國審青貯玉米品種抗病性與種植密度相關分析

陳 威，吳 欣，許海良，劉素玲

(開封市農林科學研究院，河南 開封 475004)

隨著中國人民生活水平的提高，對肉、奶、蛋的需求率不斷上升，養殖業規模越來越大，對飼料的需求量逐年增加。以收獲玉米籽粒為主要飼料發展畜牧業，不僅與工業、糧食的需求相沖突，而且玉米植株不能被充分利用。青貯玉米全株作飼料，不但提高了植株利用率，也使營養物質更全面。特別是我國北方，冬季時間長，需要貯備大量的青貯飼料喂養牛羊，對青貯玉米的需求更加迫切。近年來，國家及各省市出臺多種方案，鼓勵種植青貯玉米。2015年，《農業部關于“鐮刀彎”地區玉米結構調整的指導意見》中提出，要加快調整玉米結構，推進種養結合，實施“糧改飼”，減少籽粒玉米，因地制宜發展青貯玉米、鮮食玉米。2017年中央一號文件提出，飼料作物要擴大種植面積，發展青貯玉米、苜蓿等優質牧草，大力培育現代飼草料產業體系。內蒙古更是將青貯玉米作為支柱性產業進行發展[1]?？梢娗噘A玉米是中國玉米產業發展的主要方向之一。

青貯玉米是指在玉米生長后期，乳線位置在籽粒的二分之一至三分之二時，從地面15～20 cm處收割整株，切割成2～3 cm后放入青貯窖壓實后進行乳酸菌發酵，用于飼養家畜或家禽的玉米品種。青貯玉米具有營養豐富，富含多種微生素和微量元素，鮮嫩多汁，酸甜清香，適口性好等特點。還具有較高的可消化率，為家畜家禽的代謝提供較多能量，不僅使家畜家禽的采食量增加，抗病能力增強，而且產肉率和產奶率顯著提高。據陳自勝等研究表明，在精飼料相同條件下，投喂青貯玉米比喂干玉米秸稈的奶牛一個泌乳期每頭可多產奶增加收入978元，用青貯玉米喂養肉牛，一個育肥期增重肉可增收1 5814元，經濟效益十分可觀[2]。宋錫章試驗表明，利用適宜品種的鮮玉米秸稈經青貯后，作為反芻動物的飼料，其消化率可以達到60%～70%。在相同精料的條件下，肉料比可由干料的1∶5.5降至1∶3[3]。種植青貯玉米還可免去收獲、晾曬和脫粒等環節，生產成本更低[4]。

1 中國青貯玉米育種現狀

中國從20世紀60年代已開始利用玉米秸桿進行黃貯或青貯后飼喂牲畜，然而真正進行青貯玉米育種研究從上世紀80年代才開始，起步晚，發展慢。直到2002年國家正式啟動青貯玉米品種審定程序，比歐盟、美國、加拿大、英國等國家落后了近半個世紀。從2002年至2017年，國審青貯玉米品種共28個(表1)。目前利用較好的青貯玉米品種有雅玉青貯8號、雅玉青貯26號等雅玉系列、京科青貯系列及登海青貯系列。據丁光省調查結果，青貯玉米種植面積在中國玉米種植總面積中的占比極低，相當于德國占比的二十分之一，市場成熟度差，產業鏈間企業有效合作機制沒有形成[5]。因此，加強青貯玉米新品種選育，培育養殖業需要的青貯玉米新品種是中國玉米育種業的重要任務之一。

表1 2002-2017年國審青貯玉米品種匯總

2 青貯玉米種植密度

2.1 種植密度發展趨勢

青貯玉米具有植株高大，綠葉面積多等特點，種植密度越大，單位面積產出生物量越多。國家中間試驗青貯玉米的種植密度從2002年的45 000株·hm-2逐年增加至2017年的75 000株·hm-2。從株高3.5 m以上的植株高大松散低密度種植模式，逐步發展為株植3 m左右，株型緊湊的高密度種植模式，中國的青貯玉米育種正在走向成熟。2019年國家青貯玉米中間試驗種植密度設置，東華北中晚熟青貯玉米組和黃淮海夏播青貯玉米組為75 000株·hm-2，西南青貯玉米組為67 500株·hm-2。

2.2 國審青貯玉米品種種植密度分析

對2002-2017年國審青貯玉米品種種植密度進行分析，從圖1可以看出，2004年審定的4個青貯玉米品種種植密度分別為45 000株·hm-2、47 250株·hm-2、5 6250株·hm-2、75 000株·hm-2，差異較大。2005-2007年國審的青貯玉米品種中，屯玉青貯 50 號和登海青貯3930種植密度為52 500株·hm-2，鄭青貯1號為63 750株·hm-2、遼單青貯529為67 500株·hm-2，其余13個品種種植密度均為60 000株·hm-2，2008-2009年種植密度集中在60 000～67 500株·hm-2之間，2017年為75 000株·hm-2，呈逐步上升趨勢。

圖1 歷年國審青貯玉米品種種植密度變化趨勢

3 青貯玉米病害

3.1 國家青貯玉米中間試驗病害調查情況

2017年以前，國家中間試驗匯總病害田間調查和接種結果，主要為大斑病、小斑病、矮花葉病、絲黑穗病和紋枯病，莖腐病為高感一票否決病害。

2019年國家青貯玉米中間試驗病害鑒定，東華北中晚熟組為大斑病、莖腐病、絲黑穗病、灰斑病，其中大斑病和莖腐病為高感一票否決病害；黃淮海組為小斑病、莖腐病、彎孢葉斑病、南方銹病、瘤黑粉病，其中小斑病、莖腐病、彎孢葉斑病和南方銹病為高感一票否決病害；西南組為大斑病、小斑病、莖腐病、紋枯病、灰斑病、南方銹病，其中高感一票否決病害為大斑病、小斑病、莖腐病和紋枯病。

3.2 國審青貯玉米品種抗病性分析

分析2004-2017年國審28個青貯玉米品種的抗病性(如圖2)。對大斑病、小斑病、矮花葉病、絲黑穗病和紋枯病表現高抗的品種(1級)分別有2個、3個、14個、4個、0個；表現抗的品種(3級)分別有12個、14個、7個、14個、3個；表現中抗(5級)的品種分別有7個、7個、3個、6個、15個；表現感(7級)的品種分別有7個、2個、1個、4個、10個；表現為高感(9級)的品種分別有0個、2個、1個、0個、0個。對大斑病和絲黑穗病抗性主要表現為抗、中抗和感；對小斑病抗性主要表為抗和中抗；對矮花葉病抗性主要集中在高抗和抗；對紋枯病抗性表現為中抗和感。表明，青貯玉米病害雖然受氣候、土壤、耕作栽培制度等多種因素的影響，但最重要的是玉米種質自身的抗病性。

圖2 歷年國審青貯玉米品種抗病性分布

4 種植密度和抗病性相關分析

4.1 抗病性和種植密度匯總表

將2002-2017年國審的28個青貯玉米品種的抗病性和種植密度進行匯總，結果如表2。種植密度在45 000-4 7250株·hm-2之間共有2個品種，除中農大青貯67號對紋枯病表現為中抗(5級)外，兩個品種對其它病害均表現為抗(3)或高抗(1級)。種植密度在52 500～56 250株·hm-2之間共有3個品種，屯玉青貯 50 號和登海青貯3930對紋枯病表現為感病(7級)，對其它病害表現為中抗(5級)以上水平。遼單青貯625對5種病害均達中抗(5級)以上水平。種植密度在60 000～64 500株·hm-2范圍內有18個品種，對紋枯病表現為感(7級)的品種占38.9%，表現為中抗(5級)的品種占50.0%，鐵研青貯458對大斑病、小斑病和絲黑穗病表現為感(7級)，京科青貯301、金剛青貯50號和京科青貯516對大斑病表現為感(7級)。種植密度為67 500～75 000株·hm-2的品種有5個，均對1種以上的病害表現為感病(7級)，其中，大京九26除對小斑病表現抗(3級)外，對其它病害均表現為感(7級)，豫青貯 23 號和桂青貯 1 號對小斑病表現為高感(9級)，雅玉青貯 79491對矮花葉病表現為高感(9級)。表明，隨著種植密度的增加，病害的發生有逐漸加重的趨勢。

表2 2002-2017年國審青貯玉米品種抗病性匯總表

4.2 種植密度和抗病性相關分析

將2002-2017年國審青貯玉米品種的種植密度和抗病性進行相關分析，得表3。從表3可以看出，大斑病、小斑病、矮花葉病和種植密度均呈顯著正相關，絲黑穗病和種植密度呈極顯著正相關。表明，在種植密度逐步增加的情況下，大斑病、小斑病、絲黑穗病和矮花葉病等病害發生均有加重的趨勢。而紋枯病與種植密度相關系數為0.052，表現為相關性較低。絲黑穗病與大斑病、小斑病呈顯著正相關。表明，絲黑穗病發生時，往往伴隨著大斑病和小斑病的發生。

表3 歷年國審青貯玉米品種種植密度和抗病性相關性分析

注：P0.05=0.361，P0.01=0.463

5 結論及中國青貯玉米育種發展展望

5.1 青貯玉米種植密度結論與討論

中國青貯玉米育種研究方向之一為株型緊湊、耐密植、收獲時綠葉面積大以增加生物產量。在一定范圍內，種植密度增加有助于提高青貯玉米的生物產量，并且可以改善青貯玉米青貯品質。種植密度過大往往造成玉米植株莖干細弱，田間郁蔽，從而造成倒伏，病害加重，影響青貯玉米的青貯品質和適口性，并且種植密度過大，易造成空棵、果穗變小，籽粒產量降低，從而影響青貯玉米的營養品質。

于春明等認為，青貯玉米種植過密，秸稈過細，鮮重雖高，但水分過大，干物質總量和能量水平反而降低[6]。于德花等研究結果，隨著種植密度的增加，玉米果穗的穗長、穗粗、穗行數、行粒數逐漸減少，穗禿尖長度逐漸增加，且各株型玉米品種獲得最大籽粒產量時的種植密度均低于獲得最大鮮草產量時的種植密度[7]。馮勇等研究得出，一定密度范圍內，種植密度的增加可在提高子粒產量的同時，增加整株干物質產量，但密度過高，會導致干物質含量降低，選用耐密植品種是提高青貯玉米干物質產量的途徑之一[8]。

5.2 青貯玉米品種抗病性結論與討論

青貯玉米品種的抗病性是鑒定其優良品質的一個重要指標，特別是葉部病害，直接關系到收獲時植株的持綠性和生物產量，對青貯品種質和營養品質也有較大影響。隨著青貯玉米育種技術的不斷發展，產量、品質、種植密度不斷提升，病害一直沒有得到有力的控制，特別是黃淮海及西南玉米種植區，病害的發生有加重趨勢，這與病害的發生條件、發展規律、栽培措施及品種抗性等多方面綜合因素密切相關，影響因素錯綜復雜[9～12]。青貯玉米盡管在農藝性狀、產量、品質及病害等品種選育指標方面與普通玉米育種有差別，但是對于品種的抗病性及病害發生種類等研究方向相同。前人針對青貯玉米病害的研究較少，對普通玉米病害的研究從未停止前進的腳步[9～20]。化學防治玉米病害，不僅增加生產成本，而且污染環境，農藥殘留對人、畜有害。培育免疫或高抗青貯玉米品種[13-17]，節約資源，綠色環保。

5.3 青貯玉米種植密度和抗病性相關性討論

種植密度與大斑病、小斑病、矮花葉病呈顯著正相關，與絲黑穗病呈極顯著正相關，這表明，隨著種植密度的增加，大斑病、小斑病、矮花葉病及絲黑穗病的發生有加重的趨勢，這與前人研究結果一致[15,18-19]。種植密度與紋枯病雖然呈正相關，但相關系數較低。在表2中，種植密度在52 500～75 000株·hm-2時，均有感紋枯病品種，而28個國審青貯玉米品種，對紋枯病主要表現為中抗和感病，無高抗和高感品種。唐海濤等研究發現，不同玉米品系、品種間對紋枯病的抗性差異明顯，且大多數品系和品種對紋枯病抗性較弱，且缺乏免疫和高抗材料[20]。據專家研究表明，玉米紋枯病的發生、流行以及危害受多種因素的影響。主要與品種抗性，氣象因素如溫度、濕度，耕作制度如生態地勢，栽培措施如栽培方式、種植密度、施肥水平等因素密切相關[20～21]。劉文娟調查新單861、蘇玉3號、掖單12、掖單13等品種田間發病結果，種植密度83 325株·hm-2的田塊病株率為65.29%，63 150株·hm-2的田塊病株率為25.96%[22]。分析專家研究結果，種植密度75 000株·hm-2時，低于紋枯病高發的臨界點。紋枯病的發生受種植密度的影響，也與品種的株型相關，株型緊湊，病害發生相對較輕。株型松散，田間郁閉，通風不良，紋枯病發生重。

5.4 病害的相關性討論

在表3中，絲黑穗病和大斑病、小斑病存在顯著正相關，查閱三種病害的病原菌和傳染途徑，絲黑穗病和大小斑病病原菌均為真菌，通過細胞核遺傳，以越冬菌絲和分生孢子為初侵染原，寄主作物為玉米、高梁，在植株幼苗期均可侵染，雖然發病的適宜濕度不同，但發病的適宜溫度均在25℃左右[17,19,23]，具體原因有待進一步深入研究。

5.5 青貯玉米發展展望

隨著我國養殖業的快速發展，需要種植更多的青貯玉米以供給養殖業的需求，而培育優良的青貯玉米品種是目前育種界面臨的重要問題。王霞等研究結果，不同種植密度間的生物產量存在極顯著差異，隨著種植密度的增加青貯玉米的莖粗逐漸減小[24]。較高的種植密度會增加飼草量，但種植密度太高會降低飼草消化率，同時容易引起蟲害、倒伏率增加等不利因素[25]。青貯玉米育種在兼顧生物產量和營養品質的同時，應當選育病蟲害和逆境的綜合抗性強，抗倒性適中的品種[26]。一個好的青貯玉米品種需要抗大斑病、小斑病、絲黑穗病、穗腐病和穗部蟲害[27]。在生物產量和品質達到較好平衡的前提下，解決好抗病性和種植密度的關系是一項亟需解決的問題。