贵州春玉米机械粒收适宜品种筛选及影响因素研究

陈杜 杨锦越 罗英舰 卢平 郑迎霞 魏鹏程 叶开梅 宋碧 张军

摘要：【目的】篩选适宜贵州机械粒收的春玉米品种，并明确玉米机械粒收现状及存在的主要问题，为贵州春玉米机械粒收技术的推广提供理论与技术支撑。【方法】以32个玉米品种为研究材料，采用随机区组设计，于2017—2019年在贵州遵义和安顺进行玉米适宜机械粒收的品种筛选试验，收获时测定籽粒含水率、破碎率、杂质率、损失率和产量等指标，利用相关分析和双向平均作图法进行宜机收玉米品种筛选。【结果】贵州春玉米机收时籽粒含水率、破碎率、杂质率和总损失率均值分别为30.45%、11.71%、1.79%和12.58%，产量均值为8251.49 kg/ha，且品种间差异明显。当前贵州春玉米机械粒收存在收获时籽粒含水率高、破碎率高、损失率大的问题。相关分析结果表明，籽粒含水率偏高是引起机械粒收破碎率偏高的主要原因，通过降低收获时籽粒含水率可降低破碎率、杂质率和损失率，提高机收质量。以籽粒含水率和产量为指标进行筛选，其中11个品种收获时籽粒含水率较低、产量高，比较适宜机械粒收;进一步以籽粒破碎率与总损失率进行筛选，结果表明先玉1171、新中玉801和兴玉3号具有收获时籽粒含水率低、破碎率低、产量高和总损失率低的特点，适宜机械粒收。选择生育期稍短的品种，同时适当推迟收获期，可有效降低收获时籽粒含水率，提高机收质量。【结论】籽粒破碎率高和总损失率大是贵州春玉米机械粒收存在的主要质量问题，籽粒含水率高是导致机收质量差的主要原因，适当延迟收获时间可降低收获时籽粒含水率，提高机收质量。筛选出先玉1171、新中玉801和兴玉3号可作为贵州春玉米适宜机械粒收品种。

关键词： 春玉米;机械粒收;籽粒含水率;破碎率;总损失率;品种筛选

中图分类号： S513;S225                       文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2021）04-0959-08

Selection and influencing factors of spring maize varieties suitable for mechanical harvesting in Guizhou

CHEN Du1， YANG Jin-yue2， LUO Ying-jian3， LU Ping4， ZHENG Ying-xia1，

WEI Peng-cheng1， YE Kai-mei4， SONG Bi1*， ZHANG Jun1

（1 College of Agriculture， Guizhou University，Guiyang  550025， China; 2Guizhou Academy of Agricultural Sciences，Guiyang  550025， China; 3Zunyi Academy of Agricultural Sciences， Zunyi， Guizhou  563100，China;

4Anshun Academy of Agricultural Sciences，Anshun， Guizhou  561000， China）

Abstract：【Objective】In order to screen out maize varieties suitable for mechanical harvesting  in Guizhou，and to clarify the status quo and main problems of mechanical granulation，provide theoretical and technical support for the promotion of mechanical harvesting technology of Guizhou spring maize. 【Method】With 32 maize varieties as the research materials，random block design was adopted to carry out the selection test of maize varieties suitable for mechanical harvesting  in Zunyi and Anshun，Guizhou from 2017 to 2019. Measured the kernel moisture content， broken rate， impurity rate， loss rate and yield at harvest， and used correlation analysis and two-way average mapping method to screen suitable corn varieties for machine harvesting. 【Result】The average kernel moisture content，broken rate，impurity rate and loss rate of Guizhou spring maize were 30.45%，11.71%，1.79% and 12.58%，respectively，and the average yield was 8251.49 kg/ha，and there were differences among varieties. At present，there were some problems in the mechanical kernel harvest of spring maize in Guizhou，such as high moisture content，high broken rate and high loss rate. The correlation analysis showed that the high kernel moisture content was the main reason for the high mechanical kernel yield broken rate. By reducing the kernel moisture content at harvest time，the broken rate，impurity rate and loss rate could be reduced and the mechanical harvest yield quality could be improved. The kernel moisture content and yield were selected as the indexes. Among them，11 varieties had low kernel moisture content and high yield，which were more suitable for mechanical harvesting. Using grain broken rate and total loss rate to screen，Xianyu 1171，Xinzhongyu 801，Xingyu 3 had the characteristics of low kernel moisture content，low broken rate，high yield and low total loss rate at harvest time，suitable for mechanical harvesting. Choosing varieties with short growth period and appropriately delaying the harvest period could effectively reduce the water content of kernels during harvest and improve the quality of mechanical harvest. 【Conclusion】High kernel broken rate and high total loss rate are the main quality problems in Guizhou spring maize mechanical grain harves-ting. High kernel moisture content is the main reason for poor mechanical harvest quality. Properly delaying the harvest can reduce the kernel moisture content during harvest and improve the mechanical harvest.quality. Xianyu 1171， Xinzhongyu 801 and Xingyu 3 are recommended as suitable varieties for mechanical grain harvesting of spring maize in Guizhou.

Key words： spring maize; mechanical kernel harvesting; kernel moisture content; kernel broken rate; total loss rate; varieties screening

Foundation item： National Key Research and Development Program of China（2016YFD0300307）;Public Welfare Industry（Agriculture） Scientific Research Project（201503127）;Guizhou Special Grain and Oil Crops Cultivation and Physiological and Ecological Research Scientific and Technological Innovation Talent Team Project （QKHPTRC〔2019〕5613）;Guizhou Biology First-class Discipline Construction Project （GNYL〔2017〕009）

0 引言

【研究意義】机械粒收是实现玉米高产高效、转变生产方式的重要突破点，能有效提高生产效率、省工降本、降低劳动强度（赵明等，2011;李少昆，2017;王克如和李少昆，2017）。贵州是西南玉米主产区之一，机械化程度低、农村劳动力不足、劳动强度大、生产成本高、效益低是当前该区域玉米生产面临的主要问题（钟耕臣和安艳玲，2018）。当前贵州生产上推广的玉米品种大多属于生育期长、耐密程度低、脱水速度慢的品种，难以满足机械粒收要求。因此，筛选早熟、收获时籽粒含水率低、机收质量好和产量高的玉米品种是实现贵州春玉米机械粒收的关键。【前人研究进展】关于玉米宜机收品种筛选，近年来已有学者开展了相关研究，筛选出适宜不同地区机收的玉米品种。王克如等（2018b）从73个玉米品种中筛选出适宜辽宁中部种植的机械粒收品种。李少昆等（2018b;2018c;2019a;2019b）以籽粒含水率和产量为核心指标筛选出适宜吉林、北疆、河北和黑龙江等地种植的机械粒收玉米品种。赵如浪等（2019）在宁夏开展239品/次适宜机械粒收玉米品种筛选试验，筛选出3个适宜扬黄灌区的机械粒收品种。孔凡磊等（2020b）从28个玉米品种中筛选出适宜四川地区种植的机械粒收玉米品种。在我国玉米机械粒收质量问题及影响因素方面，柴宗文等（2017）分析表明，玉米收获时籽粒含水率高是导致收获质量差的主要原因，籽粒含水率与破碎率符合二次函数关系，过高过低均不利于机械粒收;李少昆（2017）研究表明，籽粒破碎率偏高是我国玉米机械粒收存在的主要质量问题;李璐璐等（2018）研究表明，品种与气候因素导致籽粒含水率较高，籽粒破碎率偏大，收获时籽粒含水率偏高、破碎率高、收获质量差已成为限制我国各玉米产区机械粒收技术发展推广的主要因素;王克如等（2018a）、孔凡磊等（2020b）研究指出除籽粒破碎率高以外，损失率大也是江苏、四川机械粒收存在的主要质量问题。【本研究切入点】当前对于我国玉米机械粒收技术质量与品种筛选的研究主要集中在北方及黄淮海等地，且以往的研究报道中大多数品种筛选均基于籽粒含水率和产量的关系，筛选出的品种中并未有效解决籽粒破碎率高和产量损失率大等机收质量问题，且目前针对贵州省玉米机械粒收品种筛选的相关研究更为缺乏。【拟解决的关键问题】2017—2019年在贵州遵义和安顺开展32个玉米品种筛选试验，利用籽粒含水率与产量、破碎率与损失率等指标进行筛选，以期筛选出适宜贵州机械粒收的玉米品种，并明确玉米机械粒收的现状及存在的主要问题，为贵州春玉米机械粒收技术的推广提供理论与技术支撑。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

供试材料共32个玉米品种，2017年选取20个品种参试，2018年选取11个品种参试，2019年选取16个品种参试，品种名称、来源及参试年限见表1。

1. 2 试验地概况

于2017年在贵州遵义市播州区（东经106°17′，北纬27°13′）、2018—2019年在贵州安顺市普定县（东经105°27′，北纬26°31′）进行试验。遵义市播州区属中亚热带季风性湿润气候，年均气温14.9 ℃，年均日照时数1094.9 h，无霜期291 d，年均降水量1035.7 mm;供试土壤pH 6.5，有机质26.23 g/kg，碱解氮80.50 mg/kg，全磷17.52 mg/kg，速效磷23.74 mg/kg，全钾23.15 g/kg，速效钾226 mg/kg。安顺市普定县属于亚热带季风湿润气候，年均气温15.1 ℃，年均日照时数1164.9 h，无霜期301 d，年均降水量1378.2 mm;供试土壤pH 5.6，有机质53.94 g/kg，碱解氮142.09 mg/kg，全磷15.90 g/kg，速效磷7.47 g/kg，全钾14.82 g/kg，速效钾 377.50 mg/kg。

1. 3 试验方法

试验采用随机区组设计，3次重复，小区面积30.0 m2（12.5 m×2.4 m）。2017年于4月2日播种，9月10日收获;2018年于4月10日播种，10月8日收获;2019年于4月3日播种，9月28日收获。宽窄行种植，宽行0.8 m，窄行0.4 m，种植密度67500株/ha。基肥施用复合肥（16-16-16）600 kg/ha;追肥施用尿素（N 46%），拔节期150 kg/ha、大喇叭口期225 kg/ha。其他栽培管理措施与当地大田生产一致。采用同一台收获机械（雷沃谷神RG40）、同一名机手进行收获。

1. 4 测定项目及方法

1. 4. 1 收获质量 将各处理收获籽粒随机取2 kg样品，用PM8188水分测定仪测定含水率，重复5次。手工分拣出籽粒（KW1）和非籽粒（NKW）部分并称重，再将籽粒部分分为完整籽粒（KW2）和破碎籽粒（BKW）并稱重。

破碎率（%）=BKW/（KW2+BKW）×100

杂质率（%）=NKW/（KW1+NKW）×100

1. 4. 2 产量及田间损失率 收获前调查实际株数，收获后将各处理籽粒称重，根据籽粒含水量按安全含水量14%折算产量。在收获区内随机选取3个样点，每个样点取1 m2作为样区并收集所有落粒，收集收获区内所有落穗，并按样区面积计算单位面积内落粒重（SKW）、落穗粒重（GKW），根据机收面积、机收籽粒重计算单位面积产量，并进一步计算落粒损失率、落穗损失率和总损失率。

总损失率（%）=（SKW+GKW）/单位面积产量×100

1. 5 统计分析

采用Excel 2010和SPSS 23.0进行数据整理、作图及相关分析。

2 结果与分析

2. 1 贵州春玉米籽粒含水率、收获质量与产量

从3年两地的试验结果（表2）来看，玉米机械粒收时籽粒含水率为21.95%～39.50%，均值为30.45%。籽粒破碎率为5.29%～26.14%，均值为11.71%，各品次均超过≥5%国标（GB/T 21961—2008《玉米收获机械 试验方法》，下同）要求。杂质率为0.49%～4.66%，均值为1.79%，达到≤3%的国标要求。总损失率为4.69%～30.30%，均值为12.58%，超过≥5%的国标要求。产量在5432.25～11296.68 kg/ha，均值为8251.49 kg/ha。表明收获时籽粒含水率高、破碎率高、损失率大是贵州春玉米机械粒收质量的主要限制因素。同时，机械粒收各收获质量指标变异系数均较大，表明品种间机收质量差异明显。

2. 2 贵州春玉米籽粒含水率、产量与机收质量性状的关系

玉米籽粒含水率与机收质量指标间的相关分析结果（表3）表明，籽粒含水率与破碎率和杂质率呈极显著正相关（P<0.01，下同），与总损失率呈显著正相关（P<0.05，下同），说明籽粒含水率偏高是机械粒收破碎率偏高的主要原因。当籽粒含水率在21.95%～39.50%时，破碎率随籽粒含水率降低呈先降低后略增高的变化趋势，拟合方程为y=0.0439x2-2.201x+36.437（R2=0.432，n=47），当籽粒含水率为25.07%时破碎率最低，为8.85%（图1）。表明降低收获时籽粒含水率可降低杂质率、破碎率和总损失率，提高机收质量。玉米产量与籽粒含水率、总损失率、破碎率和杂质率呈极显著负相关，表明当前的供试品种中存在含水率、破碎率和总损失率均低而产量较高的品种。

2. 3 基于产量和籽粒含水率的品种筛选

产量和收获时籽粒含水率是影响玉米机械粒收质量和生产效益的重要因素。以各年参试品种的产量为纵坐标、籽粒含水率均值为横坐标，采用双向平均作图法，将各品种分为4类（图2）。由图2可看出，2017年20个供试品种平均产量为7247.30 kg/ha，平均含水率为32.21%，产量高于平均值、含水率低于平均值的品种有先玉1171、新中玉801、仲玉3号、正红6号、金玉838和金玉306，占供试品种的30%;2018年11个供试品种平均产量8034.98 kg/ha，平均含水率为37.21%，产量高于平均值、含水率低于平均值的品种有先玉1171、新中玉801、仲玉3号和靖单15号，占供试品种的36%;2019年16个供试品种平均产量9655.57 kg/ha，平均含水率为23.61%，产量高于平均值、含水率低于平均值的品种有先玉1171、渝单30、兴玉3号、正红431和金玉579，占供试品种的31%。在3年两地的试验中，共有先玉1171、新中玉801、仲玉3号、正红6号、金玉838、金玉306、靖单15号、渝单30、兴玉3号、正红431和金玉579共11个品种具有产量较高、籽粒含水率较低的特点，可作为机械粒收的较适宜品种，并在此基础上可进一步筛选出破碎率小、总损失率低的品种。

2. 4 基于籽粒破碎率和总损失率的品种筛选

在初步筛选基础上，以籽粒破碎率和总损失率双向平均作图法进一步筛选，结果如图3所示，位于第Ⅲ象限的品种具有籽粒破碎率和总损失率均低的特点，2017、2018和2019年初步筛选的各品种平均籽粒破碎率分别为10.01%、11.33%和9.03%，平均总损失率分别为12.05%、11.61%和8.76%;先玉1171、新中玉801和兴玉3号3个品种具有收获时籽粒含水率低、破碎率低、产量高、机收损失少的特点，可作为贵州机械粒收的适宜品种，其中先玉1171连续3年均表现最佳，可作为机械粒收的首选品种。

2. 5 适宜机械粒收玉米品种的特点

根据上述筛选结果，将筛选出的11个玉米品种分为宜机械粒收和较宜机械粒收两大类（表4），与较适宜机械粒收品种相比，适宜机械粒收品种的生育期平均缩短4 d，生理成熟至收获持续时间约长3 d，收获时籽粒含水率平均降低2.11%（绝对值），产量平均提高12.45%。由此可知，生理成熟晚、脱水速度慢的品种，在收获时籽粒含水率高、机收质量差、产量损失大。表明选择生育期稍短的品种、适当推迟收获期，可有效降低收获时籽粒含水率，更有利于机械粒收。

3 讨论

机械粒收质量直接影响玉米产量、品质和经济效益，是促进玉米机械粒收技术推广、实现玉米机械化生产的关键因素。李少昆（2017）研究表明，当前我国玉米机械粒收破碎率处于较高水平，是造成收获后品质下降、烘贮成本较高的主要原因。柴宗文等（2017）研究指出，破碎率偏高是我国机械粒收存在的主要质量问题。孔凡磊等（2020b）研究发现破碎率偏高、损失率偏大是制约四川玉米机械化发展的主要质量因素。本研究结果显示，在基于当前供试品种进行多年多点机械粒收后，各玉米品种平均籽粒破碎率、损失率均偏大，与柴宗文等（2017）、孔凡磊等（2020b）的研究结果相似，表明籽粒破碎率高、总损失率大是贵州春玉米机械粒收存在的主要质量问题。

收获时籽粒含水率是影响玉米机械粒收质量的主要因素，其值过高过低均会导致籽粒破碎增大、损失变多，机收效果下降（柴宗文等，2017）。李璐璐等（2018）认为，籽粒破碎率对不同范围含水率响应不同，且在相同含水率条件下玉米品种间机收质量差异显著。赵波等（2020）研究表明，西南地区玉米机械粒收时籽粒含水率普遍偏高。不同年际或地域间气候差异也会对籽粒含水率产生较大影响继而影响籽粒破碎率（李璐璐等，2017）。王克如等（2018a）指出，多变的气候、不同生态条件易导致玉米倒伏、病害等高发，除增加籽粒破碎率外，还增加了收获时籽粒损失率。本研究结果显示，收获时春玉米籽粒含水率整体偏高，显著影响各机收指标，且各机收指标在品种间差异显著，与李璐璐等（2018）、赵波等（2020）的研究结果相似。玉米机械粒收质量的影响因素包括品种特性、栽培措施和生态条件等（王成雨等，2018）。贵州地处西南玉米生产区东南部，与其他种植地区相比，气候多变，玉米生长后期光热资源不足、降水较多，加之现有品种多为高秆大穗品种，生育期长，后期脱水速率慢且收获期较早，因此使得玉米收获时籽粒含水率偏高，加大了籽粒损失率。由此可见，籽粒含水率偏高是导致贵州机械粒收质量较差的主要原因，而品种特性与生态条件是致使收获时籽粒含水率较高的主要因素。此外，传统的宽窄行种植模式下行距与收获机械行距的不匹配也可能会导致收获时籽粒损失率增加（孔凡磊等，2020a）。

筛选适宜机械粒收的玉米品种是实现玉米高产高效、集成机械粒收技术并推广的关键步骤（孔凡磊等，2020a），适宜的机械粒收品种应该具备收获时籽粒含水率低、破碎率低、损失率小、产量高的特点（陈得义等，2014;薛军等，2018）。前人以籽粒含水率和产量为核心指标采用双向平均作图法筛选出一批适宜各地区的机械粒收品种（李少昆等，2018a;王克如等，2018b;丁德芳等，2019），为各地机械粒收技术的推广应用提供了重要参考。本研究在贵州两个玉米主产区开展适宜机械粒收品种筛选，以产量、籽粒含水率、籽粒破碎率和损失率4个影响及评价机收效果的核心指标采用双向平均作图法进行筛选，避免了以往研究中仅以籽粒含水率和产量为核心指标筛选的玉米品种中可能存在籽粒破碎率大、杂质率高、损失率大的问题;筛选出先玉1171等3个适宜机械粒收品种、金玉838等8个较适宜机械粒收品种，可为贵州春玉米机械粒收技术大面积推广的种植品种选择提供参考。梁效贵等（2019）研究发现，推迟收获可延长田间晾晒时间、显著降低籽粒含水率，提高机械粒收质量。本研究将筛选出的两类品种进行比较，发现适宜机械粒收玉米品种成熟早，田间站秆时间长，收获时籽粒含水率低，机械粒收效果好，与梁效贵等（2019）的研究结论相似，原因可能是生育期稍短的玉米品种后期能获得较多积温用于籽粒脱水，降低收获时籽粒含水率，进而提高机械粒收质量（王永宏等，2019）。由此可知，选择生育期稍短脱水快的品种，并适当延迟收获时间，是提高贵州玉米机械粒收质量的重要举措。但除籽粒含水率外，机械粒收对倒伏、茎腐病和粒腐病等的发生也有较高要求，因此还需对不同收获期下各品种的抗倒伏能力及抗病性等进一步鉴定，从而筛选出能在生产中大面积推广的机械粒收品种。

4 结论

籽粒破碎率高和总损失率大是贵州春玉米机械粒收存在的主要质量问题，收获时籽粒含水率偏高是导致机收质量较差的主要原因，适当延长收获时间可有效提高机收质量。以籽粒含水率、破碎率、总损失率和产量为核心指标筛选出的先玉1171、新中玉801和兴玉3号可作为当前贵州春玉米适宜机械粒收的推荐品种。

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（责任编辑 王 晖）