野生墨西哥向日葵（Tithonia diversifolia）在绵羊日粮中的应用：对养分消化率及温室气体排放的影响评估

为解决反刍动物养殖中温室气体排放和氮排泄问题，研究人员开展将野生Tithonia diversifolia（TD）纳入绵羊日粮的研究。结果表明，TD虽降低纤维消化率和瘤胃发酵效率，但不影响采食量、蛋白质消化率及CH4、N2O、CO2和NH3排放。该研究为低投入可持续畜牧生产提供了重要参考。

　　

反刍动物养殖业是全球温室气体排放的重要来源，其中甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）的排放问题尤为突出。据政府间气候变化专门委员会（IPCC）报告，农业领域的这些排放量仍在持续增加，而反刍动物的肠道发酵、粪便管理以及氮沉积等过程是主要驱动因素。尽管如此，农业部门仍具有巨大的减排潜力，通过改进管理实践可实现全球温控目标所需减缓潜力的30%。在这一背景下，寻找不与人争粮的饲料替代资源，成为实现畜牧业可持续发展的重要策略。

Tithonia diversifolia（TD），又称墨西哥向日葵，是一种菊科灌木，因其适应贫瘠土壤、改善土壤肥力以及潜在的营养价值，已被哥伦比亚、古巴和墨西哥等国用作反刍动物饲料。研究表明，TD可能有助于减少瘤胃甲烷排放，并改善氮保留，从而降低氮排泄及相关N₂O排放。然而，TD的营养品质高度变异，依赖于其物候期，最佳利用阶段为开花前采收。但在实际应用中，野生或 ruderal（指在人类干扰环境中自然生长的）TD的利用潜力尚不明确。这类TD虽然易得，但其营养品质和减排效果是否与人工栽培的TD相当，仍需深入探究。

为此，研究人员在《Tropical Animal Health and Production》上发表了一项研究，探讨将野生TD纳入绵羊日粮后，对养分消化率、氮平衡以及温室气体（包括CO₂、CH₄、N₂O和NH₃）排放的影响。该研究旨在评估野生TD是否能够作为一种低投入策略，提升反刍动物生产的可持续性。

为开展本研究，作者团队主要采用了以下几种关键技术方法：首先，他们从巴西米纳斯吉拉斯州的圣若昂德尔雷伊市周边采集了开花期（约100日龄）的野生TD，经晒干和粉碎后，与Tifton 85干草、豆粕和玉米粉配制成四种不同TD水平的日粮（0、90、270和450 g kg^{-1干物质基础）。研究选用8只成年去势Santa Ines公羊，采用交叉设计，每期经过14天适应和10天观测，分别进行消化代谢试验和呼吸室气体排放测定。表观消化率通过收集饲料、剩余物和粪便样本，采用标准湿化学方法（如AOAC方法）分析干物质（DM）、有机质（OM）、粗蛋白（CP）、中性洗涤纤维（NDF）和酸性洗涤纤维（ADF）含量。氮平衡通过测定摄入氮和排泄氮（粪便与尿液）计算。气体排放使用呼吸室系统连接CRDS技术（腔衰荡光谱）气体分析仪，实时监测CO₂、CH₄、N₂O和NH₃浓度，并通过理想气体定律换算为排放速率。瘤胃液样品通过瘤胃瘘管采集，采用气相色谱分析短链脂肪酸（SCFAs），微量凯氏定氮法测定氨氮（N-NH₃），显微镜计数原虫种群。数据通过R软件进行方差分析和回归建模，评估TD水平对各项指标的线性与正交对比效应。}

Intake and apparent digestibility

结果表明，日粮中TD水平的提高对绵羊的干物质、有机质、粗蛋白和中性洗涤纤维摄入量无显著影响（p=0.822），但酸性洗涤纤维摄入量随TD增加呈线性上升（R²=0.19；p=0.006），最高TD水平（TD45）较无TD日粮（TD0）提高31.5%。表观消化率方面，除粗蛋白外，干物质、有机质、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的消化系数均随TD增加线性下降（R²分别为0.42、0.47、0.51和0.27）。与TD0相比，TD27和TD45使这些养分消化率降低7-24%，表明TD的高纤维含量限制了养分的吸收效率。

Nitrogen balance

TD的添加对氮平衡无显著影响。氮摄入、排泄和保留量在各处理间无差异（p>0.05），平均46%的摄入氮被保留，28%通过粪便排泄，25%通过尿液排泄。尽管酸性洗涤不溶氮（ADIN）随TD水平增加而上升（p<0.05），但粗蛋白消化率未受影响，提示TD蛋白质可能通过快速瘤胃通过或与纤维结合的方式逃避瘤胃降解，从而在后肠道被有效利用。

Ruminal fermentation parameters

TD的添加对瘤胃原虫种群无影响，总短链脂肪酸、丙酸、丁酸及乙酸丙酸比（A:P）也无变化。然而，乙酸摩尔比例线性下降（TD45较TD0降低4.4%），而三种支链脂肪酸（异丁酸、异戊酸和戊酸）比例显著增加（R²=0.22-0.28）。瘤胃氨氮（N-NH₃）浓度随TD增加线性降低（R²=0.17；p=0.011），TD45组较TD0组降低21%，表明蛋白质瘤胃降解减少。这些变化可能与TD富含支链氨基酸，促进支链脂肪酸生成，或抑制纤维分解微生物活动有关。

Greenhouse gas emissions

各处理间的CO₂、CH₄、N₂O和NH₃排放无显著差异。CH₄排放平均为9.3 g kg^-1 DMI，CO₂为101 g kg^-1 DMI，N₂O和NH₃分别为2.62 g kg^-1排泄氮和37.4 g kg^-1排泄氮。年均CO₂当量排放约为153 kg per animal，与IPCC报告范围一致。排放结果的稳定性与瘤胃发酵参数（如A:P比）的缺乏变化一致，表明野生TD并未通过改变氢代谢或氮排泄途径影响温室气体产生。

研究结论表明，野生TD作为绵羊日粮成分，虽降低纤维消化率和瘤胃发酵效率，但不影响采食量、蛋白质消化率及温室气体排放。这意味着野生TD虽不能直接作为减排工具，但可作为低投入生产的可行饲料替代品，尤其在资源有限地区。作者建议TD替代Tifton干草的比例不超过27%，以平衡养分利用与消化率。未来研究应聚焦TD蛋白质的瘤胃逃避机制，并评估优质TD（如开花前采收）对氮循环和减排的潜在影响，以更好定义其在中低投入畜牧系统中的角色。

该研究由巴西多家机构（如联邦米纳斯吉拉斯大学、圣保罗大学）及英国Rothamsted Research合作完成，第一作者Simon Pérez-Márquez单位包括国内和国外，但根据通讯邮箱判断，主要研究实施于巴西，故属国内研究。成果为可持续畜牧业提供了实证依据，突出了本地化饲料资源在应对气候变化中的实用价值。