河西灌区玉米密植高产机械粒收品种筛选

丁德芳，柴宗文，徐喜俊，庄志扬，袁政祥，孔 融，孙多鑫，王克如，李少昆，赵贵宾

(1.甘肃省武威市凉州区农业技术推广中心，甘肃 武威 733000；2.甘肃省农业技术推广总站，甘肃 兰州 730020；3.甘肃省酒泉市肃州区农业技术推广中心，甘肃 肃州 735000；4.中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081)

玉米是河西灌区主要种植的农作物，当前玉米收获方式以机械穗收为主，收穗后还要进行果穗剥皮、晾晒、脱粒和籽粒再晾晒等环节，费时费力、耗能、成本高，如若不能及时晾晒，还易发生霉变，降低玉米品质[1-2]。近年来，玉米机械粒收技术在国内外发展迅速，实现了玉米籽粒田间直接收获，节省了收获果穗后再脱粒过程，节本增效，是我国玉米收获方式的发展趋势[2-4]。玉米机械粒收对品种提出了相应的要求，河西灌区目前种植的高秆、大穗、稀植型品种存在生育期长、抗倒伏能力弱、籽粒脱水速度慢和收获时籽粒含水率过高等问题，不适合机械粒收。美国目前广泛推广种植的机械粒收玉米品种大多具有植株紧凑、耐密植、抗倒伏、生育期短、籽粒脱水快和收获时含水率低等特点，收获时籽粒含水率一般可下降至15%～20%[5-7]。因此，早熟、耐密、抗倒伏、籽粒脱水快的品种是机械粒收技术推广的关键环节。

本研究主要针对河西灌区开展适宜机械收粒玉米品种的筛选，通过测试不同玉米品种产量水平、收获期籽粒含水率等指标，并结合收获时机械粒收作业质量评价，筛选出适宜河西灌区机械粒收的玉米品种，为区域玉米机械粒收技术的推广提供支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

本研究于2014年、2015年和2017 年在位于河西灌区的武威市凉州区和酒泉市肃州区进行，遴选国内表现较好及当地主栽的72个品种为供试材料，采用大区种植，每个品种种植面积0.1 hm2。凉州区试验地采用全膜双垄沟灌技术，按40 cm+70 cm宽窄行种植，每垄2行，株距16 cm，行距55 cm，保苗11.25×104株·hm-2。肃州区试验地采用半膜平作技术，按40 cm+70 cm宽窄行种植，每垄2行，株距15 cm，行距55 cm，保苗12.13×104株·hm-2。各试验点供试品种、播种与收获日期、收获机械等基本情况如表1所示。收获机型号：凉州区为“约翰迪尔C110”，配置8行无人割台，割幅6行，收割速度0.6 m·s-1；肃州区由“花田玉溪”谷物联合收获机改装安装割台，割幅4行，收割速度0.8 m·s-1；“中农博远”4YL-5(籽粒型)自走式玉米联合收获机，割幅4～5行，收割速度0.7 m·s-1。

1.2 试验地概况

武威市凉州区试验地海拔1 535 m，属井水灌区，沙壤土，前茬玉米。土壤含有机质21.1 g·kg-1，全N 1.05 mg·kg-1，碱解氮120 mg·kg-1，有效磷18.5 mg·kg-1，速效钾102 mg·kg-1，pH值8.5。

酒泉市肃州区试验地海拔1 420 m，属井河混灌区，灌漠土，前茬玉米。土壤含有机质14.26 g·kg-1，碱解氮67.5 mg·kg-1，有效磷17.9 mg·kg-1，速效钾166 mg·kg-1，pH值8.6。

1.3 田间调查与测产

选择长势均匀的采样区域，收获前调查 10 m行长的株数，计算收获密度；连续选取20株，测量株高、穗位高，并取下全部果穗，调查行粒数、穗行数，称量果穗籽粒重，用 PM8188 谷物水分测定仪测定籽粒含水率，3次重复，取其平均值。

1.4 收获质量评价

对每个供试品种分别进行机械粒收并测定籽粒含水率、破碎率等指标。参考柴宗文等[8]方法，在测试地块，随机取每品种收割地块机仓内收获的籽粒样品约2kg，首先用PM8188水分测定仪测定含水率，重复5次，然后称重量，手工分拣完整粒、破粒，分别称量，计算籽粒破碎率，3次重复。

籽粒破碎率(%)=样品中破碎籽粒的质量(kg)/样品籽粒总质量(kg)×100。

表1 试验设计及栽培管理

1.5 调查数据的统计分析方法

用Excel 2016进行数据计算和作图，用SPSS 23进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 基于产量和籽粒含水率的玉米品种筛选

各试点玉米供试品种产量与籽粒含水率结果如表2所示，在同一年份各参试品种之间产量、籽粒含水率变幅较大，各品种之间产量最大相差9 862 kg·hm-2，籽粒含水率最大相差13.8%。不同玉米品种收获时籽粒含水率不同，尤其在生长后期籽粒脱水速度也不同。根据研究，玉米籽粒脱水慢、收获时籽粒含水率过高的品种都不适合机械粒收[8]。因此，筛选单产水平高、产量稳定性好、脱水快、籽粒含水率低的品种是机械粒收技术推广的关键。

根据产量水平和收获时籽粒含水率2个指标，采用双向平均作图法[9]将测试品种划归为4类，其中，位于第Ⅰ象限的品种表现为籽粒含水率和单产水平均高于平均值；位于第Ⅱ象限的品种为籽粒含水率低于平均值、单产高于平均值；位于第Ⅲ象限的品种为籽粒含水率和单产均低于平均值；位于第Ⅳ象限的品种为籽粒含水率高于平均值、单产低于平均值。适合机械粒收的品种是单产水平高、脱水快的品种，即位于第Ⅱ象限的品种。

将位于第Ⅱ象限的品种汇总于表3，可以看出在122个参试品种(次)中，籽粒含水率低于平均值、单产高于平均值的品种合计33个，占比27.0%。由表3结果统计在2个点次以上都能位于第Ⅱ象限、年度间表现出稳定性较好的品种包括迪卡517、登海618、先玉335、迪卡519、农华101、农华106和联创808等7个品种，这些品种表现出收获时单产水平高、籽粒含水率低的特点，可以作为机械粒收的初步推荐品种。

表2 供试玉米产量和籽粒含水率

2.2 基于籽粒含水率与破碎率的玉米品种分类

对各试点选出的籽粒含水率低于平均值、单产水平高于平均值的品种进行机械粒收质量评价，结果表明(图1)，供试品种破碎率均值为8.9%，籽粒含水率均值为26.5%，籽粒含水率与破碎率之间呈现出极显著的正相关关系(p<0.01)，两者拟合方程为y=0.0941x2-4.1105x+51.1，R2=0.4323**，说明含水率高是导致破碎率高的重要因素。进一步利用籽粒含水率和破碎率按双向平均值分析法(图1)分析，籽粒含水率低于平均值、且破碎率低于平均值的品种(次)有 11个，包括破碎率低于5%的品种(次)：德单1002、中种8号、迪卡519和迪卡517(肃州区)；破碎率在5%～8%之间的品种(次)6个：迪卡517(凉州区)、登海618、真金318、真金308、丹8201和M753及破碎率位于8%～8.9% 的正德305。这些品种表现出较好的耐破碎性能。

图1 不同玉米品种籽粒含水率与破碎率的关系Fig.1 The relationship between grain-broken rate and grain moisture content of different cultivars

注：图中日期表示每个品种在2015年和2017年不同的收获时间10月8号和9月29号。Note: Date in the chart indicate different harvest times for each variety in 2015-10-08 and 2017-09-29.图2 玉米不同收获时期籽粒含水率与破碎率的关系Fig.2 The relationship between grain moisture content and grain-broken rate of maize at different harvests

2.3 不同收获期玉米破碎率与籽粒含水率的关系

利用2015年、2017年凉州区重复试验品种农华101、农华106、先玉335和登海618两次测试数据(重复试验品种指：这4个品种在2015年和2017年都进行了试验测试，2次测试数据指：每个品种在2015年和2017年的测试数据)(图2)分析可见，相同品种机收时间越迟，籽粒含水率越低，破碎率也越低。因此，对于籽粒含水率偏高的品种适当延迟收获，可以有效降低破碎率、从而获得更好收获质量。影响玉米收获期籽粒含水量的因素很多，应当着重筛选早熟、脱水快、籽粒短、体积小、穗位适中、抗倒的玉米新品种，才能达到増产増质的效果。

3 讨 论

适宜粒收玉米品种的筛选是机械粒收技术推广的重要环节[2]。收获时子粒含水率偏高导致较高的破碎率是当前影响我国玉米机械粒收技术推广的重要制约因素[2,10]；而单产水平又是品种产量潜力及其抗病性、抗逆能力的综合表现，对此，本文采用子粒含水率和单产水平2个关键指标，采用双向平均作图法对72个供试品种进行了分析，初步筛选出产量水平高、子粒脱水快的迪卡517、登海618、先玉335、迪卡519、农华101、农华106和联创808等7个品种。进一步考虑到品种间耐破碎性存在显著的差异，采用籽粒含水率与破碎率2个因素按双向平均作图法，筛选出籽粒含水率和破碎率均低于平均值的德单1002、中种8号、迪卡519、迪卡517、登海618、真金318、真金308、丹8201和M753等品种。经过综合评价，推荐籽粒含水率低、耐破碎性好和单产水平高的迪卡517、迪卡519和登海618作为河西灌区适宜机械粒收品种。推荐品种近年在河西灌区生产示范中表现出较好的适宜机械粒收性能，表明本文品种筛选方法具有一定的实用性。

籽粒含水率高不仅造成破碎，而且增大烘干成本、增加安全贮藏的难度，已经成为一个重要的经济性状。国内外研究表明，玉米籽粒破碎率最低时的籽粒含水率一般处于18%～23%之间[11-16]，在河西灌区，后期空气干燥，有利于籽粒脱水，通过延迟收获，可以使籽粒含水率下降至适合机械粒收的水平，从而有效降低破碎率，因此，需要进一步根据当地热量资源条件，确定适宜的收获时期，充分挖掘当地热量资源，实现玉米产量和收获质量的协调。此外，与传统生产人工和机械穗收相比，机械粒收玉米后期站秆脱水期间对品种的抗倒性能、落穗性提出了更高的要求，因此，还需要对品种后期的抗倒性、落穗性等进一步鉴定。

4 结 论

本文在河西灌区开展了两地(凉州区、肃州区)3个年份(2014、2015和2017年)适宜机械粒收品种的筛选，共测试了72个品种122个品次，得到如下结论：

1)采用籽粒含水率与单产水平2个因素按双向平均作图法分析，筛选出籽粒含水率低于平均值、单产高于平均值的品种(次)33个，占比27.0%。其中在2个点次以上表现出稳定性较好的品种7个，包括迪卡517、登海618、先玉335、迪卡519、农华101、农华106和联创808。

2)采用籽粒含水率与破碎率2个因素按双向平均作图法分析，筛选出破碎率低于平均值、且籽粒含水率低于平均值的品种(次)有 11个，包括德单1002、中种8号、迪卡519、迪卡517(凉州区和肃州区)、登海618、真金318、真金308、丹8201、M753和正德305。

3)综合评价，推荐籽粒含水率低、耐破碎和单产水平高的迪卡517、迪卡519和登海618为河西灌区适宜机械粒收玉米品种。

4)在河西灌区适当延迟收获，可以降低籽粒含水率和破碎率，有利于获得更好的收获质量。