蠶豆花莢期疏枝飼用和肥用成分分析

劉彩玲，李程勛，葉紅云,3，何春梅，王利民，黃毅斌 ，李愛萍，曾承傳

（1. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，福建 福州 350013；2. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，福建 福州350013；3. 福建農(nóng)林大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，福建 福州 350002；4. 福建閩紫種業(yè)有限公司，福建 福州 350013）

0 引言

【研究意義】蠶豆（Vicia fabaL.）是南方重要的冬種豆科作物，福建全省蠶豆年播種面積約0.67 萬hm2，因其具有高蛋白、低脂肪、富淀粉的特點(diǎn)，是重要的糧食、蔬菜、副食、飼草、綠肥和養(yǎng)地作物[1-2]。疏枝是指在蠶豆花莢期通過控制無效生物量來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的田間管理措施[1,2-4]，在田間管理過程中，大多疏枝被農(nóng)戶棄之田頭，存在著資源浪費(fèi)、污染環(huán)境等問題。充分利用這些疏枝，不僅能解決田間疏枝落葉堆積問題，還可以提高蠶豆資源的利用率?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前關(guān)于蠶豆疏枝的研究大部分聚焦在對(duì)產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的影響。李愛萍等[2,4]發(fā)現(xiàn)疏枝可提高產(chǎn)量、改善青莢外觀品質(zhì)。宋度林[5]發(fā)現(xiàn)通過疏枝可提高大粒型蠶豆3粒莢的比例，提高蠶豆商品性。付福全等[6]發(fā)現(xiàn)蠶豆花莢期對(duì)氮、磷、鉀3種養(yǎng)分的吸收量占總吸收量的50%左右，莖葉中積累大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)尚未完全轉(zhuǎn)化。也有學(xué)者對(duì)青莢收獲后的青梗養(yǎng)分和利用方式進(jìn)行探討。研究發(fā)現(xiàn)利用蠶豆秸稈喂養(yǎng)能有效改善魚肉品質(zhì)[7]，提高豬肉品質(zhì)和屠宰率[8]，增加奶牛產(chǎn)奶量[9]。若作為綠肥還田能夠改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤養(yǎng)分含量。其中土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀含量分別提高11.94%、54.17%、29.63%、17.78%，土壤鹽分以及pH值分別降低7.76%和1.62%[10-11]。由此推測(cè)花莢期蠶豆疏枝同樣具有較高的營(yíng)養(yǎng)成分，加上蠶豆花莢期是生理活動(dòng)最旺盛時(shí)期，是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)階段，養(yǎng)分主要供給地上部生長(zhǎng)，進(jìn)一步說明了疏枝具有探索營(yíng)養(yǎng)成分研究?jī)r(jià)值。【本研究切入點(diǎn)】但關(guān)于花莢期蠶豆疏枝的養(yǎng)分含量、品質(zhì)成分及其利用還有待深入探討?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在福建地區(qū)通過收集花莢期蠶豆疏枝并測(cè)定其養(yǎng)分含量和品質(zhì)成分，探討花莢期蠶豆疏枝作為飼草和綠肥應(yīng)用的價(jià)值，以期篩選出花莢期營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、品質(zhì)好的蠶豆品種，探索提高蠶豆花莢期疏枝綜合利用價(jià)值的有效途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省連江縣馬鼻鎮(zhèn)館讀村（119°38′25″E，26°21′27″N），前茬作物是花椰菜（Brassica oleraceaL.var. botrytisL.）。成土母質(zhì)為低丘紅壤坡積物，土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)：pH 5.76，有機(jī) 質(zhì)24.6 g·kg-1，堿 解 氮140.07 mg·kg-1，速 效 磷95.79 mg·kg-1，速效鉀211.40 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，參試品種（系）共11個(gè)（表1），于2018年11月5日播種。每個(gè)品種重復(fù)3次，共計(jì)33個(gè)小區(qū)，每個(gè)品種小區(qū)面積18 m2，試驗(yàn)地周圍設(shè)保護(hù)行或保護(hù)區(qū)。在花莢期進(jìn)行疏枝，并采集疏枝的枝條進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分、品質(zhì)含量等的分析。田間管理參照《大粒青蠶豆人工春化及栽培技術(shù)規(guī)程》[12]。花莢期每小區(qū)隨機(jī)選取3份蠶豆疏枝樣品烘干至恒重，計(jì)算鮮干比和干草產(chǎn)量。并測(cè)定植株肥用成分指標(biāo)：氮（Nitrogen，N）、磷（Phosphorus，P）、鉀（Potassium，K）、有 機(jī) 質(zhì)（Soil organic matter，SOM）；肥用指標(biāo)測(cè)定參照魯如坤的方法[13]。飼用成分指標(biāo)：粗蛋白（Crude protein，CP）、粗脂肪（Ether extract，EE）、粗纖維（Crude fiber，CF）、粗灰分（Ash）、中性洗滌性纖維（Neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗滌性纖維（Acid detergent fiber，ADF）和酸性洗滌木質(zhì)素（Acid detergent lignin，ADL）；飼用指標(biāo)測(cè)定參照楊勝[14]的方法。另外取花莢期蠶豆單株地上部和地下部進(jìn)行稱重，測(cè)定莖葉比、根冠比。

表 1 參試11份蠶豆種質(zhì)資源Table 1 Eleven varieties of broad bean plants

1.3 計(jì)算公式

相對(duì)飼用價(jià)值（Relative feed value，RFV）=（88.9-0.779×ADF）×（120/NDF）/1.29[15]；

養(yǎng) 分 截 獲 量（Nutrient accumulate）=NC×DM[16]，NC（Nutrient content）為養(yǎng)分含量，DM（Dry matter）為干物質(zhì)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果，采用SPSS 19.0軟件對(duì)不同品種各個(gè)參數(shù)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 作為飼草利用的營(yíng)養(yǎng)成分分析

結(jié)果（表2）表明不同蠶豆品種（系）疏枝營(yíng)養(yǎng)成分均略有差異，其中陵西一寸粗蛋白含量顯著高于其余參試品種（系）（P＜0.05），通蠶鮮10號(hào)粗脂肪含量顯著高于I1（P＜0.05）、通09-110-1、陵西一寸；陵西一寸粗纖維含量顯著低于I1、I2、I4、通蠶鮮7號(hào)、日本大白皮、通09-110-1（P＜0.05）；I1、I3、通蠶鮮6號(hào)、通蠶鮮8號(hào)粗灰分均低于13.0%，其中I3含量最低。

表 2 不同蠶豆品種（系）疏枝營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)含量比較Table 2 Nutritional quality of branches from varieties of broad beans

2.2 飼用價(jià)值和品質(zhì)分析

不同蠶豆品種（系）疏枝洗滌纖維素含量及相對(duì)飼用價(jià)值呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律變化（表3），即洗滌纖維含量越低，蠶豆疏枝的飼用價(jià)值就越高。由相對(duì)飼用價(jià)值可知，11個(gè)蠶豆品種（系）飼草的品質(zhì)順序?yàn)橥ㄐQ鮮6號(hào)＞陵西一寸＞I3＞通蠶鮮8號(hào)＞通蠶鮮10號(hào)＞通蠶鮮7號(hào)＞通09-110-1＞日本大白皮＞I2＞I1＞I4。

飼草的粗蛋白和纖維素含量是品質(zhì)評(píng)價(jià)的兩大考慮因素，飼草品質(zhì)等級(jí)劃分參考豆科牧草的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)[17]。參試蠶豆疏枝粗蛋白含量為19.33%～26.13%（表2），品質(zhì)為一級(jí)以上；I3、通蠶鮮6號(hào)、通蠶鮮8號(hào)、通蠶鮮10號(hào)、陵西一寸酸性洗滌纖維素含量為35.20%～37.97%（表3），介于一級(jí)和二級(jí)之間，其余品種介于二級(jí)到三級(jí)之間；I3、通蠶鮮6號(hào)、通蠶鮮7號(hào)、通蠶鮮8號(hào)、通蠶鮮10號(hào)、陵西一寸中性洗滌性纖維素為47.70%～51.53%（表3），介于二級(jí)和三級(jí)之間，其余品種為三級(jí)到四級(jí)之間。綜合評(píng)價(jià)可知，I3、通蠶鮮6號(hào)、通蠶鮮8號(hào)、通蠶鮮10號(hào)、陵西一寸屬于二級(jí)偏上水平，通蠶鮮7號(hào)屬于二級(jí)偏下水平，I1、I2、I4、通09-110-1、日本大白皮屬于四級(jí)偏上水平。

表 3 不同蠶豆品種（系）疏枝飼用價(jià)值比較Table 3 Feeding value of pruned branches from broad bean plants

2.3 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)的相關(guān)性

比較不同蠶豆品種（系）疏枝產(chǎn)量可知（表4），I1、I2、I4、通蠶鮮8號(hào)、通09-110-1花莢期疏枝干物質(zhì)產(chǎn)量均大于2.0 kg·hm-2。其中，通09-110-1干物質(zhì)產(chǎn)量最高，為2.54 kg·hm-2，顯著高于通蠶鮮7號(hào)和通蠶鮮10號(hào)（P＜0.05）。另外，不同蠶豆品種（系）間花莢期莖葉比、鮮干比、根冠比均有差異。根冠比與干物質(zhì)產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），莖葉比與飼用價(jià)值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）（表5）。

表 4 不同蠶豆品種（系）農(nóng)藝性狀差異比較Table 4 Agronomical characteristics of varieties of broad bean plants

表 5 農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)的相關(guān)系數(shù)Table 5 Correlation coefficient between yield and agronomical characteristic of broad bean varieties

2.4 作為綠肥利用的養(yǎng)分分析

結(jié)果（表6）表明，不同蠶豆品種間蠶豆花莢期疏枝養(yǎng)分截獲量均有差異。其中，氮養(yǎng)分截獲量大于60 kg·hm-2的品種為I2、I4、通蠶鮮8號(hào)、通09-110-1、陵西一寸；磷養(yǎng)分截獲量大于10 kg·hm-2的品種為I4、通蠶鮮8號(hào)、通09-110-1；鉀養(yǎng)分截獲量多于90 kg·hm-2的品種為I2、I4、通蠶鮮8號(hào)、通09-110-1；有機(jī)質(zhì)截獲量多于1.5 t·hm-2的品種為I2和通09-110-1。

表 6 不同蠶豆品種（系）疏枝養(yǎng)分截獲量比較Table 6 Nutrient uptakes of pruned branches from broad bean plants

3 討論與結(jié)論

3.1 蠶豆花莢期疏枝作為飼草作物的價(jià)值

蠶豆花莢期是莖、葉生長(zhǎng)速度的最快期，莖葉占植株總重的87%，一般可達(dá)40～50 d。莖葉中積累大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)尚未完全轉(zhuǎn)化[1]，采收疏枝作飼草投喂牲畜具有較好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；經(jīng)過牲畜過腹還田，還可作為優(yōu)質(zhì)畜肥。研究發(fā)現(xiàn)蠶豆鮮草的N、K含量都超過了素有“牧草之王”的紫花苜蓿[18]，其秸稈的蛋白質(zhì)含量及蛋白質(zhì)消化率高于水稻、玉米、高粱、大豆等作物，鈣和鎂含量更是高于蠶豆莢果[3,19-20]。這些結(jié)果都為蠶豆莖葉可作為飼草提供了科學(xué)依據(jù)。相對(duì)飼用價(jià)值是當(dāng)前飼草銷售市場(chǎng)及飼草品質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的重要載體，飼用價(jià)值越高，品質(zhì)越好[16]，蛋白質(zhì)與纖維含量是品質(zhì)評(píng)價(jià)最主要的指標(biāo)[21]。另外，飼草以收獲植株地上部的莖、葉等生物量為主。因此，莖葉比和鮮干比也是衡量品質(zhì)的重要指標(biāo)。葉片比例越高，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量就越多；鮮干比高蛋白質(zhì)的含量就高，適口性就越好[22-23]。本研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)相對(duì)飼用價(jià)值花莢期蠶豆疏枝作為飼草的品質(zhì)排序?yàn)橥ㄐQ鮮6號(hào)＞陵西一寸＞I3＞通蠶鮮8號(hào)＞通蠶鮮10號(hào)＞通蠶鮮7號(hào)＞通09-110-1＞日本大白皮＞I2＞I1＞I4。由等級(jí)劃分評(píng)價(jià)可知，I3、通蠶鮮6號(hào)、通蠶鮮8號(hào)、通蠶鮮10號(hào)、陵西一寸屬于二級(jí)偏上水平，通蠶鮮7號(hào)屬于二級(jí)偏下水平，I1、I2、I4、通09-110-1、日本大白皮屬于四級(jí)偏上水平。與相對(duì)飼用價(jià)值分析結(jié)果一致；另外，依據(jù)莖葉比和鮮干比可知莖葉比越小，鮮干比越大，飼草品質(zhì)越優(yōu)，進(jìn)一步驗(yàn)證了該結(jié)果。綜上，I3、通蠶鮮6號(hào)、通蠶鮮8號(hào)、通蠶鮮10號(hào)、陵西一寸具有較好的飼用價(jià)值。

3.2 花莢期蠶豆疏枝作為綠肥作物的價(jià)值

蠶豆是重要的用地養(yǎng)地作物，除了借助根瘤菌的固氮作用外，其莖、葉、根殘還原于土壤，可增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)。蠶豆花莢期莖葉含水量較高，作為綠肥極易腐熟[1]。目前生產(chǎn)上已有將鮮莖葉作綠肥的習(xí)慣[24-25]，據(jù)分析，每1 000 kg蠶豆鮮莖葉翻壓回田相當(dāng)于提供55.4 kg硫酸銨、16.8 kg過磷酸鈣、18.0 kg硫酸鉀[1]。每667 m2還田蠶豆秸稈1 500 kg，可減少20%～30%化肥施用量[26-27]。這些結(jié)果都說明了蠶豆是養(yǎng)分完全、無污染的有機(jī)肥源。本研究中，干物質(zhì)產(chǎn)量與根冠比呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，花莢期是莖、葉生長(zhǎng)速度的最快期，根的同化物質(zhì)速率降低，導(dǎo)致根冠比與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[28-29]。因由結(jié)果可知，I1、I2、I4、通蠶鮮8號(hào)、通09-110-1干物質(zhì)產(chǎn)量均大于2.0 kg·hm-2，結(jié)合莖葉比和根冠比數(shù)據(jù)可知，產(chǎn)量較高的品種地上部質(zhì)量較大，主要取決于莖稈的重量。另外，從養(yǎng)分截獲量來看，不同蠶豆品種（系）間養(yǎng)分截獲量差異較明顯，N、P、K截獲量含量為43.79～75.20 kg·hm-2、6.52～13.95 kg·hm-2、61.91～120.69 kg·hm-2，翻壓回田里可提供相當(dāng)于34.09～98.82 kg氮、8.50～14.21 kg磷、80.73～128.63 kg鉀的養(yǎng)分含量。I2、I4、通蠶鮮8號(hào)、通09-110-1養(yǎng)分截獲量高于其余品種，翻壓回田可為土壤提供更多的肥效。