紅三葉種質(zhì)資源營養(yǎng)價值灰色關(guān)聯(lián)度分析

徐遠(yuǎn)東，冉啟凡

(重慶市畜牧科學(xué)院/重慶市草業(yè)工程技術(shù)研究中心，重慶 400015)

【研究意義】紅三葉(TrifoliumpratenseL.)是三葉草屬中種植最廣泛的一種多年生豆科牧草，原產(chǎn)于小亞細(xì)亞和歐洲東南部[1]。其適宜的生長溫度為20～25 ℃，在前蘇聯(lián)、阿根廷、智利、哥倫比亞、墨西哥、美國等地區(qū)廣泛種植利用。該類草種耐霜凍、耐刈割，是廣泛種植利用的白三葉和紫花苜蓿的一種替代草種。俄羅斯擁有前蘇聯(lián)搜集的全部植物種質(zhì)資源，但其在庫存資源的繁殖更新和評價利用方面后勁不足。北美在紅三葉的研究利用和生產(chǎn)方面居世界前列，育成了許多優(yōu)良品種[2]。我國登記的紅三葉品種僅岷山、巴東、巫溪3個，在紅三葉的資源育種方面還處于相對落后局面，因此開展紅三葉種質(zhì)資源的評價工作，對促進(jìn)紅三葉育種具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】國內(nèi)部分單位對紅三葉開展了研究工作，研究方向主要是農(nóng)藝性狀評價、生長適應(yīng)性觀察和抗逆性[3-8]，其中，趙娜[9]采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對不同生長年限紅三葉生產(chǎn)性能、營養(yǎng)價值進(jìn)行了比較研究。也有單位利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法開展了對其他牧草營養(yǎng)價值的評價研究，例如，田兵[10]利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對42種貴州的野生牧草資源進(jìn)行了評價，張本瑜[11]、吳芳[12]利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對百脈根營養(yǎng)價值進(jìn)行了評價?；疑P(guān)聯(lián)度分析法在飼草營養(yǎng)價值的評價方面展現(xiàn)出了較強(qiáng)的實(shí)用性?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】以30份紅三葉資源材料開花期營養(yǎng)成分?jǐn)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，引入相對飼喂價值指標(biāo)，利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法開展紅三葉營養(yǎng)價值評價?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過對30份引進(jìn)紅三葉資源營養(yǎng)價值的評價，探索紅三葉營養(yǎng)價值評價的有效方法，篩選營養(yǎng)價值優(yōu)良的資源材料，以期為紅三葉優(yōu)異材料的選育研究提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于重慶市畜牧科學(xué)院牧草資源圃(南川區(qū)三泉鎮(zhèn)蓮花村)，經(jīng)度107.364 469°，緯度29.100 85°，海拔1403 m，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，降水豐沛，雨熱同季。該地區(qū)為中山地貌，土壤屬黃壤土，酸性。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

供試紅三葉種質(zhì)材料30份，來自于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，序號及資源編號見表1。試驗(yàn)材料于2016年秋季開始播種，營養(yǎng)指標(biāo)測定于2017年秋季進(jìn)行。將供試30份紅三葉資源種子單獨(dú)種植于試驗(yàn)田，每個資源小區(qū)面積4 m2(2 m×2 m)，行距40 cm×40 cm；隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)；試驗(yàn)期間統(tǒng)一按常規(guī)管理。

1.3 營養(yǎng)成分測定方法

在紅三葉開花期采樣，采用105 ℃烘干法測定干物質(zhì)；粗蛋白含量，凱氏定氮法；粗脂肪含量，索氏法；中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維，按Van Soest的方法進(jìn)行中性洗滌劑處理和酸性洗滌劑處理獲得；粗灰分，干灰化法；鈣含量，高錳酸鉀法；磷含量，鉬黃分光光度法[13]。每個樣品重復(fù)3次。采用公式換算出相對飼喂價值[14]。

RFV=[DMI(%BW)×DDM(%DM)]/1.29

(1)

式中，DMI為粗飼料干物質(zhì)的隨意采食量，單位為占動物體重的百分比，即 %BW；DDM為可消化的干物質(zhì)，單位為 %DM；RFV為相對飼喂價值。

DMI與DDM的預(yù)測模型為：

DMI(%BW)=120/NDF(%DM)

(2)

DDM(%DM)=88.9-0.779ADF(%DM)

(3)

(2)(3)式中，NDF為中性洗滌纖維，ADF為酸性洗滌纖維。

1.4 數(shù)據(jù)分析與評價方法

采用Excel對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理。運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論[15]，將供試30份紅三葉材料視為一個灰色系統(tǒng)，每一份材料為該系統(tǒng)的一個因素，分析該系統(tǒng)中的每份材料間的聯(lián)系程度即關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)度越大，表示材料間的相似程度越高。人為構(gòu)建一個紅三葉的參考品種X0，將參考品種X0的營養(yǎng)指標(biāo)含量作為參考數(shù)列[X0(1)，X0(2)......，X0(N)]，每種紅三葉材料的營養(yǎng)成分含量為比較數(shù)列Xi，計(jì)算各紅三葉材料的營養(yǎng)指標(biāo)含量與參考數(shù)列的關(guān)聯(lián)度，以評價其營養(yǎng)價值高低。按圖1計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)。

ξ{x0(k)，xi(k)}=

將每個紅三葉材料的各營養(yǎng)指標(biāo)與參考品種相應(yīng)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)取算術(shù)平均值，即得等權(quán)關(guān)聯(lián)度。由于各營養(yǎng)成分對營養(yǎng)價值高低貢獻(xiàn)不同，因此需采用加權(quán)關(guān)聯(lián)度法評價營養(yǎng)價值高低，即根據(jù)營養(yǎng)成分在營養(yǎng)價值貢獻(xiàn)的高低賦予權(quán)重值WK，權(quán)重系數(shù)根據(jù)以往研究和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行賦值。本研究中n=9，為營養(yǎng)指標(biāo)數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)成分含量及飼喂價值變異性分析

30份供試材料的營養(yǎng)價值和相對飼喂價值見表1、表2，其中變異幅度最大的是磷(變異系數(shù)達(dá)到18.42 %)，遠(yuǎn)高于其他營養(yǎng)指標(biāo)；變異幅度最小的是干物質(zhì)(變異系數(shù)為0.47 %)；其他指標(biāo)處于中間位置。

干物質(zhì)最高的是zxy2009p-6146(94.93 %)，最低的是zxy2009p-6328(93.02 %)；粗蛋白最高的是zxy2009p-6328(17.59 %)，最低的是250790(10.95 %)；粗脂肪最高的是zxy2009p-6335(3.54 %)，最低的是zxy2009p-5814(2.10 %)；粗灰分最高的是zxy2009p-6328(9.61 %)，最低的是250790(6.16 %)；相對飼喂價值最高的是zxy2009p-6328(156.22)，最低的是zxy2010p-7828(116.79)。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析

2.2.1 確定參考數(shù)列 牧草的消化率是評價其營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。牧草中可消化營養(yǎng)物質(zhì)的含量越高，牧草的消化率也就越高，表明其營養(yǎng)價值越大[10]。從營養(yǎng)價值來看，干物質(zhì)、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分、鈣、磷和RFV等直接影響家畜的生長發(fā)育。因此這7個指標(biāo)的測定值越高，說明牧草的營養(yǎng)價值越高、品質(zhì)越好；選取其最大值組成最優(yōu)集[11]。對于中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維因其含量與消化率呈負(fù)相關(guān)，因而在一定程度上，其含量越低越好；選取其最小值組成最優(yōu)集，參考數(shù)列為{X0(k)}=(94.93,17.59,3.54,39.32,29.31,9.61,1.11,0.42,156.22 )。

表1 供試紅三葉材料營養(yǎng)成分含量及相對飼喂價值

表2 供試紅三葉材料營養(yǎng)指標(biāo)變異性分析

2.2.2 求關(guān)聯(lián)系數(shù) 先對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，本文采用初值化處理方法，即各測定值除以參考數(shù)列的相應(yīng)值，得到一新的數(shù)列，然后求絕對差，并按公式計(jì)算出關(guān)聯(lián)系數(shù)陣(表3)。

2.2.3 求關(guān)聯(lián)度 根據(jù)關(guān)聯(lián)系數(shù)陣計(jì)算得到各材料牧草營養(yǎng)價值與參考數(shù)列之間的等權(quán)關(guān)聯(lián)度，即各種營養(yǎng)成分同等重要條件下的關(guān)聯(lián)度?？紤]到牧草中各營養(yǎng)成分對營養(yǎng)價值高低的貢獻(xiàn)不同，需采用加權(quán)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行評價，即根據(jù)各種營養(yǎng)成分在營養(yǎng)價值中的重要性賦權(quán)重值WK，權(quán)重系數(shù)根據(jù)以往研究的結(jié)果、征詢專家意見和經(jīng)驗(yàn)來確定(表3)。再根據(jù)加權(quán)關(guān)聯(lián)度公式計(jì)算得到加權(quán)關(guān)聯(lián)度(表4)。

2.2.4 營養(yǎng)價值評價 根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析法的原理，理論上可以認(rèn)為，參考品種的營養(yǎng)價值是最好的，實(shí)測樣品與參考品種的關(guān)聯(lián)度越高，其營養(yǎng)價值越高。由此得出，實(shí)測樣品中，營養(yǎng)價值最高的是zxy2009p-6328(ri′=0.82)，zxy2009p-6335(ri′=0.77)；營養(yǎng)價值最低的是zxy2010p-5814(ri′=0.39)，zxy2009p-7361(ri′=0.40)。由等權(quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度得到的結(jié)論基本相同，兩種關(guān)聯(lián)度排序的spearman相關(guān)系數(shù)為rs=0.980，達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，表明兩種關(guān)聯(lián)度排序高度相關(guān)。

表3 紅三葉材料營養(yǎng)價值的關(guān)聯(lián)系數(shù)

表4 紅三葉材料營養(yǎng)價值的灰色關(guān)聯(lián)度

根據(jù)加權(quán)關(guān)聯(lián)度大小規(guī)定：ri′≥0.7，營養(yǎng)價值優(yōu)；0.6≤ri′<0.7，營養(yǎng)價值良；0.5≤ri′<0.6ri′，營養(yǎng)價值中等；ri′<0.5，營養(yǎng)價值較差。可知營養(yǎng)價值優(yōu)的有2份，為zxy2009p-6328和zxy2009p-6335；營養(yǎng)價值良好的有6份，營養(yǎng)價值中等的有11份，營養(yǎng)價值較差的有11份(表4)。

3 討 論

灰色系統(tǒng)理論最早由華中理工大學(xué)鄧聚龍教授提出[16]，通過該方法處理原始數(shù)據(jù)，具有表格化、計(jì)算簡便、精確度和量化程度高等優(yōu)點(diǎn)，該方法在社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[17]?；疑P(guān)聯(lián)度分析法在其他牧草資源營養(yǎng)價值的評價上也有報(bào)道[10-12]。本文運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對30份紅三葉種質(zhì)資源進(jìn)行營養(yǎng)價值評價，綜合考慮了干物質(zhì)、粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、粗灰分、鈣、磷和相對飼喂價值共9個營養(yǎng)因子，其中相對飼喂價值有助于全面客觀評價飼草的營養(yǎng)利用價值[14]。采用加權(quán)關(guān)聯(lián)度分析法評價營養(yǎng)價值，其中權(quán)重系數(shù)的確定對評價結(jié)果有很大的影響，不同的權(quán)重確定方法由于都有人為因素的參與，存在一定的缺陷性[18]。本文根據(jù)營養(yǎng)因子對營養(yǎng)價值的貢獻(xiàn)大小賦予相應(yīng)的權(quán)重是適當(dāng)?shù)?，等?quán)關(guān)聯(lián)度和加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序的spearman相關(guān)系數(shù)為0.980，達(dá)到極顯著水平，表明兩種關(guān)聯(lián)度高度相關(guān)，說明試驗(yàn)確定的權(quán)重值及營養(yǎng)成分含量的差異并未對評價結(jié)果造成顯著影響，雙重檢驗(yàn)更加肯定了分析結(jié)果的可靠性。

牧草粗蛋白質(zhì)和粗纖維的含量是決定牧草營養(yǎng)品質(zhì)的主要因子。一般認(rèn)為粗蛋白含量較高、粗纖維含量越低的牧草，其飼用價值也就越高[19]。本次試驗(yàn)篩選出2份營養(yǎng)價值優(yōu)秀的材料——zxy2009p-6328、zxy2009p-6335，粗蛋白分別為17.59 %、16.46 %，均位于供試材料粗蛋白的前列，而酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量均較低。篩選材料的營養(yǎng)指標(biāo)值與理論參考數(shù)列最接近，這說明篩選結(jié)果是有效的。

4 結(jié) 論

本文利用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對紅三葉種質(zhì)資源的營養(yǎng)價值進(jìn)行評價，進(jìn)行了一次有意義的探索。采用加權(quán)關(guān)聯(lián)度評價方法，篩選出2份營養(yǎng)價值優(yōu)良的資源材料——zxy2009p-6328、zxy2009p-6335，粗蛋白分別為17.59 %、16.46 %，在開花期即具有相對較高的粗蛋白含量，營養(yǎng)價值豐富，可為下一步紅三葉選育工作提供基礎(chǔ)。