續(xù)創(chuàng)業(yè) 張建軍 周 剛 張鎧鵬 朱曉惠 王甲璽黨翼趙剛王磊李尚中樊廷錄

（1平?jīng)鍪修r(nóng)業(yè)科學(xué)院，744000，甘肅平?jīng)觯?甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，730070，甘肅蘭州）

玉米是甘肅省第一大糧食作物，播種面積和總產(chǎn)量分別占全省的38%和50%。其中2021年隴東旱塬玉米播種面積達28.7萬hm2（430萬余畝），總產(chǎn)量達133萬t，此區(qū)域仍然作為確保甘肅省糧食安全和飼料糧安全的“壓艙石”。機械收獲是破解我國玉米高成本和低效益的關(guān)鍵[1]，籽粒直收正在成為玉米機械收獲的發(fā)展方向[2]。當(dāng)前甘肅省玉米收獲方式以機械穗收為主，收穗后還要人工進行果穗剝皮、脫粒、晾曬和籽粒再晾曬等環(huán)節(jié)，費時、費力、耗能且成本高，若遇連陰雨天氣易發(fā)生霉變，降低玉米品質(zhì)[3-4]。近年來，玉米機械粒收技術(shù)在國內(nèi)外迅速發(fā)展，實現(xiàn)了玉米籽粒田間直收，節(jié)省了收穗后再脫粒過程，節(jié)本增效[5-6]。但是，籽粒直收技術(shù)對玉米品種提出了更高要求，隴東旱塬區(qū)目前種植的品種仍然以高稈、大穗和稀植型為主，且生育期長、抗倒伏能力差、籽粒灌漿后期脫水速率慢，玉米收獲前（生理成熟后約20d，含水量＞30%）籽粒水分含量高和機收質(zhì)量差等問題已成為玉米籽粒機械直收技術(shù)的瓶頸。玉米機械粒收技術(shù)處于領(lǐng)先水平的美國，其目前廣泛推廣種植的機械粒收品種大多具有株型緊湊、耐密植、抗倒伏、生育期短、籽粒脫水速率快和收獲時含水率低等突出特點，尤其是收獲時籽粒含水率一般可下降至15%～20%[7-8]。因此，篩選中早熟、耐密、抗倒伏和籽粒脫水快的品種是機械粒收技術(shù)推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

本研究主要針對隴東旱塬區(qū)開展適宜機械粒收玉米新品種的篩選，通過測試不同品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、收獲期含水率等指標(biāo)，并結(jié)合機械粒收作業(yè)的質(zhì)量指標(biāo)評價，篩選出適宜隴東旱塬區(qū)機械粒收的玉米新品種，為區(qū)域機械粒收技術(shù)的大面積推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019-2021年在甘肅省平?jīng)鍪袥艽h平?jīng)鲛r(nóng)業(yè)科學(xué)院高平試驗站（107°49′39″E，35°28′81″N）進行，土壤為發(fā)育良好的覆蓋黑壚土，多年平均降水量583.5mm，年降雨量的60%以上主要集中在7-9月，季節(jié)和年際間降水分配不均，年蒸發(fā)量1384mm，年均氣溫9.3℃，無霜期172d，海拔1320m，500mm降雨量保證率為58.2%，無灌溉條件，為暖溫帶半濕潤偏旱大陸性季風(fēng)氣候，屬典型旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用間比法排列，以國內(nèi)表現(xiàn)較好和當(dāng)?shù)刂髟缘挠衩灼贩N為供試材料。采用大區(qū)種植，每個品種種植面積0.2hm2，全膜雙壟溝播種植，地膜為普通白色聚乙烯地膜，厚度0.01mm，幅寬1.1m，每幅2行，株距24.2cm，行距55.0cm，保苗7.5×104株/hm2。土壤肥力中等偏上，試驗開始前0～20cm土層有機質(zhì)14.0g/kg、堿解氮67.8mg/kg、速效磷18.4mg/kg、速效鉀144mg/kg。不同年份參試品種、播種及收獲日期、收獲機械等見表1。氮肥為聚氨酯包膜控釋尿素（N 45%，釋放期＞60d，初始釋放率小于10%），用量225kg/hm2，由安徽茂施農(nóng)業(yè)科技股份有限公司生產(chǎn)。磷肥為過磷酸鈣（含P2O516%），用量750kg/hm2，氮、磷肥均結(jié)合播前整地覆膜一次性基施，整個生育期不再追施氮肥。其他田間管理措施同一般高產(chǎn)田。

表1 試驗品種及栽培管理Table 1 Experiment varieties and cultivation management 月-日month-day

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 產(chǎn)量 收獲前選擇長勢均勻一致處作為采樣區(qū)，調(diào)查10m行長的株數(shù)，計算收獲株數(shù)，并按2整行（除去邊行株）逐株取30株測產(chǎn)，脫粒后用PM-8188-A谷物水分測定儀（上海冠唯儀器有限公司）測定含水率，重復(fù)3次，取其平均值，然后換算成標(biāo)準(zhǔn)含水量（14%）下的產(chǎn)量。另每小區(qū)取10株調(diào)查穗行數(shù)和行粒數(shù)，計算穗粒數(shù)和百粒重。

1.3.2 機械粒收質(zhì)量評價指標(biāo) 對每個參試品種分別進行機械粒收并測定籽粒含水率和破碎率等指標(biāo)。參考柴宗文等[9]的方法，在測試地塊隨機取各品種收割地塊機倉內(nèi)籽粒樣品約2kg，手工分揀，將其分為籽粒和非籽粒兩部分，籽粒部分稱重后記為KW1，非籽粒部分稱重后記為NKW；再根據(jù)籽粒的完整性，將其分為完整籽粒和破碎籽粒并分別稱重，完整粒重量記為KW2，破碎粒重量記為BKW，計算籽粒破碎率和雜質(zhì)率，重復(fù)3次。雜質(zhì)率（%）=[NKW/(KW1+NKW)]×100；籽粒破碎率（%）=[BKW/(KW2+BKW)]×100。

1.3.3 機收損失率 收獲后每個品種在測試地塊隨機選取3個樣點，每個樣點取10m長、1個割幅寬（4行玉米）面積為樣區(qū)，收集樣區(qū)內(nèi)所有的落穗和落粒，并分別稱其籽粒重，按照樣區(qū)面積計算單位面積的落穗重和落粒重，計算總產(chǎn)量損失率。

產(chǎn)量損失率（%）=[（單位面積田間落粒粒重+單位面積田間落穗粒重）/單位面積產(chǎn)量]×100。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理、表格制作和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同年份參試品種粒收質(zhì)量總體評價

玉米機械粒收質(zhì)量評價指標(biāo)主要包括破碎率、雜質(zhì)率和田間損失率，《玉米收獲機械技術(shù)條件（GB/T 21962-2008）》中規(guī)定：籽粒破碎率≤5%，雜質(zhì)率≤3%，田間損失率≤5%。從隴東旱塬連續(xù)3年不同品種粒收質(zhì)量結(jié)果（表2）可知，2019、2020和2021年收獲期平均含水率分別為25.2%、18.5%和15.6%，3年平均含水量為19.8%；破碎率分別為2.10%、4.11%和4.45%，3年平均破碎率為3.55%；雜質(zhì)率分別為0.56%、0.76%和0.21%，3年平均雜質(zhì)率為0.51%；總損失率分別為0.36%、0.79%和6.52%，3年平均總損失率為2.47%。除2021年平均總損失率高于國家標(biāo)準(zhǔn)外，其余年份籽粒破碎率和雜質(zhì)率整體上低于國家標(biāo)準(zhǔn)，符合機械粒收技術(shù)的參數(shù)要求。但品種間存在明顯差異，同一年份各參試品種間含水率變幅較大，3年籽粒含水率最大相差分別為7.2%、10.6%和5.2%。但品種間粒收質(zhì)量指標(biāo)差異較大，尤其不同年份間表現(xiàn)更突出。其中2019年平均破碎率為2.10%，品種MC703破碎率最大，為2.90%，聯(lián)創(chuàng)825最小，為1.47%，極差為1.43%；平均雜質(zhì)率為0.56%，品種九圣禾2468雜質(zhì)率最大，為1.00%，聯(lián)創(chuàng)825最小，為0.33%，極差為0.67%。2020年平均破碎率為4.11%，品種瑞普909破碎率最大，為8.23%，KWS9384最小，為2.06%，極差為6.17%；平均雜質(zhì)率為0.76%，品種科河699雜質(zhì)率最大，為1.88%，陜單650最小，為0.36%，極差為1.52%。2021年平均破碎率為4.45%，聯(lián)創(chuàng)825破碎率最大，為6.39%，陜單650最小，為2.60%，極差為3.79%；平均雜質(zhì)率為0.21%。這與隴東旱塬10-11月光照條件好且熱量資源充足有關(guān)。其中2019-2021年10-11月＞0℃積溫分別為472.3℃、466.5℃和364.4℃，有利于玉米站稈晾曬脫水。根據(jù)研究[10]，玉米籽粒脫水慢且收獲時籽粒含水率過高的品種都不適合機械粒收。因此，篩選單產(chǎn)水平高、產(chǎn)量穩(wěn)定性好、脫水快和籽粒含水率低的品種是機械粒收技術(shù)推廣的關(guān)鍵。

表2 玉米機械粒收質(zhì)量評價Table 2 Evaluation of mechanical grain yield quality of maize %

2.2 不同年份參試品種籽粒產(chǎn)量與收獲期籽粒含水率的變化

根據(jù)玉米產(chǎn)量水平和收獲時籽粒含水率指標(biāo)，采用雙向平均作圖法[10]將參試品種劃分為4類，即Ⅰ象限的品種具有高產(chǎn)和收獲期含水率高的特點；Ⅱ象限的品種具有高產(chǎn)和收獲期含水率低的特點；Ⅲ象限的品種具有產(chǎn)量和收獲期含水率均低的特點；Ⅳ象限的品種具有產(chǎn)量低和收獲期含水率高的特點。適合機械粒收品種要具有高產(chǎn)和低收獲期含水率的特點，即位于Ⅱ象限的品種。從3年結(jié)果（圖1）來看，以參試品種的平均產(chǎn)量和收獲期含水率為對照，2019年MC703、陜單650和先玉335具有高產(chǎn)和收獲期含水率低的特點；2020年MC703、瑞普909、迪卡519和先玉335具有高產(chǎn)和收獲期含水率低的特點；2021年為MC703、聯(lián)創(chuàng)825、迪卡519和先玉335具有高產(chǎn)和收獲期含水率低的特點。綜合來看，MC703、迪卡519、先玉335具有高產(chǎn)和收獲期含水率低的特點，為適宜機械粒收品種。

圖1 產(chǎn)量和籽粒含水率雙向平均值圖Fig.1 Bidirectional mean plot of yield and grain moisture content

2.3 不同年份參試品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的變化

表3顯示，參試品種在2019、2020和2021年平均產(chǎn)量分別為14424.0、14 295.0和14 737.5kg/hm2。但品種間產(chǎn)量存在明顯差異，2019年產(chǎn)量最高的品種為先玉335，最低的品種為瑞普909，產(chǎn)量極差為3826.5kg/hm2，高于平均產(chǎn)量的品種為MC703、陜單650、聯(lián)創(chuàng)825、九圣禾2468和先玉335；2020年產(chǎn)量最高的品種為九圣禾2468，最低的品種為科河699，產(chǎn)量極差為4992.0kg/hm2，高于平均產(chǎn)量的品種為MC703、瑞普909、九圣禾2468、迪卡519和先玉335；2021年產(chǎn)量最高的品種為聯(lián)創(chuàng)825，產(chǎn)量最低的品種為KWS9384，產(chǎn)量極差為3699.0kg/hm2，高于平均產(chǎn)量的品種為MC703、陜單650、聯(lián)創(chuàng)825、迪卡519和先玉335。從產(chǎn)量構(gòu)成來看，產(chǎn)量高于平均產(chǎn)量的品種均具有較高的穗粒數(shù)和百粒重，2019年穗粒數(shù)變幅為601.9～709.3，百粒重為 32.6～37.5g；2020 年穗粒數(shù)變幅為 602.7～690.1，百粒重為 38.0～47.8g；2021年穗粒數(shù)變幅為646.4～722.6，百粒重為38.2～46.1g。因此，產(chǎn)量及其構(gòu)成因素變化與產(chǎn)量和收獲期籽粒含水率雙向平均作圖法所選的適宜粒收品種結(jié)果一致。

表3 玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 3 Yield and its components of maize

2.4 玉米生理成熟后籽粒含水率的變化

不同品種生理成熟后籽粒含水率隨時間推移呈顯著下降趨勢（圖2）。生理成熟后天數(shù)與含水率呈線性顯著相關(guān)變化關(guān)系，方程為y=-0.9438x+46.442（R2=0.9833），含水率日均降低0.9438%，以玉米粒收國家標(biāo)準(zhǔn)含水量25.0%計算，玉米生理成熟后適宜收獲天數(shù)為22.7d。

圖2 籽粒含水率與生理成熟后的變化關(guān)系Fig.2 Relationship between grain moisture content and changes after physiological maturity

2.5 收獲期籽粒含水率與籽粒破碎率變化的關(guān)系

收獲期籽粒含水率是影響機械粒收質(zhì)量的關(guān)鍵。籽粒破碎率隨收獲期含水率增加而提高，機收籽粒破碎率（y）與籽粒水分（x）呈二次曲線關(guān)系（圖 3），y=0.0132x2-0.3673x+3.7487（R2=0.419**，n=97），當(dāng)含水率下降到13.9%時，籽粒破碎率最低，為1.20%。當(dāng)籽粒水分降低到25.0%和20.0%時，籽粒破碎率依次降低到2.82%和1.68%。因此，籽粒含水率＜25.0%可作為隴東旱塬玉米機械粒收的適宜含水率。

圖3 籽粒含水率與籽粒破碎率變化的關(guān)系Fig.3 Relationship of grain moisture content and grain broken rate

2.6 玉米不同收獲方式的經(jīng)濟效益分析

甘肅省玉米收獲為人工收獲、機械收穗和機械粒收3種方式并存，由于生產(chǎn)條件等制約，當(dāng)前玉米收獲還是以人工收獲為主。由表4可知，雇用人工收獲玉米的成本最高，主要包括掰穗、割稈、拉運、脫粒、晾曬和秸稈移除等，投入5700元/hm2，機械穗收投入3900元/hm2，機械粒收投入2100元/hm2，相比于機械穗收和人工收獲，機械粒收依次節(jié)省成本1800和3600元/hm2。即有雇工需求（人工投入計入成本）情況下，采用機械收獲（機械穗收和機械粒收）是首選，而針對當(dāng)前農(nóng)村勞動力短缺的實際，選擇玉米籽粒機械直收是一項節(jié)省工序、省時省力、節(jié)本增效且適應(yīng)玉米產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要的收獲方式。

表4 不同收獲方式經(jīng)濟效益分析Table 4 Analysis of economic benefits of different harvesting methods 元/hm2yuan/hm2

3 討論

隴東旱塬玉米生理成熟期一般在9月下旬至10月上旬，此時期降雨相對較多，近30年9月下旬（27.4mm）和10月上旬（16.0mm）降雨量占全年平均（514.4mm）降水量的5.3%和3.1%，土壤和空氣濕度大，籽粒脫水速率慢，致使收獲期籽粒含水率偏高成為限制玉米機械粒收技術(shù)推廣的瓶頸。因此，選育和篩選籽粒脫水速率快的品種是解決這一問題的關(guān)鍵。單產(chǎn)水平是品種產(chǎn)量潛力、抗病性和抗逆能力的綜合表現(xiàn)[11]。本研究采用收獲期含水率和單產(chǎn)水平2個指標(biāo)，采用雙向平均作圖法對供試品種進行分析，篩選出單產(chǎn)水平高、收獲期籽粒含水率低的品種為MC703、迪卡519和先玉335，產(chǎn)量變幅分別為14 727.0～15 780.0、15 529.5～15 411.0 和 15 168.0～16 026.0 kg/hm2，平均產(chǎn)量較參試品種產(chǎn)量平均值分別提高6.5%、6.8%和9.3%；且產(chǎn)量構(gòu)成較好，穗粒數(shù)變幅分別為 602.7～671.8、690.1～722.6 和 601.9～658.7；百粒重分別為 32.6～45.2、38.0～40.8和37.5～42.8g。此外，與傳統(tǒng)人工收獲和機械穗收相比，機械粒收節(jié)省成本3600和1800元/hm2，是一項省工省時省力、節(jié)本增效且適應(yīng)玉米產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要的玉米收獲方式。此外，與傳統(tǒng)人工收獲和機械穗收相比，機械粒收玉米后期站稈脫水期間對品種的抗倒性能、抗莖腐病及穗腐病、落穗性等性狀提出了更高的要求，因此，還需要對品種后期的抗倒性、抗病性和落穗性等進一步鑒定。

含水率高不僅易造成籽粒破碎，而且增加烘干成本和安全貯藏難度，已成為一個重要的經(jīng)濟性狀。已有研究[2,4]表明，玉米機械粒收技術(shù)的推廣受品種、種植技術(shù)、收獲機械及其作業(yè)水平、烘干及收貯運銷等一系列因素影響。適宜粒收玉米品種的篩選是機械粒收技術(shù)推廣的重要環(huán)節(jié)[2]。收獲時含水率偏高導(dǎo)致機收質(zhì)量變劣是目前制約我國玉米機械粒收技術(shù)推廣的關(guān)鍵因素[12]。玉米籽粒破碎率最低時的籽粒含水率處于18%～23%[13-14]。本研究結(jié)果顯示，玉米生理成熟后22.7d為適宜收獲期，此時含水率能達到國家標(biāo)準(zhǔn)要求的含水率＜25.0%的技術(shù)參數(shù)，同時籽粒破碎率＜5%、雜質(zhì)率＜3%及總損失率＜5%。本研究連續(xù)3年不同收獲期結(jié)果表明，2019年10月19日收獲參試品種籽粒平均含水率為25.2%，2020年11月19日收獲籽粒平均含水率為18.5%；2021年11月26日收獲籽粒平均含水率為15.6%，且收獲期含水率為25.0%、20.0%和13.9%時相應(yīng)的籽粒破碎率依次分別為2.82%、1.68%和1.20%，收獲質(zhì)量明顯改善。原因是隴東旱塬區(qū)進入10月下旬以后，光照條件好、熱量資源充足，非常有利于站稈晾曬，通過延遲收獲，可使籽粒含水率下降至適宜機械粒收水平，進而提高粒收質(zhì)量。同時，機械粒收可降低人工收獲及晾曬成本。因此。推薦含水率＜25.0%作為隴東旱塬適宜粒收的籽粒含水率。

4 結(jié)論

推薦籽粒收獲期含水率（＜25.0%）低、耐破碎性好和單產(chǎn)水平高的MC703、迪卡519和先玉335作為隴東旱塬區(qū)適宜籽粒機械直收品種。隴東旱塬區(qū)適當(dāng)延遲收獲時間可有效降低含水率，是一項省工省時省力、節(jié)本增效、綠色環(huán)保的玉米收獲方式。進一步篩選生理成熟后脫水速率快、收獲時含水率低且后期站稈性能好的品種，規(guī)范宜機械粒收栽培技術(shù)以及收獲機操作規(guī)程，并適期收獲是改善收獲質(zhì)量的主攻方向。