楊義成 蒙正兵 陳培燕 熊先勤
貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院草業(yè)研究所,貴陽550006
野葛(Pueraria lobata(Willd.) Ohwi)為豆科葛屬多年生纏繞性木質(zhì)藤本植物,全世界葛屬植物有18個種,我國除了新疆、西藏外都有葛藤分布,共15個種和1個變種。葛全身是寶,用途廣泛,葛根粉是優(yōu)良食用淀粉,葛藤可用于紡織業(yè)、釀酒業(yè),同時也是造紙的優(yōu)良材料;葛根具有很高的藥用價值,含葛根素、多種黃酮類等成分,性涼,味甘、辛,具有解表退熱、生津、透診、升陽止瀉的功效;現(xiàn)代藥理研究表明,葛根具有改善心血管循環(huán),降糖、降脂,解痙等作用。葛藤枝繁葉茂且營養(yǎng)豐富,是極具開發(fā)潛力的綠色飼料植物[1]。葛藤適應(yīng)性強,能耐寒、抗旱、耐瘠,多數(shù)種對氣候要求不嚴,能在-10℃低溫下越冬[2]。2015年,經(jīng)過對2013-2014年從貴州不同縣(市)采集的40 份飼用葛藤資源進行了觀察篩選后,最終選定長勢較好的10 份飼用葛藤資源在2016年進行種植,2017年進行評價與篩選。
試驗選擇在貴州省草業(yè)研究所獨山基地打種坡進行,東經(jīng)107°33′37.81″,北緯25°51′39.42″,海拔986 m,坡向東,荒坡。全年平均氣溫15℃、極端低溫-8℃,極端高溫38℃,最高月平均氣溫27.6℃、年降水量1 346 mm。降雨多集中在5~8月,無霜期272 d,年日照時數(shù)1 336.7 h,相對濕度82%。雨熱同期,干濕季節(jié)較明顯。
2016年3月,項目組從資源圃初選出10 份野生飼用葛藤資源進行種植,資源具體情況見表1,為了便于描述,資源的編號為采集年份+序號。
按邊長垂直于坡向布設(shè)小區(qū),小區(qū)規(guī)格為5 m×6 m,按隨機區(qū)組試驗設(shè)計排列,3 次重復(fù),株行距為1 m×1 m,每個小區(qū)種植30 株。2017年10月中下旬待葛藤生長速度明顯放緩時進行一次性刈割測產(chǎn)、測定營養(yǎng)成分。
1)農(nóng)藝性狀測量。分枝數(shù):每個重復(fù)按照S 形選擇10 株數(shù)分枝數(shù)計算平均數(shù),進行四舍五入計算;莖長:每個重復(fù)隨機選擇10 根進行測量求其平均數(shù);莖粗:每個重復(fù)隨機選擇10 根進行測量計算平均數(shù);鮮草產(chǎn)量:每個重復(fù)按照S 形取3個點,每個點取1 m2刈割稱重計算平均數(shù);干草產(chǎn)量每個重復(fù)取1 kg 風(fēng)干稱重計算平均數(shù);莖葉比:將測干草產(chǎn)量的莖、葉分開稱重計算平均數(shù)再計算莖葉比。
表1 進入評價的野生飼用葛藤資源
2)實驗室測定。水分用烘干法測定,粗蛋白用FOSS KjeltecTM 8100 凱氏定氮儀測定,粗脂肪用FOSS Soxtec 2055 脂肪測定儀測定,粗纖維用FOSS FT-350粗纖維測定儀測定,無氮浸出物、灰分用SX-4-10 型箱式電阻爐測定,鈣用EDTA 容量法測定,磷用UV-7504 紫外可見光分光光度計測定。
3)飼用葛藤資源的模糊綜合評價。由于僅靠某些單項指標(biāo)來衡量野生飼用葛藤資源的優(yōu)劣是不全面的,因此有必要對其農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)成分進行綜合評定。通過對參試野生飼用葛藤農(nóng)藝性狀的測量和營養(yǎng)成分的測定、查閱參考資料,篩選出C1 分枝數(shù)、C2 莖長、C3 莖粗、C4 鮮草產(chǎn)量、C5 干草產(chǎn)量、C6莖葉比、C7 粗蛋白、C8 粗脂肪、C9 粗纖維、C10 無氮浸出物、C11 灰分、C12 鈣、C13 磷等13個具有代表性的農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)成分指標(biāo),進行模糊評分。將表4 各資源的單項性狀指標(biāo)采用金菊良等[3]的改進層次分析法的模糊綜合評價模型(AHP-FCE)進行分析,各指標(biāo)權(quán)重用“層次分析法中高階平均隨機一致性指標(biāo)(RI)的計算”方法進行計算[4]。對飼用葛藤資源農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)成分13個指標(biāo)進行綜合評價。
步驟:①計算出各指標(biāo)的相對隸屬度值,為確定單個評價指標(biāo)的相對隸屬度的模糊評價矩陣,消除各評價指標(biāo)的量綱效應(yīng),使建模具有通用性,需對樣本數(shù)據(jù)集進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。為了盡可能保持各評價指標(biāo)值的變化信息,對越大越優(yōu)型指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理公式可取為
對于越小越優(yōu)型指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理公式可取為
對越中越優(yōu)型指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理公式可取為
式中xmin(i),xmax(i),xmid(i),分別為方案集中第i個指標(biāo)的最小值、最大值和中間最適值;r(i,j)為標(biāo)準(zhǔn)化后的評價指標(biāo)值,也就是第j個方案第i個評價指標(biāo)從屬于優(yōu)的相對隸屬度值,i=1~n,j=1~m。以這些r(i,j)值為元素可組成單個評價指標(biāo)的模糊評價矩陣R=(r(i,j))nxm。
②根據(jù)模糊評價矩陣R=(r(i,j))nxm構(gòu)造用于確定各評價指標(biāo)權(quán)重的判斷矩陣B=(bij)nxm。模糊綜合評價的實質(zhì)是一種優(yōu)選過程,從綜合評價的角度看,若評價指標(biāo)i1的樣本系列{r(i1,j)|j=1~m}的變化程度比評價指標(biāo)i2的樣本系列{r(i2,j)|j=1~m}的變化程度大,則評價指標(biāo)i1傳遞的綜合評價信息比評價指標(biāo)i2傳遞的綜合評價信息多?;诖?,可用各評價指標(biāo)的樣本標(biāo)準(zhǔn)差反映各評價指標(biāo)對綜合評價的影響程度,并用于構(gòu)造判斷矩陣B。其中為各評價指標(biāo)下樣本系列的均值,i=1~n。于是按照公式(4)可得到1~9級判斷尺度的判斷矩陣。
式中:Smin、Smax分別為{S(i)|i=1~n}的最小值和最大值;相對重要程度參數(shù)值bm=min{9,int[Smax/Smin+0.5]},min和int分別為取小函數(shù)和取整函數(shù)。
③判斷矩陣B的一致性檢驗、修正及其權(quán)重Wi(i=1~n)的計算,要求滿足根據(jù)判斷矩陣B的定義,理論上有bij=wi/wj(i,j=1~n),這時矩陣B具有如下性質(zhì):①bii=wi/wi=1;②bji=wj/wi=1/bij;③bijbjk=(wi/wj)(wj/wk)=wi/wk=bjk。其中:稱性質(zhì)①為判斷矩陣的單位性,性質(zhì)②為判斷矩陣的倒數(shù)性(互反性),性質(zhì)③為判斷矩陣的一致性條件,它表示相互關(guān)系可以定量傳遞。性質(zhì)③也是性質(zhì)①和性質(zhì)②的充分條件。
④把各評價指標(biāo)的權(quán)重值Wi與各方案相應(yīng)評價指標(biāo)的相對隸屬度值r(i,j)相乘并累加,可得模糊評價的綜合指標(biāo)值Z(j)
綜合指標(biāo)值Z(j)越大說明第j個資源越優(yōu),從而確定最優(yōu)的資源。
4)數(shù)據(jù)處理采用電子表格Excel 2007。
由表2可知,分枝數(shù)最多的是13-02,為35枝;其次是13-05,為34 枝;最少的是13-06,為21枝。莖長最長的是13-06,為17.32 m;其次是13-01,為17.23 m;最短的是13-07,為14.26 m。鮮草產(chǎn)量最高的是13-01,為62 359.65 kg/hm2;其次是13-03,為61 324.25 kg/hm2;最低的是13-10,為56 971.33 kg/hm2。干草產(chǎn)量最高的是13-07,為16 087.77 kg/hm2;其次是13-03,為16 005.63 kg/hm2;最低的是13-08,為13 530.53 kg/hm2。莖葉比最高的是13-08,為1.25,最低的是13-04和13-10,為1.09。
由表3可知,粗蛋白最高的是13-04,為23.55%;其次是13-02,為23.12%;第三為13-09,為22.67%;最低的是13-08,為21.22%。粗脂肪最高的是13-08,為3.61%;其次為13-10,為3.55%;第三為13-02,為3.51%。粗纖維最高的是13-08,為26.41%;其次是13-10,為26.25%;第三為13-06,為26.23%;最低的是13-01,為20.51%。無氮浸出物最高的是13-01,為33.25%;其次是13-06,為31.61;最低的是13-08,為27.32%。粗灰分最高的是13-04,為9.91%;最低的是13-01,為5.71%。含鈣量最高的是13-07,為1.66%;最低的是13-02,為0.98%。含磷量最高的是13-07,為1.92%,最低的是13-05,為0.99%。
表2 野生飼用葛藤資源農(nóng)藝性狀
表3 野生飼用葛藤資源營養(yǎng)成分 %
參試野生飼用葛藤資源評價指標(biāo)見表4,計算出各指標(biāo)的相對隸屬度值,對13個農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)成分指標(biāo)進行相對隸屬度計算結(jié)果見表5。
綜合評價值見表6,野生飼用葛藤資源的各指標(biāo)權(quán)重從大到小排序為:C4 鮮草產(chǎn)量(0.166 5)>C7粗蛋白(0.156 0)>C6 莖葉比(0.124 3)>C10 無氮浸出物(0.104 4)>C5 干草產(chǎn)量(0.096 8)>C2 莖長(0.092 6)>C3 莖粗(0.080 2)>C9 粗纖維(0.056 7)>C8 粗脂肪(0.040 1)>C1 分枝數(shù)(0.027 1)>C12 鈣(0.021 7)>C11 粗灰分(0.019 2)>C13 磷(0.014 6)。這表明鮮草產(chǎn)量指標(biāo)在各個指標(biāo)中占據(jù)非常重要的位置,在種植過程中首先要考慮的是其產(chǎn)量的高低。
由表6可知,綜合評價值越高,則表明該資源表現(xiàn)越好,越適合作飼草進行生產(chǎn),反之則不適合。表6 中綜合評價值高于0.500 0,表明適合作優(yōu)良飼用牧草,10 份野生飼用葛藤資源綜合評價值從高到低排序為:13-01(0.520 4)>13-04(0.508 7)>13-03(0.505 7)>13-10(0.504 0)>13-05(0.502 2)>13-02(0.501 7)>13-06(0.498 4)>13-07(0.492 0)>13-08(0.491 3)>13-09 (0.488 1)。綜合評 價值大于0.500 0的有6 份資源,分別為:13-01(0.520 4)、13-02(0.501 7)、13-03(0.505 7)、13-04(0.508 7)、13-05(0.502 2)、13-10(0.504 0)。因此,篩選出了適合作為飼草植物的野生飼用葛藤資源6 份,分別為采自貴陽的13-01、采自遵義市紅花崗區(qū)的13-02、采自織金的13-03、采自德江的13-04、采自納雍縣的13-05、采自道真的13-10,作為優(yōu)良飼用牧草資源,進入繁育圃,進行進一步的擴繁和研究。
表4 參試野生飼用葛藤資源評價指標(biāo)
表5 13個指標(biāo)進行相對隸屬度計算值
表6 野生飼用葛藤資源的綜合評價
通過建立最具代表性的13個農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)成分指標(biāo),對篩選出的10 份貴州野生飼用葛藤資源進行綜合評價,最終篩選出適合作為優(yōu)良飼草植物的飼用葛藤資源6 份,分別為采自貴陽的13-01、遵義市紅花崗區(qū)的13-02、織金的13-03、德江的13-04、納雍縣的13-05、道真的13-10,作為飼用牧草資源,進入繁育圃,進行進一步的擴繁和研究。
貴州野生飼用葛藤資源豐富,全省各地均能生長,這就更有利于推廣應(yīng)用,但是,目前貴州在葛藤飼用化利用方面還研究較少,希望今后能加大研究力度,充分利用好貴州的野生飼用葛藤資源,更好地為貴州生態(tài)草地畜牧業(yè)服務(wù)。