西藏地區(qū)不同青稞品種秸稈飼用品質(zhì)分析

■白 婷 靳玉龍 朱明霞 王 波 唐亞偉

(1.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)與食品科學(xué)研究所，西藏拉薩850000；2.西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所，西藏拉薩850000）

隨著近年來藏區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展，飼草短缺成為西藏畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的第一限制性因素，由于西藏特殊的地理位置和氣候條件致使高山植物矮小，草場生產(chǎn)能力低、草場退化現(xiàn)象嚴(yán)重，進(jìn)一步導(dǎo)致飼料的短缺。作物秸稈已成為飼草供應(yīng)的重要來源，秸稈對保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境及促進(jìn)農(nóng)民增收有重要作用。隨著農(nóng)副產(chǎn)品價(jià)格的上升，在以糧食為主原料的傳統(tǒng)飼料成本進(jìn)一步增加的情況下，擴(kuò)大秸稈飼料的使用量能很好的解決飼料用糧的問題[1]。

青稞（Hordeum vulgare linn.var.nudum Hook.f.）禾本科大麥屬的一種禾谷類作物，是西藏主要糧食作物，在西藏長期占據(jù)主要地位。2016年西藏糧食作物播種面積182.94 千公頃，其中青稞面積為134.0 千公頃，占播種面積的73.25%[2]。2016年西藏各農(nóng)作物秸稈數(shù)量約180 萬噸，可收集大約139 萬噸，可利用約118.2萬噸；其中青稞、小麥秸稈約100萬噸，是西藏主要的農(nóng)作物秸稈資源，了解青稞秸稈的營養(yǎng)品質(zhì)非常必要。

目前對青稞秸稈飼用品質(zhì)的研究主要集中在干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗纖維、鈣、磷等方面[3-5]，而對青稞秸稈的飼用營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價(jià)的研究及相關(guān)報(bào)道較少。對青稞秸稈進(jìn)行綜合評價(jià)，能夠系統(tǒng)、準(zhǔn)確評價(jià)秸稈的優(yōu)劣，本研究以藏區(qū)9 個(gè)青稞品種秸稈為材料，對其干物質(zhì)、粗蛋白、中性膳食纖維、酸性膳食纖維、可溶性糖、鈣、磷等11個(gè)指標(biāo)成分含量進(jìn)行測定，運(yùn)用相關(guān)分析、主成分分析進(jìn)行綜合評價(jià)，以期全面、客觀地評價(jià)青稞秸稈品質(zhì)的優(yōu)劣，為藏區(qū)青稞秸稈的利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院選育的3 個(gè)六棱青稞品種：藏青320、藏青2000、QB16，6個(gè)二棱品系：QTB11、QTB13、QTB16、QTB17、QTB23、QTB25。

于2017 年4 月底種植于西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)研究所試驗(yàn)地，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，三次重復(fù)，每小區(qū)種植10 行，行距20 cm，行長6.67 m，小區(qū)面積2 m×6.67 m=13.34 m2，播量：450粒/行，試驗(yàn)各小區(qū)統(tǒng)一種植、管理。在青稞蠟熟期分別隨機(jī)采集每個(gè)品種的秸稈，剪碎充分混勻后用四分法取樣1 000 g。

1.2 指標(biāo)測定及方法

秸稈樣品經(jīng)60 ℃烘24 h，粉碎過40目篩，得待測樣品。干物質(zhì)（dry matter，DM）按GB/T 6435—2014常壓恒溫干燥法測定；粗灰分（Ash）采用GB/T 6438—2007高溫灼燒法測定；粗蛋白質(zhì)（crude protein，CP）采用GB/T 6433—1994 中凱氏定氮法測定；粗脂肪（ether extract，EE）采用索氏抽提法測定；粗纖維（crude fiber，CF）采用GB/T 6434—2006 中過濾法測定；酸性洗滌纖維（acid detergent fiber，ADF）按GB/T 20805—2006 測定；中性洗滌纖維（neutral detergent fiber，NDF）按GB/T 20806—2006測定；酸性洗滌木質(zhì)素（acid detergent lignin，ADL）、鈣（Ca）、磷（P）含量測定分別按照國標(biāo)GB/T 20805—2006、GB/T 6436—2002、GB/T 6437—2002的方法測定；可溶性糖測定參照GNJ/JZX 069—2004蒽酮比色法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用SPSS19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析、主成分分析。主成分分析能將有相關(guān)性的指標(biāo)降維成幾個(gè)相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，但又能反映原來絕大多數(shù)的因素信息。本研究以干物質(zhì)、粗灰分、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪，粗纖維、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌木質(zhì)素、可溶性糖、鈣、磷11 個(gè)飼用指標(biāo)構(gòu)建綜合評價(jià)模型來量化評估青稞秸稈的飼用品質(zhì)。

利用隸屬函數(shù)法與主成分分析相結(jié)合進(jìn)行綜合評價(jià)：在主成分分析前，因?yàn)檫@些指標(biāo)的量綱不統(tǒng)一，需要用隸屬函數(shù)法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，按公式（1）對各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變換后各指標(biāo)數(shù)據(jù)的平均值為0，方差為1，呈正態(tài)分布。使用SPSS19.0軟件進(jìn)行主成分分析，得到各樣品的主成分分值（Fi），以每個(gè)主成分分值Fi乘以相對應(yīng)的貢獻(xiàn)率Ei，最后相加得到綜合得分D，見公式（2）[6]。

式中：S（in）——第n 個(gè)樣品第i 指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)經(jīng)轉(zhuǎn)化后的隸屬函數(shù)值；

Xin——n個(gè)樣品第i指標(biāo)的原始測定值；

Ximax、Ximin——分別為所有樣品中第i 個(gè)指標(biāo)的最大值和最小值；

D——綜合得分；

Fi——第i個(gè)主成分分值；

Ei——第i個(gè)公因子的方差貢獻(xiàn)率。

利用Excel 對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，SPSS19.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析、因子分析；其中變異系數(shù)的計(jì)算公式為：變異系數(shù)(%)=（標(biāo)準(zhǔn)偏差/平均值）×100。

2 結(jié)果

2.1 青稞品種秸稈的營養(yǎng)品質(zhì)分析（見表1）

表1 青稞秸稈的營養(yǎng)品質(zhì)分析

表1（續(xù)） 青稞秸稈的營養(yǎng)品質(zhì)分析

由表1 可知，青稞品種秸稈的營養(yǎng)成分中，9 個(gè)青稞品種秸稈的干物質(zhì)含量分布于86.5%～90.7%之間，平均含量為88.78%，品種間差異較小，變異系數(shù)為1.256%；粗蛋白質(zhì)含量在2.00%～4.70%之間，平均含量為3.43%，變異系數(shù)為23.162%；粗脂肪含量分布在0.53%～1.30%之間，平均含量為0.92%，變異系數(shù)為26.323%；青稞秸稈中粗纖維的含量在41.44%～51.70%之間，平均含量為46.32%；中性洗滌纖維含量在60.2%～90.1%之間，平均含量為73.09%，酸性洗滌纖維含量分布在43.60%～53.90%之間，平均含量為48.70%；酸性洗滌木質(zhì)素含量在26.77%～41.94%之間，變異系數(shù)為13.610%。青稞秸稈灰分含量平均值為5.33%，變化范圍在4.10%～6.50%；可溶性糖變化范圍在4.30%～20.90%之間，平均為10.59%；鈣含量在1.98～3.46 g/kg 之間，磷含量在0.36～1.15 g/kg之間。

2.2 不同青稞品種秸稈營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析（見表2）

表2 不同營養(yǎng)指標(biāo)相關(guān)性分析

對青稞秸稈營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，揭示個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)程度。表2結(jié)果顯示，粗蛋白質(zhì)與中性洗滌纖維、灰分、酸性洗滌木質(zhì)素之間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；粗脂肪與磷含量呈極顯著正相關(guān)性（P＜0.01）；與鈣含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；粗纖維與可溶性糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；中性洗滌纖維含量與酸性洗滌木質(zhì)素含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與磷含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與可溶性糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；酸性洗滌纖維含量與可溶性糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；灰分與鈣含量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與酸性洗滌木質(zhì)素和磷含量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；酸性洗滌木質(zhì)素含量與可溶性糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；鈣含量與磷含量之間呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）；其他指標(biāo)之間無顯著相關(guān)性。以上測定的11項(xiàng)指標(biāo)間均存在不同程度的相關(guān)性，說明指標(biāo)間存在信息重疊，不能直接作為準(zhǔn)確評價(jià)的主要影響因素。

2.3 不同青稞品種秸稈營養(yǎng)品質(zhì)性狀主成分分析

若評價(jià)指標(biāo)間存在相關(guān)性，容易造成提供的信息出現(xiàn)重疊，導(dǎo)致得不出一個(gè)相對簡易的規(guī)律。主成分分析能將有相關(guān)性變量壓縮成少量的綜合指標(biāo)。根據(jù)不同青稞品種秸稈營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的數(shù)據(jù)，按公式（1）將數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)行主成分分析，得到載荷矩陣跟主成分矩陣。

初始因子載荷矩陣（表3），每個(gè)載荷量表示主成分與對應(yīng)變量間的相關(guān)系數(shù)。用主成分載荷矩陣中的數(shù)據(jù)除以主成分相對應(yīng)的特征值再開平方根，便可計(jì)算出兩個(gè)主成分中每一個(gè)指標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)，及特征向量A1、A2、A3、A4。

表3 主成分在各品質(zhì)指標(biāo)上的因子載荷矩陣

依據(jù)特征值＞1的原則提取得主成分。本研究提取了4 個(gè)主成分（表3、表4），累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)到95.07%，解釋了絕大部分信息。主成分1在中性洗滌纖維、磷和可溶性糖上的載荷值較大；主成分2 在粗纖維上的載荷值較大；主成分3、主成分在粗脂肪上的載荷值較大。其中主成分1 方差貢獻(xiàn)率最大，為48.002%；主成分2 的貢獻(xiàn)率為23.918%，主成分3 的貢獻(xiàn)率為13.961%，主成分4的貢獻(xiàn)率為9.188%。

表4 主成分提取分析

2.4 不同青稞品種秸稈營養(yǎng)品質(zhì)綜合評價(jià)

主成分是原各指標(biāo)的線性組合關(guān)系，各指標(biāo)的權(quán)數(shù)為特征向量，表示各單項(xiàng)指標(biāo)對于主成分的重要程度。根據(jù)主成分計(jì)算公式，可得到4個(gè)主成分與原來11個(gè)營養(yǎng)指標(biāo)的線性組合，公式如下：

依據(jù)因子載荷矩陣?yán)塾?jì)貢獻(xiàn)率提取的4 個(gè)主成分分值及相應(yīng)的貢獻(xiàn)率，建立青稞秸稈飼草品質(zhì)評價(jià)的數(shù)學(xué)模型[F綜合=（48.002F1+23.918F2+13.961F3+9.188F4）/100]。在主成分分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)綜合得分模型計(jì)算不同青稞秸稈的綜合得分，結(jié)果如表5，綜合得分越高表明青稞秸稈的綜合品質(zhì)越好。9 個(gè)青稞品種飼草綜合得分排序結(jié)果為：藏青320＞QB16＞QTB23＞QTB25＞藏青2000＞QTB17＞QTB13＞QTB11＞QTB16。

表5 不同青稞品種秸稈的營養(yǎng)品質(zhì)預(yù)測評價(jià)結(jié)果

3 討論與結(jié)論

干物質(zhì)中粗纖維含量在18%以上的飼料稱為粗飼料，粗飼料是牲畜的主要食物，能夠提供機(jī)體所需的基本能量及養(yǎng)分[7-8]，而秸稈就是其中的一種粗飼料。根據(jù)粗飼料分級指數(shù)（GI），營養(yǎng)價(jià)值是飼料飼用價(jià)值量化評估的主要技術(shù)參數(shù)，也是飼料科學(xué)理論最重要的核心部分[9]。為提高青稞秸稈的利用及滿足草食動(dòng)物對營養(yǎng)的需求，了解秸稈的營養(yǎng)品質(zhì)很有必要。一般來說，秸稈類飼料中含有較高的中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維，較低的粗蛋白質(zhì)[10]。本試驗(yàn)所測青稞秸稈的粗蛋白含量在2.49%～4.70%之間，中性洗滌纖維含量在66.00%～87.10%之間，酸性洗滌纖維含量分布在46.50%～53.90%之間，營養(yǎng)價(jià)值較低。與呂振武等[11]研究結(jié)果一致，粗蛋白質(zhì)的變化范圍在2.03%～3.28%之間，中性洗滌纖維含量為60.2%～77.2%，酸性洗滌纖維含量分布在45.57%～55.36%。粗蛋白質(zhì)是家畜必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)，蛋白質(zhì)含量的高低，對飼料品質(zhì)影響較大[12]；中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維影響飼草的消化率、采食率及適口性[13-14]。

近年來，主成分分析法廣泛應(yīng)用于各種作物及飼草的評價(jià)中，通過相關(guān)性分析能夠把多個(gè)相關(guān)變量變?yōu)閹讉€(gè)少數(shù)綜合變量，既考慮了各個(gè)評價(jià)因子的單方面作用，又考慮了評價(jià)因子之間的相互作用[15]，能夠避免單一因素分析造成的結(jié)果準(zhǔn)確性差。袁翠林等[16]通過對山東省羊常用粗飼料營養(yǎng)價(jià)值評定，表明以單一常規(guī)養(yǎng)分指標(biāo)綜合評定10 種粗飼料中營養(yǎng)價(jià)值結(jié)果不同，說明單一指標(biāo)不能準(zhǔn)確評定粗飼料的營養(yǎng)價(jià)值。楊彥忠等[17]通過主成分分析綜合評價(jià)了甘肅莊浪一年生飼草生產(chǎn)性能，對飼草品質(zhì)有較高的客觀、準(zhǔn)確地評價(jià)。康健等[18]應(yīng)用主成分和聚類分析方法以粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、中性和酸性洗滌纖維等為指標(biāo)對靜寧地區(qū)10 種作物秸稈營養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)，能夠有效地去除飼草作物秸稈品質(zhì)價(jià)值的主觀成分。林真等[19]應(yīng)用主成分分析及聚類分析方法評價(jià)了華北地區(qū)18 個(gè)玉米品種秸稈的飼用品質(zhì)，兩種方法評價(jià)結(jié)果完全一致。

本研究基于主成分分析綜合評價(jià)青稞秸稈的飼用品質(zhì)，綜合考慮了干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、可溶性糖、鈣、磷等11個(gè)營養(yǎng)因子，避免了評價(jià)體系中，只考慮粗蛋白質(zhì)、纖維等幾個(gè)少數(shù)指標(biāo)，更合理的對同一種作物進(jìn)行品質(zhì)優(yōu)劣的比較。9個(gè)青稞秸稈品種飼用價(jià)值按大小排序?yàn)椴厍?20＞QB16＞QTB23＞QTB25＞藏青2000＞QTB17＞QTB13＞QTB11＞QTB16。

青稞為青藏高原主要的農(nóng)作物，就西藏地區(qū)而言，如何高效利用青稞秸稈關(guān)鍵是青稞秸稈飼料化，解決這一問題的關(guān)鍵在于將秸稈充分利用到畜牧業(yè)上，即將農(nóng)作物秸稈轉(zhuǎn)化為飼料應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)，建立秸稈—飼料—養(yǎng)殖的秸稈循環(huán)利用模式。而對藏區(qū)秸稈進(jìn)行綜合的品質(zhì)評價(jià)是研究的基礎(chǔ)，本文只對9種青稞秸稈進(jìn)行飼用品質(zhì)的評價(jià)，今后需擴(kuò)大到對全區(qū)青稞秸稈飼用品質(zhì)的評價(jià)。