青海省中晚熟青貯玉米‘鐵研53’的引種栽培

甘淑萍，楊學(xué)貴，馬玉清，李 想，朱麗麗，陳志國,，賀晨幫，毛小鋒

（1.青海省種子管理站，青海西寧810003；2.青海省小寨良種試驗站，青海，西寧810005；3.中國科學(xué)院西北高原生物研究所，青海西寧810008；4.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049；5.中國科學(xué)院高原生物適應(yīng)與進(jìn)化重點實驗室，青海西寧810008；6.青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海西寧810016）

青貯玉米(Zea mays)是主要的飼草作物之一[1-2]，一般在籽粒達(dá)到蠟熟期后全株收獲制作青貯飼料。與普通玉米相比，青貯玉米植株高大、葉片繁茂、生物量高，莖葉中含有豐富的糖、蛋白質(zhì)、胡蘿卜素等營養(yǎng)物質(zhì)，能夠積累較高的能量；整株收獲后經(jīng)無氧發(fā)酵可長期保存，營養(yǎng)價值高，適口性好，牲畜易消化[3]。隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和畜牧業(yè)的快速發(fā)展，飼用玉米的發(fā)展越來越被重視[4]。推廣飼用玉米可為農(nóng)牧交錯地區(qū)飼草生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供新途徑，對彌補(bǔ)飼草料短缺、減緩草地退化、保障飼料冷季供應(yīng)具有重要意義，是農(nóng)牧交錯地區(qū)解決草食牲畜冬春飼草料短缺的有力保障。

適時播種、合理密植、科學(xué)施肥是提高青貯玉米產(chǎn)量和質(zhì)量的關(guān)鍵。合理密植是青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要保障，但過度密植可能會導(dǎo)致玉米冠層郁閉、光照不足，進(jìn)而引起倒伏和嚴(yán)重的減產(chǎn)[5-8]。因此，開展青貯玉米的播期、播種密度、施肥量等試驗，提出青貯玉米在青海各地區(qū)適宜的栽培方案，是青貯玉米能否在青海順利發(fā)展的重要前提。

‘鐵研53’是遼寧省鐵嶺市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的糧飼兼用型玉米品種，植株生命力強(qiáng)，枝大葉茂，株型緊湊，抗倒伏。具有生物量高、營養(yǎng)豐富、適應(yīng)性廣等特點。經(jīng)測定，其籽粒粗蛋白含量為10.0%，粗脂肪含量為4.4%，粗淀粉含量為73.9%，賴氨酸含量為0.28%，品質(zhì)優(yōu)良。在遼寧的試驗中糧食產(chǎn)量為8.15 t·hm?2，在拉薩市的引種試驗中青貯平均產(chǎn)量為237 t·hm?2，首次在高原地區(qū)實現(xiàn)高產(chǎn)。目前，‘鐵研53’在我國黃淮夏播地區(qū)及西南地區(qū)被廣泛種植。2017年‘鐵研53’由牛必樂公司引入青海，經(jīng)過兩年的引種試驗，2018年在青海省進(jìn)行了引種備案。引種試驗中，‘鐵研53’在青海青貯平均產(chǎn)量為112.91 t·hm?2，比對照紀(jì)元8號增產(chǎn)16.81%。2018年‘鐵研53’在青海省內(nèi)推廣種植1 027 hm2。本研究在青海不同生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)開展‘鐵研53’栽培試驗，旨在通過探索合理的栽培條件，為‘鐵研53’高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培與合理利用提供理論與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

研究在青海4類農(nóng)業(yè)區(qū)進(jìn)行，分別是，東部農(nóng)業(yè)區(qū)(東部地區(qū))：西寧市湟源縣，海東市樂都區(qū)、民和縣、互助縣；海南州農(nóng)業(yè)區(qū)(海南州)：共和縣；海北州環(huán)湖農(nóng)業(yè)區(qū)(海北州)：海晏縣、門源縣；海西州柴達(dá)木綠洲農(nóng)業(yè)區(qū)(海西州)：德令哈市、都蘭縣、烏蘭縣。各試驗點概況如表1所列。

1.2 試驗材料與設(shè)計

供試材料為青貯玉米‘鐵研53’。統(tǒng)一設(shè)計試驗方案，于2018–2019年分別在10個試驗點同時進(jìn)行。

1.2.1 播期試驗

青海地處青藏高原溫帶冷涼地區(qū)，玉米播期隨各地晚霜期不同各有差異，為確定各個地區(qū)適宜的青貯玉米播期，開展播期試驗。分別以當(dāng)?shù)貧夂驐l件和20年平均終霜日為參考，設(shè)置終霜日前15 d為A1播期，終霜日前7 d為A2播期，終霜日為A3播期，終霜日后7 d為A4播期，終霜日后15 d為A5播期，共5個播期，采用順序排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積5 m ×3.6 m，覆膜播種，密度90 000株·hm?2。

1.2.2 密度試驗

設(shè)置5個種植密度，分別為B1(60 000 株·hm?2)、B2(75 000株·hm?2)、B3(90 000株·hm?2)和B4(105 000株·hm?2)，B5(120 000 株·hm?2)，小區(qū)面積5 m × 3.6 m，覆膜播種，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。按各地適宜播期播種。

1.2.3 肥效試驗

設(shè)置5個肥效處理，施用尿素(N 46%)和磷酸二銨(P2O546%，N 18%)，各處理的施肥量為C(尿素，磷酸二銨)，分別為C1(0，0)、C2(0.13 kg，0.4 kg)、C3(0.27 kg，0.4 kg)、C4(0.40 kg，0.4 kg)和C5(0.54 kg，0.4 kg)，在播種時作為底肥一次性施入，后期不再追施肥料。小區(qū)面積5 m ×3.6 m，覆膜播種，密度90 000株·hm?2。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。按各地適宜播期播種。

表1 各試驗點信息表Table1 Test point information

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 物候期及農(nóng)藝性狀觀察記錄

播種后觀察記錄玉米各物候期。蠟熟期在各小區(qū)取有代表性植株5株，測量株高、穗位高，調(diào)查單株葉片數(shù)及結(jié)穗數(shù)。

1.3.2 生物量測定

在蠟熟期收獲地上部分，測定鮮重，并折合公頃產(chǎn)量。

1.3.3 品質(zhì)測定

蠟熟期樂都區(qū)試點各小區(qū)取5株收獲，風(fēng)干后混合粉碎測定淀粉、粗蛋白、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維。指標(biāo)分析由西北高原生物研究所分析測試中心完成。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計分析及繪圖均采用Excel 2007。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期

青貯玉米‘鐵研53’在部分試驗點的生育期及農(nóng)藝性狀表現(xiàn)如表2所列。

2.2 播期對產(chǎn)量的影響

對4類農(nóng)業(yè)區(qū)不同播期產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較分析(表3)，結(jié)果表明，海北州和海南州的5個播期之間產(chǎn)量沒有顯著差異(P>0.05)，均以第2個播期產(chǎn)量最高，分別為80.4和112.72 t·hm?2。海南州5個播期產(chǎn)量由多到少依次為播期A2、A3、A1、A4和A5，海北州5個播期產(chǎn)量由多到少分別為播期A2、A3、A4、A5和A1。海西州播期A1、A2和播期A4、A5間產(chǎn)量存在極顯著差異(P< 0.01)，播期A2產(chǎn)量最高，達(dá)到了132.67 t·hm?2。東部農(nóng)業(yè)區(qū)播期A1和A5間產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，5個播期產(chǎn)量在1%水平上沒有顯著差異，播期A1產(chǎn)量最高，為164.85 t·hm?2。

表2 不同試點青貯玉米‘鐵研53’的生育期及農(nóng)藝性狀Table2 Growth period and agronomic performance of ‘Tieyan 53’at different experimental sites

表3 青海省不同地區(qū)不同播期處理下青貯玉米‘鐵研53’的產(chǎn)量Table 3‘Tieyan 53’yield on different sowing datesin four regions t·hm?2

2.3 不同種植密度對產(chǎn)量的影響

海北州農(nóng)業(yè)區(qū)各密度之間產(chǎn)量無顯著差異(P>0.05)，5個密度處理產(chǎn)量由高到低分別為B3、B5、B2、B4和B1(表4)，其中B3(90 000株·hm?2)產(chǎn)量最高，達(dá)到75.12 t·hm?2。海西州柴達(dá)木綠洲灌區(qū)3個高密度處理B3、B4、B5和處理B2間產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，與低密度處理B1間產(chǎn)量差異極顯著(P<0.01)，處理B5(12 000 株·hm?2)產(chǎn)量最高，達(dá)到171.49 t·hm?2。東部農(nóng)業(yè)區(qū)高密度處理B4、B5和低密度處理B1、B2間產(chǎn)量差異極顯著(P<0.01)，產(chǎn)量隨密度增大而增加，密度處理B5產(chǎn)量達(dá)到150.51 t·hm?2。海南州處理B2和處理B1、B5間產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，處理B2產(chǎn)量最大，為119.71 t·hm?2。

綜上，海北州各種植密度間差異不顯著，在90 000株·hm?2時產(chǎn)量最大，60 000株·hm?2產(chǎn)量最低，而海南州在75 000株·hm?2時產(chǎn)量達(dá)到最大(表4)。種植過密或過稀會導(dǎo)致產(chǎn)量降低，因此這兩個地區(qū)的種植密度彈性較大，對兩地不同密度處理產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析(圖1)，由擬合曲線的回歸方程可知，‘鐵研53’在海北州最適種植密度為84 315株·hm?2，理論產(chǎn)量為71.19 t·hm?2，在海南州最適種植密度為89 175株·hm?2，理論產(chǎn)量為124.36 t·hm?2。

表4 青海省不同地區(qū)不同密度處理下青貯玉米‘鐵研53’的產(chǎn)量Table4‘Tieyan 53’yield under different planting densitiesin four regions

圖1 海北州和海南州青貯玉米‘鐵研53’產(chǎn)量隨密度變化的趨勢Figure 1 Trend map of ‘Tieyan 53’yield versusplanting density

2.4 不同肥效對產(chǎn)量的影響

對同一地區(qū)不同施肥水平進(jìn)行多重比較，結(jié)果表明，海南州和海北州試驗點高氮肥處理C4、C5與低氮肥處理C1間產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)，氮肥對‘鐵研53’青貯產(chǎn)量有顯著的增加效應(yīng)(表5)，海西州和東部農(nóng)業(yè)區(qū)各施肥處理間產(chǎn)量無顯著差異(P>0.05)。‘鐵研53’青貯產(chǎn)量與氮肥的施肥量整體趨勢上呈正相關(guān)關(guān)系，各試驗點的青貯產(chǎn)量隨氮肥施肥量的增加而增加。

2.5 不同試驗處理對青貯玉米品質(zhì)影響

在蠟熟期對樂都地區(qū)播期、播種密度和施肥3個試驗的各個處理進(jìn)行取樣，將樣品經(jīng)暴曬后陰干處理，混合研磨后對影響青貯飼料營養(yǎng)品質(zhì)的淀粉、粗蛋白、酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量進(jìn)行測定。結(jié)果表明，粗蛋白含量隨種植密度和氮肥施肥濃度的增加而降低，酸性洗滌纖維在不同密度處理下變化較小(表6)。樂都地區(qū)播期A3綜合營養(yǎng)品質(zhì)最佳，播期A2次之。種植密度B1綜合品質(zhì)最佳，密度處理B2次之。肥效處理C2綜合品質(zhì)較好。

3 討論與結(jié)論

3.1 播種期的影響

適時播種是青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵，玉米是喜溫植物，而青海高原屬冷涼地區(qū)，積溫有限。理論上看，播期越早，獲得的積溫越多。袁慧敏等[9]在張家口市開展的研究表明，隨著播期推遲，青貯玉米的鮮重、干重及營養(yǎng)品質(zhì)均呈下降趨勢；李生龍[10]在德令哈種植了3個青貯玉米品種，結(jié)果表明第2個播期4月30日播種產(chǎn)量最高；在黃淮海地區(qū)的研究表明，青貯玉米春播(5月7日播種)產(chǎn)量、品質(zhì)和農(nóng)藝性狀均優(yōu)于夏播(6月17日播種)[11]。本研究設(shè)置5個播期，結(jié)果顯示，海北州、海南州、海西州3類農(nóng)業(yè)區(qū)均在第2播期即終霜日前7 d播種青貯產(chǎn)量達(dá)到最大。東部農(nóng)業(yè)區(qū)由于氣候條件相對較好，第1播期即終霜日前15 d播種青貯產(chǎn)量最高。樂都試驗點的不同播期品質(zhì)分析結(jié)果表明，終霜日或終霜日前7 d播種營養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)較好。因此，青海省在種植青貯玉米‘鐵研53’時為達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，宜在終霜日前7～15 d播種。

表5 青海省不同地區(qū)不同施肥處理下青貯玉米‘鐵研53’的產(chǎn)量Table 5‘Tieyan 53’yield under different fertilizer treatments in four regions

表6 不同處理對樂都區(qū)青貯玉米‘鐵研53’品質(zhì)的影響Table6 Quality analysisresultsof different treatments

3.2 種植密度的影響

種植密度決定青貯玉米產(chǎn)量和品質(zhì)，在選擇播種密度時不僅要考慮高產(chǎn)，也要考慮營養(yǎng)品質(zhì)。低密度時單株玉米的產(chǎn)量潛力得到充分發(fā)揮，播種密度增加時，單位面積玉米株數(shù)增加，產(chǎn)量相應(yīng)的增加，適當(dāng)增加種植密度可在一定程度上提高產(chǎn)量。王云霄等[12]研究表明，青貯玉米‘萬佳19’以99 700株·hm?2的密度種植時產(chǎn)量最高，相比對照增產(chǎn)了34.7%。唐保軍和丁勇[13]、胡萌等[14]、李磊等[15]的研究也表明，適當(dāng)密植可以增產(chǎn)。但也有研究表明，隨著播種密度的增加青貯玉米的生物量先增加后減少，種植密度過大時會導(dǎo)致單株個體的水、肥、氣等條件不足，出現(xiàn)植株各部位生長失調(diào)，根系生長減弱，從而導(dǎo)致減產(chǎn)[16-18]。更有研究表明，種植過密還可能極大地增加倒伏的發(fā)生率[19-20]。本研究中‘鐵研53’的青貯產(chǎn)量也是先隨播種密度的增加而增加，到達(dá)一定密度后產(chǎn)量隨密度的增加而降低，但是東部農(nóng)業(yè)區(qū)青貯產(chǎn)量持續(xù)隨播種密度的增加而增加，這可能是因為東部農(nóng)業(yè)區(qū)熱量條件較好，加之‘鐵研53’抗倒伏能力強(qiáng)未造成減產(chǎn)。樂都試驗點不同密度處理品質(zhì)分析結(jié)果表明，高密度處理時粗蛋白含量及淀粉含量均低于低密度處理。綜合品質(zhì)分析結(jié)果，青海省各農(nóng)業(yè)區(qū)在種植‘鐵研53’時，應(yīng)將種植密度控制在75 000～90 000株·hm?2為宜。

3.3 氮肥的影響

氮元素是玉米葉片葉綠素的主要成分，葉綠素含量在很大程度上影響光合作用并決定光合產(chǎn)物的形成過程，多項研究表明，合理施用氮肥可顯著提高玉米產(chǎn)量及品質(zhì)[21]。王爽等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，青貯玉米的蛋白質(zhì)含量隨施氮量的增加而增加，但是也有研究顯示過量的氮肥反而會降低氮肥利用率，抑制產(chǎn)量及品質(zhì)形成[23-24]。本研究結(jié)果表明，‘鐵研53’青貯產(chǎn)量隨氮肥量增加而增加，這可能是因為本研究地況差異大，大多為旱地或不保灌水地，土壤基礎(chǔ)肥力較低，研究中設(shè)置的最高氮肥施肥量還未達(dá)到抑制產(chǎn)量的閾值。

青海部分地區(qū)屬農(nóng)牧交錯區(qū)，具有較好種植青貯玉米的基礎(chǔ)和條件。本研究對‘鐵研53’單個品種在青海各地的播期、播種密度、營養(yǎng)品質(zhì)等進(jìn)行了試驗，今后需進(jìn)一步開展青貯玉米播期、播種密度對玉米生長的影響，氮肥施肥量與青貯玉米產(chǎn)量品質(zhì)形成及水分利用效率的影響等相關(guān)研究，以明確青海青貯玉米的最佳栽培模式。