山蚂蝗属Desmodium Desv.营养期营养成分分析

2015-04-29刘苗苗尹小畅严琳琳张瑜廖丽白昌军王志勇

热带作物学报 2015年1期

刘苗苗　尹小畅　严琳琳　张瑜　廖丽　白昌军　王志勇

摘要对17份山蚂蝗材料营养期的营养成分进行测定与分析。结果表明：（1）粗蛋白含量最高的为CIAT3787（D. hererocarpum）（22.34%），其次是CIAT46562（D. dunniinicaraguense）（22.32%）；粗纤维含量最高的是CIAT13218（D. velutinum）（38.70%），显著高于其他品系（p>0.05）；（2）山蚂蝗营养成分之间存在不同程度的相关性，粗纤维含量分别与粗灰分、无氮浸出物、磷的含量存在极显著负相关，粗灰分含量与磷含量有极显著正相关，与钙含量有显著相关；（3）通过聚类分析，在欧氏距离8.0处，可将17份供试山蚂蝗材料划分为3类，其中CIAT46562和CPI46561（D. incanum）单独聚为一类。

关键词山蚂蝗属；营养期；营养成分；聚类分析

中图分类号 S54 文献标识码 A

Analysis of Nutrient Components at Vegetative Stage

on Desmodium Desv.

LIU Miaomiao1，2， YIN Xiaochang1，2， YAN Linlin1， ZHANG Yu1，

LIAO Li2， BAI Changjun1 *， WANG Zhiyong2 *

1 Tropical Crops Genetic Resources Institute， CATAS/Key Laboratory of Crop Gene Resources and Germplasm Enhancement

in Southern China， Ministry of Agriculture， Danzhou， Hainan 571737， China

2 College of Agronomy， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China

Abstract The nutritional components of 17 Desmodium Desv. accessions were studied at vegetative stage. The results indicated that CIAT3787（D. hererocarpum）had the hightest CP（22.34%）， and the next was CIAT46562 （D. dunniinicaraguense）（22.32%）. CIAT 13218（D. velutinum）had the highest CF（38.70%）， and significantly higher than other accessions. Nutritional components of Desmodium Desv. had different degree of correlation coefficient. CF with Ash， NFE and P had extremely significant（p<0.01）negative correlation. Ash with P had extremely significantly positive correlation（p<0.01）， with Ca had significantly positive correlation（p<0.05）. Based on nutritional components， the accessions were clustered into three groups. CIAT46562 and CPI46561（D. incanum）all solely were a group.

Key words Desmodium Desv.； Vegetative state； Nutritional components； Clustering analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.01.021

我国是农业大国，畜牧业随着经济水平提高，发展迅速，牧草是农业和畜牧业的重要生产资料，20世纪90年代以来，在国家西部开发、退耕还草、退牧还草的政策支持下，我国牧草产业取得了较快的发展。牧草产业发展对于促进草食畜牧业发展、提高绿色GDP、改善生态环境、调整产业结构等方面都具有重要作用[1]。因此，引进筛选改良牧草品种，在新时期发展牧草产业具有重要战略意义。豆科牧草因其粗蛋白含量高，在牧草产业中有着不可替代的作用。山蚂蝗属（Desmodium Desv.）是豆科蝶形花亚科山蚂蝗族，一年或多年生草本或灌木植物，因其适应性强，抗性强，广泛分布于热带和亚热带地区，全球约350种[2-5]。山蚂蝗属植物草产量较高，营养丰富，是热带亚热带地区极具潜力的高蛋白饲料来源。

牧草中的营养成分直接影响牲畜的产量和质量，是作为评定牧草质量的重要指标之一，国内外对牧草营养成分的研究成果丰富，尤其是对有“牧草之王”之称的南方的柱花草和北方的苜蓿的研究深入。徐丽君等[6]利用灰色关联度分析对6个苜蓿（品）种主要营养成分进行综合评价表明，肇东苜蓿是供试材料中营养价值最高的；刘晓静等[7]研究了供氮水平对不同紫花苜蓿产量及品质的影响，结果表明：供氮对紫花苜蓿综合影响明显，供氮能显著提高其产量，且产量随供氮水平的增加而增加；杨帆等[8]研究配方施肥对热研2号柱花草产量和品质的影响，发现热研2号柱花草营养成分中，有粗蛋白和粗灰分含量在营养期高于初花期，粗纤维、粗脂肪和无氮浸出物在营养期低于初花期的规律。我国海南、广东、云南等省区1980年后从澳大利亚和哥伦比亚等国引进山蚂蝗属的多个牧草品种，进行引种试验[9-10]，自此，我国开始展开对山蚂蝗属植物作为牧草饲料的研究，陈艳琴等[11]运用体外产气法评定山蚂蝗亚族中3个属6个种的营养价值，表明山蚂蝗产气量与干物质降解率间存在极显著正相关关系，单宁含量对山蚂蝗营养价值无明显影响。国内专门对山蚂蝗营养期营养成分的研究较少，营养成分的含量受季节、土壤、气候、生长期等诸多因素的影响，本实验采集时间在山蚂蝗营养期，通过测量其营养成分，以将供试的山蚂蝗属的17个品系进行聚类分析。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地概况试验样品均采集于海南省儋州市中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所牧草基地（北纬19°31′，东经109°34′），海拔149 m，属热带季风气候，冬春季低温干旱，夏秋季高温多雨，干季和湿季明显，5～10月份为雨季。占年雨量的84%，11月～次年4月为干季，占年雨量的16%。土壤为花岗岩发育的砖红壤，土壤质地较差。试验地20 cm 表土农化性质：pH5.88，有机质12.06 g/kg，全氮10.94 g/kg，有效磷40.8 mg/kg，速效钾56.4 mg/kg，有效钙176.9 mg/kg[8，12]。

1.1.2 试验材料参试的山蚂蝗属种质共17份，均由中国热带农业科学院品种资源研究所热带牧草中心提供（表1）。

1.2 测定项目与方法

小区面积为26 m2（长6.5 m×宽4 m），行距50 cm，每小区13行，每行8株，每区105株，小区之间间隔1 m，走道1.5 m，共68个小区。随机区组设计，4次重复，其中1个用于供生长习性观察。试验采集样本为7月25日，处山蚂蝗营养期，刈割植株地上部分，草本型植株刈割高度15 cm左右，灌木型刈割高度75 cm左右，后经风干、粉碎、过40目筛用于分析粗蛋白质（CP）、粗脂肪（EE）、粗灰分（Ash）、粗纤维（CF）、磷（P）、钙（Ca）和无氮浸出物（NFE）。粗蛋白采用H2SO4和H2O2消解-比色法测定全氮后换算成粗蛋白；粗脂肪采用乙醚浸提的滤纸包法；粗灰分采用干灰化法；粗纤维采用酸碱消煮法；无氮浸出=100%-（粗蛋白%+粗灰分%+粗纤维%+粗脂肪%）；磷采用H2SO4和H2O2消解-钼锑抗比色法测定；钙采用干灰化法-稀盐酸溶解-AAS。所有分析指标均重复3次[8，13]。

1.3 数据统计与分析

运用Excel 2013数据处理系统软件对所测性状进行处理，运用SPSS 16.0进行数据相关分析。

2 结果与分析

2.1 山蚂蝗属植物营养成分分析

通过对17份山蚂蝗种质资源营养成分含量的测定（表2）可知，17份山蚂蝗属植物蛋白质含量在22.01%～22.34%，平均含量为22.21%，变异系数为0.54%，含量较为集中；粗脂肪含量在1.11%～3.08%之间，平均含量2.08%，变异系数为31.25%，含量最高的是48，最低的是CIAT3787；粗纤维含量在23.88%～38.70%之间，平均含量为33.09%，变异系数为11.67%，含量最高的为CIAT13218；粗灰分在4.17%～7.65%之间，变异系数为16.42%，平均含量为5.36%，含量最高的是CPI46561；无氮浸出物在30.83%～44.01%之间，变异系数为8.99%，平均含量为37.26%，CPI46561的无氮浸出物含量最高；磷含量在0.19%～0.52%之间，变异系数为33.33%，平均含量为0.27%，CPI46561磷含量最高；钙含量在0.75%～2.78%之间，变异系数为51.59%，平均含量为1.26%，CIAT46562钙含量最高。

2.2 山蚂蝗属植物营养成分方差分析

2.2.1 粗蛋白含量分析对蛋白质进行方差分析结果表明，不同品系间的F值为7.61（F>F0.01），说明山蚂蝗属不同品系间的粗蛋白含量差异显著。表2中粗蛋白含量的多重比较结果显示：在0.05水平下CIAT3787、CIAT46562、CIAT13647、050225274、CIAT3001、CIAT、CIAT13082、CIAT3666、CIAT13218、CIAT13651、CPI46561品系间无显著差异但显著高于除48和CIAT13289外的其他品系。在0.01水平下，CIAT13647、050225274、CIAT3001、CIAT、CIAT13082、CIAT3666、CIAT13218、CIAT13651、CPI46561、48、CIAT13289品系间差异未达到极显著，但粗蛋白含量极显著高于CIAT13089、CIAT13117品系。

2.2.2 粗脂肪含量分析对粗脂肪含量进行方差分析，结果表明，不同品系间的F值为6.74（F>F0.01），表明不同品系间差异极显著。粗脂肪含量的多重比较结果表明（表2）：品系48粗脂肪含量最高，后面依次是CIAT46562、CIAT、050225274、CIAT13651，它们之间差异不显著（p>0.05），但显著高于CIAT13218及后面的其他品系（p<0.05）；CIAT46562、CIAT、050225274、CIAT13651、CIAT13647、CPI46561差异不显著（p>0.05），但显著高于除品系48外的其他品系（p<0.05）。在0.01水平下，品系48、CIAT46562、CIAT、050225274、CIAT13651、CIAT13647、CPI46561之间粗脂肪含量无极显著差异，但极显著地高于CIAT13111及以后的品系；CIAT46562、CIAT、050225274、CIAT13651、CIAT13647、CPI46561、CIAT13218、CIAT3001间无极显著差异，但极显著高于CIAT350及以后的品系。

2.2.3 粗纤维含量分析对粗纤维含量进行方差分析发现，不同品系间的F值为150.73（F>F0.01），说明不同品系间差异极显著。从表2粗纤维含量的多重比较结果可以看出：品系CIAT13218的粗纤维含量最高，在0.05水平下显著地高于其他品系；品系CIAT、CIAT13082、CIAT13111、48、CIAT13117之间差异不显著，但显著高于除品系CIAT13218外的其他品系（p<0.05）。品系CIAT13218极显著地高于其他品系（p<0.01）；品系CIAT46562、CPI46561的粗纤维含量最低，极显著低于其他品系（P<0.01）。

2.2.4 粗灰分含量分析粗灰分含量进行方差分析中不同品种间的F值为73.8（F>F0.01），说明不同品系间差异极显著。粗灰分含量的多重比较结果表明（表2）：品系CPI46561含量最高，与CIAT46562、CIAT13218、CIAT13651等其他品系相比，差异显著（p<0.05），品系CIAT46562粗灰分含量显著高于除品系CPI46561以外的其他品系（p<0.05）。品系CPI46561极显著地高于其他品系（p<0.01）；CIAT13089、CIAT13082、CIAT13117、CIAT3666、CIAT、CIAT350、CIAT13289品系间无极显著差异（p>0.01），但极显著高于050225274、CIAT3001、CIAT3787（p<0.01）。

2.2.5 无氮浸出物含量分析对无氮浸出物含量进行方差分析，结果表明，不同品系间的F值为85.66（F>F0.01），说明不同品系间差异极显著（p<0.01）。无氮浸出物含量的多重比较结果表明（表2）：品系CPI46561无氮浸出物含量最高，除CIAT46562外，显著地高于其他品系（p<0.05）；品系CPI46561与品系CIAT46562差异不显著（p<0.05），但极显著高于其他品系（p<0.01）；品系CIAT3001极显著高于除品系CPI46561、CIAT46562和CIAT3666以外的其他品系（p<0.05）。

2.2.6 磷含量分析对磷含量进行方差分析，结果显示，不同品系间的F值为341.83（F>F0.01），表明不同品系间差异极显著。磷含量的多重比较结果表明（表2）：品系CPI46561磷含量最高，显著高于其他品系（p<0.05）；品系CIAT46562磷含量显著高于除品系CPI46561之外的其他品系（p<0.05）。品系CPI46561和CIAT46562无极显著差异（p>0.01），但极显著高于其他品系（p<0.01）；品系CIAT13089和CIAT13117间无极显著差异（p>0.01），但极显著低于其他品系（p<0.01）。

2.2.7 钙含量分析对钙含量进行方差分析，结果表明，不同品系间的F值为7.8（F>F0.01），说明不同品系间差异极显著。钙含量的多重比较结果如表2所示：在0.05水平下，品系CIAT46562含量最高，显著高于其他品系；品系48、CIAT 13218之间无显著差异，但显著高于除CIAT46562和CIAT13289以外的其他品系。CIAT46562、48、CIAT13218钙含量无极显著差异（p>0.01），但极显著高于13117及以后的品系（p<0.01）。

2.3 山蚂蝗属植物营养成分相关性分析

通过对供试材料统计分析发现，17份山蚂蝗之间的营养成分并不是相互独立，而是存在一定的关系。由表3可知，粗纤维含量分别与粗灰分、无氮浸出物、磷的含量存在极显著负相关，相关系数分别为-0.616、-0.958、-0.829；粗灰分含量与磷含量有极显著正相关，相关系数为0.791，与钙含量有显著相关，相关系数为0.472；无氮浸出物与磷有极显著正相关，相关系数为0.685；磷含量与钙含量有显著相关性，相关系数为0.546。此外，从表3可知，粗蛋白和粗脂肪与所测的其他指标均无显著相关性。

2.4 山蚂蝗属植物营养成分聚类分析

通过聚类分析结果如图1所示，在欧氏距离8.0处，可将17份供试山蚂蝗材料划分为3类。第一大类包括所有的卵叶山蚂蝗和圆叶舞草类及糙伏山蚂蝗CIAT、绒毛山蚂蝗48、异叶山蚂蝗CIAT13651、异果山绿豆CIAT3787，计14份，占供试材料的82.35%；第二类包括灰色山蚂蝗CPI46561和度尼山蚂蝗CIAT46562两个品系，占供试材料的11.76%；第三类仅有绒毛山蚂蝗CIAT13218一份材料，占供试材料的5.88%。

结合表2和图1可知，单独一类的绒毛山蚂蝗CIAT13218粗纤维含量最高，达38.70%，其他所测指标均在中等偏上水平；第二类山蚂蝗属的两个品系灰色山蚂蝗CPI46561和度尼山蚂蝗CIAT46562，粗灰分、无氮浸出物、磷含量均含量最高，粗纤维含量最低。第一大类粗纤维、粗灰分、无氮浸出物、磷含量均较集中，粗纤维在31.08%～36.10%之间，粗灰分在4.17%～5.74%之间，无氮浸出物在33.75%～40.41%之间，磷含量在0.19%～0.21%之间。

3 讨论与结论

牧草的优良主要取决于所含营养成分的种类和数量。营养成分中的粗蛋白和粗纤维通常作为饲用植物营养价值的重要指标[14]。供试的17份山蚂蝗属营养期的营养成分分析可知（表2），本次试验与其他豆科植物营养成分测定分析出的含量有较大的不同[2，4，10，12，15-17]，尤其是粗蛋白的含量，集中在22%左右，可能测量方法和处理数据方法及本次试验采集样品的时间和山蚂蝗的不同部位有很大的关系。一般而言植物营养期粗蛋白含量高于其他时间[4，8，12]，17种山蚂蝗属植物的采集时间在7月25日，正好是营养生长的旺盛时间。此外，采集部位的不同，对营养成分的分析影响很大，杨帆等[8]对柱花草的研究结果就显示叶片的粗蛋白含量明显高于茎秆和地上部分，本次试验主要采集地上部分，茎叶比低。因此，综合上述原因，本实验的分析结果与其他山蚂蝗营养成分的分析有较大不同。

对供试的17份山蚂蝗属营养期的营养成分做方差分析可发现（表2）不同品系间的同种营养成分均达到差异极显著（F>F0.01）。粗蛋白是牧草营养成分的重要指标之一，粗蛋白含量直接影响牧草的品质和家畜的生产[14]。本实验中粗蛋白含量最高的是品系异果山绿豆CIAT3787和度尼山蚂蝗CIAT46562，含量分别为22.34%和22.32%。粗纤维含量最高的是品系糙伏山蚂蝗CIAT和卵叶山蚂蝗CIAT13082，分别为38.70%和36.10%，含量最低的为度尼山蚂蝗CIAT46562和灰色山蚂蝗CPI46561，分别为24.05%和23.88%。粗脂肪含量最高的是绒毛山蚂蝗48和度尼山蚂蝗CIAT46562，分别为3.08%和2.84%。粗灰分含量最高的是度尼山蚂蝗CIAT46562和灰色山蚂蝗CPI46561，分别为7.65%和6.84%。无氮浸出物含量最高的是灰色山蚂蝗CPI46561和度尼山蚂蝗CIAT46562，分别为44.00%和43.95%。矿质元素钙含量最多的是度尼山蚂蝗CIAT46562，为2.78%。磷含量最高的是灰色山蚂蝗CPI46561和度尼山蚂蝗CIAT46562，分别为0.52%和0.50%。所以若仅从饲草饲料的营养配比考虑，度尼山蚂蝗CIAT46562和灰色山蚂蝗CPI46561是供试山蚂蝗材料中最适合做饲料的品系。

在17份供试山蚂蝗的7个营养成分之间存在不同程度的相关性。纤维是草食家畜饲料中不可或缺的营养成分。家畜日粮粗纤维含量应适当，过高会影响家畜生产[14]。粗纤维含量与粗灰分、无氮浸出物、磷的含量分别存在不同程度的极显著负相关，即粗纤维含量越高，粗灰分、无氮浸出物、磷的含量越低，所以在选择粗纤维含量适中的山蚂蝗品种做饲草饲料时，粗灰分、无氮浸出物、磷的含量会有所影响。此外粗灰分是除碳、氢、氧、氮外其他矿质元素氧化物的总称，因此与钙和磷的含量有不同程度的正相关，本实验中粗灰分含量与磷含量有极显著正相关，与钙含量有显著相关。

本实验通过17份供试山蚂蝗材料营养成分的测定，对其进行聚类分析，从而在选择山蚂蝗做饲草饲料时，可按类选择。本实验通过欧氏距离分析发现，灰色山蚂蝗CPI46561和度尼山蚂蝗CIAT46562可分为一类，这与方差分析的结果较为一致，此类山蚂蝗粗蛋白、磷、钙、无氮浸出物等营养成分水平，均处在较高水平，粗纤维含量适中，适合做牧草饲料。此外绒毛山蚂蝗CIAT13218因粗纤维含量最高，无氮浸出物含量最低而被单独分为一类。另一类的营养成分较集中，处中等水平，矿质元素钙和磷含量均较低。

本次实验通过17份山蚂蝗7个营养成分聚类分析结果与此前山蚂蝗种质资源形态多样性研究（已通过《热带作物学报》审稿，还未出版）聚类分析结果基本一致，灰色山蚂蝗CPI46561和度尼山蚂蝗CIAT46562均被单独聚为一类。唯一不同的是绒毛山蚂蝗48在本实验中与卵叶山蚂蝗、原叶舞草类及糙伏山蚂蝗CIAT、异叶山蚂蝗CIAT13651、异果山绿豆CIAT3787聚为一类，而形态多样性研究中，将绒毛山蚂蝗48与绒毛山蚂蝗CIAT13218聚为一类，本实验中绒毛山蚂蝗CIAT13218单独聚为一类。原因是因为同为绒毛山蚂蝗类在外观形态上更为相近，营养成分差异较大。

家畜饲草饲料的选择还与牧草的适口性、消化能等一系列的指标相关，本实验通过山蚂蝗营养成分的分析，分类出合适的山蚂蝗牧草品系，因此，灰色山蚂蝗CPI46561和度尼山蚂蝗CIAT46562是本次供试材料中最适合做饲草饲料的山蚂蝗品系，仅供参考。

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