下载:
-
楸树(Catalpa bungei)为紫葳科梓属植物，落叶乔木.自古以来，楸树就是我国劳动人民生产和生活中的重要树种.据苏轼《格致粗谈》记载，“桐梓二树，花叶饲猪，立即肥大，且易养”[1]，这说明古代劳动人民已使用楸树叶片饲养牲畜.同时，楸树具有发达的根系，抗风及抗逆性强，既能防风固沙，又能耐寒抗旱和在轻度盐碱与微酸性土壤中正常生长，还对SO2、Cl2等有毒气体有较强抗性[2]，是一种集饲料、观赏、用材和绿化等于一身的优良树种.
目前，对楸树叶片的综合研究还较初步，对楸叶的分析仅限于叶片性状[3-4]、光合特性[5-6]、营养元素[7-8]、活性成分[9-10]等方面，而叶片营养成分的季节变化以及与树龄的关系还缺乏详细研究.植物叶片中的可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C和氨基酸含量等决定饲料叶片的营养价值，粗灰分和粗脂肪含量也是其重要的评价指标[11].本试验以杂楸1号、杂楸3号幼苗为试材，研究不同苗龄叶片营养成分的季节性变化，旨在为楸树良种选育、叶片的营养评价和采收时间提供理论依据.
全文HTML
-
试验材料为楸树优良无性系杂楸1号(Catalpa bungei clone1)和杂楸3号(Catalpa bungei clone3)1年生、2年生和3年生幼苗.试验地点为位于河南省偃师市顾县镇的金楸林业发展有限公司的楸树苗木基地.采用单因素随机区组试验设计，不同无性系不同苗龄楸树随机选择其中667 m2为一个小区，共6个小区，每小区选取5株作为测量标准株，并做好标记.生长指标测定和采样分别于2015年6月24日、8月25日、10月15日在楸树基地进行.每次采样均选取与标准株长势相似的5株楸树，分别采取上部以及中部的东、南、西、北4个方向长势均等的叶片各2枚混装于自封袋，置于含足量干冰的冰盒中带回南京，保存于实验室-80 ℃冰箱中待用.
-
叶片含水率的测定采用直接干燥法[12]；维生素C测定采用亚甲蓝法[13]；可溶性蛋白测定采用考马斯亮蓝G-250染色法[14]；氨基酸测定采用OPA-FMOC柱前衍生化法[15]；粗脂肪测定采用国标GB/T5009.6—2003方法；粗灰分测定采用国标GB/T6438—2007方法；粗纤维测定采用国标GB/T5009.10—2003方法；蒽醌类化合物测定采用超声提取——分光光度法[16]；黄酮类化合物参照张成等的方法[17]测定.其中蒽醌类化合物和黄酮类化合物的测定是采用叶片的干质量，其他指标是针对叶片的鲜质量进行测定.每次取样每项指标重复测定3次.
采用SPSS 18.0、Excel 2010软件对试验数据进行统计和作图.通过主成分分析对楸树叶片饲用价值进行评价，提取m个主成分，以各主成分对应的方差相对贡献率作为权重，由主成分得分和对应的权重线性加权求和，构建叶片饲用价值的评价函数.
式中：Ck为第k个主成分的方差相对贡献率； λk为第k个主成分的特征值；m为提取的主成分个数；Zik为第i个采样时间第k个主成分得分；Hk为价值的评价函数，其值表示第i个采样时间的总主成分得分[18].
1.1. 供试材料
1.2. 方法
-
由不同苗龄杂楸1号、杂楸3号的叶片含水率的测定结果(图 1)可知，在不同月份(6-10月)，叶片含水率整体上随苗龄的增大而降低.月份相同(6月)、苗龄不同的杂楸1号叶片含水率差异不显著，苗龄不同的杂楸3号叶片含水率差异显著；苗龄相同(1年龄)，不同月份的杂楸1号叶片含水率差异不显著，杂楸3号叶片含水率6月和8月差异不显著，但均与10月叶片含水率差异显著.
-
由不同苗龄杂楸1号、杂楸3号的维生素C质量分数可知，10月维生素C质量分数相对较高，8月次之，杂楸1号、杂楸3号不同苗龄在10月的叶片维生素质量分数均在600 μg/g以上，3年生杂楸1号在不同月份均保持在较高的水平.月份相同时(10月)，杂楸1号和杂楸3号的1年生、2年生和3年生楸树叶片维生素C质量分数差异均不显著；苗龄相同时(3年生)，杂楸1号不同月份维生素C质量分数差异不显著，8月和10月的杂楸3号维生素C差异不显著，但均与6月的维生素C质量分数差异极显著(图 2).
-
对杂楸1号、杂楸3号可溶性糖测定结果发现，两者质量分数均在8月最高，6月次之，10月最低.不同苗龄杂楸1号在8月的叶片可溶性糖质量分数分别达到79.61，62.73和65.32 mg/g，不同苗龄杂楸3号在8月的叶片可溶性糖质量分数分别达到72.45，52.16和57.11 mg/g，同一月份，可溶性糖质量分数为1年生显著大于2年生和3年生楸树，2年生、3年生楸树的可溶性糖质量分数差别不大.杂楸1号、杂楸3号在8月时，苗龄不同叶片中可溶性糖质量分数差异极显著；苗龄相同(1年生)时，杂楸1号、杂楸3号在不同月份可溶性糖质量分数差异极显著(图 3).
-
由图 4可以看出，杂楸1号、杂楸3号的可溶性蛋白质量分数均在8月达到最高，6月次之，10月最低，6月和10月不同苗龄楸树叶片可溶性蛋白差异不大，6月杂楸1号和杂楸3号质量分数为3.827~4.519 mg/g，10月不同苗龄的杂楸1号和杂楸3号质量分数为3.023~3.486 mg/g. 8月杂楸1号叶片可溶性蛋白3年生质量分数最高，为5.84 mg/g，2年生次之、1年生最低，杂楸3号叶片可溶性蛋白质量分数2年生最高，为5.69 mg/g，3年生次之、1年生最低.通过多重对比发现，相同月份(8月)杂楸1号、杂楸3号不同苗龄的楸树可溶性蛋白质量分数均差异显著；相同苗龄(2年生、3年生)的杂楸1号、杂楸3号在不同月份的可溶性蛋白质量分数差异显著.
-
由图 5可以看出，不同月份、不同苗龄的杂楸1号、杂楸3号叶片粗脂肪比例为5.5%~8.5%，1年生杂楸1号和杂楸3号在6月与8月均没有较大的变化，至10月比例最高，10月叶片粗脂肪比例分别为7.38%，7.89%；2年生与3年生杂楸1号、杂楸3号楸树叶片粗脂肪比例在8月达到最大，均为7.79%~8.63%. 8月2年生杂楸1号粗脂肪比例为8.63%，3年生杂楸3号粗脂肪为8.48%.总体来说，2年生和3年生的杂楸1号、杂楸3号在8月粗脂肪比例较高.季节相同时(8月)，不同苗龄杂楸1号、杂楸3号楸树叶片粗脂肪比例差异显著，苗龄分别为2年生、3年生时，杂楸1号、杂楸3号在不同季节叶片粗脂肪比例差异显著.
-
由图 6可知，1年生和3年生杂楸1号叶片中粗纤维比例在6月稍高，分别为10.36%和10.15%，2年生杂楸1号在不同月份间变幅较小，为8.73%~9.37%；1年生杂楸3号叶片粗纤维比例在10月达到最高，为10.85%，2年生与3年生杂楸3号叶片粗灰分比例在8月达到最高，分别为9.45%、11.22%.总体来说，3年生苗龄的楸树叶片粗纤维比例高于其他苗龄，10月粗脂肪比例较高.在10月时，杂楸1号、杂楸3号不同苗龄的楸树粗纤维比例均差异显著；3年生杂楸1号粗纤维比例与1年生和2年生相比差异不显著，杂楸3号3年生粗纤维比例则与其他年份之间表现为差异显著.
-
由图 7可知，粗灰分的比例随着季节推移而增加，杂楸1号、杂楸3号不同苗龄楸树叶片粗灰分比例均在10月达到最大，在相同月份，2年生杂楸1号粗灰分比例较高；1年生杂楸3号在8月和10月时粗灰分比例高于其他苗龄楸树，在6月则低于其他苗龄楸树.季节时间相同时(10月)，杂楸1号、杂楸3号2年生与3年生叶片粗灰分差异不显著，与1年生差异显著.苗龄相同时，不同季节的杂楸1号和杂楸3号叶片粗灰分均表现为差异显著.
-
对不同苗龄、月份的楸树叶片游离氨基酸进行鉴定，共鉴定出17种，分别是天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、组氨酸、甘氨酸、苏氨酸、精氨酸、丙氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、脯氨酸.不同月份、不同苗龄氨基酸质量分数变幅为0.485~1.016 mg/g，质量分数相对较高的有天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸，这3种氨基酸总质量分数占其叶片内游离氨基酸总量的64.56%~84.19%，但总的来说，氨基酸质量分数偏低，若作为饲料应另外补充氨基酸.由图 8可知，1年生和3年生楸树氨基酸质量分数较高，2年生楸树氨基酸质量分数偏低. 3年生杂楸1号楸树在6月的氨基酸质量分数最高，为0.99 mg/g；10月次之，为0.876 mg/g；3年生杂楸3号在10月氨基酸质量分数最高，为0.839 mg/g；总体来看，10月杂楸1号、杂楸3号氨基酸质量分数都较高.在10月时，不同苗龄杂楸1号、杂楸3号氨基酸质量分数差异显著，月份相同时，不同苗龄的杂楸1号和杂楸3号氨基酸质量分数差异均显著(图 8).
-
从图 9可以看出，总黄酮在测定过程中基本呈先下降后提高的趋势.当月份相同时，1年生的杂楸1号和杂楸3号较其他苗龄楸树的黄酮质量分数高. 1年生杂楸1号和杂楸3号叶片在6月黄酮质量分数最高，分别为5.531 mg/g和6.055 mg/g，2年生、3年生杂楸1号和杂楸3号叶片黄酮质量分数在10月较高，8月黄酮质量分数较低.由此可知，在气温相对较低时黄酮质量分数较高.月份相同时(6月)，不同苗龄杂楸1号黄酮类化合物质量分数差异显著，杂楸3号黄酮类化合物质量分数差异极显著，苗龄相同时(1年生)，杂楸1号和杂楸3号在不同季节黄酮质量分数均表现为差异显著.
-
从图 10可以看出，不同苗龄的杂楸1号、杂楸3号叶片总蒽醌质量分数在6-10月期间总体呈下降的趋势，不同苗龄杂楸1号、杂楸3号叶片蒽醌类化合物均在6月最高.其中2年生杂楸1号叶片蒽醌质量分数在6-8月均高于其他苗龄杂楸1号，在10月低于其他苗龄的楸树；杂楸3号2年生苗的叶片蒽醌类化合物均低于其他苗龄楸树.测定1年生、2年生、3年生杂楸3号叶片蒽醌质量分数变化范围分别为：1.172~3.423 mg/g，0.94~2.05 mg/g，1.22~2.96 mg/g.不同苗龄杂楸3号叶片蒽醌质量分数大小为1年生＞3年生＞2年生.苗龄相同时(1年生)，杂楸1号、杂楸3号在不同季节的总蒽醌质量分数差异均表现为极显著，季节相同时(6月)不同苗龄的杂楸1号、杂楸3号叶片总蒽醌质量分数差异极显著.
-
根据叶片饲用指标主成分分析结果，杂楸1号和杂楸3号各筛选出3个主成分，杂楸1号、杂楸3号前3个主成分的累计贡献率分别达到76.517%和73.038%，第3个主成分特征值分别为1.815和1.180，表明前3个主成分包含了饲用指标的主要信息(表 1).杂楸1号在第一主成分中，叶片含水率、维生素C、粗灰分、蒽醌有绝对值较大的得分系数，决定第二主成分的指标主要有可溶性蛋白、氨基酸，决定第三主成分的指标有粗纤维、黄酮；决定杂楸3号第一主成分的指标是维生素C、可溶性蛋白、粗灰分、氨基酸、黄酮，决定第二主成分的指标是叶片含水率，决定第三主成分的指标是粗脂肪.
-
不同苗龄和季节楸树叶片各主成分得分如下表所示(表 2、表 3)，根据叶片饲用价值综合评价函数可计算各苗龄和月份楸树叶片饲用价值总得分，并以此进行评价，得分表按降序排列，得分越高则综合评价越好.结果表明，2年生、3年生杂楸1号在8月综合表现较好，1年生杂楸1号得分较低，3年生杂楸3号在8月综合表现最好，10月的2年生杂楸3号综合评价得分次之.综合来看，2年生和3年生的杂楸1号、杂楸3号在8月叶片价值较高.
2.1. 叶片含水率
2.2. 维生素C
2.3. 可溶性糖
2.4. 可溶性蛋白
2.5. 粗脂肪
2.6. 粗纤维
2.7. 粗灰分
2.8. 氨基酸
2.9. 黄酮类化合物
2.10. 蒽醌类化合物
2.11. 主成分分析
2.12. 不同苗龄季节叶片价值开发评价
-
不同苗龄楸树叶片含水率在生长阶段均呈减少趋势，初期含水量较高，随着生长发育的进程水分逐渐减少，干物质及各种其他营养物质增多.不同苗龄楸树维生素C质量分数均较高，最高在10月可达600 μg/g以上，高于其他测定月份，这与宜丽娜研究结果相同，即秋季维生素质量分数相对较高，夏季次之[19].对杂楸1号、杂楸3号可溶性糖测定发现，均为8月最高，6月次之，10月最小，可能是8月气温较高，植物叶片水分蒸发流失，可溶性糖比重变大.同一月份楸树叶片可溶性糖质量分数1年生显著大于2年生和3年生楸树，这与苏瑾的研究结果相似[20]，可能一年生植物在旺盛生长阶段，叶片积累较多糖分供给能量，在甘薯中也有类似现象[21].杂楸1号、杂楸3号不同苗龄的楸树叶片的可溶性蛋白也是在8月质量分数达到最高，6月次之，10月最低.赵峰侠等研究认为，空气湿度影响植物叶片的可溶性蛋白质量分数，与之呈显著正相关[22]. 8月空气湿度较高，因此可溶性蛋白质量分数也较高.
不同苗龄杂楸1号、杂楸3号叶片粗脂肪比例在8月高于其他月份，不同苗龄楸树叶片粗脂肪比例不同月份均在5.5%~8.5%之间，高于常用饲料如四倍体刺槐粗脂肪比例4.60%~4.95%[23].不同苗龄楸树叶片粗纤维比例一般3年生高于其他苗龄，粗纤维比例为8.32%~11.22%，高于常见饲料粗纤维比例，具有高纤维的饲料饲养母猪可提高产仔率[24].不同苗龄楸树叶片粗灰分均在10月最大，与桑叶粗灰分8%~12%的比例相近[25].楸树叶片游离氨基酸共鉴定出17种，10月时氨基酸质量分数较高，但氨基酸质量分数总体偏低，若作为饲料应另外补充氨基酸.
不同苗龄楸树叶片总黄酮质量分数1年生总体高于其他苗龄，6月时黄酮质量分数最高，可能是由于1年生楸树处于旺盛生长、快速分化阶段，体内黄酮代谢旺盛，总黄酮质量分数较高，与卓泽群等相关研究结论一致[26].蒽醌化合物在叶片中质量分数较高[27]，不同苗龄楸树叶片蒽醌化合物质量分数一般在生长阶段呈降低趋势，这和徐洪宇的研究结果相似[10].
通过主成分分析，综合评价函数分析，筛选出8月的2年生和3年生杂楸1号、8月的3年生杂楸3号和10月的2年生杂楸3号综合饲用价值较高.综上所述，楸树叶片适用于作为饲料使用，且建议采摘时间在8月前后.