تأثیر مرحله فنولوژیکی بر ترکیب شیمیایی، قابلیت هضم و ویژگی‌های تخمیری گیاه سلمه‌تره (Chenopodium Album L.) در شرایط آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد آزادشهر، آزادشهر، ایران

2 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبد کاووس، گنبدکاووس، ایران

3 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه آزاد اسلامی واحد بندرگز، بندرگز، ایران

10.22098/naas.2025.18600.1004

چکیده

مقدمه و هدف: گیاه سلمه‌تره (Chenopodium album L.) یکی از علف‌های هرز مرتعی رایج در شمال کشور است که به‌دلیل تولید بالا و قابلیت دسترسی آسان، می‌تواند به‌عنوان منبع بالقوه علوفه‌ای مورد استفاده قرار گیرد. این پژوهش با هدف بررسی تغییرات ترکیب شیمیایی، گوارش پذیری و فراسنجه­های تولید گاز سلمه­تره در مراحل مختلف فنولوژیکی و مقایسه آن با یونجه خشک و کاه گندم در شرایط آزمایشگاهی انجام شد.
مواد و روش‌ها: نمونه‌برداری از گیاه سلمه‌تره از اطراف مزارع شهرستان بندرگز (استان گلستان) انجام شد. نمونه‌ها پس از خشک شدن در هوای آزاد و آسیاب‌شدن با مش ۲ میلی‌متری، جهت آنالیز شیمیایی و آزمون تولید گاز مورد استفاده قرار گرفتند. تیمارهای آزمایشی شامل: (۱) کاه گندم، ۲) سلمه‌تره در مرحله رویشی، ۳) سلمه‌تره در مرحله گل‌دهی، ۴) سلمه‌تره در مرحله بذردهی و ۵) یونجه خشک بودند. داده‌ها در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار تجزیه و تحلیل شدند.
نتایج: نتایج نشان داد بین تیمارهای آزمایشی از نظر ترکیب شیمیایی، قابلیت هضم و پارامترهای تولید گاز اختلاف معنی­داری وجود داشت (05/0P<)  بالاترین میزان پروتئین خام (98/26 درصد)، خاکستر (12/24 درصد)، کل مواد مغذی قابل هضم (84/69 درصد) و انرژی خالص مربوط به سلمه‌تره در مرحله رویشی بود. با افزایش سن گیاه، مقادیر پروتئین کاهش و میزان الیاف نامحلول در شوینده اسیدی (ADF) و الیاف نامحلول در شوینده خنثی (NDF) افزایش یافت، به­طوری که ADF از 5/21 درصد در مرحله رویشی به 2/34 درصد در مرحله بذردهی و  NDF  از 3/28 درصد به 1/46 درصد افزایش یافت. بیش­ترین پتانسیل تولید گاز مربوط به یونجه (۲۳۶ میلی‌لیتر) و کم­ترین مقدار آن به سلمه­تره در مرحله بذردهی (6/210 میلی‌لیتر) تعلق داشت. هم­چنین، قابلیت هضم ماده خشک و ماده آلی در یونجه بیش­ترین و در کاه گندم کم­ترین مقدار را نشان دادند.
نتیجه‌گیری: به‌طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که با پیشرفت مرحله فنولوژیکی، کیفیت تغذیه‌ای سلمه‌ تره کاهش می‌یابد. مقادیر پروتئین خام، انرژی قابل متابولیسم، ماده آلی قابل هضم و اسیدهای چرب فرار در مراحل پیشرفته‌تر رشد کاهش یافته و هم‌زمان مقادیر NDF،ADF  و لیگنین افزایش پیدا کردند. بر اساس یافته‌ها، مرحله رویشی بهترین کیفیت تغذیه‌ای را از نظر ترکیب شیمیایی، قابلیت هضم و تولید گاز نشان داد. بنابراین، برداشت سلمه‌تره در مرحله رویشی می‌تواند ارزش غذایی بالاتری برای نشخوارکنندگان فراهم کند و به‌عنوان منبع علوفه‌ای مکمل در جیره آن‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Phenological Stage on Chemical Composition, Digestibility, and Fermentation Characteristics of Chenopodium album L. under Laboratory Conditions

نویسندگان [English]

  • Esmaeil Ganji Jamehshooran 1
  • Javad Bayat kouhsar 2
  • Neda Hosseini 3
1 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Islamic Azad University, Azadshahr Branch, Azadshahr, Iran
2 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran
3 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Islamic Azad University, Bandargaz Branch, Bandargaz, Iran
چکیده [English]

Introduction
Rangelands are among the most fundamental resources for livestock feed in animal production systems and play a crucial role in sustaining livestock production, reducing feeding costs, and conserving natural resources. The quality and quantity of rangeland forages directly affect feed intake, digestibility, nutrient balance, and ultimately the productive performance of ruminant animals. Rangeland plants exhibit considerable variation in chemical composition, cellular structure, and ruminal fermentability, which are influenced by plant species, climatic conditions, rangeland management practices, and, in particular, phenological stage. As plants mature, substantial changes occur in their chemical composition, characterized by increases in cell wall components and lignin content, and reductions in soluble constituents such as crude protein and fermentable carbohydrates. These changes are generally associated with decreased digestibility, metabolizable energy content, and microbial protein synthesis efficiency. Therefore, determining the optimal harvesting or grazing time is essential to maximize the nutritional value of rangeland forages. Common lambsquarters (Chenopodium album L.) is an annual plant widely distributed in rangelands and agricultural fields of northern Iran. Due to its rapid growth, high biomass production, and relatively good tolerance to environmental stresses, this species is naturally abundant in many regions. In addition to its traditional use as human food in some regions, common lambsquarters contains substantial amounts of crude protein, minerals, and bioactive compounds, indicating its potential as a forage resource for ruminants. However, information on changes in nutritional value, digestibility, and ruminal fermentation characteristics of this plant across growth stages is limited, and most previous studies have focused primarily on its chemical composition. Therefore, a comprehensive evaluation integrating chemical composition, digestibility, fermentation characteristics, and gas production is required to understand the feeding value of this plant better. Furthermore, comparison of common lambsquarters with conventional feedstuffs such as alfalfa hay and wheat straw can provide practical insights into its potential use in ruminant diets. Accordingly, the objective of this study was to investigate the effects of phenological stage on chemical composition, digestibility, and in vitro gas production parameters of common lambsquarters and to compare its nutritional value with alfalfa hay and wheat straw under laboratory conditions.
Method
This study was conducted in the spring of 2023 at the Animal Nutrition Laboratory, Faculty of Agriculture, Gonbad Kavous University. Samples of common lambsquarters were collected at three phenological stages, including vegetative, flowering, and seed-setting stages, from farms located in Bandar Gaz County, Golestan Province, Iran. After transport to the laboratory, the samples were initially wilted in the open air and subsequently oven-dried with alfalfa hay (second cut, harvested at the early-flowering stage) and wheat straw. All samples were then ground using a suitable mill and sieve to obtain homogeneous material for laboratory analyses. The experimental treatments consisted of five feeds: wheat straw, common Lamb’s quarters at the vegetative stage, common Lamb’s quarters at the flowering stage, common Lamb’s quarters at the seed-setting stage, and alfalfa hay. Chemical composition analyses, including dry matter, crude protein, and ash, were performed according to standard procedures. Neutral detergent fiber (NDF) and acid detergent fiber (ADF) contents were determined using the Van Soest method. Net energy values, total digestible nutrients, and metabolizable energy were calculated using reference equations. To evaluate fermentation characteristics, in vitro gas production was measured using a pressure transducer system. Rumen fluid was collected from rumen-fistulated male sheep, filtered, and mixed with artificial saliva. Gas volume was recorded at incubation times of 2 to 96 hours, and gas production parameters, including potential gas production and gas production rate, were estimated using a nonlinear model. Dry matter digestibility and organic matter digestibility were determined using the closed culture technique. Microbial indices, including the partitioning factor, microbial biomass, and the efficiency of microbial biomass production, were calculated. Statistical analysis was performed using the GLM procedure, and mean comparisons were conducted using Duncan’s multiple range test at a significance level of 5%.
 Results
The results indicated that phenological stage significantly affected the chemical composition and nutritional value of common lambsquarters. The highest contents of crude protein, ash, total digestible nutrients, and metabolizable energy were observed in the vegetative stage. As plant maturity advanced toward flowering and seed-setting stages, crude protein content decreased, while NDF and ADF concentrations increased, reflecting the accumulation of structural components in the plant cell wall. Compared with wheat straw, common lambsquarters exhibited higher nutritional value at all growth stages, and at the vegetative stage, it even surpassed alfalfa hay in some nutritional parameters. In vitro gas production results showed that alfalfa hay had the highest potential gas production, whereas common lambsquarters at the seed-setting stage produced the lowest amount of gas. However, the rate of gas production was higher in common lambsquarters at the vegetative stage, indicating more rapid fermentation of soluble components. Dry matter and organic matter digestibility were highest in alfalfa hay and lowest in wheat straw. In common lambsquarters, although digestibility generally declined with advancing maturity, a relative improvement in some digestibility indices and microbial parameters was observed at the seed-setting stage due to the presence of seeds and softer plant tissues. Increased microbial biomass and partitioning factor at this stage suggested more efficient utilization of fermentable organic matter by rumen microorganisms.
 Conclusions
Overall, the findings showed that the nutritional quality of Chenopodium album declines with advancing phenological stage. Crude protein, metabolizable energy, digestible organic matter, and volatile fatty acids decrease during plant maturation, while NDF, ADF, and lignin contents increase. The vegetative stage exhibited the highest nutritional quality, as assessed by chemical composition, digestibility, and gas production. Therefore, harvesting Chenopodium album at the vegetative stage can provide higher nutritional value for ruminants and may serve as a suitable supplementary forage source in their diets.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chenopodium Album
  • Gas Production
  • Digestibility
  • Phenological Stages
  • Chemical Composition
ارزانی، ح.، و ناصری، ک. (1388). چرای دام در مرتع و چراگاه (ترجمه، چاپ سوم). انتشارات دانشگاه تهران. ص. 31-40.
اسماعیلی، ن.، و ابراهیمی، ع. (1381). ضرورت تعیین نیاز غذایی واحد دامی بر مبنای کیفیت علوفه. نشریه منابع طبیعی ایران، 5(4)، 569-581.
باشتنی، م.، صیفی، س.، نعیمی پور یونسی، ح.، و فرزاد مهر، ج. (1392). تعیین ترکیب شیمیایی و ضرایب تجزیه‌پذیری گیاه مرتعی شور بیابانی (Salsola tementosa) در مراحل مختلف رشد با استفاده از روش کیسه‌های نایلونی. نشریه پژوهش‌های علوم دامی ایران، 5(210)، 216-210. https://doi.org/10.22067/IJASR.V5I3.31540
بیات کوهسار، ج.، قنبری، ف.، حسین‌زاده، ا.، و اسماعیلی، ف. (1399). تعیین ارزش تغذیه‌ای گیاه تلخه (Acroptilon repens) در مراحل مختلف فنولوژیکی در مقایسه با علف خشک یونجه و کاه گندم. مجله پژوهش‌های تولیدات دامی، 11(29)، 56-67.https://doi.org/10.52547/rap.11.29.56
پازوکی، ع. (1380). مرتع و مرتعداری. تهران: مؤسسه انتشاراتی دانشگاه تهران.
حیدری، م.، باشتنی، م.، اصغری، م.، و نعیمی پور یونسی، ح. (1395). تعیین ارزش غذایی گیاه سلمه‌تره (Chenopodium album) عمل‌آوری شده با آهک به روش کیسه‌های نایلونی. نشریه پژوهش در نشخوارکنندگان، 3(1)، 1-24.   https://doi.org/10.22069/jrm.2017.11272.1223
راشد محصول، م.، نجفی، ح.، و اکبرزاده، م. (1380). بیولوژی و کنترل علف‌های هرز. انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
ربیعی، م. (1391). شناسایی گیاهان مرتعی. انتشارات دانشگاه پیام نور. ص. 1-10.
شیدایی، ت. (1350). بررسی مراتع و گیاهان علوفه‌ای ایران (ترجمه). انتشارات سازمان جنگل‌ها و مراتع کشور.
مدیر شانه‌چی، م. (1379). تولید و مدیریت گیاهان علوفه‌ای (ترجمه). انتشارات آستان قدس.
عقیلی پور، ف.، بیات کوهسار، ج.، قنبری، ف.، و اسماعیلی، م.م. (1399). تعیین ترکیب شیمیایی، فراسنجه­های تولید گاز و قابلیت هضم گیاه آستاراگالوس پودولوبوس (podolobus Astragalus) در مراحل مختلف فنولوژیکی و مقایسه آن با چند گیاه شورزیست در شرایط آزمایشگاهی. پژوهش های علوم دامی ایران. 12(1): 17-1.  https://doi.org/10.22067/ijasr.v12i1.73340
نقدی، ن.، ملتی، ف.، و ولی زاده، ر. (1392). ترکیب شیمیایی و ارزش تغذیه‌ای گونه اسپرسـی (Astragalus Sint & brevidens Freyn) و گونه مازندرانـی (Astragalus masenderanus Bange) در شرایط برون‌تنی. نشریه پژوهش‌های علوم دامی ایران، 5(2)، 147-156..  https://doi.org/10.22067/ijasr.v5i2.28292
نوید شاد، ب.، و جعفری صیادی، ع. (1379). تغذیه دام (ترجمه). انتشارات فرهنگ جامع.
References
Aghili Pour, F., Bayat Koohsar, J., Ghanbari, F., & Mohammad Esmaili, M. (2020). Determination of chemical composition, gas production parameters, and in vitro digestibility of Astragalus podolobus in different phenological stages. Iranian Animal Science Research, 12(1), 195–208. https://doi.org/10.22067/ijasr.v12i1.73340
AOAC. (2005). Official Methods of Analysis (18th ed.). Association of Official Analytical Chemists, Washington D.C., Vol. 1, No. 1.
Arzani, H., & Nasseri, K. (2009). Livestock grazing in rangelands and pastures (3rd ed., Trans.). Tehran University Press, pp. 31–40. [in Persian].
Bashtani, M., Seifi, S., Naeimi Pour Younesi, H., & Farzad Mehr, J. (2013). Determination of chemical composition and degradability coefficients of the desert halophyte rangeland plant (Salsola tomentosa) at different growth stages using the nylon bag technique. Iranian Journal of Animal Science Research, 5(210), [in Persian].https://doi.org/10.22067/IJASR.V5I3.31540
Bayat Kouhsar, J., Ghanbari, F., Hosseinzadeh, A., & Esmaeili, F. (2020). Determination of the nutritive value of Russian knapweed (Acroptilon repens) at different phenological stages compared with alfalfa hay and wheat straw. Journal of Animal Production Research, 11(29), 56–67. [in Persian]..https://doi.org/10.52547/rap.11.29.56
Blummel, M., Makkar, H. P. S., & Becker, K. (1997). In vitro gas production: A technique revisited. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition, 77, 24–34. https://doi.org/10.1111/j.1439-0396.1997.tb00734.x
Dadashi, M., Hosseinkhani, A., & Mohammadzadeh, H. (2018). Determination of nutritive value of seven species of alfalfa weeds using in vitro techniques. Iranian Journal Science Research, 2, 195–208. https://doi.org/10.22067/ijasr.v10i2.62498
Datt, C., & Singh, G. (1995). Effect of protein supplementation on in vitro digestibility and gas production of wheat straw. Indian Journal of Dairy Science, 48(1), 49–54.
Esmaeili, N., & Ebrahimi, A. (2002). The necessity of determining livestock unit nutritional requirements based on forage quality. Iranian Journal of Natural Resources, 5(4), 569–581. [in Persian].
Heydari, M., Bashtani, M., Asghari, M., & Naeimi Pour Younesi, H. (2016). Determination of the nutritive value of processed lambsquarters (Chenopodium album) treated with lime using the nylon bag tchnique. Journal of Ruminant Research, 3(1), 1–24. [in Persian]..   https://doi.org/10.22069/jrm.2017.11272.1223
Holechek, J. L., Hebel, C. H., & Pieper, R. D. (2004). Range Management Principles and Practices (4th ed.). Prentice Hall.
Kamali, A. A., Dashtizadeh, M., & Kabirifard, A. M. (2017). Effects of various growth stages on the nutritive value of Stipa capensis. Iranian Journal of Range and Desert Research, 26(2), 282–291. https://doi.org/10.22092/ijrdr.2019.119351
Khorvash, M., Kargar, S., Yalchi, T., & Ghorbani, G. R. (2010). Effects of calcium oxide and calcium hydroxide on chemical composition and in vitro digestibility of soybean straw. Journal of Food, Agriculture and Environment, 8, 356–359.
Makkar, H. P. S. (2005). In vitro gas methods for evaluation of feeds containing phytochemicals. Animal Feed Science Technology. 123, 291-302.https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2005.06.003
Mansouri, H., Nikkhah, A., Rezaeian, M., Moradi, M., & Mirhadi, S. A. (2003). Determination of forage degradation and gas production using nylon bags. Journal of Agricultural Sciences of Iran, 32(2), 495–507.
McDonald, P., Henderson, A. R., & Heron, S. J. E. (1991). The Biochemistry of Silage (2nd ed.). Chalcombe, UK.
Menke, K. H., & Steingass, H. (1988). Estimation of energetic feed value from chemical analysis and in vitro gas production. Animal Research and Development.Animal Research Development, 28, 7-55
Menke, K. H., Raab, L., Salewski, A., Steingass, H., Fritz, D., & Schneider, W. (1979). Estimation of digestibility and metabolizable energy content of ruminant feeds using in vitro gas production. Journal of Agricultural Science, 93, 217–222. https://doi.org/10.1017/S0021859600086305
Modir Shanehchi, M. (2000). Production and management of forage crops (Trans.). Astan Quds Razavi Publications. [in Persian].
Naqdi, N., Melati, F., & Valizadeh, R. (2013). Chemical composition and nutritional value of Espersi species (Astragalus sint & brevidens Freyn) and Mazandarani species (Astragalus masenderanus Bunge) under ex situ conditions. Iranian Journal of Animal Science Research, 5(2), 147–156. [in Persian].
Navidshad, B., & Jafari Sayedati, A. (2000). Animal nutrition (Trans.). Farhang Jameh Publications. [in Persian].
NRC. (2001). Nutrient Requirement of Dairy Cattle (7th ed.). National Research Council, National Academy Press, Washington, D.C., USA.
Ørskov, E. R., & McDonald, L. (1979). Estimation of protein degradability in the rumen. Journal of Agricultural Science Cambridge, 92(1), 499–503.https://doi.org/10.1017/S0021859600063048
Pazouki, A. (2001). Rangeland and range management. Tehran: Tehran University Press. [in Persian].
Rabiei, M. (2012). Identification of rangeland plants. Payame Noor University Press, pp. 1–10. [in Persian].
Ramirez, G. R., Gonzalez-Rodriguez, H., & Morales-Rodriguez, R. (2009). Chemical composition and dry matter digestion of native and cultivated grasses in Mexico. Czech Journal of Animal Science, 54(4), 150–162. https://doi.org/ 10.17221/1745-CJAS.
Rashed Mohassel, M., Najafi, H., & Akbarzadeh, M. (2001). Biology and control of weeds. Ferdowsi University of Mashhad Press. [in Persian].
Shawrang, P., & Nikkhah, A. (2008). Estimation of dry matter and cell wall degradability of some range forages using gas production and nylon bags techniques. Journal of Agricultural Sciences of Iran, 38(1), 57–66.
Sheidai, T. (1971). Survey of rangelands and forage plants of Iran (Trans.). Forests and Rangelands Organization Press. [in Persian].
Shukla, V., & Ohri, A. (2006). Nutritional composition and chemical constituents of Chenopodium album. Journal of Food Science and Technology, 43(3), 233–238.
Tabatabaee, S. M. M., Najafnejad, B., Zamani, P., Taghizadeh, A., Ahmadi, A., & Arab, H. A. (2011). Estimate of chemical composition, degradability and gas production of Persian clover at different harvesting stages. Journal of Animal Science Research, 21(2), 255–264.https://doi.org/20.1001.1.20084773.1390.42.3.8.8
Theodorou, M. K., Williams, B. A., Dhanoa, M. S., McAllan, A. B., & France, J. (1994). A simple gas production method using a pressure transducer. Animal Feed Science and Technology, 48, 185–197. https://doi.org/10.1016/0377-8401
Van Soest, P. G. (1994). Nutritional Ecology of Ruminants (2nd ed.). Cornell University Press.
Van Soest, P. J. (1982). Nutritional Ecology of the Ruminant. O&B Books, Corvallis, OR.
Van Soest, P. J., Robertson, J. B., & Lewis, B. A. (1991). Methods for dietary fiber, NDF, and non-starch polysaccharides in relation to animal nutrition. Journal of Dairy Science, 74, 3583–3598.https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(91)78551-2