不同收獲期玉米植株剪切力及其飼料營養(yǎng)特性的研究

王兆鳳，楊在賓*，楊維仁，張桂國，姜淑貞，張崇玉，崔秀梅，劉 麗，王 蕾

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，山東 泰安 271018;2.濟(jì)寧市畜牧獸醫(yī)局，山東 濟(jì)寧 272100;3.諸城市畜牧獸醫(yī)局，山東濰坊 262200)

玉米是重要的糧食和飼料作物，是世界上主要的糧飼兼用作物［1－2］。近年來，隨著畜牧業(yè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的提高，玉米主要作為飼用已經(jīng)成為必然趨勢［3］。

剪切力是指垂直于作物表面，將之切斷所需的力值。剪切力的大小受諸多因素的影響，植物的營養(yǎng)成分含量和線性密度是的重要影響因素，它不僅能反映動物擇食趨向，同時，還可以初步反映植株瘤胃降解率的大?。?－7］，鑒定營養(yǎng)價值的高低。本研究室劉麗等［8－10］先前對紫花苜蓿、冬牧70黑麥草和姜苗等研究發(fā)現(xiàn)，不同植物收獲期莖的剪切力可以反映莖的物理性狀、營養(yǎng)成分含量及其養(yǎng)分降解率等飼料營養(yǎng)特性。本試驗(yàn)前期研究同樣表明，在鮮樣基礎(chǔ)上玉米葉鞘、莖稈的剪切力與營養(yǎng)成分相關(guān)顯著，同時葉鞘的剪切力與營養(yǎng)成分降解率顯著負(fù)相關(guān)。

玉米乳熟期可以收割作為動物的青綠飼料，臘熟期常用于制作青貯飼料，完熟期玉米收獲后秸稈可以直接或進(jìn)行處理后飼喂反芻動物。本試驗(yàn)旨在通過植株不同營養(yǎng)器官物理特性和飼料營養(yǎng)成分含量的研究，得出不同收獲期對玉米植株剪切力及其飼料營養(yǎng)特性的影響，推斷進(jìn)一步玉米秸稈用于飼用的最佳收獲時期。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇華北地區(qū)廣泛種植的夏玉米作物為對象，在玉米的乳熟期、蠟熟期、完熟期三個成熟時期，分別對植株三大主要營養(yǎng)器官(莖桿、葉片、葉鞘)的剪切力等物理性狀和營養(yǎng)成分含量進(jìn)行了研究。試驗(yàn)玉米為大田隨機(jī)取樣，水肥地力等基礎(chǔ)條件一致。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 物理性狀的測定 每期試驗(yàn)隨機(jī)選取玉米72株，隨機(jī)分為12個重復(fù)，每個重復(fù)6株;距離地面2 cm刈割，將玉米植株去除雄穗后平放于地面，測量株高株重;取植株近地面1/4、1/2、3/4莖節(jié)，剝離葉片、葉鞘和莖稈，分別測量剪切力、線性密度(Hughes，2000)［11］長度、和葉片最大寬度。首先測定單株取樣段上各器官的重量和長度，計(jì)算線性密度(線性密度(g·mm－1)=重量/長度)和葉片面積(葉片面積 =葉片長度×最大寬度×0.7)，然后分別測定剪切力。葉鞘、莖稈于中點(diǎn)，葉片于近莖稈端1/3和2/3處，分別測量剪切位點(diǎn)處莖稈直徑、葉片平均寬度，然后進(jìn)行剪切力的測定。計(jì)算三段測定值的平均數(shù)，以每個重復(fù)的平均值為統(tǒng)計(jì)單位。

剪切力測定選用的試驗(yàn)儀器為山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的便攜式秸稈剪切力儀，測定范圍為0－2000牛頓(N)?！氨銛y式秸稈剪切力儀”于2010年通過山東省科技廳成果鑒定，目前已由國家專利局授權(quán)為實(shí)用新型專利:專利號201020177349.X，授權(quán)通知書發(fā)文序號2010111100344390，專利證書號1676330。

1.2.2 營養(yǎng)成分的測定 將測定剪切力之后玉米植株的雄穗、雌穗、葉片、葉鞘、莖稈等器官分離，以重復(fù)為單位稱取相應(yīng)器官重量，隨即取鮮樣，65℃烘至恒重，測定初水分，制備風(fēng)干樣本，用于測定各種營養(yǎng)成分含量。干物質(zhì)(DM)采用烘干(105℃)法，粗蛋白(CP)采用凱氏定氮法，粗脂肪(EE)采用索氏提取法，粗灰分(CA)采用灰化(550℃溫度)法;有機(jī)物(OM)由干物質(zhì)減去粗灰分得出;GE采用氧彈熱量計(jì)法;中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)含的測定參考Goering＆Van Soest(1970)［12］與Van Soest等(1991)［13］所報(bào)道方法進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SAS(SAS，2000)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。方差分析使用ANOVA，多重比較采用Duncan氏法，P ＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 物理性狀

玉米乳熟期、蠟熟期、完熟期植株物理性狀情況見表1。由表中數(shù)據(jù)可見，三個收獲期葉片剪切力、葉面積、葉最大寬和平均寬度均無顯著差異(P＞0.05)，伴隨線性密度在完熟期的降低，剪切力與線性密度的比值呈現(xiàn)在完熟期顯著低于乳熟期(P＜0.05);葉鞘線性密度呈現(xiàn)乳熟期＞蠟熟期＞完熟期(P＜0.05)，而剪切力、剪切力與線性密度的比值均呈現(xiàn)完熟期＞蠟熟期＞乳熟期規(guī)律(P ＜0.05);與此同時，莖稈的剪切力和線性密度均表現(xiàn)為蠟熟期、完熟期＞乳熟期(P ＜0.05)，而剪切力與線性密度的比值、莖稈平均直徑均無顯著變化(P ＞0.05)。

結(jié)果表明葉片剪切力已基本穩(wěn)定;而葉鞘和莖稈的剪切力仍然隨著生長期而增加，乳熟期、臘熟期、完熟期秸稈的適口性逐漸降低。

表1 不同收獲期植株物理性狀的比較Table 1 Morphological characteristics of maize plant with different stage

2.2 營養(yǎng)成分含量

玉米葉片乳熟期、蠟熟期、完熟期營養(yǎng)成分含量見表2。由表中數(shù)據(jù)可見，在鮮樣基礎(chǔ)上，葉片DM、OM含量均為蠟熟期、完熟期＞乳熟期(P ＜0.05)，NDF含量表現(xiàn)為完熟期＞乳熟期和蠟熟期(P ＜0.05)，而ADF含量表現(xiàn)為完熟期＞蠟熟期＞乳熟期規(guī)律(P ＜0.05)，GE的含量則呈現(xiàn)蠟熟期＞乳熟期(P＜0.05);在干物質(zhì)基礎(chǔ)上，葉片OM和CP含量則表現(xiàn)為乳熟期＞完熟期(P ＜0.05)，同時NDF含量為完熟期＞乳熟期和蠟熟期(P ＜0.05)，EE、NDF和GE的含量變化不顯著(P ＞0.05)。葉片在乳熟期和蠟熟期收獲，營養(yǎng)成分含量最佳。

葉鞘乳熟期、蠟熟期、完熟期營養(yǎng)成分含量見表3?？梢姡邗r樣基礎(chǔ)上，葉鞘DM、OM、GE含量為完熟期＞乳熟期(P ＜0.05)，而其他成分含量均表現(xiàn)為完熟期＞乳熟期和蠟熟期(P ＜0.05);在干物質(zhì)基礎(chǔ)上，OM、GE變化不顯著，而其他成分的含量，除了CP為蠟熟期含量最低外，也均表現(xiàn)為完熟期＞乳熟期和蠟熟期(P＜0.05)，與鮮樣基礎(chǔ)上含量的規(guī)律一致。三個收獲時期葉鞘的細(xì)胞壁成分顯著增加，從適口性角度分析，在前期收獲均優(yōu)于完熟期。

玉米乳熟期、蠟熟期、完熟期莖稈營養(yǎng)成分含量見表4。分析可見，在鮮樣基礎(chǔ)上莖稈的營養(yǎng)成分表現(xiàn)為，CP、GE的含量完熟期＞乳熟期、蠟熟期(P ＜0.05)，NDF、ADF的含量完熟期＞乳熟期(P ＜0.05)，而其他成分含量在各收獲時期差異并不顯著(P ＞0.05);在干物質(zhì)基礎(chǔ)上，除OM在蠟熟期含量最高外，CP含量表現(xiàn)為乳熟期＞蠟熟期＞完熟期(P ＜0.05)，其他營養(yǎng)成分的含量變化不顯著(P ＞0.05)。莖稈在乳熟期和蠟熟期收獲也同樣優(yōu)于完熟期。

綜上試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米植株在乳熟期和蠟熟期收獲，營養(yǎng)成分含量最佳，優(yōu)于在完熟期收獲。

表2 不同收獲期玉米葉片營養(yǎng)成分含量的比較Table 2 Chemical compositions of maize leaf with different stage %

表3 不同收獲期玉米葉鞘營養(yǎng)成分含量的比較Table 3 Chemical compositions of maize pericladium with different stage %

表4 不同收獲期玉米莖稈營養(yǎng)成分含量的比較Table 4 Chemical compositions of maize stem with different stage %

3 討論

動物自由采食牧草時，咬斷牧草所需力值是影響其采食量的主要因素，同等生長條件下的同種牧草，動物會選擇咀嚼阻力較小，剪切力低的植株(Mackinnon等，1988)［4］。Chen等(2007)［14］試驗(yàn)結(jié)果表明隨著收獲期的推遲，玉米莖剪切力逐漸增大，作為飼料品質(zhì)迅速下降(陳玉香等，2004)［15］，與本試驗(yàn)研究結(jié)果相符:玉米從乳熟期到完熟期，葉片剪切力已基本穩(wěn)定，而葉鞘和莖稈的剪切力仍然隨著生長期而增加，秸稈的適口性逐漸降低。分析原因，可能是由于試驗(yàn)期間，葉片的營養(yǎng)生長結(jié)束，剪切力基本穩(wěn)定;而水分含量減少、營養(yǎng)成分逐漸轉(zhuǎn)移到果實(shí)等其他器官，造成了線性密度隨質(zhì)量降低。隨著生育期推進(jìn)，葉鞘逐漸老化，水分含量下降、干物質(zhì)比例增加，致使葉鞘質(zhì)量損失，而葉鞘長度未明顯發(fā)生變化，造成了線性密度下降和剪切力的增大。隨著時間推進(jìn)，莖稈剪切力和線性密度增加，而莖稈直徑指標(biāo)在試驗(yàn)?zāi)┢诼杂邢陆担赡苁怯捎诮咏斋@莖稈中水分部分流失造成的。

劉麗等(2009)［8－10］對多種植物莖剪切力的研究表明，植物莖稈的化學(xué)成分含量同樣是影響其剪切力的重要因素:紫花苜蓿、黑麥草、姜苗莖的木質(zhì)素等化學(xué)成分含量均對莖剪切力有顯著影響。結(jié)合本試驗(yàn)前期研究結(jié)果，剪切力可以在一定程度上預(yù)測玉米植株的飼料營養(yǎng)特性，可以推斷，玉米葉鞘和莖稈的剪切力隨著生長期增加的同時，其飼料營養(yǎng)特性逐步降低，同時葉鞘的養(yǎng)分瘤胃降解率也將伴隨著剪切力的增加顯著降低。

陳玉香等(2005)研究表明［16］隨著玉米生育期的推進(jìn)，玉米籽粒的總淀粉、粗蛋白和粗脂肪的含量逐漸升高;而莖、葉的粗蛋白、粗脂肪含量逐漸下降，中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和酸性洗滌木質(zhì)素含量逐漸升高。與本試驗(yàn)干物質(zhì)基礎(chǔ)上的研究結(jié)果相符，表明玉米植株在乳熟期和蠟熟期收獲，營養(yǎng)成分含量最佳，優(yōu)于在完熟期收獲。

4 結(jié)論

隨著時間推進(jìn)，乳熟期、臘熟期、完熟期秸稈的適口性逐漸降低，在乳熟期和蠟熟期收獲時，植株的營養(yǎng)成分和養(yǎng)分降解率較高，同時選擇乳熟期收獲更優(yōu)于蠟熟期。

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