高寒地區(qū)兩份垂穗披堿草材料飼用品質(zhì)的比較

劉 立，傅 華，陳鴻洋，黃德君，周鴻進

(草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

牧草營養(yǎng)品質(zhì)的優(yōu)劣不僅影響家畜的生長和發(fā)育，還會影響畜產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。牧草品質(zhì)育種是近30年關(guān)注的熱點領(lǐng)域，而在我國尚處于起步階段[1-2]。牧草的營養(yǎng)價值主要取決于其所含營養(yǎng)物質(zhì)的種類和數(shù)量，牧草營養(yǎng)物質(zhì)包括蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素和水[2]。蛋白質(zhì)和纖維是評價牧草營養(yǎng)價值的重要指標，提高粗蛋白含量，降低纖維含量是提高牧草營養(yǎng)價值、改善牧草品質(zhì)的重要內(nèi)容[3-5]，也是牧草品質(zhì)育種的主要目標[1]。高寒地區(qū)缺乏高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)牧草，尤其是高蛋白飼料，這限制了我國高寒地區(qū)草地畜牧業(yè)的發(fā)展。為了改善我國高寒地區(qū)的飼草品質(zhì)，我國學(xué)者試圖將豆科牧草大面積引入高寒地區(qū)種植或?qū)μ烊徊莸剡M行補播，以改善該區(qū)草地牧草營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。然而，豆科牧草在高寒地區(qū)難以越冬已成為生產(chǎn)中的瓶頸[6]。因此，在選育適宜的豆科牧草尚需時日的情況下，篩選或選育高蛋白質(zhì)含量的禾本科牧草，改善高寒地區(qū)飼草料品質(zhì)顯得切實可行，但此方面的工作少有報道[7]。垂穗披堿草(Elymusnutans)作為青藏高原較常見的多年生禾本科牧草，具有抗逆性強、產(chǎn)量高等特性[8-12]，是該區(qū)退化草地改良常用的優(yōu)良補播草種。自20世紀80年代以來，我國學(xué)者已對該物種的生物學(xué)特性和生長發(fā)育規(guī)律、農(nóng)藝特征以及遺傳多樣性等方面進行了大量研究[13-15]。經(jīng)長期馴化已登記的育成品種有甘南垂穗披堿草和康巴垂穗披堿草，且這兩個品種已經(jīng)在高寒牧區(qū)大面積播種。然而，目前采用的垂穗披堿草蛋白含量低、粗纖維含量高，使得家畜對該牧草的營養(yǎng)利用效率極大降低[16]。為培育抗逆、高產(chǎn)、營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)異的垂穗披堿草新品種，本研究對采自甘肅、四川和青海地區(qū)的多份野生材料進行了品質(zhì)性狀的品比篩選，初步確定材料QE36(材料介紹見1.1)為高蛋白垂穗披堿草新種質(zhì)[17]。在此基礎(chǔ)上，本研究就垂穗披堿草新種質(zhì)QE36的產(chǎn)量及品質(zhì)特征與當(dāng)?shù)貜V泛分布的野生垂穗披堿草材料(本文編號為GE07)進行比較，并對QE36的蛋白質(zhì)季節(jié)動態(tài)和構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸組分特征進行了深入研究，旨在為優(yōu)質(zhì)垂穗披堿草新品種選育及野生種質(zhì)資源的開發(fā)利用提供基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1供試材料 試驗用垂穗披堿草種質(zhì)QE36和GE07，分別于2007年8月采自青藏高原地區(qū)的青海剛察縣(100.21° E，37.30° N，海拔3 159 m)和甘肅夏河縣(102.39° E，34.40° N，海拔3 000 m)。

1.2試驗地概況 試驗地位于甘肅省甘南藏族自治州夏河縣?？凄l(xiāng)種羊場。地理坐標為34°24′ N，102°23′ E，海拔3 000 m，年均溫2.4 ℃，月均溫1月份最低溫為-7 ℃，7月份最高溫為14 ℃，年降水量約563 mm，屬高寒濕潤區(qū)。年日照時數(shù)約2 296 h，年平均有霜日大于270 d，土壤為山地黑鈣土[18]。

1.3種植與管理 2008年5月，將兩份材料種植于試驗地，小區(qū)面積2 m×2 m，小區(qū)間隔1 m，每份材料種植于3個重復(fù)小區(qū)，完全隨機設(shè)計。試驗地經(jīng)人工整地、撒播，播種量為18 g·m-2，播深2 cm，整個生育期不進行施肥和澆水，僅進行人工除草。

1.4試驗指標的測定

1.4.1干草產(chǎn)量 分別于2009年7月和2010年7月，待每份材料處于初花期時進行刈割，每小區(qū)內(nèi)刈割面積為0.5 m×0.5 m，留茬5 cm，并測定鮮草質(zhì)量。同時，對其鮮草隨機取樣500 g，105 ℃下殺青30 min，65 ℃下烘干至質(zhì)量恒定，計算單位面積干草產(chǎn)量。

1.4.2牧草營養(yǎng)成分測定 在草產(chǎn)量測定的同時，將部分鮮草樣品經(jīng)冷凍干燥至質(zhì)量恒定，粉碎過0.2 mm篩，用于測定粗蛋白(CP)、中性洗滌纖維(NDF) 、酸性洗滌纖維(ADF)和氨基酸(AA)含量。另外，在2010年5-9月，分別于垂穗披堿草的拔節(jié)、孕穗、抽穗、初花、盛花、乳熟、蠟熟和完熟8個生育期，分別對兩份材料進行取樣。每次在各重復(fù)小區(qū)隨機選擇10株，收取地上部分，制備一個混合樣品，鮮草樣品經(jīng)冷凍干燥至質(zhì)量恒定后粉碎過0.2 mm篩，用于測定CP。

將處理后的樣品經(jīng)凱氏消化后用流動注射分析儀(FIAstar5000)測定CP。NDF和ADF采用范氏(Van Soest)洗滌纖維分析法[19]測定。稱取樣品30 mg，加入6 mol·L-1的HCl 10 mL，抽真空充入氮氣封管，在110 ℃條件下水解22～24 h，然后過濾至50 mL容量瓶。吸取1 mL，真空干燥后用少量去離子水洗滌，蒸干后加入0.02 mol·L-1的HCl 1 mL，用日立835-50型氨基酸自動分析儀測定AA[20-21]。

1.5數(shù)據(jù)處理與分析 利用Excel 2011軟件進行數(shù)據(jù)錄入，用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1干草產(chǎn)量及品質(zhì)性狀比較 連續(xù)兩年，垂穗披堿草材料QE36和GE07產(chǎn)量和品質(zhì)性狀差異顯著(表1)(P<0.05)，QE36的CP含量顯著高于GE07，ADF含量顯著低于GE07(P<0.05)，而兩份材料間NDF含量無顯著差異。2009年QE36干草產(chǎn)量顯著低于GE07(P<0.05)，2010年無顯著差異(P>0.05)。

表1 垂穗披堿草QE36和GE072干草產(chǎn)量及品質(zhì)性狀Table 1 Feeding value related traits of QE36 and GE07

2.2不同生育期粗蛋白質(zhì)含量變化 整個生育期，垂穗披堿草QE36和GE07兩份材料的CP含量都呈逐漸降低的趨勢(表4)，其中拔節(jié)期最高，分別為25.90%和24.97%，完熟期最低，分別為7.90%和6.46%。材料QE36的CP含量在各個生育時期均高于GE07，且在抽穗期至乳熟期間差異顯著(P<0.05)，尤其是在初花期，材料QE36含量較GE07高出55%。

2.3初花期氨基酸組分 垂穗披堿草QE36和GE07兩份材料18種氨基酸含量均存在顯著差異(表2)，QE36氨基酸總量和各氨基酸組分含量均顯著高于GE07(P<0.05)，且必需氨基酸含量是GE07的1.6倍。各氨基酸組分占總氨基酸的比例的比較表明，QE36天門冬氨酸、酪氨酸和脯氨酸占總氨基酸的比例顯著高于GE07，而谷氨酸和蛋氨酸占總氨基酸的比例顯著低于GE07，其它氨基酸間無顯著差異，且必需氨基酸占總氨基酸的比例也無顯著性差異。兩份材料18種氨基酸中都是谷氨酸含量最高，分別為2.89%和2.12%。

圖1 垂穗披堿草QE36和GE07不同生育期粗蛋白含量Fig.1 Crude protein content of QE36 and GE07 at different growth and development stages

表2 垂穗披堿草QE36和GE07氨基酸組分Table 2 Amino acid composition of QE36 and GE07

3 討論

牧草的營養(yǎng)價值由其所含營養(yǎng)成分決定，而粗蛋白和粗纖維含量是影響牧草營養(yǎng)價值的兩項重要指標，因此，提高粗蛋白含量，降低粗纖維含量是提高牧草營養(yǎng)價值，改善牧草品質(zhì)的重要內(nèi)容[1，22]，也是牧草育種的重要目標之一[5,23-24]。本研究表明，垂穗披堿草材料QE36連續(xù)兩年CP含量(分別為23.92%和20.30%)顯著高于GE07，且ADF含量顯著低于GE07，飼用品質(zhì)性狀相對穩(wěn)定。這表明QE36可以作為優(yōu)異的高蛋白垂穗披堿草種質(zhì)材料。另外，牧草品質(zhì)受生育期影響較大，嚴學(xué)兵[25]對整個生長季莎草(Cyperuscompressus)的營養(yǎng)品質(zhì)的研究顯示，其幼嫩期的CP含量最高，生長中期處于中等水平，粗纖維含量增加，到了生長后期，CP含量降到較低水平，而粗纖維含量達到最高水平。本研究中，垂穗披堿草QE36和GE07的CP含量在整個生育期表現(xiàn)與上述結(jié)果一致，總體表現(xiàn)為下降趨勢，至完熟期達一年中最低值。此外，抽穗期至孕穗期間，QE36粗蛋白質(zhì)含量顯著高于GE07(P<0.05)，表明隨著垂穗披堿草生育期的發(fā)生，材料QE36粗蛋白質(zhì)含量較GE07降低幅度小，能夠較長時間維持高蛋白品質(zhì)性狀。

氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，是家畜合成肉、奶、毛和皮等產(chǎn)品的原料，是評價牧草營養(yǎng)價值的重要指標。牧草中氨基酸含量的高低、組成特點和比例直接影響家畜對含氮物質(zhì)的利用率、蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和反芻家畜瘤胃微生物蛋白質(zhì)的組成和數(shù)量[26-27]。必需氨基酸是指動物機體需要，但是自身不能充分合成，必須從飼草料中攝取的氨基酸，牧草中必需氨基酸的種類及含量對于牧草的營養(yǎng)價值具有十分重要的影響[28]。本研究發(fā)現(xiàn)，垂穗披堿草高蛋白材料QE36各氨基酸組分含量均顯著高于GE07，且必需氨基酸含量是GE07的1.6倍，說明垂穗披堿草材料QE36有較優(yōu)的飼用價值。另外，材料QE36天門冬氨酸、酪氨酸和脯氨酸占總氨基酸的比例顯著高于GE07(P<0.05)，而谷氨酸和蛋氨酸占總氨基酸的比例顯著低于GE07(P<0.05)，這可能和不同來源材料體內(nèi)氨基酸的特異性表達有關(guān)。

4 結(jié)論

垂穗披堿草材料QE36飼用品質(zhì)性狀表現(xiàn)穩(wěn)定，且CP和ADF性狀顯著優(yōu)于GE07。整個生育期垂穗披堿草材料QE36粗蛋白含量較GE07降低幅度小，能夠較長時間維持高蛋白品質(zhì)性狀。此外，初花期垂穗披堿草高蛋白材料QE36各氨基酸組分含量及必需氨基酸含量均顯著高于GE07(P<0.05)，表明初花期垂穗披堿草材料QE36具有較高的飼用價值。綜上所述，QE36可以作為高寒地區(qū)優(yōu)異的高蛋白垂穗披堿草種質(zhì)材料。

致謝：本試驗用種子由王彥榮教授提供，謹致謝忱。另外，感謝聶斌老師和毛祝新博士在野外試驗布置中給予的極大幫助。

[1] 鄭凱,顧洪如,沈益新,等.牧草品質(zhì)評價體系及品質(zhì)育種的研究進展[J].草業(yè)科學(xué),2006,23(5):57-61.

[2] 蘇加楷.中國牧草新品種選育的回顧與展望[J].草原與草坪,2001(4):3-8.

[3] Fulkerson W J， Donaghy D J.Plant-soluble carbohydrate reserves and senescence-key criteria for developing an effective grazing management system for ryegrass-based pastures:A review[J].Australian Journal of Experimental Agriculture,2001,41:261-275.

[4] 裴彩霞.牧草中的水溶性水化合物[J].四川草原,2005(6):13-16.

[5] 陳勇,羅富成.幾種牧草及飼料作物在營養(yǎng)品質(zhì)方面的育種概況[J].動物科學(xué)與動物醫(yī)學(xué),2003,23(3):63-66.

[6] 王赟文,南志標,王彥榮,等.高山草原條件下一年生豆科牧草生產(chǎn)性能的評價[J].草業(yè)學(xué)報,2001,10(2):47-55.

[7] 周鴻進,毛祝新,黃德君,等.青藏高原不同垂穗披堿草居群營養(yǎng)品質(zhì)季節(jié)動態(tài)比較[J].草業(yè)科學(xué),2011,28(6):1198-1202.

[8] Dewey D R.The genomic system of classification as a guide to intergeneric hybridization with the perennial Triticeae[A].In:Gustafson J P.Gene Manipulation in Plant Improvement[M].New York:Plenum Publishing Corporation,1984:209-280.

[9] 祁娟,徐柱,馬玉寶,等.披堿草屬六種野生牧草苗期抗旱脅迫的生理變化[J].中國草地學(xué)報,2008,30(5):18-24.

[10] 陸光平,聶斌.垂穗披堿草利用價值評價[J].草業(yè)科學(xué),2002,19(12):34-36.

[11] 陳默君,賈慎修.中國飼用植物[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2002:48-51,56.

[12] 邊巴卓瑪,呼天明,吳紅新.依靠西藏野生牧草種質(zhì)資源提高天然草場的植被恢復(fù)效率[J].草業(yè)科學(xué),2006,23(2):6-8.

[13] 王啟基，張松林.天然垂穗披堿草種群生長節(jié)律及生態(tài)適應(yīng)性的研究[J].中國草地學(xué)報,1990(1):18-25.

[14] 嚴學(xué)兵，郭玉霞，周禾，等.青藏高原垂穗披堿草遺傳變異的地理因素分析[J].西北植物學(xué)報，2007,27(2)：328-333.

[15] 馬玉寶，任衛(wèi)波，李臨杭.披堿草屬3種牧草野生材料農(nóng)藝性狀評價研究[J].畜牧與飼料科學(xué)，2008(3):29-31.

[16] 李艷琴,徐敏云,王振海,等.牧草品質(zhì)評價研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(11):4485-4486,4546.

[17] 趙玉宇，黃德君，毛祝新，等.青藏高原垂穗披堿草不同居群營養(yǎng)品質(zhì)評價[J].草業(yè)學(xué)報，2013,22(1)：38-45.

[18] 楊延彪.夏河縣鼠荒地治理與牧草栽培試驗[J].家畜生態(tài)學(xué)報,2007,28(3):62-63,66.

[19] 任繼周.草原生態(tài)化學(xué)實習(xí)實驗指導(dǎo)[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1985:48-66.

[20] 張建農(nóng),趙繼榮,李計紅.沙米種子營養(yǎng)成分的測定與分析[J].草業(yè)科學(xué),2006,23(3):77-79.

[21] 付華,周志宇,張洪榮,等.甘肅天祝微孔草草籽營養(yǎng)成分的研究[J].草業(yè)科學(xué),1999,16(1):42-44.

[22] 韋家少,白昌軍,蔡碧云.熱研5號柱花草產(chǎn)量與質(zhì)量動態(tài)變化研究[J].草地學(xué)報,2001,9(3):228-231.

[23] 裴彩霞,董寬虎,范華.不同刈割期和干燥方法對牧草營養(yǎng)成分含量的影響[J].中國草地,2002,24(1):32-37.

[24] 王赟文,曹致中,韓建國,等.蘇丹草營養(yǎng)成分與農(nóng)藝性狀通徑分析[J].草地學(xué)報,2005,13(3):203-208.

[25] 嚴學(xué)兵.牦牛對高寒牧區(qū)天然草地和人工草地牧草消化性的研究[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2000.

[26] 董曉玲,王洪榮,盧德勛.內(nèi)蒙古白絨山羊的限制性氨基酸研究[J].動物營養(yǎng)學(xué)報,2006,18(1):26-31.

[27] 王建華,戈新,王洪榮,等.日糧對奶牛限制性氨基酸的影響和調(diào)控途徑[J].中國畜牧雜志,2007,43(7):40-43.

[28] 姜文清,周志宇,秦彧,等.西藏栽培牧草中氨基酸組成特點的研究[J].草業(yè)學(xué)報,2010,19(5):148-155.