西南地区耐瘠宜机收玉米品种筛选试验
2021-06-18蒋志成冯定明田红琳阎应红周茂林
蒋志成，冯定明，田红琳，阎应红，李 鸿，周茂林
（重庆市农业科学院，重庆 401329）
玉米生产过程环节多、劳动强度大，产量低、成本高，因此迫切要求实现玉米联合收获机械化。要实现玉米机收，需要从种植模式［1］、合适的机械［2-3］及适宜的品种［4-5］进行筛选甚至变革，逐步实现从人工摘穗、机械收穗到粒收的过程。截至2019年，全国玉米机收率已达70%，但主要分布在北方区域，西南玉米区是我国三大玉米主产区之一，年均玉米种植面积在467万公顷以上，然而受制于特殊地貌、气候、玉米品种、种植模式等因素的影响，玉米机械化收获水平不足2%［6-8］；制约南方玉米机收的主要因素有地块小、零散，多雨气象，以及缺乏适宜机械和适宜机收的品种，其中适宜机械化生产的品种选择是难点之一。本研究拟通过多项指标分析，综合评判破解适宜机收品种瓶颈。影响玉米机收质量的因素除了种植密度、行距、机械性能及作业速度等外部因素外，主要与品种自身特性有关，如抗倒性、植株整齐度、脱水速度、破损率、杂质率等［9-14］。在宜机收品种的筛选及评价方面，一般采用单一性状比较法，综合评判则可采用隶属函数法、熵值赋权法和灰色局势决策法等方法［15-16］，但在宜机收玉米品种筛选方面研究报道尚少。本试验采用国家玉米良种攻关西南区主要育种单位提供的品种，在统一试验方案下，借鉴前人对影响机收质量主要性状研究结果，在各品种与机收相关的单性状比较的基础上，采用灰色关联度分析法对参试品种的机收特性进行综合评价［17-18］，以初步筛选出区域适宜的机收品种，为后续研究及示范推广提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 参试品种
根据2020年国家玉米良种攻关（西南区）机收品种比较试验方案，参试品种来源于国家玉米良种协作攻关联合体成员单位、全国农技中心、相关省市种子管理部门及各承试单位，对照品种为中玉335。
1.2 试验设计及田间管理
试验地选在重庆市铜梁区侣俸镇，北纬29°51′41″，东经105°59′53″，海拔311 m，丘陵地貌，土地较平整，开阔向阳，光照条件好，土质紫色黏土，肥力中等偏上。土壤pH 值7.7，有机质含量24.4 g·kg-1，全氮、磷、钾含量分别为1.666、0.15、19.03 g·kg-1，碱解氮、速效磷、速效钾含量分别为170.0、24.63、222 mg·kg-1。试验采用间比法排列，每间隔9 个参试品种设置1 个对照品种，小区长12 m、宽3 m，行距0.75 m，窝距0.50 m，双株定苗，密度53 333 株/hm2，4 行区。2020 年3 月24 日人工打窝播种，肥料用缓释肥沃夫特（NPK 重量比为27∶9∶9）900 kg/hm2一次性施入，氮肥比常规用量减施20%，其他管理同大田生产。成熟后调查倒伏情况、植株及穗位整齐度，并人工摘穗1 行进行考种测产，余下3 行根据倒伏情况采用粒收机“沃德”进行籽粒收获（倒伏倒折较重或倒折位太低的小区没有机收），调查机收质量及产量。试验数据采用EXCEL 软件进行分析。
2 结果与分析
2.1 产量
从36 个参试品种的收穗测产（见表1）来看，籽粒产量在4 232.8～9 347.9 kg/hm2，对照平均产量5 851.5 kg/hm2。参试品种与邻近对照相比，增产率在-24.48%～64.94%，其 中29 个 增 产（1.98%～64.94%）、7 个减产（-24.48%～-4.23%）。从产量位次看，前10 位由高到低依次是桂单682、成单739、渝单8075、雅玉6188、SW2025、同玉101、渝单59、正昊玉201、毕单35、黔玉9632；从增产率位次看，前10 位由高到低依次是桂单682、成单739、雅玉6188、同玉101、正昊玉201、渝单8075、沣玉4 号、SW2025、渝单59、湘荟玉1 号。其中，除毕单35、正昊玉201 及渝单8075 的产量和增产率位次差异稍大外，其余基本一致，仅就产量而言，这10余个品种表现较好。
表1 宜机收玉米品种筛选试验收穗测产
2.2 品种抗倒性
倒伏倒折率参试品种在0～90.63%，对照平均10.27%。抗倒性较好（倒折率10%以下）的主要有黔543、SAU209、真玉2369、成单312、沣玉4号、雅玉6188、中农5 号、黔玉9632、毕单36、渝单8075、KN2040 等品种；倒伏较重的依次是同玉101、SW2023、正昊玉201、DS20101、宜单1808、雅玉158、SW2025、湘荟玉1 号、南N990、南N1510、凉435、靖玉7号、SAU210、绵单270，倒伏率在50%以上（见表2）。
表2 宜机收玉米品种筛选试验株高及倒折率
2.3 穗位整齐度
整齐度以调查样本变异系数的倒数表示，即：整齐度=（样本平均数/样本标准偏差），数值越大越整齐。
从表3 看出，穗位整齐度较好的前5 位依次是正昊玉201、KN2014、黔玉9632、毕单36、田单4 号，较差的后5 位依次是沣玉4 号、中农5 号、SAU210、桂单682、KD204。对照为15.8。
2.4 机收质量
机收质量主要包括掉穗率、掉粒率、杂质率，以及籽粒的含水率、破碎率。从本地多年的籽粒机收情况看，影响掉穗、掉粒的因素除了品种自身外，更主要是与地块狭小、机械类型、作业速度及机手操作的熟练程度有关，因此本试验中对掉穗掉粒不作分析。除含水率用谷物水分测定仪检测外，其余指标采用下列公式测算：
掉穗率=（掉穗数/应收穗数）×100%
掉粒率=［掉粒重/（机收粒重+掉粒重）］×100%
杂质率=取样杂质重/取样重×100%
破碎率=取样破碎粒重/取样重×100%
因部分品种倒伏较重，机器无法收获，故对余下25个品种进行了机收及机收质量调查（见表3）。
表3 宜机收玉米入选品种及其性状
2.4.1 籽粒含水率
收获时含水率较低的品种主要有KD205、KD204、中农5 号、湘荟玉1 号、田单4 号、靖玉7 号、SAU210、KN2040 等，含水率在20.33%～21.73%；较高的品种有中玉335、黔543、成单312、沣玉4 号、桂单682、毕单36等，含水率在25.43%～26.90%。
2.4.2 籽粒破碎率
籽粒破碎率较低的品种有湘荟玉1 号、靖玉7 号、KD204、绵918、正昊玉201、桂单682、KD205 等，破碎率在0.26%～0.90%；较高的品种有成单739、成单312、KN2040、SAU210、渝单59、雅玉6188、田单4号、黔玉9632等，破碎率在2.07%～3.31%。
2.4.3 杂质率
杂质率较低的品种有真玉2369、湘荟玉1 号、靖玉7号、正昊玉201、黔543、雅玉6188等，杂质率在0.08%～0.19%；较高的品种有中玉335、SAU209、成单312、毕单35、AU210、毕单36 等，杂质率在0.53%～1.63%。
2.5 宜机收品种综合评判
根据灰色关联度分析原理，以25 个品种（含对照）为样本，以生育期、株高整齐度、穗位整齐度、倒折率、籽粒含水率、籽粒破碎率、杂质率及产量为评判指标。以株高整齐度、穗位整齐度和产量取最高值，其余性状取最低值确定一个“参考品种”（即各性状均表现相对优异的“理想品种”），再根据多年对玉米机收质量影响因素研究经验，以性状对机收质量影响重要性程度，兼顾产量指标分别赋予相对合理的权重。关联度越大，表明综合表现越接近“理想品种”（见表4）。
2.5.1 灰色关联度的计算过程
步骤1 无量纲化处理：均值化（Xij/本性状的均值）。
步骤2 标准化处理：在均值化基础上，计算绝对差值（|Xij-本性状参考品种的值|）。
步骤3 计算关联系数：在标准化基础上，计算比值（（最小值+ρ×最大值）/（Xij+ρ×最大值）），ρ的取值区间一般为（0，1），为提高分辨率，本文取值0.1。
步骤4 计算关联度：品种在各性状的关联系数均值（或加权均值）。
2.5.2 各品种与“参考品种”的关联度
从表4 看出，若不考虑各性状的权重，按均权处理，则25 个品种的关联度在0.431～0.660，综合表现较好的前10 位品种分别是湘荟玉1 号、雅玉6188、正昊玉201、真玉2369、中农5 号、靖玉7 号、黔543、渝单8075、KN2014 和KD204。若按相应权重计算，则25 个品种的关联度在0.476～0.683，表现较好的前10 位分别是雅玉6188、真玉2369、渝单8075、黔543、正昊玉201、湘荟玉1 号、黔玉9632、桂单682、成单739和沣玉4号。
表4 宜机收玉米入选品种的灰色关联度
从上述两种计算结果看，雅玉6188、真玉2369、渝单8075、黔543、正昊玉201、湘荟玉1 号这6 个品种均在前10位之列，其余品种差异较大。
3 结论与讨论
1）从品种的产量、抗倒性、植株整齐度、机收质量等性状的重要程度综合考虑看，参试品种在本区域表现较好的有雅玉6188、真玉2369、渝单8075、黔543、正昊玉201 及湘荟玉1 号，产量较高，抗倒性较好，机收质量较高，可作为宜机收品种继续进行相关试验示范。
2）适宜机收的玉米品种除需具有较好的丰产性外，还需具有优良抗倒性和较高机收质量。品种的抗倒性是由形态学、材料学与力学等自身特性共同作用的结果［4］，此外玉米茎腐病、玉米螟也是导致倒伏倒折的重要因素［11］。一般认为适宜籽粒机收的品种生理成熟后倒伏、倒折之和应低于5%，低于3%为最佳，但重庆地区因多为丘陵山区，气候特殊，常年在拔节期和灌浆期出现局部阵性狂风暴雨，容易导致倒伏、倒折，故笔者认为重庆地区玉米的倒伏率限制标准应适当提高至8%。机收质量主要与籽粒含水率、破损率关系密切，指标越低，越适宜机收。
