高冰草不同物候期淀粉及三大营养成分研究

张 艳，黄 龙，李 勋

(四川民族学院横断山区生态修复与特色产业培育研究中心，川藏滇青林草抚育和利用研究中心，四川康定626001)

高冰草(Agropyronelongatum)属多年生禾本科草本植物，最初生长在澳大利亚，自1998年我国将其引入进行试种，现在东北与西北普遍种植，具有较强的分蘖能力，耐寒冷，牲畜适口性好，同时还耐盐碱与干旱等特性[1]。在我国实现种植业向“三元”结构转化的背景下是一个很好的牧草品种选择目标。此外，高冰草最大的特点就是青绿期较长，即使在低温、天气条件差等情况下依然能够保持本身青绿至翌年的3月份，且当气温为1.5～4.0 ℃时就能够开始返青[2]，其种子具有强冬性，必须通过低温春化阶段，翌年始能进入开花结实期[3]。在护坡植物中高冰草也具有很高的选择价值，包赛很那等[4]研究表明，高冰草种子发芽率和发芽势高、发芽指数适中。在甘孜州天然草地急速退化的现状下[5]，引入高冰草是一个不错的选择。

粗蛋白与粗脂肪是评价牧草营养价值的重要指标，是饲料中重要的营养素，在动物生长和发育过程中是不可缺少的营养成分[6]。粗纤维属于纤维性物质，作为植物细胞壁的主要组成成分，对单胃动物具有增加饱感和采食量、刺激胃肠道发育以及提高家畜适口性的作用。对淀粉含量进行测定的重要意义主要体现在研究动物对碳水化合物营养代谢与调节上[7]。用其鲜草饲喂家畜60 d，比对照(基础饲料+粉碎玉米秸)增重24.38%，其干草饲喂羊比对照增重14.4%[8]，说明高冰草的饲喂价值好。

目前，高冰草在甘孜州改良土壤性质、引种试验等相关研究均鲜见报道。鉴于此，笔者以耐寒优质高冰草为研究对象，研究其在不同物候期三大营养成分(粗脂肪、粗蛋白、粗纤维)以及淀粉的变化特征，并与土壤C、N、P和含水率进行相关性分析，旨在为甘孜州耐寒优质牧草品种的筛选及引种提供一定的基础资料。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验在四川民族学院黑日村农学实验地进行，该地位于甘孜州姑咱镇(97° 22′～102° 29′ E，27° 58′～34° 20′ N)，地处大渡河谷，山高谷深，平均海拔1 400 m，属干热河谷气候，常年气温15～17 ℃。年平均降水量650 mm，雨季在6—9月，日照时间长，昼夜温差大，历年无霜期250 d以上，年平均风速2～3 m[9]。样地设于姑咱镇黑日村大渡河谷平地处，土壤主要为山地褐土，容重大，岩石疏松碎屑与游离碳酸盐含量高，土壤碱化明显(pH约7.6)[10]。

1.2 试验材料与试验方法2020年9月初对高冰草种子(购买于宁夏上谷农业开发有限公司)进行预处理，以得到健康饱满和无虫害的优良种子，并提前对播种的试验地进行土壤整地。将试验地划分为3个小区，每个小区面积1.50 m2(长1.50 m，宽1.00 m的矩形)，各小区间间隔0.50 m。将高冰草种子均匀撒播在每个小区土壤，并覆盖土层。播种后，对播种的小区进行适量浇水锄草，以促进种子萌发。幼苗出土后，每7 d对高冰草农艺性状进行观察以确定高冰草物候时期。

1.3 营养成分指标测定不同物候期(分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、结实期、枯黄期)在每个小区随机选取3株长势相近健壮的高冰草，对高冰草各个部位取样，并对其进行研磨粉碎混合在一起后放入信封(信封已干燥消毒，做好标记，称好重量)称重，记录信封和叶片鲜重，一起放入烘箱内，杀青的时间和温度分别设定为10 min和105 ℃，之后在65 ℃的温度条件烘干48 h至恒重后取出，放入盛有干燥剂的容器内并冷却至室温，再称重，记录数据，然后研磨粉碎过80目筛用于测定粗脂肪、粗纤维、粗蛋白和淀粉。

1.3.1高冰草不同物候期判断依据。物候期的各个时期都有不同的判断方式，详细判断方法如下：将高冰草播种后，当土地上冒出一些小苗且比地面高2～3 cm时为高冰草的出苗期；随着时间的延长，当某些高冰草茎部离地面最近的茎节上有新枝出现时为高冰草的分蘖期；当高冰草剑叶部分的叶鞘逐渐膨大且向着纺锤形发展时即为高冰草的孕穗期；当高冰草的穗顶从其剑叶的叶鞘向外伸出3～5 cm时即为高冰草的抽穗期；当高冰草长出籽粒时为结实期，当籽粒逐渐从充满乳汁到呈现其特有的颜色至完全变得坚硬时为高冰草的成熟期；之后整个植株的茎秆和叶片等开始枯黄时为枯黄期；此时高冰草进入了一种休眠状态，当来年温度、水分条件等适宜时其茎叶就会由枯黄再转变成青绿色，即为返青期。

1.3.2粗蛋白、粗纤维、粗脂肪以及淀粉的测定方法及公式[7，11]。

1.3.2.1高冰草粗蛋白。使用凯氏定氮法测定，计算公式如下：

(1)

式中，c表示盐酸标准滴定溶液的浓度，单位为mol/L；m表示试样的质量，单位为g；V2表示滴定试样时被消耗的盐酸标准滴定溶液体积，单位为mL;V0表示空白滴定时被消耗的盐酸标准滴定溶液体积，单位为mL。

1.3.2.2粗纤维。使用酸碱消煮法测定，计算公式如下：

(2)

式中，m表示试样在未脱脂状况下的质量，单位为g；m1表示在130 ℃的温度下下烘干后坩埚与试样残渣的质量，单位为g；m2表示在500 ℃条件下灼烧后坩埚与试样残灰质量，单位为g。

1.3.2.3粗脂肪。使用索氏浸提法测定，计算公式如下：

(3)

式中，m表示试样的质量，单位为g；m1表示抽提瓶的质量，单位为g；m2表示装有脂肪的抽提瓶的总质量，单位为g。

1.3.2.4淀粉。使用酶水解法进行测定，计算公式如下：

(4)

式中，A1表示测定用的样品还原糖的含量，单位为mg；A2表示空白试剂还原糖的含量，单位为mg；m表示所称取的样品质量，单位为g；V1表示水解时样品溶液体积，单位为mL；V2表示样品定容时的总体积单位为mL；V3表示测定时用的样品处理液的体积，单位为mL。

1.4 数据处理与分析试验数据采用Excel进行整理，并使用SPSS软件中单因素方差分析(One-way ANOVA)和LSD多重比较高冰草不同物候期之间粗脂肪、粗蛋白、粗纤维和淀粉的差异，显著性水平设定为P=0.05，作图采用Origin 9.0。并对粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、淀粉与土壤C、N、P、C/N、C/P、N/P使用Pearson进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同物候期高冰草粗蛋白分析方差分析结果显示，高冰草不同物候期的粗蛋白、淀粉、粗纤维和粗脂肪均有差异(P<0.05)。从图1a可知，高冰草粗蛋白含量随生长发育呈递减的趋势，前3个时期减少幅度较大，后3个时期幅度较为平缓。粗蛋白含量在高冰草各个物候期之间差异显著，在分蘖期最高(15.07%)、枯黄期最低(3.50%)。从图1b可知，高冰草淀粉含量随着生长发育先增后减趋势，其在分蘖、拔节以及孕穗3个时期变化最大，抽穗期与结实期含量差异不显著，在拔节期最高(3.85%)，枯黄期最低(1.12%)。从图1c可知，高冰草粗纤维含量整体上随生长发育呈上升趋势，且趋势较为平缓，其孕穗期与抽穗期、结实期与枯黄期之间的含量差异不明显，在结实期最高(35.93%)，分蘖期最低(17.29%)。从图1d可知，高冰草粗脂肪含量随生长发育整体上呈下降趋势，其孕穗期与结实期、抽穗期与枯黄期的含量差异不明显，粗脂肪含量在分蘖期最高(2.80%)，孕穗期最低(1.07%)。

2.2 粗蛋白、粗纤维、粗脂肪以及淀粉与土壤含水率、土壤C、N、P相关性分析使用Pearson相关分析对粗蛋白、粗脂肪、淀粉、粗纤维与土壤含水率、土壤C、N、P进行相关性分析。由表1可知，粗蛋白与N、P、N/P存在极显著正相关，与C/N、C/P和土壤含水率呈极显著负相关；淀粉与N和P呈显著正相关，与C/N、C/P和土壤含水率呈极显著负相关；粗纤维与C/N和土壤含水率呈显著正相关，与P呈显著负相关，与N、N/P呈极显著负相关；粗脂肪与N、P、N/P呈极显著正相关，与C/N呈极显著负相关，与C/P呈显著负相关。

3 结论与讨论

牧草营养价值的重要性表现在营养成分的含量和种类上，在众多的营养成分中，粗蛋白与粗纤维含量是判断牧草品质优劣的重要指标，优质牧草的评判标准之一就是高蛋白和低纤维[12]，该研究中高冰草粗蛋白和粗纤维含量符合优质牧草的评判标准。牧草的粗蛋白含量越高，其营养价值也就越高[13]；粗脂肪不仅能够提供动物所需的热能，而且具有调节适口性的作用；粗纤维含量会影响牲畜的采食率；淀粉作为提高能量的主要来源，其含量说明该植物光合作用能力。

注：不同小写字母表示在0.05水平差异显著 Note：Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level图1 高冰草不同物候期粗蛋白、淀粉、粗纤维和粗脂肪含量比较Fig.1 Comparison of the contents of crude protein，crude fat，crude fiber and starch in different phenological stages of Agropyron elongatum

表1 高冰草主要指标间相关性分析

该研究结果显示，高冰草粗蛋白、粗脂肪含量在分蘖期最高，淀粉含量在拔节期最高，分别为15.07%、3.85%和2.80%。粗纤维在分蘖期最低。该研究结果表明，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%，与解津刚等[14]对新疆燕麦草营养成分含量分析结果一致。但与常根柱等对高冰草引种试验[15]的研究结论相比，在抽穗期所测得的粗蛋白、粗脂肪和粗纤维含量普遍较低。结合Pearson相关分析结果，推断该研究中的高冰草生长发育受当地的水土条件限制。粗蛋白含量在前3个时期下降幅度大，Person相关分析也表明，高冰草粗蛋白、粗脂肪和淀粉对土壤N、P呈极显著正相关，说明高冰草生长前期可适量增补氮肥，有利于高冰草粗蛋白含量的增加。土壤含水率与粗蛋白呈极显著负相关性，与粗纤维呈显著正相关性，说明土壤含水率过高容易造成高冰草徒长，所以应控制浇水量。总体上，在甘孜州低海拔地区种植高冰草时在分蘖期和拔节期进行刈割鲜草时养分最高，该时期高冰草饲喂价值高且营养含量丰富，同时生长过程中要适时补充氮肥和磷肥，促进粗蛋白、淀粉、粗脂肪含量的增加。