施氮量和种植密度对青贮玉米产量和品质的影响

陈 琦， 汪兰英， 赵小林， 李永清， 杨希文

（临夏回族自治州农业科学院，甘肃临夏 731100）

青贮玉米作为畜牧业的主要口粮， 其地上部分青绿多汁，营养丰富，经发酵后饲用价值高、适口性强、供应周期长，是畜牧业最重要的饲料来源（吴欣等，2019；张劲柏等，2003；潘金豹等，2002）。青贮玉米的产量和品质取决于优良的品种和适宜的栽培模式， 其中氮肥和种植密度又是玉米栽培高产中最重要的两个影响因素。 氮是作物生长所必需的营养元素之一， 氮肥的施用是保持作物产量和品质的重要手段（张倩等，2020）。随施氮量的增加，玉米产量显著提高，但超过一定阈值则会降低氮肥利用率（王寅等，2016）。密度对不同类型青贮玉米鲜草、干草产量影响显著，也并非越高越好（庄克章等，2019）。 部分研究指出，种植密度的提高，会使玉米生物产量显著增高，但是粗蛋白质、粗脂肪等品质指标含量会降低（王佳等，2021；孙维颖等，2019）。因此，要根据不同的青贮玉米品种探讨适宜的栽培模式。

临夏州属于多民族聚居的高原农牧交错区，对牛羊畜牧产品需求量大， 养殖业也成为了临夏州的特色主导优势产业， 作为牛羊养殖的饲草资源，主要有天然草原草、人工种植草、农作物秸秆，其中玉米秸秆比重达到 60%左右 （穆占中，2020），种养结合是提升产业绿色高效发展的主要方式， 临夏州农业产业结构优化及畜牧业长期稳定都离不开青贮玉米产业的发展 （杨希文等，2019）。 但目前青贮玉米的栽培管理仍属于粗放种植管理模式，因此，本试验在前期品种引种试验的基础上， 选用临夏地区产量较好且主栽的两种青贮玉米品种， 进一步探究相关品种最适搭配施氮量和种植密度，筛选出一套高产、优质青贮玉米配套栽培技术， 为临夏地区青贮玉米发展提供一定的科学依据和理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况 试验地位于甘肃省临夏县北塬乡上石村， 土壤质地为塬地黄麻土， 海拔2020 m，经度103.160933，纬度35.588499。 前茬作物为玉米。

1.2 试验材料 青贮玉米品种铁研53、屯玉168由临夏州农业局种子管理站提供， 该研究的试验材料取自于2021 年青贮玉米品种引种试验筛选、在临夏地区主推的优势品种（陈琦等，2022）。

1.3 试验设计 在临夏县北塬乡上石村试验点开展高效栽培技术研究， 设计不同栽培密度及施肥量的裂区试验，选择两个青贮玉米品种（S1：铁研53；S2：屯玉168），开展3 种不同施肥量的底肥及追肥试验作为主区（A1：0 kg N/hm2；A2：180 kg N/hm2；A3：360 kg N/hm2），5 种不同密度的播种试验作为副区（B1：7.5 万株/hm2；B2：8.25 万株/hm2；B3：9 万 株/hm2；B4：9.75 万 株/hm2；B5：10.5 万 株/hm2）。其中氮肥（尿素）按照底肥施一半，追肥施一半进行处理。磷肥（过磷酸钙：90 kg/hm2）、钾肥（氯化钾：75 kg/hm2），所有处理均按照同一水平撒施，作为底肥一次施入。底肥施入时间为2022 年3 月28 日，追肥时间为2022 年6 月22 日。

1.4 测定项目 株高：在玉米抽雄散粉一周后至灌浆期测量植株自地面到雄穗顶端的高度（cm）。生物产量： 在籽粒乳线达到1/2 ~ 2/3 时进行，每小区收获中间4 行（20 m2）从地上部20 cm 处全株收割。 收获后立即称重，得到小区鲜重产量，折合成产量（kg/hm2）。 品质指标：采用NIRS 技术对饲草营养成分各指标进行分析。 取所有待测样品各100 g， 用旋风磨进一步粉碎过1 mm 筛，用FOSS5000 近红外分析仪（丹麦FOSS 公司）进行光谱扫描（其工作参数为：波长1100 ~ 2500 nm，扫描32 次，谱区间隔2 nm），利用模型计算获得青贮玉米粉碎样品中的粗蛋白质（CP）、中性洗涤纤维（NDF）、酸性洗涤纤维（ADF）和粗淀粉（CS）含量。

1.5 数据分析方法 采用Excel 2010 对基础数据进行整理、计算及作图，利用SPSS 26.0 软件进行方差分析（ANOVA）及多重比较（Duncan），P <0.05 为差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量和种植密度对青贮玉米品种株高的影响 由表1 和图1 可知， 不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的株高差异显著（P <0.05）， 其中A2B4 处理下铁研53 的株高最高，为330.7 cm；A3B5 处理下屯玉168 的株高最高为334.3 cm。 在同一种植密度下， 随着施氮量的增加， 铁研53 和屯玉168 的株高均呈现正相关；其中铁研53 在施氮量达到180 kg N/hm2以上时，株高差异不显著（P > 0.05）。在同一施氮量及不同种植密度下， 铁研53 的株高在9.75 万株/hm2时达到峰值且不再增加； 屯玉168 株高在9 万株/hm2时不再显著（P > 0.05）。

表1 不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的株高 cm

2.2 不同施氮量和种植密度对青贮玉米品种鲜草产量的影响 从表2 和图2 中可以得出， 不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的鲜草产量差异显著（P < 0.05），其中A3B4 处理下铁研53的鲜草产量最高，为146333.3 kg/hm2；A3B3 处理下屯玉168 的鲜草产量最高，为155166.7 kg/hm2。在同一种植密度下，随着施氮量的增加，铁研53和屯玉168 的鲜草产量均呈现正相关； 其中铁研53 在施氮量达到180 kg N/hm2以上时，鲜草产量差异不显著（P > 0.05）。在同一施氮量及不同种植密度下， 铁研53 的鲜草产量在9.75 万株/hm2时达到峰值且与其他处理差异显著（P < 0.05）；屯玉168 的鲜草产量与种植密度呈现先升后降的趋势，在9 万株/hm2时产量最高。

图2 不同施氮量和种植密度下青贮玉米品种的鲜草产量

表2 不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的鲜草产量kg/hm2

2.3 不同施氮量和种植密度对青贮玉米品种粗淀粉含量的影响 由表3 和图3 中可知， 不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的粗淀粉含量差异显著（P < 0.05），其中A3B5 处理下铁研53的粗淀粉含量最高， 为35.7%；A3B3 处理下屯玉168 的粗淀粉含量最高，为38.1%。 在同一种植密度下，随着施氮量的增加，铁研53 和屯玉168 的粗淀粉含量均呈现正相关； 其中屯玉168 在施氮量达到180 kg N/hm2以上时， 粗淀粉含量差异不显著（P > 0.05）。 在同一施氮量及不同种植密度下， 铁研53 的粗淀粉含量与种植密度呈正相关，在10.5 万株/hm2时含量最高；屯玉168 的粗淀粉含量在9 万株/hm2时达到峰值且与其他处理差异显著（P < 0.05）。

图3 不同施氮量和种植密度下青贮玉米品种的粗淀粉含量

表3 不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的粗淀粉含量%

2.4 不同施氮量和种植密度对青贮玉米品种粗蛋白质含量的影响 从表4 和图4 中可以得出，不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的粗蛋白质含量差异显著（P < 0.05），其中A2B4 处理下铁研53 的粗蛋白质含量最高， 为7.9%；A3B3处理下屯玉168 的粗蛋白质含量最高， 为7.7%。在同一种植密度下，随着施氮量的增加，铁研53和屯玉168 的粗蛋白质含量均呈现正相关。 在同一施氮量及不同种植密度下，铁研53 的粗蛋白质含量在9.75 万株/hm2时达到峰值且不再随密度增加而增加； 屯玉168 的粗蛋白质含量随着种植密度的增加呈现先升后降的趋势， 在9 万株/hm2时含量最高。

图4 不同施氮量和种植密度下青贮玉米品种的粗蛋白质含量

2.5 不同施氮量和种植密度对青贮玉米品种中性洗涤纤维的影响 由于中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维含量与青贮玉米品质呈负相关，因此在显著性分析及多重比较时，将按照从最低值到最高值标注的方法，便于结果呈现的清晰性。 由表5 和图5 中可以看出，不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的中性洗涤纤维含量差异显著（P<0.05），其中A3B5 处理下铁研53 的中性洗涤纤维含量最低，为41.8%；A2B3 和A3B3 处理下屯玉168 的中性洗涤纤维含量最低，为41.6%。 在同一种植密度下，随着施氮量的增加，铁研53 和屯玉168 的中性洗涤纤维含量均呈现负相关；其中屯玉168 在施氮量达到180 kg N/hm2以上时，中性洗涤纤维含量差异不显著（P>0.05）。 在同一施氮量及不同种植密度下， 铁研53 的中性洗涤纤维含量与种植密度呈现负相关，在10.5 万株/hm2时含量最低；屯玉168的中性洗涤纤维含量在9 万株/hm2时达到峰值且与其他处理差异显著（P<0.05）。

图5 不同施氮量和种植密度下青贮玉米品种的中性洗涤纤维含量

表5 不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的中性洗涤纤维含量%

2.6 不同施氮量和种植密度对青贮玉米品种酸性洗涤纤维的影响 由表6 和图6 中可以看出，不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的酸性洗涤纤维含量差异显著（P < 0.05），其中A3B2处理下铁研53 的酸性洗涤纤维含量最低，为24.2%；A3B3 处理下屯玉168 的酸性洗涤纤维含量最低，为22.9%。 在同一种植密度下，随着施氮量的增加，铁研53 的酸性洗涤纤维含量差异不显著（P > 0.05）；屯玉168 的酸性洗涤纤维含量与施氮量之间呈现负相关。 在同一施氮量及不同种植密度下，铁研53 的酸性洗涤纤维含量呈现先将后升的趋势， 其中在8.25 万株/hm2时含量最低；屯玉168 的酸性洗涤纤维含量在9 万株/hm2时达到峰值且与其他处理差异显著（P < 0.05）。

图6 不同施氮量和种植密度下青贮玉米品种的酸性洗涤纤维含量

表6 不同施氮量和种植密度互作下青贮玉米品种的酸性洗涤纤维含量 %

3 讨论

青贮玉米高产的重要因素是施氮量和种植密度。 氮元素作为作物生长与营养累积必不可少的元素之一，作物施肥也是以氮肥为主、其他肥料为辅的过程（于玲玲等，2021），施用氮肥是保持作物产量和品质的重要手段（张倩等，2020）。综合分析试验结果可知，铁研53 的株高和生物产量对低氮处理不敏感，能在减氮水平下（180 kg N/hm2）没有显著降低；屯玉168 对低氮敏感，减氮处理后株高和生物产量显著降低。 这与品种自身的差异存在较大相关性，由此说明铁研53 更耐低氮。 王寅等（2016）研究表明，随着施氮量的增加，玉米产量也显著提高， 但超过一定阈值后则会降低氮肥利用率，本研究中铁研53 与其结果一致。有研究发现，施用氮肥可使青贮玉米的生物产量相较对照而言极显著提高（高文俊等，2018），本研究中屯玉168与其结果一致。

选择合理的栽培密度是青贮玉米品种提高产量和饲用价值的重要方式（李雪芬等，2021）。铁研53 在种植密度为9.75 万株/hm2时株高和生物产量最高，二者均呈现随密度先升后降的趋势，屯玉168 在种植密度为9 万株/hm2时株高和生物产量最高，二者均呈现随密度先升后降的趋势。前人研究认为青贮玉米的生物产量随种植密度的增加呈现出先增高后降低的过程， 种植密度过高反倒会使玉米生物产量降低（徐婷等，2020），本研究与其一致。青贮玉米的种植密度受到气候条件、土壤性质以及品种耐密性等因素的影响 （张艳红等，2020）， 而屯玉168 的株型较铁研53 而言下部叶片有一定程度下弯，且叶片较宽大，过高的密度会导致下部叶片竞争加重，因此不耐高密度。

青贮玉米的品质由品种自身的特性决定，粗淀粉和粗蛋白质含量是体现饲草品质好坏的关键指标，中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量是衡量饲草品质及消化率的重要指标（宋雨桐等，2020）。 铁研53 的粗淀粉、粗蛋白质、中性洗涤纤维均与施氮量呈正相关；酸性洗涤纤维对施氮量不敏感；粗淀粉和中性洗涤纤维与种植密度呈正相关；粗蛋白质含量先升后降，在9.75 万株/hm2时最高，酸性洗涤纤维在7.5 万株/hm2时最低， 随种植密度增加而增加。随着种植密度的增加，屯玉168 的粗淀粉、粗蛋白质、中性洗涤纤维及酸性洗涤纤维含量均呈先升后降的趋势， 其中中性洗涤纤维在9.75 万株/hm2时最低，其余指标最优值的出现在9 万株/hm2。 前人研究指出种植密度对青贮玉米品质指标的影响在各品种间表现不同，在品种间呈显著差异（王晓娟等，2019），本研究结论与此一致。

4 结论

综合分析可知，铁研53 在减氮环境下（180 kg N/hm2）、种植密度9.75 万株/hm2时产量及品质综合因素最优，屯玉168 在正常氮肥（360 kg N/hm2）、种植密度9 万株/hm2时产量及品质综合因素最优。