游永亮， 李 源， 赵海明， 武瑞鑫， 李建明， 刘贵波*，杨志敏

(1. 河北省农林科学院旱作农业研究所/河北省农作物抗旱研究重点实验室， 河北 衡水 053000； 2. 河北省畜牧良种工作总站， 河北 石家庄 050061； 3. 河北省张家口市农业科学院， 河北 张家口 075000)

青贮玉米是一种生物产量丰富、营养价值高的饲草料作物，为草食家畜最主要的饲草料来源之一[1-2]，在世界范围内广泛种植。针对我国粮食产量逐年增加，而优质饲草供应不足的现实，2017年国家推出了粮改饲政策，扩大青贮玉米等优质饲料作物种植面积，加大优质饲草供应能力[3]。海河平原区是传统的冬小麦(TriticumaestivumL.)—夏玉米种植区，属于我国极端缺水地区[4]。为减少地下水超采，压缩耗水性作物冬小麦的种植面积，国家实行了季节性休耕政策，种植制度由一年两作变为一年一季玉米。同时该区域也是粮改饲政策实施的重点区域，青贮玉米一年一作成为该区主要的种植模式之一。青贮玉米不再与冬小麦复种，适应一季条件下的光温雨资源高效利用，播种时期面临重新调整。研究表明，播期变化对青贮玉米的生长发育和产量形成都会产生显著影响，随着播期变化，应适当调整种植密度以协调青贮玉米群体和个体之间的发展平衡[5]。因此一季青贮玉米条件下，探讨播期和密度对青贮玉米生产性能及饲用品质的影响十分必要。

研究青贮玉米播期方面报道较多，谢业春和江巍[6]在福建、杜桂娟[7]在辽宁分别采用不同青贮玉米品种研究表明，播期对青贮玉米产量产生明显影响；且不同地区适宜播期明显不同。在青贮玉米适宜种植密度方面，章建新等[8]在新疆、杨耿斌等[9]在黑龙江、孙继颖等[10]在内蒙古的研究均显示：种植密度显著影响了青贮玉米产量和饲用品质；各地适宜密度存在差异。Ramezani等[11]在伊朗设置7万株·hm-2和8万株·hm-22种种植密度，研究结果显示种植密度对青贮玉米产量影响不显著。Gonzalo[12]等在阿根廷利用2个青贮玉米品种，设置4个种植密度(6万株·hm-2，7万株·hm-2，8万株·hm-2和9万株·hm-2)，研究结果显示种植密度显著影响青贮玉米生物产量，但对青贮玉米粗蛋白、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和淀粉含量影响不显著。综上所述，青贮玉米种植受地域影响较大，不同生态区的青贮玉米适宜播期和种植密度存在较大差异。

在冀西北农牧交错区、冀东滨海区有关播期、种植密度对青贮玉米生物产量、品质的研究有一些报道[13-16]，但与海河平原区气候类型存在明显差异。赵海明等[17]在河北衡水初步研究认为8.25万株·hm-2处理下青贮玉米产量最高，未开展种植密度对青贮玉米饲用品质的影响。海河平原区青贮玉米在播期和种植密度2因素综合影响下的生物产量和饲用品质变化未见报道。同时评价青贮玉米适宜播期和种植密度，研究者从生物产量评价，或以生物产量结合饲用品质进行模糊评价，将2种指标综合在一起进行量化评价的方法未见报道。Milk2006[18]目前在国外常被用来评价青贮玉米品种差异，其中公顷产奶量可量化综合评价青贮玉米生物产量和饲用品质。本试验采用3个品种，在河北省衡水市连续3年，研究了不同播期、种植密度对青贮玉米生产性能、饲用品质的影响，首次采用Milk2006对青贮玉米生物产量和饲用品质进行了综合评价，对青贮玉米在海河平原区的适宜播期和种植密度进行了探讨，可为海河平原区种植业结构调整及青贮玉米的推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017—2019年连续3年在河北省农林科学院旱作农业节水试验站内完成。试验站位于河北省衡水市深州市护驾迟镇(37°44′N，115°42′E)，海拔高度20 m，多年平均降水497.1 mm，其中70%的降水集中在7—8月份。年平均气温12.6℃，无霜期206 d。试验地0～20 cm土壤肥力情况：全氮1.1 g·kg-1，碱解氮62.8 mg·kg-1，速效磷32.3 mg·kg-1，速效钾125.4 mg·kg-1，有机质1.55 g·kg-1。试验期间的降雨量和气温及多年均值(1981—2010年)见表1。

表1 2017—2019年青贮玉米生长期间月平均降雨量、气温和多年均值Table 1 Month average precipitation,temperature and long-term average of Silage maize growth period in 2017—2019

1.2 试验材料

为减小品种对试验结果造成的误差影响，试验选择3个青贮玉米品种。其中‘北农青贮368’为北京农学院选育，在海河平原区经过多年引进筛选，表现优异；‘郑单958’为海河平原区推广面积较大的粮饲兼用型品种；‘冀青贮1号’河北农科学院旱作所选育，为本地区选育出的第一个青贮玉米杂交组合。

1.3 试验方法

试验采用裂区设计，播期为主区，设置3个播种时期，分别为：5月20日(S1)、6月5日(S2)和6月20日(S3)；种植密度为副区，设置5个种植密度，分别为：6.00万株·hm-2(D1)，6.75万株·hm-2(D2)，7.50万株·hm-2(D3)，8.25万株·hm-2(D4)和9.00万株·hm-2(D5)。3个播期，5个种植密度，3个品种，3次重复，共计135个小区。小区面积23.1 m2(4.2 m×5.5 m)，重复之间设置2 m观测道。

每小区内种植7行青贮玉米，行距60 cm。播前造墒，灌水量为675 m3·hm-2，参照当地玉米大田生产施肥方案，底施复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)750 kg·hm-2，大喇叭口期随降雨追施尿素(N含量46.4%)150 kg·hm-2。乳线1/2时期进行测产。

1.4 测定指标及方法

1.4.1生产性能测定 收获前进行倒伏倒折率调查，倒伏倒折株数占小区总株数的比例。收获时随机抽取10株青贮玉米，测量其株高，取平均值

青贮玉米籽粒乳线下降至籽粒1/2处时收获，每小区收获中间5行，去掉行头50 cm，从地上部20 cm处全株收割。收获后立即称重，得到小区鲜重产量，折合成公顷产量。从每个小区中随机选取10株，全株粉碎，随机取1 kg样品，在105℃的烘箱内杀青2 h左右，再调至60℃烘至恒重，计算青贮玉米干鲜比，根据小区鲜重和干鲜比计算小区生物产量，留取干样进行饲用品质测定

1.4.2饲用品质测定 利用近红外光谱法测定青贮玉米粗蛋白(Crude protein，CP)、淀粉(Starch)、可溶性碳水化合物(Water soluble carbohydrate，WSC)、酸性洗涤纤维(Acid detergent fibre，ADF)、中性洗涤纤维(Neutral detergent fibre，NDF)含量。利用Milk2006[18]计算吨干物质产奶量，利用公顷生物产量和吨干物质产奶量计算公顷产奶量，计算公式如下：

公顷产奶量(t·hm-2)= 公顷生物产量×吨干物质产奶量

1.5 数据处理

本试验主要探讨播期和种植密度对青贮玉米生物产量和饲用品质的影响，为消除年际间影响，在分析不同播期和种植密度下青贮玉米生产性能和饲用品质时，均采用3年数据平均值。采用SPSS19.0软件对数据进行方差分析，运用Excel软件进行表格制作。

2 结果与分析

2.1 播期和种植密度对青贮玉米生物产量的影响

不同播期之间青贮玉米生物产量差异极显著(P<0.01)(表2)，‘北农青贮368’和‘冀青贮1号’生物产量均以S2处理下最高，分别为20.43 t·hm-2和18.01 t·hm-2，显著高于S1处理，和S3处理下青贮玉米生物产量差异不显著。‘郑单958’生物产量以S3处理下最高，达到19.05 t·hm-2，显著高于S1处理，和S2处理差异不显著。3个青贮玉米品种平均生物产量同样以S2处理下最高，平均为19.29 t·hm-2，分别较S1和S3处理增加10.23%和4.84%(图1)。‘北农青贮368’生物产量随种植密度的增加整体呈逐渐上升趋势，但差异不显著。‘冀青贮1号’和‘郑单958’生物产量随种植密度的增加整体同样呈逐渐上升趋势，且在不同种植密度之间存在显著差异(P<0.05)，不同种植密度条件下3个品种平均生物产量与冀青贮1号和郑单958表现一致。

2.2 播期和种植密度对青贮玉米株高和抗倒性的影响

播期对‘北农青贮368’和‘冀青贮1号’的株高影响差异极显著(P<0.01)，种植密度及2因素互作对‘北农青贮368’和‘冀青贮1号’的株高影响不显著(表3)。播期及2因素互作对‘郑单958’株高影响同‘北农青贮368’，但种植密度显著影响‘郑单958’的株高，和北农青贮368表现不一致。从3个品种平均值来看，播期显著影响青贮玉米株高(P<0.01)，青贮玉米株高随着播期推迟呈现先升高后降低趋势，S2处理下株高最高，平均株高为277.91 cm，显著高于S1和S3处理。种植密度和2因素互作对青贮玉米株高影响不显著。

播期及种植密度2因素互作对北农‘青贮368’的倒伏倒折率影响不显著，但种植密度对‘北农青贮368’的倒伏倒折率影响极显著(P<0.01)(表3)。播期和种植密度对‘冀青贮1号’和‘郑单958’以及3个品种平均倒伏倒折率的影响与‘北农青贮368’表现一致。随着种植密度的增加，加大了青贮玉米倒伏倒折风险。

表2 不同播期和种植密度下3个青贮玉米生物产量Table 2 Biomass production of silage corn under different sowing date and planting density 单位：t·hm-2

图1 不同播期和种植密度下青贮玉米平均生物产量Fig.1 Average biomass production of silage corn under different sowing date and planting density注：S表示播期：S1为5月20日播种、S2为6月5日播种、S3为6月20日播种。D表示种植密度：D1为6.00万株·hm-2，D2为6.75万株·hm-2，D3为7.50万株·hm-2，D4为8.25万株·hm-2、D5为9.00万株·hm-2。图中标注的大写字母表示α=0.01水平上差异显著，小写字母*表示α=0.05水平上差异显著。下图同Note:S means sowing date,S1:May 20,S2:June 5,and S3:June 20.D means plant density,D1:6.00×104 plants·hm-2,D2:6.75×104 plants·hm-2,D3:7.50×104 plants·hm-2,D4:8.25×104 plants·hm-2,D5:9.00×104 plants·hm-2. Different capital letters indicated significant difference at the 0.01 level,Different lowercase letters indicated significant at the 0.05 level. The same as below

2.3 播期和种植密度对青贮玉米饲用品质的影响

对2018—2019年2年的样品进行了饲用品质的测定，取2年平均值。播期对‘北农青贮368’和‘冀青贮1号’的CP和吨干物质产奶量影响差异显著(P<0.05)，对淀粉影响差异不显著(图2和图3)，但播期对‘郑单958’饲用品质影响不显著(图4)。从3个青贮玉米品种饲用品质平均值来看，播期对青贮玉米CP、WSC和吨干物质产奶量影响差异显著(P<0.01)，对ADF影响差异显著(P<0.05)，对淀粉和NDF影响差异不显著(图5)。青贮玉米CP含量在S2处理下最高，为8.40%，显著高于S1处理下的青贮玉米CP含量(P<0.05)。S2处理下青贮玉米WSC最高，极显著高于S1和S3处理(P<0.01)。不同播期处理下青贮玉米ADF以S1处理下最高，为22.73%，显著高于S3处理(P<0.05)，和S2处理下青贮玉米ADF差异不显著。青贮玉米吨干物质产奶量排序为S3>S2>S1处理，且S3处理下青贮玉米吨干物质产奶量显著高于S1和S2处理(P<0.05)(图5)。

种植密度对不同青贮玉米品种的饲用品种影响不同，主要对青贮玉米的淀粉和WSC产生影响，对3个青贮玉米品种的CP影响差异不显著，对ADF、NDF和吨干物质产奶量影响表现不一致(图2～5)。从3个青贮玉米品种饲用品质平均值来看，种植密度对青贮玉米淀粉影响差异极显著(P<0.01)，对ADF影响差异显著(P<0.05)，对CP、WSC、NDF和吨干物质产奶量影响差异不显著(图5)。不同种植密度下青贮玉米CP以6.00万株·hm-2时最高，但和其他种植密度下青贮玉米CP差异不显著。青贮玉米吨干物质产奶量在不同种植密度下排序为D3>D2>D5>D4>D1，7.50万株·hm-2时青贮玉米吨干物质产奶量最高，达到1 457.65 kg·t-1(图5)。

表3 不同播期和种植密度下青贮玉米株高和倒伏倒折率Table 3 Plant height and lodging rate of silage corn under different sowing date and planting density in Hengshui city

图2 不同播期和种植密度下‘北农青贮368’饲用品质Fig.2 Forage quality of ‘BeinongQZ368’ under different sowing date and planting density

图3 不同播期和种植密度下冀‘青贮1号’饲用品质Fig.3 Forage quality of ‘JiQZ1’ under different sowing date and planting density

图4 不同播期和种植密度下‘郑单958’饲用品质Fig.4 Forage quality of Zhengdan958 under different sowing date and planting density

图5 不同播期和种植密度下3个青贮玉米品种饲用品质均值Fig.5 Average forage quality of silage corn under different sowing date and planting density

2.4 播期和种植密度对青贮玉米公顷产奶量的综合评价

青贮玉米作为奶牛的优质饲草已得到业内公认。将生物产量与饲用品质结合，采用公顷产奶量对不同播期和种植密度下的青贮玉米进行了综合评价。播期对‘北农青贮368’、‘冀青贮1号’和‘郑单958’的公顷产奶量影响极显著(P<0.01)，但‘北农青贮368’的公顷产奶量在S2处理下最高，而冀青贮1号和‘郑单958’的公顷产奶量在S3处理下达到最大值(图6)。不同播期处理下3个青贮玉米品种平均公顷产奶量以S2处理下最高，达到27.57 t·hm-2，极显著高于S1处理下的青贮玉米公顷产奶量(P<0.01)，高于S3处理，但差异不显著。

种植密度对‘北农青贮368’的公顷产奶量影响差异不显著，随着播种密度增加，‘北农青贮368’的公顷产奶量呈现先升高后降低的趋势。种植密度对‘冀青贮1号’的公顷产奶量影响极显著(P<0.01)，对‘郑单958’的公顷产奶量影响显著(P<0.05)。不同种植密度对3个青贮玉米品种平均公顷产奶量影响极显著(P<0.01)，随着种植密度增加平均公顷产奶量呈逐渐增加趋势(图7)，7.50～9.00万株·hm-2密度范围内青贮玉米公顷产奶量差异不显著。

图6 3个青贮玉米品种在不同播期下的公顷产奶量Fig.6 Milk yield per hectare of silage corn under different sowing date

图7 3个青贮玉米品种在不同种植密度下的公顷产奶量Fig.7 Milk yield per hectare of silage corn under different planting density

3 讨论

3.1 播期对青贮玉米生产性能及饲用品质的影响

多数研究表明，播期变化致使青贮玉米可利用的光热雨等资源发生变化，进而影响到青贮玉米干物质积累。王琪等[19]研究认为，玉米的生长速率与温度密切相关，平均气温每升高1 ℃，营养生长速率提升5%，年≥10℃活动积温每增加100 ℃·d-1，玉米最大生物量和产量增加8%。高永刚等[20]研究认为，随着播期推迟叶片净光合速率先增加后降低，适期播种可提高玉米光合效率、促进干物质积累，显著增加玉米产量。徐运林等[21]研究结果认为，晚播会不同程度缩短玉米的生育期，认为在安徽凤阳青贮玉米应适当早播，最适播期在6月5—15日。袁慧敏[14]认为温度和水分是影响青贮玉米产量和品质的关键因素，播期和种植密度的改变导致青贮玉米生育期内温度和水分变化，从而影响到青贮玉米产量和品质。Opsi等[22]研究显示，青贮玉米生物产量随播期的推迟而降低。本研究结果显示，随着播期推迟，青贮玉米生物产量先升高后降低，6月5日播种时，播期较复种条件的夏播播期提前5—10 d(当地传统播期6月10—15日)，此时3个青贮玉米品种平均生物产量最高，平均达到19.29 t·hm-2，饲用品质较优，表现为CP最高、吨干物质产奶量相对较高，公顷产奶量最高。当播期提前到5月20日时，播期较传统播期提前20—25 d，青贮玉米生物产量较低，饲用品质也较差，公顷产奶量显著低于6月5日和6月20日播种的青贮玉米。总体来看，海河平原区青贮玉米播期较复种条件的夏播播期可适当提前至6月5日左右，有利于提高青贮玉米生物产量和饲用品质。2017—2019年试验期间气象数据年际间存在差异，但3年均值与多年均值差异很小(表1)，说明试验期间3年的气候年型具有代表性。海河平原区5月份多年平均降雨量较6月份减少36.0 mm，多年平均温度较6月份降低4.9℃，5月份相对低的温度和干旱，不利于玉米苗期的正常生长发育，从而影响后期产量提升。海河平原区6月5日播种青贮玉米较5月20日播种与当地光热雨资源更加匹配，与王琪等[19]和袁慧敏[14]分析基本一致。而6月20日播种时，后期光热资源紧张也限制了青贮玉米正常发育，导致青贮玉米生育期较6月5日播种时明显缩短，这可能是6月20日播种较6月5日播种时青贮玉米生物产量降低的原因。

3.2 种植密度对青贮玉米生产性能及饲用品质的影响

种植密度通过影响玉米单株个体发育从而影响到群体产量[23]。王婷等[24]研究认为，低密度时，青贮玉米个体生长良好，但个体数量少，对群体而言生物产量不高，密度过大，个体发育影响严重，通过增加群体数量不至于弥补因个体发育不足带来的减产，导致群体生物产量也不高。只有合理的密植，才能使青贮玉米生物产量达到峰值。研究结果显示，随着种植密度增加，青贮玉米叶宽、茎粗和收获时绿叶数均整体呈现逐渐下降趋势，青贮玉米倒伏倒折风险增加，和上述研究结果基本一致。

本研究发现，综合考虑青贮玉米生物产量和饲用品质，在海河平原区青贮玉米最佳种植密度为7.50～8.25万株·hm-2，与王霞等[25]和赵海明等[17]研究结果不完全一致。但是，青贮玉米生物产量随着种植密度增加整体呈逐渐上升趋势，与王霞等[25]研究结果一致，与孙继颖等[10]和赵海明等[17]研究结果存在差异。本试验设置的青贮玉米种植密度范围为6.00～9.00万株·hm-2，王霞等[25]在试验中设置的种植密度范围为4.08～7.14万株·hm-2，而孙继颖[10]和赵海明等[17]设置的种植密度范围分别为：4.50～9.75万株·hm-2和6.75～11.25万株·hm-2，设置种植密度范围大小不一致是青贮玉米生物产量随种植密度变化趋势不同的主要原因。赵海明等[17]试验设置种植密度范围大，青贮玉米生物产量随种植密度增加呈现先升高后降低趋势，而本试验和王霞等[25]试验可能设置的种植密度范围小，青贮玉米生物产量随种植密度增加呈现逐渐上升趋势。王云霄等[26]以28.5万株·hm-2的种植密度为对照，设置了5种种植密度(3.82～9.97万株·hm-2)，发现青贮玉米在3.82～9.97万株·hm-2密度范围内生物产量逐渐增加，但种植密度为28.5万株·hm-2时生物产量降低，进一步证明合理的种植密度是提高青贮玉米生物产量的重要因素。

Gonzalo等[12]认为种植密度对青贮玉米CP、NDF、ADF和淀粉含量影响不显著。朱永群等[27]研究认为，青贮玉米CP产量随着种植密度增加相应增加，进而饲用品质提高。王晓娟等[28]研究结果显示，青贮玉米ADF和NDF随种植密度的增加而升高，CP随着种植密度的增大而降低，总的来说，青贮玉米饲用品质随种植密度增加有所下降。孙继颖等[10]研究结果显示，当种植密度低时，随着种植密度增加青贮玉米全株CP含量增加，ADF和NDF降低，饲用品质提高；当种植密度达到一定阈值后，种植密度过高会致使青贮玉米饲用品质降低。本试验结果显示，随着种植密度度增加，青贮玉米CP含量逐渐降低，NDF和ADF逐渐升高，但差异不显著，与Gonzalo等[12]和王晓娟等[28]研究结果一致。

青贮玉米饲用品质是一个综合性状，是由CP、WSC、NDF、ADF及淀粉等多个营养成分共同作用的结果，综合评价青贮玉米饲用品质更加科学。孙继颖等[10]利用玉米全株泌乳净能、干物质随意采食量及粗饲料分级指数等青贮玉米饲用品质综合评价指标验证了种植密度对青贮玉米饲用品质的影响。柳斌辉等[29]利用相对饲用价值、饲草分级指数、隶属函数法综合评价不同青贮玉米品种饲用品质。目前综合评价青贮玉米品质的标准并不统一规范。Milk2006是美国研发的一种青贮玉米产奶净能快速计算模型，并利用大量样品进行了校正。通过Milk2006软件计算的青贮玉米吨干物质产奶量是综合了青贮玉米CP、NDF、NDF消化率、淀粉等饲用品质指标对青贮玉米进行的综合评价，吨干物质产奶量越大说明青贮玉米饲用品质越好。该评价方法因综合了青贮玉米较多的饲用品质指标，并考虑了NDF消化率，比较科学合理。本试验结果显示，青贮玉米吨干物质产奶量随着种植密度的增加，呈现先升高后降低的趋势，在7.50万株·hm-2，吨干物质产奶量最高，达到1 457.65 kg·t-1，饲用品质最优。但该评价方法只是针对奶牛利用的一个青贮玉米饲用品质综合评价指标，存在一定的局限性，不能满足于肉牛、肉羊等其他动物需求。

3.3 适宜播期和种植密度确定的综合评价方法探讨

前人在研究青贮玉米适宜播期和种植密度时，一般用生物产量或者与饲用品质结合进行评价。用产量和饲用品质综合评价时，也只是二者综合的模糊评判，无法量化，也不能进行方差分析。如何把青贮玉米生物产量和饲用品质有效结合，运用量化的综合评价方式是评价青贮玉米的最佳方法。Milk2006计算的公顷产奶量是结合了生物量和饲用品质两因素，对青贮玉米进行综合量化评价，且可进行方差分析。目前Milk2006在美国和欧洲常用于筛选青贮玉米品种和最佳收获期[30]。Opsi等[22]利用Milk2006评价了不同品种、播期和收获期下青贮玉米的产奶量；李文才等[31]利用Milk2006综合评价了不同刈割高度对青贮玉米产量和品质的影响；高飞等[32]利用早期版本Milk2000对不同成熟期青贮玉米混播下的产量和品质进行了综合评价；朱慧森等[33]利用Milk2006评价了不同收获期青贮玉米的产量和品质。目前尚未见到利用Milk2006对不同播期和种植密度综合影响下青贮玉米生物产量和饲用品质进行评价的报道。本试验利用Milk2006的公顷产奶量指标对不同播期和种植密度下青贮玉米生物产量和饲用品质进行综合评价，结果显示，海河平原区青贮玉米在6月5日播种时公顷产奶量高于5月20日和6月20日播种的青贮玉米。随着种植密度的增加公顷产奶量逐渐增加，7.50～9.00万株·hm-2之间差异不显著。结合生产实际，为了降低种子投入又降低倒伏风险，在适宜密度7.50～9.00万株·hm-2之间，优先考虑低密度，建议最佳种植密度为7.50万株·hm-2。但是，Milk2006只是从奶牛角度对青贮玉米生物产量和饲用品质的综合评价，而对肉牛和肉羊等产肉动物来讲并不合适，找到对所有草食家畜均合适的青贮玉米综合评价方式还需要进一步探索。

4 结论

播期和种植密度对海河平原区青贮玉米生产均具有一定的影响。青贮玉米生物产量和公顷产奶量随着播期延后呈现先升高后降低趋势，6月5日播种情况下表现最好，优于5月20日和6月20日，而吨干物质产奶量随着播期延后呈现逐渐升高趋势；不同种植密度下青贮玉米生物产量和公顷产奶量均随着播期延后呈现逐渐升高趋势，吨干物质产奶量呈现先升高后降低趋势；7.50万株·hm-2时吨干物质产奶量最高，饲草品质最优。为实现海河平原区青贮玉米生物产量和饲用品质最优化，建议播种期为6月5日左右，种植密度为7.50万株·hm-2。