蚕豆花荚期疏枝饲用和肥用成分分析

刘彩玲，李程勋，叶红云,3，何春梅，王利民，黄毅斌 ，李爱萍，曾承传

（1. 福建省农业科学院土壤肥料研究所，福建 福州 350013；2. 福建省农业科学院作物研究所，福建 福州350013；3. 福建农林大学资源与环境学院，福建 福州 350002；4. 福建闽紫种业有限公司，福建 福州 350013）

0 引言

【研究意义】蚕豆（Vicia fabaL.）是南方重要的冬种豆科作物，福建全省蚕豆年播种面积约0.67 万hm2，因其具有高蛋白、低脂肪、富淀粉的特点，是重要的粮食、蔬菜、副食、饲草、绿肥和养地作物[1-2]。疏枝是指在蚕豆花荚期通过控制无效生物量来实现增产的田间管理措施[1,2-4]，在田间管理过程中，大多疏枝被农户弃之田头，存在着资源浪费、污染环境等问题。充分利用这些疏枝，不仅能解决田间疏枝落叶堆积问题，还可以提高蚕豆资源的利用率。【前人研究进展】目前关于蚕豆疏枝的研究大部分聚焦在对产量与农艺性状的影响。李爱萍等[2,4]发现疏枝可提高产量、改善青荚外观品质。宋度林[5]发现通过疏枝可提高大粒型蚕豆3粒荚的比例，提高蚕豆商品性。付福全等[6]发现蚕豆花荚期对氮、磷、钾3种养分的吸收量占总吸收量的50%左右，茎叶中积累大量营养物质尚未完全转化。也有学者对青荚收获后的青梗养分和利用方式进行探讨。研究发现利用蚕豆秸秆喂养能有效改善鱼肉品质[7]，提高猪肉品质和屠宰率[8]，增加奶牛产奶量[9]。若作为绿肥还田能够改善土壤理化性质，提高土壤养分含量。其中土壤有机质、氮、磷、钾含量分别提高11.94%、54.17%、29.63%、17.78%，土壤盐分以及pH值分别降低7.76%和1.62%[10-11]。由此推测花荚期蚕豆疏枝同样具有较高的营养成分，加上蚕豆花荚期是生理活动最旺盛时期，是营养生长和生殖生长并进阶段，养分主要供给地上部生长，进一步说明了疏枝具有探索营养成分研究价值。【本研究切入点】但关于花荚期蚕豆疏枝的养分含量、品质成分及其利用还有待深入探讨。【拟解决的关键问题】在福建地区通过收集花荚期蚕豆疏枝并测定其养分含量和品质成分，探讨花荚期蚕豆疏枝作为饲草和绿肥应用的价值，以期筛选出花荚期营养价值高、品质好的蚕豆品种，探索提高蚕豆花荚期疏枝综合利用价值的有效途径。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于福建省连江县马鼻镇馆读村（119°38′25″E，26°21′27″N），前茬作物是花椰菜（Brassica oleraceaL.var. botrytisL.）。成土母质为低丘红壤坡积物，土壤基础理化性质：pH 5.76，有机 质24.6 g·kg-1，碱 解 氮140.07 mg·kg-1，速 效 磷95.79 mg·kg-1，速效钾211.40 mg·kg-1。

1.2 试验方法

试验采用随机区组设计，参试品种（系）共11个（表1），于2018年11月5日播种。每个品种重复3次，共计33个小区，每个品种小区面积18 m2，试验地周围设保护行或保护区。在花荚期进行疏枝，并采集疏枝的枝条进行营养成分、品质含量等的分析。田间管理参照《大粒青蚕豆人工春化及栽培技术规程》[12]。花荚期每小区随机选取3份蚕豆疏枝样品烘干至恒重，计算鲜干比和干草产量。并测定植株肥用成分指标：氮（Nitrogen，N）、磷（Phosphorus，P）、钾（Potassium，K）、有 机 质（Soil organic matter，SOM）；肥用指标测定参照鲁如坤的方法[13]。饲用成分指标：粗蛋白（Crude protein，CP）、粗脂肪（Ether extract，EE）、粗纤维（Crude fiber，CF）、粗灰分（Ash）、中性洗涤性纤维（Neutral detergent fiber，NDF）、酸性洗涤性纤维（Acid detergent fiber，ADF）和酸性洗涤木质素（Acid detergent lignin，ADL）；饲用指标测定参照杨胜[14]的方法。另外取花荚期蚕豆单株地上部和地下部进行称重，测定茎叶比、根冠比。

表 1 参试11份蚕豆种质资源Table 1 Eleven varieties of broad bean plants

1.3 计算公式

相对饲用价值（Relative feed value，RFV）=（88.9-0.779×ADF）×（120/NDF）/1.29[15]；

养 分 截 获 量（Nutrient accumulate）=NC×DM[16]，NC（Nutrient content）为养分含量，DM（Dry matter）为干物质产量。

1.4 数据处理

采用Excel 2007对所测数据统计分析，用平均值和标准误表示测定结果，采用SPSS 19.0软件对不同品种各个参数进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 作为饲草利用的营养成分分析

结果（表2）表明不同蚕豆品种（系）疏枝营养成分均略有差异，其中陵西一寸粗蛋白含量显著高于其余参试品种（系）（P＜0.05），通蚕鲜10号粗脂肪含量显著高于I1（P＜0.05）、通09-110-1、陵西一寸；陵西一寸粗纤维含量显著低于I1、I2、I4、通蚕鲜7号、日本大白皮、通09-110-1（P＜0.05）；I1、I3、通蚕鲜6号、通蚕鲜8号粗灰分均低于13.0%，其中I3含量最低。

表 2 不同蚕豆品种（系）疏枝营养品质含量比较Table 2 Nutritional quality of branches from varieties of broad beans

2.2 饲用价值和品质分析

不同蚕豆品种（系）疏枝洗涤纤维素含量及相对饲用价值呈现出明显的规律变化（表3），即洗涤纤维含量越低，蚕豆疏枝的饲用价值就越高。由相对饲用价值可知，11个蚕豆品种（系）饲草的品质顺序为通蚕鲜6号＞陵西一寸＞I3＞通蚕鲜8号＞通蚕鲜10号＞通蚕鲜7号＞通09-110-1＞日本大白皮＞I2＞I1＞I4。

饲草的粗蛋白和纤维素含量是品质评价的两大考虑因素，饲草品质等级划分参考豆科牧草的等级划分标准[17]。参试蚕豆疏枝粗蛋白含量为19.33%～26.13%（表2），品质为一级以上；I3、通蚕鲜6号、通蚕鲜8号、通蚕鲜10号、陵西一寸酸性洗涤纤维素含量为35.20%～37.97%（表3），介于一级和二级之间，其余品种介于二级到三级之间；I3、通蚕鲜6号、通蚕鲜7号、通蚕鲜8号、通蚕鲜10号、陵西一寸中性洗涤性纤维素为47.70%～51.53%（表3），介于二级和三级之间，其余品种为三级到四级之间。综合评价可知，I3、通蚕鲜6号、通蚕鲜8号、通蚕鲜10号、陵西一寸属于二级偏上水平，通蚕鲜7号属于二级偏下水平，I1、I2、I4、通09-110-1、日本大白皮属于四级偏上水平。

表 3 不同蚕豆品种（系）疏枝饲用价值比较Table 3 Feeding value of pruned branches from broad bean plants

2.3 农艺性状与产量、品质的相关性

比较不同蚕豆品种（系）疏枝产量可知（表4），I1、I2、I4、通蚕鲜8号、通09-110-1花荚期疏枝干物质产量均大于2.0 kg·hm-2。其中，通09-110-1干物质产量最高，为2.54 kg·hm-2，显著高于通蚕鲜7号和通蚕鲜10号（P＜0.05）。另外，不同蚕豆品种（系）间花荚期茎叶比、鲜干比、根冠比均有差异。根冠比与干物质产量呈极显著负相关关系（P＜0.01），茎叶比与饲用价值呈显著负相关关系（P＜0.05）（表5）。

表 4 不同蚕豆品种（系）农艺性状差异比较Table 4 Agronomical characteristics of varieties of broad bean plants

表 5 农艺性状与产量、品质的相关系数Table 5 Correlation coefficient between yield and agronomical characteristic of broad bean varieties

2.4 作为绿肥利用的养分分析

结果（表6）表明，不同蚕豆品种间蚕豆花荚期疏枝养分截获量均有差异。其中，氮养分截获量大于60 kg·hm-2的品种为I2、I4、通蚕鲜8号、通09-110-1、陵西一寸；磷养分截获量大于10 kg·hm-2的品种为I4、通蚕鲜8号、通09-110-1；钾养分截获量多于90 kg·hm-2的品种为I2、I4、通蚕鲜8号、通09-110-1；有机质截获量多于1.5 t·hm-2的品种为I2和通09-110-1。

表 6 不同蚕豆品种（系）疏枝养分截获量比较Table 6 Nutrient uptakes of pruned branches from broad bean plants

3 讨论与结论

3.1 蚕豆花荚期疏枝作为饲草作物的价值

蚕豆花荚期是茎、叶生长速度的最快期，茎叶占植株总重的87%，一般可达40～50 d。茎叶中积累大量营养物质尚未完全转化[1]，采收疏枝作饲草投喂牲畜具有较好的营养价值；经过牲畜过腹还田，还可作为优质畜肥。研究发现蚕豆鲜草的N、K含量都超过了素有“牧草之王”的紫花苜蓿[18]，其秸秆的蛋白质含量及蛋白质消化率高于水稻、玉米、高粱、大豆等作物，钙和镁含量更是高于蚕豆荚果[3,19-20]。这些结果都为蚕豆茎叶可作为饲草提供了科学依据。相对饲用价值是当前饲草销售市场及饲草品质检测技术的重要载体，饲用价值越高，品质越好[16]，蛋白质与纤维含量是品质评价最主要的指标[21]。另外，饲草以收获植株地上部的茎、叶等生物量为主。因此，茎叶比和鲜干比也是衡量品质的重要指标。叶片比例越高，营养物质含量就越多；鲜干比高蛋白质的含量就高，适口性就越好[22-23]。本研究发现，根据相对饲用价值花荚期蚕豆疏枝作为饲草的品质排序为通蚕鲜6号＞陵西一寸＞I3＞通蚕鲜8号＞通蚕鲜10号＞通蚕鲜7号＞通09-110-1＞日本大白皮＞I2＞I1＞I4。由等级划分评价可知，I3、通蚕鲜6号、通蚕鲜8号、通蚕鲜10号、陵西一寸属于二级偏上水平，通蚕鲜7号属于二级偏下水平，I1、I2、I4、通09-110-1、日本大白皮属于四级偏上水平。与相对饲用价值分析结果一致；另外，依据茎叶比和鲜干比可知茎叶比越小，鲜干比越大，饲草品质越优，进一步验证了该结果。综上，I3、通蚕鲜6号、通蚕鲜8号、通蚕鲜10号、陵西一寸具有较好的饲用价值。

3.2 花荚期蚕豆疏枝作为绿肥作物的价值

蚕豆是重要的用地养地作物，除了借助根瘤菌的固氮作用外，其茎、叶、根残还原于土壤，可增加土壤有机质，改善土壤结构。蚕豆花荚期茎叶含水量较高，作为绿肥极易腐熟[1]。目前生产上已有将鲜茎叶作绿肥的习惯[24-25]，据分析，每1 000 kg蚕豆鲜茎叶翻压回田相当于提供55.4 kg硫酸铵、16.8 kg过磷酸钙、18.0 kg硫酸钾[1]。每667 m2还田蚕豆秸秆1 500 kg，可减少20%～30%化肥施用量[26-27]。这些结果都说明了蚕豆是养分完全、无污染的有机肥源。本研究中，干物质产量与根冠比呈极显著负相关关系，花荚期是茎、叶生长速度的最快期，根的同化物质速率降低，导致根冠比与产量呈负相关关系[28-29]。因由结果可知，I1、I2、I4、通蚕鲜8号、通09-110-1干物质产量均大于2.0 kg·hm-2，结合茎叶比和根冠比数据可知，产量较高的品种地上部质量较大，主要取决于茎秆的重量。另外，从养分截获量来看，不同蚕豆品种（系）间养分截获量差异较明显，N、P、K截获量含量为43.79～75.20 kg·hm-2、6.52～13.95 kg·hm-2、61.91～120.69 kg·hm-2，翻压回田里可提供相当于34.09～98.82 kg氮、8.50～14.21 kg磷、80.73～128.63 kg钾的养分含量。I2、I4、通蚕鲜8号、通09-110-1养分截获量高于其余品种，翻压回田可为土壤提供更多的肥效。