淺析“海水稻”秸稈的飼料化利用及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定

付鈴莉，牛志力，陳俊宏，尹福泉，高振華

（廣東海洋大學(xué)濱海農(nóng)業(yè)學(xué)院 524088）

“海水稻”是一種水稻新品種，其秸稈是海水稻的副產(chǎn)品，因其植株高，產(chǎn)量大，是一種待開(kāi)發(fā)的潛在的粗飼料資源。

1“海水稻”及“海水稻”秸稈簡(jiǎn)介

“海水稻（Sea-Rice）”，也叫耐鹽堿水稻，是在野生耐鹽堿性水稻的基礎(chǔ)上依據(jù)現(xiàn)代遺傳育種理論與技術(shù)培育而成的一種新型的特種水稻。 據(jù)報(bào)道，第一個(gè)“海水稻”品種是1982 年山東海洋學(xué)院而成[1]，在此基礎(chǔ)上，水稻育種專(zhuān)家充分挖掘資源為海水稻的品質(zhì)提升和產(chǎn)量提高提供支撐。 1986 年廣東海洋大學(xué)陳日勝和羅文烈兩位教授在湛江市在遂溪縣城月鎮(zhèn)燕巢村的海邊發(fā)現(xiàn)野生海水稻，其外形像蘆葦，株高可達(dá)1.6m，收集到522 粒種子，開(kāi)始進(jìn)行海水稻的育種。 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、江蘇、東北的種植面積達(dá)2000 多畝，畝產(chǎn)100～200kg，形成了我國(guó)特有的海水稻專(zhuān)利產(chǎn)品—“海稻-86”。 “海稻86”的適宜種植范圍廣，既可以較好地生長(zhǎng)于沿海灘涂的高鹽分區(qū)域，又可以在pH9.3 的鹽堿地生長(zhǎng)，株高可達(dá)1.8～2.3m。2016 年青島研究培育出“海水稻”，畝產(chǎn)可以達(dá)到400kg[2]。隨后袁隆平院士團(tuán)隊(duì)培育出可在鹽堿度達(dá)0.8% ～1.0%生長(zhǎng)、單產(chǎn)達(dá)到300kg 的海水稻雜交稻品種[3]。2018 年“海水稻”在迪拜試種成功，并計(jì)劃推廣種植迪拜國(guó)土面積的10%以上[4]。 由于我國(guó)海岸線(xiàn)長(zhǎng)，灘涂資源多，海水稻作為重要的糧食戰(zhàn)略資源得到重視。 習(xí)總書(shū)記的2018 年新年賀詞將海水稻示范種植作為我國(guó)科技創(chuàng)新和重大工程建設(shè)的重要案例，預(yù)示著我國(guó)“海水稻”種植被列為重大的技術(shù)研究和推廣項(xiàng)目。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)可用于“海水稻”種植的海岸灘涂面積達(dá)2 億畝以上，隨著“海水稻”種植規(guī)模的增大，其秸稈的科學(xué)有效利用也將成為重要研究課題。

2 “海水稻”秸稈的特性及抗?fàn)I養(yǎng)因子

資料顯示，“海水稻”秸稈多毛，有尖刺，可以在咸度高的水域生長(zhǎng)，抗倒伏性強(qiáng)，株高可以達(dá)到1m 以上[5]。 由于“海水稻”的培育和種植的時(shí)間較短，到目前為止，還未檢索到“海水稻”秸稈的相關(guān)研究信息， 只能參考和借鑒水稻秸稈相關(guān)的研究信息作為“海水稻”秸稈的研究依據(jù)。

“海水稻”也是禾本科單子葉植物，植株由稻葉和莖部組成。稻葉包括葉鞘、葉舌、葉耳、葉枕和葉片。 葉片邊緣呈茸毛狀，包擴(kuò)表皮層、基本組織和維管束，上、下表皮表面覆蓋角質(zhì)膜、蠟質(zhì)和硅質(zhì)乳突，細(xì)胞外壁木質(zhì)化和高硅化使葉片表皮致密堅(jiān)硬，消化率低[6]。 莖桿是重要的支撐組織， 和抗倒伏性密切相關(guān)，粗4.30 ～6.35mm， 莖壁厚度0.35 ～0.49mm， 拉伸強(qiáng)度為8.70 ～15.5MPa。 莖稈由致密的外皮和大小微束管組成，最外層表皮是生活細(xì)胞，由角質(zhì)化的長(zhǎng)形表皮細(xì)胞、栓質(zhì)細(xì)胞和硅質(zhì)細(xì)胞縱向排列而成，靠近表皮處有起支持作用的厚壁組織。 光鏡下稻草的細(xì)胞壁自?xún)?nèi)而外依次分為次生壁初生壁和胞間層。 維管束被維管束鞘包裹，分為木質(zhì)部和韌皮部?jī)刹糠郑示W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分散于基本組織中，這些致密的結(jié)構(gòu)使得莖稈及葉片的消化增加難度。 和其他同種類(lèi)粗飼料一樣，稻稈細(xì)胞壁占整個(gè)細(xì)胞壁的80%以上，而細(xì)胞壁的主要成分為纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)和木質(zhì)素等，還含有少量的木栓質(zhì)、角質(zhì)、單寧、蠟質(zhì)和礦物質(zhì)等，這些成分的聚合體與少量乙酞基和酚酸化合物等構(gòu)成復(fù)雜的三維立體結(jié)構(gòu)，這樣堅(jiān)密的立體結(jié)構(gòu)為秸稈的飼料化帶來(lái)技術(shù)挑戰(zhàn)，也是技術(shù)關(guān)鍵。

“海水稻”秸稈主要的抗?fàn)I養(yǎng)因子是細(xì)胞壁。 稻桿細(xì)胞壁成分中纖維素、木質(zhì)素、角質(zhì)和蠟質(zhì)都會(huì)影響動(dòng)物的消化，甚至?xí)绊懫渌麪I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)的消化。 以β-1.4 糖苷鍵連接葡萄糖殘基組成的長(zhǎng)鏈高分子纖維素， 纖維素以微絲形式存在，隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)，微絲的結(jié)晶程度越高，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)越難降解，而動(dòng)物本身分泌的淀粉酶不能水解β-1.4 糖苷鍵，這也是動(dòng)物不能消化纖維素的根本原因。 半纖維素是一類(lèi)復(fù)雜多糖，能溶解于稀堿溶液中的， 通過(guò)氫鍵和共價(jià)鍵與纖維素和木質(zhì)素結(jié)合。半纖維素的主要成分是木聚糖，通過(guò)4-木糖殘基與阿拉伯糖側(cè)鏈、葡糖醛酸和4-鄰-甲基果糖醛酸殘基形成骨架。 木質(zhì)素呈三維“籠式”結(jié)構(gòu)，由香豆醇、芥子醇和松柏醇脫氫衍生的亞單元相互交聯(lián)而成，包裹或滲入到各種纖維的細(xì)胞壁內(nèi)，并與多糖和細(xì)胞壁蛋白質(zhì)形成強(qiáng)大的化學(xué)鍵使酶的降解速度減慢， 還限制了微生物的消化。 角質(zhì)是由C16 和C18 單體物質(zhì)組成的一類(lèi)聚合物，通過(guò)ω-羥基酸和二巰基酸和中鏈長(zhǎng)鏈脂肪酸或醇構(gòu)成三維度的酯聚體，和表層細(xì)胞壁的果膠交聯(lián)，作為彌散屏障鑲嵌在蠟質(zhì)和果膠內(nèi)，雖然能夠保護(hù)莖稈組織并增加抗性，但能阻止瘤胃微生物對(duì)細(xì)胞壁的消化，對(duì)動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不大。

3“海水稻”秸稈營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)及利用方法

隨著海水稻種植面積的擴(kuò)大， 稻秸的產(chǎn)量會(huì)持續(xù)增加，其飼料化利用也會(huì)也來(lái)越多，需要對(duì)“海水稻”秸稈的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及加工方法和技術(shù)進(jìn)行深入系統(tǒng)研究。 “海水稻”秸稈營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定可以借鑒粗飼料的相關(guān)方法，采用體外法、半體內(nèi)法和體內(nèi)法進(jìn)行。 體外法又分為化學(xué)分析法、物理測(cè)定法和體外消化法和生物消化法。 化學(xué)分析法用于飼料的概略養(yǎng)分分析，直接反映稻秸養(yǎng)分的含量；物理測(cè)定法可以反映稻秸的可采食性和適口性，一般采用軟化性能、剪切力等指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)；消化法可以模擬體內(nèi)環(huán)境結(jié)合消化酶的作用，其結(jié)果能更好地體現(xiàn)飼料的可利用性。 根據(jù)具體的操作程序又分為體內(nèi)消化法和體外消化法。 體內(nèi)消化法是利用動(dòng)物采食被測(cè)飼料，通過(guò)消化實(shí)驗(yàn)，采集采食量和糞便排出量，測(cè)定飼料和糞便養(yǎng)分含量，計(jì)算消化代謝率評(píng)定營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；體外消化法是利用體外消化液和被測(cè)飼料共同發(fā)酵，利用殘?jiān)驮现袪I(yíng)養(yǎng)成分含量計(jì)算體外消化的各項(xiàng)指標(biāo)， 實(shí)際操作中采用的消化液各不相同，如瘤胃液厭氧發(fā)酵、糞便微生物體外發(fā)酵、人工瘤胃液體外發(fā)酵等，飼料原料和消化液不同，發(fā)酵條件各異[7]，評(píng)價(jià)指標(biāo)大同小異[8]，結(jié)果相似。

禾本科植物堅(jiān)實(shí)的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)使其難以被消化，也成為植物飼料特別是稻草大規(guī)模利用的技術(shù)瓶頸， 所以如何破壞細(xì)胞壁，改變細(xì)胞壁的化學(xué)特性，增加反芻動(dòng)物的消化率是人們一直持續(xù)研究的重要課題， 所以人們開(kāi)發(fā)研究了稻秸的一系列加工處理方法，這些方法大多集中于氨化、堿化、青貯、酶解的單項(xiàng)技術(shù)或組合效果研究。 用尿素、活干菌、復(fù)合酶處理稻草，粗蛋白質(zhì)提高10.3% 、15.6% 和11.8% ；CF(粗纖維)含量分別下降4.0%、11.2%和21.8%；DM、NDF 和ADF 降解率分別達(dá)40.90%、33.83%和34.24%[9-10]。 青貯、 氨化和堿化處理可以改變稻草的營(yíng)養(yǎng)成分，氨化處理可顯著提高粗蛋白質(zhì)含量、瘤胃氮有效降解率與有機(jī)物有效降解率之比、 氮的有效降解率與碳水化合物有效降解率之比、瘤胃液氨態(tài)氮；堿化處理則顯著提高NDF 的有效降解率和瘤胃發(fā)酵產(chǎn)氣量[11]；在裹包青貯的稻草中添加玉米粉和丙酸+細(xì)菌復(fù)合劑能顯著提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[12]；利用酶菌結(jié)合發(fā)酵，稻秸的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值明顯改善，整體效果以酶制劑+乳酸菌組合較好[13]。復(fù)合堿處理能加快發(fā)酵速度，增加產(chǎn)氣量、干物質(zhì)消失率和揮發(fā)性脂肪酸濃度[14]。

“海水稻”屬于新事物，其秸稈的利用更是新課題，到目前為止還沒(méi)有直接的報(bào)道，所以探索“海水稻”秸稈飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)定方法和加工處理方法，可促進(jìn)“海水稻”秸稈飼料化的利用，變廢為寶提供參考。