青贮玉米不同种植密度的对比试验

高文辉，杨柳，赵利妮，张虹虹，任波，丁玉国，李新春

（1陕西省榆林市榆阳区动物卫生与检疫工作站，陕西榆林 719000；2陕西省榆林市农垦服务中心，陕西榆林 719000；3陕西省榆林市榆阳区动物疫病预防控制中心，陕西榆林 719000；4陕西省榆林市羊产业服务中心，陕西榆林 719000；5陕西省榆林市榆阳区草原工作站，陕西榆林 719000；6北京禾佳源农业科技股份有限公司，北京 100107；7榆林学院生命科学院，陕西榆林 719000）

0 引言

榆林市位于陕西省最北部，毗邻内蒙古自治区，是传统的农牧交错地带，发展草食家畜有着独特的地理优势。2019 年榆林市在深度研判榆林羊产业的自然资源、生物资源、地理区位、文化特点优势的基础上，形成建设“世界级的肉羊生产和优质山羊绒生产基地”的发展共识，提出实施羊子“双千万（即优质绒山羊和以湖羊为主体的肉羊饲养量分别达到一千万只）”工程，以此推动农业供给侧结构性改革[1]。榆阳区作为榆林市农牧产业发展的优势区域，也相应地提出“3+2+X”产业发展战略（其中“2”就是要发展10 万头肉牛、200万只以湖羊为主的肉羊产业）[2]，形成产业链。随着肉牛、肉羊以及绒山羊产业的发展和产业链的延伸，处于产业链上游的草产业的供给能力愈加不足，原本存在的草畜矛盾更加严峻[3-4]。为了解决上述矛盾，实现草畜同步发展，榆阳区近几年来积极落实国家“粮改饲”政策，大力种植青贮玉米、苜蓿等饲草。青贮玉米是全株都可以用来饲喂畜禽的玉米品种，具有生产周期短、产量高、持绿性好等优点[5-6]，可以提高土地的利用率，使农民获得更高的种植经济效益。有人根据生产实践测定，在同一地块一半种青贮玉米，另一半种普通籽粒型玉米，同期播种，同期管理，在收获后进行计算，种植青贮玉米的收入要比种植普通玉米的收入高25%[7]；玉米青贮同时具有饲草贮存营养流失小，富含多种维生素、微量元素，营养价值非常可观[8]；贮存占地面积小、成本低；配套机械收贮可大幅提高工作效率等优点，在规模化养殖牛羊的地方发展很快，榆阳区青贮玉米年种植面积已经达到10000 hm2。种植密度是决定青贮玉米产量的主要因素之一[9-10]，不同玉米品种都有最适种植密度，不仅受地理位置、生态环境和用途等因素影响，也与栽培技术及品种耐密性有关[11]。如何选择种植密度，以获得更高的产量、更高的营养成分，仍然是困扰榆阳区农业科技人员和种植户的一个重要问题。榆阳区位于38°N左右区域，无霜期只有155 d，玉米种植只能一年一茬春播玉米。目前对于春播青贮玉米的研究，主要有春播青贮玉米品种筛选、品种生产性能和适应性方面的研究[12-13]，与本试验最接近的就是鲁珊等[14]的春播青贮玉米不同种植模式的增产效应试验，但是就春播青贮玉米的种植密度试验还未见报到。为此本研究在农村实地调研和青贮玉米品种试验的基础上[15]，选取了近几年种植中表现良好的2 个粮饲兼用青贮玉米品种——‘金刚青贮50’和‘铁研53’，进行不同密度种植试验，以期筛选出当地立地条件下青贮玉米的最适宜种植密度，为当地乃至西北春播玉米区进一步种植推广青贮玉米提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间

试验时间为2021年4月27日—12月10日，其中4月27日—10月7日完成了田间试验、采样和鲜样相关指标的测定工作，10月8日—12月10日完成了样品风干、风干样品相关指标测定、实验室数据测定及数据分析等工作。

1.2 试验材料

试验材料为2个粮饲兼用青贮玉米品种：‘金刚青贮50’，由辽阳金刚种业有限公司生产；‘铁研53’，由北京禾佳源农业科技股份有限公司生产。

1.3 试验地点

试验地——陕西省榆林市榆阳区牛家梁镇转龙湾村(109°39′54″E，38°27′21″N)，位于黄土高原与毛乌素沙漠接壤地带的北部风沙草滩区，该区属中温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温8.8℃，年平均无霜期155 d，年平均风速2.2 m/s，年平均大风12.2 d，年平均沙尘暴6.8 d，年平均降水量383 mm，主要集中在夏季，春冬季降水偏少，气候干燥，多西北风[16]。试验地选取了地势平整，土壤肥力中等且均匀，地下水位高，基本不需要灌溉，有良好排水条件（雨季无积水）的地块作为试验地，该试验地前茬作物为玉米，无严重土传病害，四周无高大建筑物或树木影响。

1.4 试验设计

参照品种种植说明，每个品种各设置4 个种植密度组，分别为52500、60000、67500、75000 株/hm2，每个品种的每一个种植密度设置3 个重复，2 个品种共24个试验小区，每个试验小区面积为30 m2，东西长7.5 m，南北宽4 m。各试验区全为东西走向行。各区组随机排列，同一品种的各密度之间互为对照组。整个试验地四周设置2 m保护行。

1.5 试验方法

1.5.1 播种及田间管理

（1）播种。播种前在整个试验田施了农家肥60 t/hm2、磷酸氢二铵225 kg/hm2作为底肥，于4 月27 日通过拉线绳定行距定株距的方法用点播机精量点播。行距统一为0.5 m，每小区8 行；株距根据种植密度52500、60000、67500、75000 株/hm2计算得出，分别为0.38、0.33、0.3、0.26 cm。播深4～5 cm。翻地前撒施辛硫磷颗粒剂进行地下害虫防治。

（2）田间管理。于出苗时进行了查苗，对缺苗处进行补种。用24 滴异辛酯+乙草胺进行封闭除草，保证试验玉米的正常生长。追肥：追拔节肥，追肥量为尿素150 kg/hm2，占总追肥量的28.6%。施攻穗肥，追肥量为尿素375 kg/hm2，占总追肥量的71.4%。玉米生长期未进行灌溉。7月玉米黏虫危害时，用高效氰菊酯+辛硫磷+氧乐果进行了防治。

1.5.2 取样方法为了完成各项指标的测定任务，测产前制定了青贮玉米密度试验取样方案，分2次取样：第1 次采样用于生物产量、农艺性状的测量以及实验室测定用。采样方法是每个小区随机抽取全株玉米5株，从根部砍下作为样1测定农艺性状；采用同样方法取样5株作为样2送实验室处理。采样时间根据玉米籽粒蜡熟程度（籽粒乳线接近1/2时）和底部枯黄叶片数量情况（3 片左右时）确定，由于品种熟期差异，‘铁研53’和‘金刚青贮50’分别于9月12日和9月17日进行了第1 次采样。第2 次取样主要目的是对2 个品种的成熟籽粒产量进行测量，采样时间是10月7日（青贮玉米籽粒成熟时）。每次取样时，在每小区南、北两边各去除1个边行，然后在余下的6行的每行的东西两边各去除3 株，最后在每小区剩余的株数内，通过Excel随机数字法抽取样本植株。

1.5.3 性状测定方法与步骤

（1）农艺性状指标的测定。第1次取样后，随即对每个样本中的每株玉米的株高、穗位高、绿叶数、黄叶数、茎粗（用游标卡尺测量地上第三节茎部中间的横截面直径[17]，多数玉米该部位横截面为扁圆形，统一取最大直径）、最大叶面积（对果穗附近的最大展开叶的长和最大宽进行测量，最大叶面积=长×宽×0.75）进行测量[18]。

对茎、绿叶（包括叶鞘）、苞叶、黄叶、果穗5个构成部分进行分离，并将茎切短处理后，对茎、叶（包括叶鞘）、苞叶、黄叶、果穗的鲜重分别进行测量，并计算出全株重，然后由全株鲜重推算出各小区的鲜草产量。然后对果穗粗（用游标卡尺测量果穗中间部位的直径）、穗行数、行粒数进行测量。

对每个小区田间农艺性状的各项指标测量完成后，将分离开的样本的各部分收集到网袋内，每个小区独立装1个网袋，贴上标签，吊挂在通风的草棚内进行自然风干处理。

于2021 年11 月17 日（采样后2 个月）对各小区自然风干样的总重、叶（包括风干前的绿叶、叶鞘、苞叶、黄叶）重、茎重、穗重分别进行了测量。

（2）各营养成分产量的测定。第1次取样后，对每个品种的样2进行全株鲜重测量后，再将每个样本铡碎处理，之后按照四分法取1000 g样送榆林学院家畜营养实验室进行营养成分测定。

在实验室，采用中性洗涤剂法测定中性洗涤纤维(NDF)含量，采用酸性洗涤剂法测定酸性洗涤纤维(ADF)含量，采用索氏残留渣法测定粗脂肪(EE)含量，采用凯氏定氮法测定粗蛋白(CP)含量，采用蒽酮-硫酸比色法测定淀粉和可溶性糖的含量，采用高温灼烧法测定粗灰分(Ash)含量。

依据实验室测定的各种营养成分，推算出干物质及各种营养成分的产量，同时参照席军杰等[19]的研究方法，按干物质占30%推算出青贮的产量。

（3）产粮性能指标的测定。第2次取样后，将每个小区成熟后的果穗样本分别装入网袋内，贴上标签，吊挂在通风的草棚内进行自然风干处理40 d后，于2021年11 月17 日对自然风干后的每个样本的果穗进行了脱粒，对籽粒的重量和籽粒的含水量（用水分测定仪）进行了测定，计算出籽粒的干物质重，然后参照中华人民共和国饲料用玉米国家标准(GB/T 17890—2008)中水分含量≤14%的标准，按水分含量占14%（干物质占86%）推算出各小区的籽粒产量。

1.6 数据分析

用Excel 统计各项数值，采用SPSS. 26 软件对不同性状数据进行了显著性检验分析。

2 结果与分析

2.1 农艺性状

本试验中，测得2 个品种不同密度下的整株农艺性状、叶部农艺性状和穗部农艺性状见表1、表2、表3。结果表明：随着种植密度的增加，株高、穗位高略有增高趋势；茎粗、株重有下降趋势。总体看，密度之间的各项农艺性状差异不显著(P＞0.05)。

表1 2个品种不同密度整株农艺性状

表2 2个品种不同密度叶部农艺性状

表3 2个品种不同密度穗部农艺性状

在农艺性状田间测量时，品种内各密度之间相比较，籽粒的蜡熟程度基本差别不大；但品种之间相比较，‘金刚青贮50’的收获生长天数[19](143 d)比‘铁研53’的生育期(123 d)多了5 d，但籽粒的蜡熟度仍然略低于‘铁研53’（‘铁研53’的乳线已略超1/2，但‘金刚青贮50’的乳线还未到1/2）。

2.2 产量

产草量、籽实产量等试验结果见表4、表5。本试验中，随着种植密度增加，2 个品种的干物质、青贮产量、粗脂肪、粗蛋白、无氮浸出物、淀粉、可溶性糖、成熟籽粒等8 项营养物质产量指标均呈增长趋势，且均在种植密度75000 株/hm2时达到最高。干物质产量和青贮产量显著性检验分析情况（二者相同）为：‘铁研53’品种在75000株/hm2密度时，极显著高于在52500株/hm2和67500 株/hm2时(P＜0.01)，显著高于在60000 株/hm2时(P＜0.05)。成熟籽粒产量显著性检验情况为：‘铁研53’品种在75000株/hm2密度时显著高于在52500株/hm2时(P＜0.05)，‘金刚青贮50’品种在75000 株/hm2密度时极显著高于在52500 株/hm2和60000 株/hm2时(P＜0.01)。除上述外，其他差异均不显著(P＞0.05)。

表4 青贮及成熟籽粒产量

表5 各种营养成分产量

2.3 各种营养成分含量

从表6可以看出，在实验室风干样中，随着种植密度的增加，‘铁研53’的粗蛋白、无氮浸出物的含量均略呈下降趋势，粗脂肪、粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的含量均略呈上升趋势，淀粉含量呈现出先增后减趋势，到67500 株/hm2的密度时，达到最高值26.1%；‘金刚青贮50’的粗脂肪、粗蛋白、无氮浸出物、淀粉的含量均呈增长趋势，中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的含量均呈下降趋势，差异均不显著(P＞0.05)。

表6 实验室风干样中各种营养成分含量

2.4 叶重、穗重占比

叶片中蛋白质、矿物质、胡萝卜素等的含量多于茎秆中的含量，所以植物秸秆中叶片的营养价值相对较高[20]。本试验中，在鲜绿状态下，随着种植密度的增加，2 个品种的叶重（包括绿叶、叶鞘、苞叶和黄叶）占茎叶总重的比例都略有下降趋势（表7）；在自然风干状态下，随着种植密度的增加，‘铁研53’叶重（包括绿叶、叶鞘、苞叶和黄叶）占茎叶总重的比例无明显变化趋势，‘金刚青贮50’有下降趋势（表8）。而风干状态下的叶重占比更具有实际意义，因此从叶重占比情况来说，随着种植密度的增加，‘铁研53’的营养品质无明显变化趋势，‘金刚青贮50’的营养品质略有下降。差异均不显著(P＞0.05)。

表7 鲜绿状态各组成部分占比情况

穗部的营养物质最集中，穗部占比越大，营养品质越好。随着种植密度的增加，在鲜绿状态下，‘铁研53’和‘金刚青贮50’的穗重占株重的比例都呈上升趋势（表7）；在自然风干状态下，‘铁研53’穗重占株重的比例无明显变化趋势，‘金刚青贮50’呈上升趋势（表8）。同理风干状态下的穗重占比更具有实际意义，因此随着种植密度的增加，‘铁研53’的营养品质无明显变化趋势，‘金刚青贮50’的营养品质有上升趋势。差异均不显著(P＞0.05)。

3 讨论

3.1 种植密度对单株产量、持绿性、抗倒伏性的影响

本研究结果中，农艺性状随种植密度的变化趋势与于德花等[21]、黄常柱等[22]、李宁等[23]、杨耿斌[24]的研究结果一致。青贮玉米的茎秆越粗大，青贮玉米的单位产量就越大，就越有可能获得高产[25]。李妍妍等[26]研究不同时期具有代表性玉米品种，结果表明：产量与穗粗、穗（粒）干重、穗轴粗、百粒重、叶片宽等呈极显著相关关系；与叶片长呈正相关关系。高鑫[27]研究指出，不同供试品种中，叶面积指数与产量、叶绿素含量均呈显著相关关系，对比其他不同试验指标对产量的相关性分析，发现叶面积指数与产量相关性最好。李波等[28]研究表明，株高、穗位高被观察到和植株的倒伏程度正相关。因此，本研究认为，随着种植密度的增加，单株玉米的产量呈下降趋势；绿叶数虽呈下降趋势，但‘铁研53’的最低值与最高值仅差了0.6片，‘金刚青贮50’的最低值与最高值仅差了1.2 片，表明持绿性虽有下降，但下降幅度不大；理论上抗倒伏性虽有下降，但在当地气象条件下，各试验小区均未出现倒伏情况。持绿性和抗倒伏性的下降都在可承受范围内。

3.2 种植密度对产量的影响

席军杰等[19]研究认为，产量是青贮玉米经济效益的重要决定因素之一，营养物质含量是决定青贮玉米饲喂价值的关键因子之一。在一定密度范围内，群体内干物质量和鲜物质量会随种植密度的增大而增加，并且籽粒产量也随种植密度的增大而增加[29]；在本研究中，随着种植密度的增加，2个品种的干物质、青贮、粗脂肪、粗蛋白、无氮浸出物、淀粉、可溶性糖、成熟籽粒产量等8 项主要营养物质的产量均呈增长趋势，与张吉旺等[29]的研究结果相一致。

3.3 种植密度对营养品质的影响

从中华人民共和国青贮玉米品质分级国家标准(GB/T 25882—2010)可知：在实验室60℃的风干样中，评定青贮玉米品质分级的指标主要有4 项，即中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维、淀粉、粗蛋白的含量；且中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量越低，青贮玉米的品质等级越高；淀粉和粗蛋白的含量越高，青贮玉米的品质等级越高。本试验中，‘铁研53’随着种植密度的增加，粗蛋白含量呈下降趋势，在种植密度75000 株/hm2时最低，为5.7%，比最高值下降了8.1%，但粗蛋白产量呈增长趋势，在75000 株/hm2时最高，达到了1.62 t/hm2，比最低值增长了20%；淀粉的含量在75000 株/hm2时是个中间值，达22.8%，比最高值低了12.6%，但仍然介于一级青贮玉米和二级青贮玉米指标要求之间（一级≥25，二级≥20），对品质的影响较小，同时淀粉的产量也是在75000 株/hm2时最高，比最低值高出33.8%；中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维的含量呈增长趋势，在75000 株/hm2时最高，分别为43.6%、23.1%，分别比最低值增长了4.3%、10.5%，但中性洗涤纤维的含量仍达到了一级青贮玉米指标要求（≤45%），酸性洗涤纤维基本接近一级青贮玉米指标要求(≤23%)，对品质的影响甚小。总之，对照中华人民共和国青贮玉米品质分级国家标准(GB/T 25882—2010)，在本试验中，随着种植密度的增加，‘铁研53’的相对品质有略微下降趋势，但各种植密度下的品质仍然均达到了一级或二级青贮玉米的指标要求，影响较小，相比于蛋白质、淀粉产量的大幅提升，这种相对品质的略微下降在可承受范围内。‘金刚青贮50’的相对品质呈增高趋势，且在75000株/hm2密度时最高。

4 结论

本试验分别从产量、营养物质含量、叶重占比、穗重占比、农艺性状（持绿性与抗倒伏性）等5个方面进行对比，‘铁研53’和‘金刚青贮50’在52500～75000株/hm2范围内，都随着种植密度的增加，总产草量以及总营养量呈上升趋势，且在75000 株/hm2时最高。该结果表明：‘铁研53’和‘金刚青贮50’在榆阳区自然环境下的适宜种植密度都为75000株/hm2。