沾益区青贮玉米品种试验研究
2020-12-01张永喜禄文生姜勇夏红波云南省曲靖市沾益区饲草饲料工作站
文│张永喜 禄文生 姜勇 夏红波(云南省曲靖市沾益区饲草饲料工作站)
杨丽萍(云南省饲草饲料工作站)
青贮玉米在玉米乳熟后期至腊熟期间收获,用于青饲或者制作成青贮饲料,是草食家畜优质的粗饲料。其特点是植株高大、茎叶繁茂、营养成分丰富、生物产量高,素有“饲料之王”的美誉。青贮玉米是草食家畜的主要饲料来源。研究表明,青贮玉米生物产量可达到60~105吨/公顷,对比籽实玉米能多提供2~3倍的饲料量,消化率可提高近3倍。美国2015——2017年每年收获青贮玉米面积均在4000万亩左右,在玉米总面积中的占比超过7%。欧洲种植的青贮玉米面积达266.7万公顷;德国、法国等青贮玉米种植面积都在玉米种植总面积的80%以上。青贮玉米品种分为青贮专用型玉米、粮饲兼用型玉米、粮饲通用型玉米,专用型的青贮品种虽然单产和消化率较高,但如果穗发育较差,籽粒产量会变低,营养物质(淀粉)含量也会偏低,目前生物学产量和籽粒产量均优以及持绿性好的粮饲兼用型玉米或粮饲通用型玉米品种成为牛羊养殖场和种植户的首选。
近年来,云南省曲靖市沾益区以开展粮改饲试点、草牧业试点、南方现代草地畜牧业发展项目建设为契机,牛羊产业发展迅速,对青贮饲料特别是青贮玉米的需求日益增加。青贮玉米作为青贮饲料的主要原料,其品种选择、栽培管理是获得优质高产的重要因素。关于施肥、灌溉、种植密度等栽培技术对青贮玉米的产量及品质的影响鲜有研究。
本次试验从不同品种和不同种植密度下青贮玉米的农艺性状、产量、营养品质等内容进行综合分析,筛选出适合沾益区种植的青贮玉米品种及种植密度,对沾益区发展青贮饲用玉米,调整农业产业结构,构建种养循环、产加一体、粮饲兼顾、农牧结合的草食畜牧业生产模式具有重要意义。
一、试验材料与方法
1.试验地概况。试验地位于云南省曲靖市沾益区菱角乡菱角村委会牛泥塘村,海拔1900米,年平均气温14.2℃,年降水量940毫米,土壤性质为壤土,土壤肥力中等,可灌溉。
2.试验品种。参试的青贮玉米品种为曲辰九号、家佳荣2号、罗单297、万亿219等4个品种。
3.试验设计。试验采用随机区组设计,每个品种对应2个种植密度处理(7.5万株/公顷、9.0万株/公顷),每个处理设置4个重复,共计32个小区。每个小区面积30平方米(6米×5米),小区之间间隔0.5米,走道宽1米,保护行宽2米,重复之间不设保护行,组间间距1米。
4.种植管理。
(1)播种时间及播种方式。4月29日播种,采用宽窄行播种,宽行80厘米,窄行40厘米,按照密度要求及小区实际地形来设计株距,密度7.5万株/公顷的株距为55.5厘米,植密度9.0万株/公顷的株距为45.4厘米。
(2)整地及施底肥。播种前进行除杂机耕2次,翻耕深度为25~30厘米,2次翻耕间隔15日,第2次翻耕后,平铺混合施入农家肥2000千克/亩,再进行耙平、土块细碎、净地、地面平整,理熵打塘,然后用玉米专用复合肥40千克/亩均匀施于塘内。
(3)间苗、定苗。幼苗植株2~3片叶龄时,开始间苗,同时薅除杂草;当植株3~4叶龄时开始定苗,留下与行间垂直的壮苗,按照种植密度来定苗,7.5万株/公顷每个小区保留总苗数225株,9.0万株/公顷每个小区保留总苗数270株。
(4)追肥及灌溉。播种后20日,在(幼苗期)进行了1次浇灌,后期结合降水情况,在46日(拔节期)进行了1~3次浇灌,4~5片叶龄时施入提苗肥尿素15千克/亩,大喇叭口期,追施杆穗肥尿素30千克/亩。
5.测定指标及方法。物候期、农艺性状、干物质产量等项目观察测定,参照《国家青贮玉米品种区域试验调查项目和标准》进行。
(1)物候期观测。观测记录播种期、出苗期、拔节期、吐丝期、抽雄期、乳熟期、青贮收获期、生育期。
(2)农艺性状观测。株型:吐丝后目测,分平展、半紧凑、紧凑型三种,调查一次重复。倒伏率、倒折率、空杆率、双穗率调查:倒伏株数、倒折株数、空杆株数、双穗株数占小区总株数的比例。
(3)收获期性状测定。在乳熟末期到蜡熟中期之间收获,收获时测定植高、穗位、全株重、茎重、绿叶重、果穗重、单株平均绿叶片数。
产量测定:收获时每个品种、每种种植密度随机选择10平方米,刈割后迅速称量鲜重,重复3次,平均值折算为鲜草产量(吨/公顷);从每个小区中随机选取3株,全株粉碎。然后随机取样1.0千克左右,装入布袋称鲜重,然后在105℃条件下烘干2小时左右,再用60℃温度烘干至恒重,最后称重,计算出含水量及干物质产量。同时,烘干样品保留,用作营养品质分析。
(4)病(虫)害观测。按照《玉米病虫害田间手册》要求进行。
抗病性:收获前在田间观测记录玉米丝黑穗病、大斑病、小斑病、黑粉病、纹枯病等病害的发病率情况。
抗虫性:田间观测记录玉米螟、蚜虫、蛴螬、地老虎等虫害的危害情况。
(5)营养品质检测。由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所依据相关标准对测产的干物质样品进行营养成分分析。测定项目为干物质(DM)、粗蛋白(CP)、粗脂肪(EE)、灰分(ASH)、淀粉、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、中性洗涤纤维消化率(NDFD)、水溶性碳水化合物、钙、磷等指标。
(6)数据分析与处理。试验数据使用Excel和SPSS 25统计软件进行整理分析,每吨干物质的产奶量(产奶当量)是在测定DM、CP、NDF、ASH、EE、淀粉和NDFD,并由MILK 2006 processed计算出来。
二、结果与分析
1.物候期观测结果。4月29日播种,4个品种从5月18日开始进入出苗期,9月15~20日分别进入乳熟期,4个青贮玉米在生育期上基本一致,间隔时间7天左右,品种间生育期差异不显著。
2.农艺性状。农艺性状观测结果见表1。株高:品种之间株高存在极显著的差异(P<0.01),而密度对株高的影响差异不显著(P>0.05)。其中,家佳荣2号两个种植密度的株高最大,分别是256.10厘米(7.5万株/公顷)及274.50厘米(9.0万株/公顷),其次是万亿219密度9.0万株/公顷,株高是252.40厘米。
表1 农艺性状
穗位:品种之间穗位的差异极显著(P<0.01),而密度对穗位的影响差异不显著(P>0.05)。其中,家佳荣2号两个种植密度的穗位都是最大,分别是108.20厘米(7.5万株/公顷)及113.20厘米(9.0万株/公顷)。
绿叶片数:品种对绿叶片数存在显著的差异(P<0.05),但是密度对绿叶片数的影响差异不显著(P>0.05)。其中,万亿219号、罗单297这两个品种的绿叶片数占比达到为100%和97.81%。说明两个品种的持绿性更好。
抗倒伏、抗倒折:4个试验品种中除了曲辰9号,其他3个品种抗倒伏、抗倒折性能都很好,曲辰9号的倒伏率分别是5.78%(7.5万株/公顷)及4.67%(9.0万株/公顷),倒折率是0.15%。试验统计结果显示,倒伏与株高、茎重的相关性呈显著性正相关,与穗位相关性不强。
3.收获时单株性状分析。穗重:品种之间穗重的差异显著(P<0.05),而密度对穗重的影响差异不显著(P>0.05)。种植密度7.5万株/公顷,4个品种的穗重范围是386.10~488.95克,种植密度9.0万株/公顷,4个品种的穗重范围是364.60~502.10克,其中万亿219在两个密度下穗重都是最大(502.10克及488.95克)。
穗比重:4个品种中7.5万株/公顷种植密度的穗比重范围是43.84%~48.84%,其中万亿219的穗比重最大48.84%;9.0万株/公顷种植密度的穗比重范围是39.61%~48.53%,其中罗单297的穗比重最大48.53%,其次是万亿219。
绿叶重:品种对绿叶重的影响达到极显著水平(P<0.01),而种植密度对绿叶重的影响差异不显著(P>0.05)。种植密度7.5万株/公顷,4个品种绿叶重的范围是140.00~183.91克,其中罗单297绿叶重最大183.91克;种植密度9.0万株/公顷,4个品种绿叶重的范围是140.00~195.10克,其中万亿219绿叶重最大195.10克。
叶比重:4个品种中7.5万株/公顷种植密度的叶比重范围是14.55%~18.23%,9.0万株/公顷种植密度的株高范围是12.61%~17.88%,其中罗单297及万亿219这两个品种的叶比重在两个种植密度下都大。
综合茎叶穗比,4个品种中万亿219及罗单297这两个品种的青贮品质最优,万亿219的茎叶穗比是1∶0.49∶1.43(7.5万株/公顷)、1∶0.49∶1.27(9.0万株/公顷);罗单297的茎叶穗比是1∶0.51∶1.28(7.5万株/公顷)、1∶0.51∶1.43(9.0万株/公顷),见表2。
单株鲜重:7.5万株/公顷种植密度的单株鲜重是865.10~1076.50克,9.0万株/公顷种植密度的单株鲜重是879.00~1110.60克。除了家佳荣2号,其他3个品种单株重差异不显著(P>0.05),单株重最大的是曲辰9号,分别是1076.50克(7.5万株/公顷)和1110.60克(9.0万株/公顷),见表3。
干鲜比:这4个品种中家佳荣2号干鲜比最大,分别为34.39%(7.5万株/公顷)及36.36%(9.0万株/公顷)其次是罗单297。
4.产量比较。生物产量:4个品种中除了家佳荣2号,其他3个品种之间生物产量差异不显著(P>0.05),而密度对生物产量的影响差异极显著(P<0.01),所有的品种都是密度9.0万株/公顷的生物产量比7.5万株/公顷的高。其中,万亿219密度9.0万株/公顷的生物产量最高(98.36吨/公顷),见表3。
表2 收获时单株性状
表3 产量比较
干物质产量:密度7.5万株/公顷干物质产量的变化范围是(24.29~26.76)吨/公顷。密度9.0万株/公顷干物质产量的变化范围是(27.39~30.24)吨/公顷。所有的品种都是9.0万株/公顷密度的干物质产量比密度7.5万株/公顷干物质产量高。其中,万亿219密度9.0万株/公顷的干物质产量最高(30.24吨/公顷),其次是家佳荣2号,密度9.0万株/公顷(29.58吨/公顷)。
5.营养品质分析。蛋白质:品种及密度对蛋白质的影响差异不显著(P>0.05),密度7.5万株/公顷蛋白质的变化范围是7.27%~8.31%,密度9.0万株/公顷蛋白质的变化范围是7.30%~8.04%,其中万亿219,密度9.0万株/公顷蛋白质含量最高(8.31%)。除了曲辰9号,其余3个品种,随着种植密度加大,蛋白质含量有下降趋势。但按照GB/T25882-2010《青贮玉米品质分级标准》,4个品种在两个种植密度下,蛋白质含量都达到了一级标准(蛋白质含量≥7%)。
淀粉:密度对淀粉的影响差异不显著(P>0.05),品种对淀粉的影响差异显著(P<0.05),密度7.5万株/公顷淀粉的变化范围是28.61%~32.77%,密度9.0万株/公顷淀粉的变化范围是30.07%~33.74%。其中,家佳荣2号的淀粉含量最高,分别为32.77%、33.74%,其次是万亿219。除了曲辰9号、罗单297,密度7.5万株/公顷,其余品种在两个种植密度下,淀粉含量都超过30%。
水溶性碳水化合物(WSC):品种及密度对WSC的影响差异不显著(P>0.05),7.5万株/公顷WSC的变化范围是5.67%~5.98%,密度9.0万株/公顷WSC的变化范围是4.49%~6.75%,其中万亿219在两个密度下WSC都是最高,其次是罗单297。
粗脂肪:7.5万株/公顷粗脂肪的变化范围是3.25%~3.59%,其中家佳荣2号含量最大,密度9.0万株/公顷粗脂肪的变化范围是3.07%~3.52%,其中家佳荣2号含量最高(3.59%)。
灰分:7.5万株/公顷灰分的变化范围是3.25%~5.92%,其中万亿219的灰分含量最低。密度9.0万株/公顷灰分的变化范围是4.82%~5.78%,其中家佳荣2号的灰分含量最低。
酸性洗涤纤维(ADF):品种及密度对ADF的影响差异不显著(P>0.05),7.5万株/公顷ADF的变化范围是21.69%~25.31%,密度9.0万株/公顷ADF的变化范围是22.47%~25.21%,其中家佳荣2号在两个密度下的ADF都是最低。
中性洗涤纤维(NDF):品种及密度对NDF的影响差异显著(P<0.05),7.5万株/公顷NDF的变化范围是38.18%~43.49%,密度9.0万株/公顷NDF的变化范围是39.17%~43.02%,其中家佳荣2号两个密度的NDF都是最低。
3 0 h中性洗涤纤维消化率(NDFD):密度对NDFD的影响差异不显著(P>0.05),而品种对NDFD的影响差异显著,7.5万株/公顷NDFD的变化范围是63.87%~65.69%,密度9.0万株/公顷30h NDFD的变化范围是62.46%~66.68%,其中罗单297的NDFD最高(66.68%),其次是家佳荣2号(65.69%)。
产奶当量(每吨本饲料干物质产奶量):品种和密度对产奶当量的影响差异不显著(P>0.05),7.5万株/公顷产奶当量的变化范围是1516.13~1651.98千克/吨,密度9.0万株/公顷产奶当量的变化范围是1568.50~1621.81千克/吨,其中万亿219密度7.5的产奶当量最高,其次是家佳荣2号密度7.5。
综合以上各项营养指标,家佳荣2号及万亿219营养品质要更优。这两个品种的粗蛋白大于7%,淀粉大于30%,中性洗涤纤维小于45%,酸性洗涤纤维小于26%,按照青贮玉米品质分级标准(GB/T25882-2010),家佳荣2号达到一级标准,万亿219达到二级标准。
6.病虫害。由于前期干旱,试验期4个品种都遭遇草地贪夜蛾、玉米螟危害,先后进行了3次虫害防控,用药效果良好,对青贮玉米产量及质量影响不大,其次4个品种都有不同程度的小斑病。本次试验4个品种中,曲辰9号的抗病性最差,小斑病为四级,草地贪夜蛾二级,程度最轻的是万亿219和家佳荣2号。
三、讨论
1.品种及密度对产量的影响。
种植密度对青贮玉米的产量有着明显的影响,密度过低生物产量降低,密度过大导致品种抗逆性降低,容易倒伏倒折,所以青贮玉米在生产上除了考虑品种自身的特性外,还要因地制宜,选择合理的种植密度才能实现高产优质。张吉旺等研究表明,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。张郑伟等试验研究表明,不同种植密度下青贮玉米生物产量差异显著,且随着种植密度的增加,生物产量也显著增加,特别是以整株收获为目标的青贮品种。王明泉认为不同玉米品种对种植密度的反应存在差异,只有合理密植才能实现玉米群体产量的预期目标。其次,在生产实践中要获得青贮玉米的高产,株型上要选择紧凑型或半紧凑,吕丽华等研究表明紧凑型玉米更耐密植。本次试验的4个品种株型都是半紧凑型,结果表明,品种、密度对生物产量及干物质产量的影响差异显著,所有品种都是9.0万株/公顷的鲜草产量、干物质产量比7.5万株/公顷的高。
2.青贮玉米的营养品质。青贮玉米的营养物质含量是决定其饲喂价值的关键因素之一,其中粗蛋白、粗纤维、粗脂肪、淀粉以及粗纤维消化率是影响青贮玉米营养品质的重要指标。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,粗蛋白提供动物所需的蛋白质,其含量越高,品质越好,中性洗涤纤维含量越低,可供消化的物质就越多,酸性洗涤纤维是用来衡量干物质消化率的指标,其含量越高,干物质消化率越低。本次试验中家佳荣2号、万亿219这两个品种的粗蛋白、粗脂肪、淀粉、水溶性碳水化合物都是最高的,而这两个品种的酸性洗涤纤维及中性洗涤纤维相对偏低,30h中性洗涤纤维消化率家佳荣2号最高,其次是万亿219,综合这些营养指标,可以判断这两个品种的营养品质很好。
3.品种及密度对持绿性的影响。试验统计分析结果显示,品种对绿叶片数占比、绿叶重的影响达到极显著差异(P<0.01),而密度对绿叶片数占比、绿叶重的影响差异不显著(P>0.05)。万亿219号的绿叶片数占比最大,分别是95.61%(密度7.5万株/公顷)、100%(密度9.0万株/公顷),其次是罗单297;而绿叶重最大的是万亿219,分别是169.50克(密度7.5万株/公顷)、195.10克(密度9.0万株/公顷),其次是罗单297。说明万亿219号及罗单297这两个品种的持绿性要好一点,青贮品质要更优。
4.抗病性。抗病性是影响青贮玉米品种产量和品质的重要因素,但是目前玉米病虫害对玉米青贮产量、品质和动物生产性能及产品产量和品质的影响,国内外研究甚少。西南地区玉米主要病害为纹枯病、大斑病、小斑病、灰斑病、茎腐病等。本次试验观测了大斑病、小斑病、矮花叶病、纹枯病、茎腐病、锈病、玉米螟、蚜虫、草地贪夜蛾、鼠害等病虫害,结果表明,所选参试品种对大斑病、矮花叶病、纹枯病、茎腐病、锈病等主要病害都表现出较强抗性,但是玉米螟、草地贪夜蛾都有不同程度的发生。其中,曲辰9号的抗病性最差,小斑病为四级,草地贪夜蛾二级,程度最轻的是万亿219和家佳荣2号。
5.倒伏、倒折率。倒伏一直是影响玉米产量和品质的重要因素,抗倒性已成为玉米遗传育种研究的热点之一。青贮玉米倒伏一般与种植密度不合理、较大的风雨、品种选择不当、田间管理措施不当等因素有关。整个试验期间没有大风气候,本次试验并没有显示密度对倒伏的影响,可能因为本次试验密度只设计了两个,后期试验建议多设计几个密度梯度,研究种植密度对青贮玉米倒伏的影响,而品种对倒伏的影响更大一点,曲辰9号在两个种植密度下都有倒伏现象,所以在生产实践中品种选择时要注意选择抗倒伏品种。
四、结论
优良的青贮玉米品种,应该兼顾较高的生物产量和优良的品质,综合这4个青贮玉米品种的产量、营养品质、持绿性、抗逆性等因素,万亿219、家佳荣2号等两个品种具有较高的干物质产量、良好的营养品质、持绿性好,具有抗倒伏及抗病虫害特性,适宜在沾益区推广种植,在土地肥力中等的情况下,适宜的种植密度为9.0万株/公顷。