36個燕麥品種不同部位養分分布格局

王 桃,徐長林,姜文清,周志宇

(1.蘭州大學草地農業科技學院 農業部草地農業生態系統學重點開放實驗室,甘肅 蘭州730020;2.甘肅農業大學草業學院,甘肅 蘭州730070)

燕麥(Avena sativa)為禾本科燕麥屬一年生植物,是重要的牧草、飼料和糧食作物[1]。燕麥起源于我國,具有適應性強、收草收籽兼用、生產潛力大、品質好、牲畜喜食等優點,是一類比較抗旱、抗寒、耐瘠、喜陰涼的長日照一年生作物[2],是農區的主要籽實飼料作物和牧區圈窩種草的主要草種[3]。在廣袤的高寒地區,燕麥是家畜的主要飼草,對畜牧業發展和生態建設都具有重要意義[4]。

隨著科技的發展和人們對燕麥營養價值認識的不斷深入,燕麥已經成為草食類家畜優等飼草料作物,其青干草、青草、青貯和籽實為牛、羊、馬、驢等草食類家畜所喜食。數年來,科技工作者對燕麥進行了一系列的品比試驗、雜交選育、生產性能、混播增產效應以及主要性狀的遺傳力及相關性方面的研究[5-7],在一定程度上為高產、優質、高抗逆性等目標性狀的選擇和種植適宜的品種提供了必要的基礎資料和理論依據。然而,有關燕麥的研究多集中于其生產性能、飼用價值和營養品質等方面,對燕麥不同部位養分分布格局的研究報道并不多見[8]。在近幾年的草地“禁牧”、“休牧”工程建設中,普遍存在一些家畜數量不清、草地載畜量不易下降,或“白天禁,晚上放”的工作難題,直接原因是冬春草地和栽培草地面積有限,舍飼成本高;大面積的草地封育影響牧民當前經濟收入[9]。因此,飼用燕麥利用率低和缺乏高產栽培技術仍然是制約農區和牧區燕麥草地生產力提高的主要因素。

為了進一步提高飼用燕麥的利用率,滿足高寒牧區畜牧業發展的需要,本研究從高寒牧區燕麥生產實際出發,結合品種篩選,研究天祝高寒草甸區36種飼用燕麥葉片、籽粒和莖稈中的水分、灰分、粗蛋白、可溶性糖、粗脂肪、磷、鈣、粗纖維、中性纖維和酸性纖維含量,較為全面地分析飼用燕麥不同部位養分分布格局,旨在為我國今后深入開展建植高產、優質良種燕麥種質資源的培育、合理利用、評價與推廣工作提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況 試驗于2008年5-11月在甘肅農業大學天祝金強河高山草原定位試驗站進行。地處 37°11′N,102°29′E,海拔 2 960 m 。氣候寒冷潮濕,晝夜溫差較大,日照強,雨熱同步。年均氣溫-0.1℃,其中7月和1月分別為12.7和-18.3℃,≥0℃的年積溫1 380℃·d。年均降水量416 mm,主要集中在7-9月。無絕對無霜期,生長期120～140 d,土壤類型為高山草甸土,除表層外,石灰反應明顯。

供試土壤:供試土壤為甘肅農業大學天祝金強河高山草原定位試驗站種植燕麥試驗區土壤,土壤基本化學性狀見表1。

表1 土壤基本化學性狀

1.2 試驗材料與設計 試驗材料為36個燕麥品種(表2),采用隨機區組設計,小區面積2 m×5 m,3次重復。2008年4月21-22日播種,人工開溝條播,行距20 cm,播種量為10 g/m2。生育期除草2次。采樣時間在2008年9月成熟期,所采樣品均為植物地上部分,把各品種的莖稈、籽粒和葉片分開。分別對不同燕麥品種莖稈、籽粒和葉片中的水分(AW)、灰分(ASH)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、可溶性糖(WSC)、Ca和 P、粗纖維(CF)、中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)等營養成分進行測定,作為對供試材料養分分布格局評定的指標。實驗所得的數據用SPSS 15.0(SPSS Inc.,USA)軟件分析,用 Excel 2007作圖。

表2 供試材料名錄及來源

1.3 營養成分的測定方法 燕麥葉片、籽粒和莖稈先風干再烘干至恒質量,經粉碎后,進行如下項目的測定:1)吸附水,用分段測水法測得燕麥試樣的吸附水;2)灰分,在適當的溫度下,把燕麥試樣灼燒氧化后,用分析天平稱量;3)粗蛋白質,用凱氏定氮法;4)粗脂肪,用索氏浸提法;5)粗纖維,用酸堿分次水解法;6)中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維,采用范氏(Van Soest)的洗滌纖維分析法;7)可溶性糖,采用蒽酮法;8)Ca,采用微波消解原子吸收法;9)P,采用微波消解鉬銻抗比色法。

2 結果與分析

2.1 燕麥葉片中營養物質的含量 36種燕麥葉片中,NDF和ADF含量最高,NDF的平均值為38.50%,變化范圍為33.60%～49.00%,其中來源于河北的燕麥 NDF含量最高,云南的次之,日本的最低;ADF的平均值為34.03%,變化范圍為28.13%～38.19%,來源于吉林的燕麥ADF含量最高,河北的次之,歐洲的最低;葉片中CP含量也較高,平均值為19.82%,變化范圍為14.29%～24.66%,來源于日本的燕麥CP含量高達24.66%,加拿大的次之為21.55%,甘肅的最低為 14.29%;其他成分依次是CF(16.79%)＞WSC(13.71%)＞ASH(9.28%)＞AW(6.36%)＞EE(3.74%),鈣和磷含量分別為Ca(0.25%)＞P(0.18%),Ca變化范圍為0.11%～0.42%,來源于歐洲的燕麥Ca含量最高,青海的次之,河北的最低;P變化幅度為0.16%～0.31%,來源于云南的燕麥P含量最高,河北的次之,甘肅和日本的最低(表3)。

表3 不同產地36個燕麥品種葉片中營養物質的含量

2.2 燕麥種子中營養物質的含量 36種燕麥籽粒中,NDF和ADF含量最高,平均值分別為NDF(58.29%)和ADF(43.28%),NDF變化范圍為56.44%～73.09%,ADF變化范圍為30.44%～50.06%,來源于河北的燕麥NDF含量最高,吉林的次之,青海的最低,來源于吉林的燕麥ADF含量最高,加拿大的次之,歐洲的最低;CF含量次之,平均值為 23.18%,變化范圍為19.92%～32.35%,來源于河北的燕麥CF含量最高,云南的次之,日本的最低;其次是 CP(13.12%)＞WSC(7.82%)＞AW(5.94%)＞ASH(5.60%)＞EE(4.48%),CP變化范圍為11.23%～24.90%,來源于日本的燕麥CP含量最高為24.90%,青海的次之為13.51%,甘肅的最低為 11.23%;磷和鈣含量最低,分別為 P(0.25%)＞Ca(0.09%),P變化范圍為0.24%～0.30%,Ca變化范圍為0.07%～0.13%,來源于云南的燕麥P含量最高,加拿大、吉林、河北和日本的次之,歐洲的最低,來源于歐洲的燕麥Ca含量最高,吉林的次之,河北的最低(表4)。

2.3 燕麥莖稈中營養物質的含量 分析結果表明(表5),36種燕麥莖稈中,NDF和ADF含量最高,平均值分別為 NDF(65.18%)和 ADF(56.40%),NDF變化范圍為58.96%～74.00%,ADF變化范圍為43.63%～64.13%,來源于河北的燕麥NDF和ADF含量最高,吉林的次之,云南的最低;CF含量次之,平均值為35.62%,變化范圍為31.16%～46.99%,來源于日本的燕麥CF含量最高,云南的次之,吉林的最低;其次是WSC(11.73%)＞CP(8.47%)＞ASH(6.34%)＞AW(6.20%)＞EE(1.27%);WSC(11.73%)變化范圍為8.64%～16.71%,來源于云南的燕麥WSC含量最高,甘肅的次之,歐洲的最低;磷和鈣含量最低,分別為P(0.13%)＞Ca(0.04%),P變化范圍為0.11%～0.16%,來源于吉林和河北的燕麥P含量最高,加拿大的次之,歐洲和云南的最低;Ca變化范圍為0.02%～0.11%,云南的燕麥Ca含量最高,歐洲的次之,甘肅、河北和日本的最低。

表4 不同產地36個燕麥品種籽粒中營養物質的含量

表5 不同產地36個燕麥品種莖稈中營養物質的含量

2.4 燕麥不同部位 AW、ASH、CP、WSC和EE含量之間的差異 葉是制造有機化合物的場所,是生理活動最活躍的器官,其積累的AW、ASH、CP、WSC和Ca含量高于其他器官。從圖1可以看出,36種燕麥葉片、籽粒和莖稈中AW 含量無顯著差異;而葉片中的ASH含量顯著高于籽粒和莖稈,均值分別為葉片(9.28%)＞莖稈(6.34%)＞籽粒(5.60%);CP含量為葉片(19.82%)＞籽粒(13.20%)＞莖稈(8.47%);WSC含量為葉片(13.71%)＞莖稈(11.73%)＞籽粒(7.82%);莖稈中EE含量為1.27%,明顯低于葉片(3.74%)和籽粒(4.48%)。

2.5 燕麥不同部位Ca和P含量之間的差異籽粒是積累果實的器官,燕麥籽粒中EE和P含量高于其他器官,而CF、NDF和ADF含量低于其他器官。圖2中,Ca含量在葉片、種子和莖稈中差異顯著,均值分別為葉片(0.25%)＞籽粒(0.09%)＞莖稈(0.04%);P含量為籽粒(0.25%)＞葉片(0.18%)＞莖稈(0.13%)。

圖1 36個燕麥品種不同部位水分、灰分、粗蛋白、可溶性糖、粗蛋白含量的比較

圖2 36個燕麥品種不同部位鈣、磷含量的比較

2.6 燕麥不同部位CF、NDF和ADF含量之間的差異 與葉片和籽粒中營養物質相比,莖稈由于其木質部是非生活組織,因此營養物質含量較低,表現出相反的趨勢,其CF、NDF和ADF含量高于其他器官。由圖 3可知,NDF、ADF和CF在葉片、籽粒和莖稈中差異均顯著,而且NDF含量為莖稈(65.18%)＞籽粒(58.28%)＞葉片(38.50%);ADF含量為莖稈(56.40%)＞籽粒(43.28%)＞葉片(34.03%);CF含量為莖稈(35.62%)＞籽粒(23.18%)＞葉片(16.79%)。

圖3 36個燕麥品種不同部位纖維含量的比較

3 討論與結論

3.1 葉片 葉片是牧草光合作用的主要部位,積累的可溶性糖和粗蛋白等營養物質較多,而可溶性糖和粗蛋白是評價牧草營養價值高低的重要指標,因此,牧草葉片中營養物質含量最高;牧草的營養物質主要是在葉片中,因此牧草葉量所占的比例在很大程度上決定了飼草中的營養物質含量[10]。飼用燕麥葉片的營養價值主要決定于品種[11]、生長期[12]、自身遺傳特性和生長環境等方面的影響[13]。此外,不同的溫度、光照、水分等環境因子組合,牧草品質差異也很顯著[14-15]。研究表明,36種燕麥葉片中營養物質含量排序為NDF(38.50%)＞ADF(34.03%)＞CP(19.82%)＞CF(16.79%)＞WSC(13.71%)＞ASH(9.82%)＞AW(6.36%)＞EE(3.74%)＞Ca(0.25%)＞P(0.18%),葉片中的水分、灰分、粗蛋白、可溶性糖和鈣含量顯著高于籽粒和莖稈,其平均值分別為:6.36%、9.28%、19.82%、13.71%和 0.25%,變化范圍分別為:5.96%～6.69%、8.32%～10.53%、14.29%～24.66%、10.62%～ 15.66%和0.11%～0.42%。然而,本研究是在天祝金強河高寒草甸區甘肅農業大學高山草原定為實驗站進行的,對于不同品種在不同條件下還應根據實際情況作出具體評判。

3.2 籽粒 籽粒是積累果實的器官且脂肪含量較高,營養價值也較高,籽粒中營養價值的高低主要取決于品種特性、自身遺傳性狀、環境條件等的影響[15]。研究結果證明,飼用燕麥籽粒中富含蛋白質、亞油酸、β-葡聚糖等營養物質 ,其中 β-葡聚糖能夠降血脂、降膽固醇,且無毒副作用,具有調節人體免疫功能、增強抵抗力、抑制糖尿病等作用[16];β-l,3-葡聚糖酶在燕麥的抗病性方面發揮著重要作用,它和幾丁質酶的抗病性具有協同作用[17].燕麥籽粒中的亞油酸是人體自身無法合成的必需脂肪酸(EFA),它在人體內不僅能阻止血栓的形成,而且有降低甘油三酯和血清膽固醇的功能,是心血管病患者的良好輔助治療劑[18]。最近的研究發現,植酸是谷物作物燕麥籽粒磷主要貯存形式,被認為是一種抗營養因子。植酸具有抗結腸癌、降低血清膽固醇和甘油三酯等功效。因此,將燕麥籽粒中植酸含量控制在一定水平,有益于人類健康[19]。本研究結果顯示,36種燕麥籽粒中營養物質含量排序為NDF(58.29%)＞ADF(43.28%)＞CF(23.18%)＞CP(13.20%)＞WSC(7.82%)＞AW(5.94%)＞ASH(5.60%)＞EE(4.48%)＞P＞(0.25%)＞Ca(0.09),其中籽粒中粗脂肪含量顯著高于葉片和莖稈,比常見的小麥(Triticum aestivum)、玉米(Zea mays)等作物粗脂肪的含量要高,適口性好,營養價值較高,能夠滿足高寒牧區家畜對營養的需要。此外,燕麥籽粒中磷含量豐富,有益于家畜健康。

3.3 莖稈 邰書靜等[20]研究表明,牧草莖稈中主要含有粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維等。許多研究表明,牧草纖維素含量越高,營養價值越低,因此,燕麥莖稈中營養價值最低。本研究證明:36種飼用燕麥莖稈中粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維重復之間含量差異不顯著,但各指標之間含量差異顯著。36種燕麥莖稈中營養物質含量排序為NDF(65.18%)＞ADF(56.40%)＞CF(35.62%)＞WSC(11.73%)＞CP(8.47%)＞ASH(6.34%)＞AW(6.20%)＞EE(1.27%)＞P(0.13%)＞Ca(0.04%),其中粗纖維、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量顯著高于葉片和籽粒,平均值分別為:35.62%、65.18%和56.40%,變化范圍分別為:31.16%～46.99%、58.96%～74.00%和 43.63%～64.13%。除燕麥籽粒可以作家畜精飼料外,燕麥青、干草也是重要飼料來源。燕麥青貯或收草的最佳時期是乳熟到蠟熟期,這時收獲不僅可以獲得較高的干物質產量,而且消化率和蛋白質含量也較高,達到了高產優質的目的。研究報道認為,在施肥條件下,早期留茬高度8 cm刈割可使燕麥莖葉干質量增大,在一定程度上提高了其生產力[21]。研究表明,播種量的增大不利于燕麥獲得更多的葉量,但有利于莖生物量的積累[22]。馬春暉和韓建國[13]對燕麥群落的研究也得出,隨著牧草的生長發育,其CP含量逐漸下降,NDF、ADF的含量基本上是逐漸增加,CP與ADF呈顯著負相關,這與大多數人的研究一致;ASH與ADF呈極顯著負相關,與莖葉比呈顯著負相關。說明ASH含量越高,莖葉比、ADF含量越低,表明ASH是表示燕麥草營養物質高低的極其重要的指標。

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