浅析“海水稻”秸秆的饲料化利用及营养价值评定

付铃莉，牛志力，陈俊宏，尹福泉，高振华

（广东海洋大学滨海农业学院 524088）

“海水稻”是一种水稻新品种，其秸秆是海水稻的副产品，因其植株高，产量大，是一种待开发的潜在的粗饲料资源。

1“海水稻”及“海水稻”秸秆简介

“海水稻（Sea-Rice）”，也叫耐盐碱水稻，是在野生耐盐碱性水稻的基础上依据现代遗传育种理论与技术培育而成的一种新型的特种水稻。 据报道，第一个“海水稻”品种是1982 年山东海洋学院而成[1]，在此基础上，水稻育种专家充分挖掘资源为海水稻的品质提升和产量提高提供支撑。 1986 年广东海洋大学陈日胜和罗文烈两位教授在湛江市在遂溪县城月镇燕巢村的海边发现野生海水稻，其外形像芦苇，株高可达1.6m，收集到522 粒种子，开始进行海水稻的育种。 野生“海水稻”的加入，加快了“海水稻”的培育速度，到2014 年，海水稻在海南、江苏、东北的种植面积达2000 多亩，亩产100～200kg，形成了我国特有的海水稻专利产品—“海稻-86”。 “海稻86”的适宜种植范围广，既可以较好地生长于沿海滩涂的高盐分区域，又可以在pH9.3 的盐碱地生长，株高可达1.8～2.3m。2016 年青岛研究培育出“海水稻”，亩产可以达到400kg[2]。随后袁隆平院士团队培育出可在盐碱度达0.8% ～1.0%生长、单产达到300kg 的海水稻杂交稻品种[3]。2018 年“海水稻”在迪拜试种成功，并计划推广种植迪拜国土面积的10%以上[4]。 由于我国海岸线长，滩涂资源多，海水稻作为重要的粮食战略资源得到重视。 习总书记的2018 年新年贺词将海水稻示范种植作为我国科技创新和重大工程建设的重要案例，预示着我国“海水稻”种植被列为重大的技术研究和推广项目。 据不完全统计，我国可用于“海水稻”种植的海岸滩涂面积达2 亿亩以上，随着“海水稻”种植规模的增大，其秸秆的科学有效利用也将成为重要研究课题。

2 “海水稻”秸秆的特性及抗营养因子

资料显示，“海水稻”秸秆多毛，有尖刺，可以在咸度高的水域生长，抗倒伏性强，株高可以达到1m 以上[5]。 由于“海水稻”的培育和种植的时间较短，到目前为止，还未检索到“海水稻”秸秆的相关研究信息， 只能参考和借鉴水稻秸秆相关的研究信息作为“海水稻”秸秆的研究依据。

“海水稻”也是禾本科单子叶植物，植株由稻叶和茎部组成。稻叶包括叶鞘、叶舌、叶耳、叶枕和叶片。 叶片边缘呈茸毛状，包扩表皮层、基本组织和维管束，上、下表皮表面覆盖角质膜、蜡质和硅质乳突，细胞外壁木质化和高硅化使叶片表皮致密坚硬，消化率低[6]。 茎杆是重要的支撑组织， 和抗倒伏性密切相关，粗4.30 ～6.35mm， 茎壁厚度0.35 ～0.49mm， 拉伸强度为8.70 ～15.5MPa。 茎秆由致密的外皮和大小微束管组成，最外层表皮是生活细胞，由角质化的长形表皮细胞、栓质细胞和硅质细胞纵向排列而成，靠近表皮处有起支持作用的厚壁组织。 光镜下稻草的细胞壁自内而外依次分为次生壁初生壁和胞间层。 维管束被维管束鞘包裹，分为木质部和韧皮部两部分，呈网状结构分散于基本组织中，这些致密的结构使得茎秆及叶片的消化增加难度。 和其他同种类粗饲料一样，稻秆细胞壁占整个细胞壁的80%以上，而细胞壁的主要成分为纤维素、半纤维素、蛋白质和木质素等，还含有少量的木栓质、角质、单宁、蜡质和矿物质等，这些成分的聚合体与少量乙酞基和酚酸化合物等构成复杂的三维立体结构，这样坚密的立体结构为秸秆的饲料化带来技术挑战，也是技术关键。

“海水稻”秸秆主要的抗营养因子是细胞壁。 稻杆细胞壁成分中纤维素、木质素、角质和蜡质都会影响动物的消化，甚至会影响其他营养物质如蛋白质和矿物质的消化。 以β-1.4 糖苷键连接葡萄糖残基组成的长链高分子纤维素， 纤维素以微丝形式存在，随着生长期的延长，微丝的结晶程度越高，细胞壁结构越难降解，而动物本身分泌的淀粉酶不能水解β-1.4 糖苷键，这也是动物不能消化纤维素的根本原因。 半纤维素是一类复杂多糖，能溶解于稀碱溶液中的， 通过氢键和共价键与纤维素和木质素结合。半纤维素的主要成分是木聚糖，通过4-木糖残基与阿拉伯糖侧链、葡糖醛酸和4-邻-甲基果糖醛酸残基形成骨架。 木质素呈三维“笼式”结构，由香豆醇、芥子醇和松柏醇脱氢衍生的亚单元相互交联而成，包裹或渗入到各种纤维的细胞壁内，并与多糖和细胞壁蛋白质形成强大的化学键使酶的降解速度减慢， 还限制了微生物的消化。 角质是由C16 和C18 单体物质组成的一类聚合物，通过ω-羟基酸和二巯基酸和中链长链脂肪酸或醇构成三维度的酯聚体，和表层细胞壁的果胶交联，作为弥散屏障镶嵌在蜡质和果胶内，虽然能够保护茎秆组织并增加抗性，但能阻止瘤胃微生物对细胞壁的消化，对动物的营养价值不大。

3“海水稻”秸秆营养价值评价及利用方法

随着海水稻种植面积的扩大， 稻秸的产量会持续增加，其饲料化利用也会也来越多，需要对“海水稻”秸秆的营养价值及加工方法和技术进行深入系统研究。 “海水稻”秸秆营养价值评定可以借鉴粗饲料的相关方法，采用体外法、半体内法和体内法进行。 体外法又分为化学分析法、物理测定法和体外消化法和生物消化法。 化学分析法用于饲料的概略养分分析，直接反映稻秸养分的含量；物理测定法可以反映稻秸的可采食性和适口性，一般采用软化性能、剪切力等指标来体现；消化法可以模拟体内环境结合消化酶的作用，其结果能更好地体现饲料的可利用性。 根据具体的操作程序又分为体内消化法和体外消化法。 体内消化法是利用动物采食被测饲料，通过消化实验，采集采食量和粪便排出量，测定饲料和粪便养分含量，计算消化代谢率评定营养价值；体外消化法是利用体外消化液和被测饲料共同发酵，利用残渣和原料中营养成分含量计算体外消化的各项指标， 实际操作中采用的消化液各不相同，如瘤胃液厌氧发酵、粪便微生物体外发酵、人工瘤胃液体外发酵等，饲料原料和消化液不同，发酵条件各异[7]，评价指标大同小异[8]，结果相似。

禾本科植物坚实的细胞壁结构使其难以被消化，也成为植物饲料特别是稻草大规模利用的技术瓶颈， 所以如何破坏细胞壁，改变细胞壁的化学特性，增加反刍动物的消化率是人们一直持续研究的重要课题， 所以人们开发研究了稻秸的一系列加工处理方法，这些方法大多集中于氨化、碱化、青贮、酶解的单项技术或组合效果研究。 用尿素、活干菌、复合酶处理稻草，粗蛋白质提高10.3% 、15.6% 和11.8% ；CF(粗纤维)含量分别下降4.0%、11.2%和21.8%；DM、NDF 和ADF 降解率分别达40.90%、33.83%和34.24%[9-10]。 青贮、 氨化和碱化处理可以改变稻草的营养成分，氨化处理可显著提高粗蛋白质含量、瘤胃氮有效降解率与有机物有效降解率之比、 氮的有效降解率与碳水化合物有效降解率之比、瘤胃液氨态氮；碱化处理则显著提高NDF 的有效降解率和瘤胃发酵产气量[11]；在裹包青贮的稻草中添加玉米粉和丙酸+细菌复合剂能显著提高营养价值[12]；利用酶菌结合发酵，稻秸的营养价值明显改善，整体效果以酶制剂+乳酸菌组合较好[13]。复合碱处理能加快发酵速度，增加产气量、干物质消失率和挥发性脂肪酸浓度[14]。

“海水稻”属于新事物，其秸秆的利用更是新课题，到目前为止还没有直接的报道，所以探索“海水稻”秸秆饲料的营养价值评定方法和加工处理方法，可促进“海水稻”秸秆饲料化的利用，变废为宝提供参考。