收获期对玉米籽粒含水率及籽粒机收质量的影响

王荣焕, 徐田军, 赵久然, 王元东, 邢锦丰,吕天放, 刘月娥, 蔡万涛, 刘秀芝, 刘春阁

(北京市农林科学院玉米研究中心， 玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室， 北京 100097)

玉米是目前我国种植面积最大、总产量最高的粮食作物，对保障国家粮食安全和满足市场需求发挥着主力军作用[1]。随着我国玉米生产由单一追求高产向实现高产高效、节本增效和提质增效协调统一转变，机械直收籽粒是今后我国玉米机械收获的必然趋势和发展方向，同时也是实现玉米全程机械化和生产方式转变的重点[2]。

玉米机收籽粒质量主要包括籽粒破碎率、杂质率和损失率，已有研究表明，籽粒破碎率高是我国玉米机收籽粒最主要的质量问题[3]。籽粒破碎率受品种特性、籽粒含水率、收获机械、环境条件、栽培措施等多种因素影响[4-7]。收获期籽粒含水率过高是导致破碎率高的主要原因[3,5]，同时还增加了霉变风险，提高了烘干、贮藏等生产成本，严重阻碍了玉米机收籽粒技术的大规模应用。玉米收获期籽粒含水率与品种的生育期、脱水速率及环境条件密切相关[8]。在黄淮海夏播玉米区冬小麦夏玉米一年两熟种植模式下，因热量资源紧张、大多数玉米品种收获时籽粒含水率偏高，难以实现高质量机械粒收[8-9]，该矛盾和问题在黄淮北部夏播区更为突出。

选用熟期适宜、抗倒性好、脱水快的玉米品种以及适期收获是实现玉米籽粒机收的关键。京农科728、MC812、MC121是以耐密抗倒伏、早熟脱水快的玉米骨干自交系京2416为父本组配选育并通过国审的早熟耐密玉米新品种，郑单958和先玉335是我国玉米生产两大主导品种。本研究在黄淮北部夏播区北京通州开展玉米籽粒机收试验，以夏播玉米生产主栽品种京农科728、MC812、MC121、郑单958、先玉335为试验材料，在生理成熟期(physiological maturity，PM)及生理成熟后设置5个收获期处理，研究并明确了收获期对不同玉米品种籽粒含水率和籽粒机收质量的影响，以期为黄淮北部夏播区机收籽粒玉米品种选择和适期机收提供参考和指导。

1 材料与方法

1.1 试验设计

供试玉米品种为京农科728(JNK728)、MC812、MC121、郑单958(ZD958，CK1)和先玉335(XY335，CK2)。2018年，在北京市通州区国际种业科技园区北京市农林科学院玉米研究中心科研基地开展玉米籽粒机收试验。采用随机区组设计，试验小区为10行区，行长20 m，行距60 cm，小区面积为120 m2，3次重复。6月15日适墒播种，留密度为75 000株·hm-2。足墒播种后全生育期雨养旱作，其他管理同当地大田生产。设置5个机收籽粒收获期处理，分别为生理成熟期(H1)及生理成熟后5(H2)、10(H3)、15(H4)、20(H5)d。采用奥利地Wintersteiger classic玉米小区联合收获机(轴流式滚筒)进行全区机械直收籽粒。

1.2 性状调查

生育期：调查记载各处理的播种期、出苗期、吐丝期、生理成熟期、收获期。

倒伏率：全生育期内如发生倒伏，立即调查植株倾斜度大于45°但未折断的植株占小区总株数的百分率。

倒折率：收获前，调查全小区果穗以下部位折断的植株占小区总株数的百分率。

机收籽粒质量性状：机收籽粒后，在收割机舱内随机取2 kg籽粒样品，采用PM-8188A水分测定仪(台湾凯特科技有限公司)测定各小区的籽粒含水率，重复3次；然后，手工分拣完整粒、破损粒和杂质，分别称重，记为KW1、KW2、NKW。在收获区随机选取3个样点，调查收割宽幅2 m长样点内掉落的玉米籽粒(包括破碎粒)，称量落粒重量，计算落粒率。

1.3 计算公式

籽粒产量(kg·hm-2)=

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2007和DPS6.5软件进行数据整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 参试玉米品种的生育进程

调查结果(表1)表明，参试品种生育期(出苗至成熟)平均107.2 d，变幅为101～113 d；出苗至吐丝天数在品种间相差不大，平均45.8 d，变幅为45～47 d；吐丝至生理成熟(灌浆期)天数在品种间存在较大差异，平均61.4 d，变幅为56～66 d。不同品种间比较，京农科728生育期最早(101 d)；郑单958生育期最晚(113 d)，较京农科728晚12 d；MC812和MC121生育期相当，分别为106和105 d；先玉335和郑单958生育期相对较长，分别为111 和113 d。由此说明，6月中旬夏播条件下不同玉米品种的生育期存在较大差异，灌浆期持续时间的长短是导致不同品种生育期差异的主要原因。

表1 参试玉米品种的生育进程Table 1 Maize growth and development process

2.2 不同收获期参试品种的籽粒含水率和脱水速率

由图1可见，参试玉米品种的籽粒含水率均随收获期推迟呈逐渐降低趋势。在H1、H2、H3、H4、H5收获期处理条件下，参试品种的籽粒含水率平均分别为31.2%、29.4%、27.6%、26.0%、24.4%。H1、H2收获期处理条件下，参试品种的籽粒含水率均差异不显著；H3、H4、H5收获期处理条件下，京农科728、MC812、MC121和先玉335的籽粒含水率显著低于郑单958。

图1 不同收获期参试玉米品种籽粒含水率及生理成熟后平均脱水速率变化Fig.1 Maize grain moisture content in different harvest treatments and grain dehydration rate after PM

不同品种生理成熟至生理成熟后20 d的籽粒平均脱水速率差异显著，具体表现为京农科728 [0.039%·(℃·d)-1]>MC812 [0.037%·(℃·d)-1]>MC121 [0.032%·(℃·d)-1]>先玉335 [0.031%·(℃·d)-1]>郑单958 [0.026%·(℃·d)-1]。

2.3 不同收获期参试品种的机收籽粒质量

在H1、H2、H3、H4、H5收获期处理条件下，参试品种的籽粒破碎率平均为7.4%、6.8%、6.2%、5.4%、5.0%，杂质率平均为1.2%、1.0%、0.8%、0.6%、0.6%，落粒率平均为3.7%、3.4%、3.3%、3.3%、3.1%(表2)，籽粒破碎率、杂质率和落粒率均随收获期推迟总体呈逐渐降低趋势。

表2 参试玉米品种的籽粒破碎率、杂质率和落粒率Table 2 Maize grain broken rate, impure rate and loss rate

不同参试玉米品种的机收籽粒质量存在显著差异。从籽粒破碎率来看，京农科728在H3、MC812和MC121在H4、先玉335在H5收获期处理达到≤5%的国家机收标准(GB/T 21962—2008)[10]，而郑单958在各收获期处理条件下的籽粒破碎率均高于5%。各品种在不同收获期处理条件下的籽粒杂质率变幅为0.5%～1.7%，均大幅低于国家标准(≤3%)；落粒率变幅为2.3%～5.3%，除郑单958在H5收获期处理条件下高于5%外，其余品种在各收获期处理条件下均低于国家标准(≤5%)。这说明，在H4即生理成熟后15 d机收籽粒，早熟品种京农科728、MC812和MC121的籽粒破碎率、杂质率和落粒率各项指标均可达到国家机收标准，而郑单958和先玉335因籽粒破碎率高不适宜机收籽粒。

2.4 参试品种的倒伏倒折情况

调查表明，参试玉米品种生育后期的抗倒性存在较大差异。京农科728、MC812、MC121和先玉335在H1、H2、H3、H4、H5收获期处理条件下具有较好的站秆性，均未发生倒伏倒折；郑单958在H1、H2收获期处理条件下未发生倒伏倒折，但在H3、H4、H5收获期处理条件下出现倒折，倒折率分别为2.3%、4.5%和6.4%。

2.5 籽粒含水率与机收籽粒质量的相关性

通过对籽粒含水率与机收籽粒质量相关指标进行相关分析(表3)，结果表明籽粒含水率与破碎率、杂质率和落粒率均呈极显著正相关(r=0.88**、r=0.70**和r=0.77**)，这说明籽粒含水率是影响玉米机收籽粒质量的主要因素。落粒率与破损率和杂质率呈极显著正相关(r=0.87**和r=0.51**)。

3 讨论

3.1 收获期对玉米籽粒含水率和机收籽粒质量的影响

本文以3个早熟耐密玉米新品种京农科728、MC812、MC121以及郑单958、先玉335两大主导品种为试验材料，研究了在黄淮北部夏播区不同收获期条件下的籽粒含水率及机收籽粒质量变化，结果显示随收获期推迟，籽粒含水率、破碎率和杂质率均呈降低趋势。李璐璐等[11]以黄淮海夏播区玉米生产品种为试验材料，研究了不同收获期条件下的籽粒含水率及破碎率、杂质率、落粒率和落穗率等机收质量指标，认为随收获期推迟籽粒含水率和杂质率逐渐降低、落穗率逐渐增加，但破碎率和落粒率呈先降低后升高趋势，该结论与本试验结果不一致，可能与试验品种、收获机械、收获时间和收获时籽粒含水率不同有关。本试验中，在生理成熟期和生理成熟后5 d这2个机收处理条件下参试品种的籽粒含水率均差异不显著，但对应的机收籽粒质量却存在较大差异，这与李璐璐等[11]认为籽粒含水率相近品种的机收籽粒质量(特别是籽粒破碎率)存在较大差异的结论相一致，推测其原因与不同品种籽粒特性差异导致的籽粒破碎敏感性差异有关[5,12-14]。本研究结果表明，籽粒含水率与破碎率、杂质率和落粒率均呈极显著正相关，收获期主要是通过影响籽粒含水率和破碎率进而影响机收籽粒质量，而对杂质率和落粒率的影响则相对较小。

柴宗文等[3]认为，在籽粒含水率低于40%时收获，杂质率一般均可满足国标要求；本研究在不同收获期处理条件下参试品种籽粒含水率介于22.6%～31.8%，杂质率介于0.5%～1.7%，均可达到≤3%的国标要求。落粒率除郑单958在生理成熟后20 d收获条件下达5.3%外，其余品种均随收获期推迟呈降低趋势且低于5%。分析郑单958落粒率随收获期推迟呈升高趋势的原因，主要是自生理成熟后10 d开始出现了倒折，且随收获期推迟倒折率呈增加趋势，与薛军等[15]和张万旭等[16]的研究结果一致，这也说明玉米植株后期具有良好的抗倒性可有效降低籽粒机收条件下的落粒率。

3.2 黄淮北部夏播区机收籽粒玉米品种选择及其适收期

选育适当早熟、籽粒含水率低、脱水速度快的品种及适期收获等是实现机械粒收的关键技术措施。黄淮海夏播玉米区以“冬小麦—夏玉米”一年两茬为主导种植模式，光热资源不足和农作时间紧张是该区玉米生产的主要矛盾，同时也是影响玉米机收籽粒技术推广的主要因素[17]，目前多数玉米品种收获时籽粒含水率高达30%以上[18]，进而影响机械籽粒收获的效果，在黄淮北部夏播玉米区该矛盾和问题则更为突出。

本研究表明，不同参试玉米品种的生育期以及在不同收获期条件下的籽粒含水率、生理成熟后籽粒脱水速率及机收籽粒质量均存在较大差异。国家标准《玉米收获机械技术条件》GB/T 21962—2008[10]规定了玉米机收籽粒破碎率≤5%、杂质率≤3%、落粒率≤5%。按此机收籽粒质量标准，参试玉米品种在本试验6月15日夏播条件下，京农科728于9月29日达生理成熟，生理成熟后10 d(10月9日)即可达到国家机收籽粒质量标准；MC121和MC812分别于10月3日和4日生理成熟，在生理成熟后15 d(分别为10月18日和19日)可达到机收籽粒标准；先玉335于10月9日达生理成熟，在生理成熟后20 d(10月29日)才可达到机收籽粒标准；郑单958于10月11日达生理成熟，但在各收获期处理条件下籽粒破碎率均高于5%，未达到机收籽粒标准。从籽粒生理成熟后的脱水情况来看，京农科728和MC812脱水最快，其次是MC121和先玉335，郑单958脱水最慢。京农科728、MC812、MC121和先玉335生理成熟后的籽粒平均脱水速率分别比郑单958高50.0%、42.3%、23.1%和19.2%。综上所述，3个早熟品种京农科728、MC121和MC812生理成熟后籽粒脱水速度快，在生理成熟后2周籽粒含水率即可降至25%左右，且机收籽粒破碎率、杂质率和落粒率均达到国家机收籽粒标准，而先玉335和郑单958因熟期较晚、籽粒脱水相对较慢、机收籽粒破碎率高，不适宜籽粒机收。黄淮北部冬小麦适播期一般为10月中旬，在6月15日夏播条件下，选用早熟脱水快的京农科728、MC121和MC812可在不耽误下茬冬小麦播种的情况下实现玉米籽粒生理成熟和机械直收籽粒，而先玉335和郑单958不适宜在该区用作机收籽粒品种。