品种及收获时间对青贮玉米营养组成的影响

周文静，李文娟，郭 涛，李 飞，潘发明，翁秀秀，代露茗，李发弟

（1. 兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室 / 兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室 / 兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州 730020；2. 中化现代农业有限公司, 北京 100032；3. 甘肃省农业科学院, 甘肃 兰州 730070）

青贮玉米(Zea mays)是反刍动物生产的重要粗饲料来源，具有生物产量高、淀粉含量高、可利用能量水平较高、青贮性能好、适应性强等特点，在我国各地广泛种植[1]，我国北方传统玉米产区种植的青贮玉米品种主要以饲用或粮饲兼用品种为主。植株生物量和营养品质均受玉米品种和收获时期的影响[2-3]。Bal 等[4]研究表明，玉米籽粒的乳线达到2/3 时是制作玉米青贮的最佳时期，与Filya[5]研究一致；Johnson 等[6]在青贮玉米成熟度与加工对玉米青贮营养价值影响的研究中指出，成熟早期玉米植株营养成分变化最大；在成熟度对玉米青贮发酵品质的研究中发现，随着成熟度从乳熟期到2/3 乳线期，玉米青贮中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)和酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)含量降低[7]；Phipps 等[8]研究了成熟度对玉米青贮营养价值以及泌乳奶牛采食量和产奶量的影响，发现当玉米植株的干物质含量增加到380 g·kg−1时，干物质采食量(dry matter intake, DMI)和乳产量以及乳蛋白产量有下降趋势。品种对玉米植株营养品质起关键作用[9-10]。近年来，国家推进“粮改饲”发展战略，在西北寒旱区推广青贮玉米种植，支撑奶牛、肉牛、肉羊产业发展，河西走廊是甘肃省牛羊养殖重要的基地，需要大量青贮饲料满足产业发展对优质粗饲料的需求，但当地属温带大陆性干旱气候，降水较少，物候条件特殊，适合当地种植的青贮玉米品种和刈割时间并不明确。因此，本研究选择了23 个青贮玉米品种在民勤县种植，研究不同品种玉米植株乳熟期和蜡熟期的营养动态，为选择合适的品种种植并确定适宜的收获时间提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

民勤县地处甘肃省河西走廊东北部，地理位置101°49′41″～104°12′10″ E、38°3′45″～39°27′37″ N。属温带大陆性干旱气候，冬冷夏热，降水稀少，光照充足，昼夜温差大，年均降水量为127.7 mm，年均气温8.8 ℃，≥10 ℃有效积温3 256 ℃·d，无霜期157 d。

1.2 试验设计

于2018 年5 月18 日-10 月15 日 在 民 勤 县 种植了23 个青贮玉米品种，品种分别为‘金岭1804’(J1804)、‘金 岭1820’ (J1820)、‘金 岭1824’ (J1824)、‘金岭1825’ (J1825)、‘金岭17’ (J17)、‘金岭10’ (J10)、‘金岭27’ (J27)、‘金岭67’ (J67)、‘金岭1818’ (J1818)、‘金 岭37’ (J37)、‘金 岭1815’ (J1815)、‘金 岭1819’(J1819)、‘金 岭1814’ (J1814)、‘金 岭1823’ (J1823)、‘宁和1506’ (N1506)、‘铁研53’ (T53)、‘中单29’ (Z29)、‘东单60’ (D60)、‘屯玉168’ (T168)、‘金刚50’ (JG50)、‘宁青’(N108)、‘正大’(ZD12)和‘渝青玉3’号(YQY3)。试验期间，每个品种种植4 个小区。

1.3 样品采集

于播种后107 d 开始采样，每5 d 采一次，共采集5 次，采样时间依次为播种后107、112、125、130 和135 d (其中在第2 次采样后由于天气等原因的影响中间间隔了13 d)。在播种后120 d 时测全株鲜产，测产之后产量低于57 000 kg·hm−2的品种不再继续采样。样品采集及测产根据小区种植面积按比例划分为25 等份，选择第13 等份中心为取样点，每个取样点0.5～1.0 m2，将此范围内的青贮玉米距地面10～15 cm 处收割，称重，记录重量用于测产；铡短混合得原始样品，四分法分至所需样品量。

1.4 试验田管理

各品种种植前在试验田施足基肥，施肥量200～300 kg·hm−2(有机肥)；试验期间在苗期、拔节期和穗期追肥(追肥量约为总施肥量的40%)，井水滴灌。

1.5 测定指标及方法

将所采集的样品于105 ℃迅速杀青30 min，然后于65 ℃烘干48 h 并置于外界回潮24 h，称重粉碎过1 mm 筛。风干样品中的干物质(dry matter, DM)与粗灰分(Ash)使用全自动水分灰分仪(prepASH-340，瑞士)测定，粗蛋白(crude protein, CP)利用凯氏定氮法测定，中性洗涤纤维(neutral detergent fiber, NDF)与酸性洗涤纤维(acid detergent fiber, ADF)利用全自动纤维仪(Ringbio R-2000，中国)测定，淀粉(starch)利用近红外光谱分析仪(FOSS-DS2500F，丹麦)分析测定。相对饲喂价值(relative feed value, RFV)计算公式如下：

式中：DDM为可消化干物质(digestible dry matter)。

1.6 统计与分析

用Excel 2017 软件对试验原始数据进行整理，采用SPSS 25.0 软件中单因素ANOVA 分析各个青贮玉米品种不同收获时期产量和品质指标间的差异性，采样Duncan 法进行多重比较。在0.05 和0.01水平上进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种青贮玉米的产量和干物质含量

不同品种青贮玉米在播种后120 d 时测定全株产量，产量在57 000 kg·hm−2的品种有14 个，分别为J1804、J1820、J1824、J1825、J17、J10、J27、J67、J1818、J1815、J1819、J1814、N1506 和Z29 (图1)。产量在前三位的分别为J10 (72336.95 kg·hm−2)、J27 (73892.58 kg·hm−2)和J67 (72 336.95 kg·hm−2)。

图1 不同品种青贮玉米产量Figure 1 Yields of different silage maize varieties

各品种全株青贮玉米在不同生长时间DM 的含量均有极显著差异(P＜ 0.001)，均以播种后135 d 时最高，其中Z29 达52.96%；J67 最低(30.84%) (表1)。J1804在播种后112 和125 d 变化不显著(P＞ 0.05)，J1820在播种后112、125 和130 d 无显著变化，J1825 和J67 在播种后107 和112 d 无显著变化，J17、J1814、N1506 和Z29 均在播种后125 和130 d 无显著变化。

表1 不同生长时间全株青贮玉米干物质含量Table 1 Dry matter content in silage maize at different growth periods%

2.2 不同品种青贮玉米的营养品质

生长时间对不同品种全株青贮玉米的粗灰分含量有极显著影响(P＜ 0.01) (表2)。J1804、J1815、J1814和Z29 粗灰分含量在播种后125 d 最高，J1820、J1825和J27 播种后135 d 粗灰分含量极显著高于其他时间(P＜ 0.01)，J1824、J1819 和N1506 在 播 种 后112 d 粗灰分含量最高，J17、J10 和J67 在播种后130 d 粗灰分含量最高。J1815 和J1814 在播种后112 和125 d 的粗灰分含量无差异(P＞ 0.05)，均高于其他生长时间。而J1818 在播种后112、130 与135 d 的粗灰分含量无差异，但高于其他时期。

表2 不同生长时间全株青贮玉米粗灰分含量Table 2 Ash content in silage maize at different growth periods%

生长时间极显著影响不同品种NDF 含量(P＜ 0.01)(表3)。J1804、J1818、J1815、J1814 和N1506 的NDF 含量在播种后107 d 极显著高于其他时间(P＜ 0.01)，J1824、J1825、J10、J67 和J1819 在播种后112 d 极显著高于其他时间，J1820、J17 和Z29 的NDF 含量在播种后135 d 为最高。J27 品种的NDF 含量在107、112 和135 d 显著高于其他时期(P＜ 0.05)。

表3 不同生长时间全株青贮玉米中性洗涤纤维含量Table 3 Neutral detergent fiber (NDF) content in silage maize at different growth periods%

不同品种青贮玉米在不同生长时间ADF 含量差异极显著(P＜ 0.01) (表4)。J17、J27、J1818、J1815和N1506 在播种后107 d 极显著高于其他时期(P＜0.01)，J1804、J1825、J10、J67、J1819 和J1814 在播种后112 d 时最高，J1820 在播种后130 d 时极显著高于其他时期，Z29 在播种后135 d 时极显著高于其他时期。而J1824 在播种后107、112、125 和135 d 无显著差异(P＞ 0.05)，均极显著高于播种后130 d 的。

表4 不同生长时间全株青贮玉米酸性洗涤纤维的含量Table 4 Acid detergent fiber (ADF) content in silage maize at different growth periods%

青贮玉米生长时间显著影响不同品种全株玉米CP 的含量(P＜ 0.05) (表5)。J1804 和J67 在生长期播种后107 d 获得的CP 含量最高，J1824、J1818和N1506 在播种后112 d 时最高，J1815 在播种后130 d 时显著高于其他生长时期，在播种后135 d 时CP 含量最高的品种为J1820、J17 和J10。J1825 在107、112 和125 d 无显著变化(P＞ 0.05)，但均极显著高于其他时间(P＜ 0.01)，J27 在播种后112、130和135 d 显著高于其他时期，J1819 在播种后130 d时极显著低于其他4 个时期，J1814 在播种后107和112 d 时CP 含量较高，Z29 从播种后107 d 开始，CP 含量变化呈先下降后上升再下降的趋势。

表5 不同生长时间全株青贮玉米粗蛋白质含量Table 5 Crude protein (CP) content in silage maize at different growth periods%

生长时间对不同品种青贮玉米全株淀粉含量有极显著影响(P＜ 0.01) (表6)。其中J1804 和J1814 在播种后112 d 淀粉含量最高，分别为32.83%和35.22%，J17 和J1815 在播种后135 d 淀粉含量最高，而J27 则是在播种后125 d 淀粉含量最高(P＜ 0.01)，其余品种淀粉含量均在播种后130 d 极显著高于其他时间。产量在72 000 kg·hm−2以上的品种有J27、J10和J67，淀粉含量分别在播种后125、130 和130 d达到峰值，分别为41.37%、40.26%、43.99%。

表6 不同生长时间全株青贮玉米淀粉含量Table 6 Starch content in silage maize at different growth periods%

RFV 位于前三的青贮玉米品种分别为J1815、J1804 和N1506，收获时间分别为130 d (213.32)、130 d (200.24)和125 d (195.88) (表7)。

表7 不同生长时间全株青贮玉米相对饲喂价值Table 7 Relative feed value of whole corn silage at different growth periods

3 讨论

全株青贮玉米DM 含量是决定适时刈割的重要因素，植株水分含量过多，会导致养分流失，梭菌繁殖，玉米籽粒的淀粉含量还较低，影响玉米青贮发酵品质[11]；植株DM 含量过高，在青贮装窖时不易压实，使得厌氧程度降低，引起霉变，并且此时玉米成熟度已经较高，其纤维含量过高，青贮品质降低[12]。

本研究中，不同品种青贮玉米全株DM 含量均在播种后135 d 时达到最高，这与其他研究结果一致[13-14]。郝玉兰等[15]在对不同生育时期青贮玉米主要性状变化规律的研究中发现从抽雄开始至抽雄后60 d，随着生长期的延长，DM 含量不断增加，在抽雄后60 d 时达到最高。王运涛等[16]研究发现，随着成熟度的增高，青贮玉米DM 含量显著增高。朱慧森等[17]在探讨收获时期对青贮玉米的生产性能和青贮品质的影响时发现，收获时期对青贮玉米DM 有显著影响，生长时间越长，植株中DM 含量越高，这均与本研究结果一致。作物根系吸收水分的能力和叶片合成能力、环境因素以及品种因素都会影响植株中DM 含量[18]。本研究中，在播种后112 d时J1824、J1820、J1814、N1506 和Z29 干物质含量均高 于30%；125 d 时的J1820、J1824、J1825、J1814、N1506、Z29 和 J1815 干物质含量高于30%；J1804、J1820、 J1824、 J1825、 J10、 J1815、 J1814、 N1506 和Z29 干物质含量高于30%； 播种后135 d 时所有品青贮玉米干物质均高于30%，上述时期可作为各品种刈割的依据。

本研究中，只有J1820、J17、J27 和Z29 的NDF含量在播种后135 d 有所升高，其余品种均呈下降趋势。朱顺国等[19]研究表明，收获时间对玉米植株NDF 和ADF 含量均有显著影响。前人研究表明，玉米植株成熟度(收割时间)、玉米品种以及植株遗传背景显著影响玉米秸秆中的NDF 含量[20]。玉米秸秆中NDF 含量随着收获时期的延长显著增加，随着收获时间的延长，秸秆中的NDF、ADF、酸性洗涤木质素(acid detergent lignin, ADL)含量上升[21]，这与本研究大部分品种的结果不一致。这可能是由于玉米在抽穗时，开始形成籽粒，籽粒在整株植株中的比重越来越大，而茎秆和叶片随着成熟度的不断增加，水分越来越少，在整株植株中所占比重也就越小，而NDF 主要在茎秆和叶片中，整个过程中玉米籽粒不断生长发育，因而NDF 的含量在整株玉米中没有呈现上升趋势，反而有下降趋势[22]。

前人研究表明品种对玉米ADF 含量有影响[19]，本研究结果发现，J1824 和Z29 的ADF 含量在后期增高，这与赵丽华[21]研究结果一致，其余品种的ADF 含量均随收获时间的延长呈下降趋势，除了品种因素，也可能与玉米籽粒不断生长发育过程中增加了在整株玉米中的比重，秸秆水分减少，在整株中比例下降有关[22]。

CP 是动物饲料中重要的营养物质，Crawford 等[23]研究表明，大约在授粉中期，玉米整株的上部和下部氮含量最大；授粉期玉米植株中氮含量最高[24]。在本研究中随青贮玉米生长时间的延长，不同品种青贮玉米CP 含量呈现出不同营养动态变化。这可能是由于不同品种基因型不同、生育期不同，氮沉积时间不一致[25-27]。

Ash 含量反映了饲料中矿物质的含量[28]。本研究中，不同品种Ash 在不同收获时期呈不同变化趋势，这可能与不同品种生育期不同，矿物质元素的积累、营养物质的转化以及供应方式的不同有关[29]。

淀粉是植物利用空气中的二氧化碳与水和光合作用合成的产物[30]，有研究表明，青贮玉米在完熟期的淀粉含量低于蜡熟期[7,18]。本研究中，大部分品种在播种后130 d 淀粉含量表现出最高，在135 d时有下降趋势，可是由于播种后135 d 时已经接近完熟期，因此其淀粉含量低于播种后130 d。而个别品种(J1804、J27 和J1814)没有表现出以上规律，淀粉含量在播种后112 和125 d 表现为最高，之后随着生长时间的延长而下降，与其他品种未在同一生长时期表现相同的规律，可能是由于品种不同，因而其生育期不同，在播种后112 和125 d 可能已经达到了蜡熟期，而在播种后130 d 已经接近完熟期。玉米植株中淀粉的含量变化还与植株生长过程中养分的沉积特点与速率有关，而淀粉的沉积速率在生长后期(蜡熟期至完熟期)较慢[31]。此外，全株玉米中淀粉含量也是确定适合收获时间的依据，一般全株玉米淀粉含量高于30%玉米青贮的品质较好，本研究中J27 在播种后107 d、J1804 和J1814 在播种后112 d 淀粉含量高于30%；J1824、J17、J67 和J1814 在 播 种 后125 d 淀 粉 含 量 高 于30%；J1820、J10 和J1818 淀粉在播种后130 d 时含量高于30%；Z29 在130 d 时淀粉含量高于30%，上述时间可作为各品种全株青贮玉米刈割时间。

4 结论

23 个玉米品种在播种后120 d 时测产，产量列前3 的品种分别为J27、J10 和J67，产量分别为73892.58、72336.95 和72 336.95 kg·hm−2。依据全株青贮玉米产量，推荐在民勤县种植J27、J10 和J67，适宜收获时间分别在播种后125、130 和130 d。

根据各品种青贮玉米淀粉含量与RFV，J1804、J17、J1818 及J1819 最佳收获时间为播种后130 d左右；J1820、J1824、J1825、J1814、N1506 最佳收获时间为播种后112 d 左右；J1815 最佳收获时间为播种后125 d 左右；Z29 最佳收获时间为播种后107 d左右。