高寒地区两份垂穗披碱草材料饲用品质的比较

2013-03-14陈鸿洋黄德君周鸿进

草业科学 2013年7期

刘立，傅华，陈鸿洋，黄德君，周鸿进

(草地农业系统国家重点实验室兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020)

牧草营养品质的优劣不仅影响家畜的生长和发育，还会影响畜产品的产量和品质。牧草品质育种是近30年关注的热点领域，而在我国尚处于起步阶段[1-2]。牧草的营养价值主要取决于其所含营养物质的种类和数量，牧草营养物质包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水[2]。蛋白质和纤维是评价牧草营养价值的重要指标，提高粗蛋白含量，降低纤维含量是提高牧草营养价值、改善牧草品质的重要内容[3-5]，也是牧草品质育种的主要目标[1]。高寒地区缺乏高产优质牧草，尤其是高蛋白饲料，这限制了我国高寒地区草地畜牧业的发展。为了改善我国高寒地区的饲草品质，我国学者试图将豆科牧草大面积引入高寒地区种植或对天然草地进行补播，以改善该区草地牧草营养结构。然而，豆科牧草在高寒地区难以越冬已成为生产中的瓶颈[6]。因此，在选育适宜的豆科牧草尚需时日的情况下，筛选或选育高蛋白质含量的禾本科牧草，改善高寒地区饲草料品质显得切实可行，但此方面的工作少有报道[7]。垂穗披碱草(Elymusnutans)作为青藏高原较常见的多年生禾本科牧草，具有抗逆性强、产量高等特性[8-12]，是该区退化草地改良常用的优良补播草种。自20世纪80年代以来，我国学者已对该物种的生物学特性和生长发育规律、农艺特征以及遗传多样性等方面进行了大量研究[13-15]。经长期驯化已登记的育成品种有甘南垂穗披碱草和康巴垂穗披碱草，且这两个品种已经在高寒牧区大面积播种。然而，目前采用的垂穗披碱草蛋白含量低、粗纤维含量高，使得家畜对该牧草的营养利用效率极大降低[16]。为培育抗逆、高产、营养品质优异的垂穗披碱草新品种，本研究对采自甘肃、四川和青海地区的多份野生材料进行了品质性状的品比筛选，初步确定材料QE36(材料介绍见1.1)为高蛋白垂穗披碱草新种质[17]。在此基础上，本研究就垂穗披碱草新种质QE36的产量及品质特征与当地广泛分布的野生垂穗披碱草材料(本文编号为GE07)进行比较，并对QE36的蛋白质季节动态和构成蛋白质的氨基酸组分特征进行了深入研究，旨在为优质垂穗披碱草新品种选育及野生种质资源的开发利用提供基础材料。

1 材料与方法

1.1供试材料试验用垂穗披碱草种质QE36和GE07，分别于2007年8月采自青藏高原地区的青海刚察县(100.21° E，37.30° N，海拔3 159 m)和甘肃夏河县(102.39° E，34.40° N，海拔3 000 m)。

1.2试验地概况试验地位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县桑科乡种羊场。地理坐标为34°24′ N，102°23′ E，海拔3 000 m，年均温2.4 ℃，月均温1月份最低温为-7 ℃，7月份最高温为14 ℃，年降水量约563 mm，属高寒湿润区。年日照时数约2 296 h，年平均有霜日大于270 d，土壤为山地黑钙土[18]。

1.3种植与管理 2008年5月，将两份材料种植于试验地，小区面积2 m×2 m，小区间隔1 m，每份材料种植于3个重复小区，完全随机设计。试验地经人工整地、撒播，播种量为18 g·m-2，播深2 cm，整个生育期不进行施肥和浇水，仅进行人工除草。

1.4试验指标的测定

1.4.1干草产量分别于2009年7月和2010年7月，待每份材料处于初花期时进行刈割，每小区内刈割面积为0.5 m×0.5 m，留茬5 cm，并测定鲜草质量。同时，对其鲜草随机取样500 g，105 ℃下杀青30 min，65 ℃下烘干至质量恒定，计算单位面积干草产量。

1.4.2牧草营养成分测定在草产量测定的同时，将部分鲜草样品经冷冻干燥至质量恒定，粉碎过0.2 mm筛，用于测定粗蛋白(CP)、中性洗涤纤维(NDF) 、酸性洗涤纤维(ADF)和氨基酸(AA)含量。另外，在2010年5-9月，分别于垂穗披碱草的拔节、孕穗、抽穗、初花、盛花、乳熟、蜡熟和完熟8个生育期，分别对两份材料进行取样。每次在各重复小区随机选择10株，收取地上部分，制备一个混合样品，鲜草样品经冷冻干燥至质量恒定后粉碎过0.2 mm筛，用于测定CP。

将处理后的样品经凯氏消化后用流动注射分析仪(FIAstar5000)测定CP。NDF和ADF采用范氏(Van Soest)洗涤纤维分析法[19]测定。称取样品30 mg，加入6 mol·L-1的HCl 10 mL，抽真空充入氮气封管，在110 ℃条件下水解22～24 h，然后过滤至50 mL容量瓶。吸取1 mL，真空干燥后用少量去离子水洗涤，蒸干后加入0.02 mol·L-1的HCl 1 mL，用日立835-50型氨基酸自动分析仪测定AA[20-21]。

1.5数据处理与分析利用Excel 2011软件进行数据录入，用SPSS 19.0软件对数据进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1干草产量及品质性状比较连续两年，垂穗披碱草材料QE36和GE07产量和品质性状差异显著(表1)(P<0.05)，QE36的CP含量显著高于GE07，ADF含量显著低于GE07(P<0.05)，而两份材料间NDF含量无显著差异。2009年QE36干草产量显著低于GE07(P<0.05)，2010年无显著差异(P>0.05)。

表1 垂穗披碱草QE36和GE072干草产量及品质性状Table 1 Feeding value related traits of QE36 and GE07

2.2不同生育期粗蛋白质含量变化整个生育期，垂穗披碱草QE36和GE07两份材料的CP含量都呈逐渐降低的趋势(表4)，其中拔节期最高，分别为25.90%和24.97%，完熟期最低，分别为7.90%和6.46%。材料QE36的CP含量在各个生育时期均高于GE07，且在抽穗期至乳熟期间差异显著(P<0.05)，尤其是在初花期，材料QE36含量较GE07高出55%。

2.3初花期氨基酸组分垂穗披碱草QE36和GE07两份材料18种氨基酸含量均存在显著差异(表2)，QE36氨基酸总量和各氨基酸组分含量均显著高于GE07(P<0.05)，且必需氨基酸含量是GE07的1.6倍。各氨基酸组分占总氨基酸的比例的比较表明，QE36天门冬氨酸、酪氨酸和脯氨酸占总氨基酸的比例显著高于GE07，而谷氨酸和蛋氨酸占总氨基酸的比例显著低于GE07，其它氨基酸间无显著差异，且必需氨基酸占总氨基酸的比例也无显著性差异。两份材料18种氨基酸中都是谷氨酸含量最高，分别为2.89%和2.12%。

图1 垂穗披碱草QE36和GE07不同生育期粗蛋白含量Fig.1 Crude protein content of QE36 and GE07 at different growth and development stages

表2 垂穗披碱草QE36和GE07氨基酸组分Table 2 Amino acid composition of QE36 and GE07

3 讨论

牧草的营养价值由其所含营养成分决定，而粗蛋白和粗纤维含量是影响牧草营养价值的两项重要指标，因此，提高粗蛋白含量，降低粗纤维含量是提高牧草营养价值，改善牧草品质的重要内容[1，22]，也是牧草育种的重要目标之一[5,23-24]。本研究表明，垂穗披碱草材料QE36连续两年CP含量(分别为23.92%和20.30%)显著高于GE07，且ADF含量显著低于GE07，饲用品质性状相对稳定。这表明QE36可以作为优异的高蛋白垂穗披碱草种质材料。另外，牧草品质受生育期影响较大，严学兵[25]对整个生长季莎草(Cyperuscompressus)的营养品质的研究显示，其幼嫩期的CP含量最高，生长中期处于中等水平，粗纤维含量增加，到了生长后期，CP含量降到较低水平，而粗纤维含量达到最高水平。本研究中，垂穗披碱草QE36和GE07的CP含量在整个生育期表现与上述结果一致，总体表现为下降趋势，至完熟期达一年中最低值。此外，抽穗期至孕穗期间，QE36粗蛋白质含量显著高于GE07(P<0.05)，表明随着垂穗披碱草生育期的发生，材料QE36粗蛋白质含量较GE07降低幅度小，能够较长时间维持高蛋白品质性状。

氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是家畜合成肉、奶、毛和皮等产品的原料，是评价牧草营养价值的重要指标。牧草中氨基酸含量的高低、组成特点和比例直接影响家畜对含氮物质的利用率、蛋白质的转化率和反刍家畜瘤胃微生物蛋白质的组成和数量[26-27]。必需氨基酸是指动物机体需要，但是自身不能充分合成，必须从饲草料中摄取的氨基酸，牧草中必需氨基酸的种类及含量对于牧草的营养价值具有十分重要的影响[28]。本研究发现，垂穗披碱草高蛋白材料QE36各氨基酸组分含量均显著高于GE07，且必需氨基酸含量是GE07的1.6倍，说明垂穗披碱草材料QE36有较优的饲用价值。另外，材料QE36天门冬氨酸、酪氨酸和脯氨酸占总氨基酸的比例显著高于GE07(P<0.05)，而谷氨酸和蛋氨酸占总氨基酸的比例显著低于GE07(P<0.05)，这可能和不同来源材料体内氨基酸的特异性表达有关。

4 结论

垂穗披碱草材料QE36饲用品质性状表现稳定，且CP和ADF性状显著优于GE07。整个生育期垂穗披碱草材料QE36粗蛋白含量较GE07降低幅度小，能够较长时间维持高蛋白品质性状。此外，初花期垂穗披碱草高蛋白材料QE36各氨基酸组分含量及必需氨基酸含量均显著高于GE07(P<0.05)，表明初花期垂穗披碱草材料QE36具有较高的饲用价值。综上所述，QE36可以作为高寒地区优异的高蛋白垂穗披碱草种质材料。

致谢：本试验用种子由王彦荣教授提供，谨致谢忱。另外，感谢聂斌老师和毛祝新博士在野外试验布置中给予的极大帮助。

[1] 郑凯,顾洪如,沈益新,等.牧草品质评价体系及品质育种的研究进展[J].草业科学,2006,23(5):57-61.

[2] 苏加楷.中国牧草新品种选育的回顾与展望[J].草原与草坪,2001(4):3-8.

[3] Fulkerson W J， Donaghy D J.Plant-soluble carbohydrate reserves and senescence-key criteria for developing an effective grazing management system for ryegrass-based pastures:A review[J].Australian Journal of Experimental Agriculture,2001,41:261-275.

[4] 裴彩霞.牧草中的水溶性水化合物[J].四川草原,2005(6):13-16.

[5] 陈勇,罗富成.几种牧草及饲料作物在营养品质方面的育种概况[J].动物科学与动物医学,2003,23(3):63-66.

[6] 王赟文,南志标,王彦荣,等.高山草原条件下一年生豆科牧草生产性能的评价[J].草业学报,2001,10(2):47-55.

[7] 周鸿进,毛祝新,黄德君,等.青藏高原不同垂穗披碱草居群营养品质季节动态比较[J].草业科学,2011,28(6):1198-1202.

[8] Dewey D R.The genomic system of classification as a guide to intergeneric hybridization with the perennial Triticeae[A].In:Gustafson J P.Gene Manipulation in Plant Improvement[M].New York:Plenum Publishing Corporation,1984:209-280.

[9] 祁娟,徐柱,马玉宝,等.披碱草属六种野生牧草苗期抗旱胁迫的生理变化[J].中国草地学报,2008,30(5):18-24.

[10] 陆光平,聂斌.垂穗披碱草利用价值评价[J].草业科学,2002,19(12):34-36.

[11] 陈默君,贾慎修.中国饲用植物[M].北京:中国农业出版社,2002:48-51,56.

[12] 边巴卓玛,呼天明,吴红新.依靠西藏野生牧草种质资源提高天然草场的植被恢复效率[J].草业科学,2006,23(2):6-8.

[13] 王启基，张松林.天然垂穗披碱草种群生长节律及生态适应性的研究[J].中国草地学报,1990(1):18-25.

[14] 严学兵，郭玉霞，周禾，等.青藏高原垂穗披碱草遗传变异的地理因素分析[J].西北植物学报，2007,27(2)：328-333.

[15] 马玉宝，任卫波，李临杭.披碱草属3种牧草野生材料农艺性状评价研究[J].畜牧与饲料科学，2008(3):29-31.

[16] 李艳琴,徐敏云,王振海,等.牧草品质评价研究进展[J].安徽农业科学,2008,36(11):4485-4486,4546.

[17] 赵玉宇，黄德君，毛祝新，等.青藏高原垂穗披碱草不同居群营养品质评价[J].草业学报，2013,22(1)：38-45.

[18] 杨延彪.夏河县鼠荒地治理与牧草栽培试验[J].家畜生态学报,2007,28(3):62-63,66.

[19] 任继周.草原生态化学实习实验指导[M].北京:农业出版社,1985:48-66.

[20] 张建农,赵继荣,李计红.沙米种子营养成分的测定与分析[J].草业科学,2006,23(3):77-79.