青贮玉米不同器官产量贡献率对密度调控的响应

孙继颖，高聚林，王志刚，于晓芳，包海柱，胡树平，刘 剑，白云龙，闫 东

(1.内蒙古农业大学 农学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古农业大学 职业技术学院，内蒙古 包头 014109；3.内蒙古自治区土壤肥料和节水农业工作站，内蒙古 呼和浩特 010019)

玉米不仅是优质的高能量精饲料，而且是最佳的青贮饲料，是发展畜牧业的重要饲料来源[1]。在生产过程中，粮饲通用型及专用青贮型玉米的发展与研究，对于进一步拓宽玉米传统用途，保障畜牧业发展至关重要[2-3]。青贮玉米是用作制造青贮饲料的专用或兼用玉米[4]。在玉米乳熟至蜡熟期采收，将地上部生物产量即所有茎叶和果穗，经青贮发酵后可饲喂奶牛、肉牛等家畜[5]。青贮玉米的生产是以整株玉米生物产量作为收获产量的，其产量构成因素包括所有地上部器官，如茎秆、叶片、苞叶、穗轴、籽粒等，其生产技术与以籽粒产量为主的粮用玉米生产技术不同。

据报道，不同的青贮玉米品种及不同的种植密度均会影响青贮玉米全株饲用产量及各产量构成器官的产量贡献率[6-8]。不同品种玉米的农艺性状及生物学产量差异显著，株高、穗位高与全株玉米鲜物质产量及干物质产量呈一定的正相关关系[9]。不同类型及品种的青贮玉米生物学产量和干物质产量差异显著[10]，其干物质在各器官中的分配也不同[11]。低种植密度株高、叶片质量、茎秆质量均最高[12]。青贮玉米群体生物学产量随种植密度的增加而增加，而单株鲜质量和单株干质量却随着种植密度的增加明显降低[13]。玉米收获后，各器官占全株干物质质量的比例为茎∶叶∶穗=25.14∶13.74∶61.12[14]。种植密度对茎粗、单株质量影响较大，对株高影响不大，生物产量随种植密度的增加而增加，当种植密度增加到一定量后，生物产量呈下降趋势，表明密度与生物产量存在相关性[15]。综合前人研究结果，不同类型青贮玉米饲用产量差异显著，不同种植密度显著影响青贮玉米饲用产量，但是青贮玉米全株饲用产量随密度的增加变化趋势结论并不一致，各器官饲用产量对种植密度调控的响应研究尚不深入。本研究选用粮饲兼用型品种冀承单3号和青贮专用型品种真金青贮31号为供试材料，研究不同类型青贮玉米的器官产量对于密度调控的响应特点，为不同用途及类型青贮玉米生产中适宜的密度选择提供理论依据与实践指导。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验于2015年及2016年在内蒙古包头市土默特右旗萨拉齐镇进行。该区属于典型大陆性半干旱季风气候，年平均气温7.5 ℃，无霜期135 d左右，年日照时数平均为3 095 h，年平均降水量400 mm。2015年及2016年试验地前茬作物均为玉米，土壤质地为沙壤土，土壤基础地力及生育期间降水情况见表1。

表1 土壤基础地力概况

1.2 试验材料与试验设计

试验采用随机区组设计，共2个试验因素，分别为A因素供试品种及B因素种植密度。其中A因素为2个供试品种，分别为粮饲兼用型品种冀承单3号(A1)和青贮专用型品种真金青贮31号(A2)；B因素种植密度为5个水平，分别为45 000(B1)，60 000(B2)，75 000(B3)，90 000(B4)，97 500株/hm2(B5)。

共10个处理组合，3次重复，共30个试验小区。小区行长5.0 m，行距0.5 m，每小区内种植玉米14行，小区面积为35.0 m2。播前底肥统一施用磷酸二铵225 kg/hm2及硫酸钾90 kg/hm2，氮肥按照尿素施用量346 kg/hm2，分别于拔节期及大喇叭口期以3∶7比例施入，施肥后及时灌溉。全生育期灌水3次，分别于玉米拔节期(2015年5月30日，2016年6月1日)，大喇叭口期(2015年6月20日，2016年6月22日)，吐丝期(2015年7月23日，2016年7月27日)进行灌水，每次灌水量为750 m3/hm2，其他管理同大田生产。2015年5月3日播种，9月16日收获；2016年4月29日播种，9月20日收获。试验因素及水平情况见表2。

表2 2015和2016年试验因素及水平

1.3 测定指标与方法

1.3.1 饲用产量测定 在玉米籽粒乳熟末蜡熟初期取样，此时期可获得最高的饲用营养价值[16-17]，每小区选取3个样点，每个样点选取代表性植株3株，按茎秆(包含叶鞘及雄穗)、叶片、苞叶、穗轴及籽粒等5部分分开，先称量其鲜物质量，然后将样品置于105 ℃烘箱内杀青30 min，再降温到80 ℃烘干至恒质量，称量其干物质量，计算各器官含水率及产量贡献率，并按照实际出苗密度计算不同器官公顷产量。

各器官产量贡献率计算公式如下：

茎秆产量贡献率 = 茎秆干物质量/全株干物质量×100%

①

叶片产量贡献率 = 叶片干物质量/全株干物质量×100%

②

苞叶产量贡献率 = 苞叶干物质量/全株干物质量×100%

③

穗轴产量贡献率 = 穗轴干物质量/全株干物质量×100%

④

籽粒产量贡献率 = 籽粒干物质量/全株干物质量×100%

⑤

各器官含水率计算公式如下：

器官含水率=(器官鲜质量-器官干质量)/器官鲜质量×100%

⑥

1.3.2 数据统计分析 试验数据采用 Microsoft Excel 2007及SPSS Statistics 17.0进行统计处理及方差分析，采用Sigmaplot 12.5及Microsoft Excel 2007作图。

2 结果与分析

2.1 出苗情况调查

调查各试验小区实际出苗情况，计算各处理组合实际种植密度(表3)。2015年，冀承单3号各密度处理出苗数达到了计划出苗数的97.23%～98.46%，真金青贮31号各密度处理出苗数达到了计划出苗数的91.92%～99.43%；2016年，冀承单3号各密度处理出苗数达到了计划出苗数的90.09%～95.02%，真金青贮31号各密度处理出苗数达到了计划出苗数的91.17%～93.66%。

表3 2015和2016年各处理组合实际种植密度调查

注：表中同一品种下同列小写字母表示5%显著水平；大写字母表示1%显著水平。

Note：Lowercase letters in the same column of the same varieties indicated the significant at 5% level；Capital letter at 1% level.

2015年及2016年，冀承单3号及真金青贮31号各不同种植密度处理实际出苗数均达到了计划出苗数的90%以上，且各密度处理之间差异极显著，符合试验要求。试验结果中全株鲜物质产量及干物质产量的计算均以表2中的实际出苗密度值计算获得。

2.2 全株饲用产量

不同密度处理下的青贮玉米全株饲用鲜物质产量及饲用干物质产量均达到了极显著差异(表4)。随着种植密度的增加，冀承单3号全株鲜物质产量及全株干物质产量呈现先增后降变化趋势，全株鲜物质在密度B4水平下达到最高产量66 924.67 kg/hm2(2015年)及57 742.87 kg/hm2(2016年)，全株干物质在密度B4条件下达到最高产量23 194.91 kg/hm2(2015年)及20 691.14 kg/hm2(2016年)；随着种植密度的增加，真金青贮31号全株鲜物质产量及全株干物质产量呈现先增后降变化趋势，全株鲜物质在密度B3水平下达到最高产量86 452.76 kg/hm2(2015年)及81 792.23 kg/hm2(2016年)，全株干物质在B3水平下达到最高产量25 943.92 kg/hm2(2015年)及25 285.42 kg/hm2(2016年)。

在同一密度水平下，冀承单3号的全株鲜物质产量及干物质产量均低于真金青贮31号，说明冀承单3号单株植株较小，而真金青贮31号单株植株较大，冀承单3号可以适应更高的种植密度，真金青贮31号更适应较低的种植密度，试验结果印证了这一点，即冀承单3号获得最高全株鲜物质产量及最高全株干物质产量的密度要高于真金青贮31号。品种因素、密度因素及品种与密度的互作对青贮玉米全株鲜物质产量及全株干物质产量的影响均达到了极显著水平。

表4 2015和2016年不同密度下青贮玉米全株产量比较

注：小写字母表示5%显著水平;大写字母表示1%显著水平；**.极显著水平。

Note： Lowercase letters indicated the significant at 5% level;Capital letter indicate extremely significant at 1% level;**.The significant at 1% level.

2.3 各器官产量贡献率及含水率

各器官产量贡献率详见图1，根据图1可观测到不同玉米品种全株产量构成存在差异。冀承单3号全株产量构成比例如下：茎秆19.57%～25.69%，叶片22.49%～27.99%，苞叶3.03%～3.90%，穗轴4.89%～5.49%，籽粒37.97%～48.59%。籽粒贡献率在B1及B2密度下较茎秆高12.28～22.27百分点，较叶片高9.98～20.20百分点；籽粒贡献率在B4及B5密度下较茎秆高23.65～29.03百分点，较叶片高20.01～25.11百分点；在B3密度水平下，籽粒贡献率较茎秆高23.40～27.55百分点，较叶片高23.20～25.72百分点。在所有供试密度水平下，冀承单3号的全株产量主要贡献器官均为籽粒，其次是茎秆和叶片。较低的密度及较高的密度有利于茎秆及叶片产量贡献率的提高，而适宜的密度有利于籽粒产量贡献率的提高。真金青贮31号的全株产量构成比例如下：茎秆28.98%～32.55%，叶片29.38%～35.50%，苞叶2.64%～3.54%，穗轴3.64%～5.32%，籽粒24.81%～33.20%。在B1及B2密度水平下，籽粒贡献率较茎秆贡献率增加-7.74～2.57百分点，较叶片贡献率增加-10.69～3.81百分点；在B4及B5密度下，籽粒贡献率较茎秆贡献率增加-2.54～1.13百分点，较叶片贡献率增加-4.49～0.85百分点；在B3密度下，籽粒贡献率较茎秆贡献率增加2.77～3.78百分点，较叶片高1.53～3.84百分点。在较低及较高密度水平下，真金青贮31号全株产量主要贡献器官为叶片，其次为茎秆，再次为籽粒；而在适宜密度水平下，真金青贮31号全株产量主要贡献器官为籽粒，其次为叶片，再次为茎秆。

图中同一线条上小写字母表示5%显著水平；大写字母表示1%显著水平。图2同。

2.3.1 茎秆 由图1-A可见，冀承单3号及真金青贮31号茎秆产量对全株产量的贡献率随着种植密度的增加呈现先降后升的变化趋势。其中，冀承单3号茎秆贡献率在B4密度条件下最低，在B1条件下最高；真金青贮31号茎秆贡献率在B3密度条件下最低，在B1条件下最高。在同一密度下，真金青贮31号的茎秆产量贡献率显著高于冀承单3号。

由图2-A可见，冀承单3号及真金青贮31号茎秆含水率随着种植密度增加均呈先升高后降低的趋势，且在达到最大值前的2个密度处理茎秆含水率变化相对平稳。其中，冀承单3号茎秆含水率在B4密度水平下达到最高点，而真金青贮31号茎秆含水率至B3密度水平时达到最高点。总体来看，在同一密度水平下，真金青贮31号茎秆含水率高于冀承单3号。

2.3.2 叶片 由图1-B可见，冀承单3号及真金青贮31号叶片产量贡献率随着种植密度的增加呈现先降后升的变化趋势。其中，冀承单3号2015及2016年均至密度B3条件下达到最低值；真金青贮31号2015年叶片产量贡献率至B3密度水平下达到最低点，而2016年至B2密度水平下达到最低点，在B2、B3及B4条件下，叶片产量贡献率差异不显著，至B5密度水平下，叶片产量贡献率升高。在同一密度水平下，真金青贮31号叶片产量贡献率高于冀承单3号。

图2 不同青贮玉米品种各器官含水率对密度的响应

由图2-B可见，冀承单3号及真金青贮31号叶片含水率随着种植密度的增加呈现先升高后降低的变化趋势。其中，冀承单3号叶片含水率至B4(2015年)密度水平下及B2(2016年)密度水平下达到最高点；真金青贮31号叶片含水率在至B3(2015年)及B4(2016年)密度水平下达到最高值。在同一种植密度下，真金青贮31号叶片含水率显著高于冀承单3号。

2.3.3 苞叶 由图1-C可见，冀承单3号苞叶产量贡献率随着种植密度增加呈现出先增后降的变化趋势。2015年，冀承单3号苞叶产量在B4密度条件下最高，在B1与B2密度条件下及B3与B5密度条件下，冀承单3号苞叶产量贡献率差异不显著；2016年，冀承单3号苞叶产量贡献率在B3密度条件下最高。2015年，真金青贮31号苞叶产量贡献率随种植密度增加呈先降低后升高的趋势，在B4密度条件下最低，在B1与B2密度条件下及B3与B5密度条件下，真金青贮31号苞叶产量贡献率差异不显著；2016年，真金青贮31号苞叶产量贡献率随着种植密度的增加呈现抛物线变化规律，在B4密度条件下最高。在相同密度下，冀承单3号苞叶产量贡献率显著高于真金青贮31号。

由图2-C可见，冀承单3号及真金青贮31号苞叶含水率随着密度的增加先降后升。2015年，冀承单3号苞叶含水率在B2密度条件下最低，在B5密度条件下最高；2016年冀承单3号苞叶含水率在B3密度条件下最低，在B5密度条件下最高。2015年，真金青贮31号在B2密度条件下最低，在B4及B5条件下最高；2016年，真金青贮31号苞叶含水率在B4密度条件下最低，在B1密度条件下最高。

2.3.4 穗轴 由图1-D可见，随着种植密度的增加，冀承单3号及真金青贮31号的穗轴产量贡献率呈现先升后降的变化趋势。冀承单3号2015及2016年均在B3密度条件下，穗轴产量贡献率最高；真金青贮31号穗轴产量贡献率在B3(2015年)及B4(2016年)密度条件下达到最高。总体来讲，在同一密度下，冀承单3号穗轴产量贡献率高于真金青贮31号。

由图2-D可见，冀承单3号及真金青贮31号穗轴含水率随着种植密度的增加先降后升，呈现倒抛物线形状，两品种变化规律相似。其中，冀承单3号穗轴含水率在B4(2015年)及B3(2016年)密度条件下最低，而真金青贮31号穗轴含水率在B3(2015年)及B4(2016年)密度条件下最低。

2.3.5 籽粒 由图1-E可见，冀承单3号及真金青贮31号籽粒产量贡献率随着种植密度的增加呈先升高后下降的趋势。其中，冀承单3号籽粒贡献率最高时的种植密度为B4水平(2015年)及B3水平(2016年)；真金青贮31号籽粒贡献率最高时的种植密度为B3水平(2015年)及B2水平(2016年)。在同一密度下，冀承单3号籽粒产量贡献率高于真金青贮31号。

由图2-E可见，冀承单3号及真金青贮31号籽粒含水率随种植密度增加的变化趋势相似，均为先降后升。冀承单3号及真金青贮31号籽粒含水率最低点均在B3密度水平下。2015年，各供试密度水平下，冀承单3号籽粒含水量显著低于真金青贮31号；2016年，在B1及B5密度水平下，冀承单3号籽粒含水量低于真金青贮31号籽粒含水率，在B3密度下，冀承单3号籽粒含水率与真金青贮31号籽粒含水率差异不显著。

2.4 相关分析

由表5可见，青贮玉米全株产量与茎秆产量贡献率及叶片产量贡献率呈现正相关关系，与苞叶产量贡献率、穗轴产量贡献率及籽粒产量贡献率呈负相关关系，但均未达显著水平。籽粒产量贡献率与茎秆及叶片产量贡献率极显著负相关，但与苞叶产量贡献率显著正相关，与穗轴产量贡献率极显著正相关。

由表6可见，茎秆、叶片、苞叶、穗轴及籽粒的产量贡献率与其含水率均呈负相关关系，其中茎秆产量贡献率与茎秆含水率及叶片产量贡献率与叶片含水率之间的负相关关系达到显著水平，相关系数分别为-0.937和-0.902。

表5 青贮玉米不同器官产量贡献率与全株产量相关分析

注：*.显著水平；**.极显著水平。表6同。

Note：*.The significant at 5% level；**.The extremely significant at 1% level.The same as Tab.6.

表6 青贮玉米不同器官产量贡献率与含水率相关分析

3 讨论与结论

3.1 讨论

青贮玉米各器官中，其产量贡献率与全株青贮产量正相关的器官有茎秆及叶片，与全株青贮产量负相关的器官有苞叶、穗轴及籽粒，而穗轴和苞叶的产量贡献率与籽粒产量贡献率正相关。由此可以推断，青贮玉米全株产量的不同构成器官，按照其对全株产量的影响特点，可以被分为两类，一类为茎秆及叶片，其器官产量与秸秆产量正相关，可以称为鲜草产量器官；另一类为苞叶、穗轴及籽粒，其器官产量与籽粒产量正相关，可以称为籽粒产量器官；两类器官呈显著负相关关系，鲜草产量器官的高产有利于全株产量的提高，而籽粒产量器官的高产不利于全株产量的提高。由此可见，籽粒产量较高的冀承单3号全株产量低于籽粒产量较低的真金青贮31号。

由各器官产量贡献率及其含水率相关分析可知，五大器官的产量贡献率均与其含水率呈现负相关关系，其中，茎秆及叶片的负相关关系达到了极显著水平，这是因为，较高的含水量直接影响了干物质的积累，导致在青贮玉米成熟收获期，含水量较高的器官，其干物质含量较低，在全株中的产量贡献率必然较低。可以推断，随着种植密度的增加，各器官产量贡献率的变化规律，与各器官含水率的变化规律基本相反，如茎秆及叶片产量贡献率随着种植密度的增加而呈现为倒抛物线变化，而其含水率随着种植密度的增加呈现出正抛物线变化规律；苞叶、穗轴及籽粒产量贡献率随着种植密度的增加呈现为正抛物线变化，而其含水率随着种植密度的增加呈现出倒抛物线变化趋势。在青贮玉米的生产中，各器官的产量贡献率及其含水率这两项指标，可以通过测定或计算其中的一项而得到另外一项的变化情况。

植株含水率高，利于体内的各种代谢活动，而且收获时期的适宜含水率对于玉米整株或秸秆青贮利用具有重要意义。饲用玉米含水率在75%以上为高水分青贮，含水率在65%～75%为中水分青贮，含水率在65%以下的为低水分青贮[18]。通常以低水分青贮效果最佳[19-20]。在本试验中，冀承单3号及真金青贮31号两品种收获时，茎秆含水率均在75%以上，叶片含水率在65%～75%，穗轴及苞叶含水率在65%左右，籽粒含水率显著低于65%，两品种全株含水率在65%左右，接近最佳青贮含水率，符合国家青贮玉米品质分级标准含水率60%～80%的指标要求[21]。并且由于玉米秸秆适口性强，木质素含量低，蛋白质含量高等特性，更增强了饲料的青贮品质[22]。但由于全株不同器官的含水量差异较大，在青贮前要注意粉碎搅拌均匀，避免部分区域含水率过高或过低，影响整体青贮效果。冀承单3号及真金青贮31号全株含水率最高器官为茎秆，其次为叶片，再次为穗轴及苞叶，含水率最低的器官为籽粒。为保证青贮质量而维持合理的全株水分含量，主要由茎秆提供，其次为叶片。籽粒在全株玉米青贮过程中，属于需要由其他器官来补充水分的器官。

3.2 结论

随着种植密度的增加，冀承单3号及真金青贮31号茎秆及叶片的产量贡献率呈现先降后升变化趋势，而2个器官的含水率则呈现先升后降的趋势，同一密度下，真金青贮31号茎秆和叶片的产量贡献率及含水率均高于冀承单3号；冀承单3号及真金青贮31号苞叶、穗轴及籽粒产量贡献率呈现先升后降的变化趋势，而3个器官的含水率呈现先降后升的变化趋势，同一密度下，冀承单3号苞叶、穗轴及籽粒产量贡献率高于真金青贮31号，但两品种苞叶、穗轴及籽粒含水率无显著差异。

在所有供试密度水平下，冀承单3号全株产量主要贡献器官均为籽粒，其次是茎秆和叶片；在较低及较高密度水平下，真金青贮31号全株产量主要贡献器官为叶片，其次为茎秆，再次为籽粒，而在适宜密度水平下，真金青贮31号全株产量主要贡献器官为籽粒，其次为叶片，再次为茎秆。

冀承单3号及真金青贮31号全株鲜质量及全株干质量随着种植密度的增加先增后降，冀承单3号在90 000株/ hm2密度水平下，达到鲜物质及干物质产量最大值，分别为鲜物质66 924.67 kg/hm2(2015年)及57 742.87 kg/hm2(2016年)，干物质23 194.91 kg/hm2(2015年)及20 691.14 kg/hm2(2016年)；真金青贮31号在75 000株/hm2密度水平下，达到鲜物质及干物质产量最大值，分别为鲜物质86 452.76 kg/hm2(2015年)及81 792.23 kg/hm2(2016年)，干物质25 943.92 kg/hm2(2015年)及25 285.42 kg/hm2(2016年)。