刈割處理對再生稻頭季全株生物量、青貯品質和再生季產量的影響

陳元偉, 鄭華斌, 王慰親, 曠娜, 羅友誼, 鄒丹, 唐啟源

（湖南農業大學農學院, 長沙 410128）

我國逐年增加的草食家畜數量與粗飼料短缺的矛盾日益凸顯, 每年粗飼料的短缺量約1.8×107t[1]。但我國是世界稻谷生產的主產區之一, 有著極其豐富的水稻秸稈資源, 每年水稻秸稈生產總量達2.3×108t, 為我國最大生產量的農作物秸稈[2]。目前, 將水稻秸稈作為飼料的占比還很低, 大量稻秸被丟棄或焚燒[3], 這樣不僅造成資源浪費, 還會帶來嚴重的環境問題。農作物秸稈青貯飼料化是一種高效利用農業廢棄物的科學方法, 不僅可以減少農田秸稈焚燒、保護大氣環境, 還可以給牲畜提供充足的粗飼料、保障畜牧業的健康發展[4]。飼料化是作物秸稈主要利用方式之一, 秸稈飼料化具有較高的利用價值[5-6]。加大科研力度, 研發新的秸稈飼料化途徑與方法, 為農戶提高經濟效益, 提高秸稈綜合利用效率迫在眉睫。

隨著農業生產成本不斷上升, 種糧效益相對偏低, 農村人口大量外流, 導致勞動力短缺, 南方部分地區出現“雙改單”、甚至拋荒的現象, 水稻播種面積呈下降趨勢[7-9]。為穩定南方雙季稻區的水稻生產, 解決南方早稻質量差、效益低的問題, 種植省工增產、節本增效的再生稻成為一種理想的種植模式[10]。但再生稻頭季成熟期多數為8月中上旬, 灌漿結實期正值高溫階段, 導致頭季稻灌漿速度較快、米質較差, 成為制約再生稻發展的因素之一?；谶@一問題, 研究不同刈割處理對再生稻頭季全株產量、青貯品質和再生季稻谷產量的影響, 構建以頭季收獲物青貯作為動物飼料、再生季稻米作為優質食糧的栽培模式, 對推動再生稻發展具有重要意義。本研究設置再生稻頭季不同刈割時間和留樁高度, 研究不同處理對頭季全株的生物量、感官品質、發酵品質、營養成分和再生季稻谷產量的影響, 為再生稻高產高效栽培提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗在湖南省益陽市大通湖區千山紅鎮（E 112°26′, N 29°08′）進行, 地形為典型的洞庭湖沖積平原, 地勢低洼平坦, 屬于亞熱帶向北亞熱帶過渡的大陸性季風濕潤氣候區。年平均氣溫16.5℃, 無霜期264 d, 年均降水1 240.8 mm, 年均日照1 643.3 h, 年均太陽總輻射量105.1 cal·cm—2。土壤成土母質系河湖沉積物。供試品種為湘兩優900（XLY900）和甬優4149（YY4149）。

1.2 試驗設計

采用裂區試驗設計, 以頭季齊穗后的刈割時間（P）為主區、留樁高度（H）為裂區。其中, 刈割時間分別為頭季齊穗后10（P10）、15（P15）、20（P20）、25（P25）和30 d（P30）；留樁高度分別為10（H10）、20（H20）和30 cm（H30）, 每個處理3次重復。主區與主區之間、裂區與裂區之間做田埂覆膜, 防止竄水竄肥。頭季水稻于3月29日播種, 濕潤育秧, 于4月29日人工移栽；采取人工刈割的方式。

頭季：施純氮195.0 kg·hm—2, 按基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2分3次施用；磷肥（P2O5）97.5 kg·hm—2全部作基肥施用；鉀肥（K2O）195.0 kg·hm—2, 按基肥∶穗肥=5∶5分2次施用。再生季：頭季刈割期前10 d施尿素（N, 46.4%）225.0 kg·hm—2作促芽肥, 刈割后2 d施尿素150.0 kg·hm—2、鉀肥（K2O, 60%）75.0 kg·hm—2作發苗肥。其余按當地高產栽培技術措施進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 生物量 在頭季刈割期, 每個小區隨機刈割5 m2, 測定鮮物質量；然后從中隨機取樣3 kg, 全株切斷為3~4 cm, 于105℃殺青30 min后, 在80℃下烘干至恒重, 記作干物質量；按照以下公式計算干物質率。

1.3.2 感官品質 將頭季收獲物原料人工切斷成2~3 cm混勻, 裝進20 cm×30 cm的聚乙烯青貯袋, 每袋600 g, 每個處理3次重復, 用真空包裝機將袋中空氣抽盡成真空狀態, 密封, 于室溫貯藏60 d, 然后開封檢測感官品質, 參考德國DLG感官青貯評分標準[11]進行感官評定。

1.3.3 發酵品質 在青貯袋開封后取青貯料鮮樣20 g, 加 入180 mL蒸 餾 水, 家 用 榨 汁 機（MJPB40E253C, 廣東美的生活電器制造有限公司）18 000 r·min—1攪碎1 min, 再用4層紗布和定性濾紙過濾得到浸出液, 用pH計測定浸出液pH；用孔徑0.22μm的微孔濾膜過濾后裝入15 mL離心管中, 放入—20℃冰箱保存備用, 用以測定乙酸（CH3COOH, acetic acid, AA）、丙酸（CH3CH2COOH, propionic acid, PA）、丁 酸（CH3CH2CH2COOH, butyric acid, BA）及氨態氮（NH3-N）含量。采用日本島津GC-2010氣相色譜儀測定乙酸、丙酸和丁酸含量[12]；采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定氨態氮（NH3-N）和總氮（total nitrogen, TN）含量[13], 并計算氨態氮與總氮的比值（NH3-N/TN）；采用V-Score評分標準[14]評價發酵品質。

1.3.4 營養成分 將剩余青貯樣品于105℃殺青30 min, 再于80℃將其烘干至恒重, 粉碎過40目篩備用。其中, 粗蛋白（crude protein, CP）含量采用凱氏定氮法測定[15]；中性洗滌纖維（neutral detergent fiber, NDF）、酸性洗滌纖維（acid detergent fiber, ADF）含量采用范氏纖維素方法測定[16], 計算相對飼用價值（relative feeding value, RFV）[17]。

1.3.5 再生季稻米產量 在水稻再生季成熟期, 按對角線取樣法, 從每小區除邊3行外取12穴植株樣品, 考察有效穗數后人工脫粒, 用水選法分離實粒和空秕粒, 80℃烘干至恒重, 考察每穗粒數、結實率和千粒重（文中千粒重為烘干之后的恒重）。在每個小區中央選取面積5 m2進行取樣測產, 稱重記錄的同時用自動數字水分儀（DMC-700, Seedburo, Chicago, IL, USA）測定稻谷籽粒含水量, 并按標準計算方法將收割產量換算成14.0%的吸濕水來計算水稻的實際產量, 同時將每小區的穗數進行調查并將其換算為單位面積有效穗數（穗·m—2）。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010進行數據處理和制表, Statistix 8.0軟件進行統計分析, 并用LSD法進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同刈割處理對頭季刈割生物量的影響

刈割時間和留樁高度對頭季刈割收獲物的鮮重和干重影響極顯著, 且兩者間互作對頭季刈割生物量的鮮重和干重影響顯著（表1）。湘兩優900（XLY900）在P25H10和P30H10處理下頭季鮮重和干重最高, 分別為47.5、15.6和46.5、15.4 t·hm—2, 顯著高于其他處理。甬優4149（YY4149）在P15H10、P20H10和P25H10處理下頭季鮮重最高, 分別為35.6、35.4和36.0 t·hm—2, 顯著高于其他處理；P25H10、P30H10和P30H20處理的干重最高, 分別為13.1、13.5和13.3 t·hm—2, 顯著高于其他處理。

表1 不同處理下頭季的生物量Table 1 Biomasses of main crop under different treatments 續表Continued

表1 不同處理下頭季的生物量Table 1 Biomasses of main crop under different treatments

2.2 不同刈割處理對頭季全株青貯感官品質的影響

對于湘兩優900, 刈割時間對頭季全株的嗅覺品質、色澤品質和總分有極顯著影響；留樁高度對頭季全株色澤品質和總分有顯著影響；兩者間互作對頭季全株的色澤品質和總分有顯著影響（表2）；P15H30、P20H30、P30H30、P25H10、P30H20和P30H30處理頭季全株的感官品質中嗅覺評分和色澤評分最高, 總分達17.5分以上, 感官品質優良。對于甬優4149, 刈割時間對頭季全株的嗅覺品質、色澤品質和總分有極顯著影響, 對色澤品質有顯著影響；留樁高度對頭季全株的嗅覺品質和色澤品質有極顯著影響；兩者間互作對頭季全株的感官品質無顯著影響（表2）；P20H10、P25H30、P30H20和P30H30處理頭季全株的感官品質中嗅覺評分和色澤評分最高, 總分達18.5分以上, 感官品質優良。

表2 不同處理下頭季全株青貯的感官品質Table 2 Sensory qualities of the main crop under different treatments 續表Continued

表2 不同處理下頭季全株青貯的感官品質Table 2 Sensory qualities of the main crop under different treatments

2.3 刈割處理對頭季全株青貯發酵品質的影響

對于湘兩優900, 刈割時間對頭季青貯浸出液pH和氨態氮/總氮影響極顯著, 對乙酸含量和V-score評分影響顯著；留樁高度對頭季青貯浸出液pH和氨態氮/總氮影響極顯著；兩者間互作對頭季青貯浸出液pH、丁酸含量、氨態氮/總氮和V-score評分影響顯著(表3)；其中, P10H10處理頭季青貯浸出液pH最低, 為4.51, 顯著低于其他處理；P30H30處理頭季全株的乙酸含量最低, 為0.290 0%；P10H30、P20H20和P25H10處理丙酸含量最低, 均為0.010 0%；P30H30處理頭季全株的丁酸含量最低, 為0.140 0%；P20H20處理頭季全 株 的 氨 態 氮/總 氮 最 低, 為2.35；P10H30、P15H20、P15H30、P20H20、P25H10、P25H30和P30H30處理頭季全株的V-score評分最高, 達80以上, 青貯發酵品質較好。對于甬優4149, 刈割時間對頭季青貯浸出液pH及乙酸、丙酸、丁酸含量和氨態氮/總氮、V-score評分影響極顯著, 留樁高度對頭季青貯浸出液pH和氨態氮/總氮影響極顯著, 對丙酸、丁酸含量和V-score評分影響顯著, 兩者間互作對頭季青貯浸出液pH及乙酸、丙酸、丁酸含量和V-score評分影響顯著（表3）；其中, P10H10和P10H20處理頭季青貯浸出液pH最低, 分別為4.40和4.42；P30H20處理頭季全株的乙酸含 量 最 低, 為0.193 0%；P10H10、P10H30、P20H30、P25H10、P30H10、P30H20、P30H30處理丙酸含量最低, 均為0.010 0%；P30H20處理頭季全株的丁酸含量最低, 為0.070 0%；P10H20、P10H30、P25H10、P30H10、P30H20和P30H30處理頭季全株的V-score評分最高, 達90以上, 青貯發酵品質較好。

表3 不同處理下頭季全株青貯的發酵品質Table 3 Fermentation qualities of the main crop under different treatments 續表Continued

表3 不同處理下頭季全株青貯的發酵品質Table 3 Fermentation qualities of the main crop under different treatments

2.4 刈割處理對頭季全株粗蛋白和相對飼用價值的影響

刈割時間對頭季全株的粗蛋白含量和相對飼用價值有極顯著影響；留樁高度對頭季全株的粗蛋白有極顯著影響；兩者間互作對頭季全株粗蛋白和相對飼用價值無顯著影響（表4）。湘兩優900（XLY900）中,P10H20和P10H30處理頭季全株的粗蛋白含量最高, 達12.00%以上, 顯著高于其他處理；P20H20、P30H10、P30H20和P30H30處理的相對飼用價值最高, 達202.00以上。對于甬優4149（YY4149）, P15H20、P15H30、P20H10、P20H20、P20H30和P25H20處理頭季全株的粗蛋白含量最高, 達10.50%以上；P30H10、P30H20和P30H30處理的相對飼用價值最高, 達220.00以上。

表4 不同處理下頭季全株的粗蛋白和相對飼用價值Table 4 Crude proteins and relative feeding values of the main crop under different treatments

2.5 刈割處理對再生季產量及其構成因素的影響

對于湘兩優900, 刈割時間對再生季的產量、結實率和千粒重有極顯著影響, 留樁高度對再生季的產量及產量構成因素均有極顯著影響, 兩者間互作對再生季的產量有極顯著影響；其中, P10H30處理再生季產量最高, 為6.60 t·hm—2, 顯著高于其他處理, 分析該處理的產量構成因素, 結果表明, 該處理的結實率最高, 且有效穗數較多。對于甬優4149, 刈割時間對再生季的產量、穗粒數和結實率有極顯著影響, 對有效穗數和千粒重有顯著影響；留樁高度對再生季產量、有效穗數和穗粒數有極顯著影響；兩者間互作對再生季產量有顯著影響（表5）；其中, P10H30處理再生季產量最高, 為7.20 t·hm—2, 分析其產量構成因素發現, 該處理有效穗數較多, 且結實率較高。

表5 不同處理下再生季的產量及其構成因素Table 5 Yields and its compositions of ratooning rice in regeneration season

3 討論

本研究從再生稻頭季齊穗后10 d開始刈割, 每隔5 d刈割一次, 一直到齊穗后30 d(完熟期), 每個刈割時間分別留樁10、20、30 cm, 結果發現, 刈割時間越晚, 頭季全株生物量越大；留樁高度越低, 生物量越大；其中, 齊穗后25 d（蠟熟期-完熟期）、留樁高度10 cm進行刈割, 生物產量最大。張佩華[18]對飼料稻設置4個不同成熟階段收割發現, 飼料稻在蠟熟期刈割, 刈割生物量較大；彭廷等[19]分別在水稻抽穗期、灌漿期、蠟熟期進行刈割, 發現蠟熟期生物量最大。再生稻頭季齊穗后25~30 d（蠟熟期~完熟期）, 生物量較大, 由于水稻花后干物質積累速率是先增加后下降的趨勢, 不同類型品種花后干物質積累速率均在蠟熟期開始下降[20], 因此, 水稻干重隨水稻齊穗后天數的增加而增加, 鮮重隨水稻齊穗后天數的增加先增加后下降。邢虎成等[21]以大麥為材料, 研究留樁高度對大麥鮮草產量及飼用品質的影響發現, 大麥在環洞庭湖區域種植整株收獲做飼草利用時, 適宜留樁高度為5~10 cm, 其中, 5 cm留樁高度可以獲得更高的產量；留樁高度10~20 cm, 生物量較大, 由于留樁高度越高, 將留下更多的稻樁在大田, 所以刈割收獲的全株生物量越低。

除生物量外, 本研究還發現, 齊穗后25~30 d、留樁高度10~30 cm（蠟熟期~完熟期）刈割, 頭季青貯感官品質優良, V-score評分均在80分以上, 發酵品質良好, 相對飼用價值較高。苗樹軍等[22]分別對蠟熟期、乳熟前期和乳熟期全株玉米進行調制青貯, 研究發現蠟熟期收割, 將全株玉米調制青貯, 其營養價值對奶牛最高。Bal等[23]和Filya[24]研究表明, 籽粒在乳線距頂部2/3時, 全株玉米收割調制成的青貯有利于提高奶牛產奶量和牛奶乳蛋白含量?；舫删萚25]研究表明新麥草低留樁時青貯品質較優。邢虎成等[21]以大麥為材料, 研究留樁高度對大麥鮮草產量及飼用品質的影響發現, 大麥在環洞庭湖區域種植整株收獲做飼草利用時, 青貯品質與留樁高度無明顯規律。

進一步研究不同刈割處理再生季稻米產量表明, 齊穗后10 d、留樁30 cm刈割, 再生季產量最高。頭季的刈割時間和留樁高度是決定再生季穗數的重要因素。研究表明, 再生稻頭季不同時期刈割不僅會影響頭季產量, 對再生季的穗數和產量等均有一定影響[1]。本研究發現, 再生季產量隨刈割時間的推延, 產量降低, 與前人研究結果相一致；其中, 以齊穗后10~15 d刈割最佳, 分析產量構成因素表明, 再生季產量隨刈割時間的推遲而降低的主要原因可能是有效穗數和穗粒數的減少。高樁再生稻可保留較多休眠芽, 再生季發苗早、快、多, 成苗數多；低樁再生稻則與高樁再生稻相反。本研究發現, 再生季產量隨留樁高度的增加而增加, 留樁20~30 cm處理的產量較高, 顯著高于留樁10 cm處理, 與付蓉[1]研究結果一致；Bond等[26]研究表明留樁高度與產量呈負相關。從產量構成因素分析, 再生季產量隨留樁高度的增加而增加的主要原因可能是有效穗數較高。

綜上所述, 以收獲全株青貯飼料為主要目的時, 頭季宜采用齊穗后25~30 d、留樁10~20 cm的刈割處理, 此時生物量高, 感官品質、發酵品質和營養品質較好, 其中, 齊穗后25 d、留樁10 cm最佳；以收獲再生季稻谷為主要目的時, 頭季宜采用齊穗后10~15 d、留樁20~30 cm的刈割處理, 再生季產量較高, 其中, 齊穗后10 d、留樁30 cm最佳, 再生季產量最高。