青贮玉米农艺节水技术的研究进展

摘要 青贮玉米是畜牧业发展重要的饲料来源之一，合理利用农艺节水技术是保证青贮玉米产量和品质不受影响，提高水分利用效率，减少水资源浪费的重要措施。分别从耐旱品种选育、耕作保墒、覆盖保墒、水肥耦合、作物布局以及化学调控方面综述了青贮玉米农艺节水技术的研究进展，提出了农艺节水技术存在的问题，展望了未来的研究重点，为进一步加强青贮玉米农艺节水技术推广与应用提供理论参考。

关键词 青贮玉米;农艺节水;水分利用效率

中图分类号 S274文献标识码 A文章编号 0517-6611（2022）19-0004-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.19.002

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research Progress on Agronomic Water-saving Technology of Silage Corn

YANG Jin-yue，ZHAO Xiao-yan，SHEN Jian-hua et al

（Institute of Upland Food Crops，Guizhou Academy of Agricultural Sciences，Guiyang，Guizhou 550006）

Abstract Silage corn is one of the important feed sources for the development of animal husbandry.The rational use of agronomic water-saving technology is an important measure to ensure that the yield and quality of silage corn are not affected，improve water use efficiency，and reduce water waste.This article summarizes the research progress of silage maize agronomic water-saving cultivation technology from the aspects of drought-tolerant variety breeding，tillage preservation，mulch preservation，water and fertilizer coupling，crop layout and chemical regulation，puts forward the existing problems of agronomic water-saving technology，looks forward to the future research focus，in order toprovide theoretical reference for further strengthening the extension and application of silage maize agronomic water-saving cultivation.

Key words Silage corn;Agronomic water saving;Water use efficiency

青贮玉米具有营养丰富，适口性好，消化率较高，耐贮藏等优点[1]，作为优质畜牧业发展的必要饲料来源之一，青贮玉米的需求量日益增大，但在实际生产中，我国青贮玉米的种植区域主要分布于干旱或半干旱地区[2]，且有灌溉条件的农田较少，为了解决青贮玉米生产与干旱之间的矛盾，克服地表水源不足和地下水资源缺乏的现状，提高青贮玉米经济效益、生态效益和社会效益，研究青贮玉米农艺节水栽培技术显得尤为重要，笔者分别从耐旱品种选育、耕作保墒、覆盖保墒、水肥耦合、作物布局以及化学调控方面综述了青贮玉米农艺节水栽培技术的研究进展，以期为青贮玉米农艺节水技术的研究与推广应用提供参考依据。

1 农艺节水的概念

农艺节水是节水农业的重要组成部分，主要包括耕作保墒、覆盖保墒、秸秆还田增肥保水、水肥耦合、调整作物布局、选用抗旱型品种和化学调控等技术措施，根据种植区域的气候条件、地形地貌、经济条件等因素，选择适宜的品种及配套的耕作和种植方式，采用合理的施肥、灌溉、覆盖、化学调控等技术措施，抑制土壤水分蒸发和和作物奢侈蒸腾，使节水条件下作物产量最大化，最大限度提高农田水分利用效率，最终达到节水、高产、高效的目的[3-6]。由于农艺节水是科技工作者与广大农民长时间在传统耕作技术基础上不断改进、提高、总结形成的新技术，因此具有投资少、见效快、易推广、易实施、易掌握等特点，更加容易使农户接受，具有大范围、大面积推广应用的基础。在实际生产中，为使农艺节水大范围发挥实效，体现节水的实质，需要根据作物生长发育过程，合理选择技术类型，保证农艺节水技术与农作物生长之间的吻合性，从而增加作物收成，提高水分的利用效率[7-8]。

2 青贮玉米农艺节水技术的研究进展

2.1 耐旱品种选育

干旱是制约我国青贮玉米产业发展的第一非生物胁迫因素，耐旱品种的选育是玉米生物防控，实现抗逆丰产的基础[9]。在降水量少、易出现干旱的地区，选用抗旱性能、丰产性能好的青贮玉米品种是提高水分利用效率、促进其增产增收的有效措施。关于耐旱品种的选育，主要集中在玉米耐旱分子育种和耐旱品种或自交系筛选与评价两个方面。其中，在玉米耐旱分子育种方面，国内外一些学者通过利用分子标记辅助选择、基因编辑技术、转基因等技术已经进行了大量研究，柳思思[10]利用关联分析方法发掘与耐旱密切相关的优异等位基因变异，结果发现编号为PZA0355.1和PZA01671.1的SNP与多个耐旱性状表型相关比较密切，基于这两个功能SNP变异位点可分别开发CAPS标记dhnC397和rspC1090，用于分析和验证不同种质材料的耐旱性，有利于耐旱性品种的选育;Shi等[11]利用CRISPR-Cas 的先进育种技术来生成 ARGOS8 的新变体，ARGOS8基因转录物水平升高，使得干旱胁迫对玉米产量的影响减弱，提高了玉米耐旱性。在玉米耐旱品种或自交系筛选及评价研究方面，主要从耐旱性与形态特征、耐旱性与生理生化特征、耐旱性与品质特征等方面进行探索，利用灰色关联度、模糊隶属函数等数学统计分析方法，计算出抗旱指数，对品种或自交系的综合耐旱性进行评价，筛选出耐旱品种或自交系，并提出评价青贮玉米材料耐旱性的关键指标[12-14]，何文铸等[15]研究发现，在众多农艺及生理性状指标中，要获得丘陵旱区耐旱性好的青贮玉米，可根据根冠比、叶面积、叶绿素含量、光合速率这4个关键指标来进行辅助选择，其可靠程度达到极显著水平;贾钰莹等[16]利用五级评分法对21份辽宁省主推及新审定玉米品种耐旱性进行评价，得出迪卡516和辽单588品种耐旱性极强，株高、穗位、叶绿素含量、叶面积、根系干重、气生根层数、气生根数等7个指标可作为耐旱鉴定指标。可见，不同的分析方法得出耐旱鉴定指标尚无统一认识，但都是通过综合分析干旱胁迫下植株各性状指标的变化，因此得出的结果都可以作为选用或选育耐旱品种的依据。

2.2 青贮玉米耕作保墒技术

耕作保墒技术是通过耕、耙、耱、锄、压等一整套有效的土壤耕作措施，改善土壤耕层结构，更好地纳雨蓄水，将土壤水、地下水、大气降水进行合理调控，尽量减少土壤蒸发和其他非生产性水分消耗，为作物生长发育和高产稳产创造一个水、肥、气、热相协调的土壤环境，农艺措施包括深耕深松保墒、耙耱保墒、重镇压提墒、少耕免耕保墒、中耕保墒等[17-19];其中，深耕深松保墒是使用深松机械将犁底层耕松，利于作物根系生长，提高水分利用率;耙耱保墒是使土块碎散，土面平整，耕作层上虚下实，利于提高土壤蓄水能力，减少地面径流，促进作物出苗生长;重镇压提墒是土壤墒情不足时采取的一种抗旱保墒措施，促进种子与土壤密切接触充分吸收水分，提高发芽率;中耕保墒是在作物生育期内进行的土壤耕作，可减少土壤水分蒸发;少耕免耕保墒是不翻动土层，减少了水分蒸发和水土流失，提高了土壤蓄水和保墒能力[20-23]。在实际生产中，中耕保墒技术使用较多，可以有效去除杂草，疏松土壤，减少与青贮玉米发生争光、生长空间、养分和水分的现象，增加土壤的通透性，促进土壤中微生物的生长，提高土壤肥力，是一种高效节水技术[24-25];目前，青贮玉米种植多数以人工中耕除草保墒或使用化学除草剂为主，今后应在机械化中耕除草保墒、机器人中耕除草保墒等方面加强技术研究。

2.3 青贮玉米覆盖保墒技术

在青贮玉米生产中，覆盖保墒是一项比较常用的技术，主要以地膜覆盖为主，可减少土壤水分蒸发和地表径流，增温保墒，提高水资源利用率的效率，增产效果明显，普遍性较强[26];针对普通地膜和生物降解膜都有相关研究，内蒙古锡林浩特市牧区使用地覆膜覆盖对提高地温和土壤水分效果最优，比较适用于水资源相对紧缺的北方寒冷地区，可以显著提高鲜食玉米产量、株高和茎粗[27];河北省沧州市生态区覆膜宽窄行较露地栽培有效提高青贮玉米的抗倒伏性、株高、茎粗等农艺性状，增产1769%～20.27%[28]。半干旱黄土高原区使用生物可降解地膜垄沟集雨沟覆盖可显著提高水分利用效率，增产效果明显[29]。综合前人研究得出，青贮玉米覆盖保墒技术节水增产效果显著，但在青贮玉米实际生产中，以普通地膜为主，生物可降解地膜使用较少，因此，为了使生物降解地膜得到大面积推广与利用，需加强对低成本、环境友好型生物降解地膜的研究;另外，青贮玉米收获后，可进一步开展青贮玉米一膜两季节水增效技术的研究，大幅度提高资源利用率。

2.4 青贮玉米水肥耦合技术

水肥耦合是利用水分和肥料之间的协同效应、拮抗效应和叠加效应，水分和施肥在时间、数量和方式上合理配合，达到以水促肥，以肥调水，提高水分和肥料利用率，增加作物产量和改善品质的目的[30]。如何控制好灌水量和施肥量，作物产量和水分利用率才达到最大化，是近年来国内外专家研究的热点。王军等[31]研究表明，当灌溉水平为1 531.66 m3/hm2、施肥水平为119.94 kg/hm2时，青贮玉米产量达到最大;刘虎等[32]通过建立二元回归方程得出，灌溉量为4 200 m3/hm2、施肥量195 kg/hm2时，产量达到最高;王宁[33]研究得出，沟灌方式施肥量为600 kg/hm2为最佳试验组合，该组合产量和水分利用效率较高;单宁等[34]研究得出，灌溉定额为2 520 m3/hm2、追肥量为594 kg/hm2（纯N为273.24 kg/hm2），可促进作物进行光合作用，持续供给作物生长必要的养分，保持土壤水分，有利于青贮玉米鲜生物产量。综上可知，产量和水分利用率达到最优条件下，不同生态地区最佳灌水量和对应施肥量有差异，在研究其水肥耦合规律时，应结合所在区域的气候条件开展综合性研究，不仅要考虑充分利用水肥资源，还需考虑青贮玉米产量和品质达到最优。

2.5 青贮玉米种植布局

作物布局是指农作物在一定的地区内及不同地区间的地域分布，也包括一个生产单位（如农场）种植作物的种类、面积与田块配置[35]。在水利条件差的缺水旱作区域，通过调整和改善农作物的整体布局，可以提高水资源利用效率[36-37]。随着我国畜牧养殖业的不断发展，合理作物布局是青贮玉米高产高效生产的重要措施，研究认为，黄淮海广大平原区双季青贮地膜玉米-玉米模式优于传统模式冬小麦-夏玉米，可以提高干物质生产率、总辐射利用效率、热量资源生产效率提高、水分生产效率[38]。沈阳地区马铃薯复种青贮玉米模式的第2季青贮玉米的光、热、水资源分配率明显优于覆膜鲜食玉米复种青贮玉米，最终的资源生产效率也明显提高[39]。气候变化背景下，冀西北地区青贮玉米种植区从北到东南总体呈现“最适宜区-适宜区-次适宜区-不适宜区”的分布格局，建议最适宜种植中早熟品种，适宜区种植中晚熟品种，次适宜区和不适宜区的种植模式进行调整并减少种植面积[40]。可见，合理的作物布局可充分发挥各地区自然资源和经济条件的优势，提高农作物的产量和质量，取得较好的经济效益、生态效益和社会效益;另外，由于气候变化影响作物布局，因此，气候变化背景下不同生态区青贮玉米适宜的作物布局是今后重要的研究方向。

2.6 青贮玉米化学调控技术

化学调控节水技术是利用化学调节剂调控作物吸收水分和土壤水分蒸发，提高作物水分利用效率的有效措施[41]。在节水方面，化学调控技术主要通过利用保水剂来实现，当土壤中使用保水剂时，可提高土壤保水性能，减少土壤水分蒸发和流失[42];有关化学调控技术在青贮玉米生产中的应用研究相对较少，主要集中在增强植株抗倒伏能力和产量方面[43]，针对青贮玉米使用保水剂的研究报道很少，但初步研究得出，在保证水肥充足的条件下，施用农用保水剂能提高青贮玉米的产量，增加其产值[44]。由于不同类型的保水剂在经济适用、保水能力、生态环保等方面有差异[45]，应针对不同气候类型和土壤条件，更深入的开展保水剂对青贮玉米产量和品质的研究，并对生态效益、经济效益和社会效益做出合理的评价。