药饲两用金荞麦中金1号的选育与效益分析
Selective Breeding of Fagopyrum cymosum (Trev.) Meisn Zhongjin No.1 for Medicine and Forage and the Study of the Economic Benefits
通讯作者:
收稿日期: 2019-08-14 修回日期: 2019-09-25 网络出版日期: 2020-02-15
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Received: 2019-08-14 Revised: 2019-09-25 Online: 2020-02-15
作者简介 About authors
张凯旋,主要从事荞麦基因资源研究,E-mail:zhangkaixuan@caas.cn 。
金荞麦药饲两用,具有生物量大、种植成本低、易于繁殖的特点,是土地贫瘠和劳动力短缺的深度贫困地区的特色农作物。本研究测定了自主选育的金荞麦新品系中金1号的产量和营养成分,对肉猪饲喂效果进行了分析,并评价了其经济效益。结果表明,中金1号地下部分药用活性成分含量高,地上部分生长迅速且叶片丰富,具有较大的开发潜力。中金1号的地上部分年产量在99 000kg/hm 2以上,含有丰富的营养元素且粗蛋白含量较高。中金1号饲料饲喂猪肉的营养价值远高于普通饲料的对照组,蛋白质、天门冬氨酸等必需氨基酸、亚油酸等不饱和脂肪酸以及维生素B1等含量显著增加,而脂肪含量显著降低;金荞麦的产投比达到2.57,经济效益明显。
关键词:
Fagopyrum cymosum (Trev.) Meisn is a kind of traditional medicinal and forage plant in the southwest region of China. It is rich in biomass, easy to breed, and low planting cost, which is suitable for planting in the high poverty region with barren soil and labor shortage. The new line, Zhongjin No.1, exhibits rapid growth, luxuriant leaves, and rich bioactive substances in the underground part, which has great potential to be developed. Further research showed that the aerial part yielded 99 000kg/hm 2and contained abundant nutrient compositions and high crude protein content. The improved feed made of Zhongjin No.1 remarkably increased the nutritional contents of meat, for example, proteins, aspartic acid and other essential amino acids, linoleic acid and other unsaturated fatty acids, and vitamin B1, and significantly decreased the content of fat compared with the normal feed. Moreover, a preliminary study of the economic benefit of F. cymosum was performed, the output-input ratio reached 2.57, indicating a great potential of economic benefit.
Keywords:
本文引用格式
张凯旋, 丁梦琦, 李发良, 唐宇, 杨克理, 杨富裕, 张汉民, 袁仁贵, 胡永平, 周美亮.
Zhang Kaixuan, Ding Mengqi, Li Faliang, Tang Yu, Yang Keli, Yang Fuyu, Zhang Hanmin, Yuan Rengui, Hu Yongping, Zhou Meiliang.
金荞麦[Fagopyrum cymosum (Trev.) Meisn]属于蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagopyrum Mill.),其异名为Fagopyrum dibotrys(D. Don) Hara,是多年生双子叶草本植物,是荞麦属中主要的野生种[1]。金荞麦具有较强的适应力,广泛分布于我国南方各个省区,且有众多别名,如野荞麦、苦荞头、红三七等[2]。金荞麦是我国民间一种传统中草药,根茎可入药,民间多用于治疗肺脓疡、关节酸痛、多发性脓肿、跌打损伤等。金荞麦的地下茎活性提取物(主要为类黄酮次生代谢产物)具有显著的抗癌、抑制肿瘤细胞侵袭和转移、消炎抗菌等重要作用,是多种重要的抗癌药物和癌预防药物及消炎药物的主要成分之一[2,3]。由于人们的大量采挖,金荞麦的野生资源日趋匮乏,种源大量减少。鉴于此,中国已于1999年将金荞麦列为国家二级保护植物[3]。
我国西南地区,尤其是武陵山区和乌蒙山区,属于我国14个集中连片特困地区,集革命老区、民族地区和贫困地区为一体,是我国现阶段扶贫攻坚的主战场之一。这些地区地形复杂,多山地丘陵,可用耕地面积少,土壤肥力低,土地开发难度大,劳动力短缺,机械化耕作难以普及[7],严重限制当地农业发展。要做好当地扶贫攻坚工作,就要大力发展适合当地生态条件的绿色生态种植养殖业。武陵山区独特的地理条件孕育了丰富的药用植物资源[8],金荞麦也是该地区传统的药用植物,其资源具有较强的代表性。我国第一个“野生金荞麦原生境保护区”即位于重庆黔江区[9],该地区的金荞麦驯化栽培工作已取得了一定成效,尤其是在重庆石柱县推广面积较大,其地下块茎入药,地上部分用于饲喂,全株综合利用率高,取得了较好的经济效益,具有较大的推广价值[3]。乌蒙山区的四川凉山州,不仅拥有较长的金荞麦饲喂历史,同时还拥有丰富多样的金荞麦资源[10],是理想的金荞麦优良品系选育基地。
我国南方水网区的江苏、浙江等省的生猪业非常发达,该地区人口密集,生猪产销量巨大,据《全国生猪生产发展规划(2016-2020年)》,2014年该地区猪肉产量达到2 115.4万t,占全国的37.3%。而该地区土地需求量多且呈上升趋势,但耕地面积有限,且环境治理任务严峻[11],因此,该地区存在“人畜争粮”的风险,生猪产业的绿色发展对于非粮食性饲料提出了要求。同时,该地区人们生活水平和消费能力较高,对于绿色健康、风味独特的肉制品的需求量较高。
1 材料与方法
1.1 中金1号的选育
2012年夏,在四川省凉山州普格县螺髻山农民自种的饲用金荞麦农家种群体中,发现了叶片大、叶量极多的金荞麦单株,采集其种子,作为繁殖材料,于2013年种植于四川省凉山州昭觉县解放乡,对其进行持续选择。在多代选择过程中,以稀植方式播种,经过多次稀植,持续选择具有大叶片、多叶量性状的材料。2014年开始对入选材料的地下部分进行活性成分测定,对黄酮含量高的入选单株,通过扦插和块茎繁殖进行扩繁。在2016年获得地下部分黄酮含量高,地上部分生物量大且性状稳定的金荞麦新品系,命名为中金1号。
1.2 不同试验点中金1号地上部分生物产量及营养成分的检测
1.2.1 试验概况 选取3个试验点,第一个为重庆市黔江区冯家镇照耀村(东经108°08′,北纬29°93′),海拔约600m,年均温约16.5℃,年降水量约1 100mm,土地为黄泥土,肥力中等,田间管理同当地大田。
第二个为四川省凉山州昭觉县解放乡(东经102°57′,北纬27°88′),海拔约1 800m,年均温约11℃,年降水量约1 000mm,土地为砂土,肥力中等,田间管理同当地大田。
第三个为浙江省桐乡县洲泉镇湘溪村(东经120°34′,北纬30°57′),海拔约5m,年均温约16.5℃,年降水量约1 600mm,土地为潮土,肥力较高,田间管理同当地大田。
2016年4月于上述各点开展试验。采用块茎繁殖的方式进行播种金荞麦,每个试验点建立3个小区,每个小区为54m2(9m×6m)的矩形,每窝间距30cm,每个小区共播种600(30×20)穴,每穴播种块茎2个,待出苗后根据长势定苗为1株。
1.2.2 取样方法 按照各地畜牧业实际情况,保留300g(3个重复,每个样品100g)分枝期中金1号鲜草,洗净后风干,用于后续营养成分测定。于霜冻前在3个小区的每个小区中选取已经完全成熟的中金1号,全部收割,去除根须,保留地上部分,用于测定其产量(鲜重)。
1.2.3 营养成分检测方法 对9株中金1号样品以GB/T 20195的标准进行试样制备,以GB/T 6435标准测定水分含量,以NY/T 1459标准测定酸性洗涤纤维含量,以GB/T 6438标准测定粗灰分含量,以GB/T 20806标准测定中性洗涤纤维含量,以GB/T 6433标准测定粗脂肪含量,以GB/T 24318标准测定粗蛋白含量,以GB/T 6434标准测定粗纤维含量。
1.3 中金1号添加饲料饲猪试验与猪肉营养成分检测
1.3.1 试验概况 试验地点为浙江华腾牧业有限公司养猪场。选择同一批次,长势、年龄相近,健康状况良好的12头体重约为60kg的金乌猪(6头为试验组,6头为对照组)进行试验。
1.3.2 试验日粮 对照组选用玉米-豆粕常规日粮进行饲喂,试验组则按重量比将常规日粮中的25%替换为中金1号金荞麦田采收的地上部分风干获得的青绿饲料(机械粉碎后与常规日粮按比例混匀),自由饮水。两组日粮的组分见表1。
表1 试验日粮组分
Table 1
组分Component | 对照组 Control group | 试验组 Experimental group |
---|---|---|
玉米 Maize | 65 | 48 |
豆粕 Bean pulp | 20 | 15 |
小麦麸 Wheat bran | 10 | 8 |
猪用预混料 Premix compound for pig | 5 | 4 |
中金1号青绿饲料 Green forage of zhongjin No.1 | 0 | 25 |
1.3.3 试验管理与日期 按养猪场常规管理进行,试验从肉猪体重60kg开始,至肉猪体重达90kg结束。
1.3.4 猪肉营养成分检测 待肉猪体重达到90kg后,在试验组和对照组中各选择1头,按照GB/T 17236-2008标准进行屠宰,并取其背部最长肌测定其营养成分,计算营养成分变化率,变化率(%)=(试验组含量-对照组含量)×100。具体测定项目及依据见结果与分析部分。
1.4 金荞麦种植经济效益分析
向重庆黔江地区的农民发放统计问卷,统计当地金荞麦以及玉米种植的投入与产出(具体项目见结果与分析部分),计算产投比,分析其经济效益。
1.5 数据处理
将所得测定结果用SPSS 19.0软件进行统计与分析。
2 结果与分析
2.1 中金1号地上部分生物产量统计
表2 各试验点中金1号产量一览
Table 2
试验点 Test site | 小区1 (kg) Block 1 | 小区2 (kg) Block 2 | 小区3 (kg) Block 3 | 平均产量 (kg) Average yield | 折算产量 (kg/hm2) Conversion yield |
---|---|---|---|---|---|
重庆黔江Qianjiang, Chongqing | 557.92 | 616.36 | 632.98 | 602.42±39.42a | 111 559.25 |
四川凉山Liangshan, Sichuan | 553.41 | 522.06 | 530.34 | 535.27±16.25a | 99 124.07 |
浙江嘉兴Jiaxing, Zhejiang | 595.44 | 562.94 | 502.36 | 553.58±47.24a | 102 514.81 |
Note: Different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level. The same below
注:不同小写字母表示在0.05水平下差异显著。下同
2.2 中金1号地上部分的营养成分分析
由表3可知,中金1号的营养较为丰富,不同地区样本的营养物质含量略有区别,t-检验发现,除粗灰分外,各项指标均无显著性差异(P>0.05)。中金1号的粗蛋白含量平均值达到20.92%,能够满足肉猪的营养要求。粗纤维、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维含量略高,可能会对其适口性产生影响,需要考虑和其他饲料搭配进食或进行粗加工后使用。
表3 各试验点中金1号植株主要成分
Table 3
试验点 Test site | 序号 No. | 粗脂肪(g/kg) Crude fat | 酸性洗涤纤维(%) Acid detergent fiber | 中性洗涤纤维(%) Neutral detergent fiber | 粗蛋白(%) Crude protein | 粗纤维(g/kg) Crude fiber | 粗灰分(%) Crude ash | 水分(%) Moisture |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
重庆黔江 | 1 | 24.3 | 23.02 | 27.29 | 21.52 | 128.00 | 10.90 | 7.85 |
Qianjiang, | 2 | 16.4 | 28.36 | 37.62 | 19.03 | 215.34 | 10.41 | 7.46 |
Chongqing | 3 | 18.6 | 26.40 | 33.41 | 20.39 | 207.35 | 10.10 | 6.83 |
重庆点平均值 Average of materials from Chongqing | 19.7±4.08a | 25.92±2.70a | 32.77±5.19a | 20.31±1.25a | 183.56±48.28a | 10.47±0.40b | 7.38±0.51a | |
四川凉山 | 4 | 18.5 | 30.69 | 37.09 | 20.75 | 199.37 | 13.43 | 6.96 |
Liangshan, | 5 | 19.6 | 28.66 | 36.02 | 19.29 | 224.65 | 10.64 | 7.46 |
Sichuan | 6 | 21.3 | 26.58 | 33.23 | 22.23 | 158.77 | 11.67 | 6.79 |
四川点平均值 Average of materials from Sichuan | 19.8±1.41a | 28.64±2.06a | 35.45±1.99a | 20.76±1.47a | 194.26±33.24a | 11.91±1.41ab | 7.07±0.35a | |
浙江嘉兴 | 7 | 18.8 | 22.90 | 31.62 | 20.65 | 196.85 | 14.00 | 7.37 |
Jiaxing, | 8 | 17.3 | 26.98 | 32.17 | 20.93 | 188.01 | 12.50 | 7.00 |
Zhejiang | 9 | 20.7 | 23.16 | 26.63 | 23.50 | 190.95 | 14.10 | 8.15 |
浙江点平均值 Average of materials from Zhejiang | 18.9±1.70a | 24.35±2.28a | 30.14±3.05a | 21.69±1.57a | 191.94±4.50a | 13.53±0.90a | 7.51±0.59a | |
平均值Average | 19.5 | 26.31 | 32.79 | 20.92 | 189.92 | 11.96 | 7.32 |
2.3 中金1号添加饲料饲猪猪肉营养成分分析
表4 对照组和试验组猪肉营养成分
Table 4
项目Item | 检测依据Test tasis | 对照组Control group | 试验组Experimental group | 变化率Change rate (%) |
---|---|---|---|---|
水分Moisture (%) | GB/T 9695.15-2008第一法 | 50.20 | 70.80 | +41.04 |
蛋白质Protein (g/100g) | GB/T 9695.11-2008 | 15.60 | 20.29 | +30.06 |
脂肪Fat (%) | GB/T 9695.7-2008 | 30.40 | 6.80 | -77.63 |
粗灰分Crude ash (%) | GB 5009.4-2010 | 1.20 | 1.20 | 0.00 |
胆固醇Cholesterol (mg/100g) | GB/T 22220-2008 | 64.30 | 61.90 | -3.73 |
维生素B1 Vitamin B1 (mg/100g) | GB/T 5009.84-2003 | 0.38 | 0.96 | +152.63 |
维生素B2 Vitamin B2 (mg/100g) | GB/T 5009.85-2003 | 0.19 | 0.22 | +15.79 |
天门冬氨酸Aspartic acid (mg/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 1.36 | 1.81 | +33.09 |
苏氨酸Threonine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.72 | 0.96 | +33.33 |
丝氨酸Serine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.58 | 0.78 | +34.48 |
谷氨酸Glutamic acid (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 1.97 | 2.70 | +37.06 |
脯氨酸Proline (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.54 | 0.72 | +33.33 |
甘氨酸Glycine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.72 | 0.89 | +23.61 |
丙氨酸Alanine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.87 | 1.13 | +29.89 |
缬氨酸Valine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.60 | 0.78 | +30.00 |
蛋氨酸Methionine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.34 | 0.42 | +23.53 |
异亮氨酸Isoleucine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.63 | 0.84 | +33.33 |
亮氨酸Leucine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 1.22 | 1.64 | +34.43 |
酪氨酸Tyrosine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.51 | 0.66 | +29.41 |
苯丙氨酸Phenylalanine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.61 | 0.84 | +37.70 |
赖氨酸Lysine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 1.29 | 1.74 | +34.88 |
组氨酸Histidine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 2.38 | 2.87 | +20.59 |
精氨酸Arginine (g/100g) | GB/T 5009.124-2003 | 0.93 | 1.24 | +33.33 |
硬脂酸Stearic acid (%) | GB 17376-2008、GB 17377-2008 | 12.20 | 11.60 | -4.92 |
油酸Oleic acid (%) | GB 17376-2008、GB 17377-2008 | 47.60 | 43.80 | -7.98 |
亚油酸Linoleic acid (%) | GB 17376-2008、GB 17377-2008 | 7.60 | 15.50 | +103.95 |
α-亚麻酸α-linolenic acid (%) | GB 17376-2008、GB 17377-2008 | 0.20 | 0.60 | +200.00 |
2.4 金荞麦种植经济效益分析
采用调查问卷的方式,统计了重庆黔江地区当地农家品种金荞麦及玉米的投入和产出情况,共发放问卷10份,回收问卷10份,均为有效问卷,其结果整理如表5所示。统计投入和产出,金荞麦地上部分供饲用,收购价为0.5元/kg;地下部分供药用,收购价为3.0元/kg;玉米收购价为2.6元/kg。当地用工价格为每人80元/d,金荞麦播种、田间管理、块根收获均为每公顷150个工,当地金荞麦刈割两次地上部分并捆扎打包为每公顷75个工,共计用工费用为18 000元/hm2,装车运输 1 500元/hm2。玉米播种、田间管理、收获共用60个工,共计4 800元/hm2,装车运输1 200元/hm2,合计用工费用为6 000元/hm2。
表5 不同作物的经济效益
Table 5
作物Crop | 产量Yield (kg/hm2) | 产出 (元/hm2) Output (yuan/hm2) | 投入(元/hm2) Input (yuan/hm2) | 纯收入 (元/hm2) Net income (yuan/hm2) | 产投比 Output-input ratio | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
地上 Aboveground | 地下 Underground | 种子 Seed | 肥料 Fertilizer | 农药 Pesticide | 用工 Labor | 地租 Rent | 小计 Subtotal | ||||
当地金荞麦 Local Fagopyrum cymosum | 60 000 | 22 500 | 97 500 | 9 000 | 1 800 | 0 | 19 500 | 7 500 | 37 800 | 59 700 | 2.57 |
玉米Maize | 9 000 | 0 | 23 400 | 900 | 1 800 | 75 | 6 000 | 7 500 | 16 275 | 7 125 | 1.44 |
从表5中可知,黔江当地金荞麦的产投比明显高于玉米,经济效益更高。中金1号地上部分产量较农家品种更高,推广优势更为明显。
3 讨论
当前,我国的饲草缺口呈逐年扩大趋势,对国外牧草产品的进口依赖性较强[14]。依托我国丰富的植物种质资源,从中发掘及推广优质的牧草资源具有重大意义。我国各地区的金荞麦利用量虽日益增大,但仍以农家品种或地方品种为主。截至目前,获得省级品种审定的只有北京市农作物品种审定委员会审定的金荞1号和贵州省农作物品种审定委员会审定的黔金荞1号,前者的具体农艺和品质性状未见报道,后者主要用于饲用。黔金荞1号在2013-2015年的鲜草产量为69 396.75~88 443.60kg/hm2[12],低于本试验中金1号各试验点的水平(99 124.07~111 559.25kg/hm2),但前述黔金荞1号的试验是在平均坡度28°的坡地上种植,海拔、降水等条件也与本试验条件不尽相同。另据尹迪信等[15]报道,贵州省金荞麦鲜草产量能达到99 220kg/hm2,与中金1号相当。在后续的区域试验中,将中金1号与黔金荞1号及其他对照处于相同环境及管理条件下进行试验,将有利于更好地评价其生产性能。同时,从调查问卷获得的重庆黔江地区的生产实际情况看,该地区农家品种的金荞麦1年刈割2次,产量为60 000kg/hm2,与之相比,中金1号产量优势明显。横向比较发现,2016年3个试验点9个小区的产量存在差别,说明该品系缺乏对应的生产技术规范,导致产量不稳定,在后续的推广应用中需要开展高产栽培技术研究,提出生产的标准化与规范化。
从营养成分看,中金1号的粗蛋白含量达到20.92%(分枝期),粗纤维含量为189.92g/kg(18.99%),具有较高的饲用价值。其粗纤维含量较黔金荞1号报道的13.51%高[5],可能会对饲料的适口性造成影响,需要对不同品种(系)饲料添加配方进一步优化。
基于环境因子及地理分布进行预测,金荞麦在云南、四川、重庆等传统栽培地区的种植面积还可继续扩大,而陕西、山西等地区也可以考虑引种[20],因此,中金1号等优秀金荞麦品系在饲用对象和推广面积等方面潜力巨大。
4 结论
药饲两用金荞麦中金1号具有较大的推广价值,且在禽畜产品品质改良、地区扶贫开发等方面有着独特的作用。但是目前该品系缺乏配套的生产技术规范,其地上部分与地下部分利用的平衡点尚不清晰,不同生育期的营养物质和药用成分含量变化等问题也需要进一步的探索,以最大化其经济效益。
参考文献
Effects of saponins,quercetin,eugenol,and cinnamaldehyde on fatty acid biohydrogenation of forage polyunsaturated fatty acids in dual-flow continuous culture fermenters
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