巨型稻与超级稻秸秆营养成分及饲用价值

2018-09-19崔延春王曼玲吴端钦夏新界

草业科学 2018年9期

崔延春，王曼玲，吴端钦，夏新界

(1.中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室，湖南长沙 410125；2.中国农业科学院麻类研究所，湖南长沙 410205)

水稻(Oryzasativa)作为我国三大粮食作物之一，种植面积约占全球的19%[1]。因此，水稻的大面积种植不但保障了粮食的产量，也产生了大量的稻草秸秆。目前，我国对稻草秸秆大部分处理是将稻草秸秆作为肥料还田和生活燃料，也有一定量的稻草被人们直接在田里燃烧还田，而作为饲料用仅占16.2%[2]。稻草不论是作为生活燃料，还是直接在田里焚烧，甚至被人们随便遗弃处理，不仅造成资源浪费，而且对环境产生严重的污染。将稻草作为草食动物的饲料，尤其是将稻草与其他优质牧草组合[3]，或者对稻草进行青贮处理[4-5]，改善其饲用品质，提高动物对稻草的消化利用率等，不但可以保障动物饲料的供应，也可以增加企业的经济效益[6]。2017年10月，中国科学院亚热带农业生态研究所高产优质巨型水稻攻关项目取得重大突破，与传统水稻相比，巨型稻秸秆高、分蘖数更多、穗长粒多，株高最高可达2.23 m，因此，巨型稻的秸秆生物量较普通品种的也更高，有作为畜禽饲料资源的潜力。然而，目前对巨型稻秸秆的营养成分及饲用价值的分析研究还是一片空白，不利于将来对巨型水稻秸秆的饲料化应用。为此，本研究对巨型稻秸秆进行营养成分测定分析，评价其饲用价值，以期为其作为草食动物的饲料开发利用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料及制备

2017年10月，采集中国科学院亚热带生态研究所金井试验基地的巨型稻品种巨丰5号和丰超6号，两个巨型稻品种为同一父本，但是母本不同。同时，采集了试验基地中已被推广种植的超级杂交稻Y两优1号。每种水稻品种随机取30株，分别测定株高，计其平均值。样品采集后，粉碎，于65 ℃条件下干燥至恒重，室内回潮24 h，制成风干样品，粉碎，保存于封口袋中备实验室分析。

1.2 样品分析

干物质(dry matter，DM)、粗蛋白质(crude protein，CP)、粗脂肪( crude fat EE)、粗灰分( crude ash，Ash)、粗纤维(crude fibre，CF)、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber，NDF)及酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)等按照饲料常规分析方法进行测定[7]，总能(GE)利用全自动氧弹式量热仪(湖南开元仪器有限公司)进行测定，样品中氨基酸的含量采用Pico-Tag法全自动氨基酸分析仪(Waters公司，美国)测定。

1.3 饲用价值指标计算

相对饲用价值(relative feed value，RFV)采用美国牧草草地理事会饲草分析小组委员会提出的粗饲料相对值[8]，进行比较饲草的饲用品质和预期采食量：

RFV=DMI×DDM/1.29(以绵羊为动物基础)；

DMI=120/NDF；

DDM=88.9-0.779×ADF。

式中：DMI(dry matter intake)为粗饲料干物质采食量，单位为占体重的百分比；DDM(digestible dry matter)为可消化的干物质，单位为占干物质的百分比；NDF为饲草中性洗涤纤维含量，ADF为饲草酸性洗涤纤维含量。

有机物质消化率(organic matter digestibility,OMD)根据经验公式Y+123.506 8-2.279X(以绵羊为动物基础)计算[9]。式中：Y为有机物质消化率，X为粗纤维含量。

1.4 数据统计

利用Microsoft Excel 2013软件进行数据的录入处理。采用SPSS 21.0软件进行单因素方差分析，Duncan氏法多重比较进行组间差异显著性检验，显著性定为P<0.05，结果以平均值±标准误表示。

2 结果

2.1 基本农艺性状及营养成分

巨丰5号和丰超6号的株高均显著高于Y两优1号(P<0.05)。巨丰5号的株高达2.06 m，比Y两优1号高57.25%；丰超6号的株高为1.69 m，比Y两优1号高29.01%。就分蘖数来说，3个样品之间无显著差异(P>0.05)。巨丰5号与丰超6号的鲜重均显著高于Y两优1号(P<0.05)。巨丰5号与丰超6号的单株鲜重高达1 533.33和1 205.00 g，是Y两优1号单株鲜重的2.74与2.15倍(表1)。

3个样品的常规营养成分含量显示(表2)，其粗蛋白质、粗脂肪及总能值无显著差异(P>0.05)。巨丰5号的干物质含量最高，达到21.43%，比丰超6号高约24.83%，二者间差异显著(P<0.05)；比Y两优1号高约14.23%，二者间无显著差异(P>0.05)。丰超6号与Y两优1号的粗灰分含量无显著差异(P>0.05)，但显著高于巨丰5号(P<0.05)。丰超6号的粗蛋白含量最高，达7.21%，比Y两优1号高约9.24%。巨丰5号与丰超6号的粗纤维和中性洗涤纤维的含量均显著高于Y两优1号(P<0.05)，且丰超6号的酸性洗涤纤维含量显著高于巨丰5号和Y两优1号，后两者之间的酸性洗涤纤维含量无显著差异(P>0.05)。

表1 巨型稻与超级稻的基本农艺性状Table 1 Basic agronomic characteristics of giant rice and super hybrid rice

同行不同字母表示品种间显著差异(P<0.05)。下同。

Different lowercase letters indicate significant differences between different varieties at the 0.05 level; similarly for the following tables.

表2 巨型稻与超级稻秸秆常规营养成分含量Table 2 Typical nutrient composition of the straw of giant rice and super hybrid rice

2.2 氨基酸组成

3个不同品种稻草秸秆中的氨基酸组成显示(表3)，必需氨基酸含量3个样品间均无显著差异(P>0.05)；而且就必需氨基酸总量的均值而言，丰超6号中的含量比巨丰5号高14.58%，比Y两优1号高20.70%，巨丰5号比Y两优1号高7.72%，但是三者之间仍无显著差异(P>0.05)。3个稻草秸秆中的非必需氨基酸总量最高为丰超6号(2.92%)，分别高于巨丰5号和Y两优1号10.96%和18.49%，巨丰5号比Y两优1号高10.96%，但是三者之间并无显著差异(P>0.05)。

2.3 饲用价值分析

分析表明(表4)，Y两优1号的DMI、RFV和OMD较高，且显著高于巨丰5号和丰超6号(P<0.05)，而巨丰5号的DMI、DDM、RFV和OMD又显著高于丰超6号(P<0.05)。

3 讨论与结论

3.1 3个稻草秸秆的基本农艺性状及营养成分分析

目前，常见大面积推广的水稻株高一般不是太高，因为水稻如果株高过高，更容易倒伏。对广东省种植面积较广的5个水稻品种的研究发现，5个水稻品种株高为80.91～120.28 cm，分蘖数为8～11个[10]。本研究中的巨型稻株高尽管高达2.06 m，但抗倒能力强，与Y两优1号相比，巨型稻中粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量较高，同时巨型稻分蘖数较多，茎秆较粗，秸秆生物产量较高，因此，巨型稻的抗倒伏能力强。这些优异的农艺性状不但提高了稻谷产量，同时也增加了稻草秸秆的生物量，可以为草食畜牧业提供大量的粗饲料。

表3 巨型稻和超级稻秸秆氨基酸含量 Table 3 Amino acid content of the straw of giant rice and super hybrid rice %

“-”表示检测值太低,可忽略。

“-”, The detection values are too low to be statistically analyzed.

表4 巨型稻和超级稻秸秆的饲用价值评定Table 4 Evaluation of feed value of the straw of giant rice and super hybrid rice

稻草作为一种秸秆饲料，其品质不高，具有蛋白含量低、粗纤维含量高等特点[11]。对江苏地区9个常用水稻品种饲用品质的研究发现，干物质蛋白含量最低的为5.35%，最高的为6.89%[12]。陈明霞等[10]分析5个水稻品种发现，干物质蛋白含量为4.93%～6.37%，粗纤维含量为28.59%～32.49%。韩肖敏等[13]发现，稻草秸秆中蛋白质含量为6.13%，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量分别为68.95%和39.27%。本研究中，巨型稻丰超6号秸秆中粗蛋白质含量高达7.21%，明显高于其他研究中水稻品种中的含量，这可能与其采样时茎秆和叶片仍是绿色，而对照Y两优1号已经干枯，蛋白降解有关。因此，巨型稻品种不但可以提供较高生物量，而且其蛋白质亩产量也较高，有利于其饲料化。

3.2 3个稻草秸秆的氨基酸组成分析

粗蛋白含量是反映饲草营养价值的重要指标之一，而蛋白质的营养价值与其氨基酸组成密切相关，特别是必需氨基酸的含量和比例[14]。本研究测定的巨型稻品种的总必需氨基酸含量和总非必需氨基酸含量均高于超级稻，表明巨型稻品种累计氨基酸的能力较强，可以为动物提供较优质的蛋白。对常用的几种粗饲料营养成分分析发现，不同粗饲料中必需氨基酸含量差异较大，含量最低的为稻草[15]。

必需氨基酸是动物自身不能合成，但是又是构成机体蛋白质骨架所必需的营养物质，必须由饲料提供。已有研究报道，奶牛[16]和断奶湖羊羔羊[17]的第一和第二限制性氨基酸均为赖氨酸和蛋氨酸；内蒙古绒山羊生绒的限制性氨基酸为蛋氨酸和组氨酸[18]。本研究中，巨丰5号中赖氨酸含量高，丰超6号中蛋氨酸和组氨酸含量高，品质较好。

3.3 3个稻草秸秆的饲用价值分析

粗饲料在畜牧业中应用，首先需要科学地对粗饲料的营养价值进行评定分析。RFV是粗饲料中ADF和NDF的综合反映，是评价粗饲料的一项重要指标，RFV值大于100，表明该粗饲料营养价值整体较好，且RFV数值越大说明该粗饲料的营养价值越高[19]。张雷等[20]以RFV为评定指标对牛鞭草(Hemarthriaaltissima)、黑麦草(Loliumperenne)、玉米(Zeamays)秸秆、甘薯(Dioscoreaesculenta)蔓及稻草5 种粗饲料进行营养价值评价分析，发现稻草的饲用价值较低，为68.83，与玉米秸秆饲用价值差不多。同样，陈艳等[15]研究也发现，稻草的RFV为68左右。本研究中，3个水稻品种的RFV均高于上述的研究结果，巨丰5号与丰超6号的RFV都低于Y两优 1号，可能与这两个品种含有较高的中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维有关。OMD是饲料中粗纤维的反映，饲料OMD越高，说明被消化利用的特性越好。本研究中，Y两优1号的饲用价值接近100，且OMD值也显著高于巨型稻品种。因此，如果将巨型稻饲料化利用的话，可以采取一定的技术或方法对其进行改善品质，提高其饲用价值。