王 佳，李 陽(yáng)，賈倩民， 常生華，Shahzad Ali，張 程，劉永杰，侯扶江

(蘭州大學(xué) 草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，草地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心， 草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院；蘭州 730020 )

河西灌區(qū)位于甘肅省西北部，面積約 27萬hm2，該區(qū)地勢(shì)平坦，降水稀少，蒸發(fā)量大，光照充足，屬典型干旱半干旱大陸性季風(fēng)氣候[1-2]。近些年由于氣候變化和人類活動(dòng)導(dǎo)致眾多生產(chǎn)和生態(tài)問題。一方面，大量農(nóng)田的高水肥投入，造成水資源浪費(fèi)、土壤養(yǎng)分淋失、水肥利用效率低下等問題[3-4]。另一方面，該地區(qū)可利用地表水資源減少，造成地下水位下降、天然草地退化和土壤次生鹽堿化，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的提高和生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展[5-6]。因此，研究適宜河西地區(qū)的農(nóng)業(yè)管理措施對(duì)保障西北地區(qū)糧食安全和生態(tài)安全具有重要戰(zhàn)略意義。

青貯玉米作為優(yōu)質(zhì)飼草，既是牧區(qū)飼料供給的重要來源，更是農(nóng)牧交錯(cuò)帶冬春飼料的保障[7-8]。推廣青貯玉米種植是響應(yīng)國(guó)家“糧改飼”戰(zhàn)略、促進(jìn)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要措施之一。種植密度是影響玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量形成和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的重要因素[9]。有研究認(rèn)為，隨種植密度的增加，玉米植株明顯增高[10]。然而，竇超銀等[11]認(rèn)為，增加種植密度，玉米株高降低，但葉面積指數(shù)和生物量增加。董飛等[12]報(bào)道，玉米葉片的相對(duì)葉綠素含量隨種植密度的增加逐漸下降。但是，屈繩娟[13]認(rèn)為，增加種植密度，玉米生育前期的葉綠素含量增加，但在生育中后期減少。有研究表明，提高種植密度，玉米生物產(chǎn)量顯著增高，而粗蛋白、粗脂肪等營(yíng)養(yǎng)成分含量下降[14]。但是，胡文河等[15]認(rèn)為，增大密度利于提高青貯玉米的品質(zhì)。胡春花等[16]發(fā)現(xiàn)，高密度種植下青貯玉米的干物質(zhì)量和粗脂肪含量較高，但粗蛋白含量降低，中性和酸性洗滌纖維含量升高，導(dǎo)致品質(zhì)下降。然而，有研究發(fā)現(xiàn)，粗蛋白含量與植株密度之間無顯著相關(guān)關(guān)系，種植密度對(duì)青飼玉米的中性洗滌纖維含量也無顯著影響[17]?？梢姡衩椎闹仓晷誀?、產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)與種植密度的關(guān)系存在爭(zhēng)議，且作用機(jī)理尚不明確，該方面的研究需進(jìn)一步深化。

隨施氮量的增加，玉米株高和葉面積指數(shù)明顯增加，葉片功能期延長(zhǎng)，葉綠素含量和籽粒產(chǎn)量顯著提高[13,18]。Chen 等[19]認(rèn)為，施氮可以顯著增加玉米吐絲期和成熟期的干物質(zhì)量，而吐絲前營(yíng)養(yǎng)器官的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量隨施氮量的增加而降低。但是有研究表明，過量施氮無益于干物質(zhì)積累，還會(huì)降低氮肥利用效率，導(dǎo)致減產(chǎn)[20-21]。王爽等[22]發(fā)現(xiàn)，隨施氮量的增加，飼用玉米的粗蛋白含量升高，而中性和酸性洗滌纖維含量下降。然而，屈繩娟[13]認(rèn)為，青貯玉米的粗蛋白和中性洗滌纖維含量隨施氮量增加而提高，但酸性洗滌纖維含量變化不明顯[13]。還有研究認(rèn)為，追施氮肥提高了玉米粗蛋白和粗脂肪含量，同時(shí)也提高了粗纖維和粗灰分含量[23]。多數(shù)研究表明，在一定范圍內(nèi)增加施氮量利于植株的氮素吸收，進(jìn)而提高產(chǎn)量并改善品質(zhì)，但過量施氮并不能提高籽粒淀粉含量及飼草產(chǎn)量[24-25]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)施氮條件下玉米水分利用的研究結(jié)論有所不同，有研究認(rèn)為施氮減小了作物耗水量[26]，也有研究表明施氮對(duì)作物耗水量無顯著影響[27]。宋尚有等[28]在黃土高原的研究表明，水分利用效率(WUE)隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，在施氮 180 kg/hm2時(shí)最高。然而，徐振峰等[29]發(fā)現(xiàn)，全膜雙壟溝播玉米的WUE隨施肥量的增加而增高。但是有研究指出，在干旱脅迫下WUE并不隨施氮量的增加而提高[27,30]。目前，中國(guó)的氮肥消費(fèi)量已遠(yuǎn)超作物最高產(chǎn)量的需求量，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的氮肥盈余量高達(dá)175 kg/hm2[31]。因此，優(yōu)化氮肥管理是實(shí)現(xiàn)河西地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的 關(guān)鍵。

本試驗(yàn)在河西灌區(qū)研究種植密度和施氮水平對(duì)青貯玉米生長(zhǎng)、產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和水分利用的影響，分析田間土壤貯水量和耗水特征，揭示密度和氮肥調(diào)控水分利用效率的機(jī)制，明確提高青貯玉米產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率的適宜密度和施氮量，旨在為河西灌區(qū)青貯玉米的高產(chǎn)栽培與水分高效利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概括

本試驗(yàn)于2019年在甘肅省張掖市臨澤縣新華鎮(zhèn)蘭州大學(xué)臨澤草地農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站(39°15′N，100°02′E)進(jìn)行，海拔1 390 m，年平均氣溫 7.16 ℃，年平均降水量 121.5 mm，年降雨分配不均勻，主要集中在7至9月份，占全年總降水的 60%以上。年均潛在蒸發(fā)量為2 337.6 mm，屬于溫帶大陸性干旱氣候，年日照時(shí)數(shù) 3 042 h， ≥ 0 ℃年積溫 3 548 ℃，≥10 ℃年積溫 3 026 ℃。農(nóng)業(yè)灌溉主要依靠祁連山雪水和地下水，是典型的內(nèi)陸干旱灌區(qū)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和田間管理

本研究采用兩因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置3個(gè)種植密度，分別為6 7500 株/hm2(L)、82 500 株/hm2(M)和97 500 株/hm2(H)。每個(gè)密度設(shè)置4個(gè)施氮水平，分別為不施氮(N0)、施氮120 kg/hm2(N1)、施氮240 kg/hm2(N2)、施氮360 kg/hm2(N3)。播種前，N0處理只施138 kg/hm2過磷酸鈣，N1、N2、N3處理施300 kg/hm2磷酸二銨和75 kg/hm2尿素作為基肥 。N2處理在拔節(jié)期追施261 kg/hm2尿素，N3處理在6葉期、12葉期均追施261 kg/hm2尿素。試驗(yàn)共12個(gè)處理，各處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，共36個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為38.5 m2(長(zhǎng)×寬=7.7 m×5 m)，各小區(qū)之間設(shè)置1.5 m寬的隔離帶，防止小區(qū)間的水分滲漏。采用寬窄行種植方式，寬行間距 60 cm，窄行間距40 cm， L、M、H處理的株距分別為28 cm、23 cm、19 cm。各處理灌溉量均為200 mm，在拔節(jié)期和吐絲期各灌50%。除雜和病蟲害防治措施均一致。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 玉米生長(zhǎng)特征 在玉米6葉期(V6)、12葉期(V12)、散粉期(PS)、灌漿期(BL)和收獲期(HA)，各小區(qū)隨機(jī)選取5株玉米，測(cè)量植株高度、莖粗(除6葉期)、相對(duì)葉綠素含量和葉面積。在各時(shí)期采用卷尺測(cè)量植株基部至最高葉尖的絕對(duì)株高(cm)，在抽雄期后測(cè)量植株基部到玉米雄穗頂端之間的距離作為株高。用游標(biāo)卡尺測(cè)定基部第一節(jié)中部寬、窄處橫位直徑的平均值作為莖粗(mm)。用葉綠素儀(SPAD-502，美能達(dá)，日本)測(cè)定玉米穗位葉的相對(duì)葉綠素含量(SPAD)，每個(gè)葉片讀數(shù)4次，取平均值作為該植株葉片的SPAD。用手持葉面積儀(YMJ-D，浙江托普云農(nóng)，中國(guó))測(cè)定葉面積，單位土地面積上植株的總?cè)~面積作為葉面積指數(shù)(LAI)。各時(shí)期隨機(jī)選取3株玉米立即稱量地上部鮮質(zhì)量，于室外風(fēng)干2周，之后放置于65 ℃烘箱烘干至恒量，稱量后根據(jù)種植密度計(jì)算單位面積上地上干物質(zhì)量。

1.3.2 地上鮮草和干草產(chǎn)量 在收獲期，各小區(qū)隨機(jī)選取5.5 m2土地上的青貯玉米，立即稱量鮮質(zhì)量，計(jì)算鮮草產(chǎn)量。之后將植株晾曬2周，于65 ℃烘箱內(nèi)烘干48 h至恒量，稱量干質(zhì)量，計(jì)算干草產(chǎn)量。

1.3.3 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 用 FOSS-InfratecTM1241型(丹麥)近紅外儀測(cè)定粉碎樣品的粗蛋白、粗脂肪、酸性洗滌纖維(ADF)、中性洗滌纖維(NDF)、淀粉和粗灰分等營(yíng)養(yǎng)成分含量，并根據(jù)青貯玉米的干草產(chǎn)量計(jì)算各營(yíng)養(yǎng)成分產(chǎn)量。使用以下公式計(jì)算相對(duì)飼用價(jià)值(RFV)：

RFV=(DDM×DMI)/1.29

DDM=88.9-0.799×ADF

DMI=120/NDF

式中，ADF為酸性洗滌纖維含量(%)；NDF為中性洗滌纖維含量(%)；DDM為可消化干物質(zhì)(%)；DMI為粗飼料干物質(zhì)隨意采食量(%)。

1.3.4 土壤水分利用特征 在播種前和收獲后采用烘干法對(duì)0～100 cm 土層土壤水分含量進(jìn)行測(cè)定。使用土鉆每隔20 cm取一個(gè)土樣，裝入鋁盒，置于105 ℃烘箱烘24 h至恒量后稱量，計(jì)算土壤貯水量(SWS)，公式如下：

式中，hi為第i個(gè)土層深度(cm)；ρ為第i個(gè)土層的土壤體積質(zhì)量(g/cm3)；bi為第i個(gè)土層的土壤質(zhì)量含水率(%)；n為土層個(gè)數(shù)。

田間耗水量(ET)計(jì)算公式如下：

ET=P+I+W1-W2-D

式中，P為降水量(mm)；I為灌溉水量(mm)；W1為播前土壤貯水量 (mm)；W2為收獲期土壤貯水量(mm)；D為地表徑流量(mm)。

水分利用效率(WUE)計(jì)算公式如下：

WUE=Y/ET

式中，Y為干草產(chǎn)量(kg/hm2)，ET為田間耗水量(mm)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，SigmaPlot 13.0 進(jìn)行繪圖，使用SPSS 18.0 軟件進(jìn)行方差分析，不同處理之間的多重比較采用圖基法(Tukey’s Method)，顯著性水平設(shè)為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)青貯玉米株高和莖粗的影響

如圖1所示， 6葉期和12葉期，相同種植密度下各施氮處理的株高無顯著差異，相同施氮水平下H密度的株高顯著大于L，與M差異不顯著。散粉期、灌漿期和收獲期，M和H密度下N2和N3處理的株高顯著大于N0，相同施氮水平下各密度的株高無顯著差異。因素水平的平均值顯示，收獲期N1、N2和N3處理的株高較N0增加6.5%、10.5%和9.0%。散粉期、灌漿期和收獲期，L、M和H密度下N2和N3處理的莖粗顯著大于N0。平均值顯示，收獲期N1、N2和N3處理的莖粗較N0提高7.43%、15.56%和 16.25%。收獲期，N0水平下M和H的莖粗較L分別降低9.9%和19.2%；N1、N2和N3水平下M較L分別降低8.2%、9.4%和7.1%，H較L分別降低15.1%、17.6%和15.0%。

如圖2所示，灌漿期，M 和H密度及收獲期3個(gè)密度下，N2、N3處理的葉片相對(duì)葉綠素含量(SPAD)顯著高于N0，N2與N3無顯著差異。收獲期，L密度下N1、N2和N3的SPAD較N0分別提高7.2%、26.3%和21.8%，M密度下分別提高13.2%、35.1%和31.1%，H密度下分別提高13.1%、33.3%和37.8%。收獲期，N0水平下M 和H的SPAD較L降低7.5%和19.8%，N1水平下降低2.3%和15.4%，N2水平下降低 1.0%和15.3%，N3水平下降低0.5%和9.4%。收獲期，L密度下N1、N2和N3處理的葉面積指數(shù)(LAI)較N0分別提高10.2%、38.9%和 40.0%，M密度下分別提高24.1%、47.9%和47.7%，H密度下分別提高27.6%、50.6%和 47.0%，差異顯著。各時(shí)期相同施氮水平下，LAI隨種植密度的增大而增加。平均值顯示， M和H的LAI顯著高于L， 6葉期較L提高46.7%和50.2%，12葉期提高19.2%和20.0%，散粉期提高23.9%和28.1%，灌漿期提高21.6%和 28.6%，收獲期提高21.9%和28.2%。

2.2 不同處理對(duì)青貯玉米地上干物質(zhì)的影響

如圖3所示，灌漿期和收獲期，相同種植密度下N2和N3處理的地上干物質(zhì)量顯著高于N0，其他時(shí)期各施氮處理間無顯著差異。收獲期，L密度下N2和N3處理的地上干物質(zhì)量較N0提高6.1%和52.3%，M密度下提高61.6%和 51.8%，H密度下提高53.9%和50.0%。相同施氮水平下，各時(shí)期的地上干物質(zhì)量隨種植密度的增大而增加。收獲期，N0水平下M和H的地上干物質(zhì)量較L提高21.6%和38.7%，N1水平下提高31.3%和41.9%，N2水平下提高30.5%和 36.8%，N3水平下提高25.7%和36.6%，差異顯著。

2.3 不同處理對(duì)青貯玉米的鮮草和干草產(chǎn)量的影響

由圖4可知，種植密度與施氮對(duì)青貯玉米的鮮草及干草產(chǎn)量影響極顯著(P< 0.01)，兩因素的交互作用影響不顯著。L密度下 N2和N3的鮮草產(chǎn)量較N0顯著提高 56.6%和49.5%，干草產(chǎn)量顯著提高56.8%和 50.1%，N2與N3間無顯著差異。M密度下N1、N2和N3的鮮草產(chǎn)量較N0提高28.7%、59.4%和 58.5%，干草產(chǎn)量提高31.3%、60.4%和 58.5%，H密度下鮮草產(chǎn)量提高29.7%、51.5%和 55.2%，干草產(chǎn)量提高29.5%、51.1%和 55.1%，差異顯著。平均值顯示，N1、N2和N3處理的鮮草產(chǎn)量較N0顯著提高28.7%、55.7%和 54.7%。N0水平下各密度的鮮草和干草產(chǎn)量無顯著差異。N1水平下H密度的鮮草和干草產(chǎn)量顯著高于L，與M差異不顯著。N2水平下M和H的鮮草產(chǎn)量較L顯著提高23.5%和26.0%，干草產(chǎn)量顯著提高24.6%和26.5%。N3水平下M和H的鮮草產(chǎn)量較L顯著提高28.6%和 35.2%，干草產(chǎn)量顯著提高28.6%和35.5%。平均值顯示，M和H密度的鮮草產(chǎn)量較L顯著提高24.2%和30.9%，干草產(chǎn)量顯著提高25.2%和31.3%。所有處理中HN3處理的干草產(chǎn)量(35.9 t/hm2)最高，與M-N2差異不顯著。

2.4 不同處理對(duì)青貯玉米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

如表1，種植密度和施氮對(duì)青貯玉米粗蛋白、淀粉、粗脂肪和ADF含量有極顯著影響(P< 0.01)；種植密度對(duì)粗灰分含量影響不顯著，施氮對(duì)其影響極顯著(P<0.01)；種植密度對(duì)NDF含量影響極顯著(P<0.01)，施氮對(duì)其影響顯著 (P<0.05)。相同種植密度下N2和N3處理的粗蛋白含量顯著高于N0，N2與N3無顯著差異。相同施氮水平下各密度的粗蛋白含量無顯著差異。

表1 不同處理青貯玉米的營(yíng)養(yǎng)成分含量Table 1 Nutrient content of silage maize under different treatments

平均值顯示，N1、N2和N3處理的粗蛋白含量較N0顯著提高9.7%、39.8%和53.2%。相同種植密度下各施氮處理的淀粉含量無顯著差異。N3水平下H密度的淀粉含量較L顯著降低 13.8%，其他施氮水平下各密度差異不顯著。平均值顯示，N1、N2和N3處理的淀粉含量較N0顯著降低7.2%、6.0%和7.1%；M和H密度的淀粉含量較L顯著降低6.1%和11.2%。

同一密度下N2和N3的粗脂肪含量顯著高于N0和N1。同一施氮水平下H的粗脂肪含量顯著低于L。平均值顯示，N1、N2和N3處理的粗脂肪含量較N0顯著提高9.7%、39.8%和 53.2%；M和H的粗脂肪含量較L顯著降低 7.8%和20.2%。M密度下N3處理的粗灰分含量顯著高于N0，L和H密度下各施氮處理無顯著差異。相同施氮水平下各密度的粗灰分含量無顯著差異。平均值顯示，N1、N2和N3的粗灰分含量較N0顯著提高8.7%、16.9%和18.3%。所有處理中MN3處理的粗灰分含量最高，與MN2無顯著差異。同一密度下各施氮處理的NDF含量無顯著差異。N3水平下H密度的NDF含量顯著高于L，與M無顯著差異。平均值顯示，N3處理的NDF含量顯著低于N1；M和H密度的NDF含量較L顯著提高7.3%和 13.5%。L和H密度下N3處理的ADF含量顯著低于N1，與N2差異不顯著。相同施氮水平下各密度的ADF含量均無顯著差異。平均值顯示，與N0相比，N1的ADF含量提高3.8%，N2和N3顯著降低 8.6%和14.8%。M和H密度的ADF含量較L提高5.3%(P>0.05)和9.9%(P<0.05)。所有處理中HN1處理的ADF含量 (27.31%)最高，較MN2增加14.5%。

如表2所示，種植密度和施氮對(duì)青貯玉米干物質(zhì)采食量和相對(duì)飼用價(jià)值影響極顯著(P< 0.01)，對(duì)干物質(zhì)消化率無顯著影響。M和H密度下各施氮處理的干物質(zhì)采食量、干物質(zhì)消化率和相對(duì)飼用價(jià)值無顯著差異，L密度下N3處理的干物質(zhì)采食量顯著高于N1，相對(duì)飼用價(jià)值顯著高于N0，與N2無顯著差異。平均值顯示，與N0相比，N1的干物質(zhì)采食量降低2.5%(P> 0.05)，相對(duì)飼用價(jià)值降低3.5%(P>0.05)；N2和N3的干物質(zhì)采食量提高4.4%(P>0.05)和 8.5%(P<0.05)，相對(duì)飼用價(jià)值提高7.1%(P> 0.05)和13.4%(P<0.05)。N3水平下H密度的干物質(zhì)采食量顯著低于L，與M差異不顯著。平均值顯示，M和H密度的干物質(zhì)采食量較L顯著降低6.9%和12.0%；N3水平下L密度的相對(duì)飼用價(jià)值顯著大于M和H。平均值顯示，M和H密度的相對(duì)飼用價(jià)值較L顯著降低8.4%和14.6%。

表2 不同處理下青貯玉米的飼用價(jià)值Table 2 Feeding value of silage maize under different treatments

由表3可知，種植密度與施氮對(duì)青貯玉米粗蛋白、粗灰分、NDF、ADF的產(chǎn)量影響極顯著 (P<0.01)。種植密度對(duì)淀粉產(chǎn)量影響顯著，對(duì)粗脂肪產(chǎn)量無顯著影響，施氮對(duì)二者有極顯著影響 (P<0.01)。同一密度下N2和N3處理的粗蛋白產(chǎn)量顯著高于N0，N2與N3無顯著差異。平均值顯示，N1、N2和N3的粗蛋白產(chǎn)量較N0顯著提高48.4%、107.2%和113.1%；同一施氮水平下各密度的粗蛋白產(chǎn)量差異不顯著。平均值表明，M和H的粗蛋白產(chǎn)量顯著高于L，較L提高 23.2%和25.5%。12個(gè)處理中HN3的粗蛋白產(chǎn)量最高，但與MN2無顯著差異。L和H密度下各施氮處理的淀粉產(chǎn)量無顯著差異，M密度下N2處理的淀粉產(chǎn)量顯著高于N0。同一施氮水平下各種植密度的淀粉產(chǎn)量無顯著差異。平均值顯示，N1、N2和N3處理的淀粉產(chǎn)量較N0顯著提高20.1%、46.6%和43.3%。M和H密度的淀粉產(chǎn)量較L顯著提高17.2%和16.3%。所有處理中MN2的淀粉產(chǎn)量最高，為2.59 t/hm2。

表3 不同處理下青貯玉米的營(yíng)養(yǎng)成分產(chǎn)量 Table 3 Nutrient component yield of silage maize under different treatments t/hm2

L和M密度下N2和N3處理的粗脂肪產(chǎn)量顯著高于N0和N1， H密度下N2和N3顯著高于N0。相同施氮水平下各密度的粗脂肪產(chǎn)量無顯著差異。平均值顯示，N1、N2和N3的粗脂肪產(chǎn)量較N0顯著提高44.7%、118.4%和 139.5%。所有處理中MN3的粗脂肪產(chǎn)量(0.97 t/hm2)最高，但與MN2無顯著差異。相同種植密度下N2和N3處理的粗灰分產(chǎn)量顯著高于N0，N2與N3無顯著差異。相同施氮水平下各密度的粗灰分產(chǎn)量無顯著差異。平均值顯示，N1、N2和N3的粗灰分產(chǎn)量較N0提高40.5%、 81.0%和82.3%，差異顯著。所有處理中HN3的粗灰分產(chǎn)量(1.60 t/hm2)最高，與MN2無顯著差異。

L密度下各施氮處理的NDF產(chǎn)量無顯著差異，M密度下N2顯著高于N0，H密度下N2和N3顯著高于N0。平均值顯示，N1、N2和N3的NDF產(chǎn)量較N0顯著提高33.0%、49.6%和 44.2%，而3個(gè)施氮處理間差異不顯著。N2和N3水平下，H密度的NDF產(chǎn)量顯著高于L，與M差異不顯著。平均值顯示，M和H的NDF產(chǎn)量較L顯著提高34.78%和49.7%。L和H密度下各施氮處理的ADF產(chǎn)量無顯著差異，M密度下N2顯著高于N0。N3水平下，H密度的ADF產(chǎn)量顯著大于L。平均值顯示，N1、N2和N3的ADF產(chǎn)量較N0顯著提高34.8%、42.7%和32.4%；M和H的ADF產(chǎn)量較L顯著提高32.1%和 44.6%，M與H差異不顯著。

2.5 不同處理對(duì)青貯玉米水分利用的影響

如表4所示，種植密度、施氮及兩者的交互作用對(duì)播前土壤貯水量影響不顯著，種植密度和交互作用對(duì)收獲期土壤貯水量無顯著影響，施氮對(duì)其影響極顯著(P<0.01)。種植密度和交互作用對(duì)田間耗水量影響不顯著，施氮對(duì)其影響顯著，種植密度和施氮對(duì)水分利用效率(WUE)影響極顯著(P<0.01)，交互作用對(duì)其無顯著影響。所有處理的播前和收獲期土壤貯水量及田間耗水量均無顯著差異。平均值顯示，N1、N2和N3處理的收獲期土壤貯水量較N0降低4.9%(P>0.05)、12.5%(P<0.05)和17.6%(P<0.05)，田間耗水量較N0顯著提高5.1%、11.4%和13.6%；各種植密度的播前和收獲期土壤貯水量及田間耗水量無顯著差異。相同種植密度下N2和N3處理的WUE顯著高于N0，N2與N3無顯著差異。N2和N3水平下M和H的WUE顯著高于L，M與H無顯著差異。平均值顯示，N1、N2和N3處理的WUE較N0顯著提高23.1%、40.0%和 36.0%；M和H密度的WUE較L顯著提高 24.7%和25.8%。所有處理中MN2的WUE[84.61 kg/(hm2·mm)]最高。

表4 不同處理下青貯玉米的水分利用狀況Table 4 Water use status of silage maize under different treatments

3 討 論

3.1 種植密度與施氮對(duì)青貯玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

有研究表明，在玉米生育前期各密度的葉面積指數(shù)差異較小，而在生育后期差異增大[32-33]。本試驗(yàn)結(jié)果與上述相似，6葉期各密度的葉面積指數(shù)無顯著差異，而生育后期中、高密度的LAI顯著高于低密度。賈倩民[34]認(rèn)為，在吐絲期和灌漿期，低密度下玉米葉片的相對(duì)葉綠素含量顯著大于高密度。王廣福[35]研究也發(fā)現(xiàn)，玉米葉片的相對(duì)葉綠素含量與種植密度呈負(fù)相關(guān)。本研究結(jié)果與以上相似，在灌漿期和收獲期，低密度下青貯玉米的相對(duì)葉綠素含量顯著大于高密度。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，6葉期青貯玉米的株高隨種植密度的增大而增加，而生育中后期各種植密度的株高無顯著差異，但高密度種植顯著降低莖粗。大量研究表明，施氮不足或過量會(huì)降低玉米的葉面積指數(shù)和地上干物質(zhì)量[19-21]。杜斌等[36]報(bào)道，當(dāng)施氮量低于240 kg/hm2時(shí)，玉米的地上干物質(zhì)量與施氮量呈正相關(guān)關(guān)系，繼續(xù)增施氮肥后其干物質(zhì)積累增加不顯著。本試驗(yàn)中，在生長(zhǎng)后期240 kg/hm2和360 kg/hm2施氮處理較不施氮顯著提高青貯玉米的株高、莖粗、相對(duì)葉綠素含量、葉面積指數(shù)和鮮干草產(chǎn)量，但施氮360 kg/hm2與240 kg/hm2無顯著差異。

3.2 種植密度與施氮對(duì)青貯玉米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

青貯玉米的粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量隨種植密度的增大而減小，酸性和中性洗滌纖維含量隨種植密度的增大而增加[37-38]。本試驗(yàn)中，粗蛋白、淀粉和粗脂肪含量隨種植密度的增加而降低，但酸性和中性洗滌纖維含量隨密度的增加而升高，這與王曉娟等[37]的研究結(jié)果一致。Dado和Allen[39]指出，適當(dāng)降低飼料的中性洗滌纖維含量可以提高奶牛的干物質(zhì)采食量。筆者研究發(fā)現(xiàn)，玉米的中性洗滌纖維含量隨種植密度的增加而提高，干物質(zhì)采食量和相對(duì)飼用價(jià)值隨密度的增加而降低。Oikeh等[40]發(fā)現(xiàn)，在一定施氮量范圍內(nèi)，玉米籽粒的粗蛋白含量隨施氮量的增加而增加。劉恩科等[41]研究表明，施氮可以提高玉米籽粒的蛋白質(zhì)、總氨基酸、粗脂肪和粗灰分的含量，但是淀粉含量與施氮量呈負(fù)相關(guān)。王爽等[22]和李建奇等[42]認(rèn)為，粗蛋白含量與施氮量呈正相關(guān)，而淀粉、中性和酸性洗滌纖維含量隨施氮量的增加逐漸降低。本試驗(yàn)結(jié)果與上述相似，施氮較不施氮顯著提高了玉米的粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量，顯著降低淀粉含量。

3.3 種植密度與施氮對(duì)青貯玉米水分利用的 影響

有研究表明，無論平水年還是豐水年，增加種植密度顯著增大生長(zhǎng)前期的田間耗水量[42]。本試驗(yàn)中種植密度對(duì)土壤貯水量和田間耗水量無顯著影響，可能是研究區(qū)潛在蒸發(fā)量較高，低密度下葉面積指數(shù)較低，到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射較多，土壤水分主要以蒸發(fā)為主，高密度種植下雖然植株蒸騰耗水較多，但群體結(jié)構(gòu)緊湊，可形成一定的“遮陰效益”[43]，減少了土壤蒸發(fā)，從而使田間耗水量較低密度無顯著差異。有研究表明，玉米產(chǎn)量和WUE隨植密度的增加而增高[44]。本研究結(jié)果與以上相似，中、高密度較低密度顯著提高玉米的干草產(chǎn)量，但并未顯著增加田間耗水量，因此提高了WUE。Li等[45]研究發(fā)現(xiàn)，在相同的種植模式下，當(dāng)施氮量增大至200 kg/hm2，土壤貯水量顯著提高，當(dāng)施氮達(dá)300 kg/hm2時(shí)，土壤貯水量和蒸散速率顯著降低。本研究發(fā)現(xiàn)，中、高施氮處理較不施氮顯著降低收獲期土壤貯水量，顯著提高田間耗水量和WUE。翟丙年和李生秀[46]認(rèn)為，夏玉米的WUE與施氮時(shí)期相關(guān)，苗期和拔節(jié)期施氮對(duì)其影響較大。不同施氮處理下玉米的WUE存在顯著差異，這也可能與施肥時(shí)期有關(guān)。因此，需進(jìn)一步研究施氮水平和時(shí)期對(duì)青貯玉米水分利用的影響及其調(diào)控機(jī)制。

4 結(jié) 論

增大種植密度和提高施氮量主要在生育后期促進(jìn)玉米的生長(zhǎng)和干物質(zhì)積累，實(shí)現(xiàn)對(duì)青貯玉米群體指標(biāo)的良好促進(jìn)。合理的種植密度和施氮量(MN2)顯著提高青貯玉米的粗蛋白產(chǎn)量和鮮干草產(chǎn)量，降低酸性和中性洗滌纖維含量，提高相對(duì)飼用價(jià)值，改善青貯玉米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，同時(shí)提高水分利用效率。因此，82 500 株/hm2的種植密度結(jié)合240 kg/hm2的施氮量是一種適宜中國(guó)河西灌區(qū)青貯玉米生產(chǎn)的栽培措施。