥青貯，其食入氮和氮沉積都高于全株玉米青貯。這說明添加小黑麥干草可以提高氮的利用效率，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)消化。張玉潔等[37]研究表明，在綿羊飼糧中添加10%的小黑麥干草能夠顯著提高反芻周期、反芻時間等。對于小黑麥在綿羊中的最適添加量的報道結(jié)果并不完全一致，但都不超過40%，可能是小黑麥當(dāng)中的纖維含量過高影響綿羊的采食。Bumbieris-Junior等[38]研究表明，在小黑麥青貯中添加降解纖維素的酶后，纖維采食量增加，且有助于保持青貯飼料的粗蛋白質(zhì)含量。蘇蕊等[39]在飼糧中添加20%的小黑麥干酒糟時，能夠提高普雷沃氏菌的比例。在瘤胃當(dāng)中，普雷沃氏菌能夠參與降解及利用碳水化合物或蛋白質(zhì)，提高反芻動物的利用效率[40]。在小黑麥利用過程中，麥芒對適口性的影響很容易被忽視，研究表明無芒小黑麥相比于有芒小黑麥適口性更好，可以顯著提高采食量[41]。這說明添加青貯添加劑進(jìn)行發(fā)酵處理以及改變小黑麥物理特性都能夠提高羊?qū)π『邴湹牟墒??？傮w來看，目前在反芻動物上的研究還主要集中在表型指標(biāo)上，未對動物的消化率、肉品質(zhì)、瘤胃發(fā)酵特性以及奶品質(zhì)等性狀進(jìn)行評價。

3.2 豬

小黑麥在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用是因為其籽粒中含有高水平的蛋白質(zhì)(比小麥多2%～3%，比黑麥多4%)，且氨基酸組成較好，賴氨酸含量高。小黑麥籽實含有10%～28%的粗蛋白質(zhì)，3.8%賴氨酸，2%～4%的脂肪[34]。因此小黑麥籽實在豬生產(chǎn)中具有較好的應(yīng)用前景。育肥豬的飼養(yǎng)試驗表明，在氨基酸平衡飼糧中添加小黑麥籽實可以達(dá)到與小麥或玉米相似的生長性能，其氨基酸和淀粉的消化率高于大麥。Sullivan等[42]在育肥豬的飼糧中添加小黑麥籽實，可以替代部分豆粕作為蛋白質(zhì)來源，降低飼料成本。但當(dāng)替換量達(dá)到80%時，會降低日增重與飼料轉(zhuǎn)化率。原因可能是因為小黑麥籽實的適口性和味道較豆粕要差。羅新義等[43]用小黑麥代替玉米作為斷奶仔豬飼糧，當(dāng)替換量達(dá)到60%時會降低斷奶仔豬的日增重。但是在飼糧賴氨酸含量相同的基礎(chǔ)上，小黑麥的粗蛋白質(zhì)消化率要高于玉米。吳景海等[44]用小黑麥麥麩飼喂育肥豬，可以提高日增重，降低飼料成本。上述試驗證明，在豬飼糧中添加小黑麥可以替代部分蛋白質(zhì)飼料和能量飼料[45]，但替換的量有一定限制。這可能是由于小黑麥中的抗?fàn)I養(yǎng)因子成分影響了它的利用效果。

3.3 家禽

小黑麥在家禽飼糧中的應(yīng)用相對較少。Hermes等[46]研究表明，在不降低肉雞生長性能的情況下，小黑麥的最適添加量為15%。但當(dāng)添加量超過30%時會降低蛋黃顏色。小黑麥當(dāng)中缺乏維持蛋黃顏色的營養(yǎng)物質(zhì)，如果在蛋雞飼糧中應(yīng)用小黑麥需在飼糧中補充黃色和紅色類胡蘿卜素來保證雞蛋品質(zhì)。在家禽生產(chǎn)中，營養(yǎng)物質(zhì)的消化率尤為重要。Zuber等[47]研究表明，在蛋雞生產(chǎn)中添加小黑麥籽粒氨基酸消化率總體上較高，但各組分氨基酸消化率未進(jìn)行檢測。Moez等[48]研究表明，飼喂小黑麥全谷物可提高日本鵪鶉的干物質(zhì)消化率，但會對平均日采食量、產(chǎn)蛋量和營養(yǎng)消化率造成負(fù)面影響。對于為何會降低采食量和產(chǎn)蛋量未見后續(xù)報道。

4 小黑麥中的抗?fàn)I養(yǎng)因子

小黑麥中抗?fàn)I養(yǎng)因子的主要成分是阿拉伯木聚糖[53]，阿拉伯木聚糖與蛋白質(zhì)連接阻礙了內(nèi)源酶在飲食蛋白質(zhì)成分降解中的作用。小黑麥中阿拉伯木聚糖的水平與小麥相似，但不如黑麥高。Hauschild等[54]研究表明，在育肥豬的飼糧中添加含有木聚糖酶的小黑麥，其粗蛋白質(zhì)表觀消化率與對照組相比無顯著差異，比不添加酶的小黑麥飼糧組提高5%，說明木聚糖酶能夠促進(jìn)小黑麥籽實在豬腸道中的消化利用效果。同時阿拉伯木聚糖也是家禽的主要抗?fàn)I養(yǎng)因子。Mendes等[55]研究表明，在雞的小黑麥飼糧中補充木聚糖酶時可以提高其營養(yǎng)物質(zhì)吸收率。除阿拉伯木聚糖外，小黑麥谷物還含有相當(dāng)含量的植酸磷，豬對植酸的消化不良主要是由于內(nèi)源性腸道植酸酶的產(chǎn)生有限[56]。因此，消除小黑麥中植酸磷的影響是利用小黑麥飼料的主要問題之一。Xue等[57]在小黑麥干酒糟中添加500 FTU/kg植酸酶可提高豬的真消化率。這添加植酸酶可以有效分解小黑麥谷物籽實中的植酸磷成分。小黑麥具有較高的粗蛋白質(zhì)含量和較為合理的氨基酸組成，對于非反芻動物而言具有極大的飼用潛力，但同時也應(yīng)注意其抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)帶來的負(fù)面影響。

5 小 結(jié)

綜上所述，小黑麥因其營養(yǎng)物質(zhì)含量較高、飼養(yǎng)評價好等特點作為動物飼料在國內(nèi)外的動物生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用。在反芻動物中可以提高奶牛的日增重、泌乳量及乳脂率，減少奶牛的二氧化碳排放量，提高斷奶犢牛胃腸道的發(fā)育，同時對脂肪合成有促進(jìn)作用。在綿羊飼料中添加25%的小黑麥干草可以使食入氮和可消化氮含量升高，添加10%的小黑麥干草能夠顯著提高反芻周期、反芻時間。使用小黑麥麥麩飼喂育肥豬，可以提高日增重，降低飼料成本。飼喂小黑麥全谷物可提高雞的干物質(zhì)消化率，但當(dāng)添加量超過30%時會降低蛋黃顏色。小黑麥飼料資源開發(fā)與應(yīng)用不僅可提高動物產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且能節(jié)約成本。但小黑麥當(dāng)中存在的高水平纖維含量以及一些抗?fàn)I養(yǎng)因子如阿拉伯木聚糖、植酸磷等會影響動物消化吸收，限制了小黑麥的推廣使用。因此，未來的研究方向應(yīng)該集中研究這些抗?fàn)I養(yǎng)因子對動物的不利影響，聚焦于動物對小黑麥的有效利用，有針對性地開發(fā)以小黑麥秸稈為主的反芻動物飼料、以小黑麥籽實為主的能量飼料，以充分利用我國的飼料資源。

致謝：

感謝河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所劉貴波研究員對文稿所提的寶貴意見。