全 文 ：玉 米 营 养 成 分 时 空 动 态 3
陈玉香1 　周道玮2 3 3 　张玉芬3
(1 吉林大学生物与农业工程学院 ,长春 130025 ;2 东北师范大学草地科学研究所 ,长春 130024 ;
3 北京师范大学生命科学学院 ,北京 100875)
【摘要】　研究了玉米营养成分时空动态变化. 结果表明 ,随着玉米生育期的推进 ,玉米籽粒的总淀粉、粗蛋
白和粗脂肪的含量逐渐升高 ;而茎、叶的粗蛋白、粗脂肪含量逐渐下降 ,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸
性洗涤木质素含量逐渐升高. 茎、叶粗蛋白含量下降的幅度大于籽粒粗蛋白含量上升幅度. 同时 ,玉米植株
上部叶片的粗蛋白含量高于下部叶片 ,而中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量低于下部叶
片. 茎上部粗蛋白含量高于下部 ,中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和酸性洗涤木质素含量低于下部.
关键词 　玉米 　营养成分 　时空动态
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 09 - 1589 - 05 　中图分类号 　S181 　文献标识码 　A
Temporal and spatial variations of chemical constituents in maize. CHEN Yuxiang1 ,ZHOU Daowei2 ,ZHAN G
Yufen3 ( 1 School of Biological and A gricultural Engineering , Jilin U niversity , Changchun 130025 , China ;
2 Institute of Grassland Science , Northeast Norm al U niversity , Changchun 130024 , China ;3 Institute of Ecolo2
gy , College of L if e Science , Beijing Norm al U niversity , Beijing 100875 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,
15 (9) :1589～1593.
Study on the temporal and spatial variations of chemical constituents in maize showed that with the development
of maize ,the contents of total starch ,crude protein and crude lipid in its kernel increased ,while those of crude
protein and crude lipid in its leaf and stem decreased. The content of fiber extracted by neutral agent and that of
fiber and lignin in leaves and stems increased. The crude protein content of the top leaf was higher than that of
the basal leaf ,while the content of fiber extracted by neutral agent and that of fiber and lignin in the top leaf
were lower than those of the basal leaf . The crude protein content of the top stem was higher than that of the
basal stem ,while the content of the fiber extracted by neutral agent and that of the fiber and lignin in the top
stem were lower than those of the basal stem.
Key words 　Maize , Chemical constituents , Temporal and spatial dynamics.3 国家重点基础研究发展规划资助项目 ( G2000018602) .3 3 通讯联系人. E2mail :zhoudw @nenu. edu. cn
2003 - 06 - 18 收稿 ,2003 - 11 - 04 接受.
1 　引 　　言
吉林西部位于东北农牧交错带东段. 玉米是该
地区主要农作物 ,粮饲兼用. 玉米秸秆是农牧交错地
区冷季重要的饲料来源 ,秸秆用作饲料 ,首先应该保
证生物量最大 ,在得到最大产量的前提下 ,饲用价值
也至关重要. 玉米秸秆粗蛋白含量高、粗纤维含量
低 ,饲用价值高 ;反之则饲用价值低. 以往对玉米秸
秆饲用营养成分的研究[4 ,5 ,8 ]多将秸秆作为一个整
体 ,未考虑其不同器官、植株不同高度的营养成分的
不同 ,缺乏一定的科学性. 玉米不同器官、植株不同
高度的营养成分及含量明显不同 ,可依据不同部位
养分不同 ,因地制宜地利用秸秆[2 ,6 ,10 ] . 本研究将玉
米茎、叶区分 ,分别研究了不同生长期不同器官、不
同高度的营养成分含量动态变化 ,综合考虑玉米秸
秆、籽实营养成分 ,确定玉米适宜的收获日期 ,从而
为该地区合理利用玉米秸秆提供理论依据.
2 　材料与方法
211 　供试材料
本实验所选择的玉米品种为登海 1 号 ,为当地大田主要
推广品种.
212 　测定方法
籽粒的营养成分测定从 8 月 30 日开始 ,每 5 d 取样 1
次 ,分别测定总淀粉、粗蛋白和粗脂肪含量. 茎、叶取样日期
分别为 7 月 30 日、8 月 30 日、9 月 5 日、9 月 10 日、9 月 15
日、9 月 20 日、9 月 25 日和 9 月 30 日. 植株 50 cm 为一段 ,
茎、叶分开 ,分别测定茎和叶的粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤
维 (NDF) 、酸性洗涤纤维 (ADF)和酸性洗涤木质素 (ADL) 的
含量. 总淀粉测定采用盐酸水解法 [3 ] . 粗蛋白测定采用微量
凯氏定氮法. 粗脂肪测定采用索氏脂肪抽提器 ,将样品中的
脂肪用乙醚萃取 ,再除去乙醚 ,称重即得到样品中粗脂肪含
应 用 生 态 学 报 　2004 年 9 月 　第 15 卷 　第 9 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Sep. 2004 ,15 (9)∶1589～1593
量. NDF、ADF 和 ADL 测定采用范氏法 (Van Soest) [7 ] .
3 　结果与分析
311 　叶营养成分的时空动态
由图 1Aa 可以看出 ,随着时间变化 ,叶片粗蛋
白含量逐渐下降. 如 0～50 cm 层叶片 ,7 月 30 日粗
蛋白含量为 17107 % ,8 月 30 日降为 9189 % ,而 9
月 30 日收获时则降至 5132 %. 表明随着玉米生长
发育至成熟 ,叶片的粗蛋白含量呈下降趋势. 叶片粗
蛋白含量空间变化规律是植株上层叶片粗蛋白含量
高于下层叶片粗蛋白含量. 例如 7 月 30 日叶片 ,0～
50 cm 层粗蛋白含量为 17107 % ,50～100 cm 层为
21181 % ,100～150 cm 层为 21186 % ,150～200 cm
层为 23158 %. 其他生长期的情况与此相似.
随着玉米生长发育 ,叶片粗脂肪含量逐渐下降
(图 1Ab) . 例如 0～50 cm 层叶片 ,7 月 30 日粗脂肪
含量为 3172 % ,8 月 30 日为 2178 % ,9 月 30 日为
1125 % ;而植株上层叶片粗脂肪含量高于下层叶片
粗脂肪含量. 例如 7 月 30 日 0～50、50～100、100～
150 和 150～ 200 cm 层叶片粗脂肪含量分别为
3172 %、3172 %、3180 %和 4126 % ;8 月 30 日各层含
量分别为 2178 %、3103 %、3112 %和 3162 % ;9 月 30
日叶片各层含量则分别为 1125 %、1129 %、1130 %
和 1130 %. 表明不同时期玉米植株上层叶片粗脂肪
含量始终高于下层叶片粗脂肪含量.
叶片中性洗涤纤维 (NDF)含量的时空动态变化
规律如图 1Ac. 随着玉米生长发育 ,叶片 NDF 含量
逐渐增大. 同是 0～50 cm 层叶片 ,7 月 30 日 NDF
含量为 44181 % ,8 月 30 日为 48189 % ,9 月 30 日则
为 66114 %. 叶片 NDF 含量空间变化规律为植株上
层叶片 NDF 含量低于下层叶片. 例如 7 月 30 日 0
～50、50～100、100～150 和 150～200 cm 高度叶片
NDF 含量分别为 44181 %、42166 %、40197 % 和
37118 % ; 8 月 30 日各层含量分别为 48189 %、
48153 %、44172 %和 41176 % ;9 月 30 日各层含量则
分别为 66114 %、60158 %、59108 %和 54167 %.
由图 1Ad 可以看出叶片酸性洗涤纤维 (ADF)
含量的时空动态变化规律. 随着玉米生长期推进 ,叶
片 ADF 含量逐渐增大. 例如 0～50 cm 层叶片 ,7 月
30 日 ADF 含量为 16176 % ,8 月 30 日为 20109 % ,9
月 30 日为 33120 % ;其它各层高度叶片 ADF 含量
变化情况与此相同. 叶片 ADF 含量空间变化规律为
植株上层叶片 ADF 含量低于植株下层叶片 ADF 含
量. 7 月 30 日 0～50、50～100、100～150 和 150～
200 cm 层叶片 ADF 含量分别为 16176 %、15113 %、
14185 %和 13137 % ; 8 月 30 日各层含量分别为
20109 %、20101 %、19109 %和 17131 % ;9 月 30 日则
分别为 33120 %、29107 %、28105 %和 26117 %.
叶片酸性洗涤木质素 (ADL)含量的时空动态变
化规律见图 1Ae. 随着玉米生育期推进 ,叶片 ADL
含量逐渐增大. 如 0～50 cm 层叶片 ,7 月 30 日 ADL
含量为 2189 % ,8 月 30 日为 2192 % ,9 月 30 日为
4157 % ,其他高度的叶片 ADL 含量变化相似. 叶片
ADL 含量空间变化规律为植株上层叶片 ADL 含量
低于植株下层叶片. 例如 , 7 月 30 日 0～50、50～
100、100～150 和 150～200 cm 层叶片 ADL 含量分
别为 2189 %、2184 %、2160 %和 1166 % ; 8 月 30 日
各层含量分别为 2192 %、2189 %、2162 %和 1193 % ;
9 月 30 日则分别为 4157 %、4150 %、4129 % 和
4125 %. 在玉米整个生育期内 ,植株上层叶片 ADL
含量总是低于下层叶片.
312 　茎营养成分时空动态
由图 1Ba 可以看出玉米茎粗蛋白含量的时空动
态变化规律. 随着玉米生长进程 ,茎粗蛋白含量呈下
降趋势. 如 0～50 cm 层 ,7 月 30 日茎粗蛋白含量为
6174 % ,8 月 30 日为 4169 % ,9 月 30 日为 3118 %.
玉米茎粗蛋白含量空间动态变化规律为同一植株 ,
茎上部粗蛋白含量高于下部. 如 7 月 30 日 0～50、
50～100、100～150 和 150～200 cm 层茎粗蛋白含
量分别为 6174 %、7113 %、7149 %和 7189 % ;8 月 30
日各层分别为 4169 %、5104 %、5168 %和 5183 % ;9
月 30 日 则 分 别 为 3118 %、3170 %、3178 % 和
4133 %. 在玉米整个生长发育期内 ,同一植株茎上部
粗蛋白含量始终高于下部的粗蛋白含量.
由图 1Bb 可以看出玉米茎粗脂肪含量的时空
动态变化规律. 随着玉米生长进程 ,玉米茎粗脂肪含
量逐渐下降 ,如 0～50 cm 层茎 ,7 月 30 日粗脂肪含
量 0178 % , 8 月 30 日为 0171 % , 9 月 30 日为
0143 %. 茎粗脂肪含量空间动态变化规律是同一植
株 ,茎上部粗脂肪含量高于下部粗脂肪含量. 如 7 月
30 日 0～50、50～100、100～150 和 150～200 cm 层
茎粗脂肪含量分别为 0178 %、0199 %、1112 %和
1128 % ;8 月 30 日各层含量分别为 0171 %、0183 %、
1109 %和 1122 % ; 9 月 30 日则分别为 0143 %、
0159 %、0161 %和 0162 %.
玉米茎中性洗涤纤维 (NDF)的时空动态变化规
律见图 1Bc. 随着玉米生长发育 ,茎 NDF 的含量逐
渐升高 . 如0～5 0 cm层茎 , 7月3 0日NDF含量为
0951 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
图 1 　叶 (A)和茎 (B)营养成分时空动态
Fig. 1 Temporal and spatial dynamics of leaf (A) and stem (B) chemical constituents.
a :粗蛋白 Crude protein ;b :粗脂肪 Crude lipid ;c :NDF ;d :ADF ;e :ADL11) 0～50 cm ;2) 50～100 cm ;3) 100～150 cm ;4) 150～200 cm1 下同 The
same below.
51158 % , 8 月 30 日为 55193 % , 9 月 30 日为
69152 %. 玉米茎 NDF 含量的空间动态变化规律是
同一玉米植株的茎上部 NDF 含量低于茎下部. 如 7
月 30 日 0～50、50～100、100～150 和 150～200 cm
层茎 NDF 含量分别为 51158 %、49136 %、46171 %
和 37158 % ;8 月 30 日各层茎含量分别为 55193 %、
53164 %、52114 %和 40190 % ; 9 月 30 日则分别为
69152 %、65130 %、63115 %和 58194 %.
19519 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　陈玉香等 :玉米营养成分时空动态 　　　　　　　　　　　
玉米茎酸性洗涤纤维 (ADF)含量的时空动态变
化规律见图 1Bd. 随着玉米生长发育进程 ,茎 ADF
含量逐渐升高. 如 0～50 cm 层茎 ,7 月 30 日 ADF
含量为 24131 % ,8 月 30 日为 26193 % ,9 月 30 日为
34142 %. 玉米茎 ADF 含量空间动态变化规律是同
一玉米植株 ,茎上部 ADF 含量低于下部. 如 7 月 30
日 0～50、50～100、100～150 和 150～200 cm 层茎
ADF 含量分别是 24131 %、23134 %、22115 % 和
13199 % ; 8 月 30 日各层含量分别为 26193 %、
26131 %、25177 %和 15116 % ; 9 月 30 日则分别是
34142 %、31125 %、30146 %和 28182 %.
由图 1Be 可以看出玉米茎酸性洗涤木质素
(ADL)含量的时空动态变化规律. 随着玉米生长发
育至成熟 ,茎 ADL 含量逐渐升高. 0～50 cm 层茎 ,7
月 30 日 ADL 含量 2166 % ,8 月 30 日为 3184 % ,9
月 30 日为 5109 %. 其他高度的茎 ADL 含量变化与
此相似 ,即随着时间推进 ,ADL 含量呈上升趋势. 玉
米茎 ADL 含量空间动态变化规律为同一玉米植株 ,
茎上部 ADL 含量低于茎下部. 如 7 月 30 日 0～50、
50～100、100～150 和 150～200 cm 高度茎 ADL 含
量分别是 2166 %、2165 %、2126 %和 2103 % ;8 月 30
日各层含量分别为 3184 %、3143 %、2191 % 和
2140 % ;9 月 30 日则分别为 5109 %、4123 %、3186 %
和 3167 %. 所以在整个生长期内 ,同一玉米植株茎
上部 ADL 含量始终低于下部的 ADL 含量.
313 　籽粒营养成分动态
由表 1 可以看出 ,随着玉米生长发育 ,籽粒总淀
粉含量逐渐升高. 8 月 30 日的总淀粉含量为
68155 % ,9 月 30 日为 72195 % ,增加 4140 %. 籽粒
粗蛋白含量也呈上升趋势 ,8 月 30 日为 9141 % ,9
月 30 日为 11156 % ,增加 2115 % ;籽粒粗脂肪含量
也逐渐升高. 随玉米生长发育进程 ,籽粒总淀粉、粗
蛋白和粗脂肪含量均呈上升趋势 ,但是到一定时期 ,
增加幅度开始减小.
表 1 　籽粒营养成分动态
Table 1 Temporal dynamics of kernel chemical constituent ( mean ±
SD , %)
日期
Date
总淀粉
Total starch
content
粗蛋白
Crude protein
content
粗脂肪
Crude lipid
content
8130 68155 ±3132 9141 ±0186 2106 ±0105
9105 69142 ±4109 9160 ±0199 2115 ±0134
9110 70163 ±5111 10115 ±1102 2117 ±0151
9115 71178 ±4103 10190 ±1112 2186 ±0106
9120 71189 ±5101 11115 ±1130 2193 ±0141
9125 72131 ±4178 11120 ±1102 3108 ±0121
9130 72195 ±5115 11156 ±1100 3152 ±0109
　　将玉米茎、叶合并称为秸秆 ,秸秆与籽粒粗蛋白
总量计算方法为粗蛋白总量 (g/ 株) = 籽粒粗蛋白
( %) ×籽粒生物量 + 秸秆粗蛋白 ( %) ×秸秆生物
量.粗蛋白总量变化见图 2. 由图 2 可见 ,9 月 20 日
玉米籽粒、秸秆粗蛋白总量最大. 而粗蛋白总量最大
是玉米最适收获期[11 ] . 因此 ,从粗蛋白总量考虑 ,本
研究地区玉米适宜的收获日期应在 9 月 20 日左右.
图 2 　秸秆与籽粒粗蛋白总量 (登海 1 号)
Fig. 2 Total crude protein of stalk and kernel.
4 　讨 　　论
随着玉米生长发育进程的推进 ,茎、叶的粗蛋白
含量逐渐下降. 同一玉米植株 ,茎上部粗蛋白含量高
于下部 ,上层叶片粗蛋白含量高于下层. 玉米茎、叶
粗脂肪含量的变化趋势与粗蛋白相似. 幼嫩植株或
幼嫩部位 ,粗蛋白、粗脂肪含量相对高一些. 这是由
于随着玉米生长发育逐渐衰老 ,细胞壁成分逐渐增
多 ,而细胞内容物逐渐减少 ,导致茎、叶木质化程度
加深 ,粗纤维含量上升[9 ] .
玉米生长发育至成熟 ,茎、叶的 NDF 和 ADF 含
量呈上升趋势. NDF 主要包括纤维素、半纤维素、木
质素和硅酸盐 ;ADF 主要包括纤维素、木质素和硅
酸盐. 玉米秸秆作为饲料 ,NDF 含量的高低直接影
响牲畜的采食量. NDF 含量高 ,饲草的适口性差 ,牲
畜采食量低 ,反之亦然 ;ADF 含量的高低影响牲畜
对饲草的消化率 ,ADF 含量高 ,饲草消化率低 ,ADF
含量低 ,则饲草消化率高[1 ] . 因此 ,玉米生长发育至
成熟 ,其秸秆的适口性、消化率都将下降.
籽粒的总淀粉、粗蛋白和粗脂肪含量呈上升趋
势. 由于植株茎、叶中的非结构性碳水化合物向籽粒
转移 ;光合作用产物分配中心转向籽粒 ,导致籽粒的
重量及营养成分不断增加. 籽实发育对秸秆成分有
直接影响 ,因为淀粉的积累需要秸秆中产生和贮存
的碳水化合物再运输及易位. 秸秆消化率与收获期
呈负相关 ,随着收获期推迟 ,秸秆细胞壁成分逐渐增
多 ,籽实的发育是以牺牲秸秆营养价值为代价的 ,籽
实产量直接影响秸秆饲用价值 ,籽实产量高 ,秸秆饲
2951 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
用价值则低[9 ] .
综上所述 ,推迟收获、秸秆的饲用价值迅速下
降 ,表现在 NDF 和 ADF 含量迅速升高. 从秸秆的营
养成分考虑 ,在农牧交错地区 ,为保证秸秆的饲用价
值 ,不应该过度推迟玉米收获期. 在吉林西部 ,对玉
米品种登海 1 号的试验发现 ,在 9 月 20 日左右籽粒
与秸秆粗蛋白总量最大 ,是最适宜的收获日期.
根据玉米生物量动态的研究结果 (另见报道) ,
茎生物量分配以植株下部较多 ,而叶生物量分配以
植株中间居多. 叶片与茎比较 ,粗蛋白含量高于茎 ,
而 NDF、ADF 和 ADL 含量低于茎. 所以玉米秸秆用
作饲料 ,饲用价值较高的应该是植株上部.
参考文献
1 　Gao Z2Q (高中起) , Wang G2Q (王贵卿) , Lou Y2J (娄玉杰) .
1999. Technology of Forage and Grassland Science. Changchun :
Jilin Science and Technology Press. (in Chinese)
2 　Liu W2G(刘晚苟) , Shan L (山 　仑) . 2003. Effect of soil bulk
density on maize growth under different water regimes. Chin J A p2
pl Ecol (应用生态学报) ,14 (11) :1906～1910 (in Chinese)
3 　Liu X2Y(刘兴友) ,Diao Y2X(刁有祥) . 1995. Science of Physical
and Chemical Quality Test of Food. Beijing :Beijing Agricultural U2
niversity Press. 30～31 (in Chinese)
4 　Qi H2W (祁宏伟) , Su X2X (苏秀侠) , Yu X2F (于秀芳) . 2000.
Study on the technology of applying maize for both food and forage
use —Study on degradation rate of dry material of maize straw and
its silage in different harvesting date in ox rumen. J Jili n A gric Sci
(吉林农业科学) ,25 (3) :34～38 (in Chinese)
5 　Wang S2Y(王守义) , Su L (宿 　令) , Guo F2F (郭风法) . 1999.
Studies on optimum silaging stage of sweet corn stalks. J A nhui A2
gric Sci (安徽农业科学) ,27 (1) :88～89 (in Chinese)
6 　Wu Z2J (武志杰) ,Zhang H2J (张海军) ,Xu G2S (许广山) , et al .
2002. Effect of returning corn straw into soil on soil fertility. Chin
J A ppl Ecol (应用生态学报) ,13 (5) :539～542 (in Chinese)
7 　Yang S (杨 　胜) . 1993. Forage Analysis and Its Quality Testing
Technology. Beijing :Beijing Agricultural University Press. 58～61.
(in Chinese)
8 　Yu X2F(于秀芳) , Su X2X (苏秀侠) ,Chen Z2S (陈自胜) . 1999.
Study on the technology of applying maize for both food and forage
use Ⅰ. Discussions on optimum harvest date of merchandised maize
straw. J Jili n A gric Sci (吉林农业科学) ,24 (1) :50～53 (in Chi2
nese)
9 　Zhang J2W (张吉旺) , Wang K2J (王空军) , Hu C2H (胡昌浩) .
2000. Influence of harvested at different stage to corn feeding nutri2
tive value. J M aize Sci (玉米科学) , (supp . ) :33～35 (in Chinese)
10 　Zhang S2Q (张岁岐) , Shan L (山 　仑) . 2003. Effect of nitrogen
nutrition on endogenous hormone content of maize under soil
drought conditions. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) , 14 ( 9) :
1503～1506 (in Chinesse)
11 　Zhou Q2P (周青平) , Wang H2S (王宏生) , Zhou J2P (周继平) .
1997. The optimum harvest date of maize at Huangshui , Qinghai
Province and treatment and utilization of its straw. Pratac Sci (草
业科学) ,14 (1) :53～56 (in Chinese)
作者简介 　陈玉香 ,女 ,1970 年生 ,博士 ,讲师 ,从事植物生
物化学与恢复生态学研究 ,发表论文 6 篇. E2mail :chenyuxi2
ang2002 @hotmail. com
39519 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　陈玉香等 :玉米营养成分时空动态