播期對(duì)冀西北壩上農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)青貯玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

李 雯, 馬琳峰, 曹熙敏, 俞鳳芳, 佘智慧, 徐占云, 劉貴河, 呂愛(ài)枝

(河北北方學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，河北 張家口075000)

玉米(ZeamaysL.)作為我國(guó)重要的糧、經(jīng)、飼兼用作物，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位[1]。青貯玉米是畜牧業(yè)發(fā)展過(guò)程中的重要飼料來(lái)源[2]，有“飼料之王”的美稱(chēng)[3]。近年來(lái)，隨著國(guó)家“糧改飼”政策的推行[4]，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的青貯玉米，成為冀西北壩上地區(qū)畜牧業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的最佳選擇[5-8]。

改變播期，可調(diào)整青貯玉米生長(zhǎng)發(fā)育期間所接收的光、熱、水等自然條件[9-12]，能達(dá)到改善青貯玉米產(chǎn)量與品質(zhì)的目的[13]。宋創(chuàng)業(yè)等[14]在渾善達(dá)克沙地研究認(rèn)為5月底至6月初播種可顯著提高青貯玉米產(chǎn)量。貫春雨等[15]在大慶地區(qū)寒地研究認(rèn)為青貯玉米5月8—15日播種生物產(chǎn)量及干物質(zhì)產(chǎn)量為最高。間行、同行混播顯著提高青貯玉米干物質(zhì)產(chǎn)量和飼用品質(zhì)，.晚播對(duì)青貯玉米整株干物質(zhì)產(chǎn)量產(chǎn)生影響，還會(huì)降低品質(zhì)，從5月上旬到6月中旬，每晚播一天，可消化的干物質(zhì)產(chǎn)量降低1%[16]?？梢?jiàn)不同品種、播期、生態(tài)條件下，產(chǎn)量、品質(zhì)表現(xiàn)不一致。王俊等[3]在沿淮地區(qū)研究認(rèn)為隨著播期的推遲，干物質(zhì)含量減小。張翼飛等[17]在松嫩平原西部研究認(rèn)為隨著播期的延后，青貯玉米單位重量鮮重對(duì)應(yīng)的干物質(zhì)積累量及粗蛋白質(zhì)含量逐漸增加，中性洗滌纖維、木質(zhì)素、淀粉含量逐漸降低，灰分、粗脂肪、酸性洗滌纖維含量先增加后下降。

由于冀西北壩上地區(qū)積溫低、降水量少、無(wú)霜期短等氣候條件限制，調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)[18]、改善壩上地區(qū)青貯飼料供不應(yīng)求的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)狀態(tài)、提高青貯玉米產(chǎn)量、改善品質(zhì)，是調(diào)整壩上地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)的重要途徑[19]。賈夢(mèng)揚(yáng)等[20]、甄兆敏等[21]認(rèn)為在冀西北壩上地區(qū)適宜的種植密度可以有效地提高青貯玉米產(chǎn)量、改善品質(zhì)；王忠美等[22]認(rèn)為適度的氮緩釋復(fù)合肥可有效地提高青貯玉米產(chǎn)量。在冀西北壩下地區(qū)，張佳闊等[23]以‘中原單32’、‘大京九26’、‘豫青貯23’為試驗(yàn)材料，研究表明密度是影響青貯玉米產(chǎn)量的主要因子；許瀚林等[6]以‘中原單32’、‘豫青貯23’為試驗(yàn)材料，開(kāi)展播期試驗(yàn)，認(rèn)為在4月30日種植，產(chǎn)量與品質(zhì)可達(dá)最高；袁慧敏等[24]以‘大京九26’為試驗(yàn)材料開(kāi)展播期試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在4月中旬播種較其他播期青貯玉米產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)。關(guān)于播期對(duì)青貯玉米的影響，前人多是從冀西北壩下及其他地區(qū)對(duì)青貯玉米開(kāi)展播期等有關(guān)研究，對(duì)冀西北壩上地區(qū)的研究較少。因此，本試驗(yàn)采用田間分期播種的方法，在冀西北壩上地區(qū)研究各播期下不同生態(tài)條件對(duì)青貯玉米產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以確定冀西北壩上地區(qū)青貯玉米的適宜播期，達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的目的。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在國(guó)家牧草產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系張家口綜合試驗(yàn)站基地進(jìn)行，該地區(qū)位于內(nèi)蒙古高原的東南緣，海拔高度在1 300～1 500 m左右，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，寒冷時(shí)期漫長(zhǎng)，年平均氣溫在3.2℃左右，水分較為短缺，年降水量為300～450 mm，年平均7級(jí)以上的大風(fēng)日數(shù)達(dá)到了30 d左右。土質(zhì)為沙壤土，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)25.4 g·kg-1，堿解氮121.25 g·kg-1，速效磷6.33 g·kg-1，速效鉀125.38 g·kg-1，pH值為8.03。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)在2020年以‘德美亞1號(hào)’、‘院軍1號(hào)’、‘巡天3號(hào)’、‘德美亞2號(hào)’4個(gè)青貯玉米品種為試驗(yàn)材料。采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主區(qū)為播期，裂區(qū)為品種。設(shè)置3個(gè)播期處理，分別為5月2日、5月7日、5月12日，每個(gè)處理3次重復(fù)。小區(qū)面積為15 m2(3 m×5 m)，行長(zhǎng)5 m，每小區(qū)7行，大小行種植，行距分別為40 cm與60 cm，株距為23 cm，密度為8.7萬(wàn)株/hm-2。采用人工點(diǎn)播的方式，播前整地施入底肥(復(fù)合肥氮、磷、鉀各15%)，全生育期采取雨養(yǎng)栽培，不進(jìn)行人工澆水，不追肥，4～5葉期間苗、定苗、中耕和除草1次，拔節(jié)期除草1次。

1.3 性狀指標(biāo)測(cè)定

開(kāi)花期從各處理中選取3株植株(長(zhǎng)勢(shì)一致，有代表性)掛牌，統(tǒng)計(jì)單株總?cè)~片數(shù)(Total number of leaves,TNL)；利用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗；利用手持式葉綠素測(cè)定儀測(cè)定葉綠素含量(Soil and plant analyzer develoment,SPAD)[25]；利用卷尺測(cè)量株高、葉面積，計(jì)算葉面積指數(shù)(Leaf area index,LAI)，玉米單株葉面積：全株所有綠色葉片葉面積之和，玉米葉面積指數(shù)：總的玉米葉面積與所覆蓋的土地面積的比值[26]。

1.4 產(chǎn)量測(cè)定

收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)各取中間3行，測(cè)其地上部青體生物產(chǎn)量，即鮮草產(chǎn)量；取3株樣品，105℃殺青半個(gè)小時(shí)，80℃烘干至恒重，稱(chēng)重。根據(jù)樣品含水量，折算干物質(zhì)產(chǎn)量，再折合單位面積干草產(chǎn)量；各處理選取有代表性(長(zhǎng)勢(shì)、穗位、穗大小均勻一致)植株3株測(cè)籽粒產(chǎn)量。

1.5 品質(zhì)測(cè)定

因3個(gè)播期處理下的‘巡天3號(hào)’、‘院軍1號(hào)’全株含水量過(guò)高(均超過(guò)70%)，不適宜制作青貯玉米，故只選擇了‘德美亞1號(hào)’、‘德美亞2號(hào)’進(jìn)行了品質(zhì)測(cè)定。對(duì)其烘干粉碎，過(guò)18目篩后取樣品300 g，由烏蘭察布市易馬農(nóng)牧科技有限公司進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定，包括粗蛋白(Crude protein,CP)、酸性洗滌纖維(Acidity detergent fiber,ADF)、中性洗滌纖維(Neutral detergent fiber,NDF)、淀粉(Starch,ST)等品質(zhì)指標(biāo)。相對(duì)飼用價(jià)值(Relative feed value,RFV)=(88.9-0.779×ADF)×(120/NDF)/1.29[27]。根據(jù)國(guó)標(biāo)—青貯玉米品質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)進(jìn)行分級(jí)[28]。

表1 青貯玉米品質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)

1.6 數(shù)據(jù)整理與分析

采用Excel 2010對(duì)品質(zhì)、氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、繪圖，利用SPSS 17.0對(duì)株高、莖粗、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、多重比較等統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 冀西北壩上地區(qū)青貯玉米生育期內(nèi)氣象條件

冀西北壩上地區(qū)生長(zhǎng)期主要集中在4月—10月上旬左右，由圖1可知，2019年與2020年4—10月有效溫度分別為3 034.2℃，2 940.8℃，降水量總和為467.5 mm，463.6 mm，本試驗(yàn)2020年5月1日—5月15日播期內(nèi)有效溫度與降水量分別為177.5℃，9.4 mm，2020年雨熱條件配合好，適宜青貯玉米生長(zhǎng)。

圖1 2019-2020年青貯玉米日均溫和降雨量的變化

2.2 不同播期對(duì)青貯玉米農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，‘德美亞1號(hào)’、‘巡天3號(hào)’株高在S2播期下最高，差異顯著(P<0.05)，‘德美亞2號(hào)’株高、莖粗S1播期下最高，差異顯著(P<0.05)，‘巡天3號(hào)’3個(gè)播期下株高顯著高于同播期其他品種(P<0.05)，‘院軍1號(hào)’次之；莖粗除‘德美亞1號(hào)’外，均以S1播期下最粗。

表2 不同播期下各青貯玉米品種的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)

2.3 不同播期對(duì)青貯玉米品種葉面積指數(shù)(LAI)的影響

由表3可知，‘院軍1號(hào)’、‘德美亞2號(hào)’在S1播期下葉面積指數(shù)最高，差異顯著(P<0.05)；‘德美亞1號(hào)’在S1，S3播期葉面積指數(shù)均低于同播期其他品種；‘巡天3號(hào)’的葉面積指數(shù)均顯著高于其他品種(P<0.05)，在S3播期下葉面積指數(shù)最高；‘院軍1號(hào)’在3個(gè)播期下的葉面積指數(shù)含量值僅次于‘巡天3號(hào)’。

表3 不同播期下青貯玉米品種葉面積指數(shù)的表現(xiàn)

2.4 不同播期對(duì)青貯玉米干草產(chǎn)量的影響

由表4可知，同一播期下，不同品種間產(chǎn)量差異顯著，S1，S3播期下‘院軍1號(hào)’干草產(chǎn)量均顯著高于同播期其他品種(P<0.05)，在S1播期下干草產(chǎn)量最高；‘德美亞1號(hào)’、‘德美亞2號(hào)’均以S2播期下干草產(chǎn)量最高,差異顯著(P<0.05)；‘巡天3號(hào)’在S2播期下干草產(chǎn)量最低,差異顯著(P<0.05)。

表4 不同播期下各青貯玉米品種的產(chǎn)量分析

2.5 播期對(duì)青貯玉米品質(zhì)的影響

由表5可知，將各青貯玉米品種的品質(zhì)指標(biāo)與國(guó)標(biāo)—青貯玉米品質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)進(jìn)行對(duì)比，S2，S3播期下的‘德美亞1號(hào)’可達(dá)到2級(jí)品質(zhì)品種，S1播期下的‘德美亞1號(hào)’可達(dá)到3級(jí)品質(zhì)品種。S1，S2播期下的‘德美亞2號(hào)’均可達(dá)到1級(jí)品質(zhì)品種，S3播期下的‘德美亞2號(hào)’可達(dá)到3級(jí)品質(zhì)品種。

表5 不同播期處理下各青貯玉米品種品質(zhì)等級(jí)

2.6 葉片性狀與產(chǎn)量、品質(zhì)的相關(guān)性分析

由表6可知，‘德美亞1號(hào)’中LAI，SPAD，TNL與CP呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，‘德美亞2號(hào)’的SPAD與CP差異顯著(P<0.05)。生產(chǎn)中，株型適中的‘德美亞1號(hào)’的LAI，SPAD含量均低于植株通透的‘德美亞2號(hào)’，‘德美亞2號(hào)’對(duì)光的接收面略強(qiáng)，有利于SPAD，LAI的提高，因此認(rèn)為株型差異是導(dǎo)致葉片性狀對(duì)2品種CP含量影響差異的根本原因?！旅纴?號(hào)’SPAD與籽粒產(chǎn)量呈正相關(guān)(P<0.05)，與ADF，NDF呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，‘德美亞1號(hào)’的SPAD，TNL與干草產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，2個(gè)品種間存在一定差異，這可能是品種與播期共同作用所致。

表6 葉片性狀對(duì)青貯玉米產(chǎn)量、品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

3 討論

3.1 播期、品種特性和產(chǎn)量的影響

青貯玉米的農(nóng)藝性狀、生物產(chǎn)量是受多基因控制的數(shù)量性狀[29]，生產(chǎn)試驗(yàn)中，‘德美亞1號(hào)’屬株型適中、抗倒伏的品種，‘院軍1號(hào)’屬株型半緊湊、抗倒伏的品種。本研究認(rèn)為，隨播期的推遲，‘德美亞1號(hào)’株高、莖粗、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量呈先上升再下降的趨勢(shì)，以S2播期下最高；‘院軍1號(hào)’以S1播期下株高、莖粗、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量最高?？梢?jiàn)青貯玉米隨株高的增高，產(chǎn)量可明顯提高，與李波[30]、戚長(zhǎng)秋等[31]研究結(jié)果一致，指出株高是影響產(chǎn)量的第一個(gè)重要因素，植株越高則生物產(chǎn)量越高，青貯玉米株高與產(chǎn)量密切相關(guān)。‘德美亞2號(hào)’屬植株通透、抗逆性好、早熟品種，‘巡天3號(hào)’屬株型緊湊、抗倒伏能力強(qiáng)、早熟品種。隨播期推遲，品種不同，農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量表現(xiàn)也不同，‘德美亞2號(hào)’株高、莖粗、葉面積指數(shù)以S1播期下最高，S2播期下產(chǎn)量較高；‘巡天3號(hào)’以S3播期下葉面積指數(shù)、產(chǎn)量最高，S2播期下株高最高。本試驗(yàn)認(rèn)為，株型較緊湊、矮桿、早熟的品種株高與產(chǎn)量沒(méi)有相關(guān)性。王寧等[32]以高稈、株型緊湊的青貯玉米品種‘科玉188’為試驗(yàn)材料，認(rèn)為產(chǎn)量與株高、葉面積指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與本研究研究結(jié)果不一致，可能是試驗(yàn)材料品種特性不同所致。

適當(dāng)調(diào)整播期，改變青貯玉米生育期內(nèi)光照和溫度等氣候因素，是實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵[33-34]，在冀西北壩下地區(qū)，袁慧敏等[35]發(fā)現(xiàn)在4月中旬播種較其他播期產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)。許瀚林等[36]認(rèn)為在4月30日—6月30日隨播期的推遲，生物產(chǎn)量均有所降低。本研究中，隨播期的推遲，‘德美亞1號(hào)’、‘德美亞2號(hào)’產(chǎn)量均表現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)，與于潤(rùn)知等[37]研究結(jié)果一致?！很?號(hào)’、‘巡天3號(hào)’產(chǎn)量隨播期的推遲呈先下降再上升的趨勢(shì)，許瀚林等[6]于2018，2019年5月10日在本試驗(yàn)站研究產(chǎn)量表現(xiàn)為：‘院軍1號(hào)’>‘巡天3號(hào)’>‘德美亞1號(hào)’，與本研究中播期為5月12日的3品種產(chǎn)量表現(xiàn)結(jié)果一致。以農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量來(lái)看，‘院軍1號(hào)’為較適宜在壩上地區(qū)種植的品種，與許瀚林[6]研究結(jié)果一致。潘蒙英健等[5]在黃淮海地區(qū)以‘WK702’、‘奧玉青貯5102’、‘青貯祥糯606’、‘金陽(yáng)光315’為試驗(yàn)材料設(shè)置春播及夏播，袁慧敏等[35]在冀西北壩下地區(qū)設(shè)置播期4月15日、4月30日、5月20日、6月10日、6月30日，以‘中元單32’、‘豫青貯23’、‘大京九26’為試驗(yàn)材料，結(jié)果表明隨著播期的推遲干物質(zhì)產(chǎn)量均有所降低，與本研究結(jié)果不一致。本研究認(rèn)為，不同地區(qū)、播期、品種均是使青貯玉米農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量產(chǎn)生差異的重要因素?！很?號(hào)’雖在5月2日表現(xiàn)高產(chǎn)，但由于壩上地區(qū)無(wú)霜期時(shí)間較短等特殊的生態(tài)環(huán)境導(dǎo)致植株含水量過(guò)高，無(wú)法對(duì)其青貯利用，因此未進(jìn)行品質(zhì)分析，有待對(duì)其開(kāi)展進(jìn)一步研究。

3.2 播期對(duì)青貯玉米品質(zhì)的影響

青貯玉米營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，優(yōu)質(zhì)青貯玉米品種具有較高的蛋白質(zhì)含量、適宜的干物質(zhì)產(chǎn)量、能量高等特征[38]。高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的青貯玉米品種對(duì)我國(guó)牧業(yè)發(fā)展具有重要意義[39]。本研究認(rèn)為‘德美亞1號(hào)’隨播期的推遲，粗蛋白含量表現(xiàn)為先下降再上升的趨勢(shì)，S1，S3播期下的粗蛋白含量最高為8.9%，與許佳琦等[40]以“株型緊湊，葉片分布合理,莖稈堅(jiān)韌”的‘德美亞3號(hào)’為試驗(yàn)材料，研究認(rèn)為適當(dāng)早播能夠有效增加粗蛋白質(zhì)含量的研究結(jié)果一致?！旅纴?號(hào)’的粗蛋白含量隨播期的推遲而降低，S1，S2播種可使‘德美亞2號(hào)’達(dá)到國(guó)家1級(jí)品質(zhì)品種，S2播期下相對(duì)飼用價(jià)值達(dá)到最高，與邢江會(huì)等[41]認(rèn)為的粗蛋白含量隨著播期的推遲而降低的研究結(jié)果一致，綜上，由于壩上地區(qū)特殊的生態(tài)條件，為滿(mǎn)足青貯玉米生育期所需，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)的基礎(chǔ)上，播期不宜過(guò)晚[42]，與潘蒙英健[8]在黃淮海地區(qū)認(rèn)為的播種期提前可提高其品質(zhì)結(jié)果相一致。

‘德美亞1號(hào)’、‘德美亞2號(hào)’2品種在不同播期下品質(zhì)表現(xiàn)不一致，‘德美亞1號(hào)’在3個(gè)播期下可達(dá)到3級(jí)、2級(jí)、2級(jí)品質(zhì)品種，‘德美亞2號(hào)’在3個(gè)播期下可達(dá)到1級(jí)、1級(jí)、3級(jí)品質(zhì)品種。本研究認(rèn)為，不同品種、生態(tài)環(huán)境、播期下青貯玉米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等級(jí)均表現(xiàn)不一致，株型適中，中度緊湊的品種，晚播有利于品質(zhì)的改善；植株通透、稈矮、早熟、抗逆性好的品種早播或晚播均不利于品質(zhì)的提高，這與尤育品等[43]認(rèn)為的品種、收獲期、生育期等均可使品質(zhì)產(chǎn)生差異的研究結(jié)果類(lèi)似。

4 結(jié)論

為找出適合壩上地區(qū)種植的青貯玉米品種，綜合不同播期下青貯玉米品種的農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、品質(zhì)分析得出，因品種、地域環(huán)境及播種期的不同，產(chǎn)量與品質(zhì)也會(huì)存在差異?！旅纴?號(hào)’屬株型適中、抗倒伏、適合密植、生育期短品種，在S2(5月7日)播期下種植，表現(xiàn)出株高和產(chǎn)量最高、RFV較高，草品質(zhì)達(dá)國(guó)標(biāo)2級(jí)，可優(yōu)先在壩上推廣。其次是‘德美亞2號(hào)’，該品種屬植株通透、稈矮、早熟、抗逆性好的品種，在S2(5月7日)播期下種植產(chǎn)量較高，RFV最高，草品質(zhì)達(dá)國(guó)標(biāo)1級(jí)。