ABSTRACT

In order to identify the interactive effects of nitrogen and density on forage yield and quality of silage maize in farming-pastoral interlacing area of Northwest Hebei province, early maturing maize hybrid DMY1 was used as material in this study. The results showed that the leaf area index (lai) of DMY1 at silking stage and maturity stage was significantly increased by nitrogen and density increased. The leaf SPAD value was significantly increased by nitrogen addition, but decreased by density increasing. But in this study, there were no significant difference between DMY1 silage yields among nitrogen application treatments and density treatments, respectively. The effects of nitrogen application and density on DMY1 crude protein, acidic washing fiber, neutral washing fiber, starch, water-soluble carbohydrate, ash, total digestible nutrient and milk productivity were not significant. Therefore, to achieve high yield and high quality in the farming-pastoral interlacing area of Northwest Hebei province, the nitrogen application of the silage maize should be controlled at 180 - 225 kg∙ha⁻¹ to reduce the non-point source pollution, and the density should be controlled at 6.75 ×10⁴ – 9.0 × 10⁴ plants∙ha⁻¹ to reduce the lodging risk.

Keywords:Silage Maize, Nitrogen Application, Density, Silage Yield, Silage Quality

氮密互作对德美亚1号青贮产量及 品质的调控效应

葛均筑，扎吉，梁茜，张垚，马志琪

天津农学院农学与资源环境学院，天津

收稿日期：2019年8月20日；录用日期：2019年10月9日；发布日期：2019年10月29日

摘 要

为明确冀西北坝上农牧交错区氮密互作对青贮玉米产量和品质调控效应，本文选用早熟品种德美亚1号为材料。结果表明：增氮和增密均显著提高青贮玉米生育期的叶面积指数；增氮极显著提高青贮玉米叶片SPAD值，但增密SPAD值显著降低。本研究范围内，增氮和增密对DMY1青贮产量均无显著影响。密度和施氮量对DMY1青贮玉米品质粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、淀粉、水溶性碳水化合物、灰分、总可消化养分和牛奶生产力的影响均未达显著水平。综之在本研究范围内，冀西北农牧交错区青贮玉米施氮量宜控制在180~225 kg∙hm⁻²，降低面源污染，密度范围为6.75~9.0万株hm⁻²防止倒伏，以实现青贮玉米的高产与优质。

关键词 :青贮玉米，施氮量，密度，青贮产量，青贮品质

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1. 引言

青贮玉米在我国是畜牧业的主要饲料来源，在国民经济中占有越来越重要的地位 [1] 。河北冀西北坝上地区是典型的农牧交错带，由于养殖总量增加及草场承载能力降低限制，如何基于地区光照充足而热量资源不足，无霜期短和降雨量偏少的现状，发展青贮玉米，实现青贮玉米产量突破达到了60 t/hm² [2] ，促进畜牧业发展是坝上地区作物研究的热点问题。氮素是玉米产量和品质形成的必需元素之一，合理施氮不仅能够提高青贮玉米的产量，还可以优化品质 [3] 。随种植密度增加，优化群体结构，协调个体与群体间的矛盾，保证个体健壮地生长发育，实现高产 [4] [5] 。增加施氮提高青贮玉米的品质 [6] [7] 。密度增加青贮产量提高，但粗脂肪含量降低，中性洗涤纤维/酸性洗涤纤维含量升高 [8] [9] 。兰宏亮等 [10] 研究表明，施氮量增加时，产量增加，但施氮过量会导致青贮玉米产量降低。密植条件下，合理施氮能保障光合作用的物质积累，调控青贮玉米产量 [9] ，华鹤良等 [11] 研究表明，施氮量和种植密度都显著影响青贮玉米地上部分生物产量和营养品质。因此，研究并明确氮密互作对青贮玉米德美亚1号产量和品质的调控规律，可为冀西北坝上农牧交错区青贮玉米的高产栽培技术提供理论指导和技术支撑。

2. 材料与方法

2.1. 试验材料与地点

采用早熟玉米德美亚1号(DMY1)为试验材料，于2018年5月~9月在中国农科院作物所沽源试验站基地进行。

2.2. 试验设计与方法

本试验采用裂区试验设计，主区为密度分别为67,500 pls∙hm⁻² (D6.75)、90,000 pls∙hm⁻² (D9.0)和112,500 pls∙hm⁻² (D11.25)，裂区为施氮量0 kg∙hm⁻² (N0)、135 kg∙hm⁻² (N135)、180 kg∙hm⁻² (N180)和225 kg∙hm⁻² (N225)，分别记为N0、N135、N180和N225。每个处理均公顷分别施用P₂O₅ 125 kg，K₂O 38.46 kg，其中N肥60%作种肥，40%于大口期追施，P₂O₅和K₂O 100%作种肥。小区行长7.5 m，行距0.6 m，10行区，小区面积43.2 m²，各小区间设置1 m隔离带，重复3次。其它管理条件随大田管理措施进行。

2.3. 测定指标与方法

1) 叶面积指数动态：于吐丝期和收获期，小区取代表性样株3株，测定绿叶面积，计算叶面积指数。

2) 叶片SPAD值：于吐丝期和收获期，小区取代表性样株30株，测定穗位叶片SPAD值。

3) 青贮产量：蜡熟初期收获，每小区收获5 m²，重复3次，测定青体产量。

4) 青贮品质指标：将收获期粉碎后的样品采用近红外方法测定粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、淀粉、水溶性碳水化合物、灰分、总可消化养分和牛奶等青贮指标。

2.4. 数据分析

利用MicrosoftExcel 2007处理初始数据，用SPSS19.0对数据进行ANOVA方差分析和Duncan差异性分析。

3. 结果与分析

3.1. 叶面积指数

由图1可以看出，随时密度增加，DMY1吐丝期和收获期的叶面积指数显著增高，与D6.75相比，D9.0和D11.25处理在吐丝和收获期LAI分别增加8.88%和37.88%，12.72%和54.25%。施氮量增加显著增加了DMY1的叶面积指数，与N0处理相比，施氮后R1的LAI分别增加52.50%、55.94%和60.14%，R6期的LAI增加了83.49%、88.96%和95.63%。分析密度在同一施氮水平下的LAI影响可以看出，N0水平下密度增加对LAI无显著影响；N135和N180水平下，D6.75和D9.0处理间LAI在吐丝和收获期均无差异，均显著低于D11.25处理；在N225水平下，D6.75处理R1和R6期LAI显著低于D9.0和D11.25处理，D9.0处理LAI亦显著低于D11.25处理。分析施氮量对DMY1的LAI影响可以看出，在D6.75和D9.0处理下施氮量间的LAI显著差异，但显著高于N0处理；在D11.25水平下，增施氮肥LAI持续增加，N225水平LAI显著高于N135水平。

图1. 叶面积指数

3.2. 穗位叶SPAD值

随时密度增加，DMY1在R1期和R6期的穗位叶SPAD值显著降低，如下图2，与D6.75相比，D9.0和D11.25处理在R1和R6的LAI分别增加7.85%和8.10%，9.48%和9.78%，D9.0和D11.25处理穗位叶SPAD无显著差异。施氮量增加极显著增加了DMY1穗位叶的SPAD值，与N0处理相比，施氮后R1的LAI分别增加79.80%、82.99%和88.00%，R6期的LAI增加了113.28%、117.81%和124.92%。分析密度在同一施氮水平下的穗位叶SPAD值影响可以看出，N0和N225水平下密度增加对穗位叶SPAD值降低的效应，但未达显著水平；N135和N180水平下，D6.75和D9.0处理间穗位叶SPAD值在R1和R6期均无差异，但D6.75水平系显著高D11.25处理，9.0和D11.25处理间无差异。分析施氮量对DMY1的穗位叶SPAD影响可以看出，在D6.75、D9.0和D11.25水平下，增加施氮量具有提高穗位叶SPAD值的趋势，但施氮量间差异不显著。

图2. 穗位叶SPAD值

3.3. 青贮产量

由图3可以看出，在D6.57~D11.25范围内，增密对DMY1青贮产量增加不显著，与N0相比，施氮后DMY1青贮产量显著增加74.7%~86.0%，但施氮水平间的青贮产量无差异。分析同一施氮水平下密度对DMY1干物质积累量的影响可以看出，在N0水平下，增密后青贮产量显著降低，D9.0和D11.25处理比D6.75减产12.8%和35.0%，D11.25比D9.0减产25.5%；在N135水平下，D6.7和D9.0间产量差异不显著，但均显著低于D11.25处理；在N180和N225水平下，增密增加DMY1青贮产量，D9.0和D11.25处理比D6.75分别增产8.8%和14.6%、8.0%和25.1%，D9.0和D11.25在N180水平时无差异，但在D11.25时差异显著，D11.25比D9.0增产15.8%。在同一密度下施氮量对DMY1青贮产量的差异均未达显著水平。

3.4. 青贮品质

密度对DMY1青贮玉米品质粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、淀粉、水溶性碳水化合物、灰分、总可消化养分和牛奶生产力的影响均未达显著水平(表1)。与N0相比，施氮后显著增加了DMY1粗蛋白含量，淀粉含量增加不显著；酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维和灰分含量显著降低。

图3. 青贮产量的影响

表1. 氮密互作对DMY1青贮品质的影响

备注：CP：粗蛋白，ADF：酸性洗涤纤维，NDF：中性洗涤纤维，Starch：淀粉，WSC：水溶性碳水化合物，Ash：灰分，TDN：总可消化养分，Hay Milk：牛奶生产力。

4. 讨论与结论

种植密度的不同，对叶片的光能利用程度有很大影响。安晓宁等 [12] 表示，当种植密度大于90,000 pls∙hm⁻²时，3、6、9叶的叶绿素含量差异较大，Pn叶显著下降。刘娟等 [13] 研究表明，随着种植密度的增加，Pn (净光合速率)、SPAD值(叶绿素相对含量)、冠层透光率都会下降。穗位叶的光合速率、叶绿素含量会随着施氮量的增加而增加。楚光红等 [14] 研究表明，随施氮量增加，延缓了穗位叶以下叶片的衰老速率，总光合势增加，并且增加了光合速率和气孔导度。本研究结果表明，密度增加，DMY1吐丝期和收获期的叶面积指数显著增高，施氮量增加显著增加了DMY1的叶面积指数，说明密度增加可以截获更多的光能，促进干物质的积累，提高产量。密度增加，DMY1穗位叶SPAD值显著降低，施氮量增加极显著增加了DMY1穗位叶的SPAD值，说明增密后叶片的含氮量降低，光合性能减弱，但施氮量可以提高叶片含氮量，促进叶片的光合作用，提高干物质积累和产量的形成。

关于氮肥和种植密度对于青贮玉米的调控效应的研究较多，构建合理的群体结构和施氮量可显著提高青贮玉米的产量和品质，研究表明 [9] [10] ，同时密度是限制产量和品质的关键因素，随着施氮量的增加，玉米地上部干物质产量增加，过量施用氮肥反而造成同等密度下青贮玉米产量降低。本研究结果表明，密度增加显著降低了DMY1单株干物质积累量，但显著增加体干物质积累量，施氮后单株干物质积累量和群体干物质积累量极显著地增加。本研究密度范围内，增密对DMY1青贮产量增加不显著，同时施氮水平间的青贮产量亦无差异。密度和施氮量对DMY1青贮玉米品质粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、淀粉、水溶性碳水化合物、灰分、总可消化养分和牛奶生产力的影响均未达显著水平。

综之在本研究范围内，冀西北农牧交错区青贮玉米施氮量宜控制在180~225 kg∙hm⁻²，降低面源污染，密度范围为6.75~9.0万株hm⁻²，防止倒伏，以实现青贮玉米的高产与优质。

基金项目

国家重点研发计划课题“青贮玉米应对气候变化的关键技术效应与适应性栽培途径研究”(2017YFD 0300305)。

文章引用

葛均筑,扎 吉,梁 茜,张 垚,马志琪. 氮密互作对德美亚1号青贮产量及品质的调控效应
Interactive Effects of Nitrogen and Density on Silage Yield and Quality of DeMeiYa 1[J]. 土壤科学, 2019, 07(04): 286-291. https://doi.org/10.12677/HJSS.2019.74035

参考文献