飼用小葉錦雞兒在山西的最佳采收時期

裴淑蘭,王剛獅,梁林峰,雷淑慧,王 凱(.山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院,山西 太原 030009； .山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,山西 太原 0300)

飼用小葉錦雞兒在山西的最佳采收時期

裴淑蘭1,王剛獅1,梁林峰2,雷淑慧1,王 凱1
(1.山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院,山西 太原 030009； 2.山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,山西 太原 030012)

本研究連續(xù)3年對小葉錦雞兒的生長規(guī)律及物候期進行觀察，并采集1～8 a不同年齡枝條及3 a不同物候期枝條(帶葉、花、果)測定并比較其營養(yǎng)成分(粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無氮浸出物、鈣、磷等)的含量；采用層次分析法(AHP)，計算各枝齡、物候期與參考向量的灰色關(guān)聯(lián)度，確定最佳飼用采收期，以期評價小葉錦雞兒(Caraganamicrophylla)不同年齡枝條和年生長周期的不同物候期營養(yǎng)成分變化規(guī)律，確定其飼用最佳采收期，為科學經(jīng)營和合理利用資源提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，1)按枝條不同生長年齡營養(yǎng)價值等權(quán)關(guān)聯(lián)度排序為3 a>2 a>4 a>5 a>1 a>6 a>7 a>8 a；加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序為3 a>1 a>5 a>2 a>4 a>6 a>7 a>8 a。2)按不同物候期等權(quán)關(guān)聯(lián)度排序為結(jié)果中期>果熟期>果后生長期>花期>展葉期>萌芽期>落葉期>休眠期；加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序為結(jié)果中期>果后生長期>果熟期>花期>展葉期>落葉期>萌芽期>休眠期。3 a枝條結(jié)果中期作為加工飼料的最佳采收期，也是最佳平茬更新時期。

小葉錦雞兒；營養(yǎng)價值；層次分析法；灰色關(guān)聯(lián)度；最佳采收期

小葉錦雞兒(Caraganamicrophylla)為豆科(Leguminosae)錦雞兒屬落葉灌木，分布于我國東北、華北及西北地區(qū)。山西境內(nèi)廣泛分布于海拔1 500 m以下的丘陵坡地、岸邊草地、沙丘及干旱山坡。小葉錦雞兒根系發(fā)達，萌蘗性強，極耐干旱瘠薄，其水土保持、防風固沙、改良土壤能力顯著,是干旱和荒漠化區(qū)域重要的造林先鋒樹種[1]，也是“三北”地區(qū)營造防護林、飼料林、水源涵養(yǎng)林、薪炭林最理想的樹種之一[1]。其枝條、葉、花、果實、種子營養(yǎng)豐富，是牲畜喜歡的優(yōu)良飼料。小葉錦雞兒僅用于自由放牧，但由于過度放牧及缺乏適當?shù)母乱言斐善滟Y源的老化、退化。為了更好地保護及合理開發(fā)利用資源，可以結(jié)合平茬更新加工粉質(zhì)飼料，這樣既能解決冬季缺草期牲畜的飼養(yǎng)問題，又能使資源得以更新復壯。目前,對小葉錦雞兒的研究報道在生理特性[2-3]、群落[4]、生態(tài)效益[5-6]、改良土壤[7]等方面較多，作為飼料的研究只是單一的養(yǎng)分測定比較[8-9]，而對不同枝齡和不同物候期的營養(yǎng)成分的計算分析則鮮見報道。本研究通過對不同地點小葉錦雞兒物候期的觀察，了解其在不同生長環(huán)境下的生長發(fā)育規(guī)律；對生命周期內(nèi)不同生長年齡、年生長周期內(nèi)不同物候期的營養(yǎng)成分進行測定和方差分析，并采用層次分析法確定各種營養(yǎng)成分對其飼用價值的影響權(quán)重，應用灰色關(guān)聯(lián)度分析法選擇最優(yōu)年齡和物候期，通過加權(quán)關(guān)聯(lián)度和等權(quán)關(guān)聯(lián)度的計算并排序比較，定量分析比較其營養(yǎng)變化特點，旨為確定小葉錦雞兒平茬更新及最佳采收加工期提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

太原東山林場位于山西省中部，太行山中段，屬系舟山支脈。地理坐標為112°45′-112°46′ E，37°54′-37°55′ N。海拔1 200～1 610 m。屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明，春季干旱多風，夏季濕熱多雨，秋季涼爽少雨，冬季寒冷干燥。年平均氣溫9.5 ℃，最冷月(1月)平均氣溫約-6.8 ℃，最熱月(7月)平均氣溫約23.5 ℃[10]，晝夜溫差大。年平均降水量約442 mm，無霜期150～180 d。屬低山丘陵地貌，植物資源較為豐富，地帶性土壤為褐土[10]。

1.2 物候期觀察

2013-2015年連續(xù)3年對山西省北部(大同南郊)、中部(太原東山)、南部(垣曲蒲掌)小葉錦雞兒的生長規(guī)律及物候期進行觀察記錄，從4月初萌芽開始到落葉，每7 d觀察記錄一次。

1.3 樣品采集

2014年6月10日在太原東山林場小葉錦雞兒結(jié)果中期，選擇生長條件、樹高、冠幅、生長狀況大致相同的固定標準植株6株。每株在東南西北4個方向剪取1～8 a不同年齡段的枝條(帶葉、花、果)樣品。分別將各樣品剪切成約1 cm長的小段后混合均勻，按四分法將每個枝齡取200 g，用恒溫干燥箱烘干至恒重后粉碎，過0.425 mm篩后存放于干燥處備用。2015年在年生長周期的不同物候期分別對各標準植株在東南西北4個方向剪取3 a枝條樣品，按上述相同方法取樣、烘干、過篩后備用。

1.4 營養(yǎng)成分測定

營養(yǎng)成分測定方法按照《飼料分析及飼料質(zhì)量檢測技術(shù)》[11]進行。

2014年7月對1～8 a不同枝齡的營養(yǎng)成分進行測定，3次重復。測定的營養(yǎng)成分包括水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無氮浸出物、鈣、磷、單寧。2015年7月、10月對3 a枝條不同物候期進行營養(yǎng)成分測定，3次重復。營養(yǎng)成分包括粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、粗灰分、無氮浸出物、鈣、磷。

1.5 各成分對營養(yǎng)價值影響權(quán)重的確定

應用層次分析法，按照各種成分對枝條營養(yǎng)價值的影響程度[12-17]，采用1-9級標度對各成分重要性進行相互比對，構(gòu)造判斷矩陣，計算各成分對營養(yǎng)價值的影響權(quán)重[18-19]，采用方根法進行計算。

1)計算判斷矩陣中每一行各元素的乘積(Mi)：

(1)

2)計算Mi的n次方根：

(2)

(3)

4)計算判斷矩陣的最大特征根(λmax)：

(4)

5)計算一致性指標(CI)、隨機一致性比值(CR)：

(5)

式中：n為判斷矩陣階數(shù)；(AW)i為向量AW的第i個元素；RI為平均一致性指標(按照判斷矩陣階數(shù)查表取值)，當CR<0.10時，說明判斷矩陣滿足一致性要求，層次排序有效。

1.6 測定數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)度分析

利用不同枝齡或物候期測定數(shù)據(jù)資料，按照各成分對營養(yǎng)價值的正負影響，其中水分、粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物、鈣和磷6項指標分別選擇其最高測定值，粗纖維、粗灰分和單寧3項指標分別選擇其最小值，構(gòu)成參考向量 ，將參考向量視為營養(yǎng)價值最理想的數(shù)據(jù)序列。以其它枝齡或物候期的各營養(yǎng)成分測定值所構(gòu)成的向量為比較向量 。計算各枝齡或物候期的觀測值與參考數(shù)列之間各營養(yǎng)成分的關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度[20-23]。

1.6.1 原始數(shù)據(jù)的無量綱化處理 由于各因子的量綱不同，數(shù)值差異極大，因此需要對原始數(shù)據(jù)進行無量綱轉(zhuǎn)化。本文采用極差標準化處理，將全部數(shù)據(jù)(含參考向量)壓縮到[0，1]之間。構(gòu)成新的向量X0′及Xi′。其無量綱轉(zhuǎn)化計算公式：

Xi′=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)

(6)

(7)

根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)εi(k)及各因子權(quán)重Wk，分別按(8)、(9)式計算等權(quán)關(guān)聯(lián)度及加權(quán)關(guān)聯(lián)度。

(8)

(9)

式中：γi為等權(quán)關(guān)聯(lián)系數(shù)；γi′為加權(quán)關(guān)聯(lián)系數(shù)；Wk為第k個因子的權(quán)重系數(shù)。

1.7 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2013對原始數(shù)據(jù)進行處理，并進行層次分析法、一致性檢驗及灰色關(guān)聯(lián)度計算。使用SPSS 16.0中的One-Way ANOVA對不同枝齡、不同物候期的營養(yǎng)成分進行方差分析，并使用其中的Duncan法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期

通過連續(xù)3年對山西省北部(大同南郊)、中部(太原東山)、南部(垣曲蒲掌)小葉錦雞兒的生長規(guī)律及物侯期的觀察記錄(表1)，觀察結(jié)果表明，小葉錦雞兒在北部(大同南郊)地區(qū)4月下旬開始萌芽，10月上旬開始落葉，生長期約160 d；中部(太原東山)地區(qū)4月初開始萌芽，10月中旬開始落葉，生長期約190 d；南部(垣曲蒲掌)地區(qū)3月下旬開始萌芽，10月下旬開始落葉，生長期約210 d。各地同一物候期出現(xiàn)及持續(xù)的時間不同，在南部地區(qū)4月中旬開花，花期約20 d，4月下旬開始結(jié)果，果期約70 d；而在北部則5月上旬開花，花期約30 d，5月下旬開始結(jié)果，果期約80 d。

2.2 不同枝齡營養(yǎng)成分

對小葉錦雞兒1～8 a枝條養(yǎng)分含量的測定分析表明(表2)，隨著生長年齡的增加，粗蛋白含量逐年降低，且不同年齡枝條之間差異顯著(P<0.05)；水分含量2a枝條最高，顯著高于其余枝齡;粗脂肪、鈣、磷含量均以3 a枝條最高，但3 a枝條粗脂肪含量與4、5、6 a枝條，鈣含量與2、4、5、6、7 a枝條，磷含量與4 a枝條無顯著差異(P>0.05)；無氮浸出物含量基本逐年降低，1 a枝條最高，顯著高于其余枝齡枝條；粗纖維含量基本逐年上升，1 a枝條最低，顯著低于其余枝齡；粗灰分含量基本逐年降低，8 a枝條最低，顯著低于其余枝齡；單寧含量呈下降趨勢，7和8 a枝條未檢測到單寧?？傊?，隨著生長年齡的增加，水分、粗蛋白、粗灰分、無氮浸出物和單寧呈現(xiàn)下降趨勢；粗脂肪、鈣、磷含量先上升后逐漸下降；粗纖維含量逐年上升。

表1 小葉錦雞兒物候期觀測表Table 1 List of phenological stages of Caragana microphylla that were observed and the period of observation

表2 1～8 a枝條營養(yǎng)成分含量Table 2 Nutrient content of branches in 1～8 a growth ages

注：同列不同小寫字母者表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters within the same column indicate significant difference at the 0.05 level; similarly for the following tables.

2.3 不同物候期營養(yǎng)成分

對1～8 a枝條養(yǎng)分含量計算分析得出，3 a枝條養(yǎng)分含量較高，是較為理想的采收年齡。然后對3 a枝條在不同物候期養(yǎng)分含量測定分析表明(表3)，隨著生長期的延續(xù)，粗蛋白、鈣、磷含量均在結(jié)果中期最高。在結(jié)果中期粗蛋白含量與果熟期無顯著差異(P>0.05)，而顯著高于其余生長期(P<0.05)；鈣含量與開花期、果熟期和果后生長期無顯著差異，而顯著高于其余生長期；磷含量顯著高于休眠期和落葉期，與其余生長期無顯著差異。粗纖維含量結(jié)果中期最低，顯著低于其余生長期。粗脂肪含量在果后生長期最高，與果熟期間無顯著差異，但顯著高于其余生長期。粗灰分含量先升高后降低，休眠期最低，與萌芽期無顯著差異，但顯著低于其余生長期。無氮浸出物含量呈波狀變化，果后生長期最高，顯著高于其余生長期。總之，在年生長周期內(nèi)粗蛋白、粗脂肪、鈣、磷含量呈現(xiàn)先升高后下降的變化趨勢；無氮浸出物含量緩慢升高；粗纖維含量先下降后升高；粗灰分含量逐漸升高后再急驟下降。

2.4 各營養(yǎng)成分權(quán)重

首先分析各種成分對小葉錦雞兒枝條營養(yǎng)價值的影響，在綜合相關(guān)研究成果[8-9]及多位專家意見的基礎(chǔ)上，分別構(gòu)造出不同生長年齡和不同物候期各營養(yǎng)成分權(quán)重的判斷矩陣，計算出各營養(yǎng)成分的權(quán)重。其判斷矩陣、權(quán)重值、最大特征根及一致性檢驗結(jié)果見表4、表5?？梢姴煌挲g枝條的營養(yǎng)成分權(quán)重由高至低排序為粗蛋白(0.302)>粗脂肪(0.193)>無氮浸出物(0.147)>鈣(0.101)>水分(0.078)>磷(0.074)>粗纖維(0.050)>粗灰分(0.032)>單寧(0.023)。3 a枝條不同物候期營養(yǎng)成分權(quán)重由高至低排序為粗蛋白(0.362)>粗脂肪(0.210)>無氮浸出物(0.156)>鈣(0.105)>磷(0.074)>粗纖維(0.058)>粗灰分(0.035)。

2.5 關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)度計算得出的不同年齡及不同物候期各營養(yǎng)成分的關(guān)聯(lián)度排序值(表6、表7)可表現(xiàn)出枝條不同生長年齡、不同物候期與參考向量的相近程度。關(guān)聯(lián)度越大，說明該時期的營養(yǎng)價值越高，可以依據(jù)此選擇最佳采收飼用期。本研究中，不同年齡枝條等權(quán)關(guān)聯(lián)度計算排序為3 a>2 a>4 a>5 a>1 a>6 a>7 a>8 a，加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算排序為3 a>1 a>5 a>2 a>4 a>6 a>7 a>8 a。3 a枝條不同物候期等權(quán)關(guān)聯(lián)度計算排序為結(jié)果中期>果熟期>果后生長期>開花期>展葉期>萌芽期>落葉期>休眠期，加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算排序為結(jié)果中期>果后生長期>果熟期>開花期>展葉期>落葉期>萌芽期>休眠期。

3 討論

飼料中粗蛋白、粗脂肪可促進牲畜生長發(fā)育，無氮浸出物、水分可促進牲畜對養(yǎng)分的消化吸收，鈣、磷則有利于牲畜的骨骼生長；而粗灰分、粗纖維、單寧含量過多，會造成飼料的適口性下降，影響牲畜的采食與消化[12-14]。對晉西北地區(qū)小葉錦雞兒1～4 a枝條及不同生長期(休眠期、發(fā)芽期、蕾期、開花期)養(yǎng)分的測定結(jié)果表明，3 a枝條及開花期營養(yǎng)價值最高[8]。本研究顯示，3a枝條為最佳飼用采收期與之相符，并與結(jié)果中期營養(yǎng)價值最高基本相符。另，對小葉錦雞兒不同徑級及不同月份(7月、8月、9月、10月)養(yǎng)分的測定結(jié)果表明，直徑較小的枝條及7月份營養(yǎng)價值最高[9]，其中月份結(jié)果與本研究結(jié)果基本相符。本研究對山西省北部(大同南郊)、中部(太原東山)、南部(垣曲蒲掌)地區(qū)小葉錦雞兒的生長規(guī)律及物侯期進行觀察，氣候差異較大，造成了各地生長期的長短不一、同一物候期出現(xiàn)及持續(xù)的時間不同、開花結(jié)果時間有明顯差異等，因此應根據(jù)氣候條件確定不同地區(qū)枝條采收時期。年降水量的多少對物候期也有影響，從整體看降水較多，物候期則會延遲；開花前降水較多，則會使花期后移；果實發(fā)育期降水較多時會使果實成熟期后移，但在果實成熟期降水影響較小，因此,應結(jié)合年降水狀況適當調(diào)整枝條收割時間。

表4 1～8 a枝條營養(yǎng)成分權(quán)重計算表Table 4 Weight analysis for nutritional value of branches of 1～8 a

表5 3 a枝條不同物候期營養(yǎng)成分權(quán)重計算表Table 5 Weight analysis for nutritional value of 3 a branches in different phenological stages

灰色關(guān)聯(lián)度與層次分析評價是合理有效的綜合評價方法，本研究采用加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析法能夠更好地體現(xiàn)出主要營養(yǎng)成分對于綜合飼用價值的影響結(jié)果，對于確定合理采收期和安排生產(chǎn)經(jīng)營計劃，科學利用小葉錦雞兒資源具有一定的指導意義，其研究結(jié)果和方法可為其它類似研究提供借鑒。

通過樣品采集和養(yǎng)分測定，按照各種營養(yǎng)成分對飼用價值的正負影響，采用層次分析法結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度計算分析，結(jié)果表明：1～8 a枝條營養(yǎng)價值高低等權(quán)關(guān)聯(lián)度計算排序為3 a>2 a>4 a>5 a>1 a>6 a>7 a>8 a；加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算排序為3 a>1 a>5 a>2 a>4 a>6 a>7 a>8 a。3 a枝條不同物候期營養(yǎng)價值高低等權(quán)關(guān)聯(lián)度計算排序為結(jié)果中期>果熟期>果后生長期>花期>展葉期>萌芽期>落葉期>休眠期；加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算排序為結(jié)果中期>果后生長期>果熟期>花期>展葉期>落葉期>萌芽期>休眠期。由此可見，小葉錦雞兒在生命周期中以3 a枝條營養(yǎng)價值較高，在飼用小葉錦雞兒栽培中宜3 a結(jié)合采收加工粉質(zhì)飼料進行一次平茬更新；在年生長周期中以結(jié)果中期營養(yǎng)價值最高，因為在結(jié)果中期種子營養(yǎng)成分開始積累，蛋白質(zhì)、脂肪等含量均較高，且果皮纖維化程度較低，適口性較好。

表6 1～8 a枝條灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度排序Table 6 Grey correlation degree and the correlation sequence of 1～8 a stems

表7 3 a枝條不同物候期灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度排序Table 7 Grey correlation degree and the correlation sequence of 3 a stems in different phenology stage

4 結(jié)論

小葉錦雞兒以3 a枝條在結(jié)果中期營養(yǎng)價值最高，可結(jié)合平茬更新采收加工綠色粉質(zhì)飼料。一般在山西北部應在6月下旬、中部地區(qū)應在6月上旬、南部地區(qū)則在5月下旬進行，但要根據(jù)具體氣候變化情況進行適當調(diào)整。

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(責任編輯 張瑾)

The optimum harvest time ofCaraganamicrophyllafor forage in Shanxi

Pei Shu-lan1, Wang Gang-shi1, Liang Lin-feng2, Lei Shu-hui1, Wang Kai1
(1.Shanxi Forestry Vocational Technical College, Taiyuan 030009, China; 2.Shanxi Forest lnventory and Planninf lnstitute, Taiyuan 030012, China)

To find out the optimum harvest time ofCaraganamicrophyllafor forage, and to provide a theoretical basis for their scientific management and reasonable utilization, our study evaluated the changes in the nutrient contents in different periods of its life cycle and phenological periods of the yearly growth cycle. Growth and phenological stages ofC.microphyllaplants were recorded continuously over three years. The branches of 1～8 a and 3 a in different phenological stages, containing the leaves, flowers, and fruits, were collected to measure the nutrient contents, such as crude protein, crude fat, crude fiber, crude ash, nitrogen-free extract, calcium, phosphorus, and so on, and then to compare whether there exists significant differences between the branches. The optimum harvest time for forage was determined by the analytic hierarchy process (AHP) method to calculate the grey correlation degree of each branch age, phenological stages, and reference vector. Our study shows: 1) Based on nutritional value of branches in different growth ages, the equal relational grade sequence is 3 a>2 a>4 a>5 a>1 a>6 a>7 a>8 a, while the weighted grade is 3 a>1 a>5 a>2 a>4 a>6 a>7 a>8 a. 2) In order of phonological stages, the equal relational grade sequence is fruit forming stage>fruit maturity stage>postharvest growth stage>flowering stage>leaf expansion stage>seedling emergence stage>defoliation stage>dormancy stage, and the sequence of the weighted grade analysis was fruit forming stage>postharvest growth stage>fruit maturity stage>flowering period>leaf expansion stage>defoliation stage>seedling emergence stage>dormancy stage. In conclusion, the optimum harvest time ofC.microphyllafor forage is the fruit forming stage while branches are in 3 a, when it is also the best time for trunk cutting.

Caraganamicrophylla; nutritional value; analytic hierarchy process (AHP); grey correlation degree; the optimum harvest time

Liang Lin-feng E-mail:15803513989@163.com

2016-11-07 接受日期：2017-01-16

山西省科技攻關(guān)項目(20140313001-2)

裴淑蘭(1964-)，女，山西興縣人，副教授，本科，研究方向為植物分類及應用。 E-mail:1291326126@qq.com

梁林峰(1966-)，男，山西忻州人，高級工程師，本科，研究方向為林業(yè)調(diào)查與植物資源保護管理。E-mail:15803513989@163.com

10.11829/j.issn.1001-0629.2016-0566

S816.1;S548.091

A

1001-0629(2017)04-0846-09

裴淑蘭,王剛獅,梁林峰,雷淑慧,王凱.飼用小葉錦雞兒在山西的最佳采收時期.草業(yè)科學,2017,34(4)：846-854.

Pei S L,Wang G S,Liang L F,Lei S H,Wang K.The optimum harvest time ofCaraganamicrophyllafor forage in Shanxi.Pratacultural Science，2017,34(4)：846-854.