西藏主要栽培牧草、作物秸稈營養價值評價

秦 彧,周志宇,姜文清,顏淑云,鄒麗娜,李曉忠,田發益

（1.蘭州大學草地農業科技學院,甘肅蘭州 730020；2.西藏自治區農科院,西藏拉薩 850000；3.西藏農牧學院,西藏 林芝 860000）

①牧草及農作物籽實收獲后的秸稈通稱為粗飼料[1],是人們不能直接食用的植物性生產資料,須經過家畜利用間接地為人類提供畜產品[2]。因此,牧草及作物秸稈對于家畜的飼用價值就顯得十分重要,各種營養成分含量的多少便成為衡量牧草及作物秸稈營養價值的最基本的指標。但是牧草及作物秸稈的適口性和采食率也是影響飼用價值的重要因素,其中牧草及作物秸稈的適口性又與纖維、可溶性糖含量有關[2]。能量也是衡量最終獲得畜產品多少的重要尺度[2]。因此,牧草及作物秸稈營養價值的評價一直以來是研究的熱點,自Ulyatt提出飼喂價值的概念以后,牧草品質評定有了統一的標準,但因指標不易確定,導致評定方法的多樣性[3-13]。從總體上來看,牧草營養價值評定體系可分為2種類型,一是營養成分的剖析,如從概略養分分析到純養分分析；另一類是能量體系的逐級轉化,如從進食總能、消化能、代謝能等直到生產凈能[1]。

西藏由于特殊的地理位置和生態條件,形成了該區域栽培牧草、作物秸稈營養價值的特殊性[14]。在評價時如果考慮的營養成分很多,各營養成分對家畜正負效應的不同及成分間的配比對家畜功能作用的差異,對于栽培牧草、作物秸稈營養價值的評定就難于把握。因此,本研究在前人研究的基礎上[14],結合西藏特殊的生境條件以及植物特點,采用粗飼料分級指數法和灰色關聯度分析法,提出以粗蛋白、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分和可溶性糖6種營養成分,以及總能、消化能與代謝能的能量體系相結合的栽培牧草、作物秸稈營養價值評價體系,以期達到評價的全面性和客觀性,旨為西藏畜牧業生產中飼草料結構的調整、優質高效牧草的大面積種植提供理論依據。

1 研究區自然條件

日喀則地區位于青藏高原西南部,82°00′～90°20′E,27°23′～ 31°49′N 。南與尼泊爾、不丹、錫金三國接壤,全地區面積18.2萬km2,平均海拔4 000 m以上。空氣稀薄,氣壓低,氧氣少,太陽輻射強,年日照時數3 240.3 h,日照率73%,溫差大,氣溫較低（年平均氣溫6.3℃）,年極端最低氣溫-25.1℃,年極端最高氣溫28.2℃,0℃以上年積溫2 706℃·d,生長季平均氣溫10.6℃。降水少（年降水量為431.2 mm）,蒸發強（年蒸發量為2 353.2 mm）,比較干燥,干燥系數為8.6。年平均相對濕度 42%。冬季干旱寒冷,無降雪[14]。

山南地區地處青藏高原岡底斯山—念青唐古拉山脈以南的雅魯藏布江中下游,北接西藏首府拉薩,西與日喀則地區毗鄰,東與林芝地區相連,南與印度 、不丹兩國接壤 ,位于 90°04′～ 94°21′E,26°51′～29°47′N 。面積 7.35萬km2。平均海拔3 700 m左右。山南地區屬溫帶干旱性氣候,年均降水量不到450 mm,雨季多集中在6—9月。年蒸發量為2 356.2 mm,是年降水量的6倍。全年日照時數為2 600～3 300 h,年平均氣溫0～8.4℃,最暖月平均氣溫10～16℃,河谷地區0℃以上年積溫2 400～3 100℃·d,高山草地0℃以上年積溫1 450～2 000℃·d。年均風速為3 m/s左右,最大風速為17 m/s,風期主要集中在12月至次年3月。

2 材料與方法

2.1 材料試驗材料來源為日喀則地區（江孜）、山南地區（隆孜和瓊結）的作物秸稈和栽培牧草,采樣時間為2008年8月19日-9月9日,所采樣品均為植物地上部分（見表1）。每個樣品取10次重復。共采集作物樣品140個,隸屬3科6個種；牧草樣品70個,4個種均屬豆科。采集的樣品經自然風干,不銹鋼微型粉碎機粉碎過 0.2 mm篩,玻璃瓶儲存,供分析用。

表1 栽培牧草、作物秸稈名稱及采樣地基本情況

2.2 作物秸稈和牧草營養成分的測定方法作物秸稈、牧草先風干再烘干至恒質量后,進行如下項目的測定：1）粗蛋白質（CP）：用凱氏定氮法；2）粗纖維（CF）：用酸堿分次水解法；3）中性洗滌纖維（NDF）：采用范氏（Van Soest）的洗滌纖維分析法；4）酸性洗滌纖維（ADF）：采用范氏（Van Soest）的洗滌纖維分析法；5）粗灰分（ASH）：采用干灰化法；6）可溶性糖（WSC）：采用H2SO4-蒽酮比色法測定[15]。

2.3 作物秸稈和牧草營養品質的評定方法牧草分級指數（GI）參照盧德勛[16]的方法。灰色關聯度分析法參照莫本田等[17]的方法。權重參照湯瑞涼和王龑[18]的方法,栽培牧草、作物秸稈營養指標權重計算結果如表2所示。

表2 栽培牧草、作物秸稈各營養指標權重

3 結果與分析

3.1 營養成分3個地區栽培牧草、作物秸稈營養成分含量如表3所示,栽培牧草中,隆孜黃花苜蓿和紫花苜蓿粗蛋白含量最高,分別為22.9%和18.3%,江孜紫花苜蓿次之,為 14.0%,其他3個地區2種牧草粗蛋白含量均在12.0%以下；粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維隆孜黃花苜蓿和紫花苜蓿含量最低；隆孜黃花苜蓿和紫花苜蓿灰分含量要顯著高于草木樨和豌豆；但是可溶性糖含量草木樨和江孜箭筈豌豆較高,在10.0%以上。相對于栽培牧草,作物秸稈粗蛋白含量較低,油菜（隆孜）、土豆、玉米和燕麥含量在 8%～12%,青稞和小麥含量不足5%；粗纖維除玉米和土豆外,均在 30%以上,油菜（瓊結）高達45.34%；中性洗滌纖維除土豆（江孜）外,其余均在50%以上,青稞（隆孜）更是高達76.04%；酸性洗滌纖維含量較高,變幅為26.81%～53.24%；粗灰分土豆較高,含量為11.57%～12.99%,油菜、玉米、燕麥次之,小麥（江孜）和青稞含量較低；可溶性糖含量江孜作物較高,其中小麥高達34.37%,除青稞（隆孜）和土豆（瓊結）外,其余均在5%以上。

表3 栽培牧草、作物秸稈營養成分 %

3.2栽培牧草、作物秸稈總能測定結果及消化能和代謝能計算值4種栽培牧草總能測定值為16.85～17.66 MJ/kg（表 4）,以江孜紫花苜蓿和草木樨最高,隆孜紫花苜蓿和黃花苜蓿次之。通過計算得出,牧草消化能和代謝能值最高為江孜箭筈豌豆,隆孜黃花苜蓿次之,江孜草木樨最低；而用推測公式得出的干物質隨意采食量值江孜紫花苜蓿、隆孜紫花苜蓿和黃花苜蓿高于草木樨和箭筈豌豆；從表4的牧草分級指數計算結果可知,品質較好的牧草為隆孜紫花苜蓿、隆孜黃花苜蓿和江孜紫花苜蓿。作物秸稈總能測定值為14.65～17.39 MJ/kg,變幅較栽培牧草大,除土豆外,其余總能測定值均在16.0 MJ/kg以上；但是消化能、代謝能和干物質隨意采食量值土豆最高,玉米和燕麥次之。從牧草分級指數計算結果可以看出,品質較好的作物秸稈為土豆,玉米和燕麥次之,但是作為西藏主要粗飼料來源的青稞和小麥品質較差。

3.3 灰色關聯度分析法根據灰色系統理論中關聯度的分析原則,關聯度小的比較數列與參考數列的關系較遠,關聯度大的比較數列與參考數列的關系密切。因此,與“參考類型”越接近表明其草地類型品質越高[19],由表5知栽培牧草中營養價值最高的是隆孜紫花苜蓿（r'=0.779 6）,其次是隆孜黃花苜蓿（r'=0.743 3）,作物秸稈中營養較高的是土豆和玉米。由等權關聯度和加權關聯度分析所得的結論基本一致,兩種關聯度排序的秩相關系數為R2=0.976 2（圖1）,經顯著性檢驗達極顯著水平（P＜0.01）。雖然由于各成分含量和權重差異,2種排序在部分野生禾本科牧草中有一定差異,但這些差異并未使其營養價值超出原水平范疇（即2種排序顯示的營養價值仍然在同一檔次內）。若根據加權關聯度的大小,規定r'≥0.700 0為優秀；0.600 0≤r'＜0.700 0為良好；0.500 0≤r'＜0.600 0為中等；r'＜0.500 0為差[17],則栽培牧草營養價值高的有2種,是隆孜紫花苜蓿和黃花苜蓿；營養價值處于中等水平的是江孜箭筈豌豆。作物秸稈中,營養價值較高的有土豆和玉米；營養價值處于中等水平的有燕麥和隆孜油菜。

表4 栽培牧草和作物秸稈的總能、消化能、代謝能、干物質隨意采食量及分級指數

表5 栽培牧草、作物秸稈品質的灰色關聯度及排序

圖1 等權關聯度和加權關聯度的相關性

3.4 牧草分級指數與灰色關聯度相關性分析為了達到西藏主要栽培牧草、作物秸稈評價結果的客觀性與準確性,本研究運用了分級指數與灰色關聯分析法兩種評價方法,由相關分析可以看出,分級指數與灰色關聯分析法的相關性栽培牧草R2=0.866 7（圖 2A）,作物秸稈R2=0.824 6（圖2B）,經相關性檢驗均極顯著水平（P＜0.01）,表明運用這兩種評價方法結果一致。

4 討論與結論

圖2 分級指數與加權關聯度之間的相關性

營養價值的高低是評價栽培牧草、作物秸稈是否優良的重要指標,主要取決于所含營養成分的種類和數量[1,20],從其營養價值來看,粗蛋白是家畜必不可少的營養物質,由純蛋白和非蛋白含氮物組成,是家畜蛋白質需求的主要來源；粗灰分代表家畜對牧草中的礦物質的需求；粗纖維是熱能的主要原料,具有芳香氣味,對牧草適口性具有重要的影響[21]；纖維含量主要通過中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維來衡量,主要影響牧草的消化率、適口性和采食量[22-23]。而粗蛋白、粗纖維和礦物質（灰分）含量長期以來一直是牧草育種的重要標準[24-26]。可溶性糖含量的高低是反芻家畜牧草營養價值的重要指標,與牧草的適口性[27]、消化率[28]以及青貯牧草的品質相關[29-30]。許多研究表明,提高反芻動物飼料中的可溶性碳水化合物含量可以改善蛋白質利用率[31],提高干物質的吸收[32-34],增加家畜體質量[32-33,35],提高奶蛋白產量[34],而且還與刈割和放牧后牧草的再生性能有很大的相關性[36]。因此,本研究在前人研究的基礎上,結合西藏特殊的生境條件和植被特點,以這6種營養成分作為栽培牧草、作物秸稈營養價值的評價指標。

粗飼料分級指數（Grading Index,GI）是盧德勛教授根據我國粗飼料利用的現狀,在吸取飼料相對食用值（RFV）優點的基礎上提出的[16]。GI不僅能象RFV那樣可用于粗飼料的品質分級和定價,還可用于指導粗飼料的合理搭配,其特點體現在多指標綜合評定[37]。王旭[38]對沙打旺Astragalusadsurgens、羊草Leymus chinensis、玉米秸與谷草的GI值進行測定,認為GI指數優于美國現行相對飼料價值RFV,且可用于混合粗飼料配方的優化設計。張永根等[39]也認為使用GI值能明顯區分養分含量差異很小的不同種類牧草。本研究表明,4種栽培牧草總能測定值以江孜紫花苜蓿和草木樨最高。通過計算得出,牧草消化能和代謝能值最高的為江孜箭筈豌豆,江孜草木樨最低；而用推測公式得出的干物質隨意采食量值江孜紫花苜蓿、隆孜紫花苜蓿和黃花苜蓿高于草木樨和豌豆；通過GI計算結果可知,品質較好的牧草為隆孜紫花苜蓿、隆孜黃花苜蓿和江孜紫花苜蓿。作物秸稈總能測定值除土豆外,其余總能測定值均在16.0 MJ/kg以上；但是消化能、代謝能和干物質隨意采食量值土豆最高。GI計算結果可以看出,品質較好的作物秸稈為土豆,玉米和燕麥次之,但是作為西藏主要粗飼料來源的青稞和小麥品質較差。

灰色關聯分析（GRA）是一種多因素統計分析方法,以各因素的樣本數據為依據用灰色關聯度來描述因素間關系的強弱、大小和次序[40]。近年來,灰色系統理論中的灰色關聯度法廣泛應用于各種農作物以及飼草的種質資源、抗逆性及飼用價值的綜合評價[41-42]。莫本田等[17]運用灰色關聯分析法對貴州野生禾本科牧草營養價值進行了評價,認為灰色關聯分析法考慮到了各個成分因子的作用,避免了以往評價只考慮粗蛋白質、粗脂肪和粗纖維等幾個因子而忽視其他幾個因子的弊病,因而評判結果更為客觀、準確。慕平等[43]用灰色關聯系數法對苜蓿品種生產性能綜合評價,得出結果較為合理可信,能夠全面反映出一個品種生產性能的優劣。何毅等[44]應用灰色關聯度理論對高寒牧區引種的苜蓿進行綜合評價,得到了較好的結果。在本研究中,運用灰色關聯分析法得出栽培牧草營養價值高的是紫花苜蓿和隆孜黃花苜蓿。作物秸稈中,營養價值較高的有土豆和玉米。與運用粗飼料分級指數對栽培牧草、作物秸稈營養價值的評定結果較為一致,表明無論是以能量為評價指標的粗飼料分級指數,還是以概略養分為評價指標的灰色關聯分析,都能客觀地評價西藏栽培牧草、作物秸稈營養價值。因此,以粗蛋白、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、灰分和可溶性糖這6種營養成分,以及總能、消化能與代謝能的能量體系相結合的栽培牧草、作物秸稈營養價值評價體系能夠達到對西藏栽培牧草、作物秸稈營養價值評價結果的客觀性和準確性。

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