林下套种墨西哥玉米草的营养价值研究

陈丽莉 ，陈 斌 ，刘兴锋 ，罗迎社 ，谷振军 ，张党权 ,1c

（1.中南林业科技大学a. 林业生物技术湖南省重点实验室；b. 流变力学与材料工程研究所；c. 经济林育种与栽培国家林业局重点实验室，湖南 长沙 410004；2. 湘西州林业科学研究所，湖南 吉首 416000）

林下套种墨西哥玉米草的营养价值研究

陈丽莉1a，陈 斌1b，刘兴锋2，罗迎社1b，谷振军1a，张党权1a,1c

（1.中南林业科技大学a. 林业生物技术湖南省重点实验室；b. 流变力学与材料工程研究所；c. 经济林育种与栽培国家林业局重点实验室，湖南 长沙 410004；2. 湘西州林业科学研究所，湖南 吉首 416000）

近年来我国可用林地逐渐减少，开发林下经济作物是缓解这一矛盾的新兴发展方向。以此为背景，采用饲用牧草与小乔木的套种技术，于油茶林下种植墨西哥玉米草，并分析2个不同生长时期玉米草中粗蛋白、有机质等9种营养物质含量的差别。林下种植中等生长期墨西哥玉米草与短生长期玉米草的水分及挥发物含量分别为14.91%和12.87%，粗灰分含量分别为5.11%和5.45%，钙含量分别为0.26%和0.33%，磷含量分别为0.23%和0.26%，粗脂肪含量分别为13.41 g/kg和19.29 g/kg，粗纤维含量分别为284.55 g/kg和235.28 g/kg，干物质含量分别为85.09%和87.13%，有机质含量分别为94.90%和94.55%，粗蛋白含量分别为7.0%和12.87%。分析结果表明，林下种植的玉米草营养物质含量与传统种植的玉米草营养物质含量没有显著差别，并且短生长期的玉米草的饲用价值要高于中等生长期玉米草。

林下经济作物；林下套种；林下饲草；墨西哥玉米草；营养价值

自20世纪90年代末以来，生态建设逐渐成为我国林业建设发展的重点。退耕还林及森林生态环境保护等措施的开展使国家整体生态环境逐年改善。生态建设虽取得较好成效，但由于大量森林归于公益林，集体林区的林业经济发展不可避免地受到影响。如何协调生态林建设与林区经济发展的矛盾，使两者和谐发展成了林业发展的一个关键问题。2007年国家林业局提出了建设“完善的生态体系、发展的产业体系和繁荣的文化体系”为基本内容的现代林业，发展新型林业产业成为了促进林区经济发展及林业可持续发展的重中之重。林下经济是一项充分利用林下的土地资源和林阴优势开展林、农、牧等多种项目的复合经营。现阶段发展较多的林下经济建设模式有林草模式、林药模式、林粮模式、林菌模式、林禽模式等5种基本模式[1-3]。林草模式主要是指有森林和草地相结合形成的多层次人工植被，在退耕还林还草是一种投入少、见效快、易操作的高效配置模式。目前林下套种较多的为紫花苜蓿、黑麦草等饲草，林间套种牧草，1 a收3茬，可出售鲜饲草，可放养牛、羊、鸭等畜禽，同时林下套种牧草可明显提高土壤中微生物类群的数量，改善土壤肥力和有效改良盐碱土[4-7]。

墨西哥玉米草Zea diploperennis为禾本科玉蜀黍属植物，又名大刍草，为1978年在墨西哥发现的一类多年生大刍草[8]，在我国因物候期不同表现为多年生和一年生。墨西哥玉米草具有强抗逆性、抗病虫害、多年生等品质，许多学者欲将其有益基因导入栽培玉米种，改良和选育新的栽培玉米品种，但远缘杂交不育及连锁遗传等因素使得目前改良玉米研究进展十分缓慢[9-11]。同时，墨西哥玉米草的抗病虫害、分蘖和刈割再生能力强、产量大、饲用价值高等优点，栽种过程中可不使用农药，适口性好，是优质的牛、羊、兔、鱼等经济动物的绿色饲料，在美国、中美洲各国、日本及东南亚有着大面积的推广种植，我国部分省市也有种植，并经多年研究选育出了大量的新型品种[12-16]。墨西哥玉米草根系较发达，与林木进行套种有着固着土壤，防止水土流失的作用，且其作为优质饲草之一，易成活，投入少，产出多，在育林的同时又可补充林农经济收入。本研究于湖南省长沙市宁乡县南方林下饲用植物与林木套种基地采用油茶-墨西哥玉米草套种模式，在玉米草的两个不同生长时期分别进行样品采集，并系统研究两种不同生长时期墨西哥玉米草水分和其他挥发性物质、粗灰分、钙、磷、粗脂肪、干物质、有机质、蛋白质等9种营养物质的含量，为南方林下经济植物的开发和利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验用林下饲草玉米草采集于湖南省长沙市宁乡县南方林下饲用植物与林木套种基地，以株高及生长时间为标准，采集了两种不同生长时期的玉米草，中等生长期和短生长期玉米草，以植株高度来进行划分，高度为60 cm以上且开始出现黄叶的为中等玉米草。于阴处将玉米草铺平晾干，使其含水量低于30%，各取30 g放入粉碎机中进行粉碎，并取一部分试样过40目筛，室温密封储存备用。

实验中所使用标准溶液均依据国家标准GB/T 601-2002《化学试剂标准溶液滴定溶液的制备》进行配制。

1.2 实验仪器

干燥箱、干燥器、马福炉、纤维素测定仪FOSS FT350、分光光度计、索氏脂肪提取器、电热恒温水浴锅、定氮仪FOSS KT260、消煮炉FOSS DT208 等仪器。

1.3 方 法

（1）水分和其他挥发性物质含量测定

依据国家标准GB/T 6435-2006《饲料中水分和其他挥发性物质含量的测定》进行操作和分析计算。

（2）粗灰分含量测定

依据国家标准GB/T 6438-2007《饲料中粗灰分的测定》进行材料处理和实验操作。

（3）钙和磷的含量测定

依据国家标准GB/T 6436-2002《饲料中钙的测定》及GB/T 6437-2002《饲料中总磷的测定 分光光度法》进行实验操作，两种指标测定中的样品分解均采用干法分解法，在测定粗灰分含量后连续进行。

（4）粗脂肪的测定

依据国家标准GB/T 6433-2006《饲料中粗脂肪的测定》进行实验操作和结果分析。

（5）粗纤维的测定

依据国家标准GB/T 6434-2006《饲料中粗纤维的含量测定 过滤法》进行实验操作。

（6）干物质的测定

除用作饲料的奶制品、动物和植物油脂及矿物质外，饲料中的干物质的含量均可根据水分测定后得到。因本项目所测样品为草料，粗脂肪含量低，因此干物质含量直接使用以下公式计算得出。

计算公式：W(%)=100-w。

式中w为饲料中的水分含量的质量分数。

（7）有机质的测定

样品中的有机质经过550 ℃灼烧后氧化分解，所得残渣即为粗灰分，该含量直接使用以下公式计算得出。

计算公式：W(%)=100-w。

式中w为饲料中的粗灰分的质量分数。

（8）蛋白质的测定

依据国家标准GB/T 6432-1994《饲料中粗蛋白测量方法 推荐法》进行测定。

2 结果与分析

2.1 墨西哥玉米草营养物质测定

中等生长期墨西哥玉米草和短生长期墨西哥玉米草中水分和其他挥发性物质、粗灰分、钙和磷、粗脂肪、干物质、有机质、蛋白质等9种营养物质的总含量见图1。

图1 中等生长期墨西哥玉米草与短生长期墨西哥玉米草营养物质含量比较Fig.1 Nutrient contents of Zea diploperennis in medium growing stage and young growing stage

2.2 不同时期墨西哥玉米草的营养价值比较

从表1墨西哥玉米草干物质、粗蛋白质、粗脂肪等9种营养物质含量测定数据可知，湖南省长沙市宁乡县南方林下饲用植物与林木套种基地种植的林下饲草墨西哥玉米草含有丰富的营养物质。在本实验中，同时测定了2种不同生长时期的玉米草的营养物质含量。结果表明，短生长期玉米草的干物质、蛋白质、粗脂肪、钙和磷的含量显著高于中等生长期玉米草，粗纤维的含量则低于中等生长期玉米草。

表1 墨西哥玉米草9种营养物质含量测定Table 1 Contents of 9 kinds of nutrients in Zea diploperennis

3 结论与讨论

饲草中粗蛋白和粗纤维的含量是反映饲草营养价值的重要指标，粗蛋白、脂肪、碳水化合物等为家畜维持正常活动不可或缺的营养物质，钙磷等矿物质的对于维持机体正常生理活动亦有重要作用，粗纤维则为饲料中最难为家畜消化的营养物质[17-18]。因此含有较高粗蛋白质、脂肪、碳水化合物，较低粗纤维的饲草为较佳的家畜饲料。王永军等[19]研究认为株高95 cm时刈割，留茬30 cm的玉米草产量和总能量为最高，但是饲用品质则是以株高60 cm时刈割最佳，粗蛋白、粗脂肪含量分别达到了14.28%和2.05%。在本试验中林下套种短生长期玉米草粗蛋白和粗脂肪含量分别为11.895%和1.93%，粗纤维含量为23.53%；中等生长期玉米草粗蛋白和粗脂肪含量分别为7.0%和1.34%，粗纤维含量为28.46%。结果表明林下套种墨西哥短生长期的玉米草的饲用营养价值亦高于中等生长期玉米草，刈割时期应掌握在玉米草株高60～90 cm左右，所得玉米草的饲用营养品质为最佳。同时根据本试验结果可知，中等生长期和短生长期玉米草的干物质、粗蛋白质等营养物质的含量与传统牧场种植的墨西哥玉米草相差不大[14, 20-21]，林下种植墨西哥玉米草具有与传统种植的玉米草营养物质含量没有显著差别，具有相同的饲用价值。

油茶为我国南方重要的食用木本油料植物，在我国南方16个省区均有栽种。虽然我国具有悠长的油茶栽种历史，但是在传统的种植模式下油茶仍然有产量偏低，前期投入大，收益慢等不利之处。在相当长一段时间内，由于油茶林的管理水平低下，病虫害严重等各类因素造成我国大部分油茶林都疏于管理，处于荒芜状态。随着生活水平的提高，人们对于绿色食品日益重视，对油茶的关注越来越多。目前国内已有部分学者致力于油茶林下套种模式的研究[22-24]，林下套种可调节土壤微生物数量，改善油茶林土壤肥力，有利于提高油茶产量，提高油茶林区收益。湖南省长沙市宁乡县南方林下饲用植物与林木套种基地内的油茶林为5年生油茶形成的半郁闭林，墨西哥玉米草套种于油茶林下，该饲草耐性好，无需大量人工进行管理，定期刈割即可，省时省力，同时本研究表明油茶-墨西哥玉米草套种模式所获得的墨西哥玉米草营养价值没有发生显著改变，且短生长期玉米草饲用价值高于中等生长期玉米草。本研究为林下墨西哥玉米草套种模式的推广提供了一定的理论基础，该套种模式对比传统的种植模式可使农户在获得林木原有经济价值的同时又得到大量的鸡、鸭、牛等喜食的牧草饲料，可提高林区经济发展和空间利用价值。

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Nutritional values of interplanting Zea diploperennis in forest under-story

CHEN Li-li1a, CHEN Bin1b, LΙU Xing-feng2, LUO Ying-she1b, GU Zhen-jun1a, ZHANG Dang-quan1a, 1c
(1.a. Hunan Provincial Key Lab. of Forestry Biotechnology; b. Ιnstitute of Rheological Mechanics and Material Engineering; c. Key Lab. of Non-wood Forest Products of State Forestry Administration, Central South University of Forestry Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2. Xiangxi Forestry Ιnstitute, Jishou 416000, Hunan, China)

Ιn recent years, the forests were reduced gradually in our country, so, the development of under-story economic crops becomes the new direction to solve this problem. Based on this background, the Zea diploperennis were inter-planted in Camellia oleifera forest by the inter-planting technique of combination of forage grass and small trees. And the differences of the nutrient contents including crude protein, organic matters, moisture and volatile matter, crude ash, calcium, phosphorus, crude fat, crude f i ber and dry weight between two growing stages of inter-planting Zea diploperennis were investigated. The moisture and volatile matter contents of Zea diploperennis in the medium growing stage and the young growing stage were 14.91% and 12.87%. The crude ash contents of Zea diploperennis in the medium growing stage and the young growing stage were 5.11% and 5.45%. The calcium contents of of Zea diploperennis in the medium growing stage and the young growing stage were 0.26% and 0.33%. The phosphorus contents of Zea diploperennis in the medium growing stage and the young growing stage were 0.23% and 0.26%. The crude fat contents of of Zea diploperennis in the medium growing stage and the young growing stage were 13.41 g/kg and 19.29 g/kg. The crude f i ber contents of of Zea diploperennis in the medium growing stage and the young growing stage were 284.55 g/kg and 235.28 g/kg. The dry weight contents of Zea diploperennis in the medium growing stage and the young growing stage were 85.09% and 87.13%. The organic matter contents of Zea diploperennis in the medium growing stage and the young growing stage were 94.90% and 94.55%. The crude protein contents of of Zea diploperennis in the medium growing stage and the young growing stage were 7.0% and 12.87%. The nutrition contents were not signif i cant differencee between the inter-planting Zea diploperennis and the traditional planting. And the results show that the young growing stage Zea diploperennis had higher forage value than the medium growing stage Zea diploperennis.

under-story economic crops; under-story intercropping; under-story forage; Zea diploperennis; nutrition value

2013-04-12

国家林业公益性行业科研专项（201204610）

陈丽莉（1982-），女，湖南常德人，讲师，博士，主要从事植物遗传学研究方向为；E-mail：cll185@163.com

张党权（1976-），男，江西抚州人，教授，博士，硕士生导师，研究方向为植物分子生物学与林产品加工利用；

Email：zhangdangquan@163.com

S788

A

1673-923X(2013)12-0027-05

[本文编校：文凤鸣]