宽窄行种植对青贮玉米光合特性、产量和品质的影响

殷建军，郭庆瑞，郭凤琴，张小娟，王 力

（山西农业大学高寒区作物研究所，山西大同 037008）

青贮玉米的果穗和茎叶都是优质饲料，是公认的饲料之王，具有很高的饲养价值[1]。青贮玉米在畜禽饲料中占有极高的地位，作为发展畜牧业的优质饲料来源，有着广泛的应用价值和前景[2]。除青贮玉米外，可以作为青贮饲料的作物还有很多，如豆科作物、麦类作物、饲草高粱等，但普遍存在产量低、营养不全等问题。青贮玉米的饲用价值较高，如1.00 kg青贮玉米的饲用价值相当于1.30 kg大麦、1.35 kg燕麦和1.50 kg稻谷的饲用价值[3]。晋北高寒冷凉区位于“镰刀弯”地区和北方农牧交错带，也属“粮改饲”试点区，随着奶牛养殖规模的扩大，对青贮玉米的品质及产量潜力也提出新的要求。为了推动农业农村部关于种植业结构调整的政策，同时为了适应晋北高寒冷凉区畜牧业迅速发展的需求，青贮玉米产业发展已成为当务之急[4-6]。通过调研发现，晋北高寒冷凉区种植青贮玉米普遍采用的是均匀垄种植法，已不适应青贮玉米发展的需求。随着种植密度的增加，青贮玉米产量降低、品质变差，出现倒伏，造成青贮玉米生物学产量下降，不仅影响鲜重产量，还影响机械收获[7]。因此，在密度增大的情况下，选用合理的宽+窄种植模式对晋北高寒冷凉区青贮玉米栽培是非常迫切和必要的。本试验以晋北高寒冷凉区大面积种植的青贮玉米品种大京九23为供试材料，设置不同宽+窄行种植模式，旨在筛选适宜晋北高寒冷凉区青贮玉米的种植模式。

1 材料和方法

1.1 供试材料与试验设计

1.1.1 试验地基本情况

试验地设在山西省农业大学高寒区作物研究所毛皂试验地，地处北纬 39°94′，东经 113°27′，海拔1 009.0 m；年平均气温7.0℃，≥10℃积温2 650～2 780 ℃，无霜期 127～136 d，安全生育期 126～141 d，玉米全生育期降水量350～450 mm[8]；土壤为砂壤土，有机质含量0.92%～0.99%、全氮含量0.048%～0.059%、速效磷含量 4.5～16.4 mg/k[9-10]。

1.1.2 供试品种

供试品种为晋北高寒冷凉区大面积种植青贮玉米品种大京九23。

1.1.3 试验设计

试验于2021—2022年进行，采用随机区组试验，小区面积 300 m2（20 m×15 m），密度统一为75 000株/hm2，设宽+窄行种植模式，株距为0.20 m，行距设置分别为 65 cm+65 cm、80 cm+50 cm、90 cm+40 cm、100 cm+30 cm，重复3次。播种前施尿素250 kg/hm2、过磷酸钙100 kg/hm2、氯化钾125 kg/hm2，作为底肥一次性施入[11]。在玉米大喇叭口期、抽雄吐丝期、灌浆期分别测定叶绿素含量、叶面积指数、光合速率（Pn）[12]。乳熟期测定株高、穗位高、茎粗，收获时测定鲜重、倒伏率，收获时取样进行品质分析。

1.2 测定指标与方法

1.2.1 叶绿素含量、光合速率、叶面积指数

每个生育时期在测产行选取株形整齐一致的植株，采用Yaxin-1260叶绿素仪，在晴天10：00时测定，连续测定10株叶绿素含量，取平均值，每株测定误差小于5%[13]；采用C1310光合测定仪测定光合速率。

1.2.2 株高、穗位、茎粗

玉米乳熟期在小区测产行连续取10株测定株高、穗位高、茎粗，取平均值[15]。

1.2.3 倒伏率、鲜重、干重

在小区测产行，从地上15～20 cm处全部刈割称鲜重，换算成公顷产量[16]。取部分样品切段，取1.0 kg装布袋，放置烘箱105℃杀青30～60 min，然后在70℃恒温烘干至恒重，计算干物质产量[17]。

1.2.4 品质分析

取代表性样品，委托集宁乌兰察布易马农牧科技有限公司测定粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、粗淀粉含量[18]。

1.3 数据分析

运用Excel 2010软件制图，SPSS 18.0统计学软件进行数据统计和分析。

2 结果与分析

2.1 不同宽+窄行种植模式各生育时期叶绿素含量的比较

由图1可知，大京九23同一种植模式不同生育时期叶绿素含量变化规律一致，随着生育时期的推进，叶绿素含量均呈先升高后降低的变化规律，表现为：抽雄吐丝期＞大喇叭口期＞灌浆期，叶绿素含量最高出现在抽雄吐丝期，且与灌浆期相比（100 cm+30 cm种植模式除外）差异显著（P＜0.05）。相同生育时期不同宽+窄行种植模式下，90 cm+40 cm的叶绿素含量最高，但与其他宽+窄行种植模式相比差异不显著（P＞0.05）；不同宽+窄行种植模式叶绿素含量变化规律为90 cm+40 cm＞80 cm+50 cm＞65 cm+65 cm＞100 cm+30 cm。从整体来看，叶绿素含量最高出现在抽雄吐丝期、宽+窄行种植模式为90 cm+40 cm，且高于其他生育时期、其他宽+窄行种植模式。

图1 不同宽+窄行种植模式各生育时期叶绿素含量Figure 1 Chlorophyll content in growth periods under different width+narrow modes

2.2 不同宽+窄行种植模式各生育时期叶面积指数的比较

由图2可知，大京九23同一种植模式不同生育时期叶面积指数变化规律一致，随着生育时期的推进，叶面积指数均呈现先升高后降低的变化规律，表现为：抽雄吐丝期＞灌浆期＞大喇叭口期，叶面积指数最高出现在抽雄吐丝期，但与其他生育时期相比差异不显著（P＞0.05）。相同生育时期不同宽+窄行种植模式以90 cm+40 cm叶面积指数最高，且与其他宽+窄行种植模式（65 cm+65 cm大喇叭口期除外）相比差异显著（P＜0.05）；不同宽+窄行种植模式叶面积指数变化规律为90 cm+40 cm＞65 cm+65 cm＞80 cm+50 cm＞100 cm+30 cm。从整体来看，叶面积指数最高在抽雄吐丝期、宽+窄行种植模式为90 cm+40 cm，且显著高于其他生育时期、其他宽+窄行种植模式（65 cm+65 cm大喇叭口期除外）。

图2 不同宽+窄行种植模式各生育时期叶面积指数Figure 2 Leaf area index in growth periods under different wide+narrow modes

2.3 不同宽+窄行种植模式各生育时期光合速率（Pn）的比较

由表1可知，不同宽+窄行种植模式下，随着生育时期的推进Pn均呈先升高后降低的变化规律，表现为：抽雄吐丝期＞大喇叭口期＞灌浆期；不同生育时期，90 cm+40 cm的Pn均比其他宽+窄种植模式高，且差异显著（P＜0.05）。

表1 不同宽+窄行种植模式各生育时期Pn比较Table 1 Comparison of Pn in growth periods under different wide+narrow modes单位：μmol/（m2·s）

2.4 不同宽+窄行种植模式收获期各性状及产量比较

由表2可知，90 cm+40 cm模式与其他宽+窄种植模式相比，青贮玉米品种大京九23的株高、茎粗、鲜重和干重均增加，倒伏率降低，其中株高增加了2.04%～5.98%、茎粗增加了4.76%～14.88%、鲜重增加了10.41%～18.62%、干重增加了9.71%～24.04%，倒伏率降低了33.5%～311.0%，且差异显著（P＜0.05）。

表2 不同宽+窄行种植模式收获期青贮玉米品种大京九23各性状及产量比较Table 2 Comparison of characters and yield of silage maize variety Dajing Jiu23 under different wide+narrow modes at harvest stage

2.5 品质分析

按照国家青贮玉米品种品质分级标准[19]，对不同宽+窄行种植模式的青贮玉米进行品质分析。由表3可知，90 cm+40 cm、65 cm+65 cm、80 cm+50 cm种植模式的青贮玉米品质均符合国家品质一级标准，品质综合分级为国家青贮一级；100 cm+30 cm种植模式的酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维符合国家品质二级标准，品质综合分级为国家青贮二级。

表3 品质分析Table 3 Analysis of silage quality

3 结论与讨论

青贮玉米产量与叶绿素含量、叶面积指数、光合速率（Pn）相关，光合作用的强弱决定着玉米产量的高低，最大限度地利用光能进行玉米种植是育种家一直探讨的问题[20]。本试验研究发现，同一种植密度下，不同宽+窄行种植模式青贮玉米对光能的利用具有一定的差异，这与前人的研究结果一致。曾苏明等[21]研究发现，不同宽+窄行种植模式对玉米出苗、生育期没有影响或影响不大，但对叶面积指数、穗位高、茎粗、植株干重影响显著；高亚男[22]研究发现，玉米生育后期田间平均光照强度小行距处理优于大行距处理，50、70 cm行距下的LAI显著高于65、60 cm行距处理，保持了更大的光合叶面积。50 cm和70 cm行距下玉米叶片叶绿素含量、希尔反应活力及磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活性均保持在较高的生理水平，在光合作用中原初反应、光反应和暗反应的各个阶段都保持了较高的活性，共同作用表现为较高的光合速率。张晓丽[23]研究发现，在一定的密度条件下，随着行距的增大株距缩小，株高增加、茎粗变细、茎秆基部硬度、抗折力和植株的抗拉力显著下降。本试验中，青贮玉米品种大京九23各生育时期叶绿素含量、叶面积指数、光合速率（Pn）变化规律一致，均随着生育时期的推进，呈现先升高后降低的规律变化，表现为：抽雄吐丝期＞大喇叭口期＞灌浆期，叶绿素、叶面积指数、光合速率（Pn）含量最高出现在抽雄吐丝期；但在各个生育时期，不同宽+窄行种植模式，均以90 cm+40 cm含量最高，且与80 cm+50 cm、65 cm+65 cm、100 cm+30 cm有显著差异。90 cm+40 cm种植模式的株高、茎粗、鲜重和干重产量均增加，倒伏率降低，且与其他宽+窄行种植模式差异显著。按照国家青贮玉米品种品质分级标准，90 cm+40 cm、65 cm+65 cm、80 cm+50 cm模式下种植的青贮玉米品质均符合国家品质一级标准，综合分级为国家青贮品质一级。综合青贮玉米品种大京九23的光合特性、鲜重、品质，种植密度在75 000株/hm2时，90 cm+40 cm是青贮玉米品种的最佳种植模式，适宜在晋北高寒冷凉区应用。