冀西北壩上青貯玉米生產(chǎn)中存在問題及對(duì)策

賈夢(mèng)楊 王激清 王 璐 李長(zhǎng)青 劉貴河 楊俊剛

（1 河北北方學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，張家口 075000；2 河北北方學(xué)院草地研究所，張家口 075000；3 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所，北京 100097）

冀西北壩上地區(qū)在河北省西北部，位于京津冀的上水上風(fēng)地帶，該地區(qū)氣候獨(dú)特，土地資源豐富，是京津冀地區(qū)重要的生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)功能區(qū)，對(duì)京津冀地區(qū)的生態(tài)環(huán)境起到重要的生態(tài)支撐作用。然而當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在生產(chǎn)過程中過度放牧，再加上對(duì)地下水的過度開采，導(dǎo)致濕地萎縮加劇，嚴(yán)重破壞了該地區(qū)的生態(tài)平衡，危害到了京津冀地區(qū)的生態(tài)安全。為減輕區(qū)域環(huán)境壓力，增強(qiáng)水源涵養(yǎng)功能，國(guó)家開始實(shí)施“一退雙還”退耕還林還草工程和全面禁牧政策，積極引導(dǎo)該地區(qū)農(nóng)民進(jìn)行人工草地和林地的種植，使得畜牧養(yǎng)殖的方式從傳統(tǒng)散養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化的圈養(yǎng)。在這種情況下，飼草的供給不能夠滿足草食家畜的生產(chǎn)需要，草畜不平衡現(xiàn)象十分嚴(yán)重，至2014 年，壩上地區(qū)飼草總差額達(dá)到了94.9 萬(wàn)t[1]，因此，尋找高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的飼草類型與品種，選擇合適的技術(shù)進(jìn)行高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的飼草料生產(chǎn)，成為冀西北壩上地區(qū)畜牧業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的最佳選擇。

青貯玉米植株高大，株型緊湊，生物產(chǎn)量高，可達(dá)16～28t/hm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于豆科、麥類和天然草地等飼草作物[2]。青貯玉米具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，蛋白質(zhì)含量高，木質(zhì)素和纖維素含量低，適口性好，便于草食家畜消化與吸收，另外，玉米籽?？梢杂脕硖娲糠秩占Z精料，發(fā)揮精料的作用，減少了飼料成本投入。研究表明，與其他粗飼料相比，用青貯玉米飼喂草食家畜，可以增加草食家畜的能量攝入，有效地提高家畜的生長(zhǎng)速率和副產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)[3-5]。青貯玉米在制作飼料方面也有很大的優(yōu)勢(shì)，玉米青貯流程較為簡(jiǎn)單，投入的勞動(dòng)力較少，成本較低，并且玉米青貯后所占空間較小，可長(zhǎng)期保存，一年四季可均衡供應(yīng)，因而種植青貯玉米成了冀西北地區(qū)保護(hù)生態(tài)環(huán)境、解決畜牧業(yè)飼料短缺問題最佳選擇。但是，壩上地區(qū)青貯玉米的生產(chǎn)中存在許多問題，需要進(jìn)行研究并解決。

1 青貯玉米生產(chǎn)中存在的問題

1.1 種植品種落后，種植密度不合理冀西北壩上地區(qū)位于高寒半干旱區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶，是農(nóng)業(yè)、牧業(yè)和林業(yè)的過渡帶，生態(tài)環(huán)境脆弱，氣候環(huán)境惡劣，全年干旱寒冷，無霜期短，土層薄，土壤營(yíng)養(yǎng)不足，土地開發(fā)存在很大的困難。惡劣的氣候條件對(duì)青貯玉米的生產(chǎn)提出了更高的要求，需要抗旱抗寒、生育期短、緊湊耐密的優(yōu)良青貯玉米品種。但是，目前該地區(qū)的種植業(yè)仍通過密植糧用型玉米品種或沿用多年前的青貯玉米品種生產(chǎn)青貯飼料，極大地降低了青貯玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)[6]。種植密度是決定青貯玉米產(chǎn)量的主要因素之一，通過改變植株的營(yíng)養(yǎng)吸收、光照、溫濕度等指標(biāo)，影響青貯玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)[7-8]。因此，提高冀西北壩上地區(qū)青貯玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)，就需要確定適宜該地區(qū)環(huán)境的青貯玉米品種和種植密度。

1.2 施肥措施不當(dāng)青貯玉米是一種高產(chǎn)量作物，在整個(gè)生育期內(nèi)需要吸收大量的營(yíng)養(yǎng)元素以保證其正常的生長(zhǎng)發(fā)育，而冀西北壩上地區(qū)的土壤較為貧瘠，需要通過施肥措施對(duì)土壤養(yǎng)分進(jìn)行補(bǔ)充。在眾多肥料中，青貯玉米對(duì)氮肥比較敏感，增施氮肥可以明顯提高產(chǎn)量。在這種情況下，當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民因缺乏相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，為了追求更高的產(chǎn)量，在實(shí)際生產(chǎn)過程中普遍存在過量施肥、氮磷鉀比例不合理、施肥方法不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象[9]。據(jù)調(diào)查，該地區(qū)的土壤多為栗鈣土、草甸土和風(fēng)砂土，土壤通風(fēng)透氣性較好，且土層較薄，保肥保水能力較差。當(dāng)過量的磷鉀肥施入土壤后，易被土壤固定，從而降低了肥料利用率；而大量的氮肥進(jìn)入土壤，會(huì)在硝化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，植株大量吸收后會(huì)使青貯玉米的硝酸鹽含量升高，從而降低品質(zhì)，并且硝態(tài)氮較為活躍，易溶于水，易隨灌溉和降雨淋失，進(jìn)入地表徑流或地下水中，污染水資源和自然環(huán)境。相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，冀西北地區(qū)的地下水硝酸鹽含量為20～30mg/L，是美國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)含量的2～3 倍[10]。因此，對(duì)青貯玉米氮磷鉀肥的用量和施用方式進(jìn)行優(yōu)化迫在眉睫。

1.3 勞動(dòng)力短缺和人口老齡化青貯玉米的種植是一種勞動(dòng)強(qiáng)度較高的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，在完成了基肥的施用后，還需要在大喇叭口期進(jìn)行追肥，這是由于速效氮肥進(jìn)入土壤后，養(yǎng)分釋放較快，作物無法在短時(shí)間內(nèi)吸收，多余的養(yǎng)分會(huì)通過揮發(fā)、淋失和固定等形式流失或者無法直接利用，使其無法滿足植株生長(zhǎng)后期對(duì)肥料的需求，而青貯玉米在大喇叭口期生長(zhǎng)較為迅速，在這個(gè)時(shí)期進(jìn)行追肥，既可以促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育也可以保證生長(zhǎng)后期的養(yǎng)分供應(yīng)，但是這種施肥方式較為復(fù)雜，需要大量的人力物力。近年來，冀西北壩上地區(qū)的年輕人都選擇到城市去工作，很少有人愿意去從事高勞動(dòng)強(qiáng)度的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，導(dǎo)致農(nóng)村勞動(dòng)力減少和勞動(dòng)力嚴(yán)重老齡化。根據(jù)張家口統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，壩上地區(qū)的常住人口在1990 年是100 萬(wàn)人，到了2017 年僅為85.9 萬(wàn)人，而65 歲老年人口的比例從7.84%漲到了16.06%。勞動(dòng)力的減少和老齡化使得傳統(tǒng)的施肥方式已經(jīng)不再適合壩上地區(qū)青貯玉米實(shí)際的生產(chǎn)情況，需要尋求更加輕簡(jiǎn)化的施肥方式。

2 青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)發(fā)展對(duì)策

2.1 優(yōu)良的種植品種是青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)品種是產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的基礎(chǔ)，選擇優(yōu)良的青貯玉米品種是提高產(chǎn)量和品質(zhì)最有效、最直接的途徑。我國(guó)將青貯玉米劃分為青貯專用型玉米、糧飼通用型玉米和糧飼兼用型玉米，青貯專用型玉米是指將整株進(jìn)行青貯發(fā)酵，用作草食家畜飼料的玉米類型，這種玉米一般植株較為高大，持綠性好，果穗發(fā)育良好，既能夠滿足草食家畜對(duì)飼料品質(zhì)的需求，又具有較高生物產(chǎn)量。糧飼通用型玉米是指既可作為普通玉米品種進(jìn)行籽粒收獲，也可作為青貯玉米品種，將其進(jìn)行全株青貯，用作青貯飼料。糧飼兼用型玉米是指在收獲完籽粒后，秸稈仍然具有較好的持綠性，可以用作青貯飼料的玉米類型，這種青貯玉米的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)玉米的利用率高，經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益高，缺點(diǎn)在于其纖維化程度高、品質(zhì)較差。近年來，各地均已篩選出一些適宜當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)良青貯玉米品種，如閆慧穎等[11]通過對(duì)金凱3 號(hào)、金穗3號(hào)和豫玉22 號(hào)這3 個(gè)青貯玉米品種生產(chǎn)性能及品質(zhì)的比較，發(fā)現(xiàn)豫玉22 號(hào)生產(chǎn)性能及品質(zhì)最好，適合青海旱地推廣種植。蘭宏亮等[12]通過對(duì)8 個(gè)青貯玉米品種的農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)農(nóng)大108、北農(nóng)2275 和青貯1 號(hào)3 個(gè)品種的生物產(chǎn)量超過75t/hm2，農(nóng)藝性狀較好，適合在北京地區(qū)進(jìn)行推廣。常亮[13]通過對(duì)文獻(xiàn)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)高油115、中北410 以及陽(yáng)光1 號(hào)等14 個(gè)品種適宜在東北地區(qū)進(jìn)行種植；石玉6 號(hào)、中北410 和新沃1 號(hào)等23個(gè)品種適宜在黃淮海地區(qū)進(jìn)行種植；瑞德1號(hào)、瑞德2 號(hào)和青貯67 等17 個(gè)品種適合在西北地區(qū)進(jìn)行種植。因此研究篩選適合冀西北壩上地區(qū)優(yōu)良的種植品種是青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。

2.2 合理的種植密度是青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提種植密度是決定青貯玉米產(chǎn)量的主要因素之一，是人為控制產(chǎn)量與品質(zhì)的重要手段[14]。目前，對(duì)青貯玉米適宜種植密度的研究較多，普遍認(rèn)為青貯玉米的產(chǎn)量會(huì)隨著種植密度的增加呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，低密度可以保證玉米個(gè)體生長(zhǎng)良好，增加單株產(chǎn)量，但群體效益偏低；高密度種植會(huì)加劇玉米群體矛盾，增加倒伏的風(fēng)險(xiǎn)，降低青貯玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)[15]。底姝霞等[16]以農(nóng)大108 為研究對(duì)象，探究其在4 個(gè)密度下產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的變化，結(jié)果表明隨著種植密度的增加，農(nóng)大108 的鮮物質(zhì)、干物質(zhì)產(chǎn)量和粗脂肪含量逐漸增加，粗蛋白含量逐漸降低；種植密度對(duì)中性洗滌纖維含量的影響大于酸性洗滌纖維，在種植密度為6.35 萬(wàn)株/hm2時(shí)，農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的含量較為合適。Cox 等[17]通過比較8 個(gè)品種在不同密度下產(chǎn)量和品質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)青貯玉米的飼料產(chǎn)量和種植密度呈正相關(guān)，并且適當(dāng)?shù)卦黾用芏瓤梢愿淖兦噘A玉米的品質(zhì)，降低中性洗滌纖維含量和粗蛋白含量，增加消化率。路海東等[18]以青貯型玉米科多8 號(hào)和糧飼兼用型玉米陜單8806 為研究對(duì)象，分析其在5 個(gè)種植密度下產(chǎn)量和品質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)青貯玉米干物質(zhì)產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量和獲得最佳品質(zhì)的密度不同，干物質(zhì)產(chǎn)量最大時(shí)種植密度最高，其次為獲得最佳品質(zhì)時(shí)的種植密度，獲得最高籽粒產(chǎn)量的種植密度最??；并且不同類型青貯玉米的最佳適宜密度也不相同，科多8 號(hào)的最佳適宜密度為8.86 萬(wàn)株/hm2，陜單8806 的最佳種植密度為7.77 萬(wàn)株/hm2。因此，合理的種植密度是青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提。

2.3 科學(xué)的施肥措施是青貯玉米高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要保證肥料是影響作物產(chǎn)量的主要因素，合理施肥是保證作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要措施，對(duì)以生物產(chǎn)量為主的青貯玉米來說，施肥對(duì)其影響更為敏感，肥料的種類、用量和運(yùn)籌方式等對(duì)青貯玉米的產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤性狀均有極大的影響。青貯玉米對(duì)不同肥料的吸收量也不盡相同，一般來說青貯玉米對(duì)氮肥的需求量最高，其次是鉀肥，最低的是磷肥[19]。胡玉敏等[20]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)青貯玉米增產(chǎn)作用的影響從小到大依次為鉀肥、磷肥和氮肥，增產(chǎn)幅度分別為9.6%～30.0%、16.2%～35.4% 和20.5%～41.0%。陳遠(yuǎn)學(xué)等[21]研究表明在一定范圍內(nèi)，增施氮肥可以有效地增加葉片葉綠素的含量，從而提高光合速率，極大地提高青貯玉米的生物產(chǎn)量；增施氮肥還可以提高青貯玉米粗蛋白含量，降低中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維含量，提高青貯玉米的品質(zhì)，但是過量的施用氮肥會(huì)顯著增加青貯玉米的硝酸鹽含量。Junior等[22]認(rèn)為增施磷肥可以通過提高莖葉的產(chǎn)量來提高青貯玉米產(chǎn)量。湯曉昀等[23]發(fā)現(xiàn)增施鉀肥可以使青貯玉米莖稈粗壯，增強(qiáng)抗倒伏能力，同時(shí)增加產(chǎn)量。

合理的肥料運(yùn)籌是提高青貯玉米產(chǎn)量及品質(zhì)的重要栽培技術(shù)，近年來，對(duì)青貯玉米氮肥施用的研究較多，磷鉀肥的研究較少，但總的來說不同青貯玉米種植區(qū)域的適宜肥料施用量和施用方式也不相同，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況和種植品種采用合理的施肥管理措施。馮尚宗等[24]認(rèn)為在青貯玉米拔節(jié)期、大喇叭口期和抽雄期進(jìn)行氮肥追施，有利于構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)，改善群體質(zhì)量，增加生物產(chǎn)量和粗蛋白含量，降低植株中性和酸性洗滌纖維含量，提高青貯玉米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，在施氮總量為360kg/hm2時(shí)，最優(yōu)的追施比例為3∶6∶1。趙杰等[25]通過研究不同控氮比摻混肥和施肥方式對(duì)玉米產(chǎn)量、土壤硝態(tài)氮含量和肥料利用率的影響，發(fā)現(xiàn)控氮比為52.5%的摻混肥在種植前做基肥一次性施用的情況下，產(chǎn)量最高，與其他施肥方式相比可以增產(chǎn)6.45%～19.70%，最高可提高氮素利用率65.38%。

緩控釋肥在作物的生長(zhǎng)過程中起到重要的作用，合理施用可以增加土壤酶活性，改善根際微環(huán)境，提高微生物數(shù)量，從而促進(jìn)植株根系的生長(zhǎng)，并且緩控釋肥還可以增加葉片葉綠素的含量，提高光合速率，加快作物對(duì)養(yǎng)分的吸收和物質(zhì)積累，在生產(chǎn)中可以獲得較高的產(chǎn)量和品質(zhì)[26]。趙歡等[27]發(fā)現(xiàn)一次性施入緩控釋肥和傳統(tǒng)多次追肥方式相比，能顯著提高玉米地上部分干物質(zhì)積累總量，更加省時(shí)省工。馬磊等[28]通過研究肥料種類對(duì)不同生育期青貯玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)緩控釋肥較普通速效氮肥，可以提高青貯玉米的葉綠素和粗蛋白含量，增加青貯玉米產(chǎn)量。王寅等[29]發(fā)現(xiàn)緩控釋肥與尿素相比，表層土壤（0～30cm）無機(jī)氮含量較高，深層土壤（30～90cm）含量較低，緩控釋肥的氮素淋溶趨勢(shì)較小，可以較好地保持土壤中氮素的含量。劉敏等[30]研究表明樹脂緩控釋肥與尿素相比，有效降低了玉米整個(gè)生育期土壤殘留的無機(jī)氮量、氮素表觀損失量和盈余量，提高氮素利用率12.3%～20.8%。鄭利芳等[31]研究表明在同等施氮量的情況下，施用緩控釋肥提高了玉米的產(chǎn)量和水分利用效率，并且，緩控釋肥滿足了青貯玉米整個(gè)生育期對(duì)養(yǎng)分的需要，在整個(gè)生產(chǎn)過程中無需再追施肥料，從而簡(jiǎn)化了施肥技術(shù)，減少了勞動(dòng)力的投入，提高了勞動(dòng)效率，增加了經(jīng)濟(jì)收入。王宜倫等[32]在夏玉米專用緩控釋肥的研究中發(fā)現(xiàn)施用緩控釋肥可以提高玉米千粒重和穗粒數(shù)，較傳統(tǒng)施肥方式最大可增產(chǎn)9.64%，提高單位面積收入1430 元/hm2。梁鋼等[33]研究結(jié)果顯示緩控釋肥與常規(guī)施肥相比，在減量的基礎(chǔ)上，沒有造成玉米的減產(chǎn)，但是減少了勞動(dòng)力的投入，從整體上增加了經(jīng)濟(jì)效益。因此，施用緩控釋肥是一種能夠提高青貯玉米的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的措施。

3 結(jié)論與展望

總之，青貯玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)主要由玉米品種、種植環(huán)境和種植密度三者之間相互作用共同影響，要想獲得最為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的青貯玉米，就需要根據(jù)種植地區(qū)的氣候條件選擇合適的青貯玉米品種、種植密度和肥料管理措施。在冀西北壩上地區(qū)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的青貯玉米，應(yīng)加強(qiáng)適宜種植品種育種和篩選，并根據(jù)品種的特性篩選適宜的種植密度和施肥措施；加大對(duì)新型緩釋氮肥的研究，降低其成本，提高其肥效利用率，進(jìn)一步研究不同緩釋氮肥種類與速效肥配施對(duì)土壤硝態(tài)氮淋溶的影響，為進(jìn)行環(huán)境友好型和輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。