不同品种青贮玉米与拉巴豆套种对青贮玉米农艺性状及产量的影响

2019-09-24李亚娇马培杰吴佳海牟琼覃涛英王晓强马宁张蓉李德芳朗永祥吴有松田应学韩永芬

草业学报 2019年9期

李亚娇，马培杰，吴佳海，牟琼，覃涛英，王晓强，马宁，张蓉，李德芳，朗永祥，吴有松，田应学，韩永芬*

(1.贵州省农业科学院草业研究所，贵州贵阳 550006；2.贵州金农富平生态农牧科技有限公司，贵州松桃 554100；3.松桃苗族自治县山地生态畜牧业发展中心，贵州松桃 554100)

青贮玉米(Zeamays)作为全国"粮改饲"政策的主推作物，已在贵州广泛种植。但近年来贵州作为畜牧业大省，青贮玉米种植已经供过于求，自2015年以来，贵州作为国家玉米调减的主要试点区域之一，面临着玉米价值链转型升级。贵州地区青贮玉米品种众多且营养价值不一，作为食品、饲料、工业原料兼用作物，在保证其产量稳定的情况下，如何改良青贮玉米群体生理机制，挑选适宜贵州地区种植的高产优质青贮玉米，选择性的套种豆科牧草是有效的途径之一。拉巴豆(Dolichoslablab)是一种多年生豆科牧草，普遍播种于夏季5-7月，但在秋季的长势仍然旺盛、晚熟特性明显，因其在盛花期时消化率较高，维生素及蛋白含量丰富，适宜生长于亚热带地区，现已引种于贵州成为主要的牧草饲料作物之一[1]。同时拉巴豆的固氮能力可改善田间理化性状，经常被用作轮茬作物、间套作模式植物来提升土壤利用率[2]。

间作套种是现代农业可持续发展的又一重要因素，因其对作物资源的充分利用、优势互补、增产增效等应用特点，近年来在我国迅速发展成为一种新型的种植模式被广泛推广和应用，但是植株的高矮搭配成为进行这种模式的首要条件[3]。常见的高矮搭配套种模式有果园套种牧草[4]，玉米套种蔬菜或番薯类作物等[5]。李建刚等[6]研究表明林园、果园与豆科牧草、十字花科植物间作，与清种作物相比可带来显著的长期经济效益，这种高低搭配的种植模式，充分利用了农田空间，使土壤营养元素得以充分释放，改善土壤结构，其退耕还林还草还可改善周边生态环境，使生态具有可持续性，在增加农民增收增产的同时亦可减少田间管理投入及成本。玉米与豇豆(Vignaunguniculata)间作能显著提高作物生物量和粗蛋白含量，且干物质消化率也较高，易于生产优质青贮饲料[7]。

对作物农艺性状的研究有利于区分不同作物不同品种间表型、形态差异及种缘联系，是培植新的作物品种、识别不同植物类型或种的重要标识[8-9]。刘景辉等[10]研究结果表明大豆(Glycinemax)与玉米间作，单作玉米的株高低于间作玉米，但与刘兴艳[11]研究结果不一致。大豆与玉米套作，各大豆品种的茎干重、节间粗度均低于单作，而节间长度高于单作[12]。近年来，禾本科和豆科牧草的间套作模式研究多偏重于收获后对作物的青贮发酵品质、作物生产性能和作物根系环境等方面的研究[13]，但在贵州地区对于重要的、可产业化的牧草资源研究仍显不足，而关于套作不同行数拉巴豆对不同品种青贮玉米的产量、植株性状和品质作用的研究鲜见报到。

本研究采用两种青贮玉米(郑青贮1号、豫青贮23)和拉巴豆为研究材料，在贵州松桃县九江乡试验地进行了随机区组试验。对青贮玉米株高、叶片数、叶长、叶宽、穗数、穗长、产量等植株性状进行了方差分析、相关分析以及变异系数、极差等指标的统计分析，研究不同套种模式对不同青贮玉米的影响，旨在为贵州畜牧业的发展提供优良的牧草饲料资源。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在贵州省草业研究所试验基地，位于铜仁市松桃九江乡，试验用材料于2017年5月10日开始种植，2017年8月1日采样加收获。地形主要为低山，土壤质地为黑棕壤土，表层腐殖质积聚，呈弱酸性，有机质含量足够，土壤肥力中等，其前茬作物为甜象草(Pennisetumpurpureum)。全年平均降水1377.8 mm，降水大多集中在4-8月，全年≥12 ℃有效积温为4344 ℃，年平均温度为16 ℃，极端低温和极端高温分别为2和38 ℃，无霜期约280 d。

1.2 试验设计与施肥管理

本试验采用二因素随机区组试验设计，设品种和套种行数2个因素，其中玉米品种有2个，分别为：郑青贮1号、豫青贮23；两种玉米行距间套种拉巴豆行数各设3个水平，分别为：郑青贮1号不套作(A1)、一行郑青贮1号+一行拉巴豆(A2)、一行郑青贮1号+两行拉巴豆(A3)、豫青贮23不套作(A4)、一行豫青贮23+一行拉巴豆(A5)、一行豫青贮23+两行拉巴豆(A6)。6个处理，各4次重复，共计24个小区。小区面积为5 m×6 m=30 m2，共播种10行，小区间走道和重复间走道均设为1 m，四周设1 m的保护行，行距60 cm，株距35 cm，每行14株，种植密度为4.6万株·hm-2。试验区总面积为1075 m2(即0.11 hm2=1.61亩)。

1.3 供试牧草品种和指标测定方法

供试青贮玉米材料为豫青贮23和郑青贮1号，拉巴豆材料为润高拉巴豆，分别购买于河南省大京九种业有限公司和百绿国际草业公司(北京)。

植株性状：于青贮玉米乳熟期进行数据采集，测定包括株高、叶片数、叶长、叶宽、穗数、穗长6项农艺性状。每个小区随机选取10株进行统计。

产量：青贮玉米抽穗后，测定每个小区的青贮玉米全株鲜重产量。

1.4 数据分析

图1 不同处理下不同品种青贮玉米产量Fig.1 The yield of different varieties of silage maize under different treatments A1: 郑青贮1号不套种 No intercropping of Zheng Silage No.1；A4: 豫青贮23不套种 No intercropping of Yu Silage 23；A2: 一行郑青贮1号+一行拉巴豆 a row of Zheng Silage No.1+a row of D. lablab；A5: 一行豫青贮23+一行拉巴豆 a row of Yu Silage 23+a row of D. lablab；A3: 一行郑青贮1号+两行拉巴豆 a row of Zheng Silage No.1+two rows of D. lablab；A6: 一行豫青贮23+两行拉巴豆 a row of Yu Silage 23+two rows of D. lablab；不同字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)，下同。Values with different letters show significant differences among different treatments at 0.05 level. The same below.

采用Excel 2010 和SPSS 19.0 统计分析软件对各指标数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 套种拉巴豆对不同品种青贮玉米产量的影响

不同套种处理下，郑青贮1号产量变幅为35500.00～55350.00 kg·hm-2，各处理间差异显著(P<0.05)(图1)。处理A3比A2和A1分别增产14266.67和19850.00 kg·hm-2，增幅分别为29.47%、55.92%。处理A2比A1增产5583.33 kg·hm-2，增幅为20.42%。从A2到A3的增产幅度比A1到A2的增产幅度高44.32%(图1)。

不同套种处理下，豫青贮23产量变幅为53486.11～75410.71 kg·hm-2，各处理间差异显著(P<0.05)。处理A6比A5和A4分别增产13396.81和21924.60 kg·hm-2，增幅分别为21.60%、40.99%。处理A5比A4增产8527.78 kg·hm-2，增幅为15.94%。从A5到A6的增产幅度比A4到A5的增产幅度高35.51%。套种拉巴豆行数或许还有上升的空间。豫青贮23产量比郑青贮1号产量不套种拉巴豆时高17986.11 kg·hm-2，套种一行拉巴豆时高19263.89 kg·hm-2，套种两行拉巴豆时高20060.71 kg·hm-2。

2.2 套种拉巴豆对不同品种青贮玉米农艺性状的影响

不同套种处理后，随着套种行数的增加，郑青贮1号的叶片数、叶宽、穗数呈减小的趋势，且各处理间差异显著(表1)，各性状A1比A3分别增大30.30%、9.23%、94.44%。叶长呈增大的趋势但差异不显著。穗长在A3时最大，且显著高于A2和A1，A3比A2和A1分别增长14.69%、11.03%。株高在A2时最大，且各处理间差异显著，A2比A1和A3分别增高6.67%、1.21%。

不同套种处理后，随着套种行数的增加，豫青贮23的叶片数、叶长呈减小的趋势，且叶片数差异不显著，叶长在不套种与套种之间差异显著，A4比A6增大9.34%。叶宽、穗数呈增大的趋势，叶宽在不套种与套种之间差异显著，A6比A4增大18.15%，其中穗数A4和A5无差异，A6比A4和A5显著增大39.13%。穗长在A4时最大，且显著高于A5和A6，A4比A5和A6分别增长51.07%、44.61%。株高在A5时最大，且各处理间差异显著，A5比A4和A6分别增高7.07%、2.45%。两种青贮玉米品种除株高变化趋势相同，其余性状变化趋势均有较大差异，且均呈现变化趋势相反的方向。

表1 不同处理下不同品种青贮玉米农艺性状Table 1 Agronomic characters of different varieties of silage maize under different treatments

2.3 不同处理下不同品种青贮玉米产量与农艺性状的相关关系

采用SPSS统计软件对青贮玉米的产量和农艺性状进行相关分析。郑青贮1号结果表明(表2)：产量与叶片数、穗数呈极显著负相关，与叶宽呈显著负相关，与穗长呈极显著正相关；叶片数与穗数呈极显著正相关，与穗长呈显著负相关；叶宽与穗数呈显著正相关；其他性状之间无显著相关性。

表2 不同处理下郑青贮1号产量与农艺性状的相关关系Table 2 Correlation between yield and agronomic traits of Zheng silage No.1 under different treatments

注：*、**分别表示0.05、0.01水平差异显著，下同。

Note： The * and ** indicate significant differences at 0.05 and 0.01 level, respectively. The same below.

豫青贮23结果表明(表3)：产量与叶长呈极显著负相关，与穗长呈显著负相关，与叶宽呈极显著正相关，与穗数呈显著正相关；株高与叶宽呈显著正相关，与穗长呈极显著负相关；叶长与叶宽呈极显著负相关，与穗长呈极显著正相关；叶宽与穗数呈显著正相关，与穗长呈极显著负相关；其他性状之间无显著相关性。两种青贮玉米品种的产量与农艺性状的相关关系差异较大。

2.4 不同处理下不同品种青贮玉米产量与农艺性状的变异

不同套种处理后，郑青贮1号产量、叶片数和穗数3个性状变异较大，变异系数达到了10%以上(表4)，而其他性状的变异幅度在3.40%～7.27%。豫青贮23产量、穗数和穗长3个性状变异较大，变异系数达到了10%以上(表5)，而其他性状的变异幅度在1.15%～8.43%。郑青贮1号与豫青贮23的变异较大的性状不尽相同，两个青贮玉米品种之间的差异性较大。

表3 不同处理下豫青贮23产量与农艺性状的相关关系Table 3 Correlation between yield and agronomic traits of Yu silage 23 under different treatments

表4 郑青贮1号产量和农艺性状的变异Table 4 Variation of yield and agronomic traits in Zheng silage No.1

表5 豫青贮23产量和农艺性状的变异Table 5 Variation of yield and agronomic traits in Yu silage 23

2.5 套种拉巴豆对不同品种青贮玉米经济效益的影响

不同套种处理下，郑青贮1号收入变幅为18815.00～29335.50元·hm-2(表6)。处理A3比A2和A1分别增收6678.00和10520.50元·hm-2。处理A2比A1增收3842.50元·hm-2。豫青贮23收入变幅为28315.74～38664.76元·hm-2。处理A6比A5和A4分别增收5657.54和10934.02元·hm-2。处理A5比A4增收4691.48 元·hm-2。豫青贮23比郑青贮1号在不套种拉巴豆时增收9500.74元·hm-2，套种一行拉巴豆时增收10349.72元·hm-2，套种两行拉巴豆时增收9329.26元·hm-2。

3 讨论

3.1 套种拉巴豆对不同品种青贮玉米产量的影响

间作可以提高田间水分、热量、光照、空间、时间与土壤的利用率，作物在生长的同时可降低病虫害的发生及促进产量的提高[14-15]。药用植物、马铃薯(Solanumtuberosum)与禾本科、豆科植物间作，使农田植物密度增大，充分利用田间资源、缓解作物轮作障碍的同时也互相有着竞争关系[16-17]。

李晶等[18]通过对黑龙江不同品种的青贮玉米株距间点播半野生大豆的研究表明，所有混播模式的产量均比清播青贮玉米的产量高。寇明科等[19]研究表明，燕麦(Avenasativa)清播比燕麦+箭筈豌豆(Viciasativa)混播模式的鲜草产量高26%。本实验研究表明，套种拉巴豆比单播青贮玉米的产量显著增加，与前人的研究结论一致，且拉巴豆套种行数越多青贮玉米产量越高，但因叶片数、叶宽、穗数、叶长有减小趋势，因此套种拉巴豆的行数不宜过多。本实验中豫青贮23各处理间的产量显著高于郑青贮1号，建议豫青贮23可以作为重点推广品种。

3.2 套种拉巴豆对不同品种青贮玉米农艺性状的影响

当农作物与在生长空间上适宜的其他植物套种时，其套种模式产生的对农作物的农艺性状的影响多是有利的、正向的，但具体选用何种植物或什么样的套种方式使农艺性状的改变有利于作物产量的提高，需要在田间试验和生产中多次验证[20]。刘兴艳[11]研究结果表明，在采用玉米-大豆间作种植时，玉米穗长、穗粒数等都比单作有所增长，但株高比单作有所下降。王晓维等[21]的研究表明，在采用玉米-大豆间作种植时，玉米的干物质积累、株高、穗粗、叶绿素均高于单作，关于间作模式下的玉米株高，与刘兴艳[11]结果相反。李植等[22]研究结果表明，间作玉米株高、叶面积、穗长、行粒数均高于单播，差异显著，穗数、穗行数和百粒重差异不显著。

在本实验中，随着套种行数的增加，各农艺性状之间差异显著但趋势不一，两种青贮玉米品种的株高均为套种大于单作，与前人[21-22]研究结果一致，且套种一行拉巴豆时株高最大，套种两行拉巴豆时次之。其他各性状均有正向和反向的改变，但在两品种之间均呈现相反的变化趋势。不同套种处理后，郑青贮1号产量升高，青贮玉米穗长也随之升高，但穗数、叶宽随之降低，且郑青贮1号产量、叶片数和穗数3个性状变异较大；豫青贮23产量升高，叶宽、穗数也随之升高，但叶长、穗长随之降低，且豫青贮23产量、穗数和穗长3个性状变异较大，而两种青贮玉米的其他性状在各处理间的差异较小，这些性状还有待进一步研究的空间。两个品种变异较大的性状也有所不同，说明品种间的差异较大。

3.3 套种拉巴豆对不同品种青贮玉米经济效益的影响

在“农业供给侧结构改革”的背景下，贵州地区实施“粮改饲”项目帮扶活动。以前农户种植粮食作物玉米收入10000元·hm-2左右，现今改种为青贮玉米，与各地区牧场基地建立良好的合作关系就近销售，青贮玉米收入最高达24000元·hm-2[23]。本实验中套种两行拉巴豆的郑青贮1号收入最高达29335.50元·hm-2，可实现农民增收5335.50元·hm-2。豫青贮23收入最高达38664.76元·hm-2，可实现农民增收14664.76元·hm-2。两种青贮玉米均可实现农民较大幅度的增收，但豫青贮23的经济效益要优于郑青贮1号。