优化施氮量与种植密度提升中国青贮玉米产量和品质OA

【目的】我国青贮玉米产量呈由南向北提升的趋势,而产量与品质却呈负相关关系。本研究旨在协调青贮玉米(Zea mays L.)氮肥用量和种植密度,建立产量与品质协同提升的优化栽培和养分管理模式。【方法】以“青贮玉米”或“饲用玉米”、“产量”和“品质”为关键词,在中国知网检索到2004—2024年发表的106篇文献,共获得了1343组产量数据和295~765组品质数据,从中筛选出152组包含施氮量、种植密度、产量及6项品质指标(淀粉、相对饲用价值、粗脂肪、粗蛋白、酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维)的完整样本用于分析。通过熵权法量化各品质指标权重,结果显示,淀粉、相对饲用价值、粗脂肪、粗蛋白、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的权重系数,分别为28.2%、17.0%、16.6%、16.2%、12.6%和9.5%,据此计算得出各样本的综合品质得分。进一步采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法,以产量和综合品质得分最大化为双目标,求解最优氮肥用量和种植密度组合。在此基础上,以样本产量的25%与75%分位数将产量潜力划分为低、中、高三类,并根据各类对应最优解的均值±5%确定推荐区间,提出差异化管理建议。【结果】产量随施氮量和种植密度增加而上升(R^(2)分别为0.17和0.13);综合品质得分与施氮量呈显著二次曲线关系(R2=0.31),并随种植密度的增加而下降(R^(2)=0.13)。NSGA-Ⅱ优化计算结果显示,Pareto最优解中氮肥施用量集中在246~296 kg/hm^(2),种植密度为6.75~10.50万株/hm^(2)。据此提出管理方案:低产量潜力地块,推荐施氮262~292 kg/hm^(2)、密度6.80~7.52万株/hm^(2);中等产量潜力地块,推荐施氮257~284 kg/hm^(2)、密度7.98~8.82万株/hm^(2);而高产量潜力地块,则建议施氮248~275 kg/hm^(2)、密度9.41~10.40万株/hm^(2)。【结论】产量随施氮量增加呈显著上升趋势,综合品质与施氮量呈显著的抛物线型关系。种植密度对产量影响相对较小,对营养品质具有一定的负面作用。结合农田的产量潜力,低产量潜力地块推荐施氮262~292 kg/hm^(2)、密度6.80~7.52万株/hm^(2);中等产量潜力地块推荐施氮257~284 kg/hm^(2)、密度7.98~8.82万株/hm^(2);高产量潜力地块则建议降低施氮量至248~275 kg/hm^(2),并提高密度至9.41~10.40万株/hm^(2)。