三葉草不同生長(zhǎng)時(shí)期營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的研究

陳雅君，李 宏，李 雪，王艷彬，殷秀杰，李 鑫，王 超

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，哈爾濱 150030；2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150030）

三葉草為豆科（Leguminosae）三葉草屬（Trifolium）植物[1]，是經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值都很高的蛋白質(zhì)飼料植物，在我國(guó)溫帶和中亞熱帶地區(qū)均有野生種的分布，其栽培品種也很多[2]。其中白三葉（Trifolium repens L.）和紅三葉（T.pratense L.）因蛋白含量高，株型美觀，被廣泛用于飼草和地被[3-5]。

家畜生產(chǎn)不僅受牧草的產(chǎn)量影響，更重要的是受牧草質(zhì)量的影響[6]，因?yàn)槟敛菰诓煌L(zhǎng)季節(jié)粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、無(wú)氮浸出物和粗灰分等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量有很大差異。植物元素的積累特征雖然主要決定于種的遺傳性，但生長(zhǎng)期對(duì)其也有明顯影響[7]。牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值可能隨著生長(zhǎng)發(fā)育階段的變化以及一年中季節(jié)的變換呈現(xiàn)不同變化規(guī)律，形成營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的波動(dòng)。營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)表示牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在一年度中波動(dòng)的平穩(wěn)程度。牧草的營(yíng)養(yǎng)成分以較為均衡、波動(dòng)較小者為優(yōu)[8]。但是目前未有文章報(bào)道過(guò)三葉草的營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)。

本文通過(guò)對(duì)3種三葉草在不同生長(zhǎng)時(shí)期的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)變化研究，探討其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不同時(shí)期的變化規(guī)律，并對(duì)這幾種三葉草營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)進(jìn)行評(píng)價(jià)。以期為三葉草的飼用價(jià)值和合理有效開(kāi)發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2009年8月～2010年12月在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝實(shí)驗(yàn)站（北緯 N44°12'，東經(jīng)E126°42'）進(jìn)行[9]，試驗(yàn)地地勢(shì)平坦、開(kāi)闊，土壤為通氣性和保水性良好的沙壤土，有機(jī)質(zhì)含量4.72 g·kg-1，pH 7.0。

1.2 材料

供試的3種三葉草（Trifolium L.）名稱、產(chǎn)地見(jiàn)表1。普通紅三葉和瑞文德購(gòu)自哈爾濱市三豐園林公司，野生紅三葉采自黑龍江省小興安嶺林區(qū)。

表1 不同三葉草（Trifolium L.）名稱及產(chǎn)地Table 1 Name of cultivars and native place

1.3 材料培育與采集

將籽粒飽滿，大小均勻的3種試驗(yàn)品種經(jīng)消毒處理后，用蒸餾水清洗3遍，于2009年5月進(jìn)行播種，分別播種于長(zhǎng)5 m，寬1.2 m的試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)，播種量為 10 g·m-2，土壤有機(jī)質(zhì)含量為 4.72 g·kg-1，pH 7.0，每品種重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。當(dāng)苗長(zhǎng)至3 cm時(shí)進(jìn)行間苗，每cm2保留1～2株苗，田間正常管理。2010年4月三葉草返青后，分別在其生長(zhǎng)初期（5月10日）、初花期（6月10日）、盛花期（7月10日）和結(jié)實(shí)后期（10月10日）的上午8∶00～9∶00進(jìn)行采樣，每個(gè)小區(qū)內(nèi)設(shè)5個(gè)定位點(diǎn)，每個(gè)定位點(diǎn)采集鮮樣100 g，用來(lái)測(cè)定3種三葉草不同生長(zhǎng)期的營(yíng)養(yǎng)成分。

1.4 測(cè)定指標(biāo)和方法

樣品中性洗滌纖維（Neutral detergent fiber，NDF）和酸性洗滌纖維（Acid detergent fiber，ADF）含量的測(cè)定應(yīng)用范氏（Van Soest）洗滌纖維分析法，粗蛋白（Crude protein，CP）應(yīng)用凱氏定氮法測(cè)定，粗灰分（Ash）采用高溫灼燒法測(cè)定，Ca含量用高錳酸鉀法測(cè)定，P含量采用鉬黃比色法測(cè)定[10]。

牧草營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)的計(jì)算：牧草的營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)一般以粗蛋白質(zhì)或粗纖維計(jì)算，粗蛋白質(zhì)是正面反映牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的指標(biāo)[8]，本文采用牧草粗蛋白含量計(jì)算營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)。

營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)（Nutrition balanced value，NB）=x/s

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的整理采用Excel軟件完成，差異顯著性測(cè)驗(yàn)采用SPSS 17.0軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種三葉草不同生長(zhǎng)時(shí)期營(yíng)養(yǎng)成分動(dòng)態(tài)變化

2.1.1 三葉草不同生長(zhǎng)時(shí)期營(yíng)養(yǎng)成分含量的比較

3種三葉草不同時(shí)期營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 三葉草不同品種營(yíng)養(yǎng)成分含量的比較Table 2 Comparison of nutrient content of different clovers (%)

從表2可以看出，3種三葉草之間除同一生長(zhǎng)時(shí)期的營(yíng)養(yǎng)成分存在差異之外，同一種內(nèi)（野生型紅三葉和普通紅三葉）不同生長(zhǎng)時(shí)期的營(yíng)養(yǎng)成分也不同。

2.1.2 不同三葉草粗灰分含量的動(dòng)態(tài)變化

根據(jù)不同三葉草粗灰分?jǐn)?shù)據(jù)看，野生型紅三葉和普通紅三葉的粗灰分含量隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移而先降低后升高，瑞文德的粗灰分含量則隨著生長(zhǎng)期的推移而一直下降，3種三葉草的粗灰分含量在生長(zhǎng)初期（5月）最高，分別為15.28%、13.28%和10.79%。野生型紅三葉和普通紅三葉的粗灰分含量在初花期（6月）最低，瑞文德在結(jié)實(shí)后期（10月）最低（見(jiàn)圖1）。

圖1 粗灰分含量動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Changes of crude ash content at different growth stages

2.1.3 不同三葉草粗蛋白含量的動(dòng)態(tài)變化

3種三葉草粗蛋白含量都隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移呈現(xiàn)下降-下降-上升的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在生長(zhǎng)初期（5月），盛花期（7月）達(dá)最低值（見(jiàn)圖2）。處于生長(zhǎng)初期的3種三葉草的粗蛋白含量，以普通紅三葉最高，達(dá)27.84%。

圖2 粗蛋白含量動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Changes of crude protein content at different growth stages

2.1.4 不同三葉草洗滌纖維、Ca和P的動(dòng)態(tài)變化

3種三葉草中性洗滌纖維含量都隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移呈先下降后上升的趨勢(shì)，在結(jié)實(shí)后期（10月）出現(xiàn)最大值，野生型紅三葉、普通紅三葉和瑞文德分別是63.53%、64.29%和60.06%（見(jiàn)表2），普通紅三葉的中性洗滌纖維含量高于其他兩個(gè)品種。3種三葉草的酸性洗滌纖維含量都隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，而普通紅三葉在4個(gè)不同生長(zhǎng)時(shí)期酸性洗滌纖維含量均大于其他兩個(gè)品種，而且與中性洗滌纖維一樣，含量最大值出現(xiàn)在結(jié)實(shí)后期（10月）。

3種三葉草的Ca、P含量都是隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移呈先下降后上升的趨勢(shì)，Ca含量在結(jié)實(shí)后期（10月）達(dá)到最大值，野生型紅三葉、普通紅三葉和瑞文德分別為2.89%、2.64%和2.68%。P含量的最大值在生長(zhǎng)初期（5月），而其中野生型紅三葉的含量最高，為0.877%。在盛花期（7月）Ca和P的含量都為最小值。3種三葉草的鈣磷比（Ca/P）隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移呈先下降后上升的趨勢(shì)，在結(jié)實(shí)后期（10月）達(dá)到最大值，野生型紅三葉、普通紅三葉和瑞文德分別為3.47、3.36和3.39，野生型紅三葉和普通紅三葉在盛花期（7月）最低，瑞文德在初花期（6月）最低。

2.2 3種三葉草品種營(yíng)養(yǎng)均衡評(píng)價(jià)

營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)表示三葉草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值在一年生長(zhǎng)中波動(dòng)的平穩(wěn)程度，以粗蛋白為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算3種三葉草的營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)（見(jiàn)表3）。結(jié)果顯示瑞文德的營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)最高，為8.47，普通紅三葉的營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)最低，為3.41。

表3 三葉草不同品種營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)比較(以粗蛋白質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn))Table 3 Comparison of NB within different clovers(take CP as a standard)

3 討論

3.1 不同三葉草營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量動(dòng)態(tài)規(guī)律

灰分是指除碳、氫、氧和氮以外所有其他元素氧化物的總和。而且大部分是鈣、磷和鉀的氧化物。它反映了牧草礦物質(zhì)的總體含量[11]。本研究中不同三葉草灰分含量變化規(guī)律不同。其中瑞文德的粗灰分含量是隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移呈現(xiàn)一直下降的趨勢(shì)，這與其他多年生牧草的粗灰分變化規(guī)律相似，三葉草在生長(zhǎng)期間，隨著光合作用的加強(qiáng)，碳水化合物在體內(nèi)不斷積累，礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分所占比例也逐漸降低[12-14]。野生型紅三葉和普通紅三葉的粗灰分含量隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移呈現(xiàn)下降-上升-上升的趨勢(shì)，這個(gè)結(jié)果與胡迪先等對(duì)白三葉草營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)的研究結(jié)果[3]相似，這說(shuō)明牧草體內(nèi)礦質(zhì)元素隨植物生長(zhǎng)季的變化較有機(jī)物質(zhì)變化復(fù)雜，各種植物沒(méi)有一致性的動(dòng)態(tài)規(guī)律，可能與牧草種類、年齡和土壤的理化性狀等因素有關(guān)[15]。

3種三葉草的粗蛋白含量在生長(zhǎng)初期到初花期之間較高，隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移逐漸降低，從理論上看，當(dāng)三葉草由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)時(shí)，為適應(yīng)開(kāi)花的需要，使含氮物質(zhì)有所降低，加上纖維素增加，使蛋白質(zhì)含量相對(duì)減少[12]。而在結(jié)實(shí)后期對(duì)3種三葉草粗蛋白含量比較發(fā)現(xiàn)，這個(gè)時(shí)期粗蛋白的含量比前個(gè)時(shí)期含量高，可能因?yàn)樯钋锛竟?jié)，低溫促進(jìn)蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的合成，有利于三葉草對(duì)寒冷的抵抗。這一結(jié)論與翁伯琦等對(duì)低溫影響豆科牧草蛋白質(zhì)含量的研究結(jié)果[16]一致。

3種三葉草中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維在生長(zhǎng)后期都呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，這主要是因?yàn)槿~是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集區(qū)，而莖作為輸導(dǎo)和機(jī)械組織，主要以纖維的形式存在。隨著三葉草高度的增加，莖葉比增加[17]，所以粗纖維含量增加，與劉太宇等對(duì)白三葉不同生育期的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維研究規(guī)律[18]一致。

植物中鈣、磷含量一般被認(rèn)為與植物種類和生長(zhǎng)節(jié)律有較大關(guān)系[19]。在本研究中，3種三葉草品種的Ca、P含量都隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移呈先下降后上升趨勢(shì)，這表明三葉草在生長(zhǎng)初期，需要大量的蛋白質(zhì)和核酸，因此對(duì)Ca、P的選擇性吸收較多[20]；而在生長(zhǎng)旺盛季節(jié)，葉片生物量迅速增加，營(yíng)養(yǎng)元素逐漸稀釋[21]，含量劇烈下降；當(dāng)進(jìn)入結(jié)實(shí)后期葉片基本不再生長(zhǎng)，其營(yíng)養(yǎng)元素又略有增加，這可能因?yàn)楦祵?duì)Ca、P的吸收能力有所加強(qiáng)[22]。這個(gè)結(jié)果與鐘華平等對(duì)紅三葉P和Ca動(dòng)態(tài)研究的結(jié)果[23]相似。同時(shí)在對(duì)3種三葉草不同時(shí)期P和Ca含量進(jìn)行比較后得知：P含量在生長(zhǎng)初期（5月）大于其他3個(gè)時(shí)期的含量，并且野生型紅三葉含量最大，瑞文德居中。3種三葉草Ca含量在結(jié)實(shí)后期（10月）大于其他3個(gè)時(shí)期的含量，也是野生型紅三葉含量最大，瑞文德居中。由此可見(jiàn)，3種三葉草的Ca和P含量變化規(guī)律表現(xiàn)一定相似性。3種三葉草的Ca/P都隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移呈先下降后上升的趨勢(shì)，牧草中Ca/P＜1.0或Ca/P＞7.0都會(huì)影響牧草的利用[8]，3種三葉草的Ca/P在整個(gè)生長(zhǎng)期均處于2.0～4.0之間，能夠保證動(dòng)物對(duì)礦物質(zhì)的正常吸收。

3.2 不同三葉草營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)

牧草均衡生產(chǎn)，可以分為時(shí)間均衡價(jià)、營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)、營(yíng)養(yǎng)持久價(jià)和價(jià)格均衡價(jià)[8]。以三葉草粗蛋白為標(biāo)準(zhǔn)，分析3種三葉草的營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)，其營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)依次為：瑞文德＞野生型紅三葉＞普通紅三葉。另一方面，牧草的營(yíng)養(yǎng)持久價(jià)是衡量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在飼用植物上保留時(shí)間長(zhǎng)短的一種度量。營(yíng)養(yǎng)持久價(jià)越高，家畜就可以充分消化吸收，有利于家畜生長(zhǎng)發(fā)育。牧草營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)高者，其營(yíng)養(yǎng)持久價(jià)自然也就高[8]，有關(guān)營(yíng)養(yǎng)持久價(jià)的研究對(duì)合理利用三葉草牧草資源具有重要意義。

4 結(jié)論

a.3種三葉草的粗蛋白含量在生長(zhǎng)初期（5月）到初花期（6月）最高，粗蛋白含量顯示普通紅三葉在生長(zhǎng)初期和初花期的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于其他兩種三葉草。

b.3種三葉草在生長(zhǎng)初期（5月）到初花期（6月）的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量都較低，在此期間動(dòng)物采食利于消化。野生型紅三葉相對(duì)低于其他兩種三葉草。

c.3種三葉草的Ca和P含量都隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推移先下降后上升。Ca/P結(jié)果表明，3種三葉草在整個(gè)生長(zhǎng)期被動(dòng)物采食后均可正常消化吸收其礦物質(zhì)；野生型紅三葉和普通紅三葉的粗灰分含量初花期（6月）最低，瑞文德的粗灰分含量在結(jié)實(shí)后期（10月）最低，表明兩種紅三葉在初花期利用營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，而瑞文德在結(jié)實(shí)后期營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。

d.營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)的評(píng)價(jià)表明，瑞文德的營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)最高，為8.47，一個(gè)年度的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值波動(dòng)最小。

[1]韓烈保.草坪管理學(xué)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1994:110-115.

[2]楊連雙.三葉草引種栽培試驗(yàn)[J].內(nèi)蒙古草業(yè),2000(2):58-59.

[3]胡迪先,封朝壁,朱邦長(zhǎng).白三葉營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)的研究[J].草業(yè)學(xué)報(bào),1994,3(3):44-50.

[4]鐘華平,樊江文,宋璐璐,等.紅三葉栽培管理專家系統(tǒng)構(gòu)建[J].草地學(xué)報(bào),2009,17(6):752-759.

[5]樊江文.紅三葉的研究和利用[J].草業(yè)科學(xué),1994,11(5):10.

[6]陳良,張春玲,劉晶,等.隱子草地上生物量以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值季節(jié)動(dòng)態(tài)研究[J].內(nèi)蒙古草業(yè),2002,14(2):40-42.

[7]Menge K,Kirkby E A.植物營(yíng)養(yǎng)原理[M].張宜春等譯.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,1987:10-15.

[8]吳克順,傅華,張學(xué)英,等.阿拉善荒漠草地8種牧草營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)季節(jié)動(dòng)態(tài)及營(yíng)養(yǎng)均衡價(jià)評(píng)價(jià)[J].干旱區(qū)研究,2010,27(2):257-262.

[9]周陽(yáng),陳雅君,張楚涵,等.三葉草不同品種葉結(jié)構(gòu)特征與抗旱性的關(guān)系[J].草地學(xué)報(bào),2011,19(2):222-226.

[10]楊勝.飼料分析及飼料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社,1993:77-84.

[11]董全民,趙新全,馬玉壽.牦牛暖季放牧對(duì)牧草消化率的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志,2007,26(11):1171-1776.

[12]吳自立,宋淑明,程平紅.豆草和抗旱苜蓿產(chǎn)草量及其營(yíng)養(yǎng)動(dòng)態(tài)分析[J].草業(yè)科學(xué),1989,6(4):51-57.

[13]楊恩忠,蔣瑞芬,陳容.牧草營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及消化動(dòng)態(tài)的研究[J].中國(guó)草原,1987(6):36-39.

[14]王涵,于衛(wèi)平,何連,等.朝陽(yáng)苜蓿生物量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量變化的研究[J].水土保持研究,2005,12(1):113-115.

[15]黃友庭.內(nèi)蒙古天然草地的礦質(zhì)元素[M].呼和浩特:內(nèi)蒙古大學(xué)出版社,1996:19-32.

[16]翁伯琦,江福英,方金梅,等.低溫脅迫對(duì)豆科牧草圓葉決明苗期植株C、N代謝的影響[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2006,15(6):64-69.

[17]王慶鎖.苜蓿生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)動(dòng)態(tài)研究[J].草地學(xué)報(bào),2004,12(4):264-267.

[18]劉太宇,李夢(mèng)云,聶芙蓉,等.白三葉不同生育期營(yíng)養(yǎng)成分及其綿羊瘤胃降解動(dòng)態(tài)研究[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,37(6):34-38.

[19]Baldwin D S,Rees G N,Mitchell A M,et al.The short-term effects of salinization on anaerobic nutrient cycling and microbial community structure in sediment from a freshwater wetland[J].Wetlands,2006,26:445-464.

[20]孫書(shū)存,陳靈芝.東靈山地區(qū)遼東棟葉養(yǎng)分的季節(jié)動(dòng)態(tài)與回收效率[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2001,25(1):76-82.

[21]Townsend A R,Cleveland C C,Asner G P,et al.Controls over foliar N:P ratios in tropical forests[J].Ecology,2007,88:107-118.

[22]李鑫,張麗娟,劉威生,等.李營(yíng)養(yǎng)累積、分布及葉片養(yǎng)分動(dòng)態(tài)研究[J].土壤,2007,39(6):982-986.

[23]鐘華平,杜占池.紅三葉N、P、K、Ca、Mg元素含量與動(dòng)態(tài)研究[J].草地學(xué)報(bào),1995,3(2):87-94.