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。
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。
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。
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]。
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。
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)
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。
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
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)
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)
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
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)
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
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。
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。
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)。