种植密度与施氮对玉米/秣食豆间作系统饲草产量、品质和氮肥利用的影响

doi:10.11686/cyxb2021251

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (7): 157-171.DOI: 10.11686/cyxb2021251

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种植密度与施氮对玉米/秣食豆间作系统饲草产量、品质和氮肥利用的影响

蒋紫薇(), 刘桂宇, 安昊云, 石薇, 常生华, 张程, 贾倩民(), 侯扶江

兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室，兰州大学草地农业教育部工程研究中心，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020

收稿日期:2021-06-25 修回日期:2021-08-03 出版日期:2022-07-20 发布日期:2022-06-01
通讯作者: 贾倩民
作者简介:E-mail： guqm@lzu.edu.cn
蒋紫薇（1998-），女，侗族，贵州黔东南人，在读硕士。E-mail： jiangzw20@lzu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(31901389);兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金(lzujbky-2019-33);兰州大学“双一流”引导专项-队伍建设-科研启动费(561119204);2018年度甘肃省科技重大专项计划项目(18ZD2FA009)

Effects of planting density and nitrogen application on forage yield， quality and nitrogen use efficiency in a maize/forage soybean intercropping system

Zi-wei JIANG(), Gui-yu LIU, Hao-yun AN, Wei SHI, Sheng-hua CHANG, Cheng ZHANG, Qian-min JIA(), Fu-jiang HOU

State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems，Key Laboratory of Grassland Livestock Industry Innovation，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Engineering Research Center of Grassland Industry，Ministry of Education，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China

Received:2021-06-25 Revised:2021-08-03 Online:2022-07-20 Published:2022-06-01
Contact: Qian-min JIA

摘要/Abstract

摘要：

2019和2020年在河西灌区进行玉米/秣食豆间作田间试验，设置7.5（D₁）、9.0（D₂）、10.5万株·hm^-2（D₃）3个青贮玉米种植密度，每个种植密度下设置0（N₁）、120（N₂）、240（N₃）、360 kg·hm^-2（N₄）4个施氮水平，探究种植密度与施氮对饲草产量、品质和氮肥利用的影响。结果表明，两年D₂和D₃处理的青贮玉米、秣食豆及总体的干草产量、粗蛋白产量显著高于D₁，N₃和N₄处理的青贮玉米及总体的干草产量、粗蛋白产量显著高于N₂和N₁。所有处理中，D₂N₃获得了最高的总干草产量，2019和2020年分别为36.16和30.31 t·hm^-2。两年随着密度的增加，青贮玉米、秣食豆及总体的粗蛋白、粗脂肪含量呈下降趋势，而粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量呈增加趋势。随着施氮量的增加，总体粗蛋白、粗脂肪含量增加，而粗灰分、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维含量呈下降趋势。两年D₂处理下总体氮含量、氮吸收量和氮肥利用效率显著高于D₃，且D₂获得较高的氮肥农学效率。N₂、N₃、N₄处理的总体氮含量和氮吸收量显著高于N₁，N₃处理的氮肥农学效率和氮肥利用效率显著高于N₄。所有处理中D₂N₃获得最高的氮肥利用效率，2019和2020年分别为1.41和0.86 kg·kg^-1。因此，该处理是一种河西灌区青贮玉米/秣食豆间作系统适宜的田间管理措施，具有一定推广价值。

关键词: 种植密度, 施氮, 青贮玉米, 秣食豆, 氮肥利用效率

Abstract:

A field experiment involving maize （Zea mays）/forage soybean （Glycine max） intercropping was conducted in the Hexi irrigation district in 2019 and 2020. Three planting densities of 7.5×10⁴ （D₁）， 9.0×10⁴（D₂） and 10.5×10⁴plant·ha^-1 （D₃）， and four nitrogen treatments of 0 （N₁）， 120 （N₂）， 240 （N₃） and 360 kg·ha^-1 （N₄） were set up to explore the effect of planting density and nitrogen application on forage yield， quality and nitrogen utilization. It was found that the hay yield and yield of crude protein of silage maize and forage soybean under the D₂and D₃treatments were significantly higher than those under the D₁ treatment， and the hay yield and yield of crude protein of silage maize， and the total hay yield under N₃ and N₄ treatments were significantly higher than those under N₂ and N₁ treatments. Among all treatments， D₂N₃ had the highest hay yield of 36.16 and 30.31 t·ha^-1 in 2019 and 2020， respectively. With increase in planting density， the contents of crude protein and crude fat of silage maize and forage soybean， and the total crude protein content and crude fat content showed a downward trend， while the contents of crude ash， neutral detergent fiber and acid detergent fiber increased. The total crude protein content and crude fat content increased while the contents of crude ash， neutral detergent fiber and acid detergent fiber decreased with the increase of nitrogen application rate. The total nitrogen content， nitrogen uptake and nitrogen use efficiency of the D₂ treatment were significantly higher than those of D₃， and the D₂ treatment had the highest agronomic efficiency of nitrogen use. The total nitrogen content and nitrogen uptake of N₂， N₃ and N₄ treatments were significantly higher than that of N₁， and the agronomic efficiency and nitrogen use efficiency of N₃ treatment were significantly higher than that of N₄. Among all treatments， D₂N₃ had the highest nitrogen use efficiency， which was 1.41 and 0.86 kg·kg^-1 in 2019 and 2020， respectively. Therefore， based on these results the D₂N₃ treatment is a recommended field management regime for silage maize/forage soybean intercropping systems in the Hexi irrigation area， and we advocate its promotion and adoption.

Key words: planting density, nitrogen application, silage corn, forage soybean, nitrogen use efficiency

蒋紫薇, 刘桂宇, 安昊云, 石薇, 常生华, 张程, 贾倩民, 侯扶江. 种植密度与施氮对玉米/秣食豆间作系统饲草产量、品质和氮肥利用的影响[J]. 草业学报, 2022, 31(7): 157-171.

Zi-wei JIANG, Gui-yu LIU, Hao-yun AN, Wei SHI, Sheng-hua CHANG, Cheng ZHANG, Qian-min JIA, Fu-jiang HOU. Effects of planting density and nitrogen application on forage yield， quality and nitrogen use efficiency in a maize/forage soybean intercropping system[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(7): 157-171.

图/表 11

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种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	玉米Maize		秣食豆Forage soybean		总体 Total
种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	2019	2020	2019	2020	2019	2020
D₁	N₁	6.63e	5.91de	20.44c	17.70c	7.46f	6.95f
	N₂	9.99b	6.77cd	21.15bc	19.31ab	10.30b	7.90de
	N₃	8.99bc	8.24ab	22.79abc	21.70ab	9.89c	9.43b
	N₄	9.25bc	8.61a	24.60a	22.33a	9.87c	9.88a
D₂	N₁	6.54e	4.95e	16.82d	16.55cd	7.18f	6.04g
	N₂	8.07cd	5.86de	20.09c	18.29bc	9.44d	7.06f
	N₃	9.15bc	7.26bc	21.48abc	21.47ab	10.80a	8.45c
	N₄	9.31bc	8.07ab	23.97ab	21.44ab	10.61ab	9.17b
D₃	N₁	6.05e	5.10e	15.14d	14.47d	6.70g	6.05g
	N₂	7.13de	5.94de	19.92c	16.74cd	8.06e	6.92f
	N₃	9.17bc	6.65cd	20.37c	18.76bc	9.77c	7.68e
	N₄	11.89a	7.05c	20.87bc	18.95bc	10.39b	8.08d
平均 Average	D₁	8.72A	7.38A	22.25A	20.26A	9.38B	8.54A
	D₂	8.27A	6.53B	20.59B	19.44A	9.51A	7.68B
	D₃	8.56A	6.19B	19.08C	17.23C	8.73C	7.18C
	N₁	6.40D	5.32D	17.47C	16.24C	7.11C	6.35D
	N₂	8.40C	6.19C	20.39B	18.11B	9.27B	7.29C
	N₃	9.10B	7.38B	21.55B	20.64B	10.15A	8.52B
	N₄	10.15A	7.90A	23.15A	20.91A	10.29A	9.04A

种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	玉米Maize		秣食豆Forage soybean		总体 Total
种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	2019	2020	2019	2020	2019	2020
D₁	N₁	6.63e	5.91de	20.44c	17.70c	7.46f	6.95f
	N₂	9.99b	6.77cd	21.15bc	19.31ab	10.30b	7.90de
	N₃	8.99bc	8.24ab	22.79abc	21.70ab	9.89c	9.43b
	N₄	9.25bc	8.61a	24.60a	22.33a	9.87c	9.88a
D₂	N₁	6.54e	4.95e	16.82d	16.55cd	7.18f	6.04g
	N₂	8.07cd	5.86de	20.09c	18.29bc	9.44d	7.06f
	N₃	9.15bc	7.26bc	21.48abc	21.47ab	10.80a	8.45c
	N₄	9.31bc	8.07ab	23.97ab	21.44ab	10.61ab	9.17b
D₃	N₁	6.05e	5.10e	15.14d	14.47d	6.70g	6.05g
	N₂	7.13de	5.94de	19.92c	16.74cd	8.06e	6.92f
	N₃	9.17bc	6.65cd	20.37c	18.76bc	9.77c	7.68e
	N₄	11.89a	7.05c	20.87bc	18.95bc	10.39b	8.08d
平均 Average	D₁	8.72A	7.38A	22.25A	20.26A	9.38B	8.54A
	D₂	8.27A	6.53B	20.59B	19.44A	9.51A	7.68B
	D₃	8.56A	6.19B	19.08C	17.23C	8.73C	7.18C
	N₁	6.40D	5.32D	17.47C	16.24C	7.11C	6.35D
	N₂	8.40C	6.19C	20.39B	18.11B	9.27B	7.29C
	N₃	9.10B	7.38B	21.55B	20.64B	10.15A	8.52B
	N₄	10.15A	7.90A	23.15A	20.91A	10.29A	9.04A

种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	玉米Maize		秣食豆Forage soybean		总体 Total
种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	2019	2020	2019	2020	2019	2020
D₁	N₁	2.06c	2.90bc	5.62b	2.98bcd	2.22de	2.91b
	N₂	2.70ab	2.82c	4.55de	3.34abc	2.80abc	2.87b
	N₃	2.61ab	3.09abc	5.41bc	3.51ab	2.78abc	3.13ab
	N₄	2.46ab	3.60a	4.32de	3.47ab	2.55bcd	3.59a
D₂	N₁	1.64d	2.99bc	3.04g	3.06bcd	1.73fg	2.94b
	N₂	2.73ab	2.78c	6.95a	3.11bcd	3.15a	2.83b
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	N₄	2.87a	3.44ab	3.19g	3.76a	2.90ab	3.64a
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	N₄	2.33bc	3.23abc	3.91ef	3.11bcd	2.44cd	3.39ab
平均 Average	D₁	2.46A	3.27A	4.98A	3.33A	2.59A	3.12A
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	N₃	2.58A	3.17B	4.40B	3.42A	2.71A	3.19B
	N₄	2.55A	3.55A	3.81C	3.45A	2.63A	3.54A

种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	玉米Maize		秣食豆Forage soybean		总体 Total
种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	2019	2020	2019	2020	2019	2020
D₁	N₁	2.06c	2.90bc	5.62b	2.98bcd	2.22de	2.91b
	N₂	2.70ab	2.82c	4.55de	3.34abc	2.80abc	2.87b
	N₃	2.61ab	3.09abc	5.41bc	3.51ab	2.78abc	3.13ab
	N₄	2.46ab	3.60a	4.32de	3.47ab	2.55bcd	3.59a
D₂	N₁	1.64d	2.99bc	3.04g	3.06bcd	1.73fg	2.94b
	N₂	2.73ab	2.78c	6.95a	3.11bcd	3.15a	2.83b
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	N₄	2.87a	3.44ab	3.19g	3.76a	2.90ab	3.64a
D₃	N₁	1.37d	3.12abc	3.49fg	2.63d	1.51g	3.17ab
	N₂	1.67d	3.05abc	4.95bcd	2.86cd	1.93ef	3.15ab
	N₃	2.55ab	3.13abc	4.81cd	3.08bcd	2.73bc	3.22ab
	N₄	2.33bc	3.23abc	3.91ef	3.11bcd	2.44cd	3.39ab
平均 Average	D₁	2.46A	3.27A	4.98A	3.33A	2.59A	3.12A
	D₂	2.46A	3.10A	4.04B	3.40A	2.60A	3.24A
	D₃	1.98B	3.09A	4.29B	2.92B	2.15B	3.16A
	N₁	1.69C	3.02B	4.05C	2.89B	1.82B	3.01B
	N₂	2.37B	2.93B	5.48A	3.10B	2.63A	2.95B
	N₃	2.58A	3.17B	4.40B	3.42A	2.71A	3.19B
	N₄	2.55A	3.55A	3.81C	3.45A	2.63A	3.54A

种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	玉米Maize		秣食豆Forage soybean		总体 Total
种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	2019	2020	2019	2020	2019	2020
D₁	N₁	4.03ab	5.83ab	12.75a	6.98ab	4.41a	5.93ab
	N₂	3.75ab	5.27abc	12.08abc	7.38a	4.23a	5.46abcd
	N₃	3.54abc	4.75cd	10.59bcd	7.38a	3.97ab	4.98cde
	N₄	3.05c	4.49cd	10.80bcd	7.90a	3.45b	4.80de
D₂	N₁	4.18a	5.87a	11.39abcd	6.05b	4.62a	5.82abc
	N₂	3.45bc	5.10bc	10.60bcd	7.08ab	4.16a	5.31abcde
	N₃	3.62abc	4.61cd	9.92d	7.44a	4.14a	4.86de
	N₄	3.49bc	4.05d	10.12cd	7.37a	4.03ab	4.39e
D₃	N₁	3.74ab	5.94a	12.51ab	7.09ab	4.31a	6.18a
	N₂	3.75ab	4.87c	11.39abcd	7.65a	4.37a	5.24bcde
	N₃	3.74ab	4.47cd	9.83d	7.40a	4.23a	4.79de
	N₄	3.84ab	4.04d	11.19abcd	8.29a	4.38a	4.49e
平均 Average	D₁	3.59A	5.09A	11.56A	7.41AB	4.02B	5.30A
	D₂	3.69A	4.92A	10.51B	6.99B	4.24AB	5.09A
	D₃	3.77A	4.94A	11.23A	7.61A	4.32A	5.17A
	N₁	3.98A	5.90A	12.22A	6.71B	4.45A	5.98A
	N₂	3.65B	5.13B	11.36B	7.37A	4.25AB	5.34B
	N₃	3.63B	4.64C	10.11C	7.41A	4.11B	4.88C
	N₄	3.46B	4.25D	10.70BC	7.85A	3.95B	4.56C

种植密度与施氮对玉米/秣食豆间作系统饲草产量、品质和氮肥利用的影响

Effects of planting density and nitrogen application on forage yield， quality and nitrogen use efficiency in a maize/forage soybean intercropping system

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种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	玉米Maize		秣食豆Forage soybean		总体 Total
种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	2019	2020	2019	2020	2019	2020
D₁	N₁	38.64ab	38.39ab	11.84c	13.94a	37.47b	36.24b
	N₂	38.30ab	37.11ab	11.28c	9.55b	36.71bc	34.61b
	N₃	35.02abc	36.00ab	7.84de	8.35bc	33.40e	33.56b
	N₄	33.60bc	35.29b	5.93e	7.25c	32.20f	32.72b
D₂	N₁	40.16a	41.07ab	15.16b	14.07a	38.61a	37.48b
	N₂	36.95abc	38.30ab	14.06b	13.10a	34.67d	35.16b
	N₃	31.12c	35.12b	8.87d	8.72bc	33.35e	33.12b
	N₄	32.45bc	37.57ab	8.46d	8.65bc	32.13f	44.76a
D₃	N₁	40.52a	42.45a	20.06a	14.59a	39.19a	38.59b
	N₂	38.02ab	41.27ab	18.38a	14.07a	36.41bc	38.14b
	N₃	38.21ab	39.45ab	13.93b	10.01b	36.26c	36.33b
	N₄	37.19abc	37.80ab	7.01de	9.36b	34.97d	45.35a
平均 Average	D₁	36.39B	36.70B	9.22C	9.77C	34.95B	34.28B
	D₂	35.17B	38.01AB	11.64B	11.14B	34.69B	37.63A
	D₃	38.49A	40.24A	14.85A	12.01A	36.71A	39.60A
	N₁	39.77A	40.64A	15.69A	14.20A	38.43A	37.44B
	N₂	37.76A	38.90AB	14.57B	12.24B	35.93B	35.97BC
	N₃	34.78B	36.86B	10.21C	9.03C	34.34C	34.34C
	N₄	34.41B	36.88B	7.13D	8.42C	33.10C	40.94A

种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	玉米Maize		秣食豆Forage soybean		总体 Total
种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	2019	2020	2019	2020	2019	2020
D₁	N₁	38.64ab	38.39ab	11.84c	13.94a	37.47b	36.24b
	N₂	38.30ab	37.11ab	11.28c	9.55b	36.71bc	34.61b
	N₃	35.02abc	36.00ab	7.84de	8.35bc	33.40e	33.56b
	N₄	33.60bc	35.29b	5.93e	7.25c	32.20f	32.72b
D₂	N₁	40.16a	41.07ab	15.16b	14.07a	38.61a	37.48b
	N₂	36.95abc	38.30ab	14.06b	13.10a	34.67d	35.16b
	N₃	31.12c	35.12b	8.87d	8.72bc	33.35e	33.12b
	N₄	32.45bc	37.57ab	8.46d	8.65bc	32.13f	44.76a
D₃	N₁	40.52a	42.45a	20.06a	14.59a	39.19a	38.59b
	N₂	38.02ab	41.27ab	18.38a	14.07a	36.41bc	38.14b
	N₃	38.21ab	39.45ab	13.93b	10.01b	36.26c	36.33b
	N₄	37.19abc	37.80ab	7.01de	9.36b	34.97d	45.35a
平均 Average	D₁	36.39B	36.70B	9.22C	9.77C	34.95B	34.28B
	D₂	35.17B	38.01AB	11.64B	11.14B	34.69B	37.63A
	D₃	38.49A	40.24A	14.85A	12.01A	36.71A	39.60A
	N₁	39.77A	40.64A	15.69A	14.20A	38.43A	37.44B
	N₂	37.76A	38.90AB	14.57B	12.24B	35.93B	35.97BC
	N₃	34.78B	36.86B	10.21C	9.03C	34.34C	34.34C
	N₄	34.41B	36.88B	7.13D	8.42C	33.10C	40.94A

种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	玉米Maize		秣食豆Forage soybean		总体 Total
种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	2019	2020	2019	2020	2019	2020
D₁	N₁	24.90ab	22.59ab	2.65d	3.12f	23.93b	20.88a
	N₂	22.69abc	21.45abc	1.76f	3.23ef	21.48c	19.80ab
	N₃	19.39c	19.72bc	1.73f	3.34def	18.32g	18.27ab
	N₄	20.64c	20.49abc	0.79g	5.21b	19.62ef	19.09ab
D₂	N₁	24.84ab	23.26ab	3.78c	3.53def	23.54b	20.64a
	N₂	21.87bc	21.85abc	3.69c	4.42c	20.05de	19.68ab
	N₃	19.12c	18.69c	2.39de	4.02cd	19.11f	17.37b
	N₄	21.16bc	20.37abc	1.87ef	5.98a	19.59ef	18.83ab
D₃	N₁	26.14a	24.25a	6.71a	3.89cde	24.88a	21.43a
	N₂	22.99abc	22.66ab	5.58b	3.94cde	21.61c	20.51ab
	N₃	20.90c	20.97abc	3.62c	5.09b	19.49f	19.28ab
	N₄	21.84bc	20.40abc	1.82f	5.25b	20.35d	18.71ab
平均 Average	D₁	21.90A	21.06A	1.73C	3.73B	20.84B	19.51A
	D₂	21.75A	21.04A	2.93B	4.49A	20.57C	19.13A
	D₃	22.97A	22.07A	4.43A	4.54A	21.58A	19.98A
	N₁	25.29A	23.37A	4.38A	3.51C	24.12A	20.98A
	N₂	22.52B	21.99A	3.68B	3.86B	21.05B	19.99AB
	N₃	19.80C	19.79B	2.58C	4.15B	18.97D	18.31C
	N₄	21.21BC	20.42B	1.49D	5.48A	19.85C	18.88BC

种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	玉米Maize		秣食豆Forage soybean		总体 Total
种植密度 Planting density	施氮水平 Nitrogen levels	2019	2020	2019	2020	2019	2020
D₁	N₁	24.90ab	22.59ab	2.65d	3.12f	23.93b	20.88a
	N₂	22.69abc	21.45abc	1.76f	3.23ef	21.48c	19.80ab
	N₃	19.39c	19.72bc	1.73f	3.34def	18.32g	18.27ab
	N₄	20.64c	20.49abc	0.79g	5.21b	19.62ef	19.09ab
D₂	N₁	24.84ab	23.26ab	3.78c	3.53def	23.54b	20.64a
	N₂	21.87bc	21.85abc	3.69c	4.42c	20.05de	19.68ab
	N₃	19.12c	18.69c	2.39de	4.02cd	19.11f	17.37b
	N₄	21.16bc	20.37abc	1.87ef	5.98a	19.59ef	18.83ab
D₃	N₁	26.14a	24.25a	6.71a	3.89cde	24.88a	21.43a
	N₂	22.99abc	22.66ab	5.58b	3.94cde	21.61c	20.51ab
	N₃	20.90c	20.97abc	3.62c	5.09b	19.49f	19.28ab
	N₄	21.84bc	20.40abc	1.82f	5.25b	20.35d	18.71ab
平均 Average	D₁	21.90A	21.06A	1.73C	3.73B	20.84B	19.51A
	D₂	21.75A	21.04A	2.93B	4.49A	20.57C	19.13A
	D₃	22.97A	22.07A	4.43A	4.54A	21.58A	19.98A
	N₁	25.29A	23.37A	4.38A	3.51C	24.12A	20.98A
	N₂	22.52B	21.99A	3.68B	3.86B	21.05B	19.99AB
	N₃	19.80C	19.79B	2.58C	4.15B	18.97D	18.31C
	N₄	21.21BC	20.42B	1.49D	5.48A	19.85C	18.88BC