西藏地区不同青稞品种秸秆饲用品质分析

■白 婷 靳玉龙 朱明霞 王 波 唐亚伟

(1.西藏自治区农牧科学院农产品开发与食品科学研究所，西藏拉萨850000；2.西藏自治区农牧科学院农业研究所，西藏拉萨850000）

随着近年来藏区畜牧业的发展，饲草短缺成为西藏畜牧业可持续发展的第一限制性因素，由于西藏特殊的地理位置和气候条件致使高山植物矮小，草场生产能力低、草场退化现象严重，进一步导致饲料的短缺。作物秸秆已成为饲草供应的重要来源，秸秆对保护农业生态环境及促进农民增收有重要作用。随着农副产品价格的上升，在以粮食为主原料的传统饲料成本进一步增加的情况下，扩大秸秆饲料的使用量能很好的解决饲料用粮的问题[1]。

青稞（Hordeum vulgare linn.var.nudum Hook.f.）禾本科大麦属的一种禾谷类作物，是西藏主要粮食作物，在西藏长期占据主要地位。2016年西藏粮食作物播种面积182.94 千公顷，其中青稞面积为134.0 千公顷，占播种面积的73.25%[2]。2016年西藏各农作物秸秆数量约180 万吨，可收集大约139 万吨，可利用约118.2万吨；其中青稞、小麦秸秆约100万吨，是西藏主要的农作物秸秆资源，了解青稞秸秆的营养品质非常必要。

目前对青稞秸秆饲用品质的研究主要集中在干物质、粗蛋白质、粗纤维、钙、磷等方面[3-5]，而对青稞秸秆的饲用营养品质综合评价的研究及相关报道较少。对青稞秸秆进行综合评价，能够系统、准确评价秸秆的优劣，本研究以藏区9 个青稞品种秸秆为材料，对其干物质、粗蛋白、中性膳食纤维、酸性膳食纤维、可溶性糖、钙、磷等11个指标成分含量进行测定，运用相关分析、主成分分析进行综合评价，以期全面、客观地评价青稞秸秆品质的优劣，为藏区青稞秸秆的利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为西藏自治区农牧科学院选育的3 个六棱青稞品种：藏青320、藏青2000、QB16，6个二棱品系：QTB11、QTB13、QTB16、QTB17、QTB23、QTB25。

于2017 年4 月底种植于西藏自治区农牧科学院农业研究所试验地，随机区组设计，三次重复，每小区种植10 行，行距20 cm，行长6.67 m，小区面积2 m×6.67 m=13.34 m2，播量：450粒/行，试验各小区统一种植、管理。在青稞蜡熟期分别随机采集每个品种的秸秆，剪碎充分混匀后用四分法取样1 000 g。

1.2 指标测定及方法

秸秆样品经60 ℃烘24 h，粉碎过40目筛，得待测样品。干物质（dry matter，DM）按GB/T 6435—2014常压恒温干燥法测定；粗灰分（Ash）采用GB/T 6438—2007高温灼烧法测定；粗蛋白质（crude protein，CP）采用GB/T 6433—1994 中凯氏定氮法测定；粗脂肪（ether extract，EE）采用索氏抽提法测定；粗纤维（crude fiber，CF）采用GB/T 6434—2006 中过滤法测定；酸性洗涤纤维（acid detergent fiber，ADF）按GB/T 20805—2006 测定；中性洗涤纤维（neutral detergent fiber，NDF）按GB/T 20806—2006测定；酸性洗涤木质素（acid detergent lignin，ADL）、钙（Ca）、磷（P）含量测定分别按照国标GB/T 20805—2006、GB/T 6436—2002、GB/T 6437—2002的方法测定；可溶性糖测定参照GNJ/JZX 069—2004蒽酮比色法。

1.3 数据分析

利用SPSS19.0软件对数据进行方差分析、相关性分析、主成分分析。主成分分析能将有相关性的指标降维成几个相互独立的综合指标，但又能反映原来绝大多数的因素信息。本研究以干物质、粗灰分、粗蛋白质、粗脂肪，粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤木质素、可溶性糖、钙、磷11 个饲用指标构建综合评价模型来量化评估青稞秸秆的饲用品质。

利用隶属函数法与主成分分析相结合进行综合评价：在主成分分析前，因为这些指标的量纲不统一，需要用隶属函数法对原始数据进行标准化处理，按公式（1）对各项指标数据进行转换，变换后各指标数据的平均值为0，方差为1，呈正态分布。使用SPSS19.0软件进行主成分分析，得到各样品的主成分分值（Fi），以每个主成分分值Fi乘以相对应的贡献率Ei，最后相加得到综合得分D，见公式（2）[6]。

式中：S（in）——第n 个样品第i 指标的原始数据经转化后的隶属函数值；

Xin——n个样品第i指标的原始测定值；

Ximax、Ximin——分别为所有样品中第i 个指标的最大值和最小值；

D——综合得分；

Fi——第i个主成分分值；

Ei——第i个公因子的方差贡献率。

利用Excel 对试验数据进行整理，SPSS19.0 软件对数据进行方差分析、相关性分析、因子分析；其中变异系数的计算公式为：变异系数(%)=（标准偏差/平均值）×100。

2 结果

2.1 青稞品种秸秆的营养品质分析（见表1）

表1 青稞秸秆的营养品质分析

表1（续） 青稞秸秆的营养品质分析

由表1 可知，青稞品种秸秆的营养成分中，9 个青稞品种秸秆的干物质含量分布于86.5%～90.7%之间，平均含量为88.78%，品种间差异较小，变异系数为1.256%；粗蛋白质含量在2.00%～4.70%之间，平均含量为3.43%，变异系数为23.162%；粗脂肪含量分布在0.53%～1.30%之间，平均含量为0.92%，变异系数为26.323%；青稞秸秆中粗纤维的含量在41.44%～51.70%之间，平均含量为46.32%；中性洗涤纤维含量在60.2%～90.1%之间，平均含量为73.09%，酸性洗涤纤维含量分布在43.60%～53.90%之间，平均含量为48.70%；酸性洗涤木质素含量在26.77%～41.94%之间，变异系数为13.610%。青稞秸秆灰分含量平均值为5.33%，变化范围在4.10%～6.50%；可溶性糖变化范围在4.30%～20.90%之间，平均为10.59%；钙含量在1.98～3.46 g/kg 之间，磷含量在0.36～1.15 g/kg之间。

2.2 不同青稞品种秸秆营养品质指标相关性分析（见表2）

表2 不同营养指标相关性分析

对青稞秸秆营养品质指标进行相关性分析，揭示个指标之间的关联程度。表2结果显示，粗蛋白质与中性洗涤纤维、灰分、酸性洗涤木质素之间呈极显著正相关（P＜0.01）；粗脂肪与磷含量呈极显著正相关性（P＜0.01）；与钙含量呈显著正相关（P＜0.05）；粗纤维与可溶性糖含量呈极显著负相关（P＜0.01）；中性洗涤纤维含量与酸性洗涤木质素含量呈极显著正相关（P＜0.01），与磷含量呈显著正相关（P＜0.05），与可溶性糖含量呈极显著负相关（P＜0.01）；酸性洗涤纤维含量与可溶性糖含量呈极显著负相关（P＜0.01）；灰分与钙含量呈显著正相关（P＜0.05），与酸性洗涤木质素和磷含量呈极显著正相关（P＜0.01）；酸性洗涤木质素含量与可溶性糖含量呈极显著负相关（P＜0.01）；钙含量与磷含量之间呈极显著正相关（P＜0.01）；其他指标之间无显著相关性。以上测定的11项指标间均存在不同程度的相关性，说明指标间存在信息重叠，不能直接作为准确评价的主要影响因素。

2.3 不同青稞品种秸秆营养品质性状主成分分析

若评价指标间存在相关性，容易造成提供的信息出现重叠，导致得不出一个相对简易的规律。主成分分析能将有相关性变量压缩成少量的综合指标。根据不同青稞品种秸秆营养品质指标的数据，按公式（1）将数据标准化，进行主成分分析，得到载荷矩阵跟主成分矩阵。

初始因子载荷矩阵（表3），每个载荷量表示主成分与对应变量间的相关系数。用主成分载荷矩阵中的数据除以主成分相对应的特征值再开平方根，便可计算出两个主成分中每一个指标所对应的系数，及特征向量A1、A2、A3、A4。

表3 主成分在各品质指标上的因子载荷矩阵

依据特征值＞1的原则提取得主成分。本研究提取了4 个主成分（表3、表4），累计方差贡献率达到95.07%，解释了绝大部分信息。主成分1在中性洗涤纤维、磷和可溶性糖上的载荷值较大；主成分2 在粗纤维上的载荷值较大；主成分3、主成分在粗脂肪上的载荷值较大。其中主成分1 方差贡献率最大，为48.002%；主成分2 的贡献率为23.918%，主成分3 的贡献率为13.961%，主成分4的贡献率为9.188%。

表4 主成分提取分析

2.4 不同青稞品种秸秆营养品质综合评价

主成分是原各指标的线性组合关系，各指标的权数为特征向量，表示各单项指标对于主成分的重要程度。根据主成分计算公式，可得到4个主成分与原来11个营养指标的线性组合，公式如下：

依据因子载荷矩阵累计贡献率提取的4 个主成分分值及相应的贡献率，建立青稞秸秆饲草品质评价的数学模型[F综合=（48.002F1+23.918F2+13.961F3+9.188F4）/100]。在主成分分析的基础上，根据综合得分模型计算不同青稞秸秆的综合得分，结果如表5，综合得分越高表明青稞秸秆的综合品质越好。9 个青稞品种饲草综合得分排序结果为：藏青320＞QB16＞QTB23＞QTB25＞藏青2000＞QTB17＞QTB13＞QTB11＞QTB16。

表5 不同青稞品种秸秆的营养品质预测评价结果

3 讨论与结论

干物质中粗纤维含量在18%以上的饲料称为粗饲料，粗饲料是牲畜的主要食物，能够提供机体所需的基本能量及养分[7-8]，而秸秆就是其中的一种粗饲料。根据粗饲料分级指数（GI），营养价值是饲料饲用价值量化评估的主要技术参数，也是饲料科学理论最重要的核心部分[9]。为提高青稞秸秆的利用及满足草食动物对营养的需求，了解秸秆的营养品质很有必要。一般来说，秸秆类饲料中含有较高的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维，较低的粗蛋白质[10]。本试验所测青稞秸秆的粗蛋白含量在2.49%～4.70%之间，中性洗涤纤维含量在66.00%～87.10%之间，酸性洗涤纤维含量分布在46.50%～53.90%之间，营养价值较低。与吕振武等[11]研究结果一致，粗蛋白质的变化范围在2.03%～3.28%之间，中性洗涤纤维含量为60.2%～77.2%，酸性洗涤纤维含量分布在45.57%～55.36%。粗蛋白质是家畜必不可少的营养物质，蛋白质含量的高低，对饲料品质影响较大[12]；中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维影响饲草的消化率、采食率及适口性[13-14]。

近年来，主成分分析法广泛应用于各种作物及饲草的评价中，通过相关性分析能够把多个相关变量变为几个少数综合变量，既考虑了各个评价因子的单方面作用，又考虑了评价因子之间的相互作用[15]，能够避免单一因素分析造成的结果准确性差。袁翠林等[16]通过对山东省羊常用粗饲料营养价值评定，表明以单一常规养分指标综合评定10 种粗饲料中营养价值结果不同，说明单一指标不能准确评定粗饲料的营养价值。杨彦忠等[17]通过主成分分析综合评价了甘肃庄浪一年生饲草生产性能，对饲草品质有较高的客观、准确地评价。康健等[18]应用主成分和聚类分析方法以粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、中性和酸性洗涤纤维等为指标对静宁地区10 种作物秸秆营养品质进行综合评价，能够有效地去除饲草作物秸秆品质价值的主观成分。林真等[19]应用主成分分析及聚类分析方法评价了华北地区18 个玉米品种秸秆的饲用品质，两种方法评价结果完全一致。

本研究基于主成分分析综合评价青稞秸秆的饲用品质，综合考虑了干物质、粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、可溶性糖、钙、磷等11个营养因子，避免了评价体系中，只考虑粗蛋白质、纤维等几个少数指标，更合理的对同一种作物进行品质优劣的比较。9个青稞秸秆品种饲用价值按大小排序为藏青320＞QB16＞QTB23＞QTB25＞藏青2000＞QTB17＞QTB13＞QTB11＞QTB16。

青稞为青藏高原主要的农作物，就西藏地区而言，如何高效利用青稞秸秆关键是青稞秸秆饲料化，解决这一问题的关键在于将秸秆充分利用到畜牧业上，即将农作物秸秆转化为饲料应用于养殖业，建立秸秆—饲料—养殖的秸秆循环利用模式。而对藏区秸秆进行综合的品质评价是研究的基础，本文只对9种青稞秸秆进行饲用品质的评价，今后需扩大到对全区青稞秸秆饲用品质的评价。