宋俊喬，盧道文，張瑩瑩，李永江，董文恒，孫海潮，蘆連勇，牛永鋒，張曉輝，張 盼

（安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000）

籽粒機(jī)械收獲是近期玉米收獲技術(shù)和生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變的主要方向[1-3]，影響籽粒機(jī)收的一個(gè)非常重要的指標(biāo)就是籽粒破碎率。關(guān)于籽粒破碎率的研究，國(guó)外集中于20世紀(jì)60-90年代，與其大面積機(jī)械化生產(chǎn)的時(shí)間重疊[4，5]；國(guó)內(nèi)雖有陸續(xù)展開(kāi)，但主要集中在摘穗收獲中的破碎情況[6-8]，灌漿速率與脫水速率的相關(guān)關(guān)系[9-13]，以及不同機(jī)收農(nóng)機(jī)之間的差異與原理分析等[14-16]。以籽粒機(jī)收中的破碎率與籽粒含水量關(guān)系為切入點(diǎn)，研究籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響以及估計(jì)破碎率≤5% 情況下的籽粒含水量區(qū)間，旨為玉米適時(shí)收獲提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試玉米雜交種共8個(gè)，分別為鄭單958、先玉335、華美1號(hào)、迪卡517、迪卡516、聯(lián)創(chuàng)808、宇玉30和安玉308。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)8個(gè)玉米品種處理，2017年6月11日在安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院柏莊試驗(yàn)基地播種。小區(qū)面積48 m2（行長(zhǎng)5.0 m，行距0.6 m，16行/區(qū)），隨機(jī)區(qū)組排列，密度75 000株/hm2，3次重復(fù)。其他管理同大田常規(guī)。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1 不同時(shí)期的籽粒含水量和破碎率。分別在玉米授粉后第42天、第49天、第56天和第62天（收獲時(shí)）取樣，每次取2行，采用玉米小區(qū)脫粒機(jī)DSTAD（鐵嶺東升玉米品種實(shí)驗(yàn)中心生產(chǎn)）進(jìn)行脫粒。隨機(jī)取籽粒500 g左右，稱量鮮重（G1）；之后，放入烘箱內(nèi)烘干，晾涼后稱量干重（G2）。計(jì)算籽粒含水量〔（G1-G2）/G1×100%〕。并將烘干籽粒樣品中的破碎籽粒人工撿出，稱量破碎籽粒重（G3），計(jì)算籽粒破碎率（G3/G2×100%）。

1.2.2.2 8個(gè)材料整體的籽粒破碎率與籽粒含水量分析以及機(jī)收籽粒的含水量區(qū)間估計(jì)。對(duì)8個(gè)材料4次取樣的籽粒破碎率和籽粒含水量分別作為一個(gè)整體，對(duì)2個(gè)指標(biāo)進(jìn)行person相關(guān)性分析和回歸分析。然后，根據(jù)GB/T 21961—2008（玉米收獲機(jī)械 技術(shù)條件）規(guī)定的籽粒破碎率≤5% 要求，對(duì)機(jī)收籽粒的整體含水量區(qū)間進(jìn)行估計(jì)。

1.2.2.3 8個(gè)材料單獨(dú)的籽粒破碎率與籽粒含水量回歸分析以及機(jī)收籽粒的含水量區(qū)間估計(jì)。分別對(duì)每個(gè)材料的籽粒破碎率和籽粒含水量進(jìn)行回歸分析，根據(jù)回歸方程，計(jì)算各材料宜機(jī)收籽粒的含水量區(qū)間［Tmin，Tmax］；并根據(jù)其第56天到收獲時(shí)（第62天）的脫水速率（P62-56），對(duì)每個(gè)材料的適宜收獲時(shí)間（D）進(jìn)行估算。計(jì)算公式為：

式中，T62為授粉后第62天的籽粒含水量，T56為授粉后第56天的籽粒含水量，Tmin、Tmax分別為回歸方程預(yù)估籽粒破碎率≤5% 時(shí)籽粒含水量區(qū)間的最小值和最大值。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 利用Excel軟件計(jì)算各個(gè)時(shí)期的籽粒含水量和籽粒破碎率。利用SPSS Statistics 17.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析和回歸分析，采用Excel繪制相應(yīng)的回歸曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 8個(gè)材料籽粒含水量與籽粒破碎率的整體分析

2.1.1 相關(guān)性分析 整體的籽粒破碎率與籽粒含水量相關(guān)性分析結(jié)果（表1）顯示，二者相關(guān)系數(shù)為0.871；P約0.001，達(dá)到了極顯著水平。說(shuō)明籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響非常大。二者之間的相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平，可以進(jìn)行回歸分析，并進(jìn)行籽粒含水量估計(jì)。

表1 8個(gè)材料粒整體含水量與籽粒破碎率的相關(guān)系數(shù)和回歸分析系數(shù)的顯著性分析Table 1 Significance analysis of correlation coefficient and determination coefficient of grain moisture and breaking rate for 8 corn materials

2.1.2 回歸分析 將整體的籽粒破碎率（y）與籽粒含水量（x）進(jìn)行曲線回歸分析，結(jié)果（圖1）顯示，y=0.128x2-5.551x+63.564，R2=0.879；P約0.001，達(dá)到了極顯著水平。說(shuō)明該回歸方程成立，可以利用該方程根據(jù)籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率進(jìn)行有效預(yù)測(cè)。自變量籽粒含水量可以解釋因變量籽粒破碎率變化的87.9% ，由此可知，籽粒含水量是影響機(jī)收籽粒破碎率的主要因素。因此，籽粒含水量仍將是玉米宜機(jī)收育種的主要關(guān)注方向。

圖1 8個(gè)材料籽粒整體含水量與籽粒破碎率的回歸分析Fig.1 Regression analysis of grain moisture and grainbreaking rate of 8 corn materials

2.1.3 籽粒含水量區(qū)間估計(jì) 根據(jù)回歸方程式（y=0.128x2-5.551x+63.564）預(yù)測(cè)破碎率≤5% 時(shí)的相應(yīng)籽粒含水量區(qū)間，結(jié)果顯示，當(dāng)y≤0.05時(shí)，x的取值范圍為18.1-25.2。由此可知，籽粒含水量為18.1% -25.2% 時(shí)，籽粒破碎率不高于5% 。

2.2 8個(gè)材料籽粒含水量與籽粒破碎率的單獨(dú)回歸分析和籽粒含水量區(qū)間估計(jì)

分別對(duì)每個(gè)材料的籽粒破碎率和籽粒含水量進(jìn)行回歸分析，然后，計(jì)算各材料宜機(jī)收籽粒的含水量區(qū)間；并參照不同時(shí)期的籽粒含水量，對(duì)每個(gè)材料的適宜收獲時(shí)間進(jìn)行估算。結(jié)果（表2）顯示，不同材料宜機(jī)收籽粒的含水量區(qū)間和適宜收獲時(shí)間不盡相同。

表2 8個(gè)材料破碎率≤5% 的籽粒含水量區(qū)間估計(jì)以及不同時(shí)期的籽粒含水量和脫水速率Table 2 Interval prediction of grain moisture with the grain breaking rate≤5% ，grain moisture in different times and moisture losing rate

聯(lián)創(chuàng)808籽粒破碎率與籽粒含水量的曲線回歸方程為y=0.245 8x2-13.190 0x+188.360 0，R2=0.964 3。由此可知，對(duì)于聯(lián)創(chuàng)808而言，籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響達(dá)到了96.43% 。當(dāng)籽粒破碎率≤5% 時(shí)，對(duì)籽粒含水量的評(píng)估為無(wú)解。說(shuō)明該材料無(wú)法達(dá)到籽粒破碎率≤5% ，不適宜機(jī)收籽粒。

鄭單958籽粒破碎率與籽粒含水量的曲線回歸方程為y=0.467 3x2-27.609 0x+415.69 0，R2=0.988 1。由此可知，對(duì)于鄭單958而言，籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響達(dá)到了98.81% 。當(dāng)籽粒破碎率≤5% 時(shí)，對(duì)籽粒含水量的評(píng)估為無(wú)解。說(shuō)明該材料無(wú)法達(dá)到籽粒破碎率≤5% ，不適宜機(jī)收籽粒。

先玉335籽粒破碎率與籽粒含水量的曲線回歸方程為y=0.151 5x2-7.074 8x+87.213 0，R2=0.989 4。由此可知，對(duì)于先玉335而言，籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響達(dá)到了98.94% 。經(jīng)宜機(jī)收籽粒含水量區(qū)間估計(jì)，在籽粒含水量處于21.8% -24.9% 時(shí)籽粒破碎率≤5% 。經(jīng)宜機(jī)收天數(shù)的估計(jì)，先玉335從授粉后的第57天就可以進(jìn)行機(jī)械收獲，而且籽粒破碎率能夠達(dá)到≤5% 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

安玉308籽粒破碎率與籽粒含水量的曲線回歸方程為y=0.030 5x2-0.231 5x-5.700 9，R2=0.973 0。由此可知，對(duì)于安玉308而言，籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響達(dá)到了97.3% 。經(jīng)宜機(jī)收籽粒含水量區(qū)間估計(jì)，在籽粒含水量處于-15.3% -22.9% 時(shí)籽粒破碎率≤5% 。但是因?yàn)樽蚜：坎豢赡転樨?fù)值，所以，對(duì)安玉308而言，只要籽粒含水量達(dá)到22.9% 以下，就可以保證籽粒破碎率在5% 以下。經(jīng)宜機(jī)收天數(shù)的估計(jì)，安玉308從授粉后的第60天就可以進(jìn)行機(jī)械收獲，而且籽粒破碎率能夠達(dá)到≤5% 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

迪卡516籽粒破碎率與籽粒含水量的曲線回歸方程為y=0.025 4x2-0.192 6x-7.423 0，R2=0.985 4。由此可知，對(duì)于迪卡516而言，籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響達(dá)到了98.54% 。經(jīng)宜機(jī)收籽粒含水量區(qū)間估計(jì)，在籽粒含水量處于-18.6% -26.2% 時(shí)籽粒破碎率≤5% 。但是籽粒含水量不可能為負(fù)值，所以，對(duì)于迪卡516而言，只要籽粒含水量達(dá)到26.2% 以下，就可以保證籽粒破碎率在5% 以下。經(jīng)宜機(jī)收天數(shù)的估計(jì)，迪卡516從授粉后的第59天就可以進(jìn)行機(jī)械收獲，而且籽粒破碎率能夠達(dá)到≤5% 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

迪卡517籽粒破碎率與籽粒含水量的曲線回歸方程為y=0.099 6x2-4.381 8x+50.174 0，R2=0.999 1。由此可知，對(duì)于迪卡517而言，籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響達(dá)到了99.91% 。經(jīng)宜機(jī)收籽粒含水量區(qū)間估計(jì)，在籽粒含水量處于16.5% -27.5% 時(shí)籽粒破碎率≤5% 。從迪卡517最后3次的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，該材料在授粉后第49天時(shí)籽粒含水量已經(jīng)達(dá)到27.14% ，可以進(jìn)行機(jī)械收獲，而且籽粒破碎率能夠達(dá)到≤5% 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

華美1號(hào)籽粒破碎率與籽粒含水量的曲線回歸方程為y=0.077 2x2-2.615 7x+26.107 0，R2=0.998 6。由此可知，對(duì)于華美1號(hào)而言，籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響達(dá)到了99.86% 。經(jīng)宜機(jī)收籽粒含水量區(qū)間估計(jì)，在籽粒含水量處于13.3% -20.6% 時(shí)籽粒破碎率≤5% 。經(jīng)宜機(jī)收天數(shù)的估計(jì)，華美1號(hào)從授粉后的第58天就可以進(jìn)行機(jī)械收獲，而且籽粒破碎率能夠達(dá)到≤5% 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

宇玉30籽粒破碎率與籽粒含水量的曲線回歸方程為y=0.126 5x2-4.714 3x+45.924 0，R2=0.993 8。由此可知，對(duì)于宇玉30而言，籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響達(dá)到了99.38% 。經(jīng)宜機(jī)收籽粒含水量區(qū)間估計(jì)，在籽粒含水量處于13.8% -23.5% 時(shí)籽粒破碎率≤5% 。經(jīng)宜機(jī)收天數(shù)的估計(jì)，宇玉30從授粉后的第58天就可以進(jìn)行機(jī)械收獲，而且籽粒破碎率能夠達(dá)到≤5% 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

從8個(gè)材料籽粒破碎率與籽粒含水量的回歸方程及破碎率≤5% 的籽粒含水量區(qū)間求解表可以看出，每個(gè)材料擬合方程的R2均躍95% ，說(shuō)明對(duì)于每個(gè)材料而言，籽粒含水量對(duì)籽粒破碎率的影響都是相當(dāng)大的。因?yàn)樗胁牧厦摿Ｋ玫臋C(jī)器都是一致的，所以，在排除機(jī)器影響所帶來(lái)的誤差情況下，籽粒含水量是對(duì)籽粒破碎率影響最為直接的因素。

3 結(jié)論與討論

李少昆等[1]對(duì)全國(guó)16個(gè)玉米主產(chǎn)?。ㄊ?、區(qū)）2450組籽粒收獲樣本的破碎率統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，收獲時(shí)達(dá)到籽粒破碎率≤5% 國(guó)標(biāo)的樣本數(shù)僅占31.92% ；Waelti等[17]報(bào)道，在相同籽粒含水量條件下，具有機(jī)械損傷的籽粒其霉變速度較手工脫粒玉米快2-3倍，而且烘干費(fèi)用是無(wú)破碎籽粒的6-7倍。所以，破碎率高是當(dāng)前籽粒機(jī)械收獲需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

我們近幾年的研究結(jié)果顯示，收獲期籽粒含水量的遺傳力較高，在后代的遺傳中基因的加性效應(yīng)占居主導(dǎo)地位，不易受環(huán)境條件的影響，所以，進(jìn)行早代選擇的可靠性很大[18，19]。收獲時(shí)的籽粒含水量與父本的相關(guān)性大于與母本的相關(guān)性，早熟品種的脫水速率快于中熟品種，中熟品種的脫水速率快于中晚熟品種[20]。有關(guān)破碎率的影響因素及有關(guān)機(jī)理也在逐漸被大家認(rèn)識(shí)。

為了減少因?yàn)槊摿C(jī)不同帶來(lái)的誤差，本試驗(yàn)采用相同型號(hào)的脫粒機(jī)，讓破碎率的產(chǎn)生原因主要集中在品種本身和本試驗(yàn)研究的籽粒含水量上。本研究結(jié)果顯示，在脫粒機(jī)器一致的情況下，籽粒含水量與籽粒破碎率的相關(guān)性達(dá)到了極顯著水平。通過(guò)回歸分析發(fā)現(xiàn)，整體籽粒破碎率產(chǎn)生的原因中籽粒含水量可以解釋87.9% ，說(shuō)明籽粒含水量是影響籽粒破碎率最直接的因素，也是影響力最大的因素。所以，在今后的育種進(jìn)程中，籽粒含水量快速降低的材料依舊是關(guān)注的重點(diǎn)。

通過(guò)回歸方程進(jìn)行籽粒破碎率≤5% 的籽粒含水量區(qū)間預(yù)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于整體材料而言，當(dāng)籽粒含水量處于18.1% -25.2% 時(shí)，大部分材料可以達(dá)到機(jī)收國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。該結(jié)果可以用于指導(dǎo)實(shí)踐。收獲季節(jié)，可以通過(guò)測(cè)定籽粒含水量進(jìn)行是否收獲的判定。如果籽粒含水量在18.1% -25.2% ，那么就可以進(jìn)行機(jī)械收獲，且籽粒破碎率較低，從而獲得相對(duì)較高的收益。

通過(guò)對(duì)各個(gè)材料籽粒破碎率與籽粒含水量的回歸分析，獲得了各個(gè)材料適合收獲的籽粒含水量。結(jié)果顯示，鄭單958和聯(lián)創(chuàng)808無(wú)法達(dá)到籽粒破碎率≤5% 的情況，說(shuō)明這2個(gè)材料不適宜籽粒機(jī)收；先玉335宜機(jī)收籽粒的含水量為21.8% -24.9% ，從授粉后的第57天開(kāi)始即可進(jìn)行機(jī)械收獲；迪卡516宜機(jī)收籽粒的含水量為-18.6% -26.2% ，從授粉后的第59天開(kāi)始可以進(jìn)行機(jī)械收獲；迪卡517宜機(jī)收籽粒的含水量為16.5% -27.5% ，從授粉后的第49天開(kāi)始可以進(jìn)行機(jī)械收獲；華美1號(hào)宜機(jī)收籽粒的含水量為13.3% -20.6% ，從授粉后的第58天開(kāi)始可以進(jìn)行機(jī)械收獲；宇玉30宜機(jī)收籽粒的含水量為13.8% -23.5% ，從授粉后的第58天開(kāi)始可以進(jìn)行機(jī)械收獲；安玉308宜機(jī)收籽粒的含水量為-15.3% -22.9% ，從授粉后的第60天開(kāi)始可以進(jìn)行機(jī)械收獲。數(shù)據(jù)分析顯示，迪卡517是本試驗(yàn)8個(gè)材料中最快達(dá)到籽粒破碎率≤5% 機(jī)收要求的玉米品種。

籽粒含水率與破碎率之間呈極顯著的正相關(guān)，水分偏高是導(dǎo)致機(jī)收籽粒破碎率高的主要原因。20世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)玉米育種主要是圍繞高產(chǎn)目標(biāo)進(jìn)行的，且以傳統(tǒng)人工收獲為主，收獲時(shí)籽粒含水量不是關(guān)鍵因素。而當(dāng)機(jī)械化收獲成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的大趨勢(shì)時(shí)，傳統(tǒng)選育品種的高稈稀植大穗、生育期長(zhǎng)的特點(diǎn)成為了機(jī)收的主要矛盾，加上脫水性狀的復(fù)雜性，因此，機(jī)收品種相關(guān)研究和材料創(chuàng)新進(jìn)展較慢。目前，在我國(guó)許多玉米產(chǎn)區(qū)，收獲時(shí)籽粒含水率通常在30% -40% ，難以實(shí)現(xiàn)籽粒機(jī)械直收，并且易導(dǎo)致堆積晾曬過(guò)程中發(fā)生霉變，影響玉米品質(zhì)。因此，玉米收獲時(shí)的籽粒水分含量已經(jīng)成為一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)性狀。今后，應(yīng)注重選育早熟、籽粒脫水快、收獲時(shí)籽粒含水量低的品種。這是各玉米產(chǎn)區(qū)推廣籽粒機(jī)械收獲技術(shù)的前提。