熊 波，王 琛，張 莉，滕 飛，李 震，李傳友，劉京蕊，常曉蓮，趙 謙，李貴桐*

（1.北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定推廣站，北京 100079；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地科學(xué)與技術(shù)學(xué)院土壤和水科學(xué)系/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北耕地保育實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

青貯玉米是優(yōu)質(zhì)的飼料來(lái)源，其在乳熟期至臘熟期的玉米全株或莖葉經(jīng)過(guò)切碎加工、貯藏發(fā)酵制成的飼料不僅可以作為草食性牲畜（牛、羊等）的食物來(lái)源，同時(shí)還具備可長(zhǎng)期儲(chǔ)存的優(yōu)良特征。青貯玉米產(chǎn)量高，可達(dá)60～105 t/hm2，較普通籽用玉米高15～45 t/hm2，可比玉米多提供2～3 倍的營(yíng)養(yǎng) 物［1-3］。青貯玉米的品質(zhì)通常采用洗滌劑對(duì)纖維的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值來(lái)評(píng)價(jià)，具體標(biāo)準(zhǔn)包括：干物質(zhì)含量30%～40%，粗蛋白含量＞7.0%，淀粉含量＞28%，中性洗滌劑纖維含量＜45%，酸性洗滌劑纖維含量＜22%，木質(zhì)素含量＜3.0%。與籽用玉米不同，青貯玉米需滿足地上生物量最大化和整株植株養(yǎng)分的均衡分布，既要為飼料調(diào)制提供高蛋白物質(zhì)，還要注重其碳水化合物（纖維素）是否易于生物分解［4］。青貯玉米對(duì)氮肥反應(yīng)敏感［5-7］，在合理施氮的條件下，可顯著促進(jìn)青貯玉米的生長(zhǎng)［8-9］，提高生物產(chǎn)量以及飼用營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)［10］。但當(dāng)N 素過(guò)量時(shí)，不僅會(huì)加速葉片衰老［11］，并且還會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大壓力［12］。因此，N 素的合理施用是青貯玉米產(chǎn)量和飼用營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的保證［13-15］。

隨著國(guó)家“減肥減藥”政策的逐步推行，在青貯玉米的實(shí)際生產(chǎn)中正大力倡導(dǎo)進(jìn)行有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥混施。已有研究表明，不同比例的有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施對(duì)青貯玉米的生物量［16-21］和飼用價(jià)值［21-23］會(huì)產(chǎn)生很大的影響。此外，種植地氣候條件及田間管理措施［24-27］也會(huì)對(duì)有機(jī)肥與化肥配施的效果產(chǎn)生影響，因此具體情況還需進(jìn)一步研究。

本研究旨在揭示常規(guī)生產(chǎn)條件下有機(jī)肥替代化肥對(duì)青貯玉米生長(zhǎng)、產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，重點(diǎn)討論有機(jī)肥替代化肥對(duì)青貯玉米品質(zhì)的影響，以期為指導(dǎo)青貯玉米生產(chǎn)中高效實(shí)施有機(jī)肥替代化肥提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

本試驗(yàn)的土壤基本理化性質(zhì)、供試肥料及田間試驗(yàn)細(xì)節(jié)與熊波等［28］的研究報(bào)道一致。

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與土壤

試驗(yàn)地位于北京市順義區(qū)李遂鎮(zhèn)葛代子村（40.106°N，116.749°E），屬于潮白河沖積平原，海拔38 m。屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)性氣候，年均氣溫為11.5℃，1 月平均氣溫4.9℃，7 月平均氣溫25.7℃，年日照2750 h，無(wú)霜期195 d 左右，年均相對(duì)濕度50%，年均降水量625 mm，為華北地區(qū)降水量較均衡的地區(qū)之一，全年降水的75%集中在7～8 月。該試驗(yàn)地已連續(xù)多年種植冬小麥和青貯玉米。前茬冬小麥于2017 年6 月15 日收割，供試范圍內(nèi)清除冬小麥地上部秸稈。供試土壤的0～35 cm 為輕壤土，35～55 cm 為粘壤土，55～100 cm 為砂壤土。2017 年6 月22 日播種前測(cè)定0～20 cm 表層土壤基本性質(zhì)為：土壤有機(jī)質(zhì)含量18.4 g/kg，pH 值8.2，全氮含量1.06 g/kg，含水 量12.6%，無(wú)機(jī)氮（NH4+-N 和NO3--N）16.84 mg/kg，有效磷28.66 mg/kg，速效鉀76.85 mg/kg，微生物量碳156.4 mg/kg，微生物量氮28.7 mg/kg。20～40、40～60、60～80、80～100 cm 各土層NO3--N 含量分別為18.6、21.2、15.4 和10.3 mg/kg。

1.2 供試肥料

所用有機(jī)肥是以新鮮牛糞為原料經(jīng)好氧堆肥而制成的商品有機(jī)肥，其基本性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)含量62%，全氮2.32%，P2O5含量1.05%，K2O 含量2.07%，含水量27%；所用化肥為氮磷鉀三元復(fù)合肥，N、P2O5和K2O 含量均為15%。

1.3 田間試驗(yàn)

試驗(yàn)共設(shè)4 個(gè)處理，分別為100%化肥（N10）、70%化肥N+30%有機(jī)肥N（N7）、40%化肥N+60%有機(jī)肥N（N4）和100%有機(jī)肥N（N0），每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)南北長(zhǎng)12 m，東西寬9.6 m（玉米播種機(jī)的4 個(gè)播幅），小區(qū)面積115 m2。12 個(gè)小區(qū)隨機(jī)區(qū)組分布。為方便機(jī)械化播種，小區(qū)間無(wú)地面土埂間隔。各處理按等N 量（210 kg/hm2）計(jì)算有機(jī)肥和化肥用量。播種前將各小區(qū)的肥料充分混合均勻，人工均勻撒在地表，隨后進(jìn)行統(tǒng)一的機(jī)械旋耕，深度10 cm，保證肥料均勻分布。

試驗(yàn)于2017 年6 月22 日播種，玉米品種為鄭單958，播種量為45 kg/hm2。采取機(jī)械化精量播種，株距20 cm，行距60 cm，種植密度為82500株/hm2。田間管理按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)農(nóng)事操作進(jìn)行，青貯玉米生長(zhǎng)期間無(wú)灌溉和植保措施。9 月30 日收獲，生育期98 d。

1.4 樣品采集與測(cè)定

1.4.1 玉米生長(zhǎng)狀況

分別于8 月9 日（大喇叭口 期）、9 月4 日（揚(yáng)花期）和9 月30 日（成熟期）采集玉米植株樣品，測(cè)定株高、葉面積、葉綠素含量、地上部干物質(zhì)量和N、P、K 含量。葉綠素含量用SPAD-502 儀測(cè)定，每小區(qū)隨機(jī)選取30 個(gè)旗葉，在每個(gè)旗葉中部測(cè)定SPAD 值。玉米植株樣品的采集方法為：在8 月9 日和9 月4 日每小區(qū)內(nèi)選取5 株長(zhǎng)勢(shì)一致的完整植株，在9 月30 日每小區(qū)的中部取2 m 雙行中的完整植株。隨后分別測(cè)定植株株高、葉面積、地上部干物質(zhì)量，具體方法是：株高采用鋼卷尺測(cè)量法測(cè)定，葉面積采用長(zhǎng)寬法測(cè)量，干物質(zhì)采用鮮樣在105℃殺青30 min，60℃烘干至恒重得到。植株全N 采用半微量凱氏定氮法測(cè)定，全P采用H2SO4-H2O2消煮鉬藍(lán)比色法測(cè)定，全K 采用H2SO4-H2O2消煮火焰光度法測(cè)定。在測(cè)定玉米干物質(zhì)和N、P、K 含量時(shí)，由于植株體過(guò)大和葉、莖、果穗間差異很大，在9 月4 日和9 月30 日的測(cè)定中將植株的葉、莖、果穗部分分開(kāi)，分別測(cè)定干物質(zhì)和N、P、K 含量。

1.4.2 青貯玉米品質(zhì)

將9 月30 日收獲的青貯玉米分為葉（包括苞葉）、莖（包括穗軸）、籽粒3 部分，樣品分別烘干后，用粉碎機(jī)將烘干樣品粉碎過(guò)直徑為0.15 mm的篩，取樣測(cè)定粗蛋白質(zhì)（CP）、中性洗滌纖維（NDF）、酸性洗滌纖維（ADF）和淀粉含量。其中，粗蛋白質(zhì)含量采用國(guó)標(biāo)GB/T 6432 中方法測(cè)定，中性洗滌纖維含量采用國(guó)標(biāo)GB/T 20806 中方法測(cè)定，酸性洗滌纖維含量采用NY/T 1459 中方法測(cè)定，淀粉含量采用國(guó)標(biāo)GB/T 20194 中方法測(cè)定。

1.4.3 指標(biāo)計(jì)算

莖稈比（葉片比，籽粒比）=莖干重或葉干重或籽粒干重（kg/hm2）/地上部生物量（kg/hm2）；

葉面積系數(shù)（LAI）=單株所有綠葉的單葉面積之和，其中，單葉面積=長(zhǎng)×寬×系數(shù)（展開(kāi)葉為0.75，未展葉為0.5）。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理

SPAD 值處理：每次每小區(qū)30 個(gè)測(cè)定值均符合正態(tài)分布，故其平均值采用算術(shù)平均值計(jì)算得到。其他測(cè)定均為小樣本重復(fù)測(cè)定（n=3），平均值均采用算術(shù)平均值得到。

采用SPSS 13.0 軟件處理數(shù)據(jù)，顯著性差異采用方差分析中的LSD 法檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 植株生長(zhǎng)情況

生育期內(nèi)青貯玉米的生長(zhǎng)情況如圖1 所示。收獲時(shí)玉米株高在2.36～2.43 m 之間，有機(jī)肥替代化肥對(duì)最終株高和株高動(dòng)態(tài)均無(wú)顯著影響（圖1a）；葉綠素SPAD 值隨生育期逐漸增高，由8 月9 日的均值45 增加到9 月4 日的均值55，再 到9 月30 日的均值53，有機(jī)肥替代化肥對(duì)最終SPAD值及其動(dòng)態(tài)均無(wú)顯著影響（圖1d）。

干物質(zhì)累積在揚(yáng)花期（9 月4 日）前不受有機(jī)肥替代化肥的影響，收獲時(shí)（9 月30 日）則受到有機(jī)肥替代化肥的影響：N7 和N4 處理最高，達(dá)到25500～26300 kg/hm2，而N10 和N0 處理分別只有22900 和19300 kg/hm2，低于N7 和N4 處理11%和26%（圖1b）。有機(jī)肥替代化肥對(duì)9 月4 日前葉面積系數(shù)（LAI）無(wú)影響，對(duì)9 月4 日后LAI 有顯著影響：9 月4 日時(shí)N10 和N0 處理LAI 顯著高于其他處理，9 月30 日時(shí)N0 處理LAI 顯著低于其他處理（圖1c）。

9 月4 日前葉片含N 量接近4.0%，有機(jī)肥替代化肥只影響收獲期（9 月30 日）葉片含N 量（圖1e）：N10 和N0 處理最低，在1.18%～1.20%之間，而N7 和N4 處理分別為1.41%和1.34%，高出N10 和N0 處理13%～18%；8 月9 日時(shí)莖稈含N 量在2.44%～2.83%之間，處理間差異不顯著（圖1f），隨后大幅降低，低于1.5%，到了收獲期（9 月30 日）N10 處理的莖稈含N 量顯著高于其他處理。

2.2 青貯玉米品質(zhì)

表1 所示為試驗(yàn)中各處理收獲時(shí)青貯玉米的品質(zhì)狀況。N10 和N0 處理的整株粗蛋白含量均低于國(guó)標(biāo)GB/T 25882—2010 中規(guī)定的一級(jí)品青貯玉米≥7.0%的標(biāo)準(zhǔn)，而N7 和N4 處理均大于該標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明有機(jī)肥替代化肥可以提高整株粗蛋白的水平，以60%有機(jī)肥替代化肥效果最佳。中性洗滌纖維含量在33.1%～42.3%之間，酸性洗滌纖維含量在13.8%～19.2%之間，均達(dá)到國(guó)標(biāo)GB/T 25882—2010 中一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，且隨著有機(jī)肥替代化肥比例的增高而逐步降低，表明青貯玉米中纖維素可降解性增強(qiáng)。淀粉含量大于33%，也達(dá)到國(guó)標(biāo)GB/T 25882—2010 中一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，但有機(jī)肥替代化肥對(duì)淀粉含量無(wú)顯著影響。葉片含水率在62%～68%之間，N0 處理含水率為62%，顯著低于其他處理。莖稈含水率在76%～80%之間，不同有機(jī)肥替代化肥處理之間差異不顯著。

葉片比在0.28 左右，莖稈比在0.26 左右，籽粒比在0.47 左右，均不受有機(jī)肥替代化肥的影響（表1），但葉片、莖稈和籽?？偞值鞍资斋@量顯著受到有機(jī)肥替代化肥比例的影響：第一，盡管葉片干物質(zhì)量只占總生物量的28%左右，但其中粗蛋白收獲量達(dá)到458～637 kg/hm2，占總收獲量的31%～34%，且受有機(jī)肥替代化肥比例顯著影響，以30%有機(jī)肥替代化肥最佳，其次為60%有機(jī)肥替代化肥，而100%有機(jī)肥替代化肥與100%化肥相當(dāng)；第二，莖稈生物量占總生物量的26%左右，其粗蛋白收獲量在347～503 kg/hm2之間，占總收獲量的28%，可見(jiàn)，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與整株水平接近，有機(jī)肥部分替代化肥時(shí)含量高于不替代或完全替代；第三，籽粒中粗蛋白的收獲量在554～713 kg/hm2之間，其粗蛋白與總粗蛋白收獲比例（38%～42%）小于籽粒比（45%～48%），說(shuō)明籽粒的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值略低于整株水平。

表1 收獲期青貯玉米品質(zhì)

2.3 養(yǎng)分在各器官的分布

有機(jī)肥替代化肥對(duì)N 在葉片、莖稈和籽粒中分布的影響較小（表2）。N 素主要分布在籽粒部分，回收量在89～114 kg/hm2之 間，占總N 回收量的38%～42%，比例從高到低依次是N10 ≈N0＞N4 ≈N7，與化肥相比，有機(jī)肥替代化肥不利于N 素在籽粒中累積。N 素的第二個(gè)庫(kù)是葉片，回收量在65～102 kg/hm2之間，占總N 回收量的31%～34%，比例從高到低依次是N7 ≈N4＞N0 ≈N10，有機(jī)肥替代化肥有利于N 素在葉片中累積。莖稈中N 素的比例在27%左右，不受有機(jī)肥替代化肥的影響。

有機(jī)肥替代化肥主要影響P 在籽粒和葉片中分布的數(shù)量和比例，而對(duì)莖稈中P的回收量影響很?。ū?）。P 素主要分布在籽粒中，回收量在34～79 kg/hm2之 間，占 總P 回收量的46%～61%，比例從高到 低依次是N4＞N7＞N0 ≈N10，可 見(jiàn)，30%～60%比例的有機(jī)肥更有利于P 素在籽粒中的累積。P 素的第二個(gè)庫(kù)是葉片，回收量在28～44 kg/hm2之間，占總P 回收量的28%～41%，比例從高到低依次是N10＞N0＞N7＞N4，與化肥相比，有機(jī)肥替代化肥不利于P 素在葉片中累積；當(dāng)有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合時(shí)，有機(jī)肥比例越小，P 素在葉片中積累越多。

有機(jī)肥替代化肥主要影響K 在葉片中分布的數(shù)量和比例，而對(duì)籽粒中K的回收量影響很小（表2）。K 素主要分布在莖稈中，回收量在102～139 kg/hm2之間，占總K 回收量的43%～50%，比例從高到低依次是N10＞N4＞N7 ≈N0，可見(jiàn)，有機(jī)肥替代化肥不利于K 素在莖稈中的累積。K 素的第二個(gè)庫(kù)是葉片，回收量在92～142 kg/hm2之間，占總K 回收量的35%～44%，比例從高到低依次是N7 ≈N4 ≈N0＞N10，與化肥相比，有機(jī)肥替代化肥有利于K 素在葉片中的累積。

表2 有機(jī)肥替代化肥中青貯玉米養(yǎng)分在各器官的分布（kg/hm2）

3 討論

3.1 青貯玉米產(chǎn)量

青貯玉米產(chǎn)量既是重要的栽培指標(biāo)，又是重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在品質(zhì)近似的條件下追求最大產(chǎn)量是青貯玉米生產(chǎn)的重要目標(biāo)之一。本研究中，4 個(gè)處理的青貯玉米干物質(zhì)產(chǎn)量在19300～26300 kg/hm2之間，平均為23500 kg/hm2，處于北京地區(qū)平均水平，與北京地區(qū)5 個(gè)品種青貯玉米干物質(zhì)平均產(chǎn)量24000 kg/hm2非常接近［29］，但高于北京地區(qū)9 個(gè)品種青貯玉米干物質(zhì)平均產(chǎn)量19600 kg/hm2［30］。從品種鄭單958 在北京地區(qū)的產(chǎn)量看，在施N 量（165 kg/hm2）、密 度（75000 株/hm2）、播 期（6 月22日）、收獲期（9 月28 日）近似的情況下，產(chǎn)量為17800 kg/hm2［30］，尚低于本研究中的100%有機(jī)肥替代化肥處理的產(chǎn)量，說(shuō)明本研究中的產(chǎn)量水平較高。

有機(jī)肥替代部分化肥可以提高玉米產(chǎn)量［16-17，26］，因?yàn)榉柿现蠳 素的釋放具有一定的緩效性，這與施用緩釋化學(xué)N 肥提高青貯玉米產(chǎn)量［8，31］有一定的相似性。研究表明，當(dāng)緩釋氮復(fù)合肥施入量150 kg/hm2、緩釋成分為30%時(shí)，青貯玉米的產(chǎn)量最高［8］，這與本研究中30%有機(jī)肥替代化肥（N7）產(chǎn)量（圖1b）和養(yǎng)分回收率（表2）最高的結(jié)果相當(dāng)一致，類(lèi)似的結(jié)果也包括40%有機(jī)N［15］和20%有機(jī)N［18］對(duì)玉米產(chǎn)量的提高最大。因此，綜合來(lái)看，20%～40%的有機(jī)肥替代化肥可能使青貯玉米的產(chǎn)量達(dá)到最高。

3.2 青貯玉米品質(zhì)

提高品質(zhì)也是青貯玉米栽培的重要目標(biāo)之一，對(duì)于提高其飼料價(jià)值具有重要意義，我國(guó)青貯玉米的品質(zhì)正逐步提高［32-33］。本研究中，30%和60%有機(jī)肥替代化肥處理的粗蛋白、中性洗滌纖維、酸性洗滌纖維和淀粉含量（表1）均優(yōu)于國(guó)標(biāo)GB/T 25880—2010 中規(guī)定的一級(jí)青貯玉米標(biāo)準(zhǔn)，表明在本試驗(yàn)條件下有機(jī)肥部分替代化肥時(shí)生產(chǎn)出的青貯玉米品質(zhì)優(yōu)良，優(yōu)于北京地區(qū)9 個(gè)品種夏播青貯玉米的品質(zhì)［30］，也優(yōu)于甘肅張掖地區(qū)10 個(gè)品種［34］、斯洛伐克共和國(guó)6 個(gè)品種［35］、捷克大部分品種［36］和巴西6 個(gè)品種［37］的品質(zhì)。

全株青貯玉米中葉片比是另外一項(xiàng)重要的品質(zhì)指標(biāo)，葉片碳水化合物含量越高，其飼料價(jià)值越高［38-39］，喂飼奶牛不僅牛奶產(chǎn)量高，而且品質(zhì)好［40-41］。青貯專用玉米品種的葉片比一般在0.2 左右［42］，而本研究 中4 個(gè)處理的葉片比在0.27～0.29 之間（表1），且隨有機(jī)肥替代化肥比例增高呈變大的趨勢(shì)，說(shuō)明有機(jī)肥替代化肥可以增加植株中的葉片比例，這與在土耳其的研究結(jié)果相似［19］，有利于提高青貯玉米的品質(zhì)。

施用N 肥可以提高青貯玉米的粗蛋白含量［10，12，43-44］，也有降低其 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的風(fēng)險(xiǎn)［14］。減緩?fù)寥繬的供應(yīng)可以提高青貯玉米的粗蛋白含量［8］。本研究中，有機(jī)肥替代化肥的粗蛋白含量比100%化肥（N10）提高10%～18%，以30%有機(jī)肥替代化肥效果最佳（表1），這種有機(jī)無(wú)機(jī)配合的效果小于前人研究的結(jié)果［45］。另外，很多研究表明增加N 肥用量將降低酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量［10，12，43-44］，這與本研究的結(jié)果相符：隨著有機(jī)肥替代化肥比例的提高，酸性洗滌纖維和中性洗滌纖維含量均分別依次降低，因?yàn)橥寥繬 素的有效性依次降低，這與降低N 肥用量的效果相一致［20-21］。

4 結(jié)論

在關(guān)注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境影響的背景下，青貯玉米生產(chǎn)中應(yīng)積極實(shí)施有機(jī)肥替代化肥行動(dòng)。由于土壤養(yǎng)分狀況是動(dòng)態(tài)變化的，本文結(jié)果僅代表當(dāng)年種植的青貯玉米的產(chǎn)量及品質(zhì)。結(jié)果顯示，有機(jī)肥替代化肥在維持青貯玉米產(chǎn)量的同時(shí)，可在一定程度上提高青貯玉米的品質(zhì)，形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)增產(chǎn)與增效的雙贏局面。

致謝：全體作者對(duì)北京榮萍種植專業(yè)合作社、北京金鑫現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司和北京奧格尼克生物技術(shù)有限公司在本研究中的大力支持表示衷心感謝。