试验地点位于山东省东营市广北农场二分厂(118° 39' E, 37° 26' N), 属温带季风型大陆性气候, 四季分明, 气候温和, 年平均气温12.2 ℃, 光照充足, 日照时数2 727.4 h, 无霜期206 d, 年均降水量557 mm, 主要集中在7、8月, 雨热同季, 非常适于玉米生长。试验地土壤为壤质潮土(重壤土), 地势平坦, 排灌方便, 土壤肥力较好。试验地土壤基本条件为, 有机质含量12.6 g· kg^-1, 速效氮含量96.5 mg· kg^-1, 速效磷10.5 mg· kg^-1, 速效钾277.9 mg· kg^-1, pH 8.4。

试验采用二因素裂区试验设计, 主区为玉米品种, 供试品种:平展型品种雅玉青贮8号, 半紧凑型品种京科青贮516和紧凑型品种黎民518。黎民518为粮饲兼用型, 雅玉青贮8号和京科青贮516为青贮专用型。副区为种植密度, 设4 个处理, 分别为6万、6.75万、7.5万和8.25万株· hm^-2, 3 次重复。试验区四周设置保护行, 小区长6.5 m, 宽3.5 m, 行距60 cm, 6月26日人工点播, 每小区种植6 行。

2015年试验地夏播青贮玉米, 青贮玉米收获后深耕, 整平土地, 冬闲。2016年6月26日足墒播种, 点播, 播种时每公顷施磷酸二铵300 kg做种肥。27日, 用百草枯水剂兑水喷雾防除杂草。7月6日补种并药剂防治棉铃虫及地老虎。齐苗后及时间苗定苗, 并适当蹲苗, 确保苗齐、苗全、苗壮, 大喇叭口期喷药防治玉米螟, 每公顷追施尿素75 kg, 磷酸二铵150 kg。

1.4.1 主要农艺性状、籽粒产量及抗性 调查每小区空秆率、倒伏(折)率、瘤黑粉病病株率; 蜡熟初期每小区除去两端(1 m)及边行(消除边行优势的影响), 于中间行连续取样20 株, 测定株高、穗位高、刈割时绿叶片数; 并将其果穗取下, 晒干后于室内考种, 量取穗长、秃尖长、穗粗; 计数穗行数、行粒数; 称量千粒重(g), 测定籽粒含水量, 折算标准含水量(14%)下的千粒重, 计算籽粒理论产量(t· hm^-2), 计算公式如下:

籽粒产量=穗数× 每穗粒数× 千粒重× 10^-9× 85%;

穗数= 密度-密度× 空秆率+双穗株数;

穗粒数=穗行数× 行粒数.

1.4.2 鲜草产量 各小区于蜡熟初期选取中间4行, 靠近走道的两端各去掉1 m(消除边行优势的影响), 距地面5 cm刈割, 电子天平称量鲜重。

采用dps v 6.55专业版数据处理系统对生物产量、籽粒产量及主要农艺性状进行统计分析, SSR多重比较。

随着种植密度的增加, 不同株型的青贮玉米的青贮生育期变化趋势基本相同, 生育期有所延长, 但变化不大; 刈割青贮时的绿叶数随着种植密度的增加减少, 但差异不显著; 单株鲜重受种植密度的影响较大, 随种植密度的增加, 单株鲜重降低(表1)。不同株型品种表现也不尽一致, 京科青贮516单株鲜重受密度影响最大, 不同种植密度下的单株鲜重差异显著(P< 0.05)。紧凑型品种黎民518单株鲜重受密度影响较小, 6.00万和6.75万株· hm^-2密度下的单株鲜重差异不显著, 密度增加到7.5万株· hm^-2及以上, 单株鲜重显著降低。种植密度对鲜草产量的影响, 不同品种的表现也不尽一致, 黎民518在种植密度6万~7.5万株· hm^-2范围内, 鲜草产量随种植密度的增加而增加, 当种植密度达到8.25万株· hm^-2时, 鲜草产量开始降低, 但与6.00万株· hm^-2外的其余种植密度差异不显著(P> 0.05); 京科青贮516和雅玉青贮8号则表现为随密度增加鲜草产量显著增加。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 不同密度青贮玉米生育期及鲜草产量 Table 1 Silage growth stage and fresh weight at different planting densities 品种 Variety 密度 Density/(× 104 plant· hm-2) 蜡熟初期 Dough stage/ (MM-DD) 青贮生育期 Silage growth stage/d 刈割时绿叶数 Number of green leaves when cutting/leaf 单株鲜重 Plant fresh weight/g 鲜草产量 Fresh yield/ (t· hm-2) 黎民518 Limin 518 6.00 09-13 80 13.12± 0.13a 799.07± 16.37a 47.93± 0.50b 6.75 09-13 80 13.01± 0.25a 771.43± 7.68a 53.01± 0.47a 7.50 09-13 80 12.74± 0.32a 711.83± 8.31b 53.29± 0.61a 8.25 09-14 81 12.58± 0.12a 634.49± 7.43c 52.31± 0.56a 京科青贮516 Jingke 516 6.00 09-22 89 12.10± 0.23a 874.33± 5.27a 52.43± 0.32c 6.75 09-22 89 12.21± 0.26a 817.72± 9.09b 54.68± 0.45b 7.50 09-22 89 11.73± 0.03a 751.69± 8.84c 56.38± 1.15ab 8.25 09-23 90 11.80± 0.21a 696.67± 8.47d 57.45± 0.71a 雅玉青贮8号 Yayu No.8 6.00 09-25 92 11.00± 0.32a 970.00± 16.82a 58.19± 1.01b 6.75 09-25 92 10.90± 0.53a 879.00± 20.95b 59.30± 1.41b 7.50 9-26 93 10.60± 0.51a 811.33± 4.87c 60.93± 0.37b 8.25 9-27 94 10.83± 0.12a 779.33± 2.35c 64.38± 0.19a 同列不同的小写字母表示不同处理间存在显著差异(P< 0.05)。下同。 Different lowercase letters within the same column indicate significant difference among different treatments at the 0.05 level; similarly for the following tables.

表1 不同密度青贮玉米生育期及鲜草产量 Table 1 Silage growth stage and fresh weight at different planting densities

随着种植密度的增加, 玉米株高、穗位增高, 茎粗变细; 不同株型玉米株高均有增高的趋势, 但差异不显著(P> 0.05); 穗位和茎粗不同株型品种间变化较大, 半紧凑型品种京科青贮516, 穗位高受种植密度的影响最大; 京科青贮516和雅玉青贮8号空秆率、倒伏(折)率随种植密度的增加而增加, 而株型紧凑型品种黎民518的空秆率、倒伏(折)率基本不受种植密度的影响; 瘤黑粉病病株率随种植密度的增加而增加, 3种株型中, 黎民518病株率最低, 雅玉青贮8号最高且受密度的影响最大(表2)。

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 不同密度青贮玉米的植株性状及抗性 Table 2 Plant characters and resistance at different planting densities 品种 Variety 密度 Density/(× 104 plant· hm-2) 株高Plant height/cm 穗位高Ear height/cm 茎粗Stem diameter/cm 空秆率 Barrenness/ % 倒伏(折)率 Lodging rate/% 瘤黑粉病病株率 Rate of gall and smut/% 黎民518 Limin 518 6.00 282.43± 1.65a 98.62± 1.38a 1.87± 0.03a 1.39 1.95 0.21 6.75 281.89± 2.40a 98.31± 3.02a 1.85± 0.04ab 1.52 1.72 0.00 7.50 284.78± 2.12a 100.28± 2.81a 1.75± 0.05bc 1.31 3.94 0.34 8.25 285.13± 1.66a 103.57± 0.51a 1.70± 0.01c 1.40 4.21 0.47 京科青贮516 Jingke 516 6.00 300.90± 2.10a 132.90± 0.21b 2.01± 0.10a 8.13 3.22 1.67 6.75 302.17± 2.99a 134.17± 2.89b 1.98± 0.11a 9.36 4.76 1.73 7.50 305.70± 1.77a 139.51± 2.67ab 1.85± 0.03ab 17.46 4.80 2.91 8.25 306.53± 2.17a 144.53± 1.63a 1.75± 0.03b 19.74 5.31 2.88 雅玉青贮8号 Yayu No.8 6.00 308.10± 6.32a 152.70± 1.39b 2.16± 0.04a 3.67 5.36 9.06 6.75 311.82± 2.19a 154.54± 2.31b 2.07± 0.03b 4.19 5.72 10.65 7.50 314.07± 3.11a 161.13± 1.71a 1.97± 0.05c 9.14 7.71 15.63 8.25 318.63± 4.09a 161.63± 1.82a 1.99± 0.02c 13.48 13.41 15.78

表2 不同密度青贮玉米的植株性状及抗性 Table 2 Plant characters and resistance at different planting densities

随着种植密度的增加, 玉米果穗的穗长、穗粗、穗行数、行粒数逐渐减少, 穗秃尖长度逐渐增加(表3)。玉米籽粒千粒重, 黎民518和雅玉青贮8号在6.75万株· hm^-2密度时达最大值, 而京科青贮516是在6万株· hm^-2密度下达最大值。京科青贮516的籽粒产量在6万株· hm^-2密度下最高, 随着密度的增加, 空秆率升高, 果穗变小, 且果穗一边有籽粒, 一边籽粒很少或者整个果穗零零星星几十个籽粒。并且京科青贮516边行优势强, 边行果穗大, 中间果穗小, 6万株· hm^-2密度下, 去掉边行后, 大果穗(果穗长度大于15 cm)仅占44%左右, 8.25万株· hm^-2密度下没有大果穗, 全部为小果穗和“ 满天星” , 籽粒产量也大幅度降低, 比最高产降低61.9%。雅玉青贮8号籽粒产量在6.75万株· hm^-2种植密度下最高, 随着种植密度的增大, 小果穗和“ 满天星” 果穗数量增加, 7.5万株· hm^-2密度下, “ 满天星” 果穗率9.7%, 8.25万株· hm^-2密度下, 小果穗和“ 满天星” 果穗率则接近20%。紧凑型品种黎民518较耐密植, 果穗大小较均匀, 籽粒产量在7.73~8.46 kg· hm^-2, 不同种植密度下籽粒产量变化较小。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 不同密度青贮玉米的穗部性状及籽粒产量 Table 3 Ear characters and grain yield with different planting density 品种 Variety 密度 Density/(× 104 plant· hm-2) 穗长Ear length/cm 穗秃尖长 Bare tip length/cm 穗粗Ear diameter/cm 穗行数 Number of ear per row 行粒数 Number of grain per row 千粒重 Thousand grain weigh/g 籽粒产量 Grain yield/ (t· hm-2) 黎民518 Limin 518 6.00 16.83± 0.29a 1.23± 0.12a 3.82± 0.03a 14.41± 0.20a 33.36± 0.38a 210.67± 4.73ab 7.73± 0.20a 6.75 16.58± 0.38a 1.11± 0.06a 3.84± 0.03a 13.99± 0.16a 32.71± 0.92ab 217.93± 3.77a 8.46± 0.28a 7.50 15.54± 0.42ab 1.34± 0.20a 3.76± 0.03ab 13.92± 0.20a 31.27± 0.10bc 204.41± 2.26bc 8.40± 0.18a 8.25 14.76± 0.33b 1.38± 0.09a 3.70± 0.02b 13.90± 0.08a 29.54± 0.51c 193.35± 4.52c 8.40± 0.20a 京科青贮516 Jingke 516 6.00 15.00± 0.75a 1.91± 0.10a 4.28± 0.08ab 14.64± 0.50ab 28.58± 2.58a 196.03± 1.07a 5.78± 0.62a 6.75 13.60± 0.06a 2.04± 0.15a 4.33± 0.03a 15.19± 0.36a 25.02± 0.40ab 193.00± 1.18ab 5.75± 0.15a 7.50 11.93± 0.18b 2.13± 0.09a 4.10± 0.00bc 13.31± 0.15bc 21.92± 0.74b 189.47± 1.09b 4.36± 0.16ab 8.25 10.90± 0.47c 2.16± 0.21a 4.00± 0.10bc 13.00± 0.55c 20.00± 1.29b 171.57± 3.30c 3.26± 0.44b 雅玉青贮8号 Yayu No.8 6.00 15.61± 0.52a 2.10± 0.14a 3.93± 0.03ab 14.31± 0.10a 33.84± 0.25a 175.80± 1.34b 6.21± 0.07c 6.75 15.74± 0.29a 2.13± 0.21a 4.03± 0.09a 14.30± 0.24a 33.68± 0.40a 191.31± 2.81a 7.19± 0.20a 7.50 15.48± 0.40a 2.39± 0.17a 3.97± 0.06ab 14.46± 0.09a 32.41± 0.66ab 171.70± 2.08b 7.00± 0.16ab 8.25 14.53± 0.67a 2.52± 0.26a 3.83± 0.03b 13.83± 0.27b 30.41± 0.94b 170.77± 0.84b 6.51± 0.14bc

表3 不同密度青贮玉米的穗部性状及籽粒产量 Table 3 Ear characters and grain yield with different planting density

种植密度对青贮玉米形态指标的影响主要通过对植株生长发育的影响来表现^{[16, 17]}。王婷等^[10]研究认为, 玉米群体由密度增加引起的竞争光照、水分和养分的矛盾较突出, 因此密度增加引起的后期环境变化对农艺性状的影响较大。已有研究表明, 随着种植密度的变化, 玉米的株高、穗位高、茎粗及穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数发生相应规律的变化^[13]。本研究中青贮玉米的株高、穗位高随种植密度的增加而增加, 而穗长、穗粗、行粒数等穗部性状呈下降趋势, 这与李宁等^[9]和杨耿斌^[18]的研究结果相一致。这主要是因为随着种植密度的增加, 单株营养面积减少, 养分供应相对不足, 群体内通风透光也相对较差, 穗粒性状降低^[19], 而植株群体上层透光率远远大于中层和地面透光率, 群体内竞争力增加, 促使株高、穗位的增加, 进而促进生物学产量提高^{[20, 21]}。

关于种植密度对单株鲜重影响, 相关研究表明, 随着种植密度的增加单株鲜重呈明显的下降趋势^{[22, 23]}, 本研究中除6.75万和6万株· hm^-2密度下黎民518的单株鲜重差异不显著外, 其他处理间单株鲜重均显著降低。常程等^[12]的研究表明, 种植密度越大玉米空秆率也越高。曹修才和侯廷荣^[24]的研究也显示高密度产生较高的空秆率, 降低密度会显著降低空秆率, 并认为这主要是由于高密度下营养生长比较旺盛, 从而影响了玉米的生殖生长, 限制了生殖器官的形成和发育, 从而造成了空秆率增高的结果。本研究中雅玉青贮8号和京科青贮516高密度下均有较高的空秆率。紧凑型品种黎民518空秆率之所以没有受密度的影响, 主要原因为其为紧凑型品种, 耐密性强, 该试验设置的密度范围还不足以对其产生影响。

玉米的适宜种植密度不仅受地理位置、生态环境和用途等因素的影响, 而且受栽培技术及品种耐密性的影响^{[25, 26]}。张吉旺等^[27]的研究表明, 随着种植密度的增加群体鲜物质和干物质产量显著增加, 且能获得较高的籽粒产量。本研究中不同株型玉米品种的鲜草产量和籽粒产量达到最大时的密度不相同, 且各株型玉米品种获得最大籽粒产量时的种植密度均低于获得最大鲜草产量时的种植密度。因此, 在单纯选择不同性状为收获对象时, 其适宜的密度是不同的^[28]。本研究中, 供试玉米品种在黄河三角洲试验区的表现:黎民518, 随种植密度增加鲜草产量表现为先增后降, 7.50万株· hm^-2时的鲜草产量达到最高, 且此时的籽粒产量也较高, 当种植密度达到8.25万株· hm^-2时, 鲜草产量开始降低; 京科青贮516和雅玉青贮8号则表现为随着密度增加鲜草产量显著增加, 说明本研究所设密度可能处于青贮专用型玉米鲜草产量增加的范围内。在试验设置的密度范围内, 京科青贮516和雅玉青贮8号, 鲜草产量虽然表现增产, 但密度超过一定范围籽粒产量却大幅降低, 且空秆率和倒伏(折)率也大幅度增加。综合考虑各种因素, 本研究认为, 在黄河三角洲地区, 不同株型玉米品种饲用夏播最佳适宜密度分别为:紧凑型玉米品种黎民518饲用最佳适宜密度7.50万株· hm^-2、松散型玉米品种雅玉青贮8号饲用适宜密度7.50万~8.25万株· hm^-2、半紧凑型玉米品种京科青贮516适宜密度6.75万~7.5万株· hm^-2。供试的3个玉米品种中, 紧凑型品种黎民518最耐密植, 半紧凑型品种京科青贮516, 边行优势强, 最不耐密植。另外, 在条件允许时, 应该对不同株型品种在不同密度下的营养成分进行测定分析, 以确定种植密度对青贮玉米饲用营养价值的影响。