基于近红外反射光谱（NIRS）预测冷季型牧草 forage 营养价值季节与昼夜变化及其对放牧管理的启示

本综述系统分析了四种冷季型牧草（ orchardgrass [OG]、perennial ryegrass [PRG]、Kentucky bluegrass [KBG] 和 tall fescue [TF]）在不同季节（5月至11月）和昼夜时段（上午与下午）的营养价值变化。研究利用近红外反射光谱（NIRS）技术预测了干物质（DM）、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）、粗蛋白（CP）及体外真实干物质消化率（IVTDMD）。结果表明，ADF和NDF通常在上午较高，而IVTDMD在下午显著提升；PRG的消化率最高，KBG和TF的纤维含量较高。这些发现为优化放牧时间（如午后放牧以提升消化率）和草种选择（如选择低纤维草种用于肉牛增重或高纤维草种用于马匹体重管理）提供了科学依据，对提升反刍动物蛋白摄入效率和马科动物健康管理具有重要实践意义。

　　

引言

放牧动物依赖牧草作为主要营养来源，其营养价值受季节和昼夜变化显著影响。本研究旨在通过近红外反射光谱（NIRS）技术，系统评估四种冷季型牧草—— orchardgrass（OG, Dactylis glomerata L.）、perennial ryegrass（PRG, Lolium perenne L. ssp. perenne）、Kentucky bluegrass（KBG, Poa pratensis L.）和 tall fescue（TF, Schedonorus arundinaceus）——在模拟集约化放牧管理下的营养动态。研究于2015年和2017年在美国肯塔基州进行，每月采样分析，以揭示这些变化对放牧牲畜管理的实际意义。

材料与方法

研究在肯塔基大学Spindletop研究农场进行，土壤为Bluegrass–Maury silt loam类型。种植了10个品种的四种冷季型牧草，每品种设四个重复，共40个小区。牧草保持营养生长状态（10–25 cm高度），每2–4周修剪一次。采样在上午和下午固定时间进行，样本经液氮闪冻、冻干后研磨，通过NIRS预测干物质（DM）、酸性洗涤纤维（ADF）、中性洗涤纤维（NDF）、粗蛋白（CP）和体外真实干物质消化率（IVTDMD）。NIRS使用草草方程（2015和2017版），其校准标准误差（SEC）和交叉验证标准误差（SECV）均经过严格验证。数据采用SAS 9.3 PROC GLIMMIX分析，以物种、收获时间、昼夜时间及其交互作用作为固定效应，区块作为随机效应，显著性水平设定为P ≤ 0.05。

结果

天气模式

2015年和2017年的天气模式差异显著。2015年5月初平均周温度为71.4°F，6月初达峰值79.7°F；2017年5月初为56.3°F，7月末升至78.8°F。2017年总降水量（52.0英寸）近乎2015年（26.5英寸）的两倍，这可能影响了牧草生长和营养成分积累。

昼夜对纤维、蛋白和消化率的季节变异影响

ADF和NDF在多数收获日期上午显著高于下午（P ≤ 0.05）。例如，2015年5月上午ADF为32.7%，下午降至30.0%；2017年7月上午ADF为30.3%，下午为28.5%。NDF呈现类似模式，2015年7月上午为59.7%，下午为58.0%。CP的昼夜变化不一致：2015年8月、10月和11月上午CP较高，而2017年6月、7月和11月也呈现上午优势，但其他月份无显著差异。IVTDMD在下午普遍升高，2015年11月下午达93.4%，上午为89.4%；2017年10月下午为86.5%，上午为77.1%。这些变化表明，午后放牧可能提升能量利用效率。

物种对营养参数的季节变异影响

KBG和TF通常具有较高的ADF和NDF。2015年KBG的ADF在6月至9月最高（如9月为33.0%），而TF在5月领先（32.5%）。PRG和OG的纤维含量较低，但CP较高：2015年OG和PRG的CP在多数月份超过16%，最高于10月达27.6%。IVTDMD以PRG最高，2015年11月达95.9%，而KBG消化率较低（2017年8月为70.0%）。物种差异提示，PRG和OG更适合高消化需求场景，而KBG和TF可能适用于限制性饮食。

讨论

本研究中ADF始终低于35%，表明牧草质量达到“优质”或“特优”标准（Ball et al., 2015），这归因于频繁修剪维持的营养状态。昼夜纤维变化与既往研究一致（Fisher et al., 1999; Gregorini et al., 2009），可能由于下午非结构性碳水化合物（如WSC）积累导致稀释效应。CP的变异缺乏一致性，可能与采样时间（本研究下午采样的时间较早）及碳水化合物动态有关。物种间差异印证了Jensen et al. (2017)的发现，OG和PRG的CP较高，而KBG纤维含量突出。IVTDMD的高值（>85%在秋季下午）与频繁收割相关，支持每月放牧以维持高消化率（Hall, 1998）。

结论

NIRS预测显示，冷季型牧草的ADF始终处于低水平，频繁放牧有助于维持这一优势。OG和PRG在低纤维、高蛋白和高消化率方面表现优异，而KBG和TF纤维含量较高。午后放牧可提升IVTDMD，为反刍动物增重和马匹体重管理提供策略依据。未来研究可拓展至更多物种和气候区，以优化全球放牧系统。