收獲期對玉米籽粒產量和秸稈青貯品質的影響

王 紅，關 皓，陳 明，彭安琪，李小梅，李昌華， 李小鈴，劉衛(wèi)國，方 萍，閆艷紅

(1.四川農業(yè)大學動物科技學院，四川 成都 611130；2.四川農業(yè)大學農學院 農業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，四川 成都 611130)

玉米(Zeamays)是重要的糧食作物、飼料作物和經濟作物，為人類的生存和發(fā)展作出了重要貢獻[1-2]。我國是世界玉米生產大國，玉米生產在我國的農業(yè)生產、國民經濟中占有十分重要的地位。玉米產量的高低、經濟效益的好壞直接影響著我國糧食安全及農業(yè)生產的發(fā)展[3]。我國西南地區(qū)熱量豐富，復種指數(shù)高，適宜間作套種，特別是近年來作為農業(yè)部主推技術的“玉米-大豆(Glycinemax)”間套作技術在我國西南地區(qū)備受歡迎，經過10余年的發(fā)展，技術日趨成熟，并在我國西南地區(qū)得到了廣泛應用，提供了豐富的玉米秸稈。

糧飼兼用型玉米產量高、品質好，其營養(yǎng)價值和利用率由籽粒和莖稈的材料及營養(yǎng)成分含量決定，與收獲時間也有很大關系[4-5]。有研究表明，收獲期不僅能影響玉米產量的提高和籽粒的品質[6-10]，還會嚴重影響玉米養(yǎng)分的降解率[11-12]。玉米秸稈的品質[13-14]以及其青貯飼料的品質[7,10-12]也會受到收獲時期的影響。在生產實踐中，玉米籽粒處于蠟熟期而被提前收獲，造成減產[15]。研究表明，早收玉米籽粒產量降幅在10%以上[16]。而玉米籽粒延遲收獲則會導致秸稈品質的下降，從而影響秸稈的飼用價值[17]，忽略了糧飼兼用型玉米的籽粒產量與莖稈的綜合利用效果。

為權衡糧飼兼用型玉米籽粒產量及秸稈利用的最大化，本研究在大田“玉米-大豆”間套作種植情況下，研究了不同收獲時間對玉米籽粒產量、秸稈品質和秸稈青貯品質的影響，以期為四川等西南地區(qū)科學利用糧飼兼用型玉米提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗地概況

試驗地位于四川農業(yè)大學雅安校區(qū)農學院基地(30°8′ N，103°14′ E)，海拔600 m，屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)。年均氣溫16.2 ℃，極端高溫37.7 ℃，極端低溫-3 ℃，年降水量 1 774.3 mm，年蒸發(fā)量1 011.2 mm，相對濕度79%，年日照時數(shù)1 039.6 h，年無霜期304 d，≥10 ℃年積溫5 231 ℃·d。

1.2　試驗材料

供試玉米品種為正紅505，大豆品種為浙鮮豆4號，種植于四川農業(yè)大學雅安校區(qū)農學院基地，種植面積約120 m2，采用寬窄行帶狀種植，帶寬2 m，每帶種植兩行玉米兩行大豆，玉米行距0.4 m，大豆行距0.4 m，玉米與大豆行距0.6 m。大豆種植密度為1.999 5×105株·hm-2，穴距10 cm，間作穴留2 株。玉米種植密度為4.995×104株·hm-2，穴距20 cm，穴留單株。玉米底肥施尿素37.5 kg·hm-2、過磷酸鈣600 kg·hm-2、氯化鉀150 kg·hm-2，苗肥施尿素90 kg·hm-2，拔節(jié)期施尿素150 kg·hm-2，大喇叭口期施碳銨750 kg·hm-2。除草、噴藥及施肥等田間管理同大田生產。

1.3　試驗設計

玉米采用育苗移栽，4月30日播種，5月8日移栽，分別于蠟熟中期(生產上習慣收獲時期，即CK)、蠟熟后期(S1，推遲1周)、完熟前期(S2，推遲2周)、完熟中期(S3，推遲3周)和完熟后期(S4，推遲4周)收獲。每個收獲期分別選取有代表性的植株20株，取得的植株摘去玉米穗，用于籽粒產量的測定。剩余鮮秸一部分用于測定秸稈重量以及營養(yǎng)成分，另一部分用于青貯，將其鍘成2～3 cm長，混勻后稱取400 g裝入聚乙烯密封袋中，用小型真空機抽真空、密封，每個時期青貯樣品重復4次，置于室溫貯藏60 d后開袋測定青貯品質。

1.4　測定項目及方法

1.4.1產量測定將收獲的玉米穗裝入尼龍網(wǎng)帶中曬干脫粒后，記錄穗粒數(shù)，選取1 000粒稱重，重復取樣3次，計算玉米產量，玉米產量(kg·hm-2)=千粒重(g)×穗粒數(shù)×種植密度(株·hm-2)/106。秸稈部分收獲后稱重，記錄鮮秸重量，計算鮮秸產量，鮮秸產量(kg·hm-2)=單株鮮秸重量(g)×種植密度(株·hm-2)/103。將鮮秸切短至2～3 cm、混勻，取部分樣品105 ℃殺青30 min，在75 ℃烘箱中烘干至恒重，電子天平稱重，計算出干物質含量，并換算干物質產量。

1.4.2青貯發(fā)酵品質分析開封聚乙烯袋后，將青貯料取出，充分混勻，稱取20 g青貯料，加入180 mL去離子水，封口放置于4 ℃冰箱浸提過夜(>24 h)，處理后的浸提液用4層紗布過濾，得到的浸提液-20 ℃保存，用于測定pH、氨態(tài)氮和有機酸含量。pH用雷磁PHS-3C精密pH計測定；氨態(tài)氮含量測定采用苯酚次氯酸鈉比色法[18]；揮發(fā)性有機酸(乳酸、乙酸、丙酸和丁酸)含量用SHIMADZE-10A型高效液相色譜儀分析[19]，色譜柱：ShodexRspak KC-811S-DVB gel Column 300×8 mm，檢測器：SPD-M10AVP，流動相：3 mmol·L-1高氯酸，流速：1 mL·min-1，進樣量：5 μL，柱溫：50 ℃，檢測波長：210 nm。

1.4.3化學成分分析分別稱取鮮秸稈和青貯飼料200 g，按照上述方法烘干，粉碎過0.425 mm篩，用于測定干物質、粗蛋白、酸性洗滌纖維、中性洗滌纖維和可溶性碳水化合物的含量。干物質(dry matter，DM)含量采用烘箱干燥[20]法測定；粗蛋白(crude protein，CP)含量采用凱氏定氮法[21]測定；中性洗滌纖維(neutral detergent fiber，NDF)和酸性洗滌纖維(acid detergent fiber，ADF)含量采用范氏法[21]測定；可溶性碳水化合物含量(water soluble carbohydrate，WSC)采用蒽酮比色法[22]測定。

1.5　數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件對數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)均以平均值±標準差(Mean±SD)表示，分別對不同收獲時期處理進行單因素方差分析，并用Duncan法對各測定數(shù)據(jù)進行多重比較。

2　結果與分析

2.1　不同收獲期的玉米產量

收獲期對玉米籽粒千粒重、穗粒數(shù)、籽粒產量和秸稈產量均有顯著影響(P<0.05)(表1)。隨著收獲時期的推遲，籽粒千粒重呈先增加后持平的趨勢，S2、S3和S4處理的千粒重無顯著差異(P>0.05)，均顯著高于對照和S1處理(P<0.05)，以S2處理籽粒千粒重最高，為293 g，較CK提高了9.33%，CK至S2期間千粒重平均日增加1.74 g。穗粒數(shù)隨收獲期的推遲顯著下降(P<0.05)，由于千粒重和穗粒數(shù)的變化從而導致玉米籽粒產量出現(xiàn)先增加后降低的現(xiàn)象，籽粒產量在S2時最大，為10 882 kg·hm-2，比 CK增加了6.74%。鮮、干秸的產量隨著收獲時期的推遲而下降(P<0.05)。鮮、干秸的產量CK時最大，分別為20 779和6 670 kg·hm-2。

2.2　不同收獲期玉米秸稈的化學成分

隨著收獲時期的推遲，鮮秸的干物質含量、可溶性碳水化合物、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的含量均出現(xiàn)顯著變化(表2)。其中，鮮秸的干物質含量呈現(xiàn)出先增加后持平的趨勢，干物質含量的增加呈“快-慢-快”的積累趨勢，S1處理的干物質含量較CK高14.70%，S3處理較S2處理高10.04%，S4處理較CK高30%左右。隨著收獲期的推遲，鮮秸S3和S4的可溶性碳水化合物含量較CK，S1和S2呈顯著下降趨勢(P<0.05)，CK、S1和S2處理的玉米秸稈的可溶性碳水化合物含量無顯著性差異，均高于12%；S3和S4處理的可溶性碳水化合物含量顯著低于CK、S1和S2處理(P<0.05)，S4的可溶性碳水化合物含量僅為8.96%。收獲前期秸稈中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維的含量顯著低于收獲后期(P<0.05)。各收獲時期玉米秸稈中粗蛋白含量差異不顯著(P>0.05)。

2.3　不同收獲期對玉米秸稈青貯飼料品質的影響

2.3.1不同收獲期玉米秸稈青貯料發(fā)酵品質隨著收獲時期的推遲，S2、S3和S4處理青貯料的pH顯著大于CK和S1處理(P<0.05)(表3)，但所有收獲時期秸稈青貯料的pH均低于4.20。青貯料的pH變化分為兩個階段，第1階段是從CK到S1；第2階段是從S2到S4，在同一階段內的青貯料pH差異不顯著(P>0.05)，階段間的青貯料pH值差異顯著(P<0.05)。隨著收獲時期的推遲，乳酸含量呈顯著下降趨勢(P<0.05)，乳酸含量的變化也分為兩個階段，第1階段是從CK到S1，含量在9%以上；第2階段是從S2到S4，含量在6%以下。階段內的青貯料乳酸含量差異不顯著(P>0.05)，階段間的乳酸含量差異顯著(P<0.05)。CK處理青貯料中乳酸含量最高，為10.48%。各時期的青貯料均未檢出丙酸和丁酸。各收獲時期鮮秸青貯后氨態(tài)氮含量、氨態(tài)氮∶總氮呈上升趨勢，但差異不顯著(P>0.05)。

2.3.2化學成分收獲期對玉米秸稈青貯料的干物質含量、可溶性碳水化合物及中性洗滌纖維含量影響顯著(表4)。隨著收獲時期的推遲，玉米秸青貯料的干物質、中性洗滌纖維含量顯著增加，可溶性碳水化合物含量呈顯著下降趨勢。各收獲時期玉米秸青貯后粗蛋白、酸性洗滌纖維含量的差異均不顯著，但酸性洗滌纖維含量總體上隨收獲時間的推遲而增加。

表1　不同收獲期對玉米產量的影響Table 1　Effect of different harvesting dates on corn yield

同列不同字母分別表示不同收獲期間差異顯著(P<0.05)。下同。

Different lowercase letters within the same column indicate significant difference among different harvesting dates at the 0.05 level;similarly for the following tables.

表2　不同收獲期對玉米秸稈化學成分的影響Table 2　Effect of different harvesting dates on chemical composition of corn straw

表3　不同收獲期對玉米秸稈青貯飼料發(fā)酵品質的影響Table 3　Effect of different harvesting dates on fermentation quality of corn straw

“-”未檢測到。

“-” no ditacted.

表4　不同收獲期對玉米秸稈青貯飼料化學成分的影響Table 4　Effect of different harvesting dates on chemical composition of corn straw silage

3　討論

3.1　收獲時期對玉米產量影響

玉米產量包括籽粒產量和秸稈產量兩部分。玉米籽粒需要經過籽粒形成期、乳熟期、蠟熟期及完熟期4個階段才能達到成熟，在此過程中籽粒產量不斷積累[23]。玉米秸稈隨生育期的推進，從旺盛的營養(yǎng)生長轉入生殖生長，植株體逐漸衰老枯黃，產量下降[23]。這說明收獲期是影響玉米產量的重要因素。本研究表明，與蠟熟中期收獲相比，適當?shù)貙⒂衩资斋@時期推遲兩周，籽粒產量增加9%左右，這與路海東等[24]的研究結果相似。玉米籽粒隨收獲時間推遲而增產的主要原因是延長了灌漿期。一般研究認為，授粉后25 d左右玉米籽粒體積迅速擴大并形成乳線，授粉后45 d左右(乳線形成50%左右)，此時千粒重達到最大值的90%左右，授粉后54 d左右，乳線形成接近100%，粒重才達到最高[25]。有研究認為[26]，摘穗后的甜玉米秸稈在夏季時隨著收割時間推遲，秸稈鮮物質產量下降明顯，秸稈干物質產量呈先增高后降低的趨勢；在冬季隨著收割時間推遲，甜玉米秸稈鮮物質產量明顯降低，而不同時間的干物質產量差異不顯著。在本研究中玉米秸稈產量隨收獲時間的推遲而降低，這與劉吉利等[27]的研究一致。這可能是由于本研究中供試材料從蠟熟期至完熟期，籽粒灌漿行為仍然明顯，干物質從秸稈向籽粒轉移所致[28]。

3.2　收獲時期對玉米秸稈品質的影響

秸稈等飼料原料所含有效成分的種類及數(shù)量決定其營養(yǎng)價值的高低，是評價其作為飼料優(yōu)良與否的重要指標[29]。隨著植物成熟度的增強，玉米秸稈中的中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維、木質素含量上升，粗蛋白、可溶性碳水化合物含量下降[30]。在本研究中，玉米秸稈隨收獲時間推遲，干物質、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維含量顯著升高，可溶性碳水化合物含量顯著下降，這與王洋[17]的研究結果一致。

3.3　收獲期對玉米秸稈青貯飼料品質的影響

青貯主要是乳酸菌利用青貯原料中的可溶性碳水化合物產生乳酸，從而降低飼料pH，達到長期儲存飼料的一種調制方式。Wilkinson等[31]認為，在不使用添加劑時，青貯原料中要含8%～10%的可溶性碳水化合物才能調制成功。原料中的水分含量也是制作成功青貯的關鍵，禾本科飼草青貯適宜含水量為65%～75%[32]。本研究中玉米秸稈的可溶性碳水化合物含量為8.96%～12.93 %，含水量為58.21%～67.9%，水分略微偏低，但基本能夠滿足玉米秸稈青貯的要求。

pH是反映青貯飼料品質優(yōu)劣的一個重要指標，常規(guī)成功青貯要求的pH應低于4.2[33]。在本研究中，隨著收獲時期的推遲，青貯飼料的pH呈上升趨勢且差異顯著，但均低于4.2，這可能與青貯原料中的可溶性碳水化合物含量有關。本研究中，各收獲時期的玉米秸稈的可溶性碳水化合物含量較高(8.96%～12.93%)，為乳酸菌發(fā)酵提供了大量營養(yǎng)物質，促進乳酸菌活動，產生大量的乳酸來降低pH。

4　結論

綜上所述，收獲時期對玉米的籽粒產量、鮮秸稈產量、鮮秸化學成分以及秸稈青貯飼料品質均會產生不同的影響。選擇合適的收獲時期既能獲得較高的玉米籽實產量，又能保證較好的秸稈青貯品質，提高玉米的綜合利用效率。因此，在保證籽粒產量的前提下，兼顧秸稈營養(yǎng)價值與其青貯品質，在西南地區(qū)玉米的適宜收獲時期應為玉米籽粒的蠟熟后期至完熟前期。