馮云超，余志江，霍仕平，張興端，張 健，晏慶九，向振凡， 張芳魁，鄒永翠

(1.重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 萬州 404155； 2.重慶三峽職業(yè)學(xué)院，重慶 萬州 404155)

栽培密度、刈割措施、施肥等是影響飼草產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素[1-10]；其中種植密度和施氮量對飼草產(chǎn)量和品質(zhì)影響尤為突出[1-4,8-10]。種植密度過大，每個(gè)植株由于占有的空間資源和份額較小，提前進(jìn)入封行，通風(fēng)透光性相對較差，影響光合產(chǎn)物的合成與分配，個(gè)體生長受阻，產(chǎn)量降低；種植密度較小，植株競爭小，分枝數(shù)和葉片數(shù)較多，莖稈高大，但群體基數(shù)較小，難獲得高產(chǎn)[1-4]。氮素是限制禾本科飼草產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素之一[8]。施氮量不足，則植物生長受阻，難以獲得高產(chǎn)；過高，易增加土壤和植株硝態(tài)氮含量，引發(fā)植株病害，降低品質(zhì)。適宜的施氮量能促進(jìn)作物生長，提高產(chǎn)草量和品質(zhì)，且能提高肥料利用率，降低環(huán)境污染[8-10]。因此，適宜的種植密度和施氮量是飼草高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵所在。

墨西哥大芻草(Zeamexicana)是玉米(Z.mays)的野生近緣種，一年生。植株直立，高1.5～4.0 m，葉片寬大、肥厚，邊緣有皺褶而下垂，具有品質(zhì)優(yōu)、抗寒、抗病、耐澇、根系發(fā)達(dá)、分蘗能力強(qiáng)等優(yōu)良特性，是選育飼草新品種的重要種質(zhì)資源[11-12]。然而其光敏反應(yīng)強(qiáng)，種子生產(chǎn)量少且種子收獲困難[11,13]。研究表明，玉米與墨西哥大芻草的雜種F1飼草產(chǎn)量、產(chǎn)量性狀具有較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢[2,14-16]，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)利用染色體工程技術(shù)與常規(guī)育種相結(jié)合的方法，成功選育出了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的玉米×墨西哥大芻草雜種飼草品種(玉草2號)[2]。重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院從2005年開始引進(jìn)了墨西哥大芻草，經(jīng)過多年研究選育出多分蘗、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的玉米×墨西哥大芻草雜種。本研究通過分析新選育成的玉米×墨西哥大芻草雜種的飼草產(chǎn)量對密度和施氮量的響應(yīng)，確定其最適宜的種植密度和施氮量，以期為其合理利用及大面積種植推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試材料與田間設(shè)計(jì) 2011年3-7月在重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院梁平試驗(yàn)基地進(jìn)行了新選玉米×墨西哥大芻草雜種產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀對密度和氮肥響應(yīng)研究。供試材料為41P1-3×墨西哥大芻草。

試驗(yàn)采用兩因素的裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以密度為主處理，施氮量為副處理，3次重復(fù)，5行區(qū)，小區(qū)面積為2.5 m×4 m。栽培密度設(shè)30 000(D1)、40 000(D2)、50 000(D3)、60 000(D4)株·hm-24個(gè)水平，行距均為50 cm，株距根據(jù)密度確定；施氮量(尿素)設(shè)300(N1)、450(N2)、600(N3) kg·hm-23個(gè)水平，施氮時(shí)間為移栽成活時(shí)期、分蘗期和拔節(jié)后期3個(gè)時(shí)期，施氮量分別為總量的20%、40%、40%。3月28日育苗，4月15日移栽。移栽時(shí)，每公頃基施有機(jī)肥30 000 kg、磷肥(過磷酸鈣)750 kg，其他管理措施同大田生產(chǎn)，抽雄始期刈割。

1.2測定指標(biāo)及方法 抽雄始期(7月6日)，每小區(qū)隨機(jī)選擇5株，測定草長(拉直植株，測定從莖基部到最長葉尖的距離)、分蘗數(shù)(草長30 cm以上計(jì)為一個(gè)新分蘗)、主莖粗(測定離基部15 cm處主莖莖稈的周長)、綠葉片數(shù)(單株主莖持綠葉片)、葉長(倒4葉)、葉寬及葉面積等植株性狀，并分莖稈和葉片稱取鮮質(zhì)量，于105 ℃殺青1 h，70 ℃烘干至質(zhì)量恒定(兩次質(zhì)量之差小于0.5 g)，稱量干質(zhì)量。每小區(qū)刈割中間3行測產(chǎn)，測定單位面積鮮草產(chǎn)量，并估算單位面積干草產(chǎn)量。

1.3數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析[17]和相關(guān)分析，多重比較采用Duncan新復(fù)極差法，通徑分析按《高級生物統(tǒng)計(jì)》[18]的方法計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1種植密度和施氮量對飼草產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成性狀差異分析

2.1.1飼草產(chǎn)量差異分析 分析表明，不同密度處理對玉米×墨西哥大芻草雜種的飼草鮮草產(chǎn)量影響差異不顯著(P>0.05)。干草產(chǎn)量以D2處理最高(表1)，為11 176.99 kg·hm-2，顯著高于其他處理；其次為D3(9 943.35 kg·hm-2)和D4處理(9 810.25 kg·hm-2)，二者之間差異不顯著(P>0.05)；D1處理干草產(chǎn)量最低，為8 902.42 kg·hm-2，顯著低于D3和D4?？梢姡谝欢ǚ秶鷥?nèi)提高種植密度能增加鮮、干草產(chǎn)量，但密度過高飼草鮮、干草產(chǎn)量反而降低。說明該玉米×墨西哥大芻草雜種最適宜的種植密度為40 000株·hm-2(表1)。

施氮量對玉米×墨西哥大芻草雜種的鮮、干草產(chǎn)量都存在顯著影響(P<0.05)。其中，處理N3的鮮草產(chǎn)量最高，為52 541.93 kg·hm-2，處理N2的鮮草產(chǎn)量為51 069.70 kg·hm-2，N3與N2間差異不顯著(P>0.05)，但二者均顯著高于N1(47 805.80 kg·hm-2)(P<0.05)。不同處理干草產(chǎn)量的變化趨勢與鮮草產(chǎn)量相同，由大到小依次為N3(10 643.74 kg·hm-2)、N2(9 923.60 kg·hm-2)、N1(9 307.42 kg·hm-2)，且N3顯著高于N2和N1(P<0.05)?？梢姡衩住聊鞲绱笃c草雜種在施氮600 kg·hm-2下可獲得較高的鮮、干草產(chǎn)量(表1)。

表1 不同密度和施氮處理下的飼草產(chǎn)量Table 1 Forage yields under different densities and nitrogen application treatments

密度與施氮處理的互作效應(yīng)對飼草鮮、干草產(chǎn)量均有顯著影響(P<0.05)。說明在獲得最高飼草產(chǎn)量的種植密度和施氮水平下，玉米×墨西哥大芻草雜種不一定能獲得最高的鮮、干草產(chǎn)量。進(jìn)一步分析可知(表2)，玉米×墨西哥大芻草雜種的鮮、干草產(chǎn)量最高的處理分別為D2N2(59 444.74 kg·hm-2)和D2N3(12 374.39 kg·hm-2)(表2)。

2.1.2產(chǎn)量組成性狀差異分析 密度處理除綠葉片數(shù)和葉長外，其余各性狀差異顯著(P<0.05)； 施氮處理除主莖粗、綠葉片數(shù)、葉長、葉面積外，其余各性狀間差異顯著；密度與施氮量的互作效應(yīng)除對分蘗、單株鮮產(chǎn)量差異顯著外，其余性狀差異不顯著(P>0.05)(表3)。說明，密度和施氮量顯著影響玉米×墨西哥大芻草雜種的產(chǎn)量構(gòu)成性狀。

表2 不同密度×施氮處理下飼草產(chǎn)量比較Table 2 Comparison of forage yields under different densities and nitrogen application treatments

2.2飼草產(chǎn)量相關(guān)性分析 飼草產(chǎn)量與綠葉片數(shù)、葉長、葉面積呈負(fù)相關(guān)，與密度、施氮量、主莖粗、分蘗數(shù)、葉寬、單株鮮質(zhì)量呈正相關(guān)，與草長呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；單株鮮質(zhì)量與密度、草長、主莖粗、分蘗數(shù)、葉寬、葉面積相關(guān)顯著(P<0.05)。其中，草長與飼草產(chǎn)量和單株鮮質(zhì)量的相關(guān)性均顯著(P<0.05)(表4)。說明，草長對玉米×墨西哥大芻草雜種飼草產(chǎn)量影響較大。

在影響飼草產(chǎn)量的其他9個(gè)因素中，任意兩個(gè)之間的相關(guān)系數(shù)有35(密度和施氮量無相關(guān)性)個(gè)。雙尾檢驗(yàn)表明，有24個(gè)相關(guān)系數(shù)為正值，達(dá)到顯著水平的相關(guān)系數(shù)有14個(gè)。此外，有11個(gè)相關(guān)系數(shù)為負(fù)值，達(dá)到顯著水平的個(gè)數(shù)為7個(gè)。統(tǒng)計(jì)還表明，有14個(gè)相關(guān)系數(shù)未達(dá)到0.05顯著水平，說明在考察的區(qū)間內(nèi)，部分性狀之間尚不存在確定的相互影響。

表3 產(chǎn)量構(gòu)成性狀方差分析Table 3 Variance (ANOVA) of the yield component traits

2.3飼草產(chǎn)量通徑分析 飼草產(chǎn)量與密度、施氮量、草長、主莖粗、分蘗數(shù)、綠葉片數(shù)、葉長、葉寬、葉面積、單株鮮質(zhì)量間顯著線性關(guān)系(P<0.05)，用這7個(gè)性狀預(yù)測雜種F1單株產(chǎn)量可靠程度為87.69%(表5)?？梢姡芏?、施氮量、草長、主莖粗、分蘗數(shù)、綠葉片數(shù)、葉長、葉寬、葉面積、單株鮮質(zhì)量是影響飼草產(chǎn)量的主要因素。

密度、施氮量、草長、主莖粗、分蘗數(shù)、綠葉片數(shù)、葉長、葉寬、葉面積和單株鮮質(zhì)量對飼草產(chǎn)量的直接作用分別為1.731、0.069、0.204、-0.134、0.008、0.183、-1.819、-1.460、2. 379和1.862。其中，草長在0.1水平上對飼草產(chǎn)量直接作用顯著，密度和單株鮮質(zhì)量對飼草產(chǎn)量直接作用在0.05水平上顯著(表5)。表明密度、單株鮮質(zhì)量、草長是影響飼草產(chǎn)量的重要因素。

表4 飼草產(chǎn)量與產(chǎn)量影響因素的相關(guān)分析Table 4 Correlation analyses of single yield and composition factors

表5 直接作用和間接作用分析Table 5 Analyses of direct and indirect actions

密度、葉長、葉寬、葉面積和單株鮮質(zhì)量對飼草產(chǎn)量的直接作用較大，但通過其他產(chǎn)量影響因素對飼草產(chǎn)量的間接作用也較大，且直接作用和間接作用效應(yīng)相反，表現(xiàn)出與飼草產(chǎn)量相關(guān)不顯著(P>0.1)；草長對飼草產(chǎn)量的直接作用為正效應(yīng)，且在0.1水平上達(dá)顯著水平，其間接作用也為正效應(yīng)；施氮量、主莖粗、綠葉片數(shù)、分蘗數(shù)對飼草產(chǎn)量直接作用絕對值小于間接作用，主要通過間接作用影響飼草產(chǎn)量。

3 討論與結(jié)論

飼草產(chǎn)量是受多種因素影響的重要經(jīng)濟(jì)性狀[1]，研究飼草單株產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成性狀的關(guān)系，找出影響飼草產(chǎn)量的重要因素，有利于飼草品種的選育和推廣。本研究表明，飼草產(chǎn)量與綠葉片數(shù)、葉長、葉面積呈負(fù)相關(guān)，與密度、施氮量、主莖粗、分蘗數(shù)、葉寬、單株鮮質(zhì)量呈正相關(guān)，與草長呈顯著正相關(guān)；單株鮮質(zhì)量與密度、草長、主莖粗、分蘗數(shù)、葉寬、葉面積相關(guān)顯著。這與Patel等[19]的結(jié)果不盡一致，其原因可能與研究所用試驗(yàn)材料不同有關(guān)，Patel等所用材料包括了玉米與幾種大芻草雜種F1及其親本(大芻草和玉米)，它們的形態(tài)類型差異較大(玉米不具有分蘗)。

要充分揭示產(chǎn)量因素對單株產(chǎn)量作用的實(shí)質(zhì)，只進(jìn)行相關(guān)分析是不夠的，還必須通過通徑分析[20]。陳柔屹等[1]通過對玉草1號產(chǎn)量性狀進(jìn)行通徑分析，認(rèn)為，密度和分蘗是影響飼草產(chǎn)量的主要因素，提出密度可以調(diào)控玉草1號分蘗，影響飼草產(chǎn)量；也有學(xué)者[21]通過對玉米與全套大芻草的雜種F1單株產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀分析，提出草長對單株產(chǎn)量的直接作用最大，是影響玉米×大芻草雜種F1單株產(chǎn)量的重要性狀；本研究結(jié)果顯示，密度、單株鮮質(zhì)量、草長對飼草產(chǎn)量直接作用達(dá)到顯著水平，是影響飼草產(chǎn)量的重要因素。因而，適宜的種植密度是確保玉米×墨西哥大芻草雜種高產(chǎn)的重要因素。有關(guān)研究[2]表明，玉米×墨西哥大芻草雜種(玉草2號、川單14×墨西哥大芻草)的最適宜種植密度為75 000株·hm-2，而本研究中玉米×墨西哥大芻草雜種新組合最適宜種植密度為40 000株·hm-2。究其原因，有可能是玉米×墨西哥大芻草雜種新組合分蘗數(shù)多于玉草2號和川單14×墨西哥大芻草，其最適宜密度降低，說明玉米×墨西哥大芻草雜種可以通過個(gè)體間對生態(tài)因子的競爭與協(xié)調(diào)自動調(diào)節(jié)群體大小，最后達(dá)到動態(tài)平衡。另外，草長與單株鮮質(zhì)量呈顯著正相關(guān)。因此，利用草長較高的玉米與墨西哥大芻草雜交有望選育高產(chǎn)的飼草品種。

本研究中，飼草鮮、干草產(chǎn)量最大時(shí)的種植密度均為40 000株·hm-2，施氮量分別為450、600 kg·hm-2，從高產(chǎn)和利用方式綜合考慮，種植密度均應(yīng)選擇40 000株·hm-2，施氮量以鮮飼為目的時(shí)應(yīng)選擇450 kg·hm-2，收獲干草應(yīng)選擇600 kg·hm-2。

[1] 陳柔屹,馮云超,唐祈林,等.種植密度對玉草1號產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].草業(yè)科學(xué),2009,26(6):96-100.

[2] 馮云超,唐祈林,榮廷昭.玉草2號、川單14×墨西哥大芻草和墨西哥大芻草產(chǎn)量和飼用價(jià)值比較[J].玉米科學(xué),2011,19(3):68-72.

[3] Cooksley D G,Goward E A.Effect of plant density and spatial arrangement on the yield ofLeucaenaleucocephalacv.peru in subcoastal south-eastern queensland[J].Australian Journal of Experimental Agriculture,1988,28(5):577-585.

[4] William D W,Kurt D T.Row width and plant density effect on corn forage hybrids[J].Agronomy Journal,2002,94(2):326-330.

[5] 陳柔屹,唐祈林,榮廷昭,等.刈割方式對飼草玉米SAUMZ1產(chǎn)量和飼用品質(zhì)的影響[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,25(3):244-248.

[6] Neylon J M,Wyattx L.Effects of cutting height and maturity on the nutritive value of corn silage for lactating cows[J].Journal of Dairy Science,2003,86:2163-2169.

[7] 石秀蘭,陳平,周玉雷,等.雜交狼尾草新品系1號秋末適宜刈割期和留茬高度的研究[J].中國草地學(xué)報(bào),2010,32(4):35-41.

[8] 王永軍,王空軍,董樹亭,等.施氮對墨西哥玉米植株硝態(tài)氮累積及產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報(bào),2006,32(3):345-350.

[9] 德科加,周青平,劉文輝,等.施氮量對青藏高原燕麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].中國草地學(xué)報(bào),2007,29(5):43-48.

[10] 許國芬,周青平,顏紅波,等.施氮水平對燕麥產(chǎn)量與養(yǎng)分吸收的影響[J].中國草地學(xué)報(bào),2009,31(6):20-24.

[11] 唐祈林,蘇月貴,榮廷昭.玉米及其野生近緣材料的分類[J].玉米科學(xué),2009,17(1):1-5.

[12] 楊秋玲,賈春林,吳波,等.九個(gè)溫帶玉米與大芻草遠(yuǎn)緣雜交后代生物性狀及飼用品質(zhì)分析[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2011,27(27):75-78.

[13] 唐祈林,榮廷昭,潘光堂,等.用玉米近緣材料創(chuàng)造玉米新種質(zhì)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2000,33(增刊):62-66.

[14] Harjinder S,Bhardwaj B L,Gupta B K.Intheritance of forage quality and other agronomic traits in maize，teosinte and their hybrids[J].Crop Improvement,2004,31(1):25-30.

[15] Harjinder S,Bhardwaj B.L.heterosisfor green fodder yield and forage quality traits in maize×teosinte hybrids[J].Crop Improvement,2004,31(1):31-36.

[16] 張興端,霍仕平,向振凡,等.CIMMYT牧草與普通玉米雜交后植物學(xué)形態(tài)變異研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(16):8-12.

[17] 劉小虎. SPSS 12.0 for Windows在農(nóng)業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用[M].沈陽:東北大學(xué)出版社,2007:95-104.

[18] 明道緒.高級生物統(tǒng)計(jì)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2006:52-65.

[19] Patel D A,Patel J S,Bhatt M M,etal.Correlation and path analysis in forage maize (ZeamaysL.)[J].Research on Crops,2005,6(3):502-504.

[20] 何文鑄,劉永紅,楊勤,等.影響青貯玉米生物產(chǎn)量關(guān)鍵指標(biāo)的篩選及其遺傳研究[J].玉米科學(xué),2009,17(2):29-33.

[21] 馮云超.玉米-大芻草雜種F1飼草產(chǎn)量和飼用價(jià)值比較研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.