施氮量和種植密度對青貯玉米產量和品質的影響

陳 琦， 汪蘭英， 趙小林， 李永清， 楊希文

（臨夏回族自治州農業科學院，甘肅臨夏 731100）

青貯玉米作為畜牧業的主要口糧， 其地上部分青綠多汁，營養豐富，經發酵后飼用價值高、適口性強、供應周期長，是畜牧業最重要的飼料來源（吳欣等，2019；張勁柏等，2003；潘金豹等，2002）。青貯玉米的產量和品質取決于優良的品種和適宜的栽培模式， 其中氮肥和種植密度又是玉米栽培高產中最重要的兩個影響因素。 氮是作物生長所必需的營養元素之一， 氮肥的施用是保持作物產量和品質的重要手段（張倩等，2020）。隨施氮量的增加，玉米產量顯著提高，但超過一定閾值則會降低氮肥利用率（王寅等，2016）。密度對不同類型青貯玉米鮮草、干草產量影響顯著，也并非越高越好（莊克章等，2019）。 部分研究指出，種植密度的提高，會使玉米生物產量顯著增高，但是粗蛋白質、粗脂肪等品質指標含量會降低（王佳等，2021；孫維穎等，2019）。因此，要根據不同的青貯玉米品種探討適宜的栽培模式。

臨夏州屬于多民族聚居的高原農牧交錯區，對牛羊畜牧產品需求量大， 養殖業也成為了臨夏州的特色主導優勢產業， 作為牛羊養殖的飼草資源，主要有天然草原草、人工種植草、農作物秸稈，其中玉米秸稈比重達到 60%左右 （穆占中，2020），種養結合是提升產業綠色高效發展的主要方式， 臨夏州農業產業結構優化及畜牧業長期穩定都離不開青貯玉米產業的發展 （楊希文等，2019）。 但目前青貯玉米的栽培管理仍屬于粗放種植管理模式，因此，本試驗在前期品種引種試驗的基礎上， 選用臨夏地區產量較好且主栽的兩種青貯玉米品種， 進一步探究相關品種最適搭配施氮量和種植密度，篩選出一套高產、優質青貯玉米配套栽培技術， 為臨夏地區青貯玉米發展提供一定的科學依據和理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況 試驗地位于甘肅省臨夏縣北塬鄉上石村， 土壤質地為塬地黃麻土， 海拔2020 m，經度103.160933，緯度35.588499。 前茬作物為玉米。

1.2 試驗材料 青貯玉米品種鐵研53、屯玉168由臨夏州農業局種子管理站提供， 該研究的試驗材料取自于2021 年青貯玉米品種引種試驗篩選、在臨夏地區主推的優勢品種（陳琦等，2022）。

1.3 試驗設計 在臨夏縣北塬鄉上石村試驗點開展高效栽培技術研究， 設計不同栽培密度及施肥量的裂區試驗，選擇兩個青貯玉米品種（S1：鐵研53；S2：屯玉168），開展3 種不同施肥量的底肥及追肥試驗作為主區（A1：0 kg N/hm2；A2：180 kg N/hm2；A3：360 kg N/hm2），5 種不同密度的播種試驗作為副區（B1：7.5 萬株/hm2；B2：8.25 萬株/hm2；B3：9 萬 株/hm2；B4：9.75 萬 株/hm2；B5：10.5 萬 株/hm2）。其中氮肥（尿素）按照底肥施一半，追肥施一半進行處理。磷肥（過磷酸鈣：90 kg/hm2）、鉀肥（氯化鉀：75 kg/hm2），所有處理均按照同一水平撒施，作為底肥一次施入。底肥施入時間為2022 年3 月28 日，追肥時間為2022 年6 月22 日。

1.4 測定項目 株高：在玉米抽雄散粉一周后至灌漿期測量植株自地面到雄穗頂端的高度（cm）。生物產量： 在籽粒乳線達到1/2 ~ 2/3 時進行，每小區收獲中間4 行（20 m2）從地上部20 cm 處全株收割。 收獲后立即稱重，得到小區鮮重產量，折合成產量（kg/hm2）。 品質指標：采用NIRS 技術對飼草營養成分各指標進行分析。 取所有待測樣品各100 g， 用旋風磨進一步粉碎過1 mm 篩，用FOSS5000 近紅外分析儀（丹麥FOSS 公司）進行光譜掃描（其工作參數為：波長1100 ~ 2500 nm，掃描32 次，譜區間隔2 nm），利用模型計算獲得青貯玉米粉碎樣品中的粗蛋白質（CP）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和粗淀粉（CS）含量。

1.5 數據分析方法 采用Excel 2010 對基礎數據進行整理、計算及作圖，利用SPSS 26.0 軟件進行方差分析（ANOVA）及多重比較（Duncan），P <0.05 為差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同施氮量和種植密度對青貯玉米品種株高的影響 由表1 和圖1 可知， 不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的株高差異顯著（P <0.05）， 其中A2B4 處理下鐵研53 的株高最高，為330.7 cm；A3B5 處理下屯玉168 的株高最高為334.3 cm。 在同一種植密度下， 隨著施氮量的增加， 鐵研53 和屯玉168 的株高均呈現正相關；其中鐵研53 在施氮量達到180 kg N/hm2以上時，株高差異不顯著（P > 0.05）。在同一施氮量及不同種植密度下， 鐵研53 的株高在9.75 萬株/hm2時達到峰值且不再增加； 屯玉168 株高在9 萬株/hm2時不再顯著（P > 0.05）。

表1 不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的株高 cm

2.2 不同施氮量和種植密度對青貯玉米品種鮮草產量的影響 從表2 和圖2 中可以得出， 不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的鮮草產量差異顯著（P < 0.05），其中A3B4 處理下鐵研53的鮮草產量最高，為146333.3 kg/hm2；A3B3 處理下屯玉168 的鮮草產量最高，為155166.7 kg/hm2。在同一種植密度下，隨著施氮量的增加，鐵研53和屯玉168 的鮮草產量均呈現正相關； 其中鐵研53 在施氮量達到180 kg N/hm2以上時，鮮草產量差異不顯著（P > 0.05）。在同一施氮量及不同種植密度下， 鐵研53 的鮮草產量在9.75 萬株/hm2時達到峰值且與其他處理差異顯著（P < 0.05）；屯玉168 的鮮草產量與種植密度呈現先升后降的趨勢，在9 萬株/hm2時產量最高。

圖2 不同施氮量和種植密度下青貯玉米品種的鮮草產量

表2 不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的鮮草產量kg/hm2

2.3 不同施氮量和種植密度對青貯玉米品種粗淀粉含量的影響 由表3 和圖3 中可知， 不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的粗淀粉含量差異顯著（P < 0.05），其中A3B5 處理下鐵研53的粗淀粉含量最高， 為35.7%；A3B3 處理下屯玉168 的粗淀粉含量最高，為38.1%。 在同一種植密度下，隨著施氮量的增加，鐵研53 和屯玉168 的粗淀粉含量均呈現正相關； 其中屯玉168 在施氮量達到180 kg N/hm2以上時， 粗淀粉含量差異不顯著（P > 0.05）。 在同一施氮量及不同種植密度下， 鐵研53 的粗淀粉含量與種植密度呈正相關，在10.5 萬株/hm2時含量最高；屯玉168 的粗淀粉含量在9 萬株/hm2時達到峰值且與其他處理差異顯著（P < 0.05）。

圖3 不同施氮量和種植密度下青貯玉米品種的粗淀粉含量

表3 不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的粗淀粉含量%

2.4 不同施氮量和種植密度對青貯玉米品種粗蛋白質含量的影響 從表4 和圖4 中可以得出，不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的粗蛋白質含量差異顯著（P < 0.05），其中A2B4 處理下鐵研53 的粗蛋白質含量最高， 為7.9%；A3B3處理下屯玉168 的粗蛋白質含量最高， 為7.7%。在同一種植密度下，隨著施氮量的增加，鐵研53和屯玉168 的粗蛋白質含量均呈現正相關。 在同一施氮量及不同種植密度下，鐵研53 的粗蛋白質含量在9.75 萬株/hm2時達到峰值且不再隨密度增加而增加； 屯玉168 的粗蛋白質含量隨著種植密度的增加呈現先升后降的趨勢， 在9 萬株/hm2時含量最高。

圖4 不同施氮量和種植密度下青貯玉米品種的粗蛋白質含量

2.5 不同施氮量和種植密度對青貯玉米品種中性洗滌纖維的影響 由于中性洗滌纖維及酸性洗滌纖維含量與青貯玉米品質呈負相關，因此在顯著性分析及多重比較時，將按照從最低值到最高值標注的方法，便于結果呈現的清晰性。 由表5 和圖5 中可以看出，不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的中性洗滌纖維含量差異顯著（P<0.05），其中A3B5 處理下鐵研53 的中性洗滌纖維含量最低，為41.8%；A2B3 和A3B3 處理下屯玉168 的中性洗滌纖維含量最低，為41.6%。 在同一種植密度下，隨著施氮量的增加，鐵研53 和屯玉168 的中性洗滌纖維含量均呈現負相關；其中屯玉168 在施氮量達到180 kg N/hm2以上時，中性洗滌纖維含量差異不顯著（P>0.05）。 在同一施氮量及不同種植密度下， 鐵研53 的中性洗滌纖維含量與種植密度呈現負相關，在10.5 萬株/hm2時含量最低；屯玉168的中性洗滌纖維含量在9 萬株/hm2時達到峰值且與其他處理差異顯著（P<0.05）。

圖5 不同施氮量和種植密度下青貯玉米品種的中性洗滌纖維含量

表5 不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的中性洗滌纖維含量%

2.6 不同施氮量和種植密度對青貯玉米品種酸性洗滌纖維的影響 由表6 和圖6 中可以看出，不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的酸性洗滌纖維含量差異顯著（P < 0.05），其中A3B2處理下鐵研53 的酸性洗滌纖維含量最低，為24.2%；A3B3 處理下屯玉168 的酸性洗滌纖維含量最低，為22.9%。 在同一種植密度下，隨著施氮量的增加，鐵研53 的酸性洗滌纖維含量差異不顯著（P > 0.05）；屯玉168 的酸性洗滌纖維含量與施氮量之間呈現負相關。 在同一施氮量及不同種植密度下，鐵研53 的酸性洗滌纖維含量呈現先將后升的趨勢， 其中在8.25 萬株/hm2時含量最低；屯玉168 的酸性洗滌纖維含量在9 萬株/hm2時達到峰值且與其他處理差異顯著（P < 0.05）。

圖6 不同施氮量和種植密度下青貯玉米品種的酸性洗滌纖維含量

表6 不同施氮量和種植密度互作下青貯玉米品種的酸性洗滌纖維含量 %

3 討論

青貯玉米高產的重要因素是施氮量和種植密度。 氮元素作為作物生長與營養累積必不可少的元素之一，作物施肥也是以氮肥為主、其他肥料為輔的過程（于玲玲等，2021），施用氮肥是保持作物產量和品質的重要手段（張倩等，2020）。綜合分析試驗結果可知，鐵研53 的株高和生物產量對低氮處理不敏感，能在減氮水平下（180 kg N/hm2）沒有顯著降低；屯玉168 對低氮敏感，減氮處理后株高和生物產量顯著降低。 這與品種自身的差異存在較大相關性，由此說明鐵研53 更耐低氮。 王寅等（2016）研究表明，隨著施氮量的增加，玉米產量也顯著提高， 但超過一定閾值后則會降低氮肥利用率，本研究中鐵研53 與其結果一致。有研究發現，施用氮肥可使青貯玉米的生物產量相較對照而言極顯著提高（高文俊等，2018），本研究中屯玉168與其結果一致。

選擇合理的栽培密度是青貯玉米品種提高產量和飼用價值的重要方式（李雪芬等，2021）。鐵研53 在種植密度為9.75 萬株/hm2時株高和生物產量最高，二者均呈現隨密度先升后降的趨勢，屯玉168 在種植密度為9 萬株/hm2時株高和生物產量最高，二者均呈現隨密度先升后降的趨勢。前人研究認為青貯玉米的生物產量隨種植密度的增加呈現出先增高后降低的過程， 種植密度過高反倒會使玉米生物產量降低（徐婷等，2020），本研究與其一致。青貯玉米的種植密度受到氣候條件、土壤性質以及品種耐密性等因素的影響 （張艷紅等，2020）， 而屯玉168 的株型較鐵研53 而言下部葉片有一定程度下彎，且葉片較寬大，過高的密度會導致下部葉片競爭加重，因此不耐高密度。

青貯玉米的品質由品種自身的特性決定，粗淀粉和粗蛋白質含量是體現飼草品質好壞的關鍵指標，中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量是衡量飼草品質及消化率的重要指標（宋雨桐等，2020）。 鐵研53 的粗淀粉、粗蛋白質、中性洗滌纖維均與施氮量呈正相關；酸性洗滌纖維對施氮量不敏感；粗淀粉和中性洗滌纖維與種植密度呈正相關；粗蛋白質含量先升后降，在9.75 萬株/hm2時最高，酸性洗滌纖維在7.5 萬株/hm2時最低， 隨種植密度增加而增加。隨著種植密度的增加，屯玉168 的粗淀粉、粗蛋白質、中性洗滌纖維及酸性洗滌纖維含量均呈先升后降的趨勢， 其中中性洗滌纖維在9.75 萬株/hm2時最低，其余指標最優值的出現在9 萬株/hm2。 前人研究指出種植密度對青貯玉米品質指標的影響在各品種間表現不同，在品種間呈顯著差異（王曉娟等，2019），本研究結論與此一致。

4 結論

綜合分析可知，鐵研53 在減氮環境下（180 kg N/hm2）、種植密度9.75 萬株/hm2時產量及品質綜合因素最優，屯玉168 在正常氮肥（360 kg N/hm2）、種植密度9 萬株/hm2時產量及品質綜合因素最優。