高冰草不同物候期淀粉及三大營養(yǎng)成分研究

張 艷，黃 龍，李 勛

(四川民族學(xué)院橫斷山區(qū)生態(tài)修復(fù)與特色產(chǎn)業(yè)培育研究中心，川藏滇青林草撫育和利用研究中心，四川康定626001)

高冰草(Agropyronelongatum)屬多年生禾本科草本植物，最初生長在澳大利亞，自1998年我國將其引入進行試種，現(xiàn)在東北與西北普遍種植，具有較強的分蘗能力，耐寒冷，牲畜適口性好，同時還耐鹽堿與干旱等特性[1]。在我國實現(xiàn)種植業(yè)向“三元”結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的背景下是一個很好的牧草品種選擇目標。此外，高冰草最大的特點就是青綠期較長，即使在低溫、天氣條件差等情況下依然能夠保持本身青綠至翌年的3月份，且當(dāng)氣溫為1.5～4.0 ℃時就能夠開始返青[2]，其種子具有強冬性，必須通過低溫春化階段，翌年始能進入開花結(jié)實期[3]。在護坡植物中高冰草也具有很高的選擇價值，包賽很那等[4]研究表明，高冰草種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢高、發(fā)芽指數(shù)適中。在甘孜州天然草地急速退化的現(xiàn)狀下[5]，引入高冰草是一個不錯的選擇。

粗蛋白與粗脂肪是評價牧草營養(yǎng)價值的重要指標，是飼料中重要的營養(yǎng)素，在動物生長和發(fā)育過程中是不可缺少的營養(yǎng)成分[6]。粗纖維屬于纖維性物質(zhì)，作為植物細胞壁的主要組成成分，對單胃動物具有增加飽感和采食量、刺激胃腸道發(fā)育以及提高家畜適口性的作用。對淀粉含量進行測定的重要意義主要體現(xiàn)在研究動物對碳水化合物營養(yǎng)代謝與調(diào)節(jié)上[7]。用其鮮草飼喂家畜60 d，比對照(基礎(chǔ)飼料+粉碎玉米秸)增重24.38%，其干草飼喂羊比對照增重14.4%[8]，說明高冰草的飼喂價值好。

目前，高冰草在甘孜州改良土壤性質(zhì)、引種試驗等相關(guān)研究均鮮見報道。鑒于此，筆者以耐寒優(yōu)質(zhì)高冰草為研究對象，研究其在不同物候期三大營養(yǎng)成分(粗脂肪、粗蛋白、粗纖維)以及淀粉的變化特征，并與土壤C、N、P和含水率進行相關(guān)性分析，旨在為甘孜州耐寒優(yōu)質(zhì)牧草品種的篩選及引種提供一定的基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗在四川民族學(xué)院黑日村農(nóng)學(xué)實驗地進行，該地位于甘孜州姑咱鎮(zhèn)(97° 22′～102° 29′ E，27° 58′～34° 20′ N)，地處大渡河谷，山高谷深，平均海拔1 400 m，屬干熱河谷氣候，常年氣溫15～17 ℃。年平均降水量650 mm，雨季在6—9月，日照時間長，晝夜溫差大，歷年無霜期250 d以上，年平均風(fēng)速2～3 m[9]。樣地設(shè)于姑咱鎮(zhèn)黑日村大渡河谷平地處，土壤主要為山地褐土，容重大，巖石疏松碎屑與游離碳酸鹽含量高，土壤堿化明顯(pH約7.6)[10]。

1.2 試驗材料與試驗方法2020年9月初對高冰草種子(購買于寧夏上谷農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司)進行預(yù)處理，以得到健康飽滿和無蟲害的優(yōu)良種子，并提前對播種的試驗地進行土壤整地。將試驗地劃分為3個小區(qū)，每個小區(qū)面積1.50 m2(長1.50 m，寬1.00 m的矩形)，各小區(qū)間間隔0.50 m。將高冰草種子均勻撒播在每個小區(qū)土壤，并覆蓋土層。播種后，對播種的小區(qū)進行適量澆水鋤草，以促進種子萌發(fā)。幼苗出土后，每7 d對高冰草農(nóng)藝性狀進行觀察以確定高冰草物候時期。

1.3 營養(yǎng)成分指標測定不同物候期(分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、結(jié)實期、枯黃期)在每個小區(qū)隨機選取3株長勢相近健壯的高冰草，對高冰草各個部位取樣，并對其進行研磨粉碎混合在一起后放入信封(信封已干燥消毒，做好標記，稱好重量)稱重，記錄信封和葉片鮮重，一起放入烘箱內(nèi)，殺青的時間和溫度分別設(shè)定為10 min和105 ℃，之后在65 ℃的溫度條件烘干48 h至恒重后取出，放入盛有干燥劑的容器內(nèi)并冷卻至室溫，再稱重，記錄數(shù)據(jù)，然后研磨粉碎過80目篩用于測定粗脂肪、粗纖維、粗蛋白和淀粉。

1.3.1高冰草不同物候期判斷依據(jù)。物候期的各個時期都有不同的判斷方式，詳細判斷方法如下：將高冰草播種后，當(dāng)土地上冒出一些小苗且比地面高2～3 cm時為高冰草的出苗期；隨著時間的延長，當(dāng)某些高冰草莖部離地面最近的莖節(jié)上有新枝出現(xiàn)時為高冰草的分蘗期；當(dāng)高冰草劍葉部分的葉鞘逐漸膨大且向著紡錘形發(fā)展時即為高冰草的孕穗期；當(dāng)高冰草的穗頂從其劍葉的葉鞘向外伸出3～5 cm時即為高冰草的抽穗期；當(dāng)高冰草長出籽粒時為結(jié)實期，當(dāng)籽粒逐漸從充滿乳汁到呈現(xiàn)其特有的顏色至完全變得堅硬時為高冰草的成熟期；之后整個植株的莖稈和葉片等開始枯黃時為枯黃期；此時高冰草進入了一種休眠狀態(tài)，當(dāng)來年溫度、水分條件等適宜時其莖葉就會由枯黃再轉(zhuǎn)變成青綠色，即為返青期。

1.3.2粗蛋白、粗纖維、粗脂肪以及淀粉的測定方法及公式[7，11]。

1.3.2.1高冰草粗蛋白。使用凱氏定氮法測定，計算公式如下：

(1)

式中，c表示鹽酸標準滴定溶液的濃度，單位為mol/L；m表示試樣的質(zhì)量，單位為g；V2表示滴定試樣時被消耗的鹽酸標準滴定溶液體積，單位為mL;V0表示空白滴定時被消耗的鹽酸標準滴定溶液體積，單位為mL。

1.3.2.2粗纖維。使用酸堿消煮法測定，計算公式如下：

(2)

式中，m表示試樣在未脫脂狀況下的質(zhì)量，單位為g；m1表示在130 ℃的溫度下下烘干后坩堝與試樣殘渣的質(zhì)量，單位為g；m2表示在500 ℃條件下灼燒后坩堝與試樣殘灰質(zhì)量，單位為g。

1.3.2.3粗脂肪。使用索氏浸提法測定，計算公式如下：

(3)

式中，m表示試樣的質(zhì)量，單位為g；m1表示抽提瓶的質(zhì)量，單位為g；m2表示裝有脂肪的抽提瓶的總質(zhì)量，單位為g。

1.3.2.4淀粉。使用酶水解法進行測定，計算公式如下：

(4)

式中，A1表示測定用的樣品還原糖的含量，單位為mg；A2表示空白試劑還原糖的含量，單位為mg；m表示所稱取的樣品質(zhì)量，單位為g；V1表示水解時樣品溶液體積，單位為mL；V2表示樣品定容時的總體積單位為mL；V3表示測定時用的樣品處理液的體積，單位為mL。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析試驗數(shù)據(jù)采用Excel進行整理，并使用SPSS軟件中單因素方差分析(One-way ANOVA)和LSD多重比較高冰草不同物候期之間粗脂肪、粗蛋白、粗纖維和淀粉的差異，顯著性水平設(shè)定為P=0.05，作圖采用Origin 9.0。并對粗蛋白、粗脂肪、粗纖維、淀粉與土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P使用Pearson進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同物候期高冰草粗蛋白分析方差分析結(jié)果顯示，高冰草不同物候期的粗蛋白、淀粉、粗纖維和粗脂肪均有差異(P<0.05)。從圖1a可知，高冰草粗蛋白含量隨生長發(fā)育呈遞減的趨勢，前3個時期減少幅度較大，后3個時期幅度較為平緩。粗蛋白含量在高冰草各個物候期之間差異顯著，在分蘗期最高(15.07%)、枯黃期最低(3.50%)。從圖1b可知，高冰草淀粉含量隨著生長發(fā)育先增后減趨勢，其在分蘗、拔節(jié)以及孕穗3個時期變化最大，抽穗期與結(jié)實期含量差異不顯著，在拔節(jié)期最高(3.85%)，枯黃期最低(1.12%)。從圖1c可知，高冰草粗纖維含量整體上隨生長發(fā)育呈上升趨勢，且趨勢較為平緩，其孕穗期與抽穗期、結(jié)實期與枯黃期之間的含量差異不明顯，在結(jié)實期最高(35.93%)，分蘗期最低(17.29%)。從圖1d可知，高冰草粗脂肪含量隨生長發(fā)育整體上呈下降趨勢，其孕穗期與結(jié)實期、抽穗期與枯黃期的含量差異不明顯，粗脂肪含量在分蘗期最高(2.80%)，孕穗期最低(1.07%)。

2.2 粗蛋白、粗纖維、粗脂肪以及淀粉與土壤含水率、土壤C、N、P相關(guān)性分析使用Pearson相關(guān)分析對粗蛋白、粗脂肪、淀粉、粗纖維與土壤含水率、土壤C、N、P進行相關(guān)性分析。由表1可知，粗蛋白與N、P、N/P存在極顯著正相關(guān)，與C/N、C/P和土壤含水率呈極顯著負相關(guān)；淀粉與N和P呈顯著正相關(guān)，與C/N、C/P和土壤含水率呈極顯著負相關(guān)；粗纖維與C/N和土壤含水率呈顯著正相關(guān)，與P呈顯著負相關(guān)，與N、N/P呈極顯著負相關(guān)；粗脂肪與N、P、N/P呈極顯著正相關(guān)，與C/N呈極顯著負相關(guān)，與C/P呈顯著負相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

牧草營養(yǎng)價值的重要性表現(xiàn)在營養(yǎng)成分的含量和種類上，在眾多的營養(yǎng)成分中，粗蛋白與粗纖維含量是判斷牧草品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標，優(yōu)質(zhì)牧草的評判標準之一就是高蛋白和低纖維[12]，該研究中高冰草粗蛋白和粗纖維含量符合優(yōu)質(zhì)牧草的評判標準。牧草的粗蛋白含量越高，其營養(yǎng)價值也就越高[13]；粗脂肪不僅能夠提供動物所需的熱能，而且具有調(diào)節(jié)適口性的作用；粗纖維含量會影響牲畜的采食率；淀粉作為提高能量的主要來源，其含量說明該植物光合作用能力。

注：不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著 Note：Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level圖1 高冰草不同物候期粗蛋白、淀粉、粗纖維和粗脂肪含量比較Fig.1 Comparison of the contents of crude protein，crude fat，crude fiber and starch in different phenological stages of Agropyron elongatum

表1 高冰草主要指標間相關(guān)性分析

該研究結(jié)果顯示，高冰草粗蛋白、粗脂肪含量在分蘗期最高，淀粉含量在拔節(jié)期最高，分別為15.07%、3.85%和2.80%。粗纖維在分蘗期最低。該研究結(jié)果表明，粗蛋白(CP)含量5.03%～15.40%，粗脂肪(EE)含量1.31%～4.46%和淀粉含量0.03%～2.81%，與解津剛等[14]對新疆燕麥草營養(yǎng)成分含量分析結(jié)果一致。但與常根柱等對高冰草引種試驗[15]的研究結(jié)論相比，在抽穗期所測得的粗蛋白、粗脂肪和粗纖維含量普遍較低。結(jié)合Pearson相關(guān)分析結(jié)果，推斷該研究中的高冰草生長發(fā)育受當(dāng)?shù)氐乃翖l件限制。粗蛋白含量在前3個時期下降幅度大，Person相關(guān)分析也表明，高冰草粗蛋白、粗脂肪和淀粉對土壤N、P呈極顯著正相關(guān)，說明高冰草生長前期可適量增補氮肥，有利于高冰草粗蛋白含量的增加。土壤含水率與粗蛋白呈極顯著負相關(guān)性，與粗纖維呈顯著正相關(guān)性，說明土壤含水率過高容易造成高冰草徒長，所以應(yīng)控制澆水量?？傮w上，在甘孜州低海拔地區(qū)種植高冰草時在分蘗期和拔節(jié)期進行刈割鮮草時養(yǎng)分最高，該時期高冰草飼喂價值高且營養(yǎng)含量豐富，同時生長過程中要適時補充氮肥和磷肥，促進粗蛋白、淀粉、粗脂肪含量的增加。