喀斯特地區(qū)白刺花營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和酚類物質(zhì)的含量動(dòng)態(tài)

董 祥，郝 俊，陳秋生,2，王 飛

（1. 貴州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025；2. 遵義市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州 遵義 563000）

白刺花(Sophora davidii)，又名狼牙刺，為豆科蝶形花亞科槐屬，多年生落葉，有刺，是貴州喀斯特地區(qū)常見的具有開發(fā)潛力的豆科灌木。因其具有生長(zhǎng)速度快、枝葉多、產(chǎn)量高、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富、耐踐踏、耐刈割、耐寒、耐熱、耐旱、耐貧瘠、水土保持等特點(diǎn)，常作為石漠化地區(qū)植被恢復(fù)的先鋒物種和重要的飼料資源而被廣泛利用[1]。貴州地區(qū)的放牧山羊日糧中灌木占了絕大部分比例，草本植物只占少量比例，通常山羊?qū)嗄灸壑θ~的采食量占全部日糧的50%～80%，甚至?xí)霈F(xiàn)單一采食灌木的情況[2]。然而灌木類飼用植物含酚類物質(zhì)，且在巖溶脆弱等極端環(huán)境條件下這類物質(zhì)還存在增加的趨勢(shì)，其含量會(huì)直接影響家畜的采食量、消化率和健康水平，對(duì)家畜生產(chǎn)存在一定的制約，其含量過高時(shí)會(huì)降低畜牧業(yè)生產(chǎn)水平[3]。研究表明，單寧有抗?fàn)I養(yǎng)作用，主要表現(xiàn)在降低家畜攝食率和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生物利用率，單寧及其降解產(chǎn)物對(duì)家畜的直接毒害作用，會(huì)引起家畜中毒和其他的不良反應(yīng)[4-5]。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高反芻動(dòng)物飼料中的單寧含量對(duì)采食量幾乎不產(chǎn)生影響，但可提高過瘤胃食糜中非氨氮的比例，促進(jìn)瘤胃尿素氮的循環(huán)，提高主要必需氨基酸的利用效率，雖然蛋白質(zhì)的表觀消化率有可能降低，但總的氮沉積率得到提高[6]。

此前針對(duì)貴州喀斯特地區(qū)白刺花的研究主要集中在遺傳變異[7-8]及其種子的化學(xué)成分[9]、貯藏蛋白遺傳多樣性[10]、染色體核型分析[11]等方面，有關(guān)生產(chǎn)利用的研究較少。為此，本研究通過對(duì)貴州地區(qū)豆科灌木白刺花不同生育時(shí)期常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和酚類物質(zhì)的含量進(jìn)行分析，探討其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，并通過比較不同時(shí)期飼料相對(duì)值和酚類物質(zhì)含量，最終確定白刺花的最佳利用時(shí)期，以期為促進(jìn)貴州喀斯特山地畜牧業(yè)發(fā)展以及將白刺花作為生態(tài)農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要灌木提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)自然概況

采樣地位于貴州省貴陽(yáng)市花溪區(qū)，地理位置26°11′-26°34′ N、106°27′-106°52′ E，最高海拔1 712.1 m，最低海拔 999 m。屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，具有明顯的高原性氣候特點(diǎn)，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，氣候溫和，雨量充沛，雨熱同季，春秋氣候多變，垂直氣候差異明顯。年均溫14.9 ℃，年總積溫 5 585 ℃·d，年均日照時(shí)數(shù) 1 278 h，無(wú)霜期270 d，年均降水量 1 178 mm，年平均相對(duì)濕度 75%。自然土壤以硅鋁質(zhì)黃壤、黃色石灰土分布最廣[12]。

1.2 材料的采集與制備

試驗(yàn)材料為貴州喀斯特地區(qū)的野生白刺花，在整個(gè)采樣過程中觀察白刺花的形態(tài)、生長(zhǎng)發(fā)育和生理特征變化后劃分具體的生育期，此生境下白刺花在10-12月葉子不會(huì)枯黃，只會(huì)少量掉莢，所以白刺花在貴州地區(qū)每年可劃分為4個(gè)生育期，分別是1-3月營(yíng)養(yǎng)期、4-6月開花期、7-9月結(jié)莢期、10-12月成熟期。在每個(gè)生育期對(duì)應(yīng)的3個(gè)月份的中旬(即每月15號(hào)左右)采樣，并取算術(shù)平均值作為生育期的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和酚類物質(zhì)含量。

采樣時(shí)間跨度為2016年全年，隨機(jī)選取一株白刺花，收集不同部位頂端嫩枝葉樣品約500 g(采集長(zhǎng)度為10 cm左右)，共3次重復(fù)。樣品經(jīng)過105℃殺青15 min后，于65 ℃烘箱烘干至恒重。把烘干的樣品全部粉碎并過篩(篩孔尺寸為0.425 mm)，用自封袋封裝、編號(hào)，保存?zhèn)錅y(cè)。

1.3 樣品測(cè)定指標(biāo)及測(cè)定方法

常規(guī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)指標(biāo)有干物質(zhì)(DM)、粗蛋白(CP)、粗脂肪 (EE)、粗纖維 (CF)、粗灰分 (Ash)、無(wú)氮浸出物(NFE)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)。礦物質(zhì)指標(biāo)有鈣(Ca)和磷(P)。CP、EE、CF、Ash、NFE、Ca和P含量參照張麗英的方法測(cè)定(以DM為基礎(chǔ))[13]；NDF和ADF含量按照Goering 和 Van Soest的方法測(cè)定[14]。

酚類物質(zhì)主要測(cè)定指標(biāo)有單寧(TET)、縮合單寧 (TECT)、總酚(TEPH)和簡(jiǎn)單酚(SPH)。TET含量測(cè)定采用福林酚比色法，TECT含量的測(cè)定采用香草醛比色法，TEPH含量的測(cè)定采用Folin酚法，具體測(cè)定方法和步驟見陳秋生的[15]。SPH為TEPH與TET的差值[16]。

飼料相對(duì)值 (Relative feed value, RFV)[17]是由美國(guó)飼草和草原理事會(huì)下屬的干草市場(chǎng)全國(guó)飼草協(xié)會(huì)確認(rèn)的粗飼料相對(duì)價(jià)值指數(shù)，其定義為，相對(duì)某一特定標(biāo)準(zhǔn)粗飼料(盛花期苜蓿RFV值為100)，某種粗飼料可消化干物質(zhì)的采集量。RFV值越大，說明該種牧草的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高。

RFV[18]計(jì)算公式為：

RFV = DMI × DDM / 1.29 ;

DMI = 120 / NDF ;

DDM = 88.9 - 0.779 ADF 。

式中：DMI(dry matter intake)為粗飼料干物質(zhì)的隨意采食量；DDM (digestible dry matter) 為可消化的干物質(zhì)。 NDF為中性洗滌纖維；ADF為酸性洗滌纖維。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

取3次重復(fù)的算數(shù)平均值為當(dāng)月的測(cè)定值，再取每個(gè)生育期對(duì)應(yīng)月份的算術(shù)平均值作為每生育期的測(cè)定數(shù)據(jù)。采用 Microsoft Excel 2007 軟件記錄和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析 (one-way ANOVA)和 Duncan 多重比較，以 P ＜0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果以“平均值 ±標(biāo)準(zhǔn)差”形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 白刺花4個(gè)生育期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)

白刺花的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量在不同生育期存在波動(dòng)變化(表1)。其中NFE和EE含量先上升，到開花期最高，分別為20.73%和7.91%，之后隨生育期延長(zhǎng)而顯著降低(P＜0.05)。CP在營(yíng)養(yǎng)期、開花期、結(jié)莢期的差異不顯著(P ＞ 0.05)，但在成熟期的含量比前3個(gè)生育時(shí)期低(P＜0.05)，4個(gè)生育期白刺花幼嫩枝葉的CP含量平均為24.43%。CF、DM、ADF、NDF與Ca的含量均隨白刺花生育期的延長(zhǎng)而增加，在成熟期達(dá)到最大，其含量分別為23.68%、77.26%、29.45%、35.28%。Ash在營(yíng)養(yǎng)期最大(6.67%)，而在成熟期最小(4.84%)，隨生育期延長(zhǎng)顯著降低(P＜0.05)。P在4個(gè)生育期之間差異不顯著(P ＞ 0.05)，平均值為0.19%。總體來(lái)講，CP含量變化不明顯，CF、ADF、NDF等含量上升，Ash含量下降，白刺花總體營(yíng)養(yǎng)成分可利用程度不斷降低。

表1 不同生育期白刺花營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量Table 1 Nutritional content of Sophora davidii at different growth stages%

2.2 白刺花4個(gè)生育期酚類物質(zhì)的含量動(dòng)態(tài)

TEPH含量隨生育期延長(zhǎng)總體趨勢(shì)下降，在成熟期顯著低于營(yíng)養(yǎng)期(P＜0.05)，但是開花期到結(jié)莢期之間變化不顯著(P ＞ 0.05)。TET含量在4個(gè)生育期內(nèi)差異都不顯著，平均值為59.91 g·kg-1，以營(yíng)養(yǎng)期的含量最大，為64.09 g·kg-1，總體上隨著生育期的延長(zhǎng)，TET含量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。TECT營(yíng)養(yǎng)期含量顯著高于其他生育期(P＜0.05)，隨生育期延長(zhǎng)不斷下降，但在開花期、結(jié)莢期和成熟期之間差異不顯著(P ＞ 0.05)。SPH含量隨生育期的延長(zhǎng)總體表現(xiàn)為下降的趨勢(shì)，但在結(jié)莢期時(shí)稍高于開花期(P＜0.05)。4種酚類物質(zhì)含量均在營(yíng)養(yǎng)期最大，TEPH、TET、TECT、SPH分別為69.93、64.09、37.05 和 15.51 g·kg-1(表 2)。由此可見，4 種酚類物質(zhì)在營(yíng)養(yǎng)期維持較高水平，之后總體呈下降趨勢(shì)。

表2 白刺花不同生育期酚類物質(zhì)含量Table 2 Phenolic content of Sophora davidii at different growth stages g·kg-1

2.3 白刺花4個(gè)生育期飼料相對(duì)值動(dòng)態(tài)

白刺花的RFV值在4個(gè)生育期之間差異顯著(P＜0.05)，隨著生育期的延長(zhǎng)逐漸降低 (表 3)。其中營(yíng)養(yǎng)期RFV值最大(227.80)，成熟期RFV值最小(185.78)。4個(gè)生育期RFV值都大于100，具有較高的飼喂價(jià)值。

表3 白刺花各生育時(shí)期飼料相對(duì)值Table 3 Relative value of feed at each growth period of Sophora davidii

3 討論

3.1 白刺花營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化

CP是衡量牧草飼料營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。郭彥軍等[19]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植物植株成熟度越高，CP含量越低。這可能是隨著植物成熟度的增加，枝葉枯萎、細(xì)胞壁增多、莖中的CF含量也增多，導(dǎo)致木質(zhì)化程度升高，造成植株中CP含量較生長(zhǎng)前期低[20-21]。然而，本研究中白刺花幼嫩枝葉的CP在營(yíng)養(yǎng)期到結(jié)莢期無(wú)明顯變化，僅在成熟期降低，這可能是樣品采集的部位不同造成的。之前的研究大多收集牧草全部植株進(jìn)行樣品分析，故CP含量會(huì)隨生育期的延長(zhǎng)而降低。本研究考慮到白刺花在野外被家畜采食的實(shí)際狀況，選擇了頂端幼嫩枝葉(長(zhǎng)度10 cm左右)進(jìn)行樣品采集，導(dǎo)致不同生育期時(shí)期的CP含量無(wú)明顯差異。

EE包括植物脂肪、游離脂肪酸、磷脂以及脂溶性維生素等[22]，可轉(zhuǎn)化為能量供家畜利用和維持體溫。EE的重要性僅次于CP[23]，具有芳香氣味，其含量直接影響白刺花營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和適口性。本研究中白刺花EE在開花期含量最高，可以結(jié)合TET含量在合理范圍內(nèi)加強(qiáng)對(duì)其利用。

隨著生育期的延長(zhǎng)，植物逐漸衰老，細(xì)胞壁成分逐漸增多，細(xì)胞內(nèi)容物逐漸減少，導(dǎo)致莖、葉木質(zhì)化程度加深，CF含量上升[20]。陳碧成等[22]研究發(fā)現(xiàn)，隨著牧草生育期的延長(zhǎng)，NDF也隨著CF含量的增加而增加，在成熟期時(shí)達(dá)到最高，這與本研究結(jié)果一致。

NFE是干物質(zhì)中除粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、灰分以外的營(yíng)養(yǎng)成分，主要包括淀粉、葡萄糖、果糖、蔗糖、糊精、五碳糖膠、有機(jī)酸等[24]。隨著生育期延長(zhǎng)，NFE在生殖器官中分配量會(huì)逐漸多于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)器官，因此NFE的總體趨勢(shì)是隨生育期的延長(zhǎng)而下降。

Ash主要成分是無(wú)機(jī)物，包括礦物質(zhì)氧化后的產(chǎn)物、鹽類，其中以硅所占的比重較大，有時(shí)還含有少量泥沙，在植物體中造成其組成成分產(chǎn)生差異的因素主要是土壤和外界養(yǎng)分[25]，本研究中白刺花Ash含量隨生育期延長(zhǎng)不斷下降可能是因?yàn)殡S著生育期延長(zhǎng)，土壤中養(yǎng)分物質(zhì)含量(礦質(zhì)元素，比如硅的含量)下降所導(dǎo)致[26-27]。Ca和Ash含量有著不同的變化趨勢(shì)，Ca含量升高可能的原因是其在植物中不能轉(zhuǎn)移，造成Ca的不斷積累而升高。而P含量在4個(gè)生育期差異不顯著的原因則可能是老葉中的P可以轉(zhuǎn)移到嫩葉中[28]。

3.2 白刺花的酚類物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化

白刺花的酚類物質(zhì)含量高低會(huì)直接影響家畜的采食量和健康水平。本研究中白刺花酚類物質(zhì)含量總體表現(xiàn)為 TEPH ＞ TET ＞ TECT ＞ SPH，與文亦芾等[29]的研究結(jié)果一致。TET是制約飼用植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收利用的重要因子之一，其含量在植物體中低于5%時(shí)對(duì)家畜采食無(wú)不良影響，反之，超過5%時(shí)TET與家畜口腔中蛋白反應(yīng)產(chǎn)生澀味和收斂感，降低家畜適口性和采食量[30-31]。本研究中白刺花在各個(gè)生育期TET含量都高于5%，表明白刺花各個(gè)時(shí)期TET含量對(duì)家畜采食量都有影響，建議不要對(duì)家畜單獨(dú)飼喂大量白刺花，可搭配禾本科牧草等飼料降低總體TET含量，用于飼喂或作為功能性飼料少量飼喂。TET作為多酚類物質(zhì)，是植物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中演化出的一種自身保護(hù)性物質(zhì)，不同種植物TET的結(jié)構(gòu)、生物活性、含量、分子量會(huì)因物種不同而產(chǎn)生差異，并隨著環(huán)境而變化，其含量可反映植物生長(zhǎng)周期水熱和土壤條件[32]。本研究中白刺花TET含量在不同生育期的含量差異不顯著，可能是氣候條件變化不明顯所導(dǎo)致。

TECT在植物中的含量超過6%時(shí)就會(huì)降低其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和減少家畜采食量[33]。本研究中白刺花在營(yíng)養(yǎng)期、開花期、結(jié)莢期、成熟期的TECT含量分別是2.02%、1.75%、1.74%和1.67%，隨著生育期延長(zhǎng)不斷降低，并且4個(gè)生育期都小于6%，說明白刺花中TECT對(duì)家畜采食的影響不大。TECT的形成條件與土壤肥力、溫度、降水量、品種、大氣中CO2和氮含量、不同生育期和生長(zhǎng)季節(jié)等因子有關(guān)[34]，郭彥軍[32]研究發(fā)現(xiàn)灌木TECT含量隨季節(jié)推移不斷下降，這與本研究中的TECT隨著生育期的推移呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)是一致的。

3.3 白刺花的飼用價(jià)值及最佳利用時(shí)期

飼用價(jià)值一般由營(yíng)養(yǎng)成分、適口性和消化率構(gòu)成[35]。灌木營(yíng)養(yǎng)成分豐富，適口性好，有些甚至與優(yōu)質(zhì)牧草相提并論[36]，這與本研究的結(jié)果一致。白刺花樣品中CP平均含量為24.43%，較紅三葉(Trifoloium pretense)[37]和紫花苜蓿(Medicago sativa)[38]的CP含量高，其中CF、Ash含量較少，且取樣來(lái)自嫩枝部分，含有家畜生長(zhǎng)發(fā)育所必需的氨基酸、礦物質(zhì)、EE和NFE，所以其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適口性較好。一般認(rèn)為TET是抗?fàn)I養(yǎng)因子，特別在熱帶和亞熱帶地區(qū)植物體中TET含量較高[39]，會(huì)影響家畜對(duì)白刺花營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用。但有研究表明，TET對(duì)于反芻動(dòng)物有營(yíng)養(yǎng)作用[40]，家畜采食含適量TET的飼用作物后，能減少腸道中寄生蟲數(shù)量，還可預(yù)防反芻動(dòng)物臌脹病、降低甲烷排放量、提高繁殖率。新鮮作物中還含有大量可溶性蛋白質(zhì)，被采食后降解很快，TET的作用就是和蛋白質(zhì)結(jié)合形成復(fù)合物，成為過瘤胃蛋白，防止其脫氨基作用，降低其降解速率，加快經(jīng)過瘤胃的速度，最終到達(dá)胃和小腸被釋放吸收，以此達(dá)到保護(hù)瘤胃蛋白的效果，以減少粗蛋白的浪費(fèi)。另外，雖然白刺花RFV值隨生育期的延長(zhǎng)而逐漸降低，但是本研究中白刺花每個(gè)生育期的RFV值高于張本瑜和師尚禮[41]測(cè)定73份俄羅斯百脈根(Lotus cornioulatus)種質(zhì)材料的RFV值，也比海南熱帶灌木[42]和14種山螞蝗屬(Desmodium)植物[43]的RFV值高，以上都說明了白刺花有較好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和飼用價(jià)值。

4個(gè)生育期中，白刺花在營(yíng)養(yǎng)期RFV值最大，但是TET含量超過5%，對(duì)家畜的采食、消化和適口性影響較大，因此在營(yíng)養(yǎng)期利用其進(jìn)行飼喂家畜時(shí)，最好與其他飼料搭配飼喂。白刺花在成熟期CF與ADF含量升高，難以被動(dòng)物體消化吸收，且CP含量和營(yíng)養(yǎng)成分較低，因此不是最適合的利用時(shí)期。白刺花在開花期和結(jié)莢期CP含量、RFV值相對(duì)較高，具有較大的營(yíng)養(yǎng)成分和飼喂價(jià)值。綜合考慮后，開花期和結(jié)莢期是飼喂家畜的最佳時(shí)期。

4 結(jié)論

白刺花營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和酚類物質(zhì)含量隨生育期的延長(zhǎng)總體上呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

綜合考慮白刺花在不同生育期的飼用價(jià)值，建議在貴州喀斯特地區(qū)的最佳利用時(shí)間為開花期到結(jié)莢期。