不同水稻品种谷草双优收获期研究

董臣飞，丁成龙，许能祥，程云辉，沈益新，顾洪如*

(1.江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏南京210014;2.南京农业大学动物科技学院，江苏南京210095)

近年来随着我国南方农区草食畜牧业的兴起，粗饲料需求量大幅增加。南方是传统农区，缺乏大面积草场，需要大量外调饲草。水稻(Oryza sativa)是我国南方最主要的粮食作物，2011年种植面积约为3006万hm2，稻谷产量约为2.01亿t［1］。稻草是水稻生产中的主要副产品，谷草比约为1∶1，因此我国年产稻草也近2亿t。目前虽然有还田、造纸、生产建材、作为栽培基质等利用方式，但因稻草本身的质量和利用技术等原因导致利用量不大，大部分被废弃焚烧，诱发严重环境污染。改善稻草饲用品质、提高稻草饲用率可大幅减少稻草的废弃焚烧量，同时缓解南方农区粗饲料短缺的现状，促进农业可持续发展。

国内对稻草饲用的研究主要集中在调制方法和饲喂效果上。稻草经过氨化、青贮、生物降解等途径可以改善其理化性状及营养品质［2-5］，用来饲喂肉牛［6-7］、奶牛［8］、羊［9］均得到比饲喂未处理稻草好的效果。国外对品种间稻草饲用品质的差异［10-12］、稻草不同部分消化利用率的差异［13-14］进行过研究。目前还有研究关注了生育后期喷施赤霉素对稻草饲用品质的改善效果［15］、不同留茬高度［16-17］和不同常规稻品种间稻草饲用品质的差异［18］。

稻草曾是我国南方农区反刍家畜粗饲料的主要来源之一。水稻成熟收获后将稻草自然风干直接饲喂家畜是主要的利用方式。由于我国传统的种植方式是以提高稻谷产量为主，在不影响下茬播种的前提下习惯延长收获期来促进光合产物向籽粒的转移，提高稻谷产量，这导致收获时稻秆枯黄，其中的养分含量低。因此研究不同水稻品种的适宜收获期，在保证稻谷生产的前提下提高稻草中非结构性碳水化合物和粗蛋白等可消化养分含量是改善稻草饲用品质简单有效的方式。目前国内外均缺少相关方面的研究报道。

本项目拟采用籼稻、粳稻、杂交稻等不同类型的水稻品种，研究在提前和推后收获时稻草产量、饲用品质和青贮品质及稻谷产量的变化规律，明确不同类型水稻品种谷草双优的适宜收获期，为在兼顾稻谷生产的前提下获得高饲用品质稻草提供指导，加快稻草饲料化利用，减少稻草焚烧，促进农业可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

利用江苏地区目前生产中的4个不同类型的优质杂交籼稻、粳稻品种(两优培九、南粳44、武育粳3号、南粳46)。

1.2 试验设计与田间管理

2012年，在江苏省农业科学院水稻试验田(南京)进行田间试验，5月11日播种，6月11日插秧。随机区组设计，3次重复，每小区10行，每行10株，1穴1株，行株距为30 cm×20 cm。按照常规水稻进行肥水管理。实验室分析在江苏省农业科学院畜牧研究所草饲料调制研究项目组实验室进行。

1.3 测定内容及方法

每个品种根据理论全生育期设置5个收获日期:1-提前6 d，2-提前3 d，3-标准收获期，4-推后3 d，5-推后6 d。每次收获时每小区选取10株，留茬10 cm左右。剪去穗(用来考种)，最后计算稻谷产量(穗重)。稻草称鲜重后切碎混匀，一部分称鲜重后105℃ 杀青15 min，然后75℃ 烘干至恒重并称重，根据干鲜重比例换算10株稻草的干重，然后粉碎过粒径0.38 mm的40目筛，将草粉装入密封样品袋备用，测定非结构性碳水化合物(nonstructural carbohydrates，NSC)、粗蛋白(crude protein，CP)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber，ADF)的含量和干物质体外消化率(in vitro dry matter digestibility，IVDMD);另一部分添加乳酸菌(乳酸菌由上海润盈公司生产，活菌数量为2×106cfu/g，添加量为0.01 g/kg鲜重)混匀，装入40 cm×30 cm的聚乙烯袋内，真空封口，室温贮藏60 d，开袋检测。

NSC的测定方法参考Yoshida［19］的方法。CP用丹麦产的蛋白分析仪测定(KJELTEC2300，Foss，Denmark)。ADF用范氏法测定［20］。IVDMD的测定方法参考胃蛋白酶－纤维素酶两步法［21］。青贮浸提液的pH用Micro-Bench型pH计直接对过滤液进行测定，乳酸(lactic acid，LA)含量采用对羟基联苯法测定［22］。氨态氮(NH3-N):采用苯酚－次氯酸钠比色法测定［23］。

1.4 数据分析

用SPSS 11.5软件进行方差分析，用Excel软件进行作图。

2 结果与分析

本研究选定的4个水稻品种是江苏地区常用的优质水稻品种，其中有3个粳稻品种，1个杂交籼稻品种。两优培九是杂交中晚籼，理论全生育期是140 d［24］，武育粳3号是迟熟中粳，理论全生育期是152 d［25］，南粳44是早熟晚粳，理论全生育期是158 d［26］，南粳 46是中熟晚粳，理论全生育期是 165 d［27］。

图1 4个水稻品种5个收获期稻谷产量的变化趋势Fig.1 The grain yielding change trend of four rice varieties in five harvest times

2.1 不同收获日期稻谷产量的变化趋势

不同收获日期4个品种的稻谷产量变化趋势见图1。随着收获时间的推迟，4个品种的稻谷产量均呈现不同程度的上升，其中两优培九的稻谷产量上升幅度较小，提前6 d收获时稻谷产量为276.4 g，到推后6 d收获时产量仅提高到288.7 g，增产幅度为4.45%;南粳44提前6 d收获时的产量为241.2 g，推后 6 d收获时产量为260.1 g，增产幅度为7.84%;武育粳3号提前6 d收获的产量为224.0 g，推后 6 d收获的产量为 257.7 g，增产幅度为15.04%;南粳46提前6d收获的产量为273.8 g，推后 6 d收获的产量为 302.8 g，增产幅度为10.59%。

不同收获日期间稻谷产量品种间的方差分析结果见表1。不同品种、不同收获日期的稻谷产量差异均极显著(P＜0.01)，品种和收获日期间的互作效应也极显著(P＜0.01)。5次收获日期不同品种间的产量差异也都达到极显著水平(P＜0.01)。

表1 不同收获时间稻谷产量的方差分析Table 1 Variance analysis of grain yielding in five harvest times among four cultivars

图2 4个水稻品种5个收获期稻草产量变化趋势Fig.2 The straw yielding change trend of four rice varieties in five harvest times

2.2 不同收获日期的稻草产量的变化趋势

不同收获日期稻草产量的变化趋势见图2。随着收获日期的推迟，两优培九的稻草产量持续下降，推后3 d和6 d收获时的降幅高于前期。武育粳3号和南粳44的稻草产量在提前6 d收获时最高，随后降低，其中武育粳3号在提前3 d收获时产量达到一个低谷，随后上升，到推后3 d收获时产量达到最高，而南粳44是在理论全生育期收获时产量达到一个低点，推后3 d收获时上升至最高。两个品种又都在推后6 d收获时产量达到最低。南粳46的稻草产量随着收获日期的延迟持续增加，在推后6 d收获时稻草产量升幅最大。

不同品种和收获日期间稻草产量品种间的方差分析结果见表2。不同品种、不同收获日期的稻草产量差异均极显著(P＜0.01)，品种和收获日期间的互作效应也极显著(P＜0.01)。标准收获期和推后3 d收获的稻草产量品种间差异达显著水平(P＜0.05)，其他收获日期的不同品种间的产量差异也都达到极显著水平(P＜0.01)。

2.3 不同收获日期稻草饲用品质的变化趋势

不同收获日期稻草饲用品质相关性状的变化规律见图3。稻草中NSC含量随着收获日期的推迟不同品种间的规律不同，其中两优培九稻草中的NSC含量在提前6 d收获时最高，为9.75%，随着收获日期的推迟持续下降，但提前3 d收获和按照理论全生育期收获的NSC含量相差不显著;南粳44和武育粳3号稻草中的NSC含量则随着生育期的推迟先下降，后回升。其中武育粳3号在提前3 d收获时NSC含量最低，而推迟3 d收获时NSC含量最高，达11.65%，推迟6 d收获时NSC含量又有所下降;南粳44在提前3 d收获时稻草中的NSC含量最高，为12.98%，随后下降，在推后3 d收获时含量最低，推后6 d收获时又有所升高。南粳46稻草中的NSC含量基本随着收获期的延迟持续升高，在推后6 d收获时含量达最高值11.06%。稻草中的CP含量均随着收获期的推迟持续下降，其中两优培九的下降幅度最大，提前6 d收获时CP含量为5.25%，推后6 d收获时为4.23%;其余3个品种间的下降幅度差异不显著。

两优培九和南粳46的ADF含量在推后6 d收获时最低，南粳44的ADF含量在提前6 d收获时最低，武育粳3号在推后3 d收获时含量最低。不同收获期稻草IVDMD的变化规律是两优培九在提前6 d收获时最高，随后持续下降，理论全生育期收获时最低，推后3 d收获时又显著上升。南粳46和南粳44稻草的IVDMD在推后6 d收获时最高，武育粳3号稻草的IVDMD在提前3 d收获时最高。

不同收获日期间稻草饲用品质品种间的方差分析结果见表3。不同品种、不同收获日期稻草中的NSC含量差异均极显著(P＜0.01)，品种和收获日期间的互作效应也极显著(P＜0.01)。5次收获日期不同品种间的NSC含量的差异也都达到极显著(P＜0.01)。不同品种、不同收获日期稻草中的CP和ADF含量、IVDMD的差异均显著(P＜0.05)，品种和收获日期间的互作效应也达显著(P＜0.05)。推后3 d收获和推后6 d收获时不同品种间的CP和ADF含量差异不显著(P＞0.05)，提前6 d收获和推后3 d收获的IVDMD差异不显著，其他收获日期的不同品种间的CP和ADF含量、IVDMD差异都达到显著(P ＜0.05)和极显著(P ＜0.01)水平。

表2 不同收获时间稻草产量的方差分析Table 2 Variance analysis of straw yielding in five harvest times among four cultivars

图3 4个水稻品种5个收获期稻草饲用品质相关性状的变化趋势Fig.3 The straw feeding quality change trend of four rice varieties in five harvest times

2.4 不同收获日期的稻草青贮发酵品质的变化趋势

不同收获日期稻草青贮发酵品质的变化规律见图4。不同收获日期稻草青贮后的pH基本都呈V型变化趋势，两优培九提前6 d收获的稻草青贮后的pH最高，提前3 d收获青贮后最低，随后3次收获后青贮稻草的pH又逐步回升;南粳44和南粳46都是理论全生育期收获时pH最低，武育粳3号是推后3 d收获时青贮稻草的pH值最低。LA含量的变化趋势不一致。两优培九提前6 d收获稻草青贮后的LA含量最高，为2.32%，随后急剧下降，推后3 d收获时达最低值0.14%;南粳44在提前3 d和理论全生育期收获时LA含量最高，为1.80%和1.79%，随后有所下降，为1.50%和1.51%，降幅较小;武育粳3号在理论全生育期收获时青贮稻草的LA含量最高，达2.25%，推后3 d收获时最低，为1.01%;南粳46在推后6 d收获时青贮稻草的LA含量最高，为1.00%，推后3 d收获时最低，为0.58%。NH3-N的变化幅度较小，除了两优培九推后6 d收获稻草青贮后的NH3-N急剧上升(从提前6 d收获时最低的3.59%上升到8.10%)外，南粳44和南粳46在不同收获期的变化幅度较小，武育粳3号在提前3 d收获时稻草的NH3-N含量最高，为5.11%，推后3 d收获时的最低，为 3.62%。

不同收获日期间青贮稻草发酵品质相关性状品种间的方差分析结果见表4。不同品种、不同收获时间青贮后稻草中的LA含量差异均极显著(P＜0.01)，品种和收获日期间的互作效应也极显著(P＜0.01)。5次收获日期不同品种间青贮后稻草的LA含量的差异也都达到极显著水平(P＜0.01)。不同品种间青贮后稻草的pH差异不显著(P＞0.05)，不同收获日期青贮后稻草中的pH差异显著(P＜0.05)，品种和收获日期间的互作效应也达显著(P＜0.05)。推后6 d收获时不同品种间的pH差异不显著(P＞0.05)，其他收获日期不同品种间的差异显著(P＜0.05)。不同收获日期青贮后稻草中的NH3-N含量差异不显著(P＞0.05)，不同品种青贮后稻草中的NH3-N含量差异显著(P＜0.05)，品种和收获日期间的互作效应也达显著(P＜0.05)。提前6 d收获和提前3 d收获的NH3-N含量差异不显著，其他收获日期的不同品种间的含量差异都达到显著(P＜0.05)和极显著(P＜0.01)水平。

表3 不同收获时间稻草饲用品质相关性状的方差分析Table 3 Variance analysis of straw feeding quality related traits in five harvest times among four cultivars

图4 4个水稻品种不同收获期青贮发酵品质的动态变化Fig.4 The straw fermentation quality change trend of four rice varieties in five harvest times

3 讨论

本研究选定的4个水稻品种是江苏地区目前生产中常用的优质水稻品种。江苏地区由于气候条件和种植习惯及人民消费特点，多种植单季晚粳稻，籼稻种植面积较小，优质籼稻品种也较少。因此本研究只选择了一个有代表性的杂交籼稻品种两优培九，其他均为粳稻品种。4个品种的生育期差异明显，有利于研究不同类型、熟性的水稻品种在不同收获期的稻谷、稻草产量和饲用品质性状的变化规律。

表4 不同收获时间青贮稻草发酵品质相关性状的方差分析Table 4 Variance analysis of straw fermentation quality related traits in five harvest times among four cultivars

3.1 不同收获期稻谷产量的差异

在生产上不同类型的水稻品种都有尽量晚收以促进稻草中光合产物向籽粒转移从而提高稻谷产量的习惯。但是不同水稻品种推迟收获期稻谷增产的效果差异较大。本研究中增产幅度最小的是两优培九，其次是南粳44，南粳46，最大的是武育粳3号(图1)。两优培九是杂交籼稻品种，生育后期叶片迅速早衰，而其他3个品种都是粳稻，尤其是南粳46，是中熟晚粳，生育期长，到了生育后期叶片衰老缓慢，依然保持较高的光合能力，有更多的光合产物持续供应到籽粒中。因此在生产中适度推迟收获期的粳稻品种稻谷增产幅度较大，而对于籼稻品种来说，推迟收获期增加稻谷产量的效果不显著。

3.2 不同收获期稻草产量和饲用品质的变化趋势

不同收获期稻草产量的变化趋势与稻草中非结构性碳水化合物(NSC)含量的变化趋势基本一致。本研究中随着收获期的推迟，两优培九的稻草产量持续下降，武育粳3号和南粳44的稻草产量呈现“V”型变化趋势，推后3 d收获时产量达到最高，南粳46的稻草产量随着收获日期的推迟持续增加，在推后6 d收获时稻草产量升幅最大(图2)。而两优培九稻草中的NSC含量在提前6 d收获时最高，武育粳3号推迟3 d收获时NSC含量最高;南粳44在提前3 d收获时稻草中的NSC含量最高，南粳46稻草中的NSC含量基本随着收获期的延迟持续升高，在推后6 d收获时含量达最高(图3)。

稻草中NSC含量的变化趋势与生育后期光合产物的重新分配有关。抽穗前水稻茎鞘是光合产物的主要贮存部位，到开花后大量光合产物转移到籽粒中，但在生育后期随着籽粒灌浆的逐步完成，又有部分光合产物重新贮存在茎鞘中［28］。Dong等［29］在前期的研究中发现，稻草中的NSC含量在开花后1～3周大幅下降，至第5周又有不同幅度的回升，NSC回升率不同品种间存在显著差异，粳稻品种显著高于籼稻品种。两优培九是籼稻品种，存在早衰现象，生育后期光合能力较低，而且还是大穗型品种(单穗重5.29 g)，库容大，因此生育后期不但少有光合产物贮存在茎鞘中，而且茎鞘中前期贮存的光合产物还要大量转移到籽粒中以供灌浆，因此导致收获时稻草中残留的NSC含量较低。而武育粳3号、南粳44和南粳46是粳稻品种，生育期较长，生育后期依然保持较多的绿叶面积，不断有多余光合产物转运到茎鞘中，使稻草中的NSC含量出现回升，从而带动稻草产量也升高。

稻草中的CP含量均随着收获期的推迟持续下降，其中两优培九的下降幅度最大(图3)。这与植株在衰老过程中蛋白质的降解有关，而不同品种的衰老程度不同致使稻草中CP含量的下降幅度存在差异。ADF含量的变化可能与NSC和CP等可移动成分的变化有关。ADF的主要成分是纤维素和木质素，两者紧密结合形成致密结构构成植株的骨架(难以被动物消化利用)，主要在生育前期完成。在生育后期其绝对质量很少变化［30］，NSC含量的回升和CP含量的持续下降导致ADF的相对质量发生相应的变化。不同收获期稻草IVDMD的变化规律基本与NSC含量的变化趋势正相关，而与ADF含量的变化趋势相反(图3)。由于稻草的青贮品质与稻草中的NSC含量显著正相关［15］，不同水稻品种在不同收获期的稻草青贮后发现其发酵品质的变化规律和稻草中NSC的变化规律基本一致，NSC含量高的稻草青贮后的LA含量较高，而NH3-N含量较低，pH较低(图3，4)。

4 结论

在当前农业生产中，稻草已经成为一种农业废弃物，稻草饲料资源化利用是产业发展的必然需求。在不影响稻谷生产的前提下适度降低稻草产量将有助于减少处理稻草的投入，因此在选择适宜收获期时，主要考虑的是对稻谷生产和稻草饲用品质的影响。因此综合不同收获期稻谷产量和稻草饲用品质的变化规律，在尽量不减少稻谷生产的前提下为获得较高的稻草饲用品质，杂交籼稻品种两优培九提前6 d收获较为适宜，迟熟中粳武育粳3号和早熟晚粳南粳44推后3 d收获较为适宜，而中熟晚粳南粳46推后6 d收获较为适宜。

［1］盛来运.中国统计年鉴2012［M］.北京:中国统计出版社，2012:463，479.

［2］张佩华，王加启，贺建华，等.青贮对饲料稻秸秆DM和NDF瘤胃降解特性的影响［J］.草业科学，2008，25(6):80-84.

［3］陈伟健，王翀，王佳堃，等.体外法研究氨化处理对稻草发酵特性及其微生物数量的影响［J］.中国奶牛，2011，14:11-14.

［4］王佳堃，朱素丽，刘建新，等.预处理改变稻草亚细胞结构的化学基础［J］.浙江大学学报(理学版)，2006，33(4):424-428.

［5］赵华，齐刚，代彦，等.白腐真菌对稻草秸秆生物降解的研究［J］.饲料工业，2003，24(11):37-40.

［6］刘强，赵新发，罗军.低精料水平下氨化微贮稻草育肥西镇牛试验研究［J］.黄牛杂志，2003，29(3):9-11.

［7］游新岳，李天顺，肖兵南.微贮稻草饲喂黄牛增重试验［J］.湖南畜牧兽医，2003，(2):7-8.

［8］欧爱明，何瑜，缪智纲.氨化稻草替代青干草饲喂泌乳奶牛的试验［J］.畜禽业，2004，(7):14-15.

［9］庞其艳，马天乐，郑丽侠，等.微贮稻草与风干稻草肥育滩羊的效果对比试验［J］.黑龙江畜牧兽医，2004，(1):31-32.

［10］Vadiveloo J，Fadel J G.The response of rice straw varieties to urea treatment［J］.Animal Feed Science and Technology，2009，151:291-298.

［11］Metha W，Sineenart P，Kitsada B，et al.Effects of treating rice straw with urea or urea and calcium hydroxide upon intake，digestibility，rumen fermentation and milk yield of dairy cows［J］.Livestock Science，2009，125:238-243.

［12］Sohane R K，Singh M.Inheritance in nutritive value of rice straw quality［J］.Journal of Animal Science，2000，70:1081-1084.

［13］Vadivelloo J.Nutritional properties of the leaf and stem of rice straw［J］.Animal Feed Science and Technology，2000，83:57-65.

［14］Agbagla-Dohnani A，Noziere P，Clement G，et al.In sacco degradability，chemical and morphological composition of 15 varieties of European rice straw［J］.Animal Feed Science and Technology，2001，94:15-27.

［15］Dong C F，Gu H R，Ding C L，et al.Effects of gibberellic acid application after anthesis on the feeding value of double-purpose rice(Oryza sativa L.)straw at harvest［J］.Field Crops Research，2012，131:75-80.

［16］Dong C F，Shen Y X，Ding C L，et al.The feeding quality of rice(Oryza sativa L.)straw at different cutting heights and the related stem morphological traits［J］.Field Crops Research，2013，141:1-8.

［17］陈明霞，黄艳芳，崔卫东，等.水稻茎、叶的营养含量及留茬高度对稻草营养品质的影响［J］.草业学报，2012，21(1):285-290.

［18］董臣飞，丁成龙，许能祥，等.稻草饲用品质及茎秆形态特征的研究［J］.草业学报，2013，22(4):83-88.

［19］Yoshida S.Laboratory Manual for Physiological Studies of Rice［M］.Philippines:IRRI，Los Baios，1976:43.

［20］Van Soest P J，Robertson J B，Lewis B A.Methods for dietary fiber，neutral detergent fiber and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition［J］.Journal of Dairy Science，1991，74:3583-3597.

［21］Goto I，Minson D J.Prediction of the dry matter digestibility of tropical grasses using a pepsin-cellulase essay［J］.Animal Feed Science and Technology，1977，2(3):247-253.

［22］Barker S B，Summerson W H.The colorimetric determination of lactic acid in biological material［J］.Journal of Biology Chemistry，1941，138:535-554.

［23］Weather M W.Phenol-hypochlorite reaction for determinations of ammonia［J］.Annual of Chemistry，1967，39:971-974.

［24］黄卿智.两优培九特征特性及栽培技术［J］.福建农业，2011，7:11.

［25］姚善良，唐红生，姚立生，等.武育粳3号水直播高产栽培技术初探［J］.江苏农业科学，2001，6:11-12.

［26］曹蓉，池巧燕，许学强，等.南粳44的种植表现及高产栽培［J］.安徽农学通报，2010，16(2):61-62.

［27］朱凤根，顾兴男，郁寿根，等.“南粳46”性状特点和主要栽培技术［J］.上海农业科技，2010，2:41.

［28］冉茂林，熊洪，徐富贤，等.杂交水稻生育后期光合产物的分配对再生稻的影响［J］.绵阳经济技术高等专科学校学报，1999，16(4):6-10.

［29］Dong C F，Liu X B，Qu H，et al.Dynamical partition of photosynthates in tiller of rice(Oryza sativa L.)during late growth period and its correlation with feeding value of rice straw at harvest［J］.Field Crops Research，2011，123:273-280.

［30］董臣飞.水稻生育后期饲用品质相关性状的变化规律及喷施赤霉素和留茬高度对稻草饲用品质的影响［D］.南京:南京农业大学，2011:30.