山西中晚熟区春玉米宜粒收品种筛选试验

姜春霞，杨 柯，张冬梅，张 伟，刘化涛，翟广谦，刘恩科

（山西省农业科学院旱地农业研究中心，有机旱作山西省重点实验室，黄土高原东部旱作节水技术国家地方联合工程实验室，山西太原030031）

玉米是山西省种植面积最大、产量最高的粮食作物[1]，2016 年山西玉米种植面积162.5 万hm2，占山西省粮食作物种植面积的50.1%，总产量占山西省粮食总产量的67.4%[2]，玉米在粮食增产及确保粮食安全方面发挥着重要作用。目前，山西中晚熟区玉米生产中耕地、播种环节已基本实现机械化，而最繁重的收获环节仍以机械或人工收穗为主，不仅需投入大量的人力劳动，且摘穗后需晾晒、脱粒后才能安全入库。随着农村劳动力老龄化加剧以及劳动力成本的增加，玉米收获环节实现机械化的需求越来越大。有研究人员对玉米人工收穗、机械收穗、机械收粒等收获方式的用工环节和成本投入进行了比较，结果表明，玉米籽粒机械直收技术最为高效快捷，是一项节省工序、省时省力、节本增效、适应玉米产业化发展需求的收获方式[3-4]。玉米机械粒收是利用联合收获机摘穗、脱粒一次完成的收获方式，现仅在新疆、黑龙江3～5 积温带和内蒙古东北部等玉米产区推广应用[5]，玉米籽粒破碎率偏高、收获质量差是当前制约我国各地机械粒收技术推广的主要问题[6]。研究结果表明，籽粒含水率与机收质量呈显著正相关关系[6-8]。山西省种植的玉米品种多而杂，多种植生育期较长的品种以获得高产，缺乏适宜籽粒机收的品种，加之成熟时籽粒含水率偏高，导致籽粒机收难以适应，收获的玉米商品品质差。因此，筛选抗倒、籽粒脱水快、收获期籽粒含水率低的品种成为推动山西玉米籽粒机收发展的重要途径。

本研究选用13 个玉米品种，通过对不同品种的生育进程、农艺性状、籽粒含水率、籽粒灌浆脱水特性、产量、机收质量进行比较与分析，筛选出适合山西中晚熟春玉米区宜粒收的品种，为山西玉米籽粒机收技术的推广应用提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2016 年在山西省定襄县（国家现代农业示范区）神山乡镇安寨实施，该区多年平均玉米生育期活动积温3 197.1 ℃，5—9 月多年平均降水329.5 mm，为忻州盆地中晚熟玉米区，试验区玉米生育期气温及降水情况如表1 所示。

表1 玉米生育期月均气温和降水量

1.2 试验材料

供试13 个春玉米品种分别为先玉335、金博士782、先玉1622、金科玉3306、强盛336、威卡1128、先达501、蠡试537、盛玉167、天和5 号、和育301、先玉1213、荃研11 号，以先玉335 为对照。

1.3 试验设计

每个品种分别设置了大区（4.8 m×110 m＝528 m2）和小区（2.4 m×6.7 m＝16 m2）试验，大区试验采用间比法设计，随机区组排列；小区试验采用随机区组排列，设3 次重复。试验采用等行距种植，行距60 cm，大区于5 月2 日机械播种，每小区8 行，9 月27 日机械收粒，小区为5 月2 日人工点播，每小区4 行，10 月2 日人工收获。留苗密度均为7.5 万株/hm2。田间管理同大田。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 生育期记载 记载并调查不同玉米品种的播种期、出苗期、拔节期、吐丝期、生理成熟期和收获期。

1.4.2 株高、穗位高测定 在玉米吐丝散粉后，小区试验选取连续10 株，调查株高、穗位高。

1.4.3 倒伏、倒折率测定 机械收获前，每个品种调查3 个点，每个点调查10 m 双行，记录总株数、倒折株数、倒伏株数，计算倒折率、倒伏率。

1.4.4 产量、机收质量、籽粒含水率测定 待各玉米品种生理成熟后，于9 月27 日采用由小麦收获机改装的福田雷沃谷神GE50 进行全小区机械直收籽粒，并计产。在机械收获后的样段选取3 个点，每个样点选取2 m 长1 个割幅宽（4 行，2.4 m 宽），收集每个样点的落穗和落粒，计算落穗损失率和落粒损失率。

从收割机储粮仓内取收获籽粒样品2 kg，用PM-8188 谷物水分仪测定籽粒含水率，5 次重复，取其平均值，然后手工分拣完整籽粒和破碎粒以及杂质，按质量计算籽粒破碎率和杂质率。

1.4.5 灌浆及脱水速率测定 吐丝后25 d，每隔10 d，小区试验的每个品种各取5 穗，取穗中部100 粒玉米籽粒，称鲜质量，将籽粒样品在80 ℃烘干至恒质量，称籽粒干质量。

籽粒含水率＝（鲜质量－干质量）/鲜质量×100% （1）

籽粒脱水速率＝（第n 次籽粒含水率－第n＋1次籽粒含水率）/间隔天数 （2）

籽粒灌浆速率＝（第n 次籽粒干质量－第n＋1次籽粒干质量）/间隔天数 （3）

1.5 数据处理

采用Excel 2007 和SPSS 13.0 软件进行数据处理及统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种特性比较

由表2 可知，13 个品种均属晚熟品种，平均生育期为141 d，生育期变幅为139～144 d，比对照先玉335 早熟的品种有8 个，其中，先玉1622、和育301、威卡1128、盛玉167 生育期均为139 d，比对照早2 d，先玉1213、荃研11 号、强盛336、蠡试537生育期均为140 d，比对照早1 d，与对照生育期相同的品种为天和5 号、金博士782，较对照生育期长的品种为金科玉3306 和先达501。

表2 不同玉米品种特性比较

不同玉米品种的株高、穗位高存在差异。13 个品种的平均株高为303.2 cm，平均穗位高为117.4 cm，株高的变幅为248.0～329.5 cm，穗位高的变幅为96.0～126.0 cm。荃研11 号的穗位高低于其他品种，其余12 个品种的穗位高差异不显著（表2）。

先玉335（CK）的倒伏倒折率为32.7%，参试的其他12 个品种倒伏倒折率均低于先玉335。和育301、先玉1622、天和5 号、荃研11 号、金科玉3306倒伏倒折率＜8%，且主要以倒折为主；其余7 个品种的倒伏倒折率均＞8%，其中，金博士782、强盛336 的倒伏率高于倒折率，威卡1128、先达501、盛玉167、先玉1213 的倒折率高于倒伏率。2016 年7 月试验区域降水240 mm，是多年平均降水83.3 mm的2.9 倍，加之雨后的高温，导致茎腐病大面积发生。在极端的气象条件下，仍有少数品种表现优异，和育301、先玉1622、天和5 号、荃研11 号、金科玉3306 的倒伏倒折率低于其他品种，分别为2.4%，2.5%，2.6%，3.4%，3.9%。和育301、先玉1622、天和5 号、荃研11 号、金科玉3306 的抗倒性优于其他品种。

2.2 不同玉米品种灌浆及脱水特性比较

2.2.1 籽粒干质量及灌浆速率 由表3 可知，不同玉米品种的百粒质量随着生育进程逐渐增加；各品种百粒质量在授粉后45 d 内快速增加，后期缓慢上升；在籽粒灌浆期，威卡1128、荃研11 号、和育301 的百粒质量始终高于先玉335，金科玉3306 的百粒质量在授粉后35～65 d 高于先玉335，先玉1622 的百粒质量在授粉后45～65 d 高于先玉335。从授粉后25 d 至生理成熟，各品种的平均灌浆速率表现不同，灌浆速率高于平均值的品种有威卡1128、蠡试537、和育301、金科玉3306、先玉1622、金博士782、先玉1213、荃研11 号。

表3 玉米灌浆期籽粒干质量及灌浆速率比较

续表3

2.2.2 籽粒含水率及脱水速率 表4 为不同玉米品种授粉后25～65 d 籽粒含水率变化及生理成熟后28 d 的平均籽粒脱水速率。结果表明，随着时间的推移，不同玉米品种籽粒含水率呈下降趋势。授粉后45 d 内，各品种的籽粒含水率下降较快，45 d后下降速率变慢。生理成熟时（授粉后65 d），各品种的平均籽粒含水率为24.1%，金博士782、金科玉3306、先玉1622 的籽粒含水率显著高于其他品种。但生理成熟后28 d，金博士782、金科玉3306、先玉1622 的平均籽粒脱水速率显著高于其他品种。

表4 不同玉米品种籽粒含水率及脱水速率比较

2.3 适宜山西中晚熟玉米区籽粒机收品种初步筛选

以对照先玉335 的产量、适宜机械粒收的籽粒含水率25%[7，9-10]为标准对参试的12 个品种分类，位于第Ⅱ象限的品种表现为单产水平高、籽粒含水率低的类型，分别为和育301、先玉1622、蠡试537、威卡1128，较对照分别增产9.1%，6.2%，5.1%，2.1%，收获时籽粒含水率均低于25%；位于第Ⅰ象限的品种表现为单产水平高、籽粒含水率也高的品种，为金科玉3306，较对照增产15.1%，但籽粒含水率是参试品种中最高的，为29.56%；位于第Ⅲ，Ⅳ象限的品种表现为单产水平低于对照、籽粒含水率介于17.4%～26.7%，产量由高到低的为天和5 号、荃研11 号、金博士782、先达501、盛玉167、先玉1213、强盛336（图1）。

2.4 不同玉米品种籽粒机收性状比较

分析籽粒机械收获质量发现，不同品种间籽粒破碎率、杂质率和产量损失率之间存在明显差异。由表5 可知，籽粒破碎率均值为5.8%，变幅为4.3%～7.5%，和育301、先达501、先玉1622、盛玉167、威卡1128 籽粒破碎率符合《玉米收获机械技术条件（GB/T 21961—2008）》中规定≤5%的要求；籽粒含杂率均值为1.2%，各个品种的籽粒含杂率均符合国标（GB/T 21961—2008）》中规定≤3%的要求；各个品种的机收产量损失以果穗损失为主，落粒损失率显著低于落穗损失率，产量损失率均值为9.86%，变幅为1.4%～30.0%，其中，荃研11 号、先玉1622、金科玉3306、和育301、先玉1213、天和5 号的产量损失率符合国标（GB/T 21961—2008）》中规定≤5%的要求，其他品种不符合≤5%的要求，尤以对照先玉335 的产量损失率最高，为30.0%。综合分析可知，和育301、先玉1622 的籽粒破碎率、杂质率和产量总损失率均符合《玉米收获机械技术条件（GB/T 21961—2008）》中规定的要求。

表5 不同玉米品种籽粒机械收获性状比较 %

3 结论与讨论

前人针对不同区域特点对玉米机械粒收开展了大量研究，采用籽粒含水率和单产2 个重要指标按双向平均法对不同玉米品种分类，在吉林省遴选出产量高于平均值、含水率低于平均值的品种[10]；在北疆地区筛选出适宜热量资源丰富地区种植的籽粒含水率低、单产水平高的品种，适宜热量资源偏少地区种植的早熟脱水快、产量低于平均值的品种[11]。朱春生等[12]对洞庭湖区机收夏玉米品种研究表明，7 个供试品种均未达到机收质量技术要求。大量研究结果均表明，收获时玉米籽粒含水率高是影响玉米籽粒机收质量的主要原因[13-17]，因地制宜地筛选出适宜当地的粒收品种，充分发挥品种的产量潜力，是玉米粒收技术推广应用亟待解决的重要问题。

在山西中晚熟玉米区，玉米生理成熟在9 月25 日前后，9 月25 日至10 月10 日之间多年日均气温均高于10 ℃，热量资源较充足，有足够的时间供籽粒脱水。本研究以先玉335 为对照，对不同玉米品种的植株性状、籽粒灌浆脱水特性进行分析，结果表明，和育301、先玉1622 的倒伏倒折率显著低于其他品种，灌浆速率高于对照，先玉1622 在生理成熟后籽粒脱水速率达0.67%/d，有利于生理成熟后籽粒含水率的快速降低。以对照先玉335 的产量及25%的籽粒含水率为标准对参试品种进行分类，和育301、先玉1622 的产量高于对照，生理成熟后10 d 籽粒含水率低于25%，产量分别为12 127.07，11 806.48 kg/hm2，较对照分别增产9.1%，6.2%，机收质量符合《玉米收获机械技术条件（GB/T 21961—2008）》中的要求。

金科玉3306 的倒伏倒折率低，为单产水平高、籽粒含水率也高的品种，较对照增产15.1%，籽粒含水率为29.56%，但其生理成熟后籽粒脱水速率高，可通过延长站秆时间使其籽粒含水率降至适宜粒收的水平，也可作为有潜力的粒收推荐品种。前人研究也表明，随站秆时间的延长，玉米倒伏显著增加[18]，增加了机收的落穗损失，降低了机械粒收速度，导致机收质量下降[19]。因此，在山西中晚熟玉米区，培育和筛选脱水快的品种有利于及时收获，降低烘干成本，还可避免田间站秆晾晒期间的倒伏、落穗的风险。

本试验结果仅反映供试品种在当年试验条件下的测试指标情况，各品种在不同年份条件下的抗病性、抗倒性、产量稳定性等还有待于进一步试验验证。