青贮玉米是反刍动物纤维和能量来源的重要饲用农作物，营养物质比普通玉米的收获量高1.5~2.0倍[1]。青贮玉米可以最大限度地保留饲料营养物质，是冬季牛羊养殖的重要补饲粗饲料。甘肃省环县是我国西北地区畜牧业重要发展基地，在环县地区进行适度规模化种植优质青贮玉米，可以大幅度降低畜牧业养殖成本，促进农牧业经济发展。因此，环县具有大力推广青贮玉米种植的自然资源和市场优势[2]。品种和种植密度是影响玉米生物量和农艺性状的重要因素。研究表明，种植密度与产量之间存在线性关系，即随种植密度增加，产量增加，而超过植物可用资源的最佳种植密度水平会增加植株间的竞争力，降低单个植株的穗数、穗粒数和穗粒重的生物量，从而影响玉米的生长潜力[3]。玉米在高密度种植情况下，植株上部叶片和邻近植株叶片遮蔽下部叶片，导致光照不足，影响其形态和生理变化，限制叶片的光合能力，从而降低生物产量[4-5]；而低密度种植会造成土地资源的极大浪费。造成青贮玉米对不同栽培方式和地区的适应性差异的原因有很多，其中品种和密度是影响青贮玉米优质高产的主要原因[6]。因此，筛选优质青贮玉米品种和适宜的种植密度可以促进当地农牧业的发展。本研究在甘肃省环县种植不同密度的5个青贮玉米品种，测定其相关生物量和农艺性状，筛选出陇东黄土高原地区的适宜种植的青贮玉米品种及种植密度组合，为该地区推广种植优质青贮玉米品种和开发牛羊青粗饲草料资源提供参考。1材料与方法1.1试验地概况试验地位于甘肃省庆阳市环县木钵镇胡家湾村（36°22′N，107°27′E）；该地区海拔1 180 m，属温带大陆性半干旱气候，生长期平均气温24.2 ℃，平均降水量300 mm，土壤表层10 cm有机质含量为11.10 g/kg，总氮0.81 g/kg，有效磷7.30 mg/kg，有效钾194.00 mg/kg。1.2试验材料选用东单13（H1）、正大12（H2）、科玉188（H3）、衡远Y4038（H4）及濮单6号（H5）5个玉米品种为供试材料。供试材料信息见表1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.15.019.T001表1供试材料信息编号品种育种单位生育期/d适用地区H1东单13辽宁东亚种业有限公司130东北、华北、西北、西南春玉米地区H2正大12襄樊正大农业开发有限公司138引黄灌溉区H3科玉188河北科腾生物科技有限公司128东华北及黄淮海地区H4衡远Y4038深圳衡达涌金种业高科技有限公司100西北地区有效活动积温≥2 200 ℃春玉米区H5濮单6号河南省濮阳农业科学研究所132西北半干旱地区1.3试验设计试验采用随机区组试验设计，5个玉米品种的种植密度分别为：4.50×104（D1）、5.25×104（D2）、6.00×104（D3）、6.75×104（D4）及7.50×104株/hm2（D5）；试验设25个处理，每个处理3个重复，共75个小区，每个小区面积16×2.2 m2。采用全膜双垄沟播种栽培技术，使用配套250-350型四轮拖拉机一次性完成起垄覆膜，地膜厚度0.01 mm，宽度120 cm，每个小区覆2行地膜，人工点穴种植，种植4行。不同种植密度株距分别为0.40、0.35、0.30、0.27、0.24 m，种植至收割均采用天然降雨（旱地雨养农业）。1.4测定指标及方法所有玉米均于2019年5月1日播种，9月21日进行数据采集，玉米生育期123 d，定期调查玉米的生育进程，适时除草和杀虫。吐丝期测定农艺性状。在玉米籽实乳浆线达到1/2时，距地面5~6 cm收割，每个小区同一种植行连续取10株，测量株高、穗位高、茎粗、穗长、穗宽、枯叶数和绿叶数，称量10株鲜重，计算玉米鲜重，从10株中随机取2株，分别称量其叶、茎、果穗及百粒鲜重；后期测定粒干重、叶干重、茎干重和果穗干重。持绿度=每株玉米的绿叶数/每株玉米的所有叶数×100%（1）1.5数据统计与分析采用Microsoft Excel 2016进行数据统计，SPSS 26.0软件单因素方差分析品种和密度对青贮生物量和农艺性状的影响，采用一般线性模型进行两因素方差分析，主效应包括品种和密度以及两者互作；Duncan's法检验组间差异性，采用灰色关联法对不同品种和密度青贮玉米各指标进行综合分析[7]。结果以“平均值±标准差”表示，P0.05表示差异显著，P0.01表示差异极显著。2结果与分析2.1品种和种植密度对青贮玉米农艺性状的影响（见表2）由表2可知，品种和种植密度交互作用对玉米农艺性状影响不显著（P0.05），品种对株高、穗位高、穗长、穗宽和持绿度的影响极显著（P0.01）。密度对株高、穗位高、茎粗、穗长、穗宽和持绿度影响均不显著（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.15.019.T002表2品种和种植密度对青贮玉米农艺性状的影响项目株高/cm穗位高/mm茎粗/mm穗长/cm穗宽/mm持绿度/%H1D1241.23±10.23111.83±10.1924.32±3.2026.20±1.4065.98±0.290.90±0.05D2243.00±11.96113.07±10.2523.09±2.0323.33±2.8359.58±0.580.85±0.03D3232.13±10.84106.20±3.7522.32±1.3320.60±1.6159.30±2.590.86±0.02D4246.77±11.76118.17±7.8622.22±0.3522.20±2.5159.66±2.590.78±0.12D5242.00±12.42116.20±12.5921.93±1.1522.40±2.4459.02±1.770.85±0.06H2D1216.50±27.3399.83±11.2223.16±1.3019.87±3.6458.78±5.820.81±0.07D2239.43±11.19112.67±7.6323.68±1.6921.57±1.9859.92±4.320.80±0.04D3210.03±9.4299.23±7.0622.16±1.3920.60±1.9058.21±1.390.79±0.03D4230.17±13.47109.47±6.0921.70±1.7818.93±0.6057.65±1.530.79±0.07D5222.03±20.83101.93±19.1421.67±2.5319.27±1.6954.82±2.950.74±0.06H3D1234.03±15.33107.20±6.4625.68±1.0421.37±1.6555.38±1.200.82±0.03D2243.27±21.49114.23±11.7025.13±0.2921.93±0.4954.84±1.280.81±0.02D3221.13±10.68103.03±5.2123.40±1.5821.00±1.1852.15±1.460.83±0.01D4224.57±7.62102.27±4.2021.97±1.0920.13±2.1451.13±2.910.77±0.06D5223.73±17.79102.33±13.4421.30±1.2621.03±2.2851.84±4.180.82±0.02H4D1253.53±10.18128.63±16.3324.02±1.1624.70±0.8958.70±2.350.77±0.03D2250.40±15.64118.40±6.8122.50±0.8322.77±2.5155.15±2.580.74±0.03D3250.90±17.54120.40±12.2821.55±1.2221.50±0.7555.04±1.270.75±0.06D4265.83±29.28116.73±6.7920.39±0.9520.77±1.0053.84±2.860.69±0.06D5251.53±23.85123.90±16.3822.01±1.5021.90±1.3055.61±3.730.70±0.05H5D1191.97±22.8494.80±13.4521.95±2.8918.97±1.1854.89±2.890.87±0.07D2167.03±12.3578.90±1.8020.39±1.6018.53±3.1851.93±0.940.83±0.07D3190.47±18.4095.80±6.7722.88±2.8118.10±1.0854.81±2.970.84±0.04D4195.00±7.5596.73±8.3420.66±0.5719.10±1.9553.25±0.170.82±0.03D5200.00±30.38102.23±13.6527.24±8.7320.03±0.7854.27±0.530.76±0.06主效应品种H1241.03±5.41b113.09±4.60b22.78±0.9622.95±2.07a60.71±2.96a0.85±0.04aH2223.63±11.52c104.63±6.07c22.47±0.9020.05±1.06cd57.87±1.90b0.79±0.03bH3229.35±9.19bc105.81±5.13bc23.49±1.9121.09±0.65bc53.07±1.91c0.81±0.03abH4254.44±6.48a121.61±4.75a22.09±1.3322.33±1.51ab55.67±1.81bc0.73±0.04cH5188.89±12.75d93.69±8.76d22.62±2.7718.95±0.72d53.83±1.25c0.82±0.04ab密度D1229.91±27.64108.46±13.0523.82±1.3922.22±3.1258.74±4.430.83±0.05D2228.63±34.66107.45±16.1222.96±1.7421.63±1.8656.28±3.410.81±0.04D3220.93±22.75104.93±9.4922.46±0.7120.36±1.3255.90±2.870.82±0.04D4230.01±22.86108.67±9.2121.39±0.8120.23±1.3455.11±3.470.77±0.05D5227.86±19.92109.32±10.1722.83±2.4820.93±1.2955.11±2.600.77±0.06P值品种0.0010.0010.7730.0010.0010.001密度0.9800.2150.4430.4510.2230.980品种×密度0.5210.3390.1600.4270.3970.912注：同列数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）；下表同。在不同品种间，H4株高显著高于其他4个品种（P0.05），H1和H2株高显著高于H5（P0.05），H1株高显著高于H2（P0.05）。H4穗位高显著高于其他4个品种（P0.05），H1和H2穗位高显著高于H5（P0.05），H1穗位高显著高于H2（P0.05）。H1穗长显著高于H2、H3和H5（P0.05），H2和H5显著低于H4（P0.05）。H1穗宽显著高于H2和H4（P0.05），H3和H5显著低于H1和H2（P0.05），H1和H2显著高于H4（P0.05），H2显著低于H1（P0.05）。在不同密度间，D1密度的茎粗显著高于D4（P0.05）。2.2品种和种植密度对青贮玉米生物量的影响（见表3）由表3可知，品种和种植密度的交互作用对玉米生物量影响不显著（P0.05），品种对百粒干重的影响极显著（P0.01）；密度对单株重、鲜物质产量、干物质产量、茎干重、叶干重和果穗干重影响极显著（P0.01）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.15.019.T003表3品种和种植密度对青贮玉米生物量的影响项目单株重/g鲜物质产量/（t/hm2）干物质产量/（t/hm2）百粒干重/g叶干重/g茎干重/g果穗干重/gH1D1319.49±6.3657.95±2.0016.85±1.2911.01±0.1665.84±13.1789.45±10.73234.87±4.42D2211.36±51.2854.00±5.0614.40±1.9510.00±1.5754.38±12.9651.09±8.29154.89±41.24D3225.50±30.8154.80±7.3617.70±1.979.42±1.6360.05±3.9468.70±12.26165.89±28.22D4204.22±49.2564.85±9.3318.15±3.3910.36±2.2957.43±7.0260.42±2.11150.67±40.97D5223.00±57.3468.90±10.6920.90±5.039.71±1.7056.35±11.8159.03±12.66163.14±44.38H2D1303.54±22.2945.55±6.0716.10±1.5413.06±2.4955.68±5.0670.14±23.25231.92±13.66D2241.51±112.7055.15±9.5918.60±2.5511.75±1.4849.89±16.0054.01±21.52184.99±85.23D3246.48±61.5056.30±3.5817.70±3.6813.07±0.5851.10±5.9652.42±6.57191.03±48.73D4240.07±46.1760.40±7.8019.90±3.4013.00±2.7550.97±9.3358.09±3.35186.15±38.00D5195.98±53.2357.40±17.9318.35±5.2811.30±0.7447.84±13.4044.11±15.57152.39±41.65H3D1271.65±11.6950.90±2.0416.40±2.3912.88±1.1759.71±3.5387.30±44.62217.47±6.76D2246.26±37.0862.35±5.5017.75±2.9812.93±1.0460.23±10.2281.86±23.09196.42±26.64D3239.74±17.7861.00±4.3919.55±2.4212.30±0.4766.79±20.1370.20±3.04188.95±17.53D4203.80±29.0158.85±10.0418.85±3.8511.70±1.3851.98±12.0963.86±23.56163.70±23.33D5211.40±54.5363.95±15.9220.60±5.3011.23±1.0051.50±12.6255.16±15.61167.56±44.39H4D1292.26±34.3553.60±6.4217.55±1.9811.99±2.2567.35±7.50101.72±17.14221.48±23.27D2245.93±49.3953.60±8.1816.90±2.7711.19±1.6958.82±7.0073.50±10.97189.99±35.93D3259.17±36.3757.50±4.6520.05±3.5312.54±1.8864.57±12.5567.79±21.39201.81±24.90D4228.92±14.2757.50±4.6520.05±3.5310.95±0.2856.42±1.5857.62±6.30179.76±10.67D5229.66±57.3169.25±10.4021.70±5.5311.85±0.9755.52±12.2454.62±18.75179.13±43.42H5D1276.67±141.0142.15±11.9915.80±5.4412.04±1.3771.27±16.4764.57±25.87214.10±108.22D2170.96±3.5740.10±1.6511.60±0.3810.77±0.3247.75±3.6242.88±2.34131.09±5.87D3219.15±57.4759.90±17.1217.60±5.0311.81±1.6968.46±17.4157.51±23.22167.41±43.00D4222.44±30.2658.65±6.4518.90±3.3811.76±1.7258.67±10.9551.24±17.04169.35±24.51D5231.61±30.0664.90±3.9921.80±3.7212.59±1.3253.59±2.8163.77±28.10176.62±22.84主效应品种H1236.71±47.0760.10±6.5217.60±2.3510.10±0.61b58.81±4.4365.74±14.65173.89±34.64H2245.51±38.3054.96±5.6118.13±1.3912.43±0.84a51.10±2.8855.75±9.52189.29±28.33H3234.57±27.4859.41±5.1118.63±1.6212.21±0.74a58.04±6.4071.68±13.08186.82±22.03H4251.19±26.1658.29±6.4319.25±1.9811.70±0.64a60.54±5.1971.05±18.76194.43±17.71H5224.16±37.6658.29±6.4417.14±3.7911.79±0.66a59.95±9.8955.99±9.10171.71±29.56密度D1292.72±19.59a50.03±6.29c16.54±0.69bc12.19±0.8263.97±6.23a82.64±15.12a223.97±9.05aD2223.20±32.61b53.04±8.06bc15.85±2.85c11.33±1.1054.21±5.43b60.67±16.33b171.48±27.63bD3238.01±16.08b57.90±2.55ab18.52±1.18ab11.83±1.4262.20±6.96a63.32±7.89b183.02±15.73bD4219.89±15.81b60.05±2.88ab19.17±0.79a11.55±0.9955.09±3.42b58.24±4.63b169.92±13.87bD5218.33±14.78b64.88±4.80a20.67±1.39a11.34±1.0652.96±3.42b55.34±7.27b167.77±10.79bP值品种0.7960.5160.6610.0010.1550.1960.619密度0.0010.0020.0010.6950.0090.0080.001品种×密度0.9650.5470.9150.8770.9730.7740.975在不同品种间，H1的百粒干重显著低于其他4个品种（P0.05）。H2的叶干重显著低于H4（P0.05）。在不同密度间，D1单株重显著高于其他4个品种（P0.05）；D5鲜物质产量显著高于D1和D2（P0.05），D1鲜物质产量显著低于D3和D4（P0.05）。D1干物质产量显著低于D4和D5（P0.05），D2干物质产量显著低于D3、D4和D5（P0.05）。D1和D3百粒干重高于其他3个品种（P0.05）。D1叶干重显著高于D2、D4和D5（P0.05）。D1果穗干重显著高于其他4个品种（P0.05）。2.3种植密度对青贮玉米品种各性状加权关联度的影响（见表4）由表4可知，根据加权值筛选出的前3个品种及密度为H3D2H4D3＞H4D5。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.15.019.T004表4种植密度对青贮玉米品种各性状加权关联度的影响品种密度加权关联值排序H1D10.062 124D20.050 1118D30.052 6814D40.060 746D50.047 458H2D10.053 6122D20.057 6413D30.066 5916D40.059 317D50.039 1224H3D10.055 6521D20.054 691D30.061 465D40.064 3915D50.053 2719H4D10.061 3210D20.061 3111D30.054 942D40.058 7612D50.054 143H5D10.061 3023D20.046 8725D30.053 5020D40.062 5517D50.060 9493讨论3.1种植密度对青贮玉米农艺性状的影响玉米的农艺性状是影响玉米植株高产、选择优质型品种和合理种植密度的重要因素[8-9]。种植密度对青贮玉米植株形态产生一定的影响，进而影响青贮玉米的农艺性状[10]。雷志刚等[11]、潘蒙英健等[12]和郭莉等[13]研究发现，青贮玉米的产量与株高、穗位高、茎粗和茎重的相关系数较大。玉米株高和穗位高随种植密度增加先升高后降低，呈二次曲线关系[11]。本试验结果与上述研究规律一致，表明种植密度可以影响青贮玉米的株高及穗位高，进而影响青贮玉米的生物产量。王晓娟等[14]研究表明，随着种植密度增加，茎粗减小。本研究表明，种植密度和茎粗呈负相关，即随着密度增加而茎粗变细；随着种植密度增加，5个品种玉米的穗长和穗宽均逐渐变小，与李峰等[15]、刘晓林等[16]和李宁等[17]研究结果一致。原因可能是密度增加促使田间透光性和透气性降低，使玉米光合作用能力下降，导致玉米穗长穗宽变小；高密度种植方式比低密度相比增加了植株间养分的竞争，使植株生长性能不佳[18]。汤彬等[19]和于德花等[20]研究发现，植株茎粗和穗长随种植密度增加出现下降趋势。本试验中，种植密度对穗长和穗宽的影响与上述研究规律基本一致，可能是种植密度增加导致通风透光能力下降，叶片光合作用下降，从而导致营养不足，使玉米雌穗的生长发育和授粉能力受到不同程度影响，导致穗长和穗宽呈下降趋势。玉米的持绿度是指玉米植株在生长后期具有更长的叶面积功能期，更好地进行光合作用，产生更高的抗性，与产量呈正相关[21]。本试验研究发现，5个品种玉米的持绿度随种植密度增加而降低，与贾倩民[22]研究结果一致。原因是玉米在高密度的情况下会加大对光、热、肥料等资源竞争，在玉米生长后期，植株间透光率减少会降低植株叶片的叶绿素合成，导致持绿度下降[23]。3.2种植密度对青贮玉米生物量的影响青贮玉米生长过程中，随着种植密度变化，鲜物质和干物质产量积累会受影响[8]。张吉旺等[23]研究表明，单株的饲用物质产量随种植密度增加而显著降低，但群体鲜物质和干物质产量显著增加，且在高密度条件下可获得较高的籽粒产量。本研究中，随着种植密度增加，玉米产量也会增加，但超过最佳密度范围会导致产量下降；5个品种单株重均呈现下降的趋势，且在D5密度下影响达到显著水平，可能是因为随着密度增加，受玉米生长竞争力增大的影响，导致玉米增产能力逐渐降低[24]。本研究中，随着种植密度增加，5个品种玉米鲜物质产量与干物质产量均呈增加趋势，可能是当前设置的密度梯度，还未达到对这些玉米品种鲜物质与干物质产量的降低能力。研究表明，不同株型玉米的穗粒数和百粒重随着密度的增加显著下降[25-28]。本研究中，随着种植密度增加，各品种玉米的叶干重、茎干重、果穗干重、百粒干重均呈不同幅度减小趋势，表明提高种植密度对各玉米品种的玉米叶重、茎重、果穗重、百粒重均具有一定影响。高密度种植能够增加植株间的光源和养分竞争，从而导致以上生物量指标呈负增长。随着种植密度增加，低密品种、中密品种和高密品种果穗和籽粒质量均有不同幅度变小[29]。金兵兵等[30]研究表明，玉米单位面积植株数目和果穗数随密度增加而增加，但密度增加至一定值时，单位面积果穗数目保持增加趋势，而单穗质量减小，从而使产量减小。本研究表明，果穗干重随密度的增加而减小，表明高密度种植青贮玉米会降低果穗干重，进而影响玉米产量，所以果穗大小和果穗干重可作为选择优质青贮玉米品种和种植密度的重要参考值之一。3.3品种对青贮玉米农艺性状和生物量的影响种植密度相同时，品种对青贮玉米的农艺性状会产生一定影响[31]。本研究中，不同品种玉米的株高、穗位高、穗长、穗宽和持绿度等农艺性状均存在差异性，其中H5品种的株高、穗位高、穗长和穗宽比其他4个品种均呈现不足之处，表明品种对青贮玉米的农艺性状存在影响。姜凤河[32]比较了东丹28、巡青818、巡青2008、东陵白、英红玉米、巡青938、承草一号、巡青518、京科516和强盛30共8个品种的青贮玉米，发现各品种鲜草产量和干草产量呈显著正相关关系；并且不同品种茎含量越高，叶的比例相对较低。本研究发现，鲜草产量与干草产量呈正相关；H2的叶干重显著低于H4，但茎干重无显著差异性，与上述研究结果有差异，可能由于参试品种的不同所导致的。孙继颖等[33]研究发现，单株生物量较大的玉米品种，其籽粒产量及全株生物量均较高。本研究发现，5个品种的百粒干重与单株重呈正相关，表明选择植株较高、茎相对较粗、持绿度较大的品种，可以有较高的生物产量。3.4各农艺性状和产量性状灰色关联度分析在实践中灰色系统理论已被广泛使用，如农业、气象、社会、工业等领域均取得了一定的应用成果[34]。本研究中，利用灰色关联度分析法综合评价玉米品种的多个性状，对比参考数据和比较数据序列间的几何相似性，玉米的灰色相关性越高，玉米的发展方向和发展速度越接近，关系更接近，表明玉米综合评价越高[35-36]。本研究中，根据加权值得出排名前3的品种密度组合为：H3D2H4D3H4D5。4结论本试验条件下，在环县地区表现较优的青贮玉米品种及密度为5.25万株/hm2的科玉188、6.00万株/hm2的衡远Y4038及7.50万株/hm2的衡远Y4038，适宜在该地区推广种植。