应用CNCPS体系评定不同刈割茬次珍珠谷草营养价值
加拿大珍珠谷草(Pennisetum glaucum)是一种新型牧草品种，为科学判定其饲用价值，深入探讨珍珠谷草作为反刍家畜青粗饲料潜力，本研究通过对珍珠谷草进行多次刈割，对比不同刈割茬次牧草产量和品质，并利用康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(CNCPS)体系对其蛋白质组分和碳水化合物组分计算分析。结果显示：珍珠谷草第2茬次全株、茎干物质含量显著大于第1茬次(P < 0.05)，叶粗蛋白含量最高 (22.46%)，大于第1茬次(P < 0.05)，茎木质素含量为5.40%，显著小于第1茬次(P < 0.05)，第2茬次珍珠谷草品质更好。CNCPS体系组分中：第2茬次酸性洗涤不溶蛋白含量大于第1茬次(P < 0.05)，可溶性粗蛋白、淀粉含量小于第1茬次(P < 0.05)，珍珠谷草第1茬次碳水化合物组分和蛋白质组分快速降解部分含量较高，第2茬次主要以中速降解部分为主。应用CNCPS 体系不仅可以精确评价牧草营养价值，还能侧面反映出动物对牧草的利用情况。
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加拿大杂交珍珠谷草(Pennisetum glaucum)是禾本科狼尾草属一年生草本植物，是由加拿大欧姆博士培育的三系杂交优质饲草品种，其喜酸性土壤，具有抗干旱、抗倒伏等特点。加拿大杂交珍珠谷草草质柔软，叶茎比大，适口性好，产量高，杂种优势明显，是一种优质饲草品种。该品种通过吉林省外专项目引进，在吉林省中东部地区试种初步成功，并通过了2021年度吉林省草品种审定。对加拿大珍珠谷草进行饲草营养价值评定，对于丰富吉林省地区饲草资源、青粗饲料利用和畜牧业持续发展具有重要意义。
饲草的营养价值取决于其化学成分含量、消化率及消化程度，目前饲草营养价值评价体系主要采用Weende系统分析法、VanSoest体系分析法[1]。Weende分析法即概略养分分析法，该方法将饲草营养分为粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、无氮浸出物和水分6类，这些指标只能简单粗略地反映出饲草的化学营养成分，并不能体现出动物对饲草的利用情况。VanSoest体系分析法将粗纤维进行了细划，引入中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、木质素等指标，可在一定程度上反映出动物采食量、消化率等情况[2]。反刍动物消化生理机制具有特殊性，通过瘤胃，利用可发酵碳水化合物和瘤胃可降解蛋白满足自身对能量和蛋白质的需求。因此，常规的评价方法不能反映出反刍动物对青粗饲料实际的消化利用情况，很难全面客观地评价饲草的营养价值。康奈尔净碳水化合物-蛋白质体系(Cornell Net Carbohydrate and Protein System，CNCPS)由美国康奈尔大学研究人员建立[3]，该体系是基于饲草常规营养结合反刍动物体内物质消化规律，将饲草营养成分划分为蛋白质组分和碳水化合物组分，并将每一组分细化为快速降解部分、中速降解部分、慢速降解部分和不可利用部分。应用CNCPS体系对饲草营养价值进行评价，其分析结果更具参考价值。
刈割是牧草生产管理的主要方式之一，刈割可以通过植物补偿性生长和均衡性生长影响牧草的产量和品质[4-6]。不同牧草品种，生长特性不同，对刈割的反应也有所不同[7]。目前，对加拿大珍珠谷草产量和营养价值的研究尚未见报道。为此，依据珍珠谷草一年可进行多次刈割的特性，对珍珠谷草进行刈割处理，采用CNCPS体系对珍珠谷草不同刈割茬次，牧草全株、茎、叶蛋白质组分和碳水化合物组分进行分析，并对饲草进行综合营养价值评价，旨在为反刍动物青粗饲料资源创新和利用提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
参试材料为加拿大珍珠谷草，播种于吉林市农业科学院试验地。因珍珠谷草分蘖力强，采取单株留苗，株距10～12 cm。播种量为5～7.5 kg·hm−2。苗前，采用草胺膦和莠去津(
3000 ～4000 mL·hm−2)进行土壤封闭处理，苗后用莠去津4 000 mL·hm−2进行除草，其他田间管理同当地大田生产管理。1.2 样品的采集与制备
在珍珠谷草拔节期，抽穗前进行不同茬次的刈割。为适应吉林地区气候条件，兼顾产量和品质，刈割间隔选在30 d，分别于2022年7月15日和8月15日进行刈割，由于第2次刈割后，珍珠谷草生长缓慢，株高过低，从经济效益角度考虑，不建议进行第3次刈割。刈割详情如表1所列。在试验小区内随机设置3个1 m × 1 m样方，将样方内珍珠谷草留茬20 cm进行刈割，称重，用于鲜草产量测定。取样后，牧草按全株、茎、叶分类，在105 ℃条件下杀青15 min后，65 ℃烘干，回潮24 h后进行称重，总重用于干草产量测定。依据不同参数检测标准，粉碎过筛，留存待测。
表 1 不同茬次刈割处理Table 1. Different stubble cutting treatments刈割茬次
Stubble cutting刈割时间
Cutting time/(YYYY-MM-DD)物候期
Phenological period株高
Height/m单株叶片数
Number of blades per plant第1次刈割
First cutting2022-07-15 拔节期
Jointing stage1.5～1.6 9～10 第2次刈割
Second cutting2022-08-15 拔节期
Jointing stage1.6～1.7 8～9 1.3 测定指标及方法
1.3.1 常规养分指标
水分、粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、钙、磷测定参照《饲料工业标准汇编》[8]，粗纤维采用ANKOM2000半自动纤维分析仪测定，能量采用氧氮仪测定。
1.3.2 CNCPS体系指标
依据CNCPS体系对蛋白质组分和碳水化合物组分的划分，分别测定中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、酸性洗涤木质素，采用ANKOM2000半自动纤维分析仪测定；中性洗涤不溶蛋白、酸性洗涤不溶蛋白、可溶性粗蛋白参照Van Soest等[9]的方法测定；非蛋白氮采用三氯乙酸法测定[10]；淀粉采用蒽酮比色法测定[11]。
1.4 CNCPS体系各组分计算
1.4.1 蛋白质组分计算
CNCPS体系将饲料中粗蛋白进行了细化，分为非蛋白氮、真蛋白质和不可降解粗蛋白。其中真蛋白质又进一步细化为快速降解真蛋白质、中速降解真蛋白质和慢速降解真蛋白质。蛋白质各组分计算公式如表2所列。
表 2 CNCPS蛋白组分计算公式Table 2. Cornell Net Carbohydrate and protein system protein component calculation formulae项目
Projects计算公式
Calculation formulaPA/% NPN × 0.01 × SOLP PB1/% SOLP − PA PB2/% 100 – PA − PB1 − PB3 − PC PB3/% NDIP − ADIP PC/% ADIP SOLP、NDIP、ADIP 分别为可溶性蛋白、中性洗涤不溶蛋白、酸性洗涤不溶蛋白。PA、PB1、PB2、PB3、PC分别代表非蛋白氮、快速降解真蛋白质、中速降解真蛋白质、慢速降解真蛋白质、不可降解蛋白质，各成分均以占粗蛋白含量百分比计算，NPN即为PA，以占可溶性蛋白含量百分比计算。下表同。
SOLP, NDIP, and ADIP refer to soluble protein, neutral-detergent-insoluble protein, and acidic-detergent-insoluble protein, respectively. PB1, PB2, PB3, and PC represent rapidly degradable true protein, moderately degradable true protein, slowly degradable true protein, and non-degradable protein, respectively. Each component was calculated as the percentage of the crude protein content, while NPN(PA) was calculated as the percentage of the soluble protein content. This is applicable for the following table as well.1.4.2 碳水化合物组分计算
CNCPS体系将饲料中碳水化合物分为4个部分，分别为糖类(快速降解部分)、淀粉和果胶(中速降解部分)、可利用纤维(缓速降解部分)和不可利用纤维(木质素含量的2.4倍)。碳水化合物各组分计算公式如表3所列。
表 3 CNCPS碳水化合物组分计算公式Table 3. Cornell Net Carbohydrate and Protein System carbohydrate component calculation formulae项目
Projects计算公式
Calculation formulaCHO/% 100 – CP − EE − Ash NSC/% 100 − CB2 – CC CA/% [100 − STARCH] × [l00 − CB2 − CC]/100 CB1/% STARCH × [100 − CB2 − CC]/100 CB2/% 100 × [NDF − (NDIP × 0.01 × CP) −
(NDF × 0.01 × ADL × 2.4)]/CHOCC/% 100 × (NDF × 0.01 × ADL × 2.4)/CHO CP、EE、Ash、NDF、CHO分别为粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维、碳水化合物，以占干物质百分比计算。NSC、CA、CB1、CB2、CC分别代表非结构性碳水化合物、糖类、淀粉和果胶、可利用纤维、不可利用纤维，以占碳水化合物百分比计算。STARCH为淀粉，以占非结构性碳水化合物百分比计算。ADL为木质素，以占中性洗涤纤维含量百分比计算。下表同。
CP, EE, Ash, NDF, and CHO represent the crude protein, crude fat, crude ash, neutral detergent fiber, and carbohydrates, respectively, calculated as a percentage of the dry matter. NSC, CA, CB1, CB2, and CC represent non-structural carbohydrates, sugars, starch and pectin, usable fibers, and unusable fibers, respectively, calculated as a percentage of the carbohydrates. STARCH was calculated as a percentage of the non-structural carbohydrates. ADL represents acid detergent lignin, calculated as a percentage of the neutral detergent fiber content. This is applicable for the following table as well.1.5 数据处理
数据统计分析采用SPSS 16.0软件分析包，用平均值 ± 标准差表示测定结果，对珍珠谷草不同刈割茬次的草产量进行统计分析，并对不同茬次的珍珠谷草全株、茎、叶进行常规养分、CNCPS组分、蛋白质组分、碳水化合物组分单因素方差分析，并采用Duncan法对各组数据进行多重比较。
2. 结果与分析
2.1 不同刈割茬次珍珠谷草产量
如表4所列，珍珠谷草第2茬次鲜草产量略低于第1茬次，干草产量略高于第1茬次，但两茬次珍珠谷草草产量间差异未达到显著水平(P > 0.05)，两茬次干鲜比无显著差异。
表 4 不同刈割茬次珍珠谷草产量Table 4. The yield of Pennisetum glaucum with different stubble cuttings刈割茬次
Stubble cutting鲜草产量
Fresh yield/(kg·hm−2)干草产量
Hay yield/(kg·hm−2)干鲜比
Dry to fresh ratio第1次刈割 First cutting 50 555.56 ± 3 347.86a 5 743.11 ± 485.71a 0.11 ± 0.02a 第2次刈割 Second cutting 47 995.37 ± 2 729.27a 6 848.94 ± 316.73a 0.14 ± 0.03a 2.2 不同刈割茬次珍珠谷草全株、茎、叶常规养分分析
如表5所列，珍珠谷草同一茬次全株、茎、叶各组分间存在明显差异，但各营养成分表现规律不同。两茬次CP、EE、Ca含量均表现为叶 > 全株 > 茎，CF含量表现为茎 > 全株 > 叶，第2茬次P、NDF含量各组分间差异达到显著水平(P < 0.05)，叶中P含量最高，达到0.40%，NDF含量最低，为54.58%。珍珠谷草不同茬次相同组分间，第2茬次全株和茎的干物质、NDF含量显著大于第1茬次，Ca含量显著小于第1茬次；叶CP、P含量显著大于第1茬次。
表 5 不同刈割茬次珍珠谷草常规营养成分Table 5. Conventional nutritional components of Pennisetum glaucum with different stubble cuttings项目
Projects第1次刈割 First cutting 第2次刈割 Second cutting 全株
Whole plant茎
Stem叶
Leaf全株
Whole plant茎
Stem叶
Leaf干物质(DM)
Dry matter/%91.50 ± 0.57bc 90.24 ± 0.06c 91.43 ± 1.65bc 94.12 ± 1.17a 93.85 ± 0.31ab 92.58 ± 1.15abc 粗蛋白(CP)
Crude protein/%19.61 ± 1.65b 13.88 ± 0.16c 20.27 ± 0.46b 20.49 ± 1.22ab 13.99 ± 0.62c 22.46 ± 0.06a 粗纤维(CF)
Crude fiber/%29.37 ± 2.03abc 31.00 ± 0.53ab 27.11 ± 1.47c 28.29 ± 1.70abc 30.92 ± 2.65a 25.71 ± 1.74c 粗脂肪(EE)
Crude fat/%2.35 ± 0.37ab 1.28 ± 0.32c 2.63 ± 0.34a 1.78 ± 0.07bc 1.55 ± 0.22c 2.49 ± 0.18a 中性洗涤纤维(NDF)
Neutral detergent fiber/%55.45 ± 2.45c 59.23 ± 2.88bc 52.61 ± 3.24c 62.88 ± 2.31b 68.91 ± 1.68a 54.58 ± 1.03c 酸性洗涤纤维(ADF)
Acid detergent fiber/%35.28 ± 1.74a 36.66 ± 1.63a 32.88 ± 4.92a 36.43 ± 2.73a 39.61 ± 4.55a 34.63 ± 2.64a 钙(Ca)
Calcium/(g·kg−1)6.52 ± 0.71a 4.63 ± 0.14b 6.94 ± 0.21a 3.41 ± 0.64b 2.10 ± 0.21c 6.61 ± 0.64a 磷(P)
Phosphorus/%0.35 ± 0.01b 0.32 ± 0.02bc 0.32 ± 0.01bc 0.35 ± 0.01b 0.29 ± 0.01c 0.40 ± 0.02a 能量(GE)
Energy/kJ16.79 ± 1.51a 16.14 ± 3.08a 16.69 ± 1.56a 16.97 ± 1.52a 16.61 ± 3.01a 17.18 ± 1.54a 同行不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。 表7 、表8同。
Different lowercase letters within the same row indicate significant differences between different stubble cuttings at the 0.05 level. This is applicable for Table 7 and Table 8 as well.2.3 不同刈割茬次珍珠谷草全株、茎、叶CNCPS组分分析
2.3.1 CNCPS组分
如表6所列，珍珠谷草同一茬次全株、茎、叶各组分间，NDIP、ADIP、NPN、ADL含量均表现为叶中含量最小，茎中SOLP含量最大。珍珠谷草不同茬次相同组分间，全株、茎、叶的ADIP、SOLP、淀粉含量存在显著差异，其中，第2茬次各组分ADIP含量显著大于第1茬次(P < 0.05)。SOLP、淀粉含量显著小于第1茬次，第2茬次茎NPN、ADL含量显著小于第1茬次。
表 6 不同刈割茬次珍珠谷草CNCPS组分Table 6. Cornell Net Carbohydrate and Protein System components of Pennisetum glaucum in different stubble cuttings刈割茬次
Stubble cutting部位
PartNDIP/% ADIP/% SOLP/% NPN/% ADL/% STARCH/% 第1次刈割
First cutting全株
Whole plant9.80 ± 0.43ab 2.31 ± 0.08b 31.58 ± 1.02b 86.81 ± 1.33a 7.63 ± 1.10ab 2.28 ± 0.36a 茎 Stem 9.41 ± 1.18ab 2.19 ± 0.14bc 39.40 ± 0.95a 85.97 ± 2.34a 8.85 ± 1.14a 2.31 ± 0.27a 叶 Leaf 7.98 ± 0.99b 1.56 ± 0.22c 33.77 ± 1.43b 76.14 ± 2.29b 4.93 ± 1.20c 1.74 ± 0.35a 第2次刈割
Second cutting全株
Whole plant11.20 ± 0.88a 3.27 ± 0.16a 20.29 ± 1.64c 73.67 ± 3.42b 5.13 ± 0.71bc 0.81 ± 0.11b 茎 Stem 10.95 ± 0.83a 3.44 ± 0.55a 31.61 ± 1.98b 78.29 ± 7.24b 5.40 ± 1.15bc 0.86 ± 0.03b 叶 Leaf 8.18 ± 0.42b 2.32 ± 0.05b 19.91 ± 2.02c 73.39 ± 4.99b 4.06 ± 0.70c 1.10 ± 0.26b 同列不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。表7和表8同。
Different lowercase letters within the same column indicate significant differences between different stubble cuttings at the 0.05 level. This is applicable for the 7 and 8 as well.2.3.2 CNCPS蛋白质组分
如表7所列，珍珠谷草同一茬次全株、茎、叶各组分间，茎PA含量最高，PB2含量最低，与其他组分差异达到显著水平(P < 0.05)。叶PC含量最低，最小值为1.56%，显著低于全株。珍珠谷草不同茬次相同组分间，全株、茎、叶的PA、PB2、PC含量存在显著差异，其中第2茬次PA含量显著小于第1茬次(P < 0.05)，PB2、PC含量显著大于第1茬次(P < 0.05)。
表 7 不同刈割茬次珍珠谷草CNCPS蛋白质组分Table 7. Cornell Net Carbohydrate and Protein System protein components of Pennisetum glaucum with different stubble cuttings刈割茬次
Stubble cutting部位
PartPA/% PB1% PB2% PB3% PC% 第1次刈割
First cutting全株
Whole plant27.41 ± 0.69b 4.17 ± 0.34c 58.62 ± 1.48b 7.50 ± 0.36a 2.31 ± 0.08b 茎 Stem 33.88 ± 0.95a 5.53 ± 0.91bc 51.19 ± 2.15c 7.22 ± 1.32a 2.19 ± 0.14bc 叶 Leaf 25.71 ± 0.01b 8.06 ± 0.44a 58.25 ± 1.24b 6.42 ± 1.2a 1.56 ± 0.22c 第2次刈割
Second cutting全株
Whole plant14.95 ± 0.78c 5.34 ± 0.84bc 68.51 ± 1.66a 7.93 ± 1.03a 3.27 ± 0.16a 茎 Stem 24.75 ± 1.49b 6.86 ± 1.51ab 57.44 ± 1.59b 7.51 ± 1.39a 3.44 ± 0.55a 叶 Leaf 14.61 ± 0.13c 5.30 ± 0.35bc 71.91 ± 1.45a 5.87 ± 0.47a 2.32 ± 0.05b 2.3.3 CNCPS碳水化合物组分
如表8所列，珍珠谷草同一茬次全株、茎、叶各组分间，茎CHO含量最高，达到75.34%，叶CA含量最高，达到18.12%，显著高于其他各组分(P < 0.05)。茎CC含量显著大于叶。第2茬次叶NSC含量显著高于全株、茎。珍珠谷草不同茬次相同组分间，第2茬次全株和茎的CHO和CB2含量显著高于第1茬次，CA、CB1含量显著小于第1茬次；第2茬次茎CC含量显著低于第1茬次。
表 8 不同刈割茬次珍珠谷草CNCPS碳水化合物组分Table 8. Cornell Net Carbohydrate and Protein System carbohydrate components of Pennisetum glaucum with different stubble cuttings刈割茬次
Stubble cutting部位
PartCHO/% CA/% CB1/% CB2/% CC/% NSC/% 第1次刈割
First cutting全株
Whole plant63.86 ± 1.29c 15.80 ± 2.91b 0.39 ± 0.06a 67.92 ± 4.45bc 15.90 ± 1.90ab 16.18 ± 2.55ab 茎 Stem 68.85 ± 0.16b 15.53 ± 4.44b 0.34 ± 0.07a 65.86 ± 0.88c 18.27 ± 3.27a 15.87 ± 4.16ab 叶 Leaf 62.30 ± 2.70c 17.83 ± 2.27a 0.32 ± 0.05a 71.86 ± 0.69abc 9.99 ± 2.61bc 18.14 ± 1.91a 第2次刈割
Second cutting全株
Whole plant67.56 ± 1.29b 10.24 ± 2.33c 0.08 ± 0.01b 78.22 ± 0.37a 11.46 ± 1.85bc 10.32 ± 2.23b 茎 Stem 75.34 ± 0.41a 10.34 ± 1.97c 0.09 ± 0.02b 77.72 ± 4.28a 11.85 ± 2.29b 10.43 ± 1.99b 叶 Leaf 64.57 ± 0.25c 18.12 ± 1.39a 0.20 ± 0.08a 73.45 ± 0.41ab 8.24 ± 1.54c 18.32 ± 1.13a 3. 讨论
3.1 不同刈割茬次珍珠谷草产量及常规养分分析
本研究中，两次刈割间牧草产量虽无显著性差异，但珍珠谷草两茬次收获均在47 995 kg·hm−2以上，年产量高达98 551 kg·hm−2。禾本科牧草年鲜草产量一般在35 000～75 000 kg·hm−2 [12]，可见，珍珠谷草耐刈割，是一种高产饲草品种，与常规饲草相比，种植珍珠谷草每亩饲草可增加500～600元(约每公顷7 500～ 9 000元)收益。
干物质是衡量牧草有机物积累的重要指标，干物质含量与牧草营养品质呈正相关关系[13]。粗蛋白是体现牧草营养价值的指标之一，其含量的高低直接影响瘤胃微生物数量及活力[14]。本研究中，珍珠谷草第2茬次干物质含量和叶中粗蛋白含量均高于第1茬次。两茬次粗纤维含量虽无显著性差异，但第2茬次各组分粗纤维含量略低于第1茬次，可以看出，珍珠谷草刈割后，牧草品质有所提高。何芳兰等[15]、杨恒山等[16]研究发现，随刈割次数增加，可显著提高牧草粗蛋白含量，降低牧草粗纤维、粗灰分含量，与本研究结果相似。从牧草整个生长期营养成分含量变化看，幼嫩期，牧草体内干物质、粗蛋白、维生素、矿物质含量较高，随着牧草生长，植物合成碳水化合物能力增强，牧草体内结构性多糖含量会剧增，牧草饲用价值降低[17]，通过刈割可以获取更多鲜嫩优质饲草。刈割提高牧草品质的原因可能有以下几方面：第一，刈割打破了植物顶端优势，激发植物补偿性生长，加快养分吸收。第二，刈割去除了植株衰老蔫黄茎叶，减少了冗余部分，降低营养物质消耗，反而有利于植物生长。第三，刈割刺激了牧草分蘖再生[18]，新发幼嫩组织养分含量更高。光是分蘖的决定因素，光照充足有利于延长分蘖期、提高分蘖率、促进分蘖生长[19]，刈割使牧草冠层结构发生大幅度变化，牧草基层受到更多阳光照射。因此，刈割可以通过影响牧草生长发育，改变植物对养分的吸收利用方式，进而影响牧草营养物质沉积与分配，提高牧草品质。中性洗涤纤维与动物的采食量密切相关，酸性洗涤纤维可以反映出动物对饲草的消化利用效率[20]。本研究中，珍珠谷草第2茬次中性洗涤纤维(NDF)含量大于第1茬次。孙扣忠等[21]对多花黑麦草(Lolium multiflorum)研究发现，随刈割次数的增加，牧草NDF和酸性洗涤纤维(ADF)含量增加。徐然然等[22]研究发现，多次刈割可显著降低燕麦NDF和ADF含量。可见，刈割对不同品种牧草NDF和ADF含量影响不同。
3.2 不同刈割茬次珍珠谷草全株、茎、叶CNCPS组分分析
本研究中，珍珠谷草第2茬次中性洗涤不溶蛋白(NDIP)和酸性洗涤不溶蛋白(ADIP)含量较高，说明植物生长初期，牧草粗蛋白(CP)中难以利用的蛋白质较高[23]。第2茬次可溶性蛋白(SOLP)含量低于第1茬次说明，刈割后珍珠谷草生长初期，可利用蛋白质含量较少，SOLP是一种植物体内重要的渗透调节物，其含量与植物抗寒性呈正相关关系[24]。刈割后，牧草生长早期植株内可溶性蛋白含量较少，随珍珠谷草生长发育，SOLP含量逐渐升高，有利于抵御环境变化。珍珠谷草两茬次非蛋白氮(NPN)含量均高于73.39%，表明珍珠谷草可溶性蛋白主要以NPN为主，与CNCPS体系评定反刍动物常用饲料营养价值[25]和对辽宁绒山羊常用饲料营养价值[26]研究结果一致，青粗饲料SCP大部分是NPN。从两茬次珍珠谷草NDIP、ADIP、SOLP和NPN含量变化可以看出，刈割后珍珠谷草生长早期粗蛋白含量虽较高，但可利用蛋白质相对较低。本研究中，珍珠谷草第2茬次淀粉含量显著低于第1茬次，说明刈割后牧草淀粉积累减少，这种变化趋势与植物光合作用有关，淀粉是植物光合作用的主要产物，刈割后珍珠谷草光合作用减弱，从而影响了淀粉的积累[27]。
3.3 不同刈割茬次珍珠谷草全株、茎、叶CNCPS蛋白质组分分析
珍珠谷草第2茬次各组分PA、叶快速降解真蛋白质(PB1)含量小于第1茬次，由于PA、PB1含量与NPN和SOLP含量有关[28]，本研究中，第2茬次NPN、SOLP含量低，因此导致PA、PB1含量降低。中速降解真蛋白质(PB2)属于真蛋白质中速降解部分，在瘤胃中只有少量被消化，剩余大部分流入后肠段[25]。本研究中，珍珠谷草第2茬次PB2含量较高，说明第2茬次珍珠谷草蛋白质组分以真蛋白质中速降解部分为主，在反刍动物利用中具有很好的过瘤胃效果，在消化道后段被消化利用。从反刍动物瘤胃消化降解程度考虑，饲料中(PB2 + PB3)含量所占蛋白组分比例越高，饲料蛋白质构成越理想[29]。PC属于不可降解蛋白，包括与牧草中木质素(ADL)结合的蛋白质、与单宁结合的蛋白质及其他高度抵抗微生物和哺乳动物酶类的成分，很难被反刍动物消化利用。珍珠谷草两茬次不可降解蛋白质(PC)含量在1.56%～3.44%，美国国家研究委员会(NRC)营养标准中规定，反刍动物饲料PC含量不应超过10%[30]，可见珍珠谷草可作为一种优质饲草饲喂家畜。
3.4 不同刈割茬次珍珠谷草全株、茎、叶CNCPS碳水化合物组分分析
饲草中CHO是反刍动物主要能量来源物质，其对反刍动物的营养价值主要由非结构性碳水化合物和结构性碳水化合物在瘤胃中降解程度所决定[31]。本研究中，两茬次珍珠谷草CHO含量在62.30%～75.34%，这与杨燕燕等[32]、靳玲品等[33]发现禾本科牧草CHO含量在78.6%以上的结果存在差异。珍珠谷草第2茬次全株、茎CHO含量高于第1茬次，但糖类(CA)、淀粉和果胶(CB1)含量小于第1茬次，说明经刈割后珍珠谷草植株CHO中糖类、果胶和淀粉含量减少。肖红等[34]在研究刈割对羊草(Leymus chinensis)、无芒雀麦(Bromus inermis)碳水化合物含量的影响发现，第2次刈割后羊草、无芒雀麦地上部和茎基部可溶性糖含量表现出不同变化趋势，但均未达到刈割前水平，与本研究结果相似。此外，在本研究中珍珠谷草刈割后NSC含量有减少趋势，是由于刈割后CA、CB1含量减少导致，非结构性碳水化合物(NSC)主要包括葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉。刈割后初期牧草植株内NSC主要用于再生，只有当光合作用产生的碳水化合物多于生长消耗的碳水化合物时，牧草内非结构性碳水化合物才能有所积累提高[35]。珍珠谷草第2茬次可利用纤维(CB2)含量较高，但不可利用纤维(CC)含量小于第1茬次，说明可利用纤维含量高。从珍珠谷草两茬次各组分CNCPS碳水化合物组分看，叶中CA含量、NSC含量较高，CC含量低，说明叶中快速降解非结构性碳水化合物所占比例较大，不可利用纤维含量少，更易被反刍动物利用。
4. 结论
珍珠谷草耐刈割，一年可进行多次刈割，鲜草产量高于一般禾本科牧草，并且具有较高营养价值。刈割对珍珠谷草产量影响较小，但可以在一定程度上提高牧草品质。建议延长刈割间隔，有利于牧草体内可溶性蛋白、淀粉等营养物质积累。珍珠谷草第1茬次主要以CNCPS体系快速降解部分为主，第2茬次以中速降解部分为主。珍珠谷草能够被反刍动物瘤胃很好消化利用，可作为一种优质青粗饲料饲喂家畜，具有很好的应用前景。
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表 1 不同茬次刈割处理
Table 1 Different stubble cutting treatments
刈割茬次
Stubble cutting刈割时间
Cutting time/(YYYY-MM-DD)物候期
Phenological period株高
Height/m单株叶片数
Number of blades per plant第1次刈割
First cutting2022-07-15 拔节期
Jointing stage1.5～1.6 9～10 第2次刈割
Second cutting2022-08-15 拔节期
Jointing stage1.6～1.7 8～9 
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表 2 CNCPS蛋白组分计算公式
Table 2 Cornell Net Carbohydrate and protein system protein component calculation formulae
项目
Projects计算公式
Calculation formulaPA/% NPN × 0.01 × SOLP PB1/% SOLP − PA PB2/% 100 – PA − PB1 − PB3 − PC PB3/% NDIP − ADIP PC/% ADIP SOLP、NDIP、ADIP 分别为可溶性蛋白、中性洗涤不溶蛋白、酸性洗涤不溶蛋白。PA、PB1、PB2、PB3、PC分别代表非蛋白氮、快速降解真蛋白质、中速降解真蛋白质、慢速降解真蛋白质、不可降解蛋白质，各成分均以占粗蛋白含量百分比计算，NPN即为PA，以占可溶性蛋白含量百分比计算。下表同。
SOLP, NDIP, and ADIP refer to soluble protein, neutral-detergent-insoluble protein, and acidic-detergent-insoluble protein, respectively. PB1, PB2, PB3, and PC represent rapidly degradable true protein, moderately degradable true protein, slowly degradable true protein, and non-degradable protein, respectively. Each component was calculated as the percentage of the crude protein content, while NPN(PA) was calculated as the percentage of the soluble protein content. This is applicable for the following table as well.
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表 3 CNCPS碳水化合物组分计算公式
Table 3 Cornell Net Carbohydrate and Protein System carbohydrate component calculation formulae
项目
Projects计算公式
Calculation formulaCHO/% 100 – CP − EE − Ash NSC/% 100 − CB2 – CC CA/% [100 − STARCH] × [l00 − CB2 − CC]/100 CB1/% STARCH × [100 − CB2 − CC]/100 CB2/% 100 × [NDF − (NDIP × 0.01 × CP) −
(NDF × 0.01 × ADL × 2.4)]/CHOCC/% 100 × (NDF × 0.01 × ADL × 2.4)/CHO CP、EE、Ash、NDF、CHO分别为粗蛋白、粗脂肪、粗灰分、中性洗涤纤维、碳水化合物，以占干物质百分比计算。NSC、CA、CB1、CB2、CC分别代表非结构性碳水化合物、糖类、淀粉和果胶、可利用纤维、不可利用纤维，以占碳水化合物百分比计算。STARCH为淀粉，以占非结构性碳水化合物百分比计算。ADL为木质素，以占中性洗涤纤维含量百分比计算。下表同。
CP, EE, Ash, NDF, and CHO represent the crude protein, crude fat, crude ash, neutral detergent fiber, and carbohydrates, respectively, calculated as a percentage of the dry matter. NSC, CA, CB1, CB2, and CC represent non-structural carbohydrates, sugars, starch and pectin, usable fibers, and unusable fibers, respectively, calculated as a percentage of the carbohydrates. STARCH was calculated as a percentage of the non-structural carbohydrates. ADL represents acid detergent lignin, calculated as a percentage of the neutral detergent fiber content. This is applicable for the following table as well.
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表 4 不同刈割茬次珍珠谷草产量
Table 4 The yield of Pennisetum glaucum with different stubble cuttings
刈割茬次
Stubble cutting鲜草产量
Fresh yield/(kg·hm−2)干草产量
Hay yield/(kg·hm−2)干鲜比
Dry to fresh ratio第1次刈割 First cutting 50 555.56 ± 3 347.86a 5 743.11 ± 485.71a 0.11 ± 0.02a 第2次刈割 Second cutting 47 995.37 ± 2 729.27a 6 848.94 ± 316.73a 0.14 ± 0.03a
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表 5 不同刈割茬次珍珠谷草常规营养成分
Table 5 Conventional nutritional components of Pennisetum glaucum with different stubble cuttings
项目
Projects第1次刈割 First cutting 第2次刈割 Second cutting 全株
Whole plant茎
Stem叶
Leaf全株
Whole plant茎
Stem叶
Leaf干物质(DM)
Dry matter/%91.50 ± 0.57bc 90.24 ± 0.06c 91.43 ± 1.65bc 94.12 ± 1.17a 93.85 ± 0.31ab 92.58 ± 1.15abc 粗蛋白(CP)
Crude protein/%19.61 ± 1.65b 13.88 ± 0.16c 20.27 ± 0.46b 20.49 ± 1.22ab 13.99 ± 0.62c 22.46 ± 0.06a 粗纤维(CF)
Crude fiber/%29.37 ± 2.03abc 31.00 ± 0.53ab 27.11 ± 1.47c 28.29 ± 1.70abc 30.92 ± 2.65a 25.71 ± 1.74c 粗脂肪(EE)
Crude fat/%2.35 ± 0.37ab 1.28 ± 0.32c 2.63 ± 0.34a 1.78 ± 0.07bc 1.55 ± 0.22c 2.49 ± 0.18a 中性洗涤纤维(NDF)
Neutral detergent fiber/%55.45 ± 2.45c 59.23 ± 2.88bc 52.61 ± 3.24c 62.88 ± 2.31b 68.91 ± 1.68a 54.58 ± 1.03c 酸性洗涤纤维(ADF)
Acid detergent fiber/%35.28 ± 1.74a 36.66 ± 1.63a 32.88 ± 4.92a 36.43 ± 2.73a 39.61 ± 4.55a 34.63 ± 2.64a 钙(Ca)
Calcium/(g·kg−1)6.52 ± 0.71a 4.63 ± 0.14b 6.94 ± 0.21a 3.41 ± 0.64b 2.10 ± 0.21c 6.61 ± 0.64a 磷(P)
Phosphorus/%0.35 ± 0.01b 0.32 ± 0.02bc 0.32 ± 0.01bc 0.35 ± 0.01b 0.29 ± 0.01c 0.40 ± 0.02a 能量(GE)
Energy/kJ16.79 ± 1.51a 16.14 ± 3.08a 16.69 ± 1.56a 16.97 ± 1.52a 16.61 ± 3.01a 17.18 ± 1.54a 同行不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。 表7 、表8同。
Different lowercase letters within the same row indicate significant differences between different stubble cuttings at the 0.05 level. This is applicable for Table 7 and Table 8 as well.
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表 6 不同刈割茬次珍珠谷草CNCPS组分
Table 6 Cornell Net Carbohydrate and Protein System components of Pennisetum glaucum in different stubble cuttings
刈割茬次
Stubble cutting部位
PartNDIP/% ADIP/% SOLP/% NPN/% ADL/% STARCH/% 第1次刈割
First cutting全株
Whole plant9.80 ± 0.43ab 2.31 ± 0.08b 31.58 ± 1.02b 86.81 ± 1.33a 7.63 ± 1.10ab 2.28 ± 0.36a 茎 Stem 9.41 ± 1.18ab 2.19 ± 0.14bc 39.40 ± 0.95a 85.97 ± 2.34a 8.85 ± 1.14a 2.31 ± 0.27a 叶 Leaf 7.98 ± 0.99b 1.56 ± 0.22c 33.77 ± 1.43b 76.14 ± 2.29b 4.93 ± 1.20c 1.74 ± 0.35a 第2次刈割
Second cutting全株
Whole plant11.20 ± 0.88a 3.27 ± 0.16a 20.29 ± 1.64c 73.67 ± 3.42b 5.13 ± 0.71bc 0.81 ± 0.11b 茎 Stem 10.95 ± 0.83a 3.44 ± 0.55a 31.61 ± 1.98b 78.29 ± 7.24b 5.40 ± 1.15bc 0.86 ± 0.03b 叶 Leaf 8.18 ± 0.42b 2.32 ± 0.05b 19.91 ± 2.02c 73.39 ± 4.99b 4.06 ± 0.70c 1.10 ± 0.26b 同列不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。表7和表8同。
Different lowercase letters within the same column indicate significant differences between different stubble cuttings at the 0.05 level. This is applicable for the 7 and 8 as well.
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表 7 不同刈割茬次珍珠谷草CNCPS蛋白质组分
Table 7 Cornell Net Carbohydrate and Protein System protein components of Pennisetum glaucum with different stubble cuttings
刈割茬次
Stubble cutting部位
PartPA/% PB1% PB2% PB3% PC% 第1次刈割
First cutting全株
Whole plant27.41 ± 0.69b 4.17 ± 0.34c 58.62 ± 1.48b 7.50 ± 0.36a 2.31 ± 0.08b 茎 Stem 33.88 ± 0.95a 5.53 ± 0.91bc 51.19 ± 2.15c 7.22 ± 1.32a 2.19 ± 0.14bc 叶 Leaf 25.71 ± 0.01b 8.06 ± 0.44a 58.25 ± 1.24b 6.42 ± 1.2a 1.56 ± 0.22c 第2次刈割
Second cutting全株
Whole plant14.95 ± 0.78c 5.34 ± 0.84bc 68.51 ± 1.66a 7.93 ± 1.03a 3.27 ± 0.16a 茎 Stem 24.75 ± 1.49b 6.86 ± 1.51ab 57.44 ± 1.59b 7.51 ± 1.39a 3.44 ± 0.55a 叶 Leaf 14.61 ± 0.13c 5.30 ± 0.35bc 71.91 ± 1.45a 5.87 ± 0.47a 2.32 ± 0.05b
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表 8 不同刈割茬次珍珠谷草CNCPS碳水化合物组分
Table 8 Cornell Net Carbohydrate and Protein System carbohydrate components of Pennisetum glaucum with different stubble cuttings
刈割茬次
Stubble cutting部位
PartCHO/% CA/% CB1/% CB2/% CC/% NSC/% 第1次刈割
First cutting全株
Whole plant63.86 ± 1.29c 15.80 ± 2.91b 0.39 ± 0.06a 67.92 ± 4.45bc 15.90 ± 1.90ab 16.18 ± 2.55ab 茎 Stem 68.85 ± 0.16b 15.53 ± 4.44b 0.34 ± 0.07a 65.86 ± 0.88c 18.27 ± 3.27a 15.87 ± 4.16ab 叶 Leaf 62.30 ± 2.70c 17.83 ± 2.27a 0.32 ± 0.05a 71.86 ± 0.69abc 9.99 ± 2.61bc 18.14 ± 1.91a 第2次刈割
Second cutting全株
Whole plant67.56 ± 1.29b 10.24 ± 2.33c 0.08 ± 0.01b 78.22 ± 0.37a 11.46 ± 1.85bc 10.32 ± 2.23b 茎 Stem 75.34 ± 0.41a 10.34 ± 1.97c 0.09 ± 0.02b 77.72 ± 4.28a 11.85 ± 2.29b 10.43 ± 1.99b 叶 Leaf 64.57 ± 0.25c 18.12 ± 1.39a 0.20 ± 0.08a 73.45 ± 0.41ab 8.24 ± 1.54c 18.32 ± 1.13a
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