姜春霞，楊 柯，張冬梅，張 偉，劉化濤，翟廣謙，劉恩科

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，有機(jī)旱作山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黃土高原東部旱作節(jié)水技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031）

玉米是山西省種植面積最大、產(chǎn)量最高的糧食作物[1]，2016 年山西玉米種植面積162.5 萬hm2，占山西省糧食作物種植面積的50.1%，總產(chǎn)量占山西省糧食總產(chǎn)量的67.4%[2]，玉米在糧食增產(chǎn)及確保糧食安全方面發(fā)揮著重要作用。目前，山西中晚熟區(qū)玉米生產(chǎn)中耕地、播種環(huán)節(jié)已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，而最繁重的收獲環(huán)節(jié)仍以機(jī)械或人工收穗為主，不僅需投入大量的人力勞動，且摘穗后需晾曬、脫粒后才能安全入庫。隨著農(nóng)村勞動力老齡化加劇以及勞動力成本的增加，玉米收獲環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的需求越來越大。有研究人員對玉米人工收穗、機(jī)械收穗、機(jī)械收粒等收獲方式的用工環(huán)節(jié)和成本投入進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，玉米籽粒機(jī)械直收技術(shù)最為高效快捷，是一項(xiàng)節(jié)省工序、省時省力、節(jié)本增效、適應(yīng)玉米產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需求的收獲方式[3-4]。玉米機(jī)械粒收是利用聯(lián)合收獲機(jī)摘穗、脫粒一次完成的收獲方式，現(xiàn)僅在新疆、黑龍江3～5 積溫帶和內(nèi)蒙古東北部等玉米產(chǎn)區(qū)推廣應(yīng)用[5]，玉米籽粒破碎率偏高、收獲質(zhì)量差是當(dāng)前制約我國各地機(jī)械粒收技術(shù)推廣的主要問題[6]。研究結(jié)果表明，籽粒含水率與機(jī)收質(zhì)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系[6-8]。山西省種植的玉米品種多而雜，多種植生育期較長的品種以獲得高產(chǎn)，缺乏適宜籽粒機(jī)收的品種，加之成熟時籽粒含水率偏高，導(dǎo)致籽粒機(jī)收難以適應(yīng)，收獲的玉米商品品質(zhì)差。因此，篩選抗倒、籽粒脫水快、收獲期籽粒含水率低的品種成為推動山西玉米籽粒機(jī)收發(fā)展的重要途徑。

本研究選用13 個玉米品種，通過對不同品種的生育進(jìn)程、農(nóng)藝性狀、籽粒含水率、籽粒灌漿脫水特性、產(chǎn)量、機(jī)收質(zhì)量進(jìn)行比較與分析，篩選出適合山西中晚熟春玉米區(qū)宜粒收的品種，為山西玉米籽粒機(jī)收技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016 年在山西省定襄縣（國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)）神山鄉(xiāng)鎮(zhèn)安寨實(shí)施，該區(qū)多年平均玉米生育期活動積溫3 197.1 ℃，5—9 月多年平均降水329.5 mm，為忻州盆地中晚熟玉米區(qū)，試驗(yàn)區(qū)玉米生育期氣溫及降水情況如表1 所示。

表1 玉米生育期月均氣溫和降水量

1.2 試驗(yàn)材料

供試13 個春玉米品種分別為先玉335、金博士782、先玉1622、金科玉3306、強(qiáng)盛336、威卡1128、先達(dá)501、蠡試537、盛玉167、天和5 號、和育301、先玉1213、荃研11 號，以先玉335 為對照。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每個品種分別設(shè)置了大區(qū)（4.8 m×110 m＝528 m2）和小區(qū)（2.4 m×6.7 m＝16 m2）試驗(yàn)，大區(qū)試驗(yàn)采用間比法設(shè)計(jì)，隨機(jī)區(qū)組排列；小區(qū)試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)3 次重復(fù)。試驗(yàn)采用等行距種植，行距60 cm，大區(qū)于5 月2 日機(jī)械播種，每小區(qū)8 行，9 月27 日機(jī)械收粒，小區(qū)為5 月2 日人工點(diǎn)播，每小區(qū)4 行，10 月2 日人工收獲。留苗密度均為7.5 萬株/hm2。田間管理同大田。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

1.4.1 生育期記載 記載并調(diào)查不同玉米品種的播種期、出苗期、拔節(jié)期、吐絲期、生理成熟期和收獲期。

1.4.2 株高、穗位高測定 在玉米吐絲散粉后，小區(qū)試驗(yàn)選取連續(xù)10 株，調(diào)查株高、穗位高。

1.4.3 倒伏、倒折率測定 機(jī)械收獲前，每個品種調(diào)查3 個點(diǎn)，每個點(diǎn)調(diào)查10 m 雙行，記錄總株數(shù)、倒折株數(shù)、倒伏株數(shù)，計(jì)算倒折率、倒伏率。

1.4.4 產(chǎn)量、機(jī)收質(zhì)量、籽粒含水率測定 待各玉米品種生理成熟后，于9 月27 日采用由小麥?zhǔn)斋@機(jī)改裝的福田雷沃谷神GE50 進(jìn)行全小區(qū)機(jī)械直收籽粒，并計(jì)產(chǎn)。在機(jī)械收獲后的樣段選取3 個點(diǎn)，每個樣點(diǎn)選取2 m 長1 個割幅寬（4 行，2.4 m 寬），收集每個樣點(diǎn)的落穗和落粒，計(jì)算落穗損失率和落粒損失率。

從收割機(jī)儲糧倉內(nèi)取收獲籽粒樣品2 kg，用PM-8188 谷物水分儀測定籽粒含水率，5 次重復(fù)，取其平均值，然后手工分揀完整籽粒和破碎粒以及雜質(zhì)，按質(zhì)量計(jì)算籽粒破碎率和雜質(zhì)率。

1.4.5 灌漿及脫水速率測定 吐絲后25 d，每隔10 d，小區(qū)試驗(yàn)的每個品種各取5 穗，取穗中部100 粒玉米籽粒，稱鮮質(zhì)量，將籽粒樣品在80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱籽粒干質(zhì)量。

籽粒含水率＝（鮮質(zhì)量－干質(zhì)量）/鮮質(zhì)量×100% （1）

籽粒脫水速率＝（第n 次籽粒含水率－第n＋1次籽粒含水率）/間隔天數(shù) （2）

籽粒灌漿速率＝（第n 次籽粒干質(zhì)量－第n＋1次籽粒干質(zhì)量）/間隔天數(shù) （3）

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 和SPSS 13.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同玉米品種特性比較

由表2 可知，13 個品種均屬晚熟品種，平均生育期為141 d，生育期變幅為139～144 d，比對照先玉335 早熟的品種有8 個，其中，先玉1622、和育301、威卡1128、盛玉167 生育期均為139 d，比對照早2 d，先玉1213、荃研11 號、強(qiáng)盛336、蠡試537生育期均為140 d，比對照早1 d，與對照生育期相同的品種為天和5 號、金博士782，較對照生育期長的品種為金科玉3306 和先達(dá)501。

表2 不同玉米品種特性比較

不同玉米品種的株高、穗位高存在差異。13 個品種的平均株高為303.2 cm，平均穗位高為117.4 cm，株高的變幅為248.0～329.5 cm，穗位高的變幅為96.0～126.0 cm。荃研11 號的穗位高低于其他品種，其余12 個品種的穗位高差異不顯著（表2）。

先玉335（CK）的倒伏倒折率為32.7%，參試的其他12 個品種倒伏倒折率均低于先玉335。和育301、先玉1622、天和5 號、荃研11 號、金科玉3306倒伏倒折率＜8%，且主要以倒折為主；其余7 個品種的倒伏倒折率均＞8%，其中，金博士782、強(qiáng)盛336 的倒伏率高于倒折率，威卡1128、先達(dá)501、盛玉167、先玉1213 的倒折率高于倒伏率。2016 年7 月試驗(yàn)區(qū)域降水240 mm，是多年平均降水83.3 mm的2.9 倍，加之雨后的高溫，導(dǎo)致莖腐病大面積發(fā)生。在極端的氣象條件下，仍有少數(shù)品種表現(xiàn)優(yōu)異，和育301、先玉1622、天和5 號、荃研11 號、金科玉3306 的倒伏倒折率低于其他品種，分別為2.4%，2.5%，2.6%，3.4%，3.9%。和育301、先玉1622、天和5 號、荃研11 號、金科玉3306 的抗倒性優(yōu)于其他品種。

2.2 不同玉米品種灌漿及脫水特性比較

2.2.1 籽粒干質(zhì)量及灌漿速率 由表3 可知，不同玉米品種的百粒質(zhì)量隨著生育進(jìn)程逐漸增加；各品種百粒質(zhì)量在授粉后45 d 內(nèi)快速增加，后期緩慢上升；在籽粒灌漿期，威卡1128、荃研11 號、和育301 的百粒質(zhì)量始終高于先玉335，金科玉3306 的百粒質(zhì)量在授粉后35～65 d 高于先玉335，先玉1622 的百粒質(zhì)量在授粉后45～65 d 高于先玉335。從授粉后25 d 至生理成熟，各品種的平均灌漿速率表現(xiàn)不同，灌漿速率高于平均值的品種有威卡1128、蠡試537、和育301、金科玉3306、先玉1622、金博士782、先玉1213、荃研11 號。

表3 玉米灌漿期籽粒干質(zhì)量及灌漿速率比較

續(xù)表3

2.2.2 籽粒含水率及脫水速率 表4 為不同玉米品種授粉后25～65 d 籽粒含水率變化及生理成熟后28 d 的平均籽粒脫水速率。結(jié)果表明，隨著時間的推移，不同玉米品種籽粒含水率呈下降趨勢。授粉后45 d 內(nèi)，各品種的籽粒含水率下降較快，45 d后下降速率變慢。生理成熟時（授粉后65 d），各品種的平均籽粒含水率為24.1%，金博士782、金科玉3306、先玉1622 的籽粒含水率顯著高于其他品種。但生理成熟后28 d，金博士782、金科玉3306、先玉1622 的平均籽粒脫水速率顯著高于其他品種。

表4 不同玉米品種籽粒含水率及脫水速率比較

2.3 適宜山西中晚熟玉米區(qū)籽粒機(jī)收品種初步篩選

以對照先玉335 的產(chǎn)量、適宜機(jī)械粒收的籽粒含水率25%[7，9-10]為標(biāo)準(zhǔn)對參試的12 個品種分類，位于第Ⅱ象限的品種表現(xiàn)為單產(chǎn)水平高、籽粒含水率低的類型，分別為和育301、先玉1622、蠡試537、威卡1128，較對照分別增產(chǎn)9.1%，6.2%，5.1%，2.1%，收獲時籽粒含水率均低于25%；位于第Ⅰ象限的品種表現(xiàn)為單產(chǎn)水平高、籽粒含水率也高的品種，為金科玉3306，較對照增產(chǎn)15.1%，但籽粒含水率是參試品種中最高的，為29.56%；位于第Ⅲ，Ⅳ象限的品種表現(xiàn)為單產(chǎn)水平低于對照、籽粒含水率介于17.4%～26.7%，產(chǎn)量由高到低的為天和5 號、荃研11 號、金博士782、先達(dá)501、盛玉167、先玉1213、強(qiáng)盛336（圖1）。

2.4 不同玉米品種籽粒機(jī)收性狀比較

分析籽粒機(jī)械收獲質(zhì)量發(fā)現(xiàn)，不同品種間籽粒破碎率、雜質(zhì)率和產(chǎn)量損失率之間存在明顯差異。由表5 可知，籽粒破碎率均值為5.8%，變幅為4.3%～7.5%，和育301、先達(dá)501、先玉1622、盛玉167、威卡1128 籽粒破碎率符合《玉米收獲機(jī)械技術(shù)條件（GB/T 21961—2008）》中規(guī)定≤5%的要求；籽粒含雜率均值為1.2%，各個品種的籽粒含雜率均符合國標(biāo)（GB/T 21961—2008）》中規(guī)定≤3%的要求；各個品種的機(jī)收產(chǎn)量損失以果穗損失為主，落粒損失率顯著低于落穗損失率，產(chǎn)量損失率均值為9.86%，變幅為1.4%～30.0%，其中，荃研11 號、先玉1622、金科玉3306、和育301、先玉1213、天和5 號的產(chǎn)量損失率符合國標(biāo)（GB/T 21961—2008）》中規(guī)定≤5%的要求，其他品種不符合≤5%的要求，尤以對照先玉335 的產(chǎn)量損失率最高，為30.0%。綜合分析可知，和育301、先玉1622 的籽粒破碎率、雜質(zhì)率和產(chǎn)量總損失率均符合《玉米收獲機(jī)械技術(shù)條件（GB/T 21961—2008）》中規(guī)定的要求。

表5 不同玉米品種籽粒機(jī)械收獲性狀比較 %

3 結(jié)論與討論

前人針對不同區(qū)域特點(diǎn)對玉米機(jī)械粒收開展了大量研究，采用籽粒含水率和單產(chǎn)2 個重要指標(biāo)按雙向平均法對不同玉米品種分類，在吉林省遴選出產(chǎn)量高于平均值、含水率低于平均值的品種[10]；在北疆地區(qū)篩選出適宜熱量資源豐富地區(qū)種植的籽粒含水率低、單產(chǎn)水平高的品種，適宜熱量資源偏少地區(qū)種植的早熟脫水快、產(chǎn)量低于平均值的品種[11]。朱春生等[12]對洞庭湖區(qū)機(jī)收夏玉米品種研究表明，7 個供試品種均未達(dá)到機(jī)收質(zhì)量技術(shù)要求。大量研究結(jié)果均表明，收獲時玉米籽粒含水率高是影響玉米籽粒機(jī)收質(zhì)量的主要原因[13-17]，因地制宜地篩選出適宜當(dāng)?shù)氐牧Ｊ掌贩N，充分發(fā)揮品種的產(chǎn)量潛力，是玉米粒收技術(shù)推廣應(yīng)用亟待解決的重要問題。

在山西中晚熟玉米區(qū)，玉米生理成熟在9 月25 日前后，9 月25 日至10 月10 日之間多年日均氣溫均高于10 ℃，熱量資源較充足，有足夠的時間供籽粒脫水。本研究以先玉335 為對照，對不同玉米品種的植株性狀、籽粒灌漿脫水特性進(jìn)行分析，結(jié)果表明，和育301、先玉1622 的倒伏倒折率顯著低于其他品種，灌漿速率高于對照，先玉1622 在生理成熟后籽粒脫水速率達(dá)0.67%/d，有利于生理成熟后籽粒含水率的快速降低。以對照先玉335 的產(chǎn)量及25%的籽粒含水率為標(biāo)準(zhǔn)對參試品種進(jìn)行分類，和育301、先玉1622 的產(chǎn)量高于對照，生理成熟后10 d 籽粒含水率低于25%，產(chǎn)量分別為12 127.07，11 806.48 kg/hm2，較對照分別增產(chǎn)9.1%，6.2%，機(jī)收質(zhì)量符合《玉米收獲機(jī)械技術(shù)條件（GB/T 21961—2008）》中的要求。

金科玉3306 的倒伏倒折率低，為單產(chǎn)水平高、籽粒含水率也高的品種，較對照增產(chǎn)15.1%，籽粒含水率為29.56%，但其生理成熟后籽粒脫水速率高，可通過延長站稈時間使其籽粒含水率降至適宜粒收的水平，也可作為有潛力的粒收推薦品種。前人研究也表明，隨站稈時間的延長，玉米倒伏顯著增加[18]，增加了機(jī)收的落穗損失，降低了機(jī)械粒收速度，導(dǎo)致機(jī)收質(zhì)量下降[19]。因此，在山西中晚熟玉米區(qū)，培育和篩選脫水快的品種有利于及時收獲，降低烘干成本，還可避免田間站稈晾曬期間的倒伏、落穗的風(fēng)險(xiǎn)。

本試驗(yàn)結(jié)果僅反映供試品種在當(dāng)年試驗(yàn)條件下的測試指標(biāo)情況，各品種在不同年份條件下的抗病性、抗倒性、產(chǎn)量穩(wěn)定性等還有待于進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。