不同水稻品種谷草雙優收獲期研究

董臣飛，丁成龍，許能祥，程云輝，沈益新，顧洪如*

(1.江蘇省農業科學院畜牧研究所，江蘇南京210014;2.南京農業大學動物科技學院，江蘇南京210095)

近年來隨著我國南方農區草食畜牧業的興起，粗飼料需求量大幅增加。南方是傳統農區，缺乏大面積草場，需要大量外調飼草。水稻(Oryza sativa)是我國南方最主要的糧食作物，2011年種植面積約為3006萬hm2，稻谷產量約為2.01億t［1］。稻草是水稻生產中的主要副產品，谷草比約為1∶1，因此我國年產稻草也近2億t。目前雖然有還田、造紙、生產建材、作為栽培基質等利用方式，但因稻草本身的質量和利用技術等原因導致利用量不大，大部分被廢棄焚燒，誘發嚴重環境污染。改善稻草飼用品質、提高稻草飼用率可大幅減少稻草的廢棄焚燒量，同時緩解南方農區粗飼料短缺的現狀，促進農業可持續發展。

國內對稻草飼用的研究主要集中在調制方法和飼喂效果上。稻草經過氨化、青貯、生物降解等途徑可以改善其理化性狀及營養品質［2-5］，用來飼喂肉牛［6-7］、奶牛［8］、羊［9］均得到比飼喂未處理稻草好的效果。國外對品種間稻草飼用品質的差異［10-12］、稻草不同部分消化利用率的差異［13-14］進行過研究。目前還有研究關注了生育后期噴施赤霉素對稻草飼用品質的改善效果［15］、不同留茬高度［16-17］和不同常規稻品種間稻草飼用品質的差異［18］。

稻草曾是我國南方農區反芻家畜粗飼料的主要來源之一。水稻成熟收獲后將稻草自然風干直接飼喂家畜是主要的利用方式。由于我國傳統的種植方式是以提高稻谷產量為主，在不影響下茬播種的前提下習慣延長收獲期來促進光合產物向籽粒的轉移，提高稻谷產量，這導致收獲時稻稈枯黃，其中的養分含量低。因此研究不同水稻品種的適宜收獲期，在保證稻谷生產的前提下提高稻草中非結構性碳水化合物和粗蛋白等可消化養分含量是改善稻草飼用品質簡單有效的方式。目前國內外均缺少相關方面的研究報道。

本項目擬采用秈稻、粳稻、雜交稻等不同類型的水稻品種，研究在提前和推后收獲時稻草產量、飼用品質和青貯品質及稻谷產量的變化規律，明確不同類型水稻品種谷草雙優的適宜收獲期，為在兼顧稻谷生產的前提下獲得高飼用品質稻草提供指導，加快稻草飼料化利用，減少稻草焚燒，促進農業可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

利用江蘇地區目前生產中的4個不同類型的優質雜交秈稻、粳稻品種(兩優培九、南粳44、武育粳3號、南粳46)。

1.2 試驗設計與田間管理

2012年，在江蘇省農業科學院水稻試驗田(南京)進行田間試驗，5月11日播種，6月11日插秧。隨機區組設計，3次重復，每小區10行，每行10株，1穴1株，行株距為30 cm×20 cm。按照常規水稻進行肥水管理。實驗室分析在江蘇省農業科學院畜牧研究所草飼料調制研究項目組實驗室進行。

1.3 測定內容及方法

每個品種根據理論全生育期設置5個收獲日期:1-提前6 d，2-提前3 d，3-標準收獲期，4-推后3 d，5-推后6 d。每次收獲時每小區選取10株，留茬10 cm左右。剪去穗(用來考種)，最后計算稻谷產量(穗重)。稻草稱鮮重后切碎混勻，一部分稱鮮重后105℃ 殺青15 min，然后75℃ 烘干至恒重并稱重，根據干鮮重比例換算10株稻草的干重，然后粉碎過粒徑0.38 mm的40目篩，將草粉裝入密封樣品袋備用，測定非結構性碳水化合物(nonstructural carbohydrates，NSC)、粗蛋白(crude protein，CP)、酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)的含量和干物質體外消化率(in vitro dry matter digestibility，IVDMD);另一部分添加乳酸菌(乳酸菌由上海潤盈公司生產，活菌數量為2×106cfu/g，添加量為0.01 g/kg鮮重)混勻，裝入40 cm×30 cm的聚乙烯袋內，真空封口，室溫貯藏60 d，開袋檢測。

NSC的測定方法參考Yoshida［19］的方法。CP用丹麥產的蛋白分析儀測定(KJELTEC2300，Foss，Denmark)。ADF用范氏法測定［20］。IVDMD的測定方法參考胃蛋白酶－纖維素酶兩步法［21］。青貯浸提液的pH用Micro-Bench型pH計直接對過濾液進行測定，乳酸(lactic acid，LA)含量采用對羥基聯苯法測定［22］。氨態氮(NH3-N):采用苯酚－次氯酸鈉比色法測定［23］。

1.4 數據分析

用SPSS 11.5軟件進行方差分析，用Excel軟件進行作圖。

2 結果與分析

本研究選定的4個水稻品種是江蘇地區常用的優質水稻品種，其中有3個粳稻品種，1個雜交秈稻品種。兩優培九是雜交中晚秈，理論全生育期是140 d［24］，武育粳3號是遲熟中粳，理論全生育期是152 d［25］，南粳44是早熟晚粳，理論全生育期是158 d［26］，南粳 46是中熟晚粳，理論全生育期是 165 d［27］。

圖1 4個水稻品種5個收獲期稻谷產量的變化趨勢Fig.1 The grain yielding change trend of four rice varieties in five harvest times

2.1 不同收獲日期稻谷產量的變化趨勢

不同收獲日期4個品種的稻谷產量變化趨勢見圖1。隨著收獲時間的推遲，4個品種的稻谷產量均呈現不同程度的上升，其中兩優培九的稻谷產量上升幅度較小，提前6 d收獲時稻谷產量為276.4 g，到推后6 d收獲時產量僅提高到288.7 g，增產幅度為4.45%;南粳44提前6 d收獲時的產量為241.2 g，推后 6 d收獲時產量為260.1 g，增產幅度為7.84%;武育粳3號提前6 d收獲的產量為224.0 g，推后 6 d收獲的產量為 257.7 g，增產幅度為15.04%;南粳46提前6d收獲的產量為273.8 g，推后 6 d收獲的產量為 302.8 g，增產幅度為10.59%。

不同收獲日期間稻谷產量品種間的方差分析結果見表1。不同品種、不同收獲日期的稻谷產量差異均極顯著(P＜0.01)，品種和收獲日期間的互作效應也極顯著(P＜0.01)。5次收獲日期不同品種間的產量差異也都達到極顯著水平(P＜0.01)。

表1 不同收獲時間稻谷產量的方差分析Table 1 Variance analysis of grain yielding in five harvest times among four cultivars

圖2 4個水稻品種5個收獲期稻草產量變化趨勢Fig.2 The straw yielding change trend of four rice varieties in five harvest times

2.2 不同收獲日期的稻草產量的變化趨勢

不同收獲日期稻草產量的變化趨勢見圖2。隨著收獲日期的推遲，兩優培九的稻草產量持續下降，推后3 d和6 d收獲時的降幅高于前期。武育粳3號和南粳44的稻草產量在提前6 d收獲時最高，隨后降低，其中武育粳3號在提前3 d收獲時產量達到一個低谷，隨后上升，到推后3 d收獲時產量達到最高，而南粳44是在理論全生育期收獲時產量達到一個低點，推后3 d收獲時上升至最高。兩個品種又都在推后6 d收獲時產量達到最低。南粳46的稻草產量隨著收獲日期的延遲持續增加，在推后6 d收獲時稻草產量升幅最大。

不同品種和收獲日期間稻草產量品種間的方差分析結果見表2。不同品種、不同收獲日期的稻草產量差異均極顯著(P＜0.01)，品種和收獲日期間的互作效應也極顯著(P＜0.01)。標準收獲期和推后3 d收獲的稻草產量品種間差異達顯著水平(P＜0.05)，其他收獲日期的不同品種間的產量差異也都達到極顯著水平(P＜0.01)。

2.3 不同收獲日期稻草飼用品質的變化趨勢

不同收獲日期稻草飼用品質相關性狀的變化規律見圖3。稻草中NSC含量隨著收獲日期的推遲不同品種間的規律不同，其中兩優培九稻草中的NSC含量在提前6 d收獲時最高，為9.75%，隨著收獲日期的推遲持續下降，但提前3 d收獲和按照理論全生育期收獲的NSC含量相差不顯著;南粳44和武育粳3號稻草中的NSC含量則隨著生育期的推遲先下降，后回升。其中武育粳3號在提前3 d收獲時NSC含量最低，而推遲3 d收獲時NSC含量最高，達11.65%，推遲6 d收獲時NSC含量又有所下降;南粳44在提前3 d收獲時稻草中的NSC含量最高，為12.98%，隨后下降，在推后3 d收獲時含量最低，推后6 d收獲時又有所升高。南粳46稻草中的NSC含量基本隨著收獲期的延遲持續升高，在推后6 d收獲時含量達最高值11.06%。稻草中的CP含量均隨著收獲期的推遲持續下降，其中兩優培九的下降幅度最大，提前6 d收獲時CP含量為5.25%，推后6 d收獲時為4.23%;其余3個品種間的下降幅度差異不顯著。

兩優培九和南粳46的ADF含量在推后6 d收獲時最低，南粳44的ADF含量在提前6 d收獲時最低，武育粳3號在推后3 d收獲時含量最低。不同收獲期稻草IVDMD的變化規律是兩優培九在提前6 d收獲時最高，隨后持續下降，理論全生育期收獲時最低，推后3 d收獲時又顯著上升。南粳46和南粳44稻草的IVDMD在推后6 d收獲時最高，武育粳3號稻草的IVDMD在提前3 d收獲時最高。

不同收獲日期間稻草飼用品質品種間的方差分析結果見表3。不同品種、不同收獲日期稻草中的NSC含量差異均極顯著(P＜0.01)，品種和收獲日期間的互作效應也極顯著(P＜0.01)。5次收獲日期不同品種間的NSC含量的差異也都達到極顯著(P＜0.01)。不同品種、不同收獲日期稻草中的CP和ADF含量、IVDMD的差異均顯著(P＜0.05)，品種和收獲日期間的互作效應也達顯著(P＜0.05)。推后3 d收獲和推后6 d收獲時不同品種間的CP和ADF含量差異不顯著(P＞0.05)，提前6 d收獲和推后3 d收獲的IVDMD差異不顯著，其他收獲日期的不同品種間的CP和ADF含量、IVDMD差異都達到顯著(P ＜0.05)和極顯著(P ＜0.01)水平。

表2 不同收獲時間稻草產量的方差分析Table 2 Variance analysis of straw yielding in five harvest times among four cultivars

圖3 4個水稻品種5個收獲期稻草飼用品質相關性狀的變化趨勢Fig.3 The straw feeding quality change trend of four rice varieties in five harvest times

2.4 不同收獲日期的稻草青貯發酵品質的變化趨勢

不同收獲日期稻草青貯發酵品質的變化規律見圖4。不同收獲日期稻草青貯后的pH基本都呈V型變化趨勢，兩優培九提前6 d收獲的稻草青貯后的pH最高，提前3 d收獲青貯后最低，隨后3次收獲后青貯稻草的pH又逐步回升;南粳44和南粳46都是理論全生育期收獲時pH最低，武育粳3號是推后3 d收獲時青貯稻草的pH值最低。LA含量的變化趨勢不一致。兩優培九提前6 d收獲稻草青貯后的LA含量最高，為2.32%，隨后急劇下降，推后3 d收獲時達最低值0.14%;南粳44在提前3 d和理論全生育期收獲時LA含量最高，為1.80%和1.79%，隨后有所下降，為1.50%和1.51%，降幅較小;武育粳3號在理論全生育期收獲時青貯稻草的LA含量最高，達2.25%，推后3 d收獲時最低，為1.01%;南粳46在推后6 d收獲時青貯稻草的LA含量最高，為1.00%，推后3 d收獲時最低，為0.58%。NH3-N的變化幅度較小，除了兩優培九推后6 d收獲稻草青貯后的NH3-N急劇上升(從提前6 d收獲時最低的3.59%上升到8.10%)外，南粳44和南粳46在不同收獲期的變化幅度較小，武育粳3號在提前3 d收獲時稻草的NH3-N含量最高，為5.11%，推后3 d收獲時的最低，為 3.62%。

不同收獲日期間青貯稻草發酵品質相關性狀品種間的方差分析結果見表4。不同品種、不同收獲時間青貯后稻草中的LA含量差異均極顯著(P＜0.01)，品種和收獲日期間的互作效應也極顯著(P＜0.01)。5次收獲日期不同品種間青貯后稻草的LA含量的差異也都達到極顯著水平(P＜0.01)。不同品種間青貯后稻草的pH差異不顯著(P＞0.05)，不同收獲日期青貯后稻草中的pH差異顯著(P＜0.05)，品種和收獲日期間的互作效應也達顯著(P＜0.05)。推后6 d收獲時不同品種間的pH差異不顯著(P＞0.05)，其他收獲日期不同品種間的差異顯著(P＜0.05)。不同收獲日期青貯后稻草中的NH3-N含量差異不顯著(P＞0.05)，不同品種青貯后稻草中的NH3-N含量差異顯著(P＜0.05)，品種和收獲日期間的互作效應也達顯著(P＜0.05)。提前6 d收獲和提前3 d收獲的NH3-N含量差異不顯著，其他收獲日期的不同品種間的含量差異都達到顯著(P＜0.05)和極顯著(P＜0.01)水平。

表3 不同收獲時間稻草飼用品質相關性狀的方差分析Table 3 Variance analysis of straw feeding quality related traits in five harvest times among four cultivars

圖4 4個水稻品種不同收獲期青貯發酵品質的動態變化Fig.4 The straw fermentation quality change trend of four rice varieties in five harvest times

3 討論

本研究選定的4個水稻品種是江蘇地區目前生產中常用的優質水稻品種。江蘇地區由于氣候條件和種植習慣及人民消費特點，多種植單季晚粳稻，秈稻種植面積較小，優質秈稻品種也較少。因此本研究只選擇了一個有代表性的雜交秈稻品種兩優培九，其他均為粳稻品種。4個品種的生育期差異明顯，有利于研究不同類型、熟性的水稻品種在不同收獲期的稻谷、稻草產量和飼用品質性狀的變化規律。

表4 不同收獲時間青貯稻草發酵品質相關性狀的方差分析Table 4 Variance analysis of straw fermentation quality related traits in five harvest times among four cultivars

3.1 不同收獲期稻谷產量的差異

在生產上不同類型的水稻品種都有盡量晚收以促進稻草中光合產物向籽粒轉移從而提高稻谷產量的習慣。但是不同水稻品種推遲收獲期稻谷增產的效果差異較大。本研究中增產幅度最小的是兩優培九，其次是南粳44，南粳46，最大的是武育粳3號(圖1)。兩優培九是雜交秈稻品種，生育后期葉片迅速早衰，而其他3個品種都是粳稻，尤其是南粳46，是中熟晚粳，生育期長，到了生育后期葉片衰老緩慢，依然保持較高的光合能力，有更多的光合產物持續供應到籽粒中。因此在生產中適度推遲收獲期的粳稻品種稻谷增產幅度較大，而對于秈稻品種來說，推遲收獲期增加稻谷產量的效果不顯著。

3.2 不同收獲期稻草產量和飼用品質的變化趨勢

不同收獲期稻草產量的變化趨勢與稻草中非結構性碳水化合物(NSC)含量的變化趨勢基本一致。本研究中隨著收獲期的推遲，兩優培九的稻草產量持續下降，武育粳3號和南粳44的稻草產量呈現“V”型變化趨勢，推后3 d收獲時產量達到最高，南粳46的稻草產量隨著收獲日期的推遲持續增加，在推后6 d收獲時稻草產量升幅最大(圖2)。而兩優培九稻草中的NSC含量在提前6 d收獲時最高，武育粳3號推遲3 d收獲時NSC含量最高;南粳44在提前3 d收獲時稻草中的NSC含量最高，南粳46稻草中的NSC含量基本隨著收獲期的延遲持續升高，在推后6 d收獲時含量達最高(圖3)。

稻草中NSC含量的變化趨勢與生育后期光合產物的重新分配有關。抽穗前水稻莖鞘是光合產物的主要貯存部位，到開花后大量光合產物轉移到籽粒中，但在生育后期隨著籽粒灌漿的逐步完成，又有部分光合產物重新貯存在莖鞘中［28］。Dong等［29］在前期的研究中發現，稻草中的NSC含量在開花后1～3周大幅下降，至第5周又有不同幅度的回升，NSC回升率不同品種間存在顯著差異，粳稻品種顯著高于秈稻品種。兩優培九是秈稻品種，存在早衰現象，生育后期光合能力較低，而且還是大穗型品種(單穗重5.29 g)，庫容大，因此生育后期不但少有光合產物貯存在莖鞘中，而且莖鞘中前期貯存的光合產物還要大量轉移到籽粒中以供灌漿，因此導致收獲時稻草中殘留的NSC含量較低。而武育粳3號、南粳44和南粳46是粳稻品種，生育期較長，生育后期依然保持較多的綠葉面積，不斷有多余光合產物轉運到莖鞘中，使稻草中的NSC含量出現回升，從而帶動稻草產量也升高。

稻草中的CP含量均隨著收獲期的推遲持續下降，其中兩優培九的下降幅度最大(圖3)。這與植株在衰老過程中蛋白質的降解有關，而不同品種的衰老程度不同致使稻草中CP含量的下降幅度存在差異。ADF含量的變化可能與NSC和CP等可移動成分的變化有關。ADF的主要成分是纖維素和木質素，兩者緊密結合形成致密結構構成植株的骨架(難以被動物消化利用)，主要在生育前期完成。在生育后期其絕對質量很少變化［30］，NSC含量的回升和CP含量的持續下降導致ADF的相對質量發生相應的變化。不同收獲期稻草IVDMD的變化規律基本與NSC含量的變化趨勢正相關，而與ADF含量的變化趨勢相反(圖3)。由于稻草的青貯品質與稻草中的NSC含量顯著正相關［15］，不同水稻品種在不同收獲期的稻草青貯后發現其發酵品質的變化規律和稻草中NSC的變化規律基本一致，NSC含量高的稻草青貯后的LA含量較高，而NH3-N含量較低，pH較低(圖3，4)。

4 結論

在當前農業生產中，稻草已經成為一種農業廢棄物，稻草飼料資源化利用是產業發展的必然需求。在不影響稻谷生產的前提下適度降低稻草產量將有助于減少處理稻草的投入，因此在選擇適宜收獲期時，主要考慮的是對稻谷生產和稻草飼用品質的影響。因此綜合不同收獲期稻谷產量和稻草飼用品質的變化規律，在盡量不減少稻谷生產的前提下為獲得較高的稻草飼用品質，雜交秈稻品種兩優培九提前6 d收獲較為適宜，遲熟中粳武育粳3號和早熟晚粳南粳44推后3 d收獲較為適宜，而中熟晚粳南粳46推后6 d收獲較為適宜。

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