高冰草不同物候期淀粉及三大營養成分研究

張 艷，黃 龍，李 勛

(四川民族學院橫斷山區生態修復與特色產業培育研究中心，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]。在我國實現種植業向“三元”結構轉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，高冰草種子發芽率和發芽勢高、發芽指數適中。在甘孜州天然草地急速退化的現狀下[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價值的重要指標，是飼料中重要的營養素，在動物生長和發育過程中是不可缺少的營養成分[6]。粗纖維屬于纖維性物質，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在研究動物對碳水化合物營養代謝與調節上[7]。用其鮮草飼喂家畜60 d，比對照(基礎飼料+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、引種試驗等相關研究均鮮見報道。鑒于此，筆者以耐寒優質高冰草為研究對象，研究其在不同物候期三大營養成分(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和含水率進行相關性分析，旨在為甘孜州耐寒優質牧草品種的篩選及引種提供一定的基礎資料。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗在四川民族學院黑日村農學實驗地進行，該地位于甘孜州姑咱鎮(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，年平均風速2～3 m[9]。樣地設于姑咱鎮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(購買于寧夏上谷農業開發有限公司)進行預處理，以得到健康飽滿和無蟲害的優良種子，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，每個小區面積1.50 m2(長1.50 m，寬1.00 m的矩形)，各小區間間隔0.50 m。將高冰草種子均勻撒播在每個小區土壤，并覆蓋土層。播種后，對播種的小區進行適量澆水鋤草，以促進種子萌發。幼苗出土后，每7 d對高冰草農藝性狀進行觀察以確定高冰草物候時期。

1.3 營養成分指標測定不同物候期(分蘗期、拔節期、孕穗期、抽穗期、結實期、枯黃期)在每個小區隨機選取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，殺青的時間和溫度分別設定為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并冷卻至室溫，再稱重，記錄數據，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。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，當某些高冰草莖部離地面最近的莖節上有新枝出現時為高冰草的分蘗期；當高冰草劍葉部分的葉鞘逐漸膨大且向著紡錘形發展時即為高冰草的孕穗期；當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；當高冰草長出籽粒時為結實期，當籽粒逐漸從充滿乳汁到呈現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，當來年溫度、水分條件等適宜時其莖葉就會由枯黃再轉變成青綠色，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量，單位為g；m2表示在500 ℃條件下灼燒后坩堝與試樣殘灰質量，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表示試樣的質量，單位為g；m1表示抽提瓶的質量，單位為g；m2表示裝有脂肪的抽提瓶的總質量，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 數據處理與分析試驗數據采用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進行相關性分析。

2 結果與分析

2.1 不同物候期高冰草粗蛋白分析方差分析結果顯示，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育先增后減趨勢，其在分蘗、拔節以及孕穗3個時期變化最大，抽穗期與結實期含量差異不顯著，在拔節期最高(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育呈上升趨勢，且趨勢較為平緩，其孕穗期與抽穗期、結實期與枯黃期之間的含量差異不明顯，在結實期最高(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育整體上呈下降趨勢，其孕穗期與結實期、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相關性分析使用Pearson相關分析對粗蛋白、粗脂肪、淀粉、粗纖維與土壤含水率、土壤C、N、P進行相關性分析。由表1可知，粗蛋白與N、P、N/P存在極顯著正相關，與C/N、C/P和土壤含水率呈極顯著負相關；淀粉與N和P呈顯著正相關，與C/N、C/P和土壤含水率呈極顯著負相關；粗纖維與C/N和土壤含水率呈顯著正相關，與P呈顯著負相關，與N、N/P呈極顯著負相關；粗脂肪與N、P、N/P呈極顯著正相關，與C/N呈極顯著負相關，與C/P呈顯著負相關。

3 結論與討論

牧草營養價值的重要性表現在營養成分的含量和種類上，在眾多的營養成分中，粗蛋白與粗纖維含量是判斷牧草品質優劣的重要指標，優質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質牧草的評判標準。牧草的粗蛋白含量越高，其營養價值也就越高[13]；粗脂肪不僅能夠提供動物所需的熱能，而且具有調節適口性的作用；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性分析

該研究結果顯示，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]對新疆燕麥草營養成分含量分析結果一致。但與常根柱等對高冰草引種試驗[15]的研究結論相比，在抽穗期所測得的粗蛋白、粗脂肪和粗纖維含量普遍較低。結合Pearson相關分析結果，推斷該研究中的高冰草生長發育受當地的水土條件限制。粗蛋白含量在前3個時期下降幅度大，Person相關分析也表明，高冰草粗蛋白、粗脂肪和淀粉對土壤N、P呈極顯著正相關，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性，與粗纖維呈顯著正相關性，說明土壤含水率過高容易造成高冰草徒長，所以應控制澆水量。總體上，在甘孜州低海拔地區種植高冰草時在分蘗期和拔節期進行刈割鮮草時養分最高，該時期高冰草飼喂價值高且營養含量豐富，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。