刈青燕麦饲草全株及茎叶穗的5 种矿质元素含量分析

柴明娜，王婷，朱志强，黄雪洁，韩冰

（内蒙古农业大学生命科学学院/麦类种质创新利用自治区高等学校重点实验室，内蒙古 呼和浩特 010018）

燕麦是禾本科燕麦属（AvenaL.）一年生草本植物，分为皮燕麦和裸燕麦2 种类型。燕麦喜冷凉、抗旱、耐贫瘠性较强，适宜在高寒地区种植，是一种传统而古老的粮饲兼用作物。其外部形态可分为根、茎、叶、穗、花和果实6 个部分[1]。燕麦除含有大量的碳水化合物和蛋白质，丰富的维生素，以及少量的膳食纤维和脂肪外，还含有多种矿质元素。

牧草的矿质元素含量是评价牧草品质、平衡饲养动物营养的一项重要指标。近年来，世界各国对矿质元素重要性的认识普遍提高，农牧业生产高度集约化的发达国家已经广泛开展了改善牧草矿质营养的育种研究[2]。钙（Ca）是动物体内主要的矿质元素，幼年期牛羊对Ca 的吸收率高于成年期，但由于生长迅速，因此在幼年日粮中需要大量的Ca 以支持骨骼和组织生长。磷（P）主要参与物质的能量代谢和动物机体的缓冲体系，可调节酸碱平衡。钾（K）主要存在于细胞内液中，参与保持细胞的酸碱平衡、离子平衡和水平衡以及维持渗透压。镁（Mg）对体内的许多酶具有激活作用，其几乎参与所有的蛋白质合成和能量代谢，并介入所有的体内代谢功能。硫（S）对反刍动物的营养作用较对猪鸡的营养作用更得到重视。S 的代谢功能主要来源于蛋白质中的含硫氨基酸、游离含硫氨基酸以及一些低分子量的其他含硫化合物。此外，以硫酸根形式存在的硫离子在许多代谢产物从尿液中排出前的脱毒过程中有着重要作用[3，4]。

目前有关燕麦的研究多集中在不同氮磷钾肥对燕麦产量[5]、营养品质[6]和矿质元素[7]的影响方面，而对燕麦不同部位矿质元素含量的分析尚未见报道。近年来，已有学者对其他作物及不同部位的的矿质元素分布情况进行了分析。李雅洁等[8]测定了黑粒小麦与普通小麦子粒不同部位的矿质元素组成和相对含量，并进行了比较分析，发现所有品种糊粉层的矿质元素含量最高，皮层和胚次之，胚乳最低；不同类型品种子粒各部位的矿质元素含量存在基因型差异，黑粒小麦的矿质价值高于普通小麦。黄越等[9]研究了马铃薯不同品种块茎矿质营养元素K、Fe 和Zn 含量的差异，发现块茎中K 和Fe 含量的变幅较小，而Zn 含量存在丰富的变异。“矿质元素—营养—健康”已成为当前世界上极为活跃的研究课题。基于此，本研究以多个燕麦品种为试材，对其全株以及不同部位的矿质元素分布特点进行分析，以期筛选出作为反刍动物饲料的燕麦良种，也可为刈青燕麦草不同品种的矿质营养评价和改良育种提供理论依据。

1 材料与方法

参试燕麦品种共9 个，其中，皮燕麦品种5 个，分别为红旗2 号、坝燕2 号、张燕2 号、MSY4 和蒙饲燕2 号；裸燕麦品种4 个，分别为和丰、冀张莜1号、品5 号和蒙饲燕1 号。在内蒙古自治区乌兰察布市农牧业技术推广中心试验基地种植燕麦。试验设9 个燕麦品种处理，每小区种植1 个品种，小区面积324 m2，3次重复。燕麦播种前翻整土地，使地面平整、土壤细碎、上虚下实[10，11]；2021 年5 月22 日采用ZZXB-6自走式机械播种，种肥（磷酸二铵）同播，种子播种量150 kg/hm2，肥料施用量150 kg/hm2，行距15 cm 左右，播深3～4 cm，苗数450 万株/hm2，播后及时镇压；其他田间管理措施同大田常规。

燕麦抽穗期20 d 后进行刈割，留茬高度为6 cm左右。每个品种均随机选取12 株，其中2 株用于全株各元素含量的测定，10 株用于不同部位各元素含量的测定，每株均分为茎、叶、穗3 个部分。将鲜草置于烘箱内，先105 ℃杀青30 min，再65 ℃烘干48 h，得到干草。利用NIRSTMDS 2500 高精度近红外光谱分析仪，测定燕麦全株以及茎、叶、穗的Ca、P、K、S和Mg 含量。具体方法为：将全株及茎、叶、穗的干草分别用康源鑫KF-25（温州） 高速粉碎机进行粉碎，然后过40 mm 的筛，得到干草样品粉末；将样品置于移动样品槽中，体积约为样品槽的1/3，以完全覆盖底层为最佳；选用波长400～2 500 nm 的近红外光能量照射样品，检测样品的回光能，通过主成分分析、偏最小二乘法等计量学手段，建立物质光谱与待定成分含量的线性或非线性模型，从而实现近红外光谱信息对待测成分含量的计算[12～16]。

利用Excel 2019 软件进行数据整理；利用SPSS 19.0 统计软件进行数据的差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 刈青燕麦饲草全株以及不同部位的Ca 含量

2.1.1 不同品种的全株Ca 含量 参试品种的全株Ca含量为0.28%～0.44%，平均值为0.35%，有4 个品种指标值≥平均值，其中，和丰的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是坝燕2 号（0.40%）和MSY4（0.39%），二者差异不显著，但均显著＞张燕2 号等6 个品种；张燕2 号的指标值达到了平均水平（表1）。蒙饲燕2号的指标值最低，显著＜其他8 个品种。表明不同品种的全株Ca 含量存在显著差异，其中和丰的全株Ca 含量最高，且明显高于其他品种。

表1 参试品种全株以及不同部位的Ca 含量Table 1 The Ca content in whole plant and different parts of the tested varieties（豫）

2.1.2 不同部位的Ca 含量 不同部位的参试品种平均Ca 含量顺序为叶＞穗＞茎。表明叶的Ca 含量最高，其次是穗，茎的Ca 含量最低。

2.1.3 同一部位不同品种的Ca 含量 参试品种的茎Ca 含量为0.04%～0.19%，平均值为0.14%，有6 个品种指标值≥平均值，其中，红旗2 号的指标值最高，显著＞除张燕2 号（0.18%）和MSY4（0.18%）外的其他6 个品种；其次是张燕2 号和MSY4，二者差异不显著，但均显著＞除冀张莜1 号（0.17%） 和品5 号（0.17%）外的其他4 个品种；蒙饲燕2 号的指标值达到了平均水平。蒙饲燕1 号的指标值最低，显著＜其他8 个品种。表明不同品种的茎Ca 含量存在显著差异，其中红旗2 号的茎Ca 含量最高，张燕2 号和MSY4 的茎Ca 含量较高。

参试品种的叶Ca 含量为0.37%～0.57%，平均值为0.45%，有5 个品种指标值≥平均值，其中，张燕2 号的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是坝燕2 号（0.52%）和蒙饲燕1 号（0.52%），二者差异不显著，但均显著＞其他6 个品种；红旗2 号（0.46%）的指标值略＞平均值，和丰的指标值达到了平均水平，二者差异不显著，但均显著＞指标值低于平均值的MSY4 等4 个品种。品5 号和蒙饲燕2 号的指标值均为最低，显著＜除冀张莜1 号外的其他6 个品种。表明不同品种的叶Ca 含量存在显著差异，其中张燕2 号的叶Ca 含量最高，且明显高于其他品种。

参试品种的穗Ca 含量为0.27%～0.64%，平均值为0.44%，有5 个品种指标值＞平均值，其中，和丰的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是坝燕2号（0.54%）和MSY4（0.52%），二者差异显著，且均显著＞其他品种；再次是蒙饲燕1 号（0.48%）和冀张莜1 号（0.47%），二者差异不显著，但均显著＞指标值低于平均值的品5 号等4 个品种。红旗2 号的指标值最低，显著＜其他8 个品种。表明不同品种的穗Ca 含量存在显著差异，其中和丰的穗Ca 含量最高，且明显高于其他品种。

2.2 刈青燕麦饲草全株以及不同部位的P 含量

2.2.1 不同品种的全株P 含量 参试品种的全株P 含量为0.26%～0.35%，平均值为0.30%，有6 个品种指标值≥平均值，其中，蒙饲燕1 号的指标值最高，显著＞除品5 号（0.34%）外的其他7 个品种；其次是品5 号和蒙饲燕2 号，二者差异显著，且均显著＞红旗2号等其他6 个品种；红旗2 号、张燕2 号和冀张莜1 号的指标值达到了平均水平（表2）。和丰和MSY4 的指标值均为最低，显著＜其他7 个品种。表明不同品种的全株P 含量存在显著差异，其中蒙饲燕1 号的全株P 含量最高，品5 号的全株P 含量较高。

表2 参试品种全株以及不同部位的P 含量Table 2 The P content in the whole plant and different parts of the tested varieties（豫）

2.2.2 不同部位的P 含量 不同部位的参试品种平均P 含量顺序为叶＞茎＞穗。表明叶的P 含量最高，其次是茎，穗的P 含量最低。

2.2.3 同一部位不同品种的P 含量 参试品种的茎P含量为0.27%～0.32%，平均值为0.28%，有6 个品种指标值≥平均值，其中，蒙饲燕1 号的指标值最高，显著＞除蒙饲燕2 号（0.31%）和品5 号（0.31%）外的其他6 个品种；其次是蒙饲燕2 号和品5 号，二者差异不显著，但均显著＞除红旗2 号（0.30%）外的其他5 个品种；MSY4 的指标值达到了平均水平。和丰的指标值最低，显著＜其他8 个品种。表明不同品种的茎P 含量存在显著差异，其中蒙饲燕1 号的茎P 含量最高，蒙饲燕2 号和品5 号的茎P 含量较高。

参试品种的叶P 含量为0.35%～0.42%，平均值为0.37%，有5 个品种指标值≥平均值，其中，蒙饲燕1号的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是张燕2 号（0.40%），显著＞其他7 个品种；MSY4 的指标值（0.38%）略＞平均值，和丰和品5 号的指标值达到了平均水平。红旗2 号和冀张莜1 号的指标值均为最低，显著＜除坝燕2 号和蒙饲燕2 号外的其他5 个品种。表明不同品种的叶P 含量存在显著差异，其中蒙饲燕1 号的叶P 含量最高，且明显高于其他品种。

参试品种的穗P 含量为0.20%～0.34%，平均值为0.26%，有5 个品种指标值≥平均值，其中，品5 号的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是冀张莜1号（0.30%）和蒙饲燕1 号（0.30%），二者差异不显著，但均显著＞蒙饲燕2 号等其他6 个品种；蒙饲燕2号的指标值（0.27%）略＞平均值，红旗2 号的指标值达到了平均水平。MSY4 的指标值最低，显著＜除张燕2号外的其他7 个品种。表明不同品种的穗P 含量存在显著差异，其中品5 号的穗P 含量最高，且明显高于其他品种。

2.3 刈青燕麦饲草全株以及不同部位的K 含量

2.3.1 不同品种的全株K 含量 参试品种的全株K 含量为1.45%～2.48%，平均值为1.99%，有5 个品种指标值＞平均值，其中，品5 号的指标值最高，其次是蒙饲燕2 号（2.36%）、蒙饲燕1 号（2.26%）、张燕2号（2.18%）和红旗2 号（2.10%），且不同品种间差异均达到了显著水平（表3）。MSY4 的指标值最低，显著＜其他8 个品种。表明不同品种的全株K 含量存在显著差异，其中品5 号的全株K 含量最高，且明显高于其他品种。

表3 参试品种全株以及不同部位的K 含量Table 3 The K content in the whole plant and different parts of the tested varieties（豫）

2.3.2 不同部位的K 含量 不同部位的参试品种平均K 含量顺序为叶＞茎＞穗。表明叶的K 含量最高，其次是茎，穗的K 含量最低。

2.3.3 同一部位不同品种的K 含量 参试品种的茎K含量为1.61%～2.47%，平均值为2.01%，有7 个品种指标值＞平均值，其中，张燕2 号的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是蒙饲燕1 号（2.09%），显著＞除品5 号（2.08%）外的其他7 个品种；再次是品5 号、蒙饲燕2 号（2.07%）和冀张莜1 号（2.07%），三者差异不显著，但均显著＞红旗2 号等其他4 个品种。和丰的指标值最低，显著＜除MSY4 外的其他7个品种。表明不同品种的茎K 含量存在显著差异，其中张燕2 号的茎K 含量最高，且明显高于其他品种。

参试品种的叶K 含量为1.90%～3.09%，平均值为2.66%，有5 个品种指标值＞平均值，其中，蒙饲燕2号的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是品5 号（2.97%）和红旗2 号（2.96%），二者差异不显著，但均显著＞张燕2 号等其他6 个品种；再次是张燕2 号（2.84%）和蒙饲燕1 号（2.77%），二者差异显著，且均显著＞指标值低于平均值的MSY4 等4 个品种。冀张莜1 号的指标值最低，显著＜其他8 个品种。表明不同品种的叶K 含量存在显著差异，其中蒙饲燕2 号的叶K 含量最高，且明显高于其他品种。

参试品种的穗K 含量为0.70%～2.26%，平均值为1.38%，有5 个品种指标值＞平均值，其中，品5 号的指标值最高，其次是蒙饲燕1 号（1.69%）、和丰（1.55%）、红旗2 号（1.48%）和冀张莜1 号，且不同品种间差异均达到了显著水平。坝燕2 号的指标值最低，显著＜其他8 个品种。表明不同品种的穗K 含量存在显著差异，其中品5 号的穗K 含量最高，且明显高于其他品种。

2.4 刈青燕麦饲草全株以及不同部位的S 含量

2.4.1 不同品种的全株S 含量 参试品种的全株S 含量为0.10%～0.14%，平均值为0.12%，有5 个品种指标值≥平均值，其中，张燕2 号、冀张莜1 号和蒙饲燕1 号的指标值均为最高，三者差异不显著，但均显著＞除品5 号（0.13%）外的其他5 个品种；其次是品5 号（0.13%），显著＞除坝燕2 号外的其他4 个品种；坝燕2 号的指标值达到了平均水平（表4）。蒙饲燕2号的指标值最低，显著＜除红旗2 号、MSY4 和和丰外的其他5 个品种。表明不同品种的全株S 含量存在显著差异，其中张燕2 号、冀张莜1 号和蒙饲燕1 号的全株S 含量最高，品5 号的全株S 含量较高。

表4 参试品种全株以及不同部位的S 含量Table 4 The S content in the whole plant and different parts of the tested varieties（豫）

2.4.2 不同部位的S 含量 不同部位的参试品种平均S 含量顺序为叶＞穗＞茎。表明叶的S 含量最高，其次是穗，茎的S 含量最低。

2.4.3 同一部位不同品种的S 含量 参试品种的茎S含量为0.02%～0.07%，平均值为0.05%，有6 个品种指标值≥平均值，其中，张燕2 号的指标值最高，显著＞除蒙饲燕2 号、冀张莜1 号、品5 号和蒙饲燕1 号外的其他4 个品种；蒙饲燕2 号、冀张莜1 号、品5 号和蒙饲燕1 号的指标值均为0.06%，四者差异不显著，但均显著＞除坝燕2 号（0.05%）外的其他3 个品种；坝燕2 号的指标值达到了平均水平。MSY4 的指标值最低，显著＜除和丰（0.03%）外的其他7 个品种。表明不同品种的茎S 含量存在显著差异，其中张燕2 号的茎S 含量最高，蒙饲燕2 号、冀张莜1 号、品5 号和蒙饲燕1 号的茎S 含量较高。

参试品种的叶S 含量为0.09%～0.22%，平均值为0.17%，有6 个品种指标值≥平均值，其中，张燕2号的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是冀张莜1号（0.20%）和蒙饲燕1 号（0.20%），二者差异不显著，但均显著＞除红旗2 号（0.19%） 和坝燕2 号（0.19%）外的其他4 个品种；品5 号的指标值达到了平均水平。和丰的指标值最低，显著＜其他8 个品种。表明不同品种的叶S 含量存在显著差异，其中张燕2号的叶S 含量最高，且明显高于其他品种。

参试品种的穗S 含量为0.10%～0.19%，平均值为0.15%，有5 个品种指标值≥平均值，其中，蒙饲燕1号的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是和丰（0.17%）、冀张莜1 号（0.17%）和品5 号（0.17%），三者差异不显著，但均显著＞其他5 个品种；MSY4 的指标值达到了平均水平。红旗2 号的指标值最低，显著＜其他8 个品种。表明不同品种的穗S 含量存在显著差异，其中蒙饲燕1 号的穗S 含量最高，且明显高于其他品种。

2.5 刈青燕麦饲草全株以及不同部位的Mg 含量

2.5.1 不同品种的全株Mg 含量 参试品种的全株Mg含量为0.11%～0.17%，平均值为0.13%，有7 个品种指标值≥平均值，其中，冀张莜1 号的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是张燕2 号（0.15%）和坝燕2 号（0.15%），二者差异不显著，但均显著＞除蒙饲燕2 号外的其他5 个品种；红旗2 号、和丰和蒙饲燕1 号的指标值达到了平均水平（表5）。MSY4 的指标值最低，显著＜除品5 号外的其他7 个品种。表明不同品种的全株Mg 含量存在显著差异，其中冀张莜1 号的全株Mg 含量最高，且明显高于其他品种。

表5 参试品种全株以及不同部位的Mg 含量Table 5 The Mg content in the whole plant and different parts of the tested varieties（%）

2.5.2 不同部位的Mg 含量 不同部位的参试品种平均Mg 含量顺序为叶＞穗＞茎。表明叶的Mg 含量最高，其次是穗，茎的Mg 含量最低。

2.5.3 同一部位不同品种的Mg 含量 参试品种的茎Mg 含量为0.05%～0.09%，平均值为0.06%，有7 个品种指标值≥平均值，其中，张燕2 号的指标值最高，显著＞除冀张莜1 号和品5 号外的其他6 个品种；冀张莜1 号和品5 号的指标值均为0.08%，二者差异不显著，但均显著＞除和丰（0.07%） 外的其他5 个品种；坝燕2 号、MSY4 和蒙饲燕2 号的指标值达到了平均水平。红旗2 号和蒙饲燕1 号的指标值均为最低，显著＜除坝燕2 号、MSY4 和蒙饲燕2 号外的其他4 个品种。表明不同品种的茎Mg 含量存在显著差异，其中张燕2 号的茎Mg 含量最高，冀张莜1 号和品5 号的茎Mg 含量较高。

参试品种的叶Mg 含量为0.16%～0.29%，平均值为0.20%，有4 个品种指标值≥平均值，其中，冀张莜1 号的指标值最高，显著＞其他8 个品种；其次是坝燕2 号（0.23%），显著＞除张燕2 号（0.22%）外的其他6 个品种；蒙饲燕1 号的指标值达到了平均水平。品5 号的指标值最低，显著＜除蒙饲燕2 号外的其他7 个品种。表明不同品种的叶Mg 含量存在显著差异，其中冀张莜1 号的叶Mg 含量最高，且明显高于其他品种。

参试品种的穗Mg 含量为0.12%～0.17%，平均值为0.15%，有5 个品种指标值≥平均值，其中，坝燕2 号的指标值最高，显著＞除红旗2 号、蒙饲燕2 号和冀张莜1 号外的其他5 个品种；红旗2 号、蒙饲燕2号和冀张莜1 号的指标值均为0.16%，三者差异不显著，但均显著＞除和丰外的其他4 个品种；和丰的指标值达到了平均水平。MSY4 的指标值最低，显著＜除品5 号外的其他7 个品种。表明不同品种的穗Mg 含量存在显著差异，其中坝燕2 号的穗Mg 含量最高，红旗2 号、蒙饲燕2 号和冀张莜1 号的穗Mg 含量较高。

3 结论与讨论

3.1 讨论

燕麦饲草茎叶繁茂、柔嫩多汁，适口性好，是理想的青饲料[17，18]。调制成的燕麦青干草，草质优良，易于贮藏和运输，是反刍动物的重要饲料。将燕麦作为青贮玉米等饲料的替代品进行培育、种植和推广，具有广阔的发展前景[19]。

Ca、P、K、Mg 和S 为日粮中必需的营养元素，且在畜体的存在量和需求量均较多。Ca 主要参与奶牛的骨骼发育和神经冲动传递，Ca 不足会导致幼牛发生佝偻病、成牛发生软骨病，还会降低奶牛的生产性能[20]。P 是动物机体必需的常量矿质元素之一，在骨骼发育、细胞内能量传递、血液酸碱平衡以及酶促反应过程中均发挥着重要作用。P 在反刍动物体内和瘤胃微生物中发挥着比其他矿物质更为重要的生物学功能，P 摄入不足时会影响反刍动物机体的正常代谢，造成繁殖性能和生产性能降低[21]。K 的主要作用是维持动物体内正常的pH 值（7.35～7.45），从而保证体内诸多酶对pH 值的特定要求。缺K 会引起奶牛食欲消失、生长迟缓、肌肉衰弱、过敏、瘫痪和强直等[22]。动物体内的Mg 以离子形式存在，大约70%分布在骨骼中，29%贮存于软组织细胞中，另外1%存在于细胞外液中，动物的蹄甲部位也含有少量的Mg。缺Mg 会导致反刍动物过度兴奋、肌肉收缩异常、呼吸困难、流涎等[23]。S 可以改善反刍动物体内营养物质的吸收和利用，对提高反刍动物生产性能具有重要作用。缺S 会引起奶牛食欲减退、增重减轻、产毛量减少、产奶量下降、唾液分泌过量、呆板、消瘦等[24]。本研究的9个参试品种刈青燕麦饲草中，和丰的Ca 含量最高，蒙饲燕1 号的P 和S 含量最高，品5 号的P 和S 含量较高、K 含量最高，张燕2 号的S 含量最高，冀张莜1号的S 和Mg 含量最高，可以将这几个品种调制成青饲料喂养家畜，以补充体内的Ca、P、K、Mg 和S 元素，将有助于家畜的身体健康。

3.2 结论

本研究结果显示，不同部位中，叶片的Ca、P、K、S 和Mg 含量均为最高，茎的K 和P 含量高于穗，穗的Ca、S 和Mg 含量高于茎；不同品种全株的5 种矿质元素含量不一致，其中，和丰的Ca 含量最高，蒙饲燕1 号的P 含量最高，品5 号的K 含量最高，冀张莜1 号、蒙饲燕1 号和张燕2 号的S 含量相同且并列最高，冀张莜1 号的Mg 含量最高；各品种不同部位的5 种矿质元素分布也有差异，其中，红旗2 号的茎、张燕2 号的叶、和丰的穗中Ca 含量最高，蒙饲燕1 号的茎和叶、品5 号的穗中P 含量最高，张燕2号的茎、蒙饲燕2 号的叶、品5 号的穗中K 含量最高，张燕2 号的茎和叶、蒙饲燕1 号的穗中S 含量最高，张燕2 号的茎、冀张莜1 号的叶、坝燕2 号的穗中Mg 含量最高。由此可见，在相同的环境条件和管理措施下，燕麦中的Ca、P、K、S 和Mg 含量具有明显的器官差异性和品种差异性。和丰、蒙饲燕1 号、品5 号、张燕2 号和冀张莜1 号中5 种矿质元素分布广泛，可以作为反刍动物的青饲料。