李孟周，王智能，陸 鑫，陳浩文，李登宇，范源洪,3*

1.云南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學與生物技術學院，云南昆明 650201；2.云南省農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所，云南開遠 661600；3.云南省高原特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院，云南昆明 650201

2020年，我國牛奶產(chǎn)量2261萬t，同比增長29.5%；人均牛奶消費量17.39 kg，比2019年增加3.96 kg。肉牛生產(chǎn)持續(xù)增長，牛肉產(chǎn)量676萬t，同比增長7.2%[1]，由此可見我國奶業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展，而畜牧產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對飼草飼料的需求日益增加，篩選新的飼料作物品種是當務之急。2016年，農(nóng)業(yè)部曾提出“糧經(jīng)飼統(tǒng)籌、種養(yǎng)加結(jié)合、一二三產(chǎn)融合”的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整的總體要求。2021年全國畜牧總站在北京召開肉牛生產(chǎn)形勢研討會，就對優(yōu)質(zhì)飼草供應不足，養(yǎng)殖成本上漲等問題提出意見，要通過糧改飼等系列政策，解決肉牛養(yǎng)殖飼草料供應瓶頸等問題，保障飼草產(chǎn)業(yè)發(fā)展和飼草料的供應。發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，除了需要充足的飼草飼料外，具有優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)成分的飼草種類及其優(yōu)良品種的選擇，同樣非常重要。評價飼草的營養(yǎng)成分，韓友文等[2-3]研究認為，CP是牧草營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標，飼料蛋白含量是影響瘤胃微生物數(shù)量及活力的最重要因素。陳玉香等[4]研究認為，ADF含量的高低會影響牲畜對牧草的消化率，ADF含量高，飼草消化率低，ADF含量低，則飼草消化率高，嘎爾迪等[5]研究認為，WSC是反芻家畜能量和脂肪貯備的主要原料。王賢等[6-7]研究認為，EE能提高飼料適口性和增重速度，WHEELER等[8]發(fā)現(xiàn)，高鈣處理的肉牛的產(chǎn)量要好于低鈣組。

目前，天然草地存在著不同程度的退化趨勢，且一到冬季其他青綠草飼料枯萎就出現(xiàn)嚴重缺乏飼料現(xiàn)象，一直以天然放牧為主的養(yǎng)殖模式面臨著巨大的威脅，“人畜爭糧”矛盾加劇。因此，飼喂方式和飼料結(jié)構(gòu)調(diào)整迫在眉睫，甘蔗是一種比較易于栽培和管理的經(jīng)濟作物，也是肉牛生產(chǎn)的重要原料，甘蔗與常規(guī)牧草有極強的互補性，能兼顧養(yǎng)牛業(yè)和甘蔗種植業(yè)的效益[9]。洪瓊花[10]認為，甘蔗有很高的能量轉(zhuǎn)換能力，其生物產(chǎn)量高于其他作物，又充分利用了雜種優(yōu)勢，是一種極有前途的特高產(chǎn)的飼料作物。甘蔗屬于多年生，甘蔗作為牛的飼料比其他大田作物有幾個獨特的優(yōu)勢，生物產(chǎn)量高、適應性廣、廣泛種植于熱帶亞熱帶區(qū)域，栽培和管理相對粗放，與其他飼草有互補性（冬春季節(jié)），能保持一貫的品質(zhì)[11]。在我國南方，發(fā)展飼料甘蔗，是解決飼料問題的新途徑[12]，可解決冬季和早春牛羊等食草動物的鮮草供應問題。近幾年，為進一步拓展甘蔗用途，選育適應性廣、產(chǎn)量高、品質(zhì)好的飼料甘蔗新品種，曾日秋[13]對牧草甘蔗新品種選育及飼用價值方面也做了相關研究。本研究中2個對照組‘閔牧101’（CK1）和‘閔牧117’（CK2）即飼用雜交甘蔗，二者具有適應性廣、宿根性好、適口性佳及冬季營養(yǎng)品質(zhì)好等特點。

由于甘蔗糖價影響，市場競爭力不強，糖價低迷，原料蔗價格下跌，蔗農(nóng)利益得不到保障。受傳統(tǒng)種植模式的影響，甘蔗用作飼料的方式比較單一。如果改變甘蔗種植方式和收獲時間，以全株甘蔗作動物飼料，以每年收獲2~3次、每次45~60 t/hm2測算，這不但可以滿足飼草動物的原料需求，而且可以形成糖畜聯(lián)動的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。云南甘蔗種植面積位居全國第二，如何利用這些豐富的資源發(fā)展飼料工業(yè)和畜牧業(yè)將是今后的一個發(fā)展方向[9]。PATE等[11]研究認為，甘蔗飼用具有可行性，黃文琴等[14]研究表明，當全株甘蔗在山羊飼糧中的比例為33%~60%時，能夠顯著提高山羊的DM采食量、營養(yǎng)物質(zhì)的表觀消化率和機體抗氧化性能及免疫力，全株甘蔗DM和ADF的有效降解率顯著高于國產(chǎn)羊草，全株甘蔗是一種可供奶牛食用的消化率較高的優(yōu)質(zhì)粗飼料，且用其分別替代飼糧中的 25%或 50%美國進口苜蓿不影響奶牛的瘤胃發(fā)酵特性和營養(yǎng)物質(zhì)表觀消化率[15]，徐英等[16]研究表明，在飼養(yǎng)條件基本相同的情況下，全株甘蔗與全株大麥混合青貯飼喂肉牛效果顯著高于全株玉米青貯。我國近年來開展的牧草型甘蔗新品種培育已取得了一定成績[17]。

因此，本研究以 2個審定的牧草甘蔗品種作為對照（CK1、CK2），15個甘蔗品種為研究對象，測定其生物產(chǎn)量及 10個青飼料常規(guī)營養(yǎng)成分指標并進行主成分分析，與對照比較分析，探究甘蔗不同刈割期主要營養(yǎng)成分含量，評價甘蔗飼用價值，為甘蔗一年多采和全株飼用提供科學依據(jù)，以滿足反芻動物生產(chǎn)對飼草飼料需求。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所需材料均栽培于云南省農(nóng)業(yè)科學研究院甘蔗研究所田間試驗基地，地理坐標為103°26′E，23°71′N，海拔 1042.89 m。年均氣溫19.8℃，年日照2200 h，年降雨量700 mm，為飼料作物生產(chǎn)提供了良好的生長環(huán)境。本次試驗材料分別為‘Q27’‘FR93-910’‘CP72-3709’‘ROC22’‘云蔗 00-290’‘云蔗 01-286’‘云蔗06-160’‘云蔗 12-201’‘云蔗 12-251’‘云蔗12-198’‘云蔗 12-142-1-J’‘云蔗 14-357’‘云蔗16-16’‘滇蔗 11-726’‘滇蔗 11-728’‘閩牧 101（CK1）’‘閩牧 117（CK2）’。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 參試材料定植時間為2021年1月28日。試驗地先整地再劃分小區(qū)，整地進行土壤全耕翻處理，平整表土，除盡雜草。試驗采取完全隨機區(qū)組設計，每個材料兩行區(qū)3個重復，株行距3.1 m×1 m，每行下種量30個芽，人工條播，覆土后蓋地膜，四周設保護行。相同水肥管理和病蟲害防治。

1.2.2 樣品采集 參試材料分別于2021年6月15日、9月25日進行刈割，每個材料每行隨機選擇3~5株，3次重復，稱鮮重。切成1~2 cm左右長度，混勻，然后用四分法分出2 kg，于65℃烘箱烘干制成風干樣品，粉碎過40目篩孔，以備分析。

1.2.3 指標測定 生物產(chǎn)量：所有參試材料全部刈割后，立即分別稱鮮重，然后換算出單位面積鮮重。

常規(guī)營養(yǎng)成分測定：水溶性碳水化合物（WSC）用苯酚硫酸法測定；水分先經(jīng)65℃烘干至恒重制成風干樣品記錄初水分，干物質(zhì)（DM）含量=100%-含水量（WC）%；粗蛋白（CP）參照國標GB 6432—2018的方法測定；粗脂肪（EE）參照國標 GB 6433—2006的方法測定；粗灰分（Ash）參照GB/T 6438—92的方法測定；中性洗滌纖維（NDF）參照GB/T 20806—2006的方法測定；酸性洗滌纖維（ADF）參照國標NY/T 1459—2007的方法測定；木質(zhì)素（ADL）參照國標GB/T 20805—2006的方法測定；鈣（Ca）參照國際GB 5009.92—2016的方法測定；磷（P）參照國標GB 5009.87—2016的方法測定。

主成分分析：參照田宏等[18]的方法。

CP、ADF、EE、Ca產(chǎn)量計算公式為：單位面積干物質(zhì)產(chǎn)量×某營養(yǎng)成分含量；WSC產(chǎn)量計算公式為：單位面積生物產(chǎn)量×WSC含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2010軟件作圖，利用 SPSS 26.0軟件采用最小顯著差數(shù)法（LSD）對主要營養(yǎng)成分進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種材料營養(yǎng)成分的主成分和相關性分析

對17個不同品種材料的營養(yǎng)成分DM、WSC、CP、EE、Ash、NDF、ADF、ADL、Ca、P 含量等10個指標（表1）進行因子主成分分析。根據(jù)主成分的方差大于1的原則提取主成分，共提取了4個主成分（表2、表3），其中第一主成分的特征值為2.158，貢獻率為21.579%，對應特征向量中，數(shù)量較大的性狀為DM、WSC、Ash含量，相對應的相關系數(shù)分別為0.722、0.661、-0.735；第二主成分的特征值為1.884，貢獻率為18.838%，對應的特征向量中主要表現(xiàn)在 Ca、WSC、NDF含量方面；第三主成分的特征值為1.339，貢獻率為13.390%，數(shù)量較大的是EE、ADL含量，相關系數(shù)為-0661、0.639.；第四主成分的特征值為1.327，貢獻率為 13.275%，數(shù)量較大的是CP和NDF含量，相關系數(shù)為0.525、0.657；第五主成分的特征值為1.042，貢獻率為10.419%，數(shù)量較大的是 ADF，相關系數(shù)為 0.809。以上 5個主成分的累計貢獻率為 77.501%，基本包含了所測指標的全部信息。

表1 原始數(shù)據(jù)平均值Tab.1 Average of raw data %

表2 主成分提取分析Tab.2 Principal component extraction and analysis

表3 主成分分析結(jié)果Tab.3 Principal component analysis results

為了進一步篩選主要指標，對這10項營養(yǎng)成分進行相關性分析，表4結(jié)果表明，DM含量與Ash含量呈極顯著負相關（r=-0.652**），與NDF、ADF、EE、Ca呈正相關，CP含量與 WSC呈顯著負相關（r=-0.414**），與ADF、ADL、EE呈負相關，說明在飼草中CP含量越高，WSC含量越低；WSC含量與 Ca含量呈極顯著負相關（r=-0.616**）。綜合主成分分析和各指標相關性分析及牧草中重要營養(yǎng)成分，在第一主成分下選擇WSC，第二主成分下選擇Ca含量來代表牧草中礦物質(zhì)營養(yǎng)，第三主成分選擇EE，第四主成分選擇CP，第五主成分下選擇ADF來代表牧草中纖維成分，共選出5個主要指標。

表4 各指標之間的相關系數(shù)Tab.4 Correlation coefficients between indicators

2.2 不同品種材料主要營養(yǎng)成分比較分析

2.2.1 15個甘蔗品種與2個牧草甘蔗品種主要營養(yǎng)成分比較分析 由表5可見，15個甘蔗品種的CP、ADF含量與 CK1、CK2不存在顯著差異，其中‘ROC22’‘云蔗 12-201’的 CP含量超過CK1、CK2；‘Q27’‘ROC22’‘云蔗 01-286’‘云蔗 06-160’‘云蔗 12-142-1-J’‘滇蔗 11-728’的ADF 含量比 CK1、CK2 低；‘Q27’‘云蔗 00-290’‘云蔗12-142-1-J’‘云蔗16-16’‘滇蔗11-726’‘滇蔗11-728’的WSC含量比CK1、CK2高；15個甘蔗品種EE含量均低于CK2，但與CK2之間（除‘云蔗 06-160’）無顯著差異。其中，EE含量比CK1低的是‘CP72-3709’‘云蔗00-290’‘云蔗06-160’；15個甘蔗品種（除‘滇蔗11-726’）的Ca含量超過CK2，且與CK1無顯著差異。

表5 不同品種材料主要營養(yǎng)成分分析Tab.5 Analysis of main nutritional components of different varieties %

2.2.2 甘蔗不同刈割期主要營養(yǎng)成分變化分析15個甘蔗品種和2個牧草甘蔗品種不同刈割期粗蛋白含量變化規(guī)律如圖1所示，‘ROC22’2次刈割CP含量無明顯變化，其余16個甘蔗品種的第二次刈割期的CP含量均明顯小于第一次刈割時期；ADF含量第二次刈割比第一次刈割增加的有‘云蔗 06-160’‘云蔗 12-201’‘云蔗 12-198’‘云蔗12-142-1-J’‘云蔗16-16’5個甘蔗品種，其余各品種材料的 ADF含量第一次刈割均大于第二次刈割（圖1）；‘云蔗 12-198’‘云蔗 12-142-1-J’‘云蔗 16-16’和‘滇蔗 11-726’、CK1的 WSC含量第一次刈割比第二次刈割時期高，其余12個甘蔗品種 WSC含量第二次刈割均大于第一次刈割時期，‘Q27’‘滇蔗 11-726’‘滇蔗11-728’的WSC含量在不同刈割期變化最大，而‘滇蔗11-726’的WSC含量第二次刈割時明顯降低；EE含量第一次刈割時期比第二次刈割時期高的只有‘云蔗06-160’‘云蔗12-201’‘云蔗12-251’等3個品種，有13個甘蔗品種EE含量第二次刈割時期均大于第一次刈割時期，CK2變化幅度極小，2次刈期‘滇蔗11-726’的Ca含量相同，‘云蔗00-290’和‘滇蔗 11-728’第二次刈割時期的鈣含量超過第一次刈割（圖2）。可見，不同甘蔗品種在不同刈割期營養(yǎng)成分積累有所差異，但大部分甘蔗品種不同刈割期營養(yǎng)成分差異不大。

圖2 不同刈割時期甘蔗水溶性碳水化合物、粗脂肪和鈣含量變化分析Fig.2 Analysis on changes of water soluble carbohydrate, crude fat and calcium content in sugarcane at different cutting stages

2.3 甘蔗飼用可行性評價

2.3.1 不同品種材料不同刈割期生物產(chǎn)量表現(xiàn)由表6可以看出，不同品種之間生物產(chǎn)量表現(xiàn)不一，同一個品種不同刈割期生物產(chǎn)量也有差異。15個甘蔗品種中，2次刈割生物產(chǎn)量合計最高為‘云蔗 01-286’，達到 163.95 t/hm2，其次是‘云蔗16-16’，為147.75 t/hm2，第三是云蔗00-290，為136.50 t/hm2，最低的是‘云蔗 12-251’，為71.40 t/hm2；15個甘蔗品種 2次刈割合計產(chǎn)量在71.40~163.95 t/hm2之間，均超過CK1、CK2。20個不同飼草品種，生物產(chǎn)量從大到小依次為：‘云蔗 01-286’＞‘云蔗 16-16’＞‘云蔗 00-290’＞‘CP72-3709’＞‘Q27’＞‘云蔗 12-201’＞‘云蔗 06-160’＞‘滇蔗 11-728’＞‘FR93-910’＞‘云蔗 12-198’＞‘云蔗 12-142-1-J’＞‘ROC22’＞‘滇蔗11-726’＞‘云蔗14-357’＞‘云蔗12-251’＞‘閩牧 101’＞‘閩牧 117’。綜合上述（表3、表4）分析評價，生物產(chǎn)量、CP含量高于對照組CK1、CK2，ADF含量低于對照組 CK1、CK2，篩選出‘ROC22’最合適做為反芻動物的飼料甘蔗；生物產(chǎn)量、WSC含量高于對照組CK1、CK2，ADF含量低于對照組CK1、CK2，篩選出‘Q27’最合適做為反芻動物的飼料甘蔗。不同時期，甘蔗生長速度不同，但是，大多是甘蔗品種第二次刈割產(chǎn)量都高于第一次，這與開遠地區(qū)6月15日至9月25日期間，氣溫和降雨大于第一個生長期等因素直接相關；產(chǎn)量最高的前五位分別是‘Q27’‘CP72-3709’‘云蔗 00-290’‘云蔗 01-286’‘云蔗16-16’，基本呈現(xiàn)出第二次刈割時期產(chǎn)量比第一次高。

表6 不同品種材料全株植物生物產(chǎn)量分析Tab.6 Analysis of whole plant biomass of different varieties t/hm2

2.3.2 甘蔗與飼料甘蔗營養(yǎng)成分產(chǎn)量比較分析從表7可以看出，不同品種材料的單位面積營養(yǎng)成分總量存在一定的差異。CP產(chǎn)量最高的是‘云蔗00-290’和‘云蔗01-286’，分別為2.09 t/hm2、2.17 t/hm2，最低的是CK2，為0.35 t/hm2；ADF產(chǎn)量最高的是‘云蔗00-290’，為11.50 t/hm2，最低的是CK2，為1.57 t/hm2；WSC產(chǎn)量最高的是‘云蔗00-290’，為8.41 t/hm2，最低的是CK2，為0.99 t/hm2；EE產(chǎn)量最高的是‘云蔗01-286’，為0.42 t/hm2，最低的是CK2，為0.06 t/hm2；Ca產(chǎn)量最高的是‘云蔗00-290’，為0.16 t/hm2。15個甘蔗品種的CP、ADF、WSC、EE產(chǎn)量均高于CK1和CK2，15個甘蔗品種的Ca產(chǎn)量超過CK2，且超過CK1的亦有13個甘蔗品種。

表7 不同品種材料營養(yǎng)成分產(chǎn)量比較Tab.7 Comparison of nutrient yield of different varieties

2.3.3 甘蔗飼用綜合評價 15個甘蔗品種中，生物產(chǎn)量均超過 CK1、CK2，CP含量超過 CK1、CK2的有2個，ADF含量低于CK1、CK2的有6個，WSC含量超過CK1、CK2的有6個，15個甘蔗品種的EE含量均低于CK2，但與CK2之間（除‘云蔗06-160’）無顯著差異，而12個甘蔗品種的 EE含量均高于 CK1（表6、表7）。從單位面積營養(yǎng)成分產(chǎn)量比較分析表明，15個甘蔗品種的 CP、ADF、WSC、EE產(chǎn)量均高于 CK1和CK2（表7），15個甘蔗品種的Ca產(chǎn)量超過CK2。綜合營養(yǎng)成分、生物產(chǎn)量及單位面積營養(yǎng)成分產(chǎn)量，評價篩選出相對較好的5個甘蔗品種作為飼料甘蔗品種來源，分別為‘Q27’‘ROC22’‘云蔗01-286’‘云蔗12-201’和‘滇蔗11-728’。

3 討論

反芻動物對飼草飼料的需求，其重要指標是生物產(chǎn)量（或干草產(chǎn)量），甘蔗有南方熱區(qū)優(yōu)勢。本研究15個甘蔗品種生物產(chǎn)量2次刈割合計最高可收獲達163.95 t/hm2，如每年收獲3次（一個生長周期），每公頃預計最高可收獲200 t左右，按280~300元/t，總產(chǎn)值可達5.6~6.0萬元。本研究中沒有第三次生物產(chǎn)量（甘蔗生長周期當年1月至翌年1—2月）。甘蔗最佳適宜刈割期（生長時間）及其主成分含量需要進一步試驗。本研究從10個營養(yǎng)成分篩選出5個主要成分指標，分別為CP、ADF、WSC、EE、Ca，與牧草主要營養(yǎng)成分相關研究結(jié)果一致，今后可用于飼料甘蔗品種的營養(yǎng)成分研究和飼料甘蔗品種篩選。甘蔗產(chǎn)業(yè)是云南省的優(yōu)勢農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，種植的面積、產(chǎn)量在我國排名第 2，目前針對云南省不同刈割期甘蔗生物產(chǎn)量和成分研究及飼用價值評價方面尚未報道。前人對甘蔗稍的飼用價值研究較多，本研究中，甘蔗不同刈割期營養(yǎng)成分和生物產(chǎn)量存在一定的差異，這可能受品種特性、溫度、光照強度、濕度等影響[19]。不同品系的甘蔗的農(nóng)藝性狀除了本身的遺傳因素的影響外，還受到田間管理、氣候和土壤環(huán)境的影響。不同品種的屬性需要通過多點多年的試驗才能更加準確地判斷出各個品系的特點，才能更好地做好優(yōu)良品種的推廣工作。

甘蔗飼用和一年2~3次刈割是可行的，生物產(chǎn)量均超過2個飼料甘蔗品種；就品質(zhì)而言，甘蔗CP含量比CK1、CK2高的有2個，ADF含量比CK1、CK2低的有6個，WSC含量比CK1、CK2高的有6個，15個甘蔗品種的EE含量均低于CK2，但與CK2之間（除‘云蔗06-160’）無顯著差異，其中有12個甘蔗品種的EE含量高于CK1，有13個甘蔗品種的Ca含量超過CK2。所以，品質(zhì)指標是甘蔗飼用品種篩選的關鍵。高產(chǎn)、高品質(zhì)是綜合指標。本研究通過測定分析甘蔗生物產(chǎn)量及10個青飼料常規(guī)營養(yǎng)成分，并與其他飼草飼料比較分析，評價甘蔗飼用價值，為甘蔗飼用提供了科學依據(jù)，不但為多用途甘蔗品種選育奠定良好基礎，而且極大地推動糖畜產(chǎn)業(yè)聯(lián)動發(fā)展。

綜上所述，甘蔗飼用可行，并具有巨大潛力。一是在現(xiàn)有甘蔗品種材料中，篩選營養(yǎng)成分較好的甘蔗品種作為飼用甘蔗品種，采用一年3次刈割的模式，為反芻動物提供飼草飼料供給，特別是冬季。二是按照4個主要營養(yǎng)成分指標的要求，篩選優(yōu)良甘蔗種質(zhì)資源，進行甘蔗雜交育種，把飼料甘蔗品種選育作為反芻動物飼料作物品種來源，也是甘蔗品種多元化的發(fā)展方向。最終實現(xiàn)糖畜互動生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和模式，共同聯(lián)動發(fā)展，無需壓縮甘蔗種植面積，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的穩(wěn)定發(fā)展。