“海水稻”秸秆饲用价值及其干燥过程的变化

牛志力，杨讯业，吴 琼，赵志辉，尹福泉，郭广振，高振华

（广东海洋大学, 广东 湛江 524088）

“海水稻” (Oryza sativa)，也叫耐盐碱水稻，是在野生耐盐碱水稻的基础上利用生物遗传育种技术进行改良和培育的一种新型的特种水稻，具有抗盐碱、抗倒伏、抗涝、抗旱、抗虫、生态修复等重要功能[1]。“海水稻”秸秆是“海水稻”的副产品，其秸秆高大，产量高。据不完全统计，我国目前沿海滩涂面积约10万 hm2，仅在湛江就有滨海盐碱地4万 hm2左右，我国可用于“海水稻”种植的区域面积达0.18亿 hm2以上，截至2020年为止，抗海水浓度3%以上、亩产300 kg的海水稻品种，计划在全国推广0.09亿 hm2，预计可产稻米 300亿 kg，能够养活 8 000 万人口[2-3]。随着“海水稻”种植规模的增大，其秸秆的饲料化利用也将成为重要的研究课题。而目前水稻秸秆的处理方式主要集中于秸秆还田、收集沤肥[4-5]，未见饲料化利用的相关研究报道。作为一种有潜力的粗饲料资源，有必要对其进行饲料化利用的相关研究。

因此本研究借鉴水稻秸秆和其他粗饲料研究方法和研究结果，通过养分测定、物理性状分析、相对饲喂价值(relative feeding value, RFV)、粗饲料质量指数(quality index, QI)和粗饲料分级指数(grading index, GI)等的动态变化，评定“海水稻”秸秆的营养价值和饲用价值，为其科学利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验使用的“海水稻”(海红-12)、普通杂交水稻(建新99)、皇竹草(Pennisetum sinese)、玉米(Zea mays)秸秆、花生(Arachis hypogaea)秧均采自广东海洋大学滨海农业学院同区域试验田，每个品种采集5个区域，每个区域采集面积为50 cm × 50 cm。经干燥粉碎后用于营养价值对比研究。“海水稻”秸秆的饲用价值的动态变化研究样品是采集于湛江15个种植区域，每个区域采集的面积为50 cm × 50 cm，采集时间为水稻成熟收割后，留茬高度为10 cm。

1.2 试验设计

选定不同粗饲料样品进行概略养分分析，每个样品重复设3个平行样。收割后“海水稻”秸秆采用自然通风干燥法，秸秆收割后先在田间晾晒2 h，除去表面水分运到设有通风道的牧草干燥架上，架上的秸秆根部向上，堆成圆屋脊形，堆积厚度约为75 cm，控制温度在35 ℃、相对湿度为78%完成干燥。在干燥的第1、7、15、30、45、60天分别随机选取40株“海水稻”秸秆，进行物理性状和常规营养成分测定。

1.3 指标测定及方法

1.3.1物理性状指标

测定单株稻草的重量和自然长度。线性密度 =重量/长度×100%。直径：按长度均分上、中、下3段，于各段中点处用游标卡尺测其直径，取平均值。剪切力：在上中下3段分别用嫩度计测定剪切力(kg)，计算3次测定的平均值作为单株秸秆的剪切力[6]。

1.3.2养分测定指标

收割后的“海水稻”秸秆按设计时间105 ℃烘至恒重，称重，计算水分含量。回潮24 h粉碎后过0.63 mm筛用于养分测定。

能量(gross energy，GE)采用燃烧法测定；采用AOAC的常规方法测定干物质(dry matter, DM)、粗灰分(crude ash, Ash)、粗蛋白(crude protein, CP)、粗纤维(crude fiber, CF)含量；有机物(organic matter, OM)为干物质去除粗灰分部分；中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)含量采用范氏纤维测定法测定。

1.3.3粗饲料品质评定指数

根据1.3.2测定结果计算饲料相对饲喂价值(RFV)，质量指数(QI)和粗饲料分级指数(GI2001)，计算方法如下：式中：RFV为相对饲喂价值，RFV值越低，表明粗饲料营养价值越低；DMI的单位为%，即为粗饲料的干物质随意采食量占体重的百分比；DDM的单位为%，即为可消化干物质占干物质的百分比；NDF的单位为%，即为中性洗涤纤维占干物质的百分比；ADF的单位为%，即为酸中性洗涤纤维占干物质的百分比。

式中：QI为质量指数，QI值越低, 表明粗饲料营养价值越低；TDN采食量的单位为g·MW-1，为每千克代谢体重所采食粗饲料总可消化养分的克数；DM采食量的单位为g·MW-1，为每千克代谢体重所采食粗饲料干物质的克数；TDN的单位为%，即为总可消化养分占干物质的百分比；NDF的单位为%，即为中性洗涤纤维占干物质的百分比；OM的单位为%，即为有机物占干物质的百分比；OMD的单位为%，即为有机物消化率；IVOMD的单位为%，即为体外有机物消化率；

式中：GI为粗饲料分级指数，GI值越低, 表明粗饲料营养价值越低；ME的单位为MJ·kg-1，即为粗饲料代谢能；DMI预测模型按照张吉鹍等[7]研究进行，计算时花生秧按豆科牧草计，皇竹草与玉米秸秆按秸秆类计，“海水稻”和普通水稻按禾本科牧草计；DMI的单位为kg·d-1，为粗饲料每天干物质采食量；CP的单位为%，即为粗蛋白质占干物质的百分比；NDF的单位为%，即为中性洗涤纤维占干物质的百分比；IVDMD的单位为%，即为体外干物质消化率。

1.4 数据分析

采用SPSS 23.0分析统计数据，分别对不同品种、不同风干时间处理进行单因素方差分析，并用Duncan法对各测定数据进行多重比较，以P＜0.05作为显著性判断标准。

2 结果

2.1 “海水稻”秸秆营养价值及品质评定指数

干物质基础上和其他粗饲料原料相比，“海水稻”秸秆的GE和花生秧、皇竹草、普通水稻秸秆相近，低于玉米秸秆(表1)。“海水稻”秸秆的干物质中OM含量和普通水稻秸秆接近，显著低于花生秧、皇竹草和玉米秸秆(P＜ 0.05)。“海水稻”秸秆的CP含量较低仅为5.61%，和皇竹草相当，显著低于玉米秸秆和花生秧1.15%和4.46%；EE含量和玉米秸秆和普通水稻秸秆相当，显著低于花生秧和皇竹草2.29%和1.97%；CF含量在所测样品中最高，达39.48%；NDF含量与皇竹草和普通水稻秸秆相当，ADF和花生秧及普通水稻秸秆相近；Ash含量在所测样品中最高，是花生秧和皇竹草的1.48倍，玉米秸秆的2.25倍。NDF含量对比分析发现，皇竹草和普通水稻秸秆接近且显著高于花生秧和玉米秸秆，显著低于“海水稻”秸秆，但两组间差异不显著(P＞ 0.05)，玉米秸秆NDF显著高于花生秧秸秆，所有测定原料中“海水稻”秸秆的NDF最高。非纤维性碳水化合物(non-fiber carbohydrate, NFC)的值为玉米秸秆 ＞ 花生秧 ＞ 皇竹草 ＞ 普通水稻秸秆 ＞“海水稻”秸秆；“海水稻”秸秆的RFV和普通水稻秸秆接近，均显著低于测定的其他粗饲料原料；“海水稻”秸秆QI在测定饲料原料中最低。“海水稻”秸秆和普通水稻秸秆GI无显著差异，均显著低于其他测定饲料原料。

表1 不同粗饲料营养成分和品质评定指数的比较Table 1 Comparison of the nutrient compositions and quality evaluation indices of different roughages

2.2 不同干燥时间“海水稻”秸秆物理性状

自然干燥时间对“海水稻”秸秆的物理性状有影响(表2)。随着干燥时间的增加，单株秸秆的重量显著降低(P＜ 0.05)。干燥1 d后“海水稻”秸秆直径呈显著降低的趋势，且干燥15 d后秸秆直径再无显著变化(P＞ 0.05)；干燥时间对“海水稻”秸秆的线性密度影响显著，干燥7～15 d线性密度没有显著变化，但显著低于收割时的秸秆线性密度，干燥15～60 d“海水稻”的线性密度差异不显著，但干燥30～60 d“海水稻”的线性密度显著低于干燥1～7 d的秸秆线性密度。“海水稻”秸秆的剪切力 : 线性密度在干燥时间1～15和30～60 d差异都不显著，但不同时间段之间存在显著差异，随着干燥时间的增加而逐渐增加；“海水稻”秸秆的剪切力 : 直径随着干燥时间的延长而降低，干燥7和15 d间存在显著差异，但15 d后差异不显著。

表2 不同干燥时间对“海水稻”秸秆物理性状的影响Table 2 Effects of different drying times on the physical properties of sea rice straw

2.3 不同干燥时间“海水稻”秸秆营养成分

随着自然干燥时间的延长，OM含量随干燥时间的增加而下降(表3)，在不同的干燥时间差异无显著变化(P＞ 0.05)；GE和CP、EE含量直线显著下降(P＜ 0.05)，15 d到45 d GE显著降低，1 d CP含量比60 d显著高0.66%，7～15 d EE含量显著降低0.51%，1 d EE含量比60 d显著高1.36%；NDF含量呈下降趋势，ADF含量呈先增高后降低的趋势，不同风干时间节点NDF和ADF含量差异不显著；RFV和QI随干燥时间的延长变化不显著；GI随干燥时间而显著降低。

表3 不同干燥时间对“海水稻”秸秆营养成分的影响Table 3 Effect of different drying times on the nutrition content of sea rice straw

3 讨论与结论

3.1 “海水稻”秸秆的营养价值评定

“海水稻”是近年研究开发的水稻新品种，其秸秆高大，产量高，是有待开发利用的粗饲料资源，其营养价值的评定可以参考其他粗饲料的评定方法，依据物理特性、化学养分及粗饲料指数指标评定饲用特性，并与相近的或常用的粗饲料资源进行比较评定。本研究发现，“海水稻”秸秆能量含量与皇竹草、花生秧、普通水稻秸秆接近，OM、CP和EE含量最低，CF、NDF、ADF和Ash最高，且与其他原料间差异显著。说明“海水稻”秸秆的养分含量较低，单纯作为养分的补充价值不大。NFC的主要成分是可溶性糖、有机酸和果胶等，“海水稻”秸秆的NFC最低，说明其纤维性碳水化合物易消化的部分最少。RFV、QI和GI是针对粗饲料综合营养成分和基本预测模型提出的粗饲料品质的综合评定指数，可对粗饲料品质做出综合评价[8-9]，相比于单一养分分析，准确性更高[10-11]。本研究发现，RFV、QI和GI在不同粗饲料之间差异显著，玉米秸秆 ＞ 花生秧 ＞皇竹草 ＞ 普通水稻秸秆 ＞ “海水稻”秸秆；QI花生秧 ＞玉米秸秆 ＞ 皇竹草 ＞ 普通水稻秸秆 ＞ “海水稻”秸秆；GI花生秧 ＞ 玉米秸秆 = 皇竹草 ＞ “海水稻”秸秆 ＞普通水稻秸秆，与他人研究[12-16]一致。稻草的RFV和QI显著低于其他种类粗饲料的结果与李洋等[17]研究一致。RFV、QI和GI综合评价“海水稻”秸秆的饲用价值较低。

3.2 不同干燥时间“海水稻”秸秆物理性状的变化

饲草经过干燥调制成干草，可以调控夏草过剩冬草不足的情况[18]；当饲草方捆成型密度大于400 kg·m-3时，干草压力受含水率的影响迅速增大，通过干燥控制饲草含水量，方便饲草打捆运输，降低养殖成本[19-20]，饲草干燥的过程中水分变化与其物理性状密切相关，饲草物理形状也可以一定程度地反映秸秆饲用价值和反刍动物择食趋向[21-22]。粗饲料秸秆的物理性状和加工的难易程度以及动物的物理消化、化学消化和微生物消化高度相关，常用于体现粗饲料物理性状的指标(包括直径、线性密度和剪切力等指标)。直径和剪切力直接影响牧草被切割和咬断的难易程度。剪切力是指垂直切断秸秆所需力[23]，成熟期茎的剪切力大小受诸多因素，如茎的物理性状及营养成分含量等影响，与化学评定方法相比，剪切力能更直接地反映牧草的营养价值[24]。线性密度是指单位长度的质量，和剪切力一起反映饲料断裂强度。

本研究发现，随着干燥时间的延长，“海水稻”直径和线性密度都显著减小。“海水稻”秸秆1 d的直径为7 d的1.24倍， 7 d后直径无显著变化；1 d线性密度分别为15和60 d的1.84倍和2.96倍，说明经过7～15 d的干燥可以使“海水稻”秸秆更容易被切碎加工和咬断咀嚼，直接干燥不失为“海水稻”饲喂利用的最方便的加工方法之一。“海水稻”秸秆的剪切力随着干燥时间呈直线下降，与崔秀梅等[25]小麦(Triticum aestivum)秸秆研究结果一致。可能的原因是因为线性密度和剪切力受植株结构和营养成分组成尤其是细胞壁结构组分的影响，并且和植物含水量相关。植株含水量小，纤维抗拉强度大，剪断所需的力值就大，剪切力就越大[26]。干燥时间越长，剪切力、直径、线性密度越小，动物可采食可能性越高，秸秆饲用价值越大。同时由于本研究采用的嫩度仪刀口锋利，测定剪切力时并没有表现出“海水稻”秸秆干燥过程中韧性增加，剪切力降低的结果是否与饲料的粉碎难易相关，还有待进一步研究证实。

3.3 不同干燥时间“海水稻”秸秆营养成分的变化

本研究发现，“海水稻”秸秆在收割后干燥15 d水分即达到17.56%，接近酶类停止活动17%的水分含量，饥饿代谢和养分分解阶段都较短，干燥过程不会造成营养成分的过度损失，与周娟娟等[27]针对自然干燥下牧草水分变化研究一致，其可能的原因是“海水稻”生长在高盐碱地区，渗透调节能力是作物耐盐碱的基本特征之一，在碱胁迫条件下，水稻为了保持细胞质、液泡及胞外环境的渗透势平衡，必须在细胞质中积累和合成一些对细胞没有毒害作用的渗透调节物质，以平衡细胞质与液泡的渗透势[28]，同时为保持机体渗透压的稳定性以及对高盐碱环境的适应，细胞也会有增大内外环境的物质交换调节，在非生活状态这种机制的功能可能会维持，这也是在干燥的情况下“海水稻”秸秆能够快速失水的可能原因。随着干燥时间的增加，Ash、OM、CF、NDF、ADF含量变化不大，与都帅等[29]关于牧草晾晒养分变化研究一致；晾晒时间越长，营养成分CP和EE损失越严重，干草品质越差，与他人的结果一致[30-32]，这可能是由于秸秆在水分散失的初级阶段，水分含量较高且散失速度较快，进而促进了周围环境微生物的繁殖生长，微生物的一系列活动消耗植物内部的可溶性含氮化合物和碳水化合物，导致CP和EE含量减少[33-34]；随着干燥时间的延长，“海水稻”秸秆中NFC含量有显著增加的趋势，由于“海水稻”秸秆中可溶性糖含量较低，有机酸和果胶等成分所占比例增加，RFV和QI变化不明显，但GI指数显著下降，说明“海水稻”秸秆的饲用价值随着干燥时间的延长，品质急剧下降，饲用价值降低，可能是由于GI指标不仅包括能量和NDF因素，还同时考虑饲料中CP的指标，干燥时间延长CP含量显著降低，GI指数也因此降低。而综合分析“海水稻”秸秆品质变化的时间节点在干燥的15 d，所以自然干燥条件下 ，干燥15 d既可以保证“海水稻”秸秆的饲用价值，又便于储存，干燥时间延长，营养水平降低，品质下降。

综上所述，常规养分及RFV、QI和GI分析，不同粗饲料原料的饲用价值为“海水稻”秸秆 ＜ 普通水稻秸秆 ＜ 玉米秸秆 ＜ 皇竹草 ＜ 花生秧；随着干燥时间的延长，“海水稻”秸秆线性密度和剪切力降低，营养成分含量降低，RFV、QI没有显著变化，GI显著降低；综合养分含量、物理性状和粗饲料评价指数，在温度35 ℃，相对湿度为78%条件下，保证最大饲用价值的“海水稻”秸秆适宜干燥时间为15 d。