木薯嫩茎叶饲料化利用品质分析与评价

■徐 缓 林立铭 王琴飞 陈常女 张振文

(中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所国家薯类加工专业技术研发分中心农业部木薯种质资源保护与利用重点实验室，海南儋州 571737)

在我国，华南地区是我国畜牧养殖产业发展相对 缓慢的地区，主要是饲料加工原料的供应不足，导致饲料来源单一，满足不了畜牧养殖产业发展对饲料的强劲市场需求，于是开发副产物饲料化综合利用技术成为推动南方养殖产业的关键之一。

木薯是3大薯类之一，是世界第6大粮食种类、全球约8亿人口的主粮[1-2]。我国木薯种植主要分布在广东、广西和海南省，以及福建、江西、云南、贵州等华南地区[3]，每年生产嫩茎叶约300万吨（鲜）。这些嫩茎叶中，粗蛋白含量高达20.6%～36.4%(干样)，且蛋白中的必需氨基酸总和约占全部氨基酸总量的50%，是一种十分理想的蛋白饲料来源[4]；从其他营养角度看，叶片还含有丰富的维生素C、B1、B2、大量元素（如P、Mg、K和Ca）和微量元素（如Mn、Zn、Fe、Cu）等，其中VC含量231～482 mg/100 g FW，是饲养禽畜的优质饲料[4-5]，也是一种营养蔬菜，在印尼每年就有约50～70 t的木薯鲜叶用于当作蔬菜食用[6]。可见，开发和利用木薯嫩茎叶作用养殖饲料，不仅可有效缓解蛋白饲料紧缺的困境，也可以实现副产物的循环利用，推动循环农业的健康发展。

本研究以我国自主选育的华南系列3个主栽品种及野生品种为研究对象，通过刈割试验比较分析品种间的茎叶产量，评价其作为饲料营养品质可行性，为今后木薯嫩茎叶饲料化利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料来源于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所国家薯类加工技术研发分中心，种植的木薯品种分别是：野生木薯(Wild)、华南5号(SC5)、华南9号(SC9)和华南205(SC205)。

1.2 试验设计

设4个刈割区域，每个区中的4个品种间隔种植，每个品种种植5行，每行5株，3个重复。在种植后45 d开始刈割，每3个月刈割1次，并测定其产量、含水量、氰氢酸含量、粗纤维、粗蛋白等指标。

1.3 测定方法

产量测定：刈割后称鲜重，取单株平均产量(kg/株)；含水量测定采用烘干法测定(%)；氰化物测定：采用蒋治国等测定方法[7](mg/kg)；粗纤维测定：采用傅华等测定方法[8](%)；粗蛋白测定：采用甘学德测定方法[9](%)；粗脂肪测定：采用王满红等测定方法[10](%)。

1.4 数据处理

利用Sigmaplot 10.0制作图表，利用SAS进行统计分析和主成分分析与评价，综合评价内容参考张振文等[11]的方法。

2 结果与分析

2.1 刈割产量比较

由图1可以看出：4个品种中有3个品种产量呈现先升后降的变化趋势，而野生品种产量呈一直升高的趋势，说明野生品种比其他3个栽培品种耐刈割。在定植3个月后第Ⅰ、Ⅱ次刈割时，3个栽培种的刈割的嫩茎叶产量基本相同，差异不显著，但野生种显著高于其他3个品种；在第Ⅲ刈割期的产量中，栽培种的刈割产量开始下降，其中SC205的产量最低，显著低于其他SC5、SC9，其它两个品种产量基本相同。许多研究也表明，木薯的生物产量与光合效率是具有一定的正相关关系，其中野生品种的光合效率显著高于栽培种，这与本次的试验结果保持一致。

图1 不同品种木薯刈割产量比较

2.2 干物质含量比较（见图2）

图2 不同品种木薯嫩茎叶干物质含量比较

由图2可见，4个品种的含水量均呈现先降后升的趋势，且野生品种的含水量均高于其他品种。第Ⅰ刈割期野生品种的含水量显高于SC9和SC205，但其它3个品种含水量基本一致；第Ⅱ刈割期4个品种含水量略有下降，其中SC9含水量显著低于野生品种和SC205，但与SC5基本保持一致；第Ⅲ刈割期，4个品种含水量均比第Ⅱ刈割期有上升，其中SC9含水量仍然显著低于野生品种，除野生品种最高外，其他3个品种差异不显著。

2.3 主要品质比较

图3是显示4个品种4个主要品质指标的含量变化情况。其中，图3A所示是4个品种的粗蛋白含量变化趋势，均呈现先降后升的变化情况：在第Ⅰ次刈割期，野生品种的粗蛋白含量显著低于其他品种，其它3个品种粗蛋白含量差异不显著；第Ⅱ刈割期，粗蛋白含量均下降，且4个品种间粗蛋白含量差异不显著；到了第Ⅲ刈割期，各品种粗蛋白含量比第Ⅰ、第Ⅱ刈割期都高。图3B所示是粗纤维含量变化情况：先升后降的变化趋势，且各品种间均无显著性差异，其中SC9在各刈割期的含量略高于其它3个品种。从氰化物来看，图3C显示，各品种氰化物均持续下降，其中第Ⅰ刈割期氰氢酸均高于其他时期。在第Ⅰ刈割期，SC9氰化物的含量显著低于野生品种，但SC5和SC205之间差异不显著，其他第Ⅱ、Ⅲ刈割期的变化情况与第Ⅰ刈割期类似。从脂肪含量来看（如图3D），变化情况与粗蛋白类似：先降低后升高的趋势，但SC9在第Ⅰ、Ⅲ刈割期的脂肪含量显著高于野生种。

图3 不同品种木薯嫩茎叶主要品质比较

2.4 主成分分析与评价

2.4.1 标准化数据

由于各测定指标具有不同的量纲，在数量级上也有很大的差异，在应用主成分分析研究时，需先对数据作标准化处理。标准化处理的方法参考徐克学[12]：

2.4.2 主成分分析

分别对4个品种的6个指标进行主成分分析。结果如表1所示，4个品种的6个指标中的1个主成分累积贡献率分别达到76.30%、86.50%、84.98%和83.43%，说明这1个主成分基本可以代表4个品种的主要特性。表1中主成分的特征向量值和贡献率大小是表示出该成分与品种特性的相关性大小，特征值大，贡献率越大，说明该成分是其主要特性。如野生品种的第一主成分特征值4.578均小于其他品种的特征值，最大的为SC5的第一主成分的特征值5.189 9，其贡献率最大，为86.50%，依此类推。

表1 特征值、特征向量及贡献率

对此，根据表1中各品种第一主成分的累积方差贡献率情况和各指标的相关系数，4个品种均可以用两个变量Z（Z1，Z2）代替原来的6个指标，其线性组合分别为：

野生：Z1=0.103X1+0.451 5X2+0.251 7X3+0.430 2X4+0.4451X5+0.4512X6；

野生：Z2=0.818X1-0.216 5X2-0.251 78X3+0.327 8X4-0.255 9X5+0.218 6X6；

SC5：Z1=0.351 8X1+0.437 4X2+0.437 7X3+0.364 4X4+0.433 9X5+0.412 4X6；

SC5：Z2=-0.654 2X1-0.094 3X2-0.083 5X3+0.619 3X4-0.167 4X5+0.380 3X6；

SC9：Z1=0.344 8X1+0.442 7X2+0.432 5X3+0.377 9X4+0.440 6X5+0.401 5X6；

SC9：Z2=0.661 1X1+0.030 5X2+0.226 5X3-0.549 4X4+0.106 0X5-0.444 6X6；

SC205：Z1=0.278 1X1+0.446 3X2+0.443 5X3+0.424 0X4+0.445 7X5+0.385 1X6；

SC205：Z2=0.785X1+0.054 3X2+0.124 2X3-0.317 3X4+0.007 4X5-0.509 1X6。

2.4.3 综合评价

以所选取的第一、二主成分的方差贡献率α1、α2作为权数，构造各品种综合评价模型如下：

F=α1×Z1+α2×Z2，各品种的综合评价模型为：

野生：F=0.763×Z1+0.237×Z2；

SC5：F=0.865 0×Z+0.135×Z2；

SC9：F=0.849 8×Z+0.150 2×Z2；

SC205：F=0.834 3×Z+0.165 7×Z2。

根据模型即可获得品种的综合评价F值，结果见表2。

表2 综合评价指标值

从表2可以看到，各品种中，第Ⅰ刈割期品质最佳SC205，而野生品种的最差；另一方面，4个品种均表现出随着刈割次数的增加，其综合评价F值迅速降低，由此可以说明，这些品种多次刈割后其主要饲料化利用品质降低较快，均不适宜多次刈割。

3 讨论与结论

3.1 品种特性与饲料化利用

木薯是重要的粮食作物之一，主要利用其块根、嫩茎叶副产物的量约是块根产量的25%～30%，且嫩茎叶中含有丰富的营养物质，包括淀粉、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪和矿物质等，是一种不可多得的饲料来源。本研究表明，4个品种嫩茎叶中均含有丰富的粗蛋白（11.0%～21.3%）、粗脂肪，野生品种的嫩茎叶的生物产量在不同刈割期均显著高于其他品种，干物质的量也显著高于其他品种，这是因为野生品种具有较宽大的叶片和纤维化的细根，适应性较强，光合效率较高[13]。然而，木薯嫩茎叶含有一定量的氰化物、单宁和果胶等主要抗营养因子，极大限制了饲料化利用范围。我国饲料卫生标准（GB13078-2001）中也规定，木薯干氰化物最大允许量为100 mg/kg，而猪和鸡配合饲料、浓缩饲料中最大允许量为50 mg/kg。本研究表明，4个品种的嫩茎叶干物质中氰化物含量（12.4～32.3 mg/kg），均在规定的适用范围内，具有良好的利用潜力，但需要进行综合评价。

3.2 饲料化利用综合评价

饲料品质评价体系是确保饲料工业和畜牧产业可持续发展的前提条件之一，不同动物、不同生长期对饲料有不同的需求。刘国庆等(1997)利用物元分析法评价饲料产品开发和品控技术[14]，具有较好的应用价值，但主要侧重于饲料的饲喂效果、饲料成本和饲料营养指标等，不涉及到饲料原料综合评价。李军国(2005)提出饲料品质包括营养物质含量、比例、消化特性、适口性和安全卫生等特性指标[15]，而综合评价体系包括营养物质特性评价、消化吸收评价、饲料适品性评价和安全卫生评价4个方面。本研究针对木薯嫩茎叶的主要营养物质特性进行不同刈割期的利用主成分建立综合评价模型方法，评价了4个品种在不同刈割期的营养物质特性，其中SC205的综合评价较好，这一评价结果与SC205的推广利用广泛相一致，说明主成分的综合评价方法可以为饲料的营养物质特性评价提供理论支撑。

然而，嫩茎枝的营养物质特性还包括乙醇抽提物、水溶性多糖和矿物质等成分，本试验并未涉及，需要在今后研究中选择尽可能多指标，以便能够更有效地分析各指标对成分的贡献率，因为这些营养成分和物理特性可为饲料品质预测和改善提供理论依据[16]。另一方面，饲料品质受影响的因素是多方面、多因素和多角度，单一主成分评价方法是不可能科学地、较好地评价饲料品质，且饲料品质的各项指标之间相互关联存在着内在联系，这就需要利用多种评价方法配合使用，相互协调，针对不同问题，利用不同评价方法的优势进行综合评价，从而提高评价结果可靠度。