劉桂宇，周大梁，梁歡歡，石 薇，常生華，賈倩民，侯扶江

（蘭州大學草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 / 蘭州大學農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點實驗室 / 蘭州大學草地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心 / 蘭州大學草地農(nóng)業(yè)科技學院, 甘肅 蘭州 730020）

甘肅隴東地區(qū)由于受到季風氣候的影響，60%左右的降水集中在7月至 9月，但70%～80%的雨水會以徑流和蒸發(fā)形式損失掉，僅有20%～30%被作物利用[1]。同時，隴東地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水缺乏且灌溉設施陳舊，灌溉農(nóng)田常常因灌水量不足或供水時間與作物需水時間錯位等問題，導致農(nóng)田灌溉水的利用效率低下。此外，我國單位面積氮肥施用量已遠超世界平均水平，但氮肥當季利用率仍低于30%[2]。大量氮肥施用不僅造成資源浪費，更產(chǎn)生一系列環(huán)境問題，如溫室氣體排放、土壤環(huán)境污染等[3-4]。因此，發(fā)展節(jié)水灌溉技術、優(yōu)化氮肥管理是實現(xiàn)河西灌區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。

在隴東地區(qū)推廣的根系分區(qū)交替灌溉[5]、溝壟集雨系統(tǒng)[6]、補充灌溉[7-8]、地膜和秸稈覆蓋等[9-10]節(jié)水灌溉技術大幅提高了作物產(chǎn)量和水肥利用效率。其中，溝壟集雨系統(tǒng)不僅可以有效抑制土壤水分蒸發(fā)，還能收集降水，促進雨水的入滲，促進植物根系生長[11]，提高葉片凈光合速率和籽粒灌漿速率[6]，已成為半干旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要栽培措施之一，目前關于溝壟集雨系統(tǒng)的研究主要集中在土壤水溫變化、作物增產(chǎn)效應和水分利用等方面[12-13]。但是，在溝壟集雨系統(tǒng)下關于飼草種植密度和施肥綜合調(diào)控的研究較少，且密度、施肥等調(diào)控措施對飼草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響效應仍不確定，導致該技術的大范圍推廣還存在諸多問題。因此，關于溝壟集雨技術在飼草栽培方面的研究需進一步拓展和深化。

合理增加種植密度可提高飼草作物的總干物質(zhì)量，有利于青貯飼料的生產(chǎn)[14]。在我國河西地區(qū)青貯玉米(Zea mays)適宜的種植密度為每公頃7.5萬株[15]；在山東省東營市的研究發(fā)現(xiàn)，增加種植密度會降低青貯玉米的葉片數(shù)、穗粗和鮮草產(chǎn)量，加劇植株倒伏和疾病的發(fā)生[16]。飼草營養(yǎng)品質(zhì)與種植密度之間的關系也存在爭議。有研究表明，隨著種植密度從每公頃6.42萬株增加到8.89萬株，飼用玉米的粗蛋白含量逐漸降低[17]。但Soto等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在每公頃7.0萬～13.0萬株密度內(nèi)，玉米的粗蛋白含量與植株密度之間無顯著相關性。王曉娟等[15]研究得出，當種植密度從每公頃6.0萬株增加到9.0萬株，青貯玉米的酸性洗滌纖維(acid detergent fiber, ADF)和中性洗滌纖維(neutral detergent fiber,NDF)含量隨之增加。但也有研究[17]認為，種植密度對飼用玉米的NDF含量影響不顯著。除種植密度外，氮肥也是影響飼草作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素?？扇苄缘鞍椎闹饕煞质菂⑴c光合作用的酶蛋白，因此施氮通過增加可溶性蛋白的含量提高作物光合速率和酶蛋白活性，進而影響作物產(chǎn)量[19]。Cazetta等[20]提出，施氮能夠提高玉米籽粒的可溶性蛋白含量。方成等[21]也認為，施氮可以顯著提高甜糯玉米籽粒的可溶性蛋白含量，改善玉米品質(zhì)。丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量的升高會加劇膜脂過氧化能力，導致葉綠素的降解，進而降低玉米的光合速率[22]。有研究認為，隨施氮量的增加，玉米的MDA含量逐漸減少，而可溶性蛋白含量逐漸增加[23]。核酮糖二磷酸(activities of ribose diphosphate,RuBP)羧化酶對凈光合速率具有決定性影響，而磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate, PEP)羧化酶在C4植物葉片中起著固定原初CO2的作用。一些研究表明，施氮可增加玉米葉片的PEP和RuBP羧化酶活性，延緩葉片衰退，進而提高葉片光合能力以及促進產(chǎn)量形成[24]。此外，適宜的施氮量可以促進飼草玉米地上干物質(zhì)積累，提高粗蛋白含量，降低ADF和NDF含量，進而提高飼草產(chǎn)量及飼用品質(zhì)[25]?？梢?，可溶性蛋白、MDA、RuBP和PEP羧化酶等生理指標在作物增產(chǎn)和促進光合作用方面發(fā)揮著重要作用。

綜上，本研究在溝壟集雨系統(tǒng)下探究密度和施氮對青貯玉米生理特性、產(chǎn)量品質(zhì)的影響，明確提高青貯玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的適宜種植密度和施氮量，并通過測定凈光合速率、MDA含量、可溶性蛋白含量、RuBP和PEP羧化酶活性，揭示密度和施氮影響青貯玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的生理機制，為隴東地區(qū)青貯玉米的高產(chǎn)優(yōu)及質(zhì)栽培提供理論和技術支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省蘭州大學環(huán)縣草地農(nóng)業(yè)試驗站(36°17′ N、107°31′ E，海拔1 180 m)，屬于黃土高原丘陵溝壑區(qū)，為半干旱大陸性季風氣候，降水主要集中在7、8、9月份。多年平均降水量409 mm，2019和2020年全年降水量分別為505和434 mm。年平均氣溫9.88 ℃，年潛在蒸發(fā)量為1 674.9～1 993.7 mm，全年無霜期約165 d，年均日照時數(shù)約2 596 h。

1.2 試驗設計

在溝壟集雨種植下進行田間試驗，采用雙因素裂區(qū)試驗設計，主區(qū)為4個種植密度，分別是每公頃6.0萬 (D1)、7.5萬 (D2)、9.0萬 (D3)和10.5萬株(D4)，各處理的行距均為60 cm，D1、D2、D3和D4處理的株距分別為27.8、22.2、18.5和15.9 cm；副區(qū)為施氮水平，分別是0 (N0)、120 (N1)、240 (N2)和360 kg·hm-2(N3)，選用尿素進行氮肥處理，基肥占30%，在青貯玉米6葉期追施30%，12葉期追施40%，肥料按照試驗設計所需量稱量后均勻撒在溝里。各小區(qū)均施用150 kg·hm-2過磷酸鈣(以P2O5計)作為底肥。試驗共16個處理，各處理重復3次，共48個小區(qū)，小區(qū)面積為57.6 m2(長 × 寬= 12.0 m × 4.8 m)，各小區(qū)之間設置1.2 m寬的隔離帶。溝壟集雨系統(tǒng)的溝和壟寬度均為60 cm，壟高15 cm，壟上覆膜，覆膜寬度為60 cm。田間試驗于2019年5月16日和2020年5月2日進行播種，供試青貯玉米品種為‘隴青貯2號’，使用點播器進行人工點播，玉米種植在溝中兩側無覆膜區(qū)域，每個小區(qū)種植16行玉米，于2019年9月15日和2020年9月1號收獲。

1.3 測定指標和方法

1.3.1生理指標

在青貯玉米6葉期(V6)、12葉期(V12)、吐絲期(SK)、灌漿期(FL)和蠟熟期(DO)各小區(qū)隨機選取5株植物，選擇晴天在09:00 - 11:00使用LI-6400便攜式光合儀測定玉米穗位葉葉片的凈光合速率(net photosynthetic rate, Pn)。在吐絲期和灌漿期對玉米穗位葉進行采樣，用于葉片生理指標的測定。其中，RuBP羧化酶測定參照Lilley和Walker[26]的方法；PEP羧化酶活性的測定按照施教耐[27]的方法；MDA和可溶性蛋白的測定分別采用硫代巴比妥酸比色法和考馬斯亮藍G-2-250染料結合法[28]。

1.3.2產(chǎn)量

在收獲期，每個小區(qū)選取6 m2植株于105 ℃烘箱殺青15 min，室內(nèi)風干2周之后于65 ℃烘箱烘干24 h至恒重，測定干草產(chǎn)量。各營養(yǎng)成分產(chǎn)量為該營養(yǎng)成分含量與干草產(chǎn)量的乘積，粗蛋白產(chǎn)量(kg·hm-2)、淀粉產(chǎn)量(kg·hm-2)的計算方法如下：

1.3.3營養(yǎng)品質(zhì)

將烘干后的青貯玉米粉碎后測定營養(yǎng)品質(zhì)，其中，粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量的測定分別采用凱氏定氮法、索式浸提法和灼燒法[29]；NDF和ADF含量的測定均使用洗滌纖維分析法[29]；淀粉含量的測定采用酶水解法[30]。相對飼用價值(relative feed value, RFV)計算方法如下：

式中：VADF和VNDF分別為酸性洗滌纖維含量和中性洗滌纖維含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計方法

采用 Excel 2010 處理數(shù)據(jù)，SigmaPlot 13.0繪圖，SPSS 18.0進行方差分析，不同處理之間多重比較采用圖基法(Tukey’s method)，顯著性水平設為P＜ 0.05。

2 結果與分析

2.1 種植密度和施氮對青貯玉米生理特性的影響

2.1.1凈光合速率

2019年和2020年在玉米6葉(V6)期，各處理的Pn無顯著差異(P＞ 0.05) (圖1)。在玉米12葉(V12)期，2019年各處理的Pn無顯著差異，而在2020年D3和D4密度下N2和N3處理的Pn顯著高于N0(P＜ 0.05)。兩年在玉米吐絲(SK)期，D3和D4密度下N2和N3處理的Pn顯著高于N0，而在D1和D2密度下各施肥處理差異不顯著。在灌漿(FL)和蠟熟(DO)期，2019年D1密度下各施肥處理的Pn無顯著差異，而在2019年D2～D4密度以及2020年4個密度下，N2和N3處理的Pn顯著高于N0。同一施肥條件下，兩年在V6期各密度處理的Pn無顯著差異，而在SK、FL和DO期，隨著密度的增加Pn降低，尤其是在FL和DO期D4處理的Pn顯著低于D1和D2。

圖1 種植密度和施氮對青貯玉米凈光合速率的影響Figure 1 Effect of planting density and nitrogen fertilizer on net photosynthetic rate of silage maize

2.1.2丙二醛含量

2019年D4密度下N2處理的吐絲期MDA含量顯著低于N0(P＜ 0.05)，而在其他密度下N2與N0無顯著差異(P＞ 0.05) (表1)。平均值顯示，N2和N3處理的吐絲期MDA含量顯著低于N0。2019年N0、N1和N2水平下，D3和D4處理的吐絲期MDA含量顯著高于D1，而D3與D4無顯著差異。2020年N0水平下D4處理的吐絲期MDA含量顯著高于D1和D2，而在其他氮水平下各密度處理無顯著差異。D3和D4處理的平均吐絲期MDA含量顯著高于D1。兩年僅在D4密度下N2和N3處理的灌漿期MDA含量顯著低于N0。平均值顯示，不施氮處理的灌漿期MDA含量高于各施氮處理。兩年同一氮水平D4處理的灌漿期MDA含量顯著高于D1，平均值顯示，D4處理的灌漿期MDA含量顯著高于其他密度。

表1 葉片丙二醛含量Table 1 Malondialdehyde content in leaves μmol·g-1

2.1.3可溶性蛋白含量

2019年和2020年在同一密度下各氮處理的吐絲期可溶性蛋白含量差異不顯著(P＞ 0.05) (表2)。平均值顯示，N2和N3處理的吐絲期可溶性蛋白含量顯著高于N0(P＜ 0.05)。2019年在N0、N1和N2水平下，D4處理的吐絲期可溶性蛋白含量顯著低于D1，2020年同一氮水平各密度處理間差異不顯著。平均值顯示，兩年D3和D4處理的可溶性蛋白含量顯著低于D1。同一密度下各氮處理灌漿期可溶性蛋白含量差異不顯著。平均值顯示，N2和N3處理的灌漿期可溶性蛋白含量顯著高于N0。兩年在同一氮水平下，D4處理的灌漿期可溶性蛋白含量顯著低于D1。兩年D4處理的灌漿期可溶性蛋白含量顯著低于D1和D2。

表2 葉片可溶性蛋白含量Table 2 Soluble protein content in leaves μmol·g-1

2.1.4核酮糖二磷酸羧化酶活性

2019年和2020年同一密度下各施氮處理的吐絲期RuBP羧化酶無顯著差異(P＞ 0.05) (表3)。平均值表明，吐絲期RuBP羧化酶活性，N2和N3處理顯著高于N0(P＜ 0.05)；2019年僅N0下D3處理顯著低于D1，2020年同一氮水平不同密度處理間無顯著差異(P＞ 0.05)。吐絲期RuBP羧化酶活性均值顯示，兩年中D3和D4處理顯著低于D1。灌漿期RuBP羧化酶活性，2019年D3下N3處理顯著高于N0，其他密度下不同氮處理間無顯著差異；2020年同一密度不同氮處理間無顯著差異；平均值表明，N2和N3處理顯著高于N0；2019年同一氮水平D3處理顯著低于D1，而2020年同一氮水平下D3與其他密度間差異不顯著。灌漿期RuBP羧化酶活性均值顯示，D3和D4處理顯著低于D1。

表3 葉片核酮糖二磷酸羧化酶活性Table 3 Activity of ribulose diphosphate carboxylase in leaves μmol·g-1

2.1.5磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性

2019年和2020年同一密度，不同施氮處理間吐絲期和灌漿期的PEP羧化酶活性無顯著差異(P＞0.05) (表4)。吐絲期PEP羧化酶活性均值表明，兩年中N2和N3處理顯著高于N0(P＜ 0.05)；同一氮水平，2019年D4處理顯著低于D1，而2020年兩者無顯著差異；兩年中D4處理顯著低于D1和D2；N2和N3處理顯著高于N0。灌漿期PEP羧化酶活性均值表明，兩年中同一氮水平，D4處理顯著低于其他密度處理；N2和N3處理顯著高于N0。

表4 葉片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性Table 4 Activity of phosphoenolpyruvate carboxylase in leaves μmol·g-1

2.2 密度和施氮對青貯玉米產(chǎn)量的影響

2.2.1干草產(chǎn)量

2019年和2020年中，D1密度下不同施氮處理間干草產(chǎn)量無顯著差異(P＞ 0.05)，D2、D3和D4密度下N2處理顯著高于N0(P＜ 0.05)，而與N3無顯著差異(圖2)。平均值表明，N1、N2和N3處理的干草產(chǎn)量顯著高于N0，2019年較N0分別增加12.10%、27.87%和28.93%，2020年較N0分別增加16.27%、34.76%和34.80%。兩年中同一氮水平下，D3和D4處理的干草產(chǎn)量顯著高于Dl，而D3與D4無顯著差異。平均值表明，兩年D2、D3和D4處理的干草產(chǎn)量顯著高于D1，2019年較D1分別提高16.99%、41.57%和50.66%，2020年分別提高26.44%、43.40%和47.05%。兩年所有處理中，D4N3處理獲得了最高的干草產(chǎn)量，但與D3N2差異不顯著。

圖2 種植密度和施氮對干草產(chǎn)量的影響Figure 2 Effect of planting density and nitrogen fertilizer on hay yield

2.2.2粗蛋白產(chǎn)量

2019年和2020年同一密度下，N2和N3處理的粗蛋白產(chǎn)量顯著高于N0(P＜ 0.05)，而N2與N3無顯著差異(P＞ 0.05) (圖3)。平均值表明，2019年N1、N2和N3處理的粗蛋白產(chǎn)量較N0分別顯著增加24.14%、62.12%和63.62%，2020年分別顯著增加31.05%、62.85%和62.97%。兩年在N1、N2和N3水平下D3和D4處理的粗蛋白產(chǎn)量顯著高于D1，而D3與D4無顯著差異。平均值表明，2019年D2、D3和D4處理的粗蛋白產(chǎn)量較D1分別顯著提高12.00%、31.50%和34.74%，2020年分別顯著提高22.27%、37.67%和37.06%。在所有處理中，D4N3處理粗蛋白產(chǎn)量最高，但與D3N2差異不顯著。

圖3 種植密度和施氮對粗蛋白產(chǎn)量的影響Figure 3 Effect of planting density and nitrogen fertilizer on crude protein yield

2.2.3淀粉產(chǎn)量

2019年在D1密度下各施氮水平的淀粉產(chǎn)量差異不顯著(P＞ 0.05)，在其他3個密度下N2和N3處理顯著高于N0(P＜ 0.05) (圖4)。2020年同一密度下N2和N3處理的淀粉產(chǎn)量顯著高于N0，N2與N3無顯著差異。平均值表明，兩年N1、N2和N3處理的淀粉產(chǎn)量顯著高于N0，2019年較N0分別增加12.63%、29.39%和26.93%，2020年分別增加21.24%、42.56%和38.40%。兩年中N1、N2和N3水平下D3和D4處理的淀粉產(chǎn)量顯著高于D1，D3與D4無顯著差異。平均值顯示，D2、D3和D4處理的淀粉產(chǎn)量顯著高于D1，2019年較D1分別提高13.38%、32.91%和27.86%，2020年分別提高22.72%、31.75%和24.50%。所有處理中以D3N2處理淀粉產(chǎn)量最高。

圖4 種植密度和施氮對淀粉產(chǎn)量的影響Figure 4 Effect of planting density and nitrogen fertilizer on starch yield

2.3 密度和施氮對青貯玉米品質(zhì)的影響

2.3.1粗蛋白和粗脂肪含量

兩年在同一密度下，N2和N3處理的粗蛋白含量顯著高于N0(P＜ 0.05)，而N2與N3無顯著差異(P＞0.05) (表5)。平均值表明，2019年N2和N3處理的粗蛋白含量較N0分別顯著增加26.38%和26.54%，2020年N1、N2和N3處理的粗蛋白含量較N0分別顯著增加12.83%、20.72%和20.89%。2019年在N1水平下D1處理的粗蛋白含量顯著高于D4，而在其他施氮水平下各密度處理無顯著差異。2020年同一施氮水平下各密度處理的粗蛋白含量無顯著差異。平均值表明，兩年D1、D2和D3處理的粗蛋白含量顯著高于D4，2019年較D4分別增加12.55%、7.2%和3.9%，2020年分別增加7.8%、4.1%和3.0%。兩年各處理的粗脂肪含量無顯著差異，平均值表明，隨著密度的增加粗脂肪含量降低，隨著施氮量的增加粗脂肪含量增加。

表5 青貯玉米的粗蛋白和粗脂肪含量Table 5 Crude protein and crude fat content of silage maize%

2.3.2中性和酸性洗滌纖維含量

2019年和2020年同一密度下各施氮水平的中性洗滌纖維含量無顯著差異(P＞ 0.05) (表6)。平均值表明，N1、N2和N3處理的NDF含量顯著低于N0(P＜ 0.05)，2019年較N0分別降低3.0%、9.50%和9.25%，2020年分別降低2.63%、8.85%和8.85%。2019年N2水平下，D4處理的NDF含量顯著高于D1，而其他施氮水平下各密度處理無顯著差異。2020年同一施氮水平下各密度處理的NDF含量無顯著差異。平均值表明，兩年D3和D4處理的NDF含量顯著高于D1和D2，且D4顯著高于D3；2019年D3和D4較D1分別顯著增加6.04%和12.90%，2020年分別顯著增加6.00%和13.16%。

表6 青貯玉米的中性和酸性洗滌纖維含量Table 6 Content of neutral and acid detergent fiber of silage maize%

2019年和2020年中同一密度下，N2和N3處理酸性洗滌纖維含量顯著低于N0和N1(P＜ 0.05)，N2與N3無顯著差異(P＞ 0.05)。平均值表明，2019年N2和N3較N0分別顯著降低12.87%和15.01%，2020年分別顯著降低13.88%和15.30%。兩年同一施氮水平下，D4處理的ADF含量顯著高于D1。平均值表明，2019年D3和D4處理的ADF顯著高于D1，且D4顯著高于D3；2019年D3和D4較D1分別顯著增加7.43%和16.10%，2020年分別顯著增加14.59%和24.46%。

2.3.3淀粉含量和相對飼用價值

2019年各處理的淀粉含量無顯著差異(P＞0.05)，2020年同一密度下各施氮水平的淀粉含量差異不顯著，平均值表明，2020年N3處理的淀粉含量較N0顯著提高2.83% (P＜ 0.05) (表7)。2020年在同一施氮水平下，D4處理的淀粉含量顯著低于D1和D2。2020年D3和D4處理的淀粉含量較D1分別顯著降低8.10%和15.31%。

表7 青貯玉米的淀粉含量和相對飼用價值Table 7 Starch content and relative feeding value of silage maize%

2019年在D2密度下N2和N3處理的RFV顯著高于N0(P＜ 0.05)，2020年在D3密度下N2處理的RFV顯著高于N0，而在其他密度下各施氮水平的RFV無顯著差異(P＞ 0.05)。平均值表明，2019年N2和N3處理的RFV均值較N0分別顯著增加15.64%和15.77%，2020年分別顯著增加15.17%和15.64%。2019年N2和N3水平下D4處理的RFV顯著低于D1和D2，2020年同一施氮水平下D4處理的RFV顯著低于D1，而兩年中D4與D3無顯著差異。平均值表明，2019年D3和D4處理的均值較D1分別顯著降低7.95%和16.60%。2020年分別顯著降低9.73%和19.00%。

3 討論與結論

3.1 密度和施氮對隴東地區(qū)青貯玉米生理特性的影響

劉惠惠等[31]報道，增加種植密度會降低玉米穗位葉的葉綠素含量和凈光合速率。本研究結果與其相似，同一施肥條件下，兩年在吐絲期、灌漿期和蠟熟期，隨著密度的增加凈光合速率降低。這可能是由于密度過高加劇了個體之間對CO2、光照、水肥等資源的競爭，導致光系統(tǒng)Ⅱ受到抑制，造成凈光合速率下降[32]。有研究表明，隨著種植密度的增加，PEP羧化酶和RuBP羧化酶活性呈降低趨勢[31,33]。本研究結果與上述相似，兩年在吐絲期和灌漿期，隨著種植密度的增加，玉米葉片的RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性以及可溶性蛋白含量均下降。這是因為種植密度的增加會加速葉片衰老，致使葉綠素含量和光合酶活性下降[34]。一些研究得出，增加種植密度會加速玉米葉片的衰老，使MDA含量增加，加速了細胞膜損傷和脂質(zhì)過氧化[35]。本研究結果與以上研究相似，隨著密度的增加，MDA含量呈增加趨勢。這可能是由于玉米種植密度過高，會使細胞膜脂質(zhì)過氧化程度加重，導致保護酶活性下降，MDA含量急劇升高[36]。

研究表明，在一定施氮范圍內(nèi)，玉米的凈光合速率隨施氮量的增加而增高，但超過一定范圍則會降低凈光合速率[37]；高密度種植下水肥耦合可以增強玉米的光合作用[38]。本研究表明，兩年在吐絲期D3和D4密度下，N2和N3處理的凈光合速率顯著高于N0，2020年在灌漿期和蠟熟期同一密度下，N2和N3處理的凈光合速率顯著高于N0。這是因為適當增施氮肥有利于CO2同化和光合產(chǎn)物的積累，從而提高光合速率[39]。有研究發(fā)現(xiàn)，施氮可以提高玉米葉片氮含量、可溶性蛋白含量以及RuBP羧化酶和PEP羧化酶的活性[35,40]。有研究認為，RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性隨著施氮量的增加而升高，進而提高光合速率[41]。本研究結果與之相似，在灌漿期，RuBP羧化酶和PEP羧化酶活性以及可溶性蛋白含量隨施氮量的增加而增高。有研究報道[42]，春玉米拔節(jié)期的MDA含量隨著施氮量的增加而降低。本研究結果與之相似，玉米吐絲期和灌漿期的MDA含量隨著施氮量的增加而降低。原因可能是施氮減輕了玉米葉片的膜質(zhì)過氧化程度，從而使MDA含量降低[43]。

3.2 密度和施氮對隴東地區(qū)青貯玉米產(chǎn)量的影響

研究表明，春玉米的產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先升高后降低的趨勢[44]；在一定范圍內(nèi)青貯玉米生物產(chǎn)量隨種植密度的增加而顯著增高，但超過一定范圍生物產(chǎn)量不再顯著增加[45]。本研究結果與之相似，干草產(chǎn)量隨種植密度的增加而增高，但D4與D3處理無顯著差異。這主要是因為增加種植密度可以提高植株數(shù)量和葉面積指數(shù)，進而提高生物產(chǎn)量，但是種植密度過高會造成田間通風透光不良，導致玉米生長后期葉片和根系衰退，最終致使產(chǎn)量下降[8]。喬雪峰等[46]研究表明，增加種植密度可以提高粗蛋白產(chǎn)量，但密度過高時粗蛋白產(chǎn)量下降。本研究結果與其相似，D3和D4處理的粗蛋白和淀粉產(chǎn)量顯著(P＜ 0.05)高于D1，而D3與D4無顯著差異。這可能是由于增加種植密度提高了生物產(chǎn)量，從而增加粗蛋白和淀粉產(chǎn)量，但密度過高(D4)反而會降低粗蛋白含量。

在一定范圍內(nèi)，施氮量與玉米產(chǎn)量正相關[47]。在甘肅河西地區(qū)，春玉米的施氮量為180～240 kg·hm-2時，可獲得高產(chǎn)[48]。本研究結果與之相似，N3和N2處理的干草產(chǎn)量顯著高于N0和N1，而N3與N2無顯著差異。這可能是因為增施氮肥可促進青貯玉米的營養(yǎng)物質(zhì)向籽粒的運輸以及干物質(zhì)積累，進而提高產(chǎn)量[49]。王佳等[50]認為，每公頃8.25萬株的種植密度結合240 kg·hm-2的施氮量能夠提高青貯玉米的粗蛋白產(chǎn)量。Chen等[51]認為，施氮顯著增加了玉米吐絲期和成熟期的干物質(zhì)量，從而使粗蛋白產(chǎn)量有所增加。這與本研究結果相似，兩年中同一密度下，N2和N3處理的粗蛋白產(chǎn)量顯著高于N0，而N2與N3無顯著差異。

3.3 密度和施氮對隴東地區(qū)青貯玉米品質(zhì)的影響

研究表明，增加種植密度提高了青貯玉米的NDF和ADF含量，降低了粗脂肪和粗蛋白含量[15]。胡春花等[52]也得出相似結論，種植密度過高會降低青貯玉米的粗蛋白和粗脂肪含量，并增加NDF和ADF含量。本研究結果與之相似，隨著種植密度的增加，粗脂肪、粗蛋白含量和相對飼用價值降低，而NDF和ADF含量增高。有研究得出，隨著種植密度的增加，淀粉含量明顯降低[53]。本研究結果與其相似，隨著密度的增加，淀粉含量呈下降趨勢。

蘭宏亮和王海波[54]發(fā)現(xiàn)，增施氮肥增加了青貯玉米地上部分的粗蛋白含量，降低了NDF和ADF含量。有研究報道，在同一密度下，隨著施氮量的增加，粗蛋白和粗脂肪含量呈先升高后下降趨勢，在中、低密度下NDF和ADF含量隨著施氮量的增加而降低，在高密度下NDF和ADF含量則先升高后降低[55]；增施氮肥有助于增加淀粉含量[56]。本研究中，隨著施氮量的增加，粗蛋白和粗脂肪含量顯著增高，NDF和ADF含量下降。這表明施肥可通過提高青貯玉米的粗蛋白、粗脂肪含量，降低纖維含量，進而改善營養(yǎng)品質(zhì)。

綜上，在溝壟集雨種植下，適宜的施氮量(240 kg·hm-2)和種植密度(9.0萬株·hm-2)能夠顯著增加青貯玉米的干草產(chǎn)量、粗蛋白產(chǎn)量和淀粉產(chǎn)量，降低ADF和NDF含量，提高青貯玉米的相對飼用價值，同時可以促進葉片酶活性，提高凈光合速率。因此，9.0萬株·hm-2的種植密度結合240 kg·hm-2的施氮量(D3N2)是適合隴東地區(qū)溝壟集雨種植下青貯玉米適宜的栽培模式。