不同玉米杂交组合配合力和机械化粒收质量影响因素分析
2021-09-06魏锋杨海峰王稼苜马毅马俊峰洪德峰卫晓轶
魏锋 杨海峰 王稼苜 马毅 马俊峰 洪德峰 卫晓轶
摘要：玉米机械化子粒收获是中国玉米未来的发展方向。为了探讨不同玉米自交系材料的配合力及其组配杂交组合的机械化粒收质量影响程度，本研究以7个美国自交系材料作母本，‘新01A3的5個改良系作父本，采用不完全双列杂交，以组配成的35个玉米杂交组合为试验材料，机械化子粒收获后，测定产量和子粒含水率，计算杂质率、破碎率和田间损失率，并对产量进行配合力分析。结果表明，‘XL2产量的一般配合力（GCA）最高。5个父本自交系中，‘新A389产量的一般配合力最高，其次为‘新69。‘XL6×新69的产量特殊配合力（SCA）最高，其次为‘XL7×新3764。对各项性状指标进行相关性分析，结果显示，子粒含水率与破碎率之间存在显著正相关。35个杂交组合中，32个玉米杂交组合的产量与邻近对照相比增幅超过5%，且所有杂交组合的子粒含水率均低于28.0%，均适宜机械化子粒收获。今后应加强对高配合力自交系‘XL2、‘XL5和‘新A389、‘新69的利用。
关键词：玉米;机械化子粒收获;一般配合力;特殊配合力;杂交组合
中图分类号：S513文献标志码：A论文编号：cjas2020-0146
The Combining Ability of Different Maize Hybrid Combinations and the Influencing Factors on Mechanical Grain Harvest Quality
WEI Feng，YANG Haifeng，WANG Jiamu，MA Yi，MA Junfeng，HONG Defeng，WEI Xiaoyi
（Xinxiang Academy of Agricultural Sciences of Henan Province，Xinxiang 453002，Henan，China）
Abstract：Mechanical grain harvest of maize is the development direction of China maize industry. The purpose of the study is to explore the combining ability of different maize inbred lines and the influence on the mechanical grain harvest quality of the hybrid combinations. Seven American inbred lines were used as female parent，five ‘Xin 01A3improved lines were used as male parent，incomplete diallel cross was adopted，and 35 maize hybrid combinations were used as materials. After mechanical grain harvest，the yield and grain moisture content were measured，and the impurity rate，broken rate，and the shatter loss rate were calculated. The combining ability of yield was analyzed. The results showed that the general combining ability of ‘XL2was the highest. Among the five male inbred lines，the general combining ability of ‘Xin A389was the highest，and that of ‘Xin 69was the second. The special combining ability of ‘XL6×Xin 69was the highest，and that of ‘XL7×Xin 3764was the second. The correlation of each character was analyzed，and the results showed that there was a significantly positive correlation between the broken rate and the moisture content. Among the 35 hybrid combinations，compared with the adjacent control，the yield of 32 maize hybrid combinations increased by more than 5%，and the grain moisture content of all hybrid combinations was lower than 28.0%，suggesting that these hybrid combinations were suitable for mechanical grain harvest. In the future，theutilization of high combining inbred lines ‘XL2，‘XL5，‘Xin A389and ‘Xin 69should be enhanced.
Keywords：Maize;Mechanical Grain Harvest;General Combining Ability;Special Combining Ability;Hybrid Combination
0引言
2019年玉米种植面积和总产量分别占粮食作物种植面积和总产量的35.8%和38.5%，在粮食作物生产中仍位居第一位。随着中国农业现代化进程的加快、农村产业化结构调整，以及农民劳动力的城镇化转移，全程机械化已成为玉米生产发展的必然之路[1]。玉米机械化子粒收获技术于20世纪50年代始于北美[2]，到70年代已经得到全面推广[3]，在20世纪中后期，工业发达的欧美国家已经实现了玉米收获机械化[4]。中国于20世纪60年代才开始研制玉米收获机械[5-6]。然而，目前中国玉米的机械化收获仍以果穗收获为主，采用多作业环节的分段式收获模式，高效低成本的机械化子粒收获还处于初步阶段[7]。长期以来，中国存在着玉米生产效率低、成本高、竞争力弱等突出问题[8]。玉米机械收粒的质量指标主要包括子粒破碎率、收获子粒中的杂质率和田间损失率，研究表明品种是影响机械收粒质量的主要因素，这也成为玉米生产全程机械化进一步提升的制约因素[9-10]。本文通过对不同玉米杂交组合机械化粒收时产量和子粒含水率的配合力分析，以及对子粒破碎率、杂质率和田间损失率等质量指标的研究，旨在為选育出适宜机械化子粒收获的玉米新品种提供材料基础，并为玉米机械化子粒收获技术的推广提供依据。
1材料与方法
1.1试验材料
试验以7个美国自交系‘XL1、‘XL2、‘XL3、‘XL4、‘XL5、‘XL6、‘XL7作母本，‘新01A3的5个改良系‘新A389、‘新4095、‘新69、‘新ANA- 4567、‘新3764为父本，采用不完全双列杂交，以组配成的35个玉米杂交组合为试验材料，其中，所有父母本材料均由河南省新乡市农业科学院选育。以‘郑单958作对照。
1.2试验设计
试验采用间比法种植，2019年6月在河南辉县种植，行长40 m，行距0.6 m，每个小区12行，小区面积288m2。田间管理同常规大田生产，于2019年10月收获。具体田间种植顺序及杂交组合编号见表1。
1.3数据调查
采用雷沃谷神GE40谷物联合收割机进行机械化子粒收获，割幅为4行，每个杂交组合收获中间8行，收获面积为192 m2。根据收获面积，折合公顷产量，并根据收获时玉米子粒的含水量计算含水量为14%时的理论产量。
在测试地块，随机取收割机仓内收获的子粒样品约2 kg，首先用PM8188谷物水分测定仪测定含水率，然后称其质量，手工分拣将其分为子粒和非子粒两部分;对子粒部分称其质量并计为KW1，非子粒部分称重计为NKW;再根据子粒的完整性，将其分为完整子粒和破碎子粒并分别称重，完整粒部分质量计为KW2，破碎粒质量计为BKW，如公式（1）～（2）。
在收割段选取3个样点，每个样点取长2 m宽一个割幅的面积，收集样点内的落穗和落粒，测定落穗重和落粒重。将理论产量、落穗和落粒重分别折合成单位面积数值，计算产量的损失率，如公式（3）。
1.4数据分析
利用Excel和SPSS 17.0软件进行相关性、配合力等分析。
1.5气候因素
气象数据来自于辉县市气象局（见表2）。除9月中旬外，其余月份平均气温均不同程度地高于历年平均气温，尤其是7月下旬、9月上旬和9月下旬，平均气温比历年分别高4.0、2.8、3.2℃。6月中旬、7月中旬、8 月中旬、9月上旬和9月下旬的降雨量均低于1.5 mm。
2结果与分析
2.1一般配合力和特殊配合力效应分析
母本产量和子粒含水率的一般配合力见表3。从表3可以看出，‘XL2产量的GCA最高（1895.87），其次为‘XL5，‘XL6产量的GCA最低（-1588.63）。‘XL3子粒含水率的GCA最低（-1.43），其次为‘XL5。
表4为父本性状的一般配合力。5个父本自交系中，‘新A389产量的GCA最高（362.36），其次为‘新69（114.86），‘新ANA-4567产量的GCA最低（-224.57）。‘新4095子粒含水率的GCA最低（-1.37），‘新A389子粒含水率的GCA最高（1.19）。
35个组合产量和子粒含水率的特殊配合力效应值见表5。结果显示，‘XL6×新69的产量SCA最高（10766.27），其次为‘XL7×新3764，其产量SCA为10338.13;‘XL1×新A389的产量SCA最低（-1263.86），其次为‘XL1×新3764，其产量SCA为-995.14。
‘XL3×新ANA-4567的子粒含水率SCA最低（-2.81），其次为‘XL7×新69，其子粒含水率SCA为-2.26;‘XL3×新3764的子粒含水率SCA最高，为1.96，其次为‘XL4×新ANA-4567，其子粒含水率SCA为1.61。
2.2不同品种子粒含水率与破碎率、杂质率和损失率的关系
在《玉米收获机械技术条件（GB/T 21962—2008）》中规定子粒破碎率应≤5%、杂质率≤3%、田间损失率≤5%[11]。子粒含水率与破碎率、杂质率和损失率的关系见图1。随着子粒含水率的增加，破碎率、杂质率和损失率均有增加的趋势。子粒含水率的变幅为21.0%～ 28.9%，子粒破碎率变幅为0.86%～5.64%，杂质率变幅为0.24%～2.37%，损失率变幅为0.0005%～0.0286%。分析表明，子粒含水率除对照郑单958外，所有杂交组合的子粒含水率均低于28.0%;除‘XL6×新ANA-4567和‘XL2×新ANA-4567外，其余杂交组合的破碎率均低于5%;所有杂交组合的杂质率均低于3%;所有杂交组合的田间损失率均低于5%。
2.3各项指标的相关性分析
表6为产量、子粒含水率、破碎率、杂质率及损失率之间的相关性分析。可以看出，子粒含水率与破碎率之间存在显著正相关，相关系数为0.403。子粒含水率与损失率之间存在显著正相关，相关系数为0.331。
2.4不同杂交组合的玉米机收产量与子粒含水率的表现
不同玉米杂交组合的机收产量增幅和子粒含水率二维分布图见图2。可以看出，35个玉米杂交组合的子粒含水率均低于28%，32个玉米杂交组合的产量与邻近对照相比增幅超过5%，18个玉米杂交组合的产量与邻近对照相比增幅超过20%，其对应的子粒含水率位于21.4%～27.1%之间。
研究所采用的7个母本和5个父本中，应加强对高配合力自交系‘XL2、‘XL5和‘新A389、‘新69的利用。
3讨论
研究表明，配合力分析是评价玉米自交系的重要指标，也是用来检验一个自交系能否成功组配出优良玉米杂交种的关键[11-12]。本研究采用7×5不完全双列杂交试验设计，对35个玉米杂交组合的产量和子粒含水率进行一般配合力和特殊配合力分析。结果表明，7 个母本自交系中，‘XL2产量的一般配合力最高，其次为‘XL5。5个父本自交系中，‘新A389产量的一般配合力最高，其次为‘新69。从产量特殊配合力来看，‘XL6×新69的产量特殊配合力最高，其次为‘XL7×新3764。这为下一步优良玉米杂交种的选育提供了依据。
玉米机械粒收的质量指标主要包括子粒破碎率、杂质率和损失率，损失率又包括落穗率和落籽率[13]。有研究表明玉米子粒含水率與机械收获的破碎率显著相关，表现为子粒含水率越高，破碎率越大[14-17]。研究表明，子粒破碎率受多种因素影响，但收获时子粒含水率偏高则是导致当前玉米子粒破碎率偏高的根本原因[18-21]，这与本研究的结果一致。本文对机收子粒的若干质量指标性状进行相关性分析，结果表明，子粒含水率与破碎率之间存在显著正相关。且随着子粒含水率的增加，破碎率、杂质率和损失率均有增加的趋势。
有研究表明，在收获时收割机的收割速度会影响粒收质量因素，比如破碎率、损失率和杂质率等[9]，但地形、植株生物量、倒伏情况等均会影响收割机的行驶速度。研究机械化籽粒收获的影响因素，下一步除了从品种子粒含水率方面分析以外，也要从收割机的收割速度产生的影响方面综合考虑。
4结论
所有杂交组合的子粒含水率均低于28.0%;除2个杂交组合外，其余杂交组合的破碎率均低于5%;所有杂交组合的杂质率均低于3%;所有杂交组合的田间损失率均低于5%。符合玉米收获机械技术条件（GB/T 21962—2008）中的规定，说明这些杂交组合均适宜机械化收获。尤其是在2019年高温天气影响下，35个杂交组合中，32个玉米杂交组合的产量与邻近对照相比增幅超过5%，且子粒含水率在21.05%～27.1%之间。本研究所采用的7个母本和5个父本中，应加强对高配合力自交系‘XL2、‘XL5和‘新A389、‘新69的利用。
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