種植密度對不同品種青貯玉米生物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

王曉娟，何海軍，寇思榮，周玉乾，劉忠祥，楊彥忠，連曉榮，周文期

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所，甘肅 蘭州 730070）

青貯玉米(Zea mays)作為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的飼用作物，在草食畜牧業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著極為重要的作用[1-2]。青貯玉米的品種和種植密度是影響產(chǎn)量的重要因素[3-4]，篩選適宜種植區(qū)的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種是青貯玉米生產(chǎn)的重要前提條件。已有研究表明，種植密度和青貯玉米產(chǎn)量呈二次曲線關系[5]，適宜種植密度是青貯玉米高產(chǎn)的重要措施之一，玉米對種植密度的變化十分敏感，密度過低資源利用不充分，密度過大導致品種抗逆性降低，病蟲害加重，容易發(fā)生倒伏等現(xiàn)象[6]。因此，選擇適宜青貯玉米品種以及合理密植是實現(xiàn)青貯玉米優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關鍵技術。

河西走廊區(qū)是甘肅省的畜產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)之一，但專用青貯玉米育種工作尚在進行當中，目前尚無自育的適合當?shù)厣a(chǎn)的品種，有關青貯玉米的栽培研究多集中在秸稈青貯和糧飼兼用青貯品種，以及對青貯玉米收獲后的深加工[7-8]，對專用青貯玉米品種的栽培研究較少。也有研究證實，收獲時期對青貯玉米的品質(zhì)有至關重要的作用[9]，種植密度會顯著影響青貯玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)[10-11]，以往的研究中大多是同一時間收獲，沒有考慮品種間的差異以及種植密度對最佳收獲期青貯玉米產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)的影響。為此，本研究以甘肅省青貯玉米區(qū)域試驗中表現(xiàn)優(yōu)異的6個青貯玉米雜交種為研究對象，設置3個種植密度，在各品種不同處理中小區(qū)玉米籽粒乳線達到1/2時分別收獲，測定其產(chǎn)量和品質(zhì)，篩選生物產(chǎn)量高、營養(yǎng)品質(zhì)好、綜合性狀優(yōu)良的青貯玉米新品種，并確定其適宜的種植密度，旨在為甘肅河西走廊優(yōu)化青貯玉米生產(chǎn)模式提供理論依據(jù)和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

本研究在甘肅省農(nóng)業(yè)科學院張掖試驗基地(38°56′ N，100°26′ E)進行。試驗區(qū)位于河西走廊中段，海拔 1 564 m，平均年降水量約 200 mm，年日照時數(shù)約 3 200 h，光熱資源豐富，≥ 0 ℃ 年積溫約 3 388 ℃·d，≥ 10 ℃ 年積溫 2 870 ℃·d，無霜期153 d。試驗地土壤為灌淤土，土壤全氮含量為1.4 g·kg-1，堿解氮含量為 70.9 mg·kg-1，速效磷含量 為 19.3 mg·kg-1， 速 效 鉀 含 量 為 148.0 mg·kg-1，有機質(zhì)含量為 18.1 g·kg-1，pH 為 8.6。

1.2 試驗材料

試驗以甘肅省青貯玉米區(qū)域試驗中表現(xiàn)優(yōu)異的6個青貯玉米雜交種為供試材料，分別是武威市武科種業(yè)科技有限責任公司、甘肅省敦煌種業(yè)股份有限公司研究院、甘肅先農(nóng)國際農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司、白銀金穗種業(yè)有限公司、甘肅省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所和北京農(nóng)學院所提供的武科青貯107、敦青2號、先單405、金穗715、隴青貯2號和北農(nóng)青貯368。

1.3 試驗設計與田間管理

試驗采用不同青貯玉米品種及密度雙因素試驗設計，田間隨機區(qū)組排列。供試青貯玉米品種6個；根據(jù)相同試區(qū)相同地力條件下的前期研究結果設置 3 個密度梯度[12-13]，分別為 6 × 104株·hm-2(低密度)，7.5 × 104株·hm-2(中密度)和 9 × 104株·hm-2(高密度)，共18個處理，每個處理3次重復，共54個小區(qū)。

青貯玉米播種日期為2017年4月26日，每個小區(qū)玉米籽粒乳線達到1/2時進行收獲。玉米栽培采用地膜覆蓋，每小區(qū)種5行，行距0.6 m，各處理株距不等以調(diào)節(jié)密度，低、中、高3個種植密度相對于株距分別為0.188、0.220、0.280 m，小區(qū)面積 21 m2(7 m × 3 m)。按當?shù)剞r(nóng)民習慣施肥，施純氮360 kg·hm-2，按基肥：拔節(jié)期追肥，大喇叭口期追肥 = 3∶1∶6 比例分施；施純磷 180 kg·hm-2，全作基肥。其他管理措施與玉米大田生產(chǎn)一致。試驗周邊種植4行豫玉22號，為保護行。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 農(nóng)藝性狀測定

玉米收獲時，分別測定株高、穗位高和莖粗。

1.4.2 葉片持綠性

玉米收獲期田間統(tǒng)計單株綠葉數(shù)及單株枯葉數(shù)，用綠葉數(shù)所占總?cè)~片數(shù)的比率計算持綠性。

1.4.3 營養(yǎng)品質(zhì)測定

18個處理的刈割時間不盡相同，當每個小區(qū)玉米籽粒乳線達到1/2時，收獲中間3行，從地上部10 cm處刈割。收獲后立即稱重，得到小區(qū)生物鮮重，在每小區(qū)收獲的植株中，隨機選取10株進行粉碎，充分混合后取樣1 kg左右，裝入布袋稱重，然后在105 ℃條件下殺青2 h后，降至85 ℃烘干至恒重，稱干重，折合成單位面積生物產(chǎn)量(t·hm-2)。各處理樣品采用凱氏法測定粗蛋白，用殘余法測定粗脂肪，用中性洗滌劑法測定中性洗滌纖維，用酸性洗滌劑法測定酸性洗滌纖維[14]。

表1 不同密度下青貯玉米品種主要農(nóng)藝性狀的方差分析Table 1 The analysis of variance of silage maize at different planting densities for primary agricultural characteristics

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2007 整理、匯總數(shù)據(jù)及作圖，運用DPS 7.05分析軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植密度對青貯玉米生物產(chǎn)量的影響

通過分析不同密度及品種青貯玉米生物產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，種植密度、品種以及種植密度和品種互作均極顯著影響青貯玉米生物產(chǎn)量(P＜0.01)(表1)。高密度較低、中密度分別增產(chǎn)25.0%和11.4%，中密度較低密度增產(chǎn)12.2%。

各品種青貯玉米生物產(chǎn)量隨種植密度的增加不斷提高，均達到顯著水平 (P＜0.05)(表 2)。6 個不同品種青貯玉米，高密度較低密度增產(chǎn)8.1%～43.0%，除敦青2號，其余5個品種，高密度較中密度增產(chǎn)5.6%～19.6%，6個品種的中密度較低密度增產(chǎn)5.0%～19.9%。其中，隨種植密度增大，以隴青貯2號和北農(nóng)青貯368增產(chǎn)幅度較大，高密度較低、中密度顯著增產(chǎn)(P＜0.05)，較低密度分別增產(chǎn)39.4%和43.0%，較中密度分別增產(chǎn)19.6%和19.3%，中密度較低密度也顯著增產(chǎn)(P＜0.05)，分別增產(chǎn)16.5%和19.9%。在相同密度下，均以隴青貯2號生物產(chǎn)量最高，低、中、高密度下較其余品種分別增產(chǎn)8.4%～16.0%、8.7%～21.8%和13.1%～32.7%。說明隴青貯2號是適宜于試驗區(qū)比較耐密的青貯玉米品種，具有高產(chǎn)潛勢。

2.2 不同種植密度對青貯玉米農(nóng)藝性狀的影響

種植密度對株高和穗位高無顯著影響(P ＞ 0.05)(表1)，但莖粗隨著種植密度增大而變細，這種影響達到極顯著水平(P＜0.01)，高密度較低、中密度莖粗分別減小21.3%和14.4%，中較高密度減小8.0%；種植密度對收獲天數(shù)和持綠性的影響顯著(P＜0.05)。各青貯玉米品種間的收獲天數(shù)、株高、穗位高和持綠性差異均極顯著(P＜0.01)，莖粗品種間差異不顯著(P ＞ 0.05)。密度和品種的互作效應對各個指標均極顯著影響。

就不同品種青貯玉米而言，武科青貯107、敦青2號和先單405收獲天數(shù)隨著種植密植增大而延長，其中高密度處理收獲天數(shù)顯著長于低密度處理(P＜0.05)，3個品種的較低密度處理收獲天數(shù)分別延長9.8%、10.6%和3.2%(表3)，武科青貯107、敦青2號高密度處理收獲天數(shù)顯著長于中密度處理(P＜0.05)，較中密度處理收獲天數(shù)分別延長5.2%和4.9%。低、中、高3個種植密度下，均以隴青貯2號、北農(nóng)青貯368收獲天數(shù)最長，較其他品種分別延長5.5%～9.8%、4.9%～9.5%和3.6%～8.9%。

株高隨密度變化因品種有差異，武科青貯107隨種植密度的增大而降低，高、中密度顯著低于低密度(P＜0.05)，較低密度株高分別降低2.7%和7.3%，但隴青貯2號、北農(nóng)青貯368株高隨密度增大而增大，高密度顯著高于低密度，較低密度株高分別提高3.4%和7.2%(表3)。3個種植密度下均以隴青貯2號株高最高，低、中、高3個密度下比其他品種分別增加4.9%～15.0%、7.3%～17.5%和9.0%～17.0%。

各品種的穗位高隨著種植密度也有不同表現(xiàn)，武科青貯107高、中密度的穗位高較低密度顯著增高(P＜0.05)，分別增加9.5%和7.9%，敦青2號、金穗715高密度較中密度穗位高顯著增加(P ＜0.05)，分別增加7.6%和15.0%(表3)。低、中、高種植密度下均以金穗715穗位高最低，較其他品種分別降低10.7%～27.6%、22.4%～34.2%和15.2%～25.7%，以先單405穗位高最高，較其他品種分別增加5.7%～38.1%、9.3%～51.9%和10.5%～34.6%。

6種青貯玉米莖粗均隨密度增大而變細，高密度較中、低密度分別降低13.1%～23.0%和6.0%～22.8%，以北農(nóng)青貯368降幅最大(表3)。低、中密度下均以北農(nóng)青貯368莖粗最粗，較其他品種分別提高5.1%～19.6%和8.5%～17.5%；高密度下以敦青2號最大，比其他品種莖粗增大13.7%～18.3%。

各品種在不同密度下均表現(xiàn)出較高的持綠性(0.756～0.826)，6個品種青貯玉米葉片持綠性均隨種植密度增大而降低，其中敦青2號、先單405、金穗 715、北農(nóng)青貯 368 顯著降低 (P＜0.05)，高密度較低密度葉片持綠性分別降低2.7%、3.5%和3.1%、3.9%，武科青貯107和隴青貯2號差異不顯著(P ＞ 0.05)(表3)。相同密度不同品種葉片持綠性而言，總體是北農(nóng)青貯 368 ＞ 金穗 715 ＞ 武科青貯107 ＞ 隴青貯 2 號 ＞ 先單 405 ＞ 敦青 2 號。3 個種植密度下，均以金穗715、北農(nóng)青貯368葉片持綠性較大，低密度下金穗715、北農(nóng)青貯368較其他品種葉片持綠性分別增加2.5%～4.4%和2.8%～5.4%；中密度下金穗715較敦青2號、先單405增加6.3%～6.9%，金穗715、北農(nóng)青貯368較先單405增加6.0%～6.6%；高密度下金穗715較敦青2號、先單405增加3.2%～4.9%，金穗715、北農(nóng)青貯368較先單405增加3.4%～5.0%。

表2 不同密度下各品種青貯玉米生物產(chǎn)量Table 2 Biomass yield of silage maize at different planting densities for various varieties t·hm-2

2.3 不同種植密度青貯玉米品種營養(yǎng)品質(zhì)分析

不同密度以及密度和品種的互作效應對參試青貯玉米除粗蛋白外的其余指標影響極顯著(P ＜0.01)(表4)。各青貯玉米品種間的粗蛋白、粗脂肪、中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維差異均極顯著(P＜0.01)。

種植密度對粗蛋白含量的影響在各品種間表現(xiàn)不同，總體隨著種植密度的增加有所降低，但均未達到顯著水平(P ＞ 0.05)；粗脂肪含量隨著密度的增加而降低，高、中密度較低密度分別降低7.1%和5.5%；中性與酸性洗滌纖維含量隨著種植密度的增加而增加，高密度較低密度分別增加5.9%、11.5%，中密度較低密度分別增加3.2%、9.2%。

相同密度下，均以敦青2號粗蛋白含量最低，較其他品種在低、中、高3個種植密度下分別降低10.1%～12.1%、10.7%～11.7%和 11.3%～12.8%(表 5)。

表5 不同密度處理對青貯玉米品質(zhì)的影響Table 5 The quality of silage maize under various varieties with different planting densities

武科青貯107、北農(nóng)青貯368青貯玉米高密度比低密度粗脂肪含量分別減少7.6%、6.8%，敦青2號、隴青貯2號青貯玉米高密度比低密度粗脂肪含量分別減少13.5%、12.6%，中密度比低密度減少 8.1%、12.6%，均達到顯著水平 (P＜0.05)(表 5)。低、中、高3個種植密度下，以武科青貯107粗脂肪含量最高，比其他品種分別高7.7%～39.4%、7.9%～46.3%和7.9%～28.8%(表5)；先單405、北農(nóng)青貯368次之，較敦青2號、金穗715、隴青貯2號在低、中、高密度下分別提高10.8%～29.4%、17.6%～35.6%和17.9%～25.6%。

各品種青貯玉米中性、酸性洗滌纖維含量隨種植密度的增大而增大(表5)，武科青貯107、敦青2號、先單405、隴青貯2號、北農(nóng)青貯368青貯玉米高密度較低密度中性洗滌纖維含量分別顯著增加8.5%、7.2%、6.1%、5.0% 和5.9%(P＜0.05)，以武科青貯107、敦青2號提高幅度較大，較中密度中性洗滌纖維含量分別顯著增加6.2%和7.9%(P＜0.05)；與中性洗滌纖維含量相似，6個品種青貯玉米高密度較低密度酸性洗滌纖維含量增加5.9%～16.2%，以隴青貯2號、北農(nóng)青貯368增加比例較大，比中密度增加11.1%～13.3%，均達到顯著水平(P＜0.05)。相同種植密度下，均以先單405、金穗715品種中性、酸性洗滌纖維含量較高，在低、中、高3個種植密度下較其他品種中性洗滌纖維含量分別增加5.5%～13.1%、4.5%～17.1%和5.3%～8.6%，酸性洗滌纖維含量分別增加18.4%～25.9%、14.7%～29.6%和9.8%～20.3%。

3 討論與結論

栽培措施對青貯玉米的生物產(chǎn)量和品質(zhì)有著明顯的影響，其種植密度是影響其生物產(chǎn)量及品質(zhì)的主要措施，受到地理位置、生態(tài)環(huán)境、栽培條件和品種自身特性的影響[15-16]。Rutger和Crowder[17]研究表明，較高的種植密度利于飼料生產(chǎn)，而不利于籽粒生產(chǎn)。張吉旺等[18]研究表明，隨著種植密度的增加群體鮮物質(zhì)和干物質(zhì)產(chǎn)量顯著增加，且能獲得較高的籽粒產(chǎn)量。路海東等[10]研究證實，品種不同群體秸稈和籽粒產(chǎn)量的適宜密度不同，青貯型玉米科多 8 號在 6.9 × 104株·hm-2時籽粒產(chǎn)量最高，在 9.0 × 104株·hm-2時生物產(chǎn)量最高；糧飼兼用型玉米陜單 8806 在 5.85 × 104株·hm-2時籽粒產(chǎn)量最高，在 7.95 × 104株·hm-2時干物質(zhì)產(chǎn)量最高。本研究中，生物產(chǎn)量隨種植密度的增加而增加，在高密度 (9 × 104株·hm-2)時各品種的生物產(chǎn)量最高。這與上述研究結果一致，而與甘輝林等[19]在張掖的研究結果(青貯玉米鮮草生物產(chǎn)量隨密度的增加而略有降低)相反，這可能與密度設置范圍不同有關，前期研究設置的密度為 7.95 × 104、9.9 ×104和 11.7 × 104株·hm-2，密度過大導致生物產(chǎn)量隨密度的增加而減小。而馮鵬等[15]的研究結果是中密度 (8 × 104株·hm-2)青貯玉米鮮草產(chǎn)量和粗蛋白產(chǎn)量最高，這應該與參試品種本身的耐密性有關。

種植密度對青貯玉米農(nóng)藝性狀的影響通過植株的生長發(fā)育而體現(xiàn)。Rutger和Crowder[17]設置了5 個 (4 × 104、5 × 104、6 × 104、7 × 104、8 × 104株·hm-2)種植密度，在高密度下，穗位變高，莖稈變細。也有研究表明種植密度對株高影響不大，對莖粗、單株重量影響大，隨著種植密度的增加，莖粗逐漸減小，單株重量呈下降的趨勢[20]。另有研究發(fā)現(xiàn)，青貯玉米在各種植密度下株高和穗位高均無顯著差異，品種間差異主要由品種自身特性決定[21]。這與本研究中株高、穗位高和莖粗隨著種植密度的變化相一致。收獲天數(shù)是出苗到玉米籽粒乳線達到1/2時的天數(shù)，玉米處在乳熟期和蠟熟期之間，此時收獲，秸稈和籽粒具有較高的營養(yǎng)價值，木質(zhì)素含量低，適口性好，家禽消化吸收快[22-23]。作為青貯玉米，要確保其在收獲時青枝綠葉，持綠性的好壞對青貯的品質(zhì)作用很大[24]。本研究表明隨著種植密度的增大，收獲天數(shù)增加，持綠性降低。張掖地區(qū)的無霜期平均153 d，考慮極端天氣的影響，適宜的收獲天數(shù)不應過長，因此在加大密度提高產(chǎn)量的同時，一定要兼顧性狀的協(xié)調(diào)。

青貯玉米的品質(zhì)與粗蛋白和粗脂肪含量正相關，與中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量負相關[21]，馮鵬等[15]研究表明，玉米地上部酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維和粗脂肪含量均隨密度的增加而提高，粗蛋白和可溶性碳水化合物含量隨密度的增加而降低。高種植密度青貯玉米的飼用營養(yǎng)價值低于中種植密度。路海東等[10]研究表明，隨著密度的增加，玉米全株纖維素含量增加，消化率下降，但粗蛋白、粗脂肪和無氮浸出物等含量則隨著密度的增加而增加，當超過某一適宜密度時，各營養(yǎng)成分產(chǎn)量趨于下降，這是因為不同密度條件下，由于單位面積水肥總量相同，植株個體對水肥等養(yǎng)分的獲取量不同，密度大時養(yǎng)分供應相對不足，通風透光性差，影響光合作用，因而影響品質(zhì)含量[15,25]。本研究中種植密度對青貯玉米粗蛋白含量的影響不顯著，與張秋芝等[26]的研究相同，但路海東等[10]研究結論與此不同。這可能與試驗環(huán)境、密度設置和所選品種有關。本研究中粗脂肪和粗蛋白含量隨著種植密度的增大而降低，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維隨著種植密度的增大而升高，總的來說，隨種植密度的增加青貯玉米的品質(zhì)有所下降。這與前人研究結果略有不同[10,15]，這可能與參試品種不同有關。因此合理的種植密度才獲得較高的生物產(chǎn)量和較高的飼用營養(yǎng)價值。

作為優(yōu)良的青貯玉米品種，應該同時兼顧較高的生物產(chǎn)量和優(yōu)良的品質(zhì)[27-28]，因此，本研究對6個青貯玉米新品種的生物產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀和營養(yǎng)品質(zhì)等相關性狀進行了綜合分析，結果表明隴青貯2號、武科青貯107、北農(nóng)青貯368三個青貯玉米新品種具有較高的生物產(chǎn)量和良好的營養(yǎng)品質(zhì)，適宜在甘肅省張掖地區(qū)大面積推廣種植，其中隴青貯2號和北農(nóng)青貯 368 適宜種植密度為 7.5 × 104株·hm-2，武科青貯 107 適宜種植密度為 9 × 104株·hm-2。