种植密度对不同品种青贮玉米生物产量和品质的影响

王晓娟，何海军，寇思荣，周玉乾，刘忠祥，杨彦忠，连晓荣，周文期

（甘肃省农业科学院作物研究所，甘肃 兰州 730070）

青贮玉米(Zea mays)作为高产优质的饲用作物，在草食畜牧业发展中发挥着极为重要的作用[1-2]。青贮玉米的品种和种植密度是影响产量的重要因素[3-4]，筛选适宜种植区的优质高产品种是青贮玉米生产的重要前提条件。已有研究表明，种植密度和青贮玉米产量呈二次曲线关系[5]，适宜种植密度是青贮玉米高产的重要措施之一，玉米对种植密度的变化十分敏感，密度过低资源利用不充分，密度过大导致品种抗逆性降低，病虫害加重，容易发生倒伏等现象[6]。因此，选择适宜青贮玉米品种以及合理密植是实现青贮玉米优质高产的关键技术。

河西走廊区是甘肃省的畜产品主产区之一，但专用青贮玉米育种工作尚在进行当中，目前尚无自育的适合当地生产的品种，有关青贮玉米的栽培研究多集中在秸秆青贮和粮饲兼用青贮品种，以及对青贮玉米收获后的深加工[7-8]，对专用青贮玉米品种的栽培研究较少。也有研究证实，收获时期对青贮玉米的品质有至关重要的作用[9]，种植密度会显著影响青贮玉米的产量和品质[10-11]，以往的研究中大多是同一时间收获，没有考虑品种间的差异以及种植密度对最佳收获期青贮玉米产量及营养品质的影响。为此，本研究以甘肃省青贮玉米区域试验中表现优异的6个青贮玉米杂交种为研究对象，设置3个种植密度，在各品种不同处理中小区玉米籽粒乳线达到1/2时分别收获，测定其产量和品质，筛选生物产量高、营养品质好、综合性状优良的青贮玉米新品种，并确定其适宜的种植密度，旨在为甘肃河西走廊优化青贮玉米生产模式提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本研究在甘肃省农业科学院张掖试验基地(38°56′ N，100°26′ E)进行。试验区位于河西走廊中段，海拔 1 564 m，平均年降水量约 200 mm，年日照时数约 3 200 h，光热资源丰富，≥ 0 ℃ 年积温约 3 388 ℃·d，≥ 10 ℃ 年积温 2 870 ℃·d，无霜期153 d。试验地土壤为灌淤土，土壤全氮含量为1.4 g·kg-1，碱解氮含量为 70.9 mg·kg-1，速效磷含量 为 19.3 mg·kg-1， 速 效 钾 含 量 为 148.0 mg·kg-1，有机质含量为 18.1 g·kg-1，pH 为 8.6。

1.2 试验材料

试验以甘肃省青贮玉米区域试验中表现优异的6个青贮玉米杂交种为供试材料，分别是武威市武科种业科技有限责任公司、甘肃省敦煌种业股份有限公司研究院、甘肃先农国际农业发展有限公司、白银金穗种业有限公司、甘肃省农业科学院作物研究所和北京农学院所提供的武科青贮107、敦青2号、先单405、金穗715、陇青贮2号和北农青贮368。

1.3 试验设计与田间管理

试验采用不同青贮玉米品种及密度双因素试验设计，田间随机区组排列。供试青贮玉米品种6个；根据相同试区相同地力条件下的前期研究结果设置 3 个密度梯度[12-13]，分别为 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个处理，每个处理3次重复，共54个小区。

青贮玉米播种日期为2017年4月26日，每个小区玉米籽粒乳线达到1/2时进行收获。玉米栽培采用地膜覆盖，每小区种5行，行距0.6 m，各处理株距不等以调节密度，低、中、高3个种植密度相对于株距分别为0.188、0.220、0.280 m，小区面积 21 m2(7 m × 3 m)。按当地农民习惯施肥，施纯氮360 kg·hm-2，按基肥：拔节期追肥，大喇叭口期追肥 = 3∶1∶6 比例分施；施纯磷 180 kg·hm-2，全作基肥。其他管理措施与玉米大田生产一致。试验周边种植4行豫玉22号，为保护行。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 农艺性状测定

玉米收获时，分别测定株高、穗位高和茎粗。

1.4.2 叶片持绿性

玉米收获期田间统计单株绿叶数及单株枯叶数，用绿叶数所占总叶片数的比率计算持绿性。

1.4.3 营养品质测定

18个处理的刈割时间不尽相同，当每个小区玉米籽粒乳线达到1/2时，收获中间3行，从地上部10 cm处刈割。收获后立即称重，得到小区生物鲜重，在每小区收获的植株中，随机选取10株进行粉碎，充分混合后取样1 kg左右，装入布袋称重，然后在105 ℃条件下杀青2 h后，降至85 ℃烘干至恒重，称干重，折合成单位面积生物产量(t·hm-2)。各处理样品采用凯氏法测定粗蛋白，用残余法测定粗脂肪，用中性洗涤剂法测定中性洗涤纤维，用酸性洗涤剂法测定酸性洗涤纤维[14]。

表1 不同密度下青贮玉米品种主要农艺性状的方差分析Table 1 The analysis of variance of silage maize at different planting densities for primary agricultural characteristics

1.5 数据统计

数据采用 Microsoft Excel 2007 整理、汇总数据及作图，运用DPS 7.05分析软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度对青贮玉米生物产量的影响

通过分析不同密度及品种青贮玉米生物产量发现，种植密度、品种以及种植密度和品种互作均极显著影响青贮玉米生物产量(P＜0.01)(表1)。高密度较低、中密度分别增产25.0%和11.4%，中密度较低密度增产12.2%。

各品种青贮玉米生物产量随种植密度的增加不断提高，均达到显著水平 (P＜0.05)(表 2)。6 个不同品种青贮玉米，高密度较低密度增产8.1%～43.0%，除敦青2号，其余5个品种，高密度较中密度增产5.6%～19.6%，6个品种的中密度较低密度增产5.0%～19.9%。其中，随种植密度增大，以陇青贮2号和北农青贮368增产幅度较大，高密度较低、中密度显著增产(P＜0.05)，较低密度分别增产39.4%和43.0%，较中密度分别增产19.6%和19.3%，中密度较低密度也显著增产(P＜0.05)，分别增产16.5%和19.9%。在相同密度下，均以陇青贮2号生物产量最高，低、中、高密度下较其余品种分别增产8.4%～16.0%、8.7%～21.8%和13.1%～32.7%。说明陇青贮2号是适宜于试验区比较耐密的青贮玉米品种，具有高产潜势。

2.2 不同种植密度对青贮玉米农艺性状的影响

种植密度对株高和穗位高无显著影响(P ＞ 0.05)(表1)，但茎粗随着种植密度增大而变细，这种影响达到极显著水平(P＜0.01)，高密度较低、中密度茎粗分别减小21.3%和14.4%，中较高密度减小8.0%；种植密度对收获天数和持绿性的影响显著(P＜0.05)。各青贮玉米品种间的收获天数、株高、穗位高和持绿性差异均极显著(P＜0.01)，茎粗品种间差异不显著(P ＞ 0.05)。密度和品种的互作效应对各个指标均极显著影响。

就不同品种青贮玉米而言，武科青贮107、敦青2号和先单405收获天数随着种植密植增大而延长，其中高密度处理收获天数显著长于低密度处理(P＜0.05)，3个品种的较低密度处理收获天数分别延长9.8%、10.6%和3.2%(表3)，武科青贮107、敦青2号高密度处理收获天数显著长于中密度处理(P＜0.05)，较中密度处理收获天数分别延长5.2%和4.9%。低、中、高3个种植密度下，均以陇青贮2号、北农青贮368收获天数最长，较其他品种分别延长5.5%～9.8%、4.9%～9.5%和3.6%～8.9%。

株高随密度变化因品种有差异，武科青贮107随种植密度的增大而降低，高、中密度显著低于低密度(P＜0.05)，较低密度株高分别降低2.7%和7.3%，但陇青贮2号、北农青贮368株高随密度增大而增大，高密度显著高于低密度，较低密度株高分别提高3.4%和7.2%(表3)。3个种植密度下均以陇青贮2号株高最高，低、中、高3个密度下比其他品种分别增加4.9%～15.0%、7.3%～17.5%和9.0%～17.0%。

各品种的穗位高随着种植密度也有不同表现，武科青贮107高、中密度的穗位高较低密度显著增高(P＜0.05)，分别增加9.5%和7.9%，敦青2号、金穗715高密度较中密度穗位高显著增加(P ＜0.05)，分别增加7.6%和15.0%(表3)。低、中、高种植密度下均以金穗715穗位高最低，较其他品种分别降低10.7%～27.6%、22.4%～34.2%和15.2%～25.7%，以先单405穗位高最高，较其他品种分别增加5.7%～38.1%、9.3%～51.9%和10.5%～34.6%。

6种青贮玉米茎粗均随密度增大而变细，高密度较中、低密度分别降低13.1%～23.0%和6.0%～22.8%，以北农青贮368降幅最大(表3)。低、中密度下均以北农青贮368茎粗最粗，较其他品种分别提高5.1%～19.6%和8.5%～17.5%；高密度下以敦青2号最大，比其他品种茎粗增大13.7%～18.3%。

各品种在不同密度下均表现出较高的持绿性(0.756～0.826)，6个品种青贮玉米叶片持绿性均随种植密度增大而降低，其中敦青2号、先单405、金穗 715、北农青贮 368 显著降低 (P＜0.05)，高密度较低密度叶片持绿性分别降低2.7%、3.5%和3.1%、3.9%，武科青贮107和陇青贮2号差异不显著(P ＞ 0.05)(表3)。相同密度不同品种叶片持绿性而言，总体是北农青贮 368 ＞ 金穗 715 ＞ 武科青贮107 ＞ 陇青贮 2 号 ＞ 先单 405 ＞ 敦青 2 号。3 个种植密度下，均以金穗715、北农青贮368叶片持绿性较大，低密度下金穗715、北农青贮368较其他品种叶片持绿性分别增加2.5%～4.4%和2.8%～5.4%；中密度下金穗715较敦青2号、先单405增加6.3%～6.9%，金穗715、北农青贮368较先单405增加6.0%～6.6%；高密度下金穗715较敦青2号、先单405增加3.2%～4.9%，金穗715、北农青贮368较先单405增加3.4%～5.0%。

表2 不同密度下各品种青贮玉米生物产量Table 2 Biomass yield of silage maize at different planting densities for various varieties t·hm-2

2.3 不同种植密度青贮玉米品种营养品质分析

不同密度以及密度和品种的互作效应对参试青贮玉米除粗蛋白外的其余指标影响极显著(P ＜0.01)(表4)。各青贮玉米品种间的粗蛋白、粗脂肪、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维差异均极显著(P＜0.01)。

种植密度对粗蛋白含量的影响在各品种间表现不同，总体随着种植密度的增加有所降低，但均未达到显著水平(P ＞ 0.05)；粗脂肪含量随着密度的增加而降低，高、中密度较低密度分别降低7.1%和5.5%；中性与酸性洗涤纤维含量随着种植密度的增加而增加，高密度较低密度分别增加5.9%、11.5%，中密度较低密度分别增加3.2%、9.2%。

相同密度下，均以敦青2号粗蛋白含量最低，较其他品种在低、中、高3个种植密度下分别降低10.1%～12.1%、10.7%～11.7%和 11.3%～12.8%(表 5)。

表5 不同密度处理对青贮玉米品质的影响Table 5 The quality of silage maize under various varieties with different planting densities

武科青贮107、北农青贮368青贮玉米高密度比低密度粗脂肪含量分别减少7.6%、6.8%，敦青2号、陇青贮2号青贮玉米高密度比低密度粗脂肪含量分别减少13.5%、12.6%，中密度比低密度减少 8.1%、12.6%，均达到显著水平 (P＜0.05)(表 5)。低、中、高3个种植密度下，以武科青贮107粗脂肪含量最高，比其他品种分别高7.7%～39.4%、7.9%～46.3%和7.9%～28.8%(表5)；先单405、北农青贮368次之，较敦青2号、金穗715、陇青贮2号在低、中、高密度下分别提高10.8%～29.4%、17.6%～35.6%和17.9%～25.6%。

各品种青贮玉米中性、酸性洗涤纤维含量随种植密度的增大而增大(表5)，武科青贮107、敦青2号、先单405、陇青贮2号、北农青贮368青贮玉米高密度较低密度中性洗涤纤维含量分别显著增加8.5%、7.2%、6.1%、5.0% 和5.9%(P＜0.05)，以武科青贮107、敦青2号提高幅度较大，较中密度中性洗涤纤维含量分别显著增加6.2%和7.9%(P＜0.05)；与中性洗涤纤维含量相似，6个品种青贮玉米高密度较低密度酸性洗涤纤维含量增加5.9%～16.2%，以陇青贮2号、北农青贮368增加比例较大，比中密度增加11.1%～13.3%，均达到显著水平(P＜0.05)。相同种植密度下，均以先单405、金穗715品种中性、酸性洗涤纤维含量较高，在低、中、高3个种植密度下较其他品种中性洗涤纤维含量分别增加5.5%～13.1%、4.5%～17.1%和5.3%～8.6%，酸性洗涤纤维含量分别增加18.4%～25.9%、14.7%～29.6%和9.8%～20.3%。

3 讨论与结论

栽培措施对青贮玉米的生物产量和品质有着明显的影响，其种植密度是影响其生物产量及品质的主要措施，受到地理位置、生态环境、栽培条件和品种自身特性的影响[15-16]。Rutger和Crowder[17]研究表明，较高的种植密度利于饲料生产，而不利于籽粒生产。张吉旺等[18]研究表明，随着种植密度的增加群体鲜物质和干物质产量显著增加，且能获得较高的籽粒产量。路海东等[10]研究证实，品种不同群体秸秆和籽粒产量的适宜密度不同，青贮型玉米科多 8 号在 6.9 × 104株·hm-2时籽粒产量最高，在 9.0 × 104株·hm-2时生物产量最高；粮饲兼用型玉米陕单 8806 在 5.85 × 104株·hm-2时籽粒产量最高，在 7.95 × 104株·hm-2时干物质产量最高。本研究中，生物产量随种植密度的增加而增加，在高密度 (9 × 104株·hm-2)时各品种的生物产量最高。这与上述研究结果一致，而与甘辉林等[19]在张掖的研究结果(青贮玉米鲜草生物产量随密度的增加而略有降低)相反，这可能与密度设置范围不同有关，前期研究设置的密度为 7.95 × 104、9.9 ×104和 11.7 × 104株·hm-2，密度过大导致生物产量随密度的增加而减小。而冯鹏等[15]的研究结果是中密度 (8 × 104株·hm-2)青贮玉米鲜草产量和粗蛋白产量最高，这应该与参试品种本身的耐密性有关。

种植密度对青贮玉米农艺性状的影响通过植株的生长发育而体现。Rutger和Crowder[17]设置了5 个 (4 × 104、5 × 104、6 × 104、7 × 104、8 × 104株·hm-2)种植密度，在高密度下，穗位变高，茎秆变细。也有研究表明种植密度对株高影响不大，对茎粗、单株重量影响大，随着种植密度的增加，茎粗逐渐减小，单株重量呈下降的趋势[20]。另有研究发现，青贮玉米在各种植密度下株高和穗位高均无显著差异，品种间差异主要由品种自身特性决定[21]。这与本研究中株高、穗位高和茎粗随着种植密度的变化相一致。收获天数是出苗到玉米籽粒乳线达到1/2时的天数，玉米处在乳熟期和蜡熟期之间，此时收获，秸秆和籽粒具有较高的营养价值，木质素含量低，适口性好，家禽消化吸收快[22-23]。作为青贮玉米，要确保其在收获时青枝绿叶，持绿性的好坏对青贮的品质作用很大[24]。本研究表明随着种植密度的增大，收获天数增加，持绿性降低。张掖地区的无霜期平均153 d，考虑极端天气的影响，适宜的收获天数不应过长，因此在加大密度提高产量的同时，一定要兼顾性状的协调。

青贮玉米的品质与粗蛋白和粗脂肪含量正相关，与中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量负相关[21]，冯鹏等[15]研究表明，玉米地上部酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和粗脂肪含量均随密度的增加而提高，粗蛋白和可溶性碳水化合物含量随密度的增加而降低。高种植密度青贮玉米的饲用营养价值低于中种植密度。路海东等[10]研究表明，随着密度的增加，玉米全株纤维素含量增加，消化率下降，但粗蛋白、粗脂肪和无氮浸出物等含量则随着密度的增加而增加，当超过某一适宜密度时，各营养成分产量趋于下降，这是因为不同密度条件下，由于单位面积水肥总量相同，植株个体对水肥等养分的获取量不同，密度大时养分供应相对不足，通风透光性差，影响光合作用，因而影响品质含量[15,25]。本研究中种植密度对青贮玉米粗蛋白含量的影响不显著，与张秋芝等[26]的研究相同，但路海东等[10]研究结论与此不同。这可能与试验环境、密度设置和所选品种有关。本研究中粗脂肪和粗蛋白含量随着种植密度的增大而降低，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维随着种植密度的增大而升高，总的来说，随种植密度的增加青贮玉米的品质有所下降。这与前人研究结果略有不同[10,15]，这可能与参试品种不同有关。因此合理的种植密度才获得较高的生物产量和较高的饲用营养价值。

作为优良的青贮玉米品种，应该同时兼顾较高的生物产量和优良的品质[27-28]，因此，本研究对6个青贮玉米新品种的生物产量、农艺性状和营养品质等相关性状进行了综合分析，结果表明陇青贮2号、武科青贮107、北农青贮368三个青贮玉米新品种具有较高的生物产量和良好的营养品质，适宜在甘肃省张掖地区大面积推广种植，其中陇青贮2号和北农青贮 368 适宜种植密度为 7.5 × 104株·hm-2，武科青贮 107 适宜种植密度为 9 × 104株·hm-2。