喀斯特地区白刺花营养物质和酚类物质的含量动态

董 祥，郝 俊，陈秋生,2，王 飞

（1. 贵州大学动物科学学院，贵州 贵阳 550025；2. 遵义市农业农村局，贵州 遵义 563000）

白刺花(Sophora davidii)，又名狼牙刺，为豆科蝶形花亚科槐属，多年生落叶，有刺，是贵州喀斯特地区常见的具有开发潜力的豆科灌木。因其具有生长速度快、枝叶多、产量高、营养物质丰富、耐践踏、耐刈割、耐寒、耐热、耐旱、耐贫瘠、水土保持等特点，常作为石漠化地区植被恢复的先锋物种和重要的饲料资源而被广泛利用[1]。贵州地区的放牧山羊日粮中灌木占了绝大部分比例，草本植物只占少量比例，通常山羊对灌木嫩枝叶的采食量占全部日粮的50%～80%，甚至会出现单一采食灌木的情况[2]。然而灌木类饲用植物含酚类物质，且在岩溶脆弱等极端环境条件下这类物质还存在增加的趋势，其含量会直接影响家畜的采食量、消化率和健康水平，对家畜生产存在一定的制约，其含量过高时会降低畜牧业生产水平[3]。研究表明，单宁有抗营养作用，主要表现在降低家畜摄食率和营养物质生物利用率，单宁及其降解产物对家畜的直接毒害作用，会引起家畜中毒和其他的不良反应[4-5]。然而，也有研究发现，适当提高反刍动物饲料中的单宁含量对采食量几乎不产生影响，但可提高过瘤胃食糜中非氨氮的比例，促进瘤胃尿素氮的循环，提高主要必需氨基酸的利用效率，虽然蛋白质的表观消化率有可能降低，但总的氮沉积率得到提高[6]。

此前针对贵州喀斯特地区白刺花的研究主要集中在遗传变异[7-8]及其种子的化学成分[9]、贮藏蛋白遗传多样性[10]、染色体核型分析[11]等方面，有关生产利用的研究较少。为此，本研究通过对贵州地区豆科灌木白刺花不同生育时期常规营养物质和酚类物质的含量进行分析，探讨其动态变化规律，并通过比较不同时期饲料相对值和酚类物质含量，最终确定白刺花的最佳利用时期，以期为促进贵州喀斯特山地畜牧业发展以及将白刺花作为生态农业协调发展的重要灌木提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区自然概况

采样地位于贵州省贵阳市花溪区，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。属亚热带季风湿润气候，具有明显的高原性气候特点，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，雨量充沛，雨热同季，春秋气候多变，垂直气候差异明显。年均温14.9 ℃，年总积温 5 585 ℃·d，年均日照时数 1 278 h，无霜期270 d，年均降水量 1 178 mm，年平均相对湿度 75%。自然土壤以硅铝质黄壤、黄色石灰土分布最广[12]。

1.2 材料的采集与制备

试验材料为贵州喀斯特地区的野生白刺花，在整个采样过程中观察白刺花的形态、生长发育和生理特征变化后划分具体的生育期，此生境下白刺花在10-12月叶子不会枯黄，只会少量掉荚，所以白刺花在贵州地区每年可划分为4个生育期，分别是1-3月营养期、4-6月开花期、7-9月结荚期、10-12月成熟期。在每个生育期对应的3个月份的中旬(即每月15号左右)采样，并取算术平均值作为生育期的营养物质和酚类物质含量。

采样时间跨度为2016年全年，随机选取一株白刺花，收集不同部位顶端嫩枝叶样品约500 g(采集长度为10 cm左右)，共3次重复。样品经过105℃杀青15 min后，于65 ℃烘箱烘干至恒重。把烘干的样品全部粉碎并过筛(筛孔尺寸为0.425 mm)，用自封袋封装、编号，保存备测。

1.3 样品测定指标及测定方法

常规营养物质指标有干物质(DM)、粗蛋白(CP)、粗脂肪 (EE)、粗纤维 (CF)、粗灰分 (Ash)、无氮浸出物(NFE)、中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)。矿物质指标有钙(Ca)和磷(P)。CP、EE、CF、Ash、NFE、Ca和P含量参照张丽英的方法测定(以DM为基础)[13]；NDF和ADF含量按照Goering 和 Van Soest的方法测定[14]。

酚类物质主要测定指标有单宁(TET)、缩合单宁 (TECT)、总酚(TEPH)和简单酚(SPH)。TET含量测定采用福林酚比色法，TECT含量的测定采用香草醛比色法，TEPH含量的测定采用Folin酚法，具体测定方法和步骤见陈秋生的[15]。SPH为TEPH与TET的差值[16]。

饲料相对值 (Relative feed value, RFV)[17]是由美国饲草和草原理事会下属的干草市场全国饲草协会确认的粗饲料相对价值指数，其定义为，相对某一特定标准粗饲料(盛花期苜蓿RFV值为100)，某种粗饲料可消化干物质的采集量。RFV值越大，说明该种牧草的营养价值越高。

RFV[18]计算公式为：

RFV = DMI × DDM / 1.29 ;

DMI = 120 / NDF ;

DDM = 88.9 - 0.779 ADF 。

式中：DMI(dry matter intake)为粗饲料干物质的随意采食量；DDM (digestible dry matter) 为可消化的干物质。 NDF为中性洗涤纤维；ADF为酸性洗涤纤维。

1.4 数据统计与分析

取3次重复的算数平均值为当月的测定值，再取每个生育期对应月份的算术平均值作为每生育期的测定数据。采用 Microsoft Excel 2007 软件记录和统计数据、SPSS 20.0对数据进行单因素方差分析 (one-way ANOVA)和 Duncan 多重比较，以 P ＜0.05作为差异显著性判断标准，结果以“平均值 ±标准差”形式表示。

2 结果与分析

2.1 白刺花4个生育期营养物质含量的动态

白刺花的营养物质含量在不同生育期存在波动变化(表1)。其中NFE和EE含量先上升，到开花期最高，分别为20.73%和7.91%，之后随生育期延长而显著降低(P＜0.05)。CP在营养期、开花期、结荚期的差异不显著(P ＞ 0.05)，但在成熟期的含量比前3个生育时期低(P＜0.05)，4个生育期白刺花幼嫩枝叶的CP含量平均为24.43%。CF、DM、ADF、NDF与Ca的含量均随白刺花生育期的延长而增加，在成熟期达到最大，其含量分别为23.68%、77.26%、29.45%、35.28%。Ash在营养期最大(6.67%)，而在成熟期最小(4.84%)，随生育期延长显著降低(P＜0.05)。P在4个生育期之间差异不显著(P ＞ 0.05)，平均值为0.19%。总体来讲，CP含量变化不明显，CF、ADF、NDF等含量上升，Ash含量下降，白刺花总体营养成分可利用程度不断降低。

表1 不同生育期白刺花营养物质含量Table 1 Nutritional content of Sophora davidii at different growth stages%

2.2 白刺花4个生育期酚类物质的含量动态

TEPH含量随生育期延长总体趋势下降，在成熟期显著低于营养期(P＜0.05)，但是开花期到结荚期之间变化不显著(P ＞ 0.05)。TET含量在4个生育期内差异都不显著，平均值为59.91 g·kg-1，以营养期的含量最大，为64.09 g·kg-1，总体上随着生育期的延长，TET含量呈现下降的趋势。TECT营养期含量显著高于其他生育期(P＜0.05)，随生育期延长不断下降，但在开花期、结荚期和成熟期之间差异不显著(P ＞ 0.05)。SPH含量随生育期的延长总体表现为下降的趋势，但在结荚期时稍高于开花期(P＜0.05)。4种酚类物质含量均在营养期最大，TEPH、TET、TECT、SPH分别为69.93、64.09、37.05 和 15.51 g·kg-1(表 2)。由此可见，4 种酚类物质在营养期维持较高水平，之后总体呈下降趋势。

表2 白刺花不同生育期酚类物质含量Table 2 Phenolic content of Sophora davidii at different growth stages g·kg-1

2.3 白刺花4个生育期饲料相对值动态

白刺花的RFV值在4个生育期之间差异显著(P＜0.05)，随着生育期的延长逐渐降低 (表 3)。其中营养期RFV值最大(227.80)，成熟期RFV值最小(185.78)。4个生育期RFV值都大于100，具有较高的饲喂价值。

表3 白刺花各生育时期饲料相对值Table 3 Relative value of feed at each growth period of Sophora davidii

3 讨论

3.1 白刺花营养物质的动态变化

CP是衡量牧草饲料营养品质的一个重要指标。郭彦军等[19]的研究结果发现，植物植株成熟度越高，CP含量越低。这可能是随着植物成熟度的增加，枝叶枯萎、细胞壁增多、茎中的CF含量也增多，导致木质化程度升高，造成植株中CP含量较生长前期低[20-21]。然而，本研究中白刺花幼嫩枝叶的CP在营养期到结荚期无明显变化，仅在成熟期降低，这可能是样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进行样品分析，故CP含量会随生育期的延长而降低。本研究考虑到白刺花在野外被家畜采食的实际状况，选择了顶端幼嫩枝叶(长度10 cm左右)进行样品采集，导致不同生育期时期的CP含量无明显差异。

EE包括植物脂肪、游离脂肪酸、磷脂以及脂溶性维生素等[22]，可转化为能量供家畜利用和维持体温。EE的重要性仅次于CP[23]，具有芳香气味，其含量直接影响白刺花营养品质和适口性。本研究中白刺花EE在开花期含量最高，可以结合TET含量在合理范围内加强对其利用。

随着生育期的延长，植物逐渐衰老，细胞壁成分逐渐增多，细胞内容物逐渐减少，导致茎、叶木质化程度加深，CF含量上升[20]。陈碧成等[22]研究发现，随着牧草生育期的延长，NDF也随着CF含量的增加而增加，在成熟期时达到最高，这与本研究结果一致。

NFE是干物质中除粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、灰分以外的营养成分，主要包括淀粉、葡萄糖、果糖、蔗糖、糊精、五碳糖胶、有机酸等[24]。随着生育期延长，NFE在生殖器官中分配量会逐渐多于营养生长器官，因此NFE的总体趋势是随生育期的延长而下降。

Ash主要成分是无机物，包括矿物质氧化后的产物、盐类，其中以硅所占的比重较大，有时还含有少量泥沙，在植物体中造成其组成成分产生差异的因素主要是土壤和外界养分[25]，本研究中白刺花Ash含量随生育期延长不断下降可能是因为随着生育期延长，土壤中养分物质含量(矿质元素，比如硅的含量)下降所导致[26-27]。Ca和Ash含量有着不同的变化趋势，Ca含量升高可能的原因是其在植物中不能转移，造成Ca的不断积累而升高。而P含量在4个生育期差异不显著的原因则可能是老叶中的P可以转移到嫩叶中[28]。

3.2 白刺花的酚类物质的动态变化

白刺花的酚类物质含量高低会直接影响家畜的采食量和健康水平。本研究中白刺花酚类物质含量总体表现为 TEPH ＞ TET ＞ TECT ＞ SPH，与文亦芾等[29]的研究结果一致。TET是制约饲用植物营养物质吸收利用的重要因子之一，其含量在植物体中低于5%时对家畜采食无不良影响，反之，超过5%时TET与家畜口腔中蛋白反应产生涩味和收敛感，降低家畜适口性和采食量[30-31]。本研究中白刺花在各个生育期TET含量都高于5%，表明白刺花各个时期TET含量对家畜采食量都有影响，建议不要对家畜单独饲喂大量白刺花，可搭配禾本科牧草等饲料降低总体TET含量，用于饲喂或作为功能性饲料少量饲喂。TET作为多酚类物质，是植物在长期的进化过程中演化出的一种自身保护性物质，不同种植物TET的结构、生物活性、含量、分子量会因物种不同而产生差异，并随着环境而变化，其含量可反映植物生长周期水热和土壤条件[32]。本研究中白刺花TET含量在不同生育期的含量差异不显著，可能是气候条件变化不明显所导致。

TECT在植物中的含量超过6%时就会降低其营养价值和减少家畜采食量[33]。本研究中白刺花在营养期、开花期、结荚期、成熟期的TECT含量分别是2.02%、1.75%、1.74%和1.67%，随着生育期延长不断降低，并且4个生育期都小于6%，说明白刺花中TECT对家畜采食的影响不大。TECT的形成条件与土壤肥力、温度、降水量、品种、大气中CO2和氮含量、不同生育期和生长季节等因子有关[34]，郭彦军[32]研究发现灌木TECT含量随季节推移不断下降，这与本研究中的TECT随着生育期的推移呈现下降的趋势是一致的。

3.3 白刺花的饲用价值及最佳利用时期

饲用价值一般由营养成分、适口性和消化率构成[35]。灌木营养成分丰富，适口性好，有些甚至与优质牧草相提并论[36]，这与本研究的结果一致。白刺花样品中CP平均含量为24.43%，较红三叶(Trifoloium pretense)[37]和紫花苜蓿(Medicago sativa)[38]的CP含量高，其中CF、Ash含量较少，且取样来自嫩枝部分，含有家畜生长发育所必需的氨基酸、矿物质、EE和NFE，所以其营养价值高、适口性较好。一般认为TET是抗营养因子，特别在热带和亚热带地区植物体中TET含量较高[39]，会影响家畜对白刺花营养物质的吸收利用。但有研究表明，TET对于反刍动物有营养作用[40]，家畜采食含适量TET的饲用作物后，能减少肠道中寄生虫数量，还可预防反刍动物臌胀病、降低甲烷排放量、提高繁殖率。新鲜作物中还含有大量可溶性蛋白质，被采食后降解很快，TET的作用就是和蛋白质结合形成复合物，成为过瘤胃蛋白，防止其脱氨基作用，降低其降解速率，加快经过瘤胃的速度，最终到达胃和小肠被释放吸收，以此达到保护瘤胃蛋白的效果，以减少粗蛋白的浪费。另外，虽然白刺花RFV值随生育期的延长而逐渐降低，但是本研究中白刺花每个生育期的RFV值高于张本瑜和师尚礼[41]测定73份俄罗斯百脉根(Lotus cornioulatus)种质材料的RFV值，也比海南热带灌木[42]和14种山蚂蝗属(Desmodium)植物[43]的RFV值高，以上都说明了白刺花有较好的营养价值和饲用价值。

4个生育期中，白刺花在营养期RFV值最大，但是TET含量超过5%，对家畜的采食、消化和适口性影响较大，因此在营养期利用其进行饲喂家畜时，最好与其他饲料搭配饲喂。白刺花在成熟期CF与ADF含量升高，难以被动物体消化吸收，且CP含量和营养成分较低，因此不是最适合的利用时期。白刺花在开花期和结荚期CP含量、RFV值相对较高，具有较大的营养成分和饲喂价值。综合考虑后，开花期和结荚期是饲喂家畜的最佳时期。

4 结论

白刺花营养物质和酚类物质含量随生育期的延长总体上呈现下降的趋势。

综合考虑白刺花在不同生育期的饲用价值，建议在贵州喀斯特地区的最佳利用时间为开花期到结荚期。