木薯嫩莖葉飼料化利用品質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

■徐 緩 林立銘 王琴飛 陳常女 張振文

(中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所國家薯類加工專業(yè)技術(shù)研發(fā)分中心農(nóng)業(yè)部木薯種質(zhì)資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南儋州 571737)

在我國，華南地區(qū)是我國畜牧養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì) 緩慢的地區(qū)，主要是飼料加工原料的供應(yīng)不足，導(dǎo)致飼料來源單一，滿足不了畜牧養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)飼料的強(qiáng)勁市場(chǎng)需求，于是開發(fā)副產(chǎn)物飼料化綜合利用技術(shù)成為推動(dòng)南方養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵之一。

木薯是3大薯類之一，是世界第6大糧食種類、全球約8億人口的主糧[1-2]。我國木薯種植主要分布在廣東、廣西和海南省，以及福建、江西、云南、貴州等華南地區(qū)[3]，每年生產(chǎn)嫩莖葉約300萬噸（鮮）。這些嫩莖葉中，粗蛋白含量高達(dá)20.6%～36.4%(干樣)，且蛋白中的必需氨基酸總和約占全部氨基酸總量的50%，是一種十分理想的蛋白飼料來源[4]；從其他營養(yǎng)角度看，葉片還含有豐富的維生素C、B1、B2、大量元素（如P、Mg、K和Ca）和微量元素（如Mn、Zn、Fe、Cu）等，其中VC含量231～482 mg/100 g FW，是飼養(yǎng)禽畜的優(yōu)質(zhì)飼料[4-5]，也是一種營養(yǎng)蔬菜，在印尼每年就有約50～70 t的木薯鮮葉用于當(dāng)作蔬菜食用[6]。可見，開發(fā)和利用木薯嫩莖葉作用養(yǎng)殖飼料，不僅可有效緩解蛋白飼料緊缺的困境，也可以實(shí)現(xiàn)副產(chǎn)物的循環(huán)利用，推動(dòng)循環(huán)農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展。

本研究以我國自主選育的華南系列3個(gè)主栽品種及野生品種為研究對(duì)象，通過刈割試驗(yàn)比較分析品種間的莖葉產(chǎn)量，評(píng)價(jià)其作為飼料營養(yǎng)品質(zhì)可行性，為今后木薯嫩莖葉飼料化利用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料來源于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所國家薯類加工技術(shù)研發(fā)分中心，種植的木薯品種分別是：野生木薯(Wild)、華南5號(hào)(SC5)、華南9號(hào)(SC9)和華南205(SC205)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)4個(gè)刈割區(qū)域，每個(gè)區(qū)中的4個(gè)品種間隔種植，每個(gè)品種種植5行，每行5株，3個(gè)重復(fù)。在種植后45 d開始刈割，每3個(gè)月刈割1次，并測(cè)定其產(chǎn)量、含水量、氰氫酸含量、粗纖維、粗蛋白等指標(biāo)。

1.3 測(cè)定方法

產(chǎn)量測(cè)定：刈割后稱鮮重，取單株平均產(chǎn)量(kg/株)；含水量測(cè)定采用烘干法測(cè)定(%)；氰化物測(cè)定：采用蔣治國等測(cè)定方法[7](mg/kg)；粗纖維測(cè)定：采用傅華等測(cè)定方法[8](%)；粗蛋白測(cè)定：采用甘學(xué)德測(cè)定方法[9](%)；粗脂肪測(cè)定：采用王滿紅等測(cè)定方法[10](%)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Sigmaplot 10.0制作圖表，利用SAS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和主成分分析與評(píng)價(jià)，綜合評(píng)價(jià)內(nèi)容參考張振文等[11]的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 刈割產(chǎn)量比較

由圖1可以看出：4個(gè)品種中有3個(gè)品種產(chǎn)量呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，而野生品種產(chǎn)量呈一直升高的趨勢(shì)，說明野生品種比其他3個(gè)栽培品種耐刈割。在定植3個(gè)月后第Ⅰ、Ⅱ次刈割時(shí)，3個(gè)栽培種的刈割的嫩莖葉產(chǎn)量基本相同，差異不顯著，但野生種顯著高于其他3個(gè)品種；在第Ⅲ刈割期的產(chǎn)量中，栽培種的刈割產(chǎn)量開始下降，其中SC205的產(chǎn)量最低，顯著低于其他SC5、SC9，其它兩個(gè)品種產(chǎn)量基本相同。許多研究也表明，木薯的生物產(chǎn)量與光合效率是具有一定的正相關(guān)關(guān)系，其中野生品種的光合效率顯著高于栽培種，這與本次的試驗(yàn)結(jié)果保持一致。

圖1 不同品種木薯刈割產(chǎn)量比較

2.2 干物質(zhì)含量比較（見圖2）

圖2 不同品種木薯嫩莖葉干物質(zhì)含量比較

由圖2可見，4個(gè)品種的含水量均呈現(xiàn)先降后升的趨勢(shì)，且野生品種的含水量均高于其他品種。第Ⅰ刈割期野生品種的含水量顯高于SC9和SC205，但其它3個(gè)品種含水量基本一致；第Ⅱ刈割期4個(gè)品種含水量略有下降，其中SC9含水量顯著低于野生品種和SC205，但與SC5基本保持一致；第Ⅲ刈割期，4個(gè)品種含水量均比第Ⅱ刈割期有上升，其中SC9含水量仍然顯著低于野生品種，除野生品種最高外，其他3個(gè)品種差異不顯著。

2.3 主要品質(zhì)比較

圖3是顯示4個(gè)品種4個(gè)主要品質(zhì)指標(biāo)的含量變化情況。其中，圖3A所示是4個(gè)品種的粗蛋白含量變化趨勢(shì)，均呈現(xiàn)先降后升的變化情況：在第Ⅰ次刈割期，野生品種的粗蛋白含量顯著低于其他品種，其它3個(gè)品種粗蛋白含量差異不顯著；第Ⅱ刈割期，粗蛋白含量均下降，且4個(gè)品種間粗蛋白含量差異不顯著；到了第Ⅲ刈割期，各品種粗蛋白含量比第Ⅰ、第Ⅱ刈割期都高。圖3B所示是粗纖維含量變化情況：先升后降的變化趨勢(shì)，且各品種間均無顯著性差異，其中SC9在各刈割期的含量略高于其它3個(gè)品種。從氰化物來看，圖3C顯示，各品種氰化物均持續(xù)下降，其中第Ⅰ刈割期氰氫酸均高于其他時(shí)期。在第Ⅰ刈割期，SC9氰化物的含量顯著低于野生品種，但SC5和SC205之間差異不顯著，其他第Ⅱ、Ⅲ刈割期的變化情況與第Ⅰ刈割期類似。從脂肪含量來看（如圖3D），變化情況與粗蛋白類似：先降低后升高的趨勢(shì)，但SC9在第Ⅰ、Ⅲ刈割期的脂肪含量顯著高于野生種。

圖3 不同品種木薯嫩莖葉主要品質(zhì)比較

2.4 主成分分析與評(píng)價(jià)

2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)

由于各測(cè)定指標(biāo)具有不同的量綱，在數(shù)量級(jí)上也有很大的差異，在應(yīng)用主成分分析研究時(shí)，需先對(duì)數(shù)據(jù)作標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化處理的方法參考徐克學(xué)[12]：

2.4.2 主成分分析

分別對(duì)4個(gè)品種的6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。結(jié)果如表1所示，4個(gè)品種的6個(gè)指標(biāo)中的1個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率分別達(dá)到76.30%、86.50%、84.98%和83.43%，說明這1個(gè)主成分基本可以代表4個(gè)品種的主要特性。表1中主成分的特征向量值和貢獻(xiàn)率大小是表示出該成分與品種特性的相關(guān)性大小，特征值大，貢獻(xiàn)率越大，說明該成分是其主要特性。如野生品種的第一主成分特征值4.578均小于其他品種的特征值，最大的為SC5的第一主成分的特征值5.189 9，其貢獻(xiàn)率最大，為86.50%，依此類推。

表1 特征值、特征向量及貢獻(xiàn)率

對(duì)此，根據(jù)表1中各品種第一主成分的累積方差貢獻(xiàn)率情況和各指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)，4個(gè)品種均可以用兩個(gè)變量Z（Z1，Z2）代替原來的6個(gè)指標(biāo)，其線性組合分別為：

野生：Z1=0.103X1+0.451 5X2+0.251 7X3+0.430 2X4+0.4451X5+0.4512X6；

野生：Z2=0.818X1-0.216 5X2-0.251 78X3+0.327 8X4-0.255 9X5+0.218 6X6；

SC5：Z1=0.351 8X1+0.437 4X2+0.437 7X3+0.364 4X4+0.433 9X5+0.412 4X6；

SC5：Z2=-0.654 2X1-0.094 3X2-0.083 5X3+0.619 3X4-0.167 4X5+0.380 3X6；

SC9：Z1=0.344 8X1+0.442 7X2+0.432 5X3+0.377 9X4+0.440 6X5+0.401 5X6；

SC9：Z2=0.661 1X1+0.030 5X2+0.226 5X3-0.549 4X4+0.106 0X5-0.444 6X6；

SC205：Z1=0.278 1X1+0.446 3X2+0.443 5X3+0.424 0X4+0.445 7X5+0.385 1X6；

SC205：Z2=0.785X1+0.054 3X2+0.124 2X3-0.317 3X4+0.007 4X5-0.509 1X6。

2.4.3 綜合評(píng)價(jià)

以所選取的第一、二主成分的方差貢獻(xiàn)率α1、α2作為權(quán)數(shù)，構(gòu)造各品種綜合評(píng)價(jià)模型如下：

F=α1×Z1+α2×Z2，各品種的綜合評(píng)價(jià)模型為：

野生：F=0.763×Z1+0.237×Z2；

SC5：F=0.865 0×Z+0.135×Z2；

SC9：F=0.849 8×Z+0.150 2×Z2；

SC205：F=0.834 3×Z+0.165 7×Z2。

根據(jù)模型即可獲得品種的綜合評(píng)價(jià)F值，結(jié)果見表2。

表2 綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)值

從表2可以看到，各品種中，第Ⅰ刈割期品質(zhì)最佳SC205，而野生品種的最差；另一方面，4個(gè)品種均表現(xiàn)出隨著刈割次數(shù)的增加，其綜合評(píng)價(jià)F值迅速降低，由此可以說明，這些品種多次刈割后其主要飼料化利用品質(zhì)降低較快，均不適宜多次刈割。

3 討論與結(jié)論

3.1 品種特性與飼料化利用

木薯是重要的糧食作物之一，主要利用其塊根、嫩莖葉副產(chǎn)物的量約是塊根產(chǎn)量的25%～30%，且嫩莖葉中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括淀粉、粗蛋白、粗纖維、粗脂肪和礦物質(zhì)等，是一種不可多得的飼料來源。本研究表明，4個(gè)品種嫩莖葉中均含有豐富的粗蛋白（11.0%～21.3%）、粗脂肪，野生品種的嫩莖葉的生物產(chǎn)量在不同刈割期均顯著高于其他品種，干物質(zhì)的量也顯著高于其他品種，這是因?yàn)橐吧贩N具有較寬大的葉片和纖維化的細(xì)根，適應(yīng)性較強(qiáng)，光合效率較高[13]。然而，木薯嫩莖葉含有一定量的氰化物、單寧和果膠等主要抗?fàn)I養(yǎng)因子，極大限制了飼料化利用范圍。我國飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB13078-2001）中也規(guī)定，木薯干氰化物最大允許量為100 mg/kg，而豬和雞配合飼料、濃縮飼料中最大允許量為50 mg/kg。本研究表明，4個(gè)品種的嫩莖葉干物質(zhì)中氰化物含量（12.4～32.3 mg/kg），均在規(guī)定的適用范圍內(nèi)，具有良好的利用潛力，但需要進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3.2 飼料化利用綜合評(píng)價(jià)

飼料品質(zhì)評(píng)價(jià)體系是確保飼料工業(yè)和畜牧產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提條件之一，不同動(dòng)物、不同生長期對(duì)飼料有不同的需求。劉國慶等(1997)利用物元分析法評(píng)價(jià)飼料產(chǎn)品開發(fā)和品控技術(shù)[14]，具有較好的應(yīng)用價(jià)值，但主要側(cè)重于飼料的飼喂效果、飼料成本和飼料營養(yǎng)指標(biāo)等，不涉及到飼料原料綜合評(píng)價(jià)。李軍國(2005)提出飼料品質(zhì)包括營養(yǎng)物質(zhì)含量、比例、消化特性、適口性和安全衛(wèi)生等特性指標(biāo)[15]，而綜合評(píng)價(jià)體系包括營養(yǎng)物質(zhì)特性評(píng)價(jià)、消化吸收評(píng)價(jià)、飼料適品性評(píng)價(jià)和安全衛(wèi)生評(píng)價(jià)4個(gè)方面。本研究針對(duì)木薯嫩莖葉的主要營養(yǎng)物質(zhì)特性進(jìn)行不同刈割期的利用主成分建立綜合評(píng)價(jià)模型方法，評(píng)價(jià)了4個(gè)品種在不同刈割期的營養(yǎng)物質(zhì)特性，其中SC205的綜合評(píng)價(jià)較好，這一評(píng)價(jià)結(jié)果與SC205的推廣利用廣泛相一致，說明主成分的綜合評(píng)價(jià)方法可以為飼料的營養(yǎng)物質(zhì)特性評(píng)價(jià)提供理論支撐。

然而，嫩莖枝的營養(yǎng)物質(zhì)特性還包括乙醇抽提物、水溶性多糖和礦物質(zhì)等成分，本試驗(yàn)并未涉及，需要在今后研究中選擇盡可能多指標(biāo)，以便能夠更有效地分析各指標(biāo)對(duì)成分的貢獻(xiàn)率，因?yàn)檫@些營養(yǎng)成分和物理特性可為飼料品質(zhì)預(yù)測(cè)和改善提供理論依據(jù)[16]。另一方面，飼料品質(zhì)受影響的因素是多方面、多因素和多角度，單一主成分評(píng)價(jià)方法是不可能科學(xué)地、較好地評(píng)價(jià)飼料品質(zhì)，且飼料品質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)之間相互關(guān)聯(lián)存在著內(nèi)在聯(lián)系，這就需要利用多種評(píng)價(jià)方法配合使用，相互協(xié)調(diào)，針對(duì)不同問題，利用不同評(píng)價(jià)方法的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而提高評(píng)價(jià)結(jié)果可靠度。