張 昊， 郝春雷， 董 喆， 鄭 偉， 邊麗梅， 張麗妍， 慈艷華， 孟繁盛

(赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院， 內(nèi)蒙古 赤峰 024031)

玉米是世界重要的糧食作物，還是重要的飼料、工業(yè)原料和新興的能源作物。玉米也是內(nèi)蒙古自治區(qū)第一大糧食作物，2017年內(nèi)蒙古自治區(qū)玉米種植面積達(dá)到371.6萬(wàn)hm2，占內(nèi)蒙古自治區(qū)糧食作物種植面積的54.8%，產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的76.74%[1]。近年來(lái)，制約我國(guó)玉米生產(chǎn)發(fā)展的主要瓶頸是機(jī)械收獲，特別是籽粒直收。目前，我國(guó)玉米機(jī)械收獲主要以摘穗為主，直接粒收比例不足5%，主要分布在新疆、黑龍江和內(nèi)蒙古東北部玉米產(chǎn)區(qū)[2]。玉米籽粒收獲能一次完成玉米收割、脫粒，減少了晾曬、脫粒等環(huán)節(jié)，既省時(shí)又省力，還可以大大減輕農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度，降低勞動(dòng)力投入，節(jié)約生產(chǎn)成本[3]。玉米機(jī)械粒收質(zhì)量問(wèn)題，如雜質(zhì)率、破碎率、落粒率、落穗率等指標(biāo)是限制籽粒直收發(fā)展的主要因素[4-5]。研究表明，破碎率與籽粒含水率顯著正相關(guān)，隨著含水率增大而增大[6-7]，從而影響機(jī)械收獲質(zhì)量。籽粒含水量與籽粒生理成熟后的脫水速率密切相關(guān)[8-9]，且品種間差異顯著[10-11]；溫度和光照與收獲期籽粒含水量也呈極顯著正相關(guān)[12]；倒伏、倒折在造成產(chǎn)量損失的同時(shí)還影響機(jī)械收獲效率[13]。本研究選擇內(nèi)蒙古中東部地區(qū)的主栽品種和苗頭品種為試材，分析影響玉米籽粒直收質(zhì)量的指標(biāo)(籽粒含水量、破損率、雜質(zhì)率等)，篩選出適合該地區(qū)玉米籽粒機(jī)械化收獲的玉米品種，推動(dòng)玉米機(jī)械化籽粒直收技術(shù)的普及推廣，并為玉米產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和競(jìng)爭(zhēng)力的提升提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017—2018年連續(xù)2個(gè)生長(zhǎng)季在赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院10號(hào)試驗(yàn)基地(41.30°N，118.87°E)開(kāi)展田間試驗(yàn)。以目前生產(chǎn)中表現(xiàn)較好的玉米品種為試驗(yàn)材料，采用隨機(jī)排列法，種植方式為全膜雙壟溝播膜下滴灌，小區(qū)面積21.6 m2，2次重復(fù)，小區(qū)周圍設(shè)4行保護(hù)行。機(jī)械覆膜施肥，肥料為硫包衣緩控釋肥(N∶P2O5∶K2O=25∶15∶10)，施用量600 kg·hm-2，點(diǎn)播器人工種植，密度75 000株·hm-2。2017年5月10日播種，9月29日收獲；2018年5月16日播種，10月23日收獲。2年降雨量和積溫分別為352.3 mm、2 930.9 ℃和330.3 mm、3 164.3 ℃。供試品種見(jiàn)表1。

1.2 測(cè)試方法

1.2.1人工測(cè)產(chǎn)與籽粒含水量測(cè)定方法

先玉335、利禾1、京科968于生理成熟期前5 d開(kāi)始在每小區(qū)隨機(jī)取5個(gè)果穗，直收直脫，測(cè)定籽粒含水量，每5 d測(cè)定1次，共計(jì)8次。其余品種在成熟期和收獲期測(cè)定籽粒含水量。收獲期，每小區(qū)收獲中間4行，調(diào)查收獲面積內(nèi)的總株數(shù)、雙穗數(shù)、空桿數(shù)、落穗數(shù)；人工摘穗，測(cè)定全部收獲穗的穗鮮重；同步進(jìn)行機(jī)械脫粒，測(cè)定粒鮮重、籽粒含水量(重復(fù)3次)，隨機(jī)取樣測(cè)定雜質(zhì)重、破碎粒重、破損粒重，分別計(jì)算其比率。

表1 2017年和2018年供試的玉米品種

年度參試品種合計(jì)/個(gè)2017迪卡159金艾130金科玉3306利禾5號(hào)金園5號(hào)京科968利禾3西蒙6號(hào)金科玉3308KD5112秋樂(lè)368農(nóng)華101利禾503號(hào)大民3307先玉1213NK718豐田101號(hào)農(nóng)富99先玉1331種星618五谷704金園15CF22號(hào)華農(nóng)887大豐30號(hào)種星7號(hào)五谷568吉農(nóng)大401P6512赤單228登海618先玉335五谷318利禾1號(hào)MC703利禾6362018先玉335地樂(lè)3號(hào)宏博701和新9秋樂(lè)368澤億1號(hào)利禾1號(hào)宏博691LH501五谷704登海618西蒙175京科968地樂(lè)2號(hào)博金100DF617農(nóng)華101R5156迪卡159LH502富成265DF607郁青257P6512利禾5豐田608金科玉3308KD5112金園5豐田101五谷31831

注：加粗品種為2年共有品種。

1.2.2統(tǒng)計(jì)分析方法

數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析采用Excel 2010軟件和SPSS 20.0軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時(shí)期收獲玉米籽粒含水率的變化

從圖1可以看出，生理成熟期所有品種的籽粒含水量都高于25%，其中，迪卡159和五谷318的籽粒含水量分別為26.05%和25.2%；到收獲期(10月23日)，所有品種的籽粒含水量都低于25%，除個(gè)別品種外籽粒含水量都低于20%，籽粒含水量介于20%～25%之間的品種有京科968、澤億1號(hào)、西蒙175、郁青257和和新9。

圖1 不同生育時(shí)期籽粒含水量比較

對(duì)不同品種、不同時(shí)期籽粒含水量分析如圖2所示，3個(gè)品種分別為先玉335、利禾1、京科968，籽粒含水量均隨生育進(jìn)程的推遲呈線性下降趨勢(shì)，決定系數(shù)分別為0.939 0、0.906 5和0.917 5。

在不同年份和供試品種條件下，2年品種篩選試驗(yàn)的結(jié)果如圖3所示，2017年收獲時(shí)間為9月29日，36個(gè)品種的平均籽粒含水量為24.58%；2018年收獲時(shí)間為10月23日，31個(gè)品種的平均籽粒含水量為18.34%，說(shuō)明玉米籽粒含水率總體隨收獲時(shí)間的推遲呈下降趨勢(shì)。67個(gè)供試品次籽粒含水率≤28%的有65個(gè)，占97%；≤25%的有53個(gè)，占79.1%。

圖2 先玉335、利禾1、京科968不同時(shí)期籽粒含水量變化

圖3 不同收獲時(shí)期玉米籽粒含水量

2.2 玉米產(chǎn)量和籽粒含水率的品種分類

表3 玉米機(jī)械粒收適宜品種的表現(xiàn)

品種年份播種日期/(月-日)收獲日期/(月-日)播種—收獲天數(shù)/d收獲時(shí)籽粒含水量/%倒伏率/%倒折率/%產(chǎn)量/(kg·hm-2)登海618201705-1009-2914221.38—0.6016618.5201805-1610-2316019.051.61.9014047.5迪卡159201705-1009-2914224.40——17095.5201805-1610-2316016.65—1.2014929.5金科玉3308201705-1009-2914224.05—3.1014971.5201805-1610-2316017.900.61.3015415.5利禾1201705-1009-2914223.500.83.715730.5201805-1610-2316018.551.61.9014250.0豐田101201705-1009-2914228.00—4.9015096.0201805-1610-2316019.50—2.9014971.5先玉335(ck1)201705-1009-2914223.356.80.8015687.0201805-1610-2316016.6010.42.6012885.0京科968(ck2)201705-1009-2914231.45—4.2010839.0201805-1610-2316022.35100—11440.5

67個(gè)供試玉米品次的籽粒含水量和產(chǎn)量結(jié)果見(jiàn)圖4，其中平均籽粒含水量為21.46%，平均產(chǎn)量為13 939.5 kg·hm-2，參試品種籽粒含水量和產(chǎn)量之間總體不存在顯著相關(guān)關(guān)系。將2年67個(gè)品次的試驗(yàn)結(jié)果利用籽粒含水量和產(chǎn)量2個(gè)指標(biāo)和雙向平均作圖法進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)[3]，結(jié)果表明，位于第Ⅰ象限的品種21個(gè)，占31.3%；位于第Ⅱ象限的品種14個(gè)，占20.9%；位于第Ⅲ象限的品種20個(gè)，占29.9%；位于第Ⅳ象限的品種12個(gè)，占17.9%。

圖4 供試玉米品種籽粒含水量與產(chǎn)量分布圖

2.3 適宜機(jī)械粒收玉米品種的篩選

根據(jù)產(chǎn)量水平和籽粒含水量雙向平均作圖結(jié)果進(jìn)行品種篩選，結(jié)果顯示，登海618在2年試驗(yàn)中均處于第Ⅰ象限，穩(wěn)定表現(xiàn)出產(chǎn)量高于平均值、含水量低于平均值，可以作為適宜機(jī)械粒收品種。

2年中處于第Ⅱ象限和第Ⅰ象限的品種有4個(gè)，分別為迪卡159、金科玉3308、利禾1和豐田101，可作為較適宜機(jī)械粒收品種。在2017年，這4個(gè)品種處在第Ⅰ象限是因?yàn)槭斋@期較早，如果適當(dāng)延長(zhǎng)收獲期，籽粒含水量能降到均值以下。

2.4 籽粒含水率與主要收獲質(zhì)量指標(biāo)之間的相關(guān)性

籽粒含水量、破碎率、雜質(zhì)率和破損率之間的相關(guān)分析結(jié)果(表2)表明，籽粒破碎率、破損率和雜質(zhì)率與籽粒含水量之間均呈極顯著正相關(guān)，其中破損率和破碎率與籽粒含水量的關(guān)系最密切，說(shuō)明籽粒含水量是影響玉米機(jī)械粒收質(zhì)量的主要因素。破碎率與破損率也呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。雜質(zhì)率和破損率也呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

表2 籽粒含水量與雜質(zhì)率、破損率和破碎率間的相關(guān)系數(shù)

指標(biāo)雜質(zhì)率破損率破碎率籽粒含水量雜質(zhì)率1破損率0.192*1破碎率0.0610.709**1籽粒含水量0.253**0.660**0.502**1

注：“*”在0.05 水平上差異顯著，“**”在0.01 水平上差異顯著。

2.5 適宜機(jī)械粒收玉米品種的表現(xiàn)

由表3可知，宜機(jī)收品種產(chǎn)量與對(duì)照品種先玉335產(chǎn)量相當(dāng)，籽粒含水量相當(dāng)。2018年受大風(fēng)天氣影響，先玉335和京科968發(fā)生不同程度的倒伏和倒折，各個(gè)宜機(jī)收品種的產(chǎn)量均高于對(duì)照品種先玉335和京科968。

2.6 玉米生理成熟期后的田間站稈晾曬脫水

2018年供試的31個(gè)品種收獲時(shí)平均籽粒含水量已下降到18.34%。熟期最早的利禾5于9月17日達(dá)到生理成熟，在10月23日收獲時(shí)，經(jīng)過(guò)田間站稈晾曬36 d，籽粒含水量已經(jīng)下降至15.65%；生育期最長(zhǎng)的澤億1號(hào)于9月29日達(dá)到生理成熟，至10月23日收獲，站稈晾曬24 d，籽粒含水量也下降到了20.2%，處于適合機(jī)械化粒收的籽粒含水量范圍。

表4 2018年供試玉米生理成熟期與收獲時(shí)籽粒含水量

品種生理成熟期/月-日籽粒含水量/%生理成熟至收獲持續(xù)時(shí)間/d先玉33509-1816.6035利禾1號(hào)09-2218.5531京科96809-2822.3525迪卡15909-2416.6529利禾509-1715.6536秋樂(lè)36809-2817.1025登海61809-2119.0532農(nóng)華10109-2219.2031KD511209-1919.0034地樂(lè)3號(hào)09-2717.5026宏博69109-2119.7532地樂(lè)2號(hào)09-1916.6534LH50209-2016.1033豐田60809-2818.5525澤億1號(hào)09-2920.2024西蒙17509-2220.2531R515609-2018.0533郁青25709-2620.8027宏博70109-2619.8027LH50109-2819.2025博金10009-2719.9526富成26509-1817.6535金科玉330809-1817.9035五谷31809-2114.7032P651209-2516.0528豐田10109-2519.5028金園509-2618.3027和新909-2220.5531五谷70409-1816.9035DF61709-2017.5533DF60709-2818.4025

3 結(jié)論與討論

玉米收獲時(shí)籽粒含水量影響機(jī)械收獲質(zhì)量，在增加籽粒破碎率、雜質(zhì)率和損失率的同時(shí)增加烘干、貯藏和運(yùn)輸成本，易引起霉變，從而影響玉米品質(zhì)。研究表明，籽粒含水量在17%～25%時(shí)最適宜機(jī)械粒收[4,14-15]，破碎率、雜質(zhì)率和損失率等機(jī)收質(zhì)量指標(biāo)較高。據(jù)此，在本研究條件下，根據(jù)產(chǎn)量水平和籽粒含水量雙向平均作圖結(jié)果進(jìn)行品種篩選，期望篩選出產(chǎn)量高、籽粒含水量低的品種。

目前，燕山北部丘陵溫?zé)釁^(qū)生產(chǎn)中主要種植品種在9月下旬至10月初達(dá)到完全生理成熟，經(jīng)過(guò)3～5周的田間站稈脫水，在10月下旬籽粒含水量已降到25%以下，完全適合機(jī)械化粒收，本研究篩選出登海618、迪卡159、金科玉3308、利禾1和豐田101，可作為適宜機(jī)械粒收品種。而在本研究中僅開(kāi)展了1年試驗(yàn)且表現(xiàn)較好，其中包括產(chǎn)量高、籽粒含水量低的品種地樂(lè)3號(hào)、澤億1號(hào)、西蒙175、宏博701、博金100、和新9和DF 607，但由于上述品種只經(jīng)過(guò)1年測(cè)試，其穩(wěn)定性需進(jìn)一步試驗(yàn)。通過(guò)本研究表明，在不改變熟期的前提下可以通過(guò)適當(dāng)延長(zhǎng)采收期即能達(dá)到機(jī)械粒收的標(biāo)準(zhǔn)，而再此基礎(chǔ)上就需要關(guān)注后期莖稈衰老和抗玉米螟、莖腐病品種的選育，以及控制倒伏與落穗等問(wèn)題。