昌都高寒草甸草原3种有毒植物营养成分分析与评价

赵世姣，尤延飞，史芳芸，张 庚，路 浩，吴晨晨，赵宝玉*

(1.西北农林科技大学动物医学院，陕西杨凌 712100；2.西藏昌都市畜牧总站，西藏昌都 854000)

昌都有天然草地面积575.28万hm2，约占西藏天然草地总面积的7%[1]。由于特殊的区域性气候条件和土地质量较差，昌都天然草地牧草生长缓慢，低矮，稀疏，植被覆盖率为30%～70%。天然草地不仅是草地畜牧业发展的重要基础，也是我国青藏高原绿色生态屏障的核心，在保障国家生态安全方面区域位置十分重要[2]。然而长期以来，由于自然和人为等诸多因素，特别是草原过牧超载，导致昌都天然草地退化，植物种群结构产生显著变化，可食牧草减少，而有毒植物大量滋生[3]。有毒植物对天然草地的危害，不仅是通过化感作用抑制牧草生长，而且还可引起牲畜中毒，甚至死亡，严重制约昌都草地畜牧业的发展[4]。课题组前期调查发现，昌都天然草地有毒植物有106种，隶属24科55属，其中茎直黄芪(Astragalusstrctus)、丛生黄芪(Astragalusconfertus)、瑞香狼毒(Stellerachamaejasme)、黄花棘豆(Oxytropisochrocephala)斑唇马先蒿(Pedicularislongiflora)、箭叶橐吾(Ligulariasagitta)和黄帚橐吾(Ligulariavirgaurea)等已成为主要优势种群。

从生态角度看，有毒植物是草地植物群落的组成部分，在严重退化草地或生态极其脆弱的地区，可能是该地区仅存的植物，若简单地采取过去传统的防除策略，将进一步破坏草地植被，促使草原沙化、荒漠化、水土流失，加剧生态恶化[5-6]。在现阶段国家提出草原生态文明建设的大背景下，有毒植物作为草地生态群落中的重要成员，具有特殊的生态作用，可以在最大限度发挥其生态功能的基础上，进行有毒植物资源化利用[5]。某些有毒植物虽然有毒，但营养价值较高，可通过脱毒、控制添加量、划区轮牧等措施加以利用[7-9]；有些有毒植物具有抗炎、抗病毒、抗癌和杀虫等药用功效，可作为药源植物利用。因此，科学利用和有效防控天然草地有毒植物，是当前有毒植物研究的重要内容。作者通过对昌都高寒草甸草原3种优势有毒植物常规营养成分、矿物质元素含量和氨基酸含量分析，评价其营养价值，目的是为有毒植物资源化利用提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 采样地概况

昌都位于西藏自治区东部(93°6′～99°2′E，28°5′～32°6′N)，地处横断山脉和三江(金沙江、澜沧江、怒江)流域，与四川、青海、云南接壤。总地势西北部高，东南部低，平均海拔3 500 m以上。日照时间长，全年日照时数2 319 h～2 776 h，辐射强、昼夜温差大，属高原亚温带亚湿润气候。年平均气温7.6℃，年降水量400 mm～600 mm，无霜期80 d～127 d。地形和气候复杂，植被和土壤类型多样，且垂直地带性显著。草地类型主要有温性草甸类草原、温性草原、暖性灌草丛类、山地草甸类和高寒草甸类，其中高寒草甸类是昌都地区分布最广、面积最大、最主要的草地植被类型。由于气候、海拔等各种生境条件的制约，天然牧草生命力短，在全年不同月份生长过程中再生能力有限，因此，适应力强的有毒植物更易生长，其中瑞香狼毒、茎直黄芪和丛生黄芪分布广泛，密度高，种群优势明显，是危害昌都高寒草甸草原畜牧业的主要有毒植物。

1.2 植物样品

瑞香狼毒、茎直黄芪和丛生黄芪地上部分全草，2016年8月采集于西藏昌都高寒草甸草原，植物物候期为花果期。采集植物样品时，擦去叶片上的浮土，阴干粉碎，过40目筛(孔径0.45 mm)，放置于4℃冰箱中保存备用。

1.3 常规营养成分测定

样品中粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的测定分别按照国标GB/T6432-1994《饲料中粗蛋白测定方法》、GB/T6433-2006《饲料中粗脂肪测定方法》、GB/T6432-1994《饲料中粗纤维测定方法》、GB/T6438-2007《饲料中粗灰分的测定方法》、GB/T-2006《饲料中中性洗涤纤维的测定》、NY/T1459-2007《饲料中酸性洗涤纤维的测定》的方法进行[10]。

1.4 矿物质元素含量测定

钙、铁、锌、铜、镁、锰、钾、钠等矿质元素含量利用原子吸收光谱法测定按GB/T 13885-2003《动物饲料中钙、铜、铁、镁、锰、钾、钠和锌含量的测定》进行；磷含量测定按GB/T 6437-2002《饲料中总磷的测定 分光光度法》[9]。每种成分重复测定3次，取平均值。

1.5 氨基酸含量测定

采用氨基酸自动分析仪测定，方法按GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》进行，未检测色氨酸和半胱氨酸。

1.6 数据处理

以平均值和标准差表示测定结果。用SPSS软件对数据进行单因素方差分析(LSD)。

2 结果

2.1 常规营养成分分析

3种植物常规营养成分含量的高低顺序依次均为：中性洗涤纤维素、酸性洗涤纤维、粗蛋白、粗灰分、粗脂肪，三者间各成分差异均显著(P<0.05)。3种植物中，粗蛋白平均含量以丛生黄芪最高；粗灰分平均含量以茎直黄芪最高；粗脂肪平均含量瑞香狼毒最高；茎直黄芪中粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维平均含量高于其他2种植物(表1)。

2.2 矿物质元素分析

大量矿物质元素含量分析结果表明，3种植物所检测的矿物质元素中常量元素有P、Ca、Mg、K。由表2可知，4种常量元素含量由高至低依次为：瑞香狼毒Ca>K>Mg>P；茎直黄芪Ca>K>P>Mg；丛生黄芪K>Ca>P>Mg，3种植物中K、Ca、Mg差异都不显著(P>0.05)，P差异显著(P<0.05)。微量元素含量分析结果表明，矿物质元素中Fe、Cu、Zn、Mn为必需微量元素，含量由高至低均为Fe>Mn>Zn>Cu，3种植物Fe、Cu含量差异显著(P<0.05)；瑞香狼毒中Zn含量与茎直黄芪、丛生黄芪差异显著(P<0.05)、Mn含量与茎直黄芪差异显著(P<0.05)；茎直黄芪、丛生黄芪二者Zn、Mn含量不显著(P>0.05)。

表1 3种有毒植物常规营养成分测定结果

注:同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note:Different letters within the same row indicate significant difference(P<0.05).

2.3 氨基酸含量分析

2.3.1 必需、半必需与非必需氨基酸含量分析 由表3可知，3种植物中均检测出17种氨基酸，总含量分别为8.03%、11.43%和26.80%，从表中可以看出丛生黄芪中各种氨基酸都高于其余两种。其中必需氨基酸8种(Thr、Val、Met、Ile、Leu、Tyr、Phe、Lys)，含量分别为3.12%、4.11%和9.35%，占总氨基酸总量的38.85%、35.96%和34.89%；半必需氨基酸2种(His、Arg)，含量为0.74%、0.90%和2.10%，分别占总氨基酸含量的9.22%、7.87%和7.84%；非必需氨基酸7种(Asp、Ser、Glu、Pro、Gly、Ala、Cys)，含量为4.17%、6.42%和15.33%，分别占总氨基酸含量的51.93%、56.17%和57.20%；与鲜味相关的氨基酸有4种(Asp、Glu、Gly、Ala)。3种植物所测定的17种氨基酸中必需氨基酸占氨基酸总量(WEAA/WTAA)分别为38.85%、35.96%和34.89%；必需氨基酸占非必需氨基酸(WEAA/WNEAA)分别为75.30%、64.02%和60.99%。根据FAO/WHO的理想模式[11]，蛋白质中WEAA/WTAA为40%左右，WEAA/WNEAA在60%以上为较好品质蛋白质。瑞香狼毒、茎直黄芪、丛生黄芪氨基酸含量丰富，所含氨基酸各项指标均基本符合上述标准，可以为动物体提供丰富的氨基酸营养。

表2 3种有毒植物矿质元素含量测定结果

注:同行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

Note:Different letters within the same row indicate significant difference(P<0.05).

表3 3种有毒植物氨基酸含量测定结果

注：“*”表示必需氨基酸。

Note:"*"indicate essential amino acids.

2.3.2 限制性氨基酸分析 动物体需要的全部氨基酸中有5种对牲畜生长发育起重要作用的限制性氨基酸。其中，赖氨酸、蛋氨酸、组氨酸为奶牛的第一、第二、第三限制性氨基酸；蛋氨酸、赖氨酸、精氨酸、亮氨酸、苏氨酸为生长牛的限制性氨基酸；蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸、组氨酸、精氨酸为绵羊的限制性氨基酸[12]。蛋氨酸和赖氨酸是反刍动物增重、产奶或产毛的第一和第二限制性必需氨基酸[13]。由表3可知，3种植物中赖氨酸、精氨酸、苏氨酸、组氨酸、蛋氨酸这5种限制性氨基酸总量分别为1.72%、2.3%和5.22%，占氨基酸总含量的21.42%、20.12%和19.48%，其中丛生黄芪含量最高。

3 讨论

数据分析结果显示，3种有毒植物常规营养成分在种间均有不同程度差异。因粗蛋白是饲料样品中含氮物质的总称，粗蛋白和粗纤维含量是评价牧草营养价值的重要指标，其含量越高牧草营养价值越高[14]。一些牧草的级别是按粗蛋白、粗纤维和灰分等含量进行划分的。且牧草粗蛋白是牲畜主要蛋白的来源，其含量直接影响牲畜生产和健康；含量适中的粗纤维对牲畜生产有利，但若其含量过高也会影响牲畜的消化率。通过表1可以看出，茎直黄芪、丛生黄芪粗蛋白、粗纤维和粗灰分显著高于瑞香狼毒，两者含量分别14.09%和17.62%，粗纤维24.76%和18.49%，粗灰分13.65%和12.44%。茎直黄芪、丛生黄芪接近特级苜蓿干草粗蛋白≥19%、粗纤维<22%、灰分<10%的标准[15]；瑞香狼毒粗纤维、粗灰分含量接近苜蓿标准，粗蛋白含量较低。鉴于此，茎直黄芪和丛生黄芪或可在脱毒后，用作潜在牧草资源考虑，三者中丛生黄芪的则更接近营养牧草。

粗脂肪、纤维素含量是反映饲料好坏、营养价值高低的主要指标之一。粗脂肪含量过高会引起的心脏病、肥胖症等慢性疾病，适当的纤维素可以促进动物的胃肠道发育，调节肠道pH[16]。但是有文献指出，NDF含量会影响牲畜采食量。从表1中可以看出，3种植物的NDF、粗脂肪含量都高于紫花苜蓿[15]，因此在实际饲养过程中，应综合考虑饲草料的营养特点及品种、不同生长阶段牲畜的营养需求合理搭配饲粮[17]。

瑞香狼毒、茎直黄芪、丛生黄芪植株中矿质元素组成相当，但含量差异较大，3种植物中K、Ca、Mg差异都不显著(P>0.05)、P差异显著(P<0.05)、Fe、Cu含量差异显著(P<0.05)；瑞香狼毒中Zn含量与茎直黄芪、丛生黄芪差异显著(P<0.05)、Mn含量与茎直黄芪差异显著(P<0.05)；茎直黄芪、丛生黄芪二者Zn、Mn含量不显著(P>0.05)。其原因可能是由于植株本身对土壤矿物质的吸收能力或者其生境中各元素含量的不同，从而导致植物体内矿质元素的积累程度不同，造成植物间各元素含量的差异。当Zn/Cu>10以及Zn/Fe>1时，Zn、Cu、Fe的生物学功能会发生拮抗作用[11]，只有瑞香狼毒中Zn/Cu>10，其余两种植物的比值均低于10，因此认为含量比值合理，拮抗作用不明显，有利于机体吸收。

3种植物氨基酸组成含量分别为8.03%、11.43%和26.80%，必需氨基酸含量分别为3.12%、4.11%和9.35%，非必需氨基酸含量为4.17%、6.42%和15.33%，限制性氨基酸总量分别为1.72%、2.3%和5.22%；与紫花苜蓿芽[18]的氨基酸含量25.15%，必需氨基酸含量为8.69%，非必需氨基酸含量13.6%，限制性氨基酸总量为4.75%比较；发现丛生黄芪各氨基酸含量与紫花苜蓿芽相当，瑞香狼毒与茎直黄芪氨基酸营养含量虽低于丛生黄芪但含量较全。综合考虑必需氨基酸、限制性氨基酸含量和氨基酸总量，可知3种植物都可为牲畜提供蛋白质。

综上所述，瑞香狼毒、茎直黄芪、丛生黄芪作为草原分布广泛的植物，营养成分丰富，矿物质元素及氨基酸种类齐全，通过比较发现茎直黄芪、丛生黄芪的各类物质含量都高于瑞香狼毒。但因植物本身有毒，若能利用微生物发酵、青贮和化学处理等技术降低或祛除植株毒素，制成脱毒或低毒可饲牧草[19-20]。或可为发展新型牧草奠定基础，有效缓解畜牧业牧草短缺的问题[21]，并为保护草原生态环境、合理防控利用有毒植物提供基础资料。