播期对冀西北坝上农牧交错区青贮玉米产量和品质的影响

李 雯, 马琳峰, 曹熙敏, 俞凤芳, 佘智慧, 徐占云, 刘贵河, 吕爱枝

(河北北方学院农林科技学院，河北 张家口075000)

玉米(ZeamaysL.)作为我国重要的粮、经、饲兼用作物，在国民经济发展中占有举足轻重的地位[1]。青贮玉米是畜牧业发展过程中的重要饲料来源[2]，有“饲料之王”的美称[3]。近年来，随着国家“粮改饲”政策的推行[4]，高产优质的青贮玉米，成为冀西北坝上地区畜牧业可持续健康发展的最佳选择[5-8]。

改变播期，可调整青贮玉米生长发育期间所接收的光、热、水等自然条件[9-12]，能达到改善青贮玉米产量与品质的目的[13]。宋创业等[14]在浑善达克沙地研究认为5月底至6月初播种可显著提高青贮玉米产量。贯春雨等[15]在大庆地区寒地研究认为青贮玉米5月8—15日播种生物产量及干物质产量为最高。间行、同行混播显著提高青贮玉米干物质产量和饲用品质，.晚播对青贮玉米整株干物质产量产生影响，还会降低品质，从5月上旬到6月中旬，每晚播一天，可消化的干物质产量降低1%[16]。可见不同品种、播期、生态条件下，产量、品质表现不一致。王俊等[3]在沿淮地区研究认为随着播期的推迟，干物质含量减小。张翼飞等[17]在松嫩平原西部研究认为随着播期的延后，青贮玉米单位重量鲜重对应的干物质积累量及粗蛋白质含量逐渐增加，中性洗涤纤维、木质素、淀粉含量逐渐降低，灰分、粗脂肪、酸性洗涤纤维含量先增加后下降。

由于冀西北坝上地区积温低、降水量少、无霜期短等气候条件限制，调整种植业结构[18]、改善坝上地区青贮饲料供不应求的农业结构状态、提高青贮玉米产量、改善品质，是调整坝上地区农业产业化结构的重要途径[19]。贾梦扬等[20]、甄兆敏等[21]认为在冀西北坝上地区适宜的种植密度可以有效地提高青贮玉米产量、改善品质；王忠美等[22]认为适度的氮缓释复合肥可有效地提高青贮玉米产量。在冀西北坝下地区，张佳阔等[23]以‘中原单32’、‘大京九26’、‘豫青贮23’为试验材料，研究表明密度是影响青贮玉米产量的主要因子；许瀚林等[6]以‘中原单32’、‘豫青贮23’为试验材料，开展播期试验，认为在4月30日种植，产量与品质可达最高；袁慧敏等[24]以‘大京九26’为试验材料开展播期试验，发现在4月中旬播种较其他播期青贮玉米产量高、品质优。关于播期对青贮玉米的影响，前人多是从冀西北坝下及其他地区对青贮玉米开展播期等有关研究，对冀西北坝上地区的研究较少。因此，本试验采用田间分期播种的方法，在冀西北坝上地区研究各播期下不同生态条件对青贮玉米产量及品质的影响，以确定冀西北坝上地区青贮玉米的适宜播期，达到高产优质的目的。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验在国家牧草产业技术体系张家口综合试验站基地进行，该地区位于内蒙古高原的东南缘，海拔高度在1 300～1 500 m左右，属于温带大陆性季风气候，寒冷时期漫长，年平均气温在3.2℃左右，水分较为短缺，年降水量为300～450 mm，年平均7级以上的大风日数达到了30 d左右。土质为沙壤土，0～20 cm土层有机质25.4 g·kg-1，碱解氮121.25 g·kg-1，速效磷6.33 g·kg-1，速效钾125.38 g·kg-1，pH值为8.03。

1.2 试验设计

本试验在2020年以‘德美亚1号’、‘院军1号’、‘巡天3号’、‘德美亚2号’4个青贮玉米品种为试验材料。采用裂区试验设计，主区为播期，裂区为品种。设置3个播期处理，分别为5月2日、5月7日、5月12日，每个处理3次重复。小区面积为15 m2(3 m×5 m)，行长5 m，每小区7行，大小行种植，行距分别为40 cm与60 cm，株距为23 cm，密度为8.7万株/hm-2。采用人工点播的方式，播前整地施入底肥(复合肥氮、磷、钾各15%)，全生育期采取雨养栽培，不进行人工浇水，不追肥，4～5叶期间苗、定苗、中耕和除草1次，拔节期除草1次。

1.3 性状指标测定

开花期从各处理中选取3株植株(长势一致，有代表性)挂牌，统计单株总叶片数(Total number of leaves,TNL)；利用游标卡尺测量茎粗；利用手持式叶绿素测定仪测定叶绿素含量(Soil and plant analyzer develoment,SPAD)[25]；利用卷尺测量株高、叶面积，计算叶面积指数(Leaf area index,LAI)，玉米单株叶面积：全株所有绿色叶片叶面积之和，玉米叶面积指数：总的玉米叶面积与所覆盖的土地面积的比值[26]。

1.4 产量测定

收获时每个小区各取中间3行，测其地上部青体生物产量，即鲜草产量；取3株样品，105℃杀青半个小时，80℃烘干至恒重，称重。根据样品含水量，折算干物质产量，再折合单位面积干草产量；各处理选取有代表性(长势、穗位、穗大小均匀一致)植株3株测籽粒产量。

1.5 品质测定

因3个播期处理下的‘巡天3号’、‘院军1号’全株含水量过高(均超过70%)，不适宜制作青贮玉米，故只选择了‘德美亚1号’、‘德美亚2号’进行了品质测定。对其烘干粉碎，过18目筛后取样品300 g，由乌兰察布市易马农牧科技有限公司进行品质测定，包括粗蛋白(Crude protein,CP)、酸性洗涤纤维(Acidity detergent fiber,ADF)、中性洗涤纤维(Neutral detergent fiber,NDF)、淀粉(Starch,ST)等品质指标。相对饲用价值(Relative feed value,RFV)=(88.9-0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29[27]。根据国标—青贮玉米品质分级标准(表1)进行分级[28]。

表1 青贮玉米品质分级标准及指标

1.6 数据整理与分析

采用Excel 2010对品质、气象数据进行整理、绘图，利用SPSS 17.0对株高、茎粗、叶面积指数、产量数据进行方差分析、多重比较等统计分析。

2 结果与分析

2.1 冀西北坝上地区青贮玉米生育期内气象条件

冀西北坝上地区生长期主要集中在4月—10月上旬左右，由图1可知，2019年与2020年4—10月有效温度分别为3 034.2℃，2 940.8℃，降水量总和为467.5 mm，463.6 mm，本试验2020年5月1日—5月15日播期内有效温度与降水量分别为177.5℃，9.4 mm，2020年雨热条件配合好，适宜青贮玉米生长。

图1 2019-2020年青贮玉米日均温和降雨量的变化

2.2 不同播期对青贮玉米农艺性状的影响

由表2可知，‘德美亚1号’、‘巡天3号’株高在S2播期下最高，差异显著(P<0.05)，‘德美亚2号’株高、茎粗S1播期下最高，差异显著(P<0.05)，‘巡天3号’3个播期下株高显著高于同播期其他品种(P<0.05)，‘院军1号’次之；茎粗除‘德美亚1号’外，均以S1播期下最粗。

表2 不同播期下各青贮玉米品种的农艺性状表现

2.3 不同播期对青贮玉米品种叶面积指数(LAI)的影响

由表3可知，‘院军1号’、‘德美亚2号’在S1播期下叶面积指数最高，差异显著(P<0.05)；‘德美亚1号’在S1，S3播期叶面积指数均低于同播期其他品种；‘巡天3号’的叶面积指数均显著高于其他品种(P<0.05)，在S3播期下叶面积指数最高；‘院军1号’在3个播期下的叶面积指数含量值仅次于‘巡天3号’。

表3 不同播期下青贮玉米品种叶面积指数的表现

2.4 不同播期对青贮玉米干草产量的影响

由表4可知，同一播期下，不同品种间产量差异显著，S1，S3播期下‘院军1号’干草产量均显著高于同播期其他品种(P<0.05)，在S1播期下干草产量最高；‘德美亚1号’、‘德美亚2号’均以S2播期下干草产量最高,差异显著(P<0.05)；‘巡天3号’在S2播期下干草产量最低,差异显著(P<0.05)。

表4 不同播期下各青贮玉米品种的产量分析

2.5 播期对青贮玉米品质的影响

由表5可知，将各青贮玉米品种的品质指标与国标—青贮玉米品质分级标准(表1)进行对比，S2，S3播期下的‘德美亚1号’可达到2级品质品种，S1播期下的‘德美亚1号’可达到3级品质品种。S1，S2播期下的‘德美亚2号’均可达到1级品质品种，S3播期下的‘德美亚2号’可达到3级品质品种。

表5 不同播期处理下各青贮玉米品种品质等级

2.6 叶片性状与产量、品质的相关性分析

由表6可知，‘德美亚1号’中LAI，SPAD，TNL与CP呈极显著负相关(P<0.01)，‘德美亚2号’的SPAD与CP差异显著(P<0.05)。生产中，株型适中的‘德美亚1号’的LAI，SPAD含量均低于植株通透的‘德美亚2号’，‘德美亚2号’对光的接收面略强，有利于SPAD，LAI的提高，因此认为株型差异是导致叶片性状对2品种CP含量影响差异的根本原因。‘德美亚2号’SPAD与籽粒产量呈正相关(P<0.05)，与ADF，NDF呈极显著负相关(P<0.01)，‘德美亚1号’的SPAD，TNL与干草产量呈显著正相关(P<0.05)，2个品种间存在一定差异，这可能是品种与播期共同作用所致。

表6 叶片性状对青贮玉米产量、品质性状的相关性分析

3 讨论

3.1 播期、品种特性和产量的影响

青贮玉米的农艺性状、生物产量是受多基因控制的数量性状[29]，生产试验中，‘德美亚1号’属株型适中、抗倒伏的品种，‘院军1号’属株型半紧凑、抗倒伏的品种。本研究认为，随播期的推迟，‘德美亚1号’株高、茎粗、叶面积指数、产量呈先上升再下降的趋势，以S2播期下最高；‘院军1号’以S1播期下株高、茎粗、叶面积指数、产量最高。可见青贮玉米随株高的增高，产量可明显提高，与李波[30]、戚长秋等[31]研究结果一致，指出株高是影响产量的第一个重要因素，植株越高则生物产量越高，青贮玉米株高与产量密切相关。‘德美亚2号’属植株通透、抗逆性好、早熟品种，‘巡天3号’属株型紧凑、抗倒伏能力强、早熟品种。随播期推迟，品种不同，农艺性状与产量表现也不同，‘德美亚2号’株高、茎粗、叶面积指数以S1播期下最高，S2播期下产量较高；‘巡天3号’以S3播期下叶面积指数、产量最高，S2播期下株高最高。本试验认为，株型较紧凑、矮杆、早熟的品种株高与产量没有相关性。王宁等[32]以高秆、株型紧凑的青贮玉米品种‘科玉188’为试验材料，认为产量与株高、叶面积指数呈极显著正相关，与本研究研究结果不一致，可能是试验材料品种特性不同所致。

适当调整播期，改变青贮玉米生育期内光照和温度等气候因素，是实现玉米高产的关键[33-34]，在冀西北坝下地区，袁慧敏等[35]发现在4月中旬播种较其他播期产量高、品质优。许瀚林等[36]认为在4月30日—6月30日随播期的推迟，生物产量均有所降低。本研究中，随播期的推迟，‘德美亚1号’、‘德美亚2号’产量均表现先上升再下降的趋势，与于润知等[37]研究结果一致。‘院军1号’、‘巡天3号’产量随播期的推迟呈先下降再上升的趋势，许瀚林等[6]于2018，2019年5月10日在本试验站研究产量表现为：‘院军1号’>‘巡天3号’>‘德美亚1号’，与本研究中播期为5月12日的3品种产量表现结果一致。以农艺性状与产量来看，‘院军1号’为较适宜在坝上地区种植的品种，与许瀚林[6]研究结果一致。潘蒙英健等[5]在黄淮海地区以‘WK702’、‘奥玉青贮5102’、‘青贮祥糯606’、‘金阳光315’为试验材料设置春播及夏播，袁慧敏等[35]在冀西北坝下地区设置播期4月15日、4月30日、5月20日、6月10日、6月30日，以‘中元单32’、‘豫青贮23’、‘大京九26’为试验材料，结果表明随着播期的推迟干物质产量均有所降低，与本研究结果不一致。本研究认为，不同地区、播期、品种均是使青贮玉米农艺性状、产量产生差异的重要因素。‘院军1号’虽在5月2日表现高产，但由于坝上地区无霜期时间较短等特殊的生态环境导致植株含水量过高，无法对其青贮利用，因此未进行品质分析，有待对其开展进一步研究。

3.2 播期对青贮玉米品质的影响

青贮玉米营养价值较高，优质青贮玉米品种具有较高的蛋白质含量、适宜的干物质产量、能量高等特征[38]。高产优质的青贮玉米品种对我国牧业发展具有重要意义[39]。本研究认为‘德美亚1号’随播期的推迟，粗蛋白含量表现为先下降再上升的趋势，S1，S3播期下的粗蛋白含量最高为8.9%，与许佳琦等[40]以“株型紧凑，叶片分布合理,茎秆坚韧”的‘德美亚3号’为试验材料，研究认为适当早播能够有效增加粗蛋白质含量的研究结果一致。‘德美亚2号’的粗蛋白含量随播期的推迟而降低，S1，S2播种可使‘德美亚2号’达到国家1级品质品种，S2播期下相对饲用价值达到最高，与邢江会等[41]认为的粗蛋白含量随着播期的推迟而降低的研究结果一致，综上，由于坝上地区特殊的生态条件，为满足青贮玉米生育期所需，提高产量，改善品质的基础上，播期不宜过晚[42]，与潘蒙英健[8]在黄淮海地区认为的播种期提前可提高其品质结果相一致。

‘德美亚1号’、‘德美亚2号’2品种在不同播期下品质表现不一致，‘德美亚1号’在3个播期下可达到3级、2级、2级品质品种，‘德美亚2号’在3个播期下可达到1级、1级、3级品质品种。本研究认为，不同品种、生态环境、播期下青贮玉米营养品质等级均表现不一致，株型适中，中度紧凑的品种，晚播有利于品质的改善；植株通透、秆矮、早熟、抗逆性好的品种早播或晚播均不利于品质的提高，这与尤育品等[43]认为的品种、收获期、生育期等均可使品质产生差异的研究结果类似。

4 结论

为找出适合坝上地区种植的青贮玉米品种，综合不同播期下青贮玉米品种的农艺性状、产量、品质分析得出，因品种、地域环境及播种期的不同，产量与品质也会存在差异。‘德美亚1号’属株型适中、抗倒伏、适合密植、生育期短品种，在S2(5月7日)播期下种植，表现出株高和产量最高、RFV较高，草品质达国标2级，可优先在坝上推广。其次是‘德美亚2号’，该品种属植株通透、秆矮、早熟、抗逆性好的品种，在S2(5月7日)播期下种植产量较高，RFV最高，草品质达国标1级。