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不同栽培模式下青貯玉米的農(nóng)藝性狀

2018-05-23 08:18:50段震宇桑志勤王友德陳樹(shù)賓李玉梅張小偉
草業(yè)科學(xué) 2018年4期
關(guān)鍵詞:冠層行距葉面積

段震宇,王 婷,桑志勤,王友德,陳樹(shù)賓, 郭 斌,李玉梅, 張小偉

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物研究所,新疆 石河子 832000; 2.谷物品質(zhì)與遺傳改良兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 新疆 石河子 832000; 3.第六師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,新疆 五家渠 831300)

青貯玉米(Zeamays)是發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)不可缺少的基礎(chǔ)飼料之一[1],其具有植株高大、枝葉繁茂、營(yíng)養(yǎng)豐富的特點(diǎn)[2]。21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)飼草料生產(chǎn)形勢(shì)好,但水平不高,與現(xiàn)代畜牧業(yè)的需求有一定的差距[3],隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展,青貯玉米作為畜禽飼料越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注。新疆地區(qū)畜牧業(yè)發(fā)達(dá),每年都需要大量的飼料,而用青貯玉米作為主要的青飼料有利于全年尤其是冬春季節(jié)飼料和養(yǎng)分的穩(wěn)定平衡供給。青貯玉米作飼料一方面可減少養(yǎng)殖戶購(gòu)買草料的運(yùn)輸成本和購(gòu)銷成本,另一方面使牛羊得到充足的飼料以保證其正常的生長(zhǎng)[4]。同時(shí)新疆地區(qū)光熱資源豐富,因此在新疆地區(qū)研究青貯玉米產(chǎn)業(yè)栽培可極大程度地促進(jìn)畜牧業(yè)的發(fā)展。而不同的栽培模式對(duì)青貯玉米的產(chǎn)量影響較大,因此確定合理的栽培模式對(duì)于青貯玉米增產(chǎn)同樣具有極其重要的意義。有研究表明青貯玉米等行距栽培與寬窄行栽培相比,等行距栽培中植株個(gè)體效應(yīng)大于群體效應(yīng)[5];對(duì)不同行距下虉草(Phalarisarundinacea)的產(chǎn)量研究中指出隨著行距增加各生育時(shí)期虉草產(chǎn)量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)[6];也有研究表明在栽培密度不變的情況下,適當(dāng)增加行距可以起到增產(chǎn)的效果[7]。

目前關(guān)于青貯玉米的研究大多集中于某種栽培模式下其產(chǎn)量形成與光合特性的研究[8-9],而針對(duì)青貯玉米合理的栽培模式缺乏系統(tǒng)性的研究,因此本研究擬通過(guò)研究青貯玉米在不同的栽培模式下農(nóng)藝性狀、單株干鮮重、冠幅、單株葉面積及產(chǎn)量形成表現(xiàn),進(jìn)而明確有利于青貯玉米生物量增加的栽培模式,為新疆北疆地區(qū)發(fā)展青貯玉米高產(chǎn)栽培提供一定的理論指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于新疆石河子市新疆農(nóng)墾科學(xué)院作物所試驗(yàn)地內(nèi),地處石河子西部(85°99 E,44°30 N,海拔442 m),屬溫帶大陸性氣候區(qū),年平均日照時(shí)數(shù)2 721~2 818 h,年平均降水量125~207 mm,光熱資源豐富。供試土為壤土,土壤有機(jī)質(zhì)含量24.2 g·kg-1,堿解氮含量113.5 mg·kg-1,速效磷含量36 mg·kg-1,速效鉀含量307 mg·kg-1,pH 8.08[10]。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

選用新飼玉19號(hào)作為試驗(yàn)材料,栽培密度82 500株·hm-2,試驗(yàn)設(shè)7個(gè)不同行距的栽培模式,分別為寬窄行(30+60)、(10+66)、(17+50)、(60+60)、(76+76)、(40+60)、(30+90) cm,如(30+60)cm栽培模式中30 cm為窄行,60 cm為寬行;(60+60) cm為等行距栽培,不同栽培模式栽培10行,長(zhǎng)20 m,小區(qū)面積為50 m2,共21個(gè)小區(qū),試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)。播種時(shí)間為2016年4月27日,5月3日出苗,8月25日收獲,采用膜下滴灌栽培。田間管理方法:青貯玉米整個(gè)生育期內(nèi)滴灌8次,隨水施肥,具體灌溉施肥措施如表1所列。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1植株農(nóng)藝性狀的測(cè)定 收獲時(shí)測(cè)定株高、穗位、莖粗、黃葉數(shù)等相關(guān)指標(biāo)。株高:選取健康植株從地面測(cè)量至植株雄穗頂端。穗位:莖基部到穗的部位,用卷尺測(cè)量。莖粗:在玉米基部10 cm處,用游標(biāo)卡尺測(cè)量。

表1 田間灌溉施肥管理方法Table 1 Field irrigation and fertilization management methods

1.3.2葉面積和冠層分布的測(cè)定 于玉米各時(shí)期[三葉期(5月20日)、拔節(jié)期(6月12日)、小喇叭口期(6月20日)、大喇叭口期(7月9日)、抽雄期(7月19日)、抽雄后10 d(7月29日)和20 d(8月9日)]用葉面積測(cè)定儀連續(xù)測(cè)定5株單株葉面積,利用冠層分布測(cè)定儀測(cè)定玉米各時(shí)期寬窄行冠層分布數(shù)據(jù)。

1.3.3葉片SPAD含量測(cè)定 土壤與作物分析開(kāi)發(fā)SPAD(soil and plant analyzer development),實(shí)際是指一種測(cè)量濃度的方法,用來(lái)表示作物葉片的葉綠素含量,在玉米各時(shí)期(三葉期、拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10和20 d)用Spad-502儀連續(xù)測(cè)定5株植株穗位葉SPAD值,計(jì)算平均值。

1.3.4干鮮重的測(cè)定 于玉米各時(shí)期(三葉期、拔節(jié)期、小喇叭口期、大喇叭口期、抽雄期、抽雄后10和20 d),在不同栽培模式中取長(zhǎng)勢(shì)良好的5株玉米,進(jìn)行鮮重的測(cè)定,之后將其置于烘箱內(nèi),105 ℃下殺青30 min,后在80 ℃下烘干至恒重稱量。

1.3.5產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成測(cè)定 于7種栽培模式中,每種模式選取長(zhǎng)為5 m的兩行玉米計(jì)算玉米總株數(shù)、倒伏株數(shù)、倒折數(shù)以及倒伏率、倒折率。倒伏率:植株由莖基部歪倒夾角大于45°,倒伏株數(shù)占總數(shù)的比率,倒折率:植株由莖部折斷數(shù)占總數(shù)的比率。測(cè)定長(zhǎng)為5 m的兩行玉米的總重,計(jì)算單株重量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析,進(jìn)行方差分析及差異性比較,利用Sigma Plot 10.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 各栽培模式中青貯玉米農(nóng)藝性狀變化

等距栽培(60+60) cm下的株高最高,為3.61 m,顯著高于除(10+66) cm外的其余行距(P<0.05)(表2);等行距(76+76) cm的株高最低,為3.38 m,(60+60) cm行距下的株高比(76+76) cm高6.8%.等距栽培(60+60) cm的莖粗最粗,為2.32 cm,顯著高于其余行距(P<0.05);莖粗最細(xì)的是行距(10+66) cm,為2.06 cm,(60+60) cm行距下的莖粗比(10+66) cm高12.6%。等距(60+60) cm的穗位最高,為2.25 m,顯著高于除行距(10+66)和(17+50)cm外的其余行距(P<0.05);行距(30+90) cm的穗位最低,為2.05 m;等行距(60+60) cm下的穗位比(30+90) cm高9.8%。單株黃葉數(shù)最少的是寬窄行距(30+60)、(10+66)、(17+50) cm,均為7片黃葉,顯著低于其余各行距(P<0.05);最高的為行距(30+90) cm,顯著高于其他行距(P<0.05)。綜合各農(nóng)藝性狀而言,新飼玉19號(hào)在栽培模式(60+60) cm下各農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最好。

2.2 各栽培模式中青貯玉米的單株葉面積變化

在不同的栽培模式中,青貯玉米單株葉面積隨著生育進(jìn)程的推移表現(xiàn)為逐步增大的趨勢(shì),單株葉面積在玉米抽雄后20 d達(dá)到最大值(圖1),在(60+60) cm的栽培模式下,單株葉面積顯著最高(P=0.002 8),其次為栽培模式(17+50) cm,而在(76+76) cm栽培模式下玉米的單株葉面積最低。綜合來(lái)說(shuō),采用(60+60) cm的栽培模式更適宜單株葉面積的增加。

2.3 各栽培模式中青貯玉米的冠幅變化

而針對(duì)青貯玉米冠層分布的研究可有效表明玉米冠層布局的差異,為青貯玉米生物量的增加提供指導(dǎo)意義。不同栽培模式中青貯玉米寬窄行上部透光率無(wú)明顯差異(圖2、圖3),而在青貯玉米冠層中下部不同的栽培模式間的冠層透光率表現(xiàn)出明顯差異,通過(guò)均值計(jì)算,具體表現(xiàn)為(10+66)和(17+50) cm兩種栽培模式下中下部冠層透光率明顯較低,隨著株行距的增大,中下部冠層透光率有所增加,但當(dāng)株行距增加至(76+76) cm時(shí),下部冠層透光率又呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。表明選擇栽培模式時(shí),為了保證植株群體結(jié)構(gòu)合理,可最大程度地利用光照資源,應(yīng)當(dāng)選擇株行距適中的栽培模式,本研究發(fā)現(xiàn),(60+60) cm栽培模式下青貯玉米整體布局結(jié)構(gòu)合理,可充分利用光照,有利于光合產(chǎn)物的積累。

表2 各種栽培模式中新飼玉19號(hào)農(nóng)藝性狀比較分析Table 2 Comparative analysis on agronomic traits of Xinsiyu 19 in various planting patterns

同列不同小寫字母表示不同行距處理間差異顯著(P<0.05)。

Different lowercase letters indicate significant differences among different line spacings in the same ensiling days at the 0.05 level.

圖1 不同行距處理新飼玉19號(hào)單株葉面積動(dòng)態(tài)變化Fig. 1 Dynamic change of leaf area of Xinsiyu 19 in different line spacings

同時(shí)期不同小寫字母表示不同行距處理間差異顯著(P<0.05)。下圖同。

Different lowercase letters indicate significant differences among different line spacings in the same ensiling days at the 0.05 level; similarly for the following figures.

圖2 新飼玉19號(hào)青貯玉米在不同栽培模式下寬行冠幅分布動(dòng)態(tài)變化Fig. 2 Dynamic changes of wide row crown distribution of Xinsiyu 19 silage maize in different planting patterns

圖3 新飼玉19號(hào)青貯玉米在不同栽培模式下窄行冠幅分布動(dòng)態(tài)變化Fig. 3 Dynamic changes of narrow row crown distribution of Xinsiyu 19 silage maize in different planting patterns

2.4 各栽培模式中青貯玉米的倒四葉葉綠素變化

不同栽培模式下青貯玉米在整個(gè)生育進(jìn)程內(nèi),在苗期葉綠素含量較低,隨著生育進(jìn)程的推移,葉綠素含量逐步升高,在抽雄期表現(xiàn)穩(wěn)定(圖4)。在不同的栽培模式中,經(jīng)均值計(jì)算,(60+60) cm的栽培模式下倒四葉SPAD值最高,其次為栽培模式(30+60) cm,而SPAD值最低的是栽培模式(40+60) cm。因此,等行距栽培模式(60+60) cm下青貯玉米倒四葉SPAD值含量最高,更有利于光合作用的進(jìn)行以及光合產(chǎn)物的積累。

2.5 各栽培模式下青貯玉米單株干鮮重變化

隨著青貯玉米生育期的推移玉米干鮮重呈現(xiàn)“單峰型”曲線變化,從小喇叭口期開(kāi)始,玉米干鮮重呈現(xiàn)快速增長(zhǎng),到玉米完全抽雄后干鮮重均達(dá)到最大值,之后隨著生育期的進(jìn)行,玉米單株干鮮重逐漸下降(圖5)。從不同的栽培模式來(lái)看,(60+60) cm的栽培模式下青貯玉米單株干鮮重明顯高于其他栽培模式(P=0.007 4),(10+66)和(17+50) cm兩種栽培模式下玉米單株干鮮重顯著較低(P=0.008 2,P=0.012),而(76+76) cm栽培模式下青貯玉米單株干鮮重同樣較低,表明隨著株行距的增加青貯玉米生物量積累呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),但當(dāng)株行距達(dá)到一定程度時(shí)玉米生物量下降,因此栽培模式(60+60) cm更有利于新飼玉19號(hào)青貯玉米生物量的增加。

2.6 各栽培模式下產(chǎn)量形成分析

(30+90) cm的栽培模式下收獲植株株數(shù)最多(表3),而(76+76)、(40+60)和(17+50) cm 3種栽培模式下植株的收獲株數(shù)較少,即按(30+90) cm行距栽培時(shí)收獲株數(shù)比(76+76)、(40+60)、(17+50) cm高68.97%、75.00%、63.33%;(30+60) cm栽培模式下玉米植株的倒伏率顯著高于其他模式(P=0.002 1),(76+76) cm栽培行距下植株倒伏率最低。倒折率最高的是栽培模式(10+66) cm,而最低的是栽培模式(30+60)和(17+50) cm,而(60+60) cm等行距栽培時(shí)植株倒伏率和倒折率同樣也較低,表明等行距栽培青貯玉米有利于植株抗倒伏能力的提高;單株生物量最高的則是栽培模式(60+60) cm,其次為栽培模式(17+50) cm,這兩種栽培模式間單株生物量無(wú)顯著差異(P>0.05),(30+60) cm栽培模式下的青貯玉米植株單株生物量最低;除(30+90) cm栽培模式外,(60+60) cm等行距栽培時(shí)青貯玉米生物產(chǎn)量顯著高于其他栽培模式(P=0.003),其中(60+60) cm栽培模式下的生物產(chǎn)量分別比各栽培模式(30+90)、(30+60)、(17+50)、(40+60)、(10+66)和(76+76) cm下的植株生物量高6.32%、10.3%、26.48%、39.31%、62.92%和74.21%。綜合多種因素而言,等行距(60+60) cm栽培模式有利于青貯玉米生物量的增加。

圖4 不同行距處理青貯玉米倒四葉 SPAD動(dòng)態(tài)變化Fig. 4 Dynamic changes of soil and plant analyzer development (SPAD) of pour four leaf of silage corn in different spacings

圖5 新飼玉19號(hào)青貯玉米在不同栽培模式下干鮮重的動(dòng)態(tài)變化Fig. 5 Dynamic change of dry fresh weight of Xinsiyu 19 silage maize in different planting patterns

行距Linespacing/cm5米2行株數(shù)Plantnumberoftworowsin5m倒伏率Lodgingrate/%倒折率Scorerate/%單株生物量Biomassperplant/(kg·plant-1)生物產(chǎn)量Biologicalyield/(t·hm-2)30+9049±2a38.78±1.85d12.24±1.15c0.62±0.04bc50.63±0.44ab76+7629±2c13.79±1.10e17.24±2.00b0.81±0.03a30.90±0.90ef30+6036±1bc94.44±2.12a0e0.61±0.04c48.80±0.45b40+6028±1c35.71±0.99d3.57±0.09d0.69±0.03b38.64±0.54d10+6634±2bc58.82±1.15c38.24±1.08a0.69±0.03b33.04±0.46e17+5030±2c66.67±2.95b0e0.83±0.05a42.56±0.37c60+6038±1b35.71±1.19d3.57±0.08d0.85±0.06a53.83±0.71a

3 討論與結(jié)論

田間行距配置模式能夠通過(guò)調(diào)節(jié)冠層結(jié)構(gòu)和資源利用來(lái)影響作物產(chǎn)量的形成。相比較株型平散型玉米而言,株型緊湊型玉米有較強(qiáng)的透光率,具有更高的光合利用效率,有研究表明,玉米株型緊湊、保綠性好是增產(chǎn)的主要原因[11]。也有研究表明,在密度一定時(shí),窄行距能夠增加冠層光能截獲提高產(chǎn)量,但是行距過(guò)窄,植株間的資源競(jìng)爭(zhēng)增大,同樣不利于作物的增產(chǎn)[12]。青貯玉米生物量的增加大多來(lái)自光合作用的積累,葉面積是光合作用一個(gè)量的指標(biāo),而葉片葉綠素含量則是衡量其質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn),葉片葉綠素含量較高則光合作用效率也較高[13-14]。本研究表明,新飼玉19號(hào)青貯玉米在栽培模式(60+60) cm下葉片葉綠素含量最高,生物量最高,且顯著高于其他栽培模式。而單株生物量在栽培模式(60+60) cm下表現(xiàn)良好,但與(30+90) cm栽培模式相比,植株收獲株數(shù)并沒(méi)有達(dá)到最大,由于作物的生產(chǎn)是一個(gè)種群的過(guò)程[15],可考慮適當(dāng)增加(60+60) cm栽培模式下的收獲株數(shù)。

玉米具有一定的自我調(diào)節(jié)能力,生長(zhǎng)空間的改變可引起植株相應(yīng)形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化,充分利用有限的資源維持機(jī)體正常生長(zhǎng)發(fā)育[16-18]。有研究表明,株高、莖粗、穗位、單株綠葉數(shù)與生物產(chǎn)量均呈正相關(guān)關(guān)系,其中株高的高矮直接影響著生物產(chǎn)量的高低,植株越高生物產(chǎn)量越高[19]。本研究表明,隨著行距的增大,青貯玉米的株高與穗位高均有所增加,行距增大至60 cm時(shí)青貯玉米的株高與穗位高最大,但當(dāng)行距增大至76 cm時(shí),株高與穗位高出現(xiàn)了明顯的下降,因此只有合理的株行距布局才能保證玉米的增產(chǎn)。其次,在密度一定時(shí),隨著行距的增大,單株葉面積有所增加,葉片空間分布向行間延伸增多[20],玉米冠幅有所增加,以維持自身的生長(zhǎng)發(fā)育,充分利用行間光能資源。有研究表明,合理增加葉面積指數(shù)是取得玉米高產(chǎn)的主要措施[21]。本研究發(fā)現(xiàn)(60+60) cm栽培模式下青貯玉米冠層結(jié)構(gòu)布局合理,可充分利用光照資源。60 cm行距處理下青貯玉米生育后期倒四葉葉片保持較高的葉綠素含量,促進(jìn)了個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育,在收獲期60 cm行距處理下的青貯玉米單株干鮮重較高,表明60 cm等行距栽培下有利于植株生物量的積累。76 cm的等行距處理下其倒伏率與倒折率均較低,但行間漏光嚴(yán)重,不利于產(chǎn)量的形成,(10+66)和(17+50) cm的寬窄行處理中倒伏率較高,也不利于產(chǎn)量的提高。表明合理的行距配置對(duì)玉米群體協(xié)調(diào)和產(chǎn)量提高具有重要意義。

玉米的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀的變化取決于遺傳性、環(huán)境條件和栽培模式三者之間的相互作用[22-23]。本研究選取了7種栽培模式分析比較了不同的栽培模式對(duì)青貯玉米農(nóng)藝性狀、單株干鮮重、單株葉面積、冠幅及產(chǎn)量形成的影響,最終得出(60+60) cm的栽培模式下青貯玉米生物量最高,且(60+60) cm的栽培模式下青貯玉米農(nóng)藝性狀、單株葉面積、單株干鮮重表現(xiàn)最好,表明(60+60) cm的等行距栽培模式有較大的生產(chǎn)潛力。

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