不同春玉米品种穗部及籽粒性状对机收品质的影响

张凯旋 俞新华 王雨晴 王明杰 张佳琪 黄智鸿 卢海博 赵海超

摘要：玉米是中国最重要的粮食作物之一，为了探究不同春玉米品种穗部及籽粒性状对机收品质的影响，以6个玉米品种为研究材料，对籽粒机收品质（破籽率、落籽率、杂质率）与穗部性状（穗长、穗粗、秃尖长、穗行数及行粒数）和籽粒性状（平均面积、平均周长、平均长度、平均宽度、长宽比、平均粒厚、平均体积）进行相关性分析和通径分析。通过机收品质与穗部性状的相关性分析表明，破籽率与穗行数呈显著正相关，相关系数为0.576;落籽率与穗行数呈极显著负相关，相关系数为-0.770;杂质率与行粒数呈显著负相关，相关系数为-0.502，结果表明玉米穗行数越大，破籽率越高;穗行数越小，落籽率越高;行粒数越小，杂质率越高。通过机收品质与穗部性状的通径分析表明，玉米籽粒的行粒数与破籽率、落籽率、杂质率的直接效应均为最大，通径系数分别是0.454、0.200、-0.286，结果表明玉米籽粒的行粒数对机收品质（破籽率、杂质率、落籽率）影响最大，且行粒数越大，破碎率和落籽率越高，行粒数越小，杂质率越高，表明行粒数少更适宜籽粒机收。通过机收品质与籽粒性状的相关性分析表明，破籽率与平均宽度呈显著负相关，相关系数为-0.471，与长宽比呈显著正相关，相关系数为0.528，与平均体积呈极显著正相关，相关系数为0.602;落籽率与平均体积呈极显著负相关，相关系数为-0.604;杂质率与平均宽度呈显著正相关，与长宽比呈显著负相关，相关系数为-0.489，结果表明玉米籽粒平均宽度越小，长宽比和平均体积越大，破籽率越高;籽粒平均体积越小，落籽率越高;籽粒平均宽度越大，长宽比越小，杂质率越高。通过机收品质与穗部性状的通径分析表明，玉米籽粒的平均宽度与破籽率、落籽率、杂质率的直接效应均为最大，分别是-0.602、-0.577、0.280，结果表明玉米籽粒的平均宽度对机收品质（破籽率、杂质率、落籽率）影响最大，且籽粒平均宽度越小，破碎率和落籽率越高，平均宽度越大，杂质率越高，表明圆粒型玉米籽粒更适宜籽粒机收。因此在机收玉米选育时应优先选育行粒数少和圆粒型籽粒的春玉米品种，同时兼顾玉米的穗行数、籽粒长宽比和籽粒体积等农艺性状。

关键词：春玉米;破籽率;落籽率;杂质率;籽粒机收

中图分类号：S513.04   文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）08-0079-04

玉米是中国主要的粮食作物，其产量高和用途广的特点决定了玉米在未来粮食作物生产中的地位[1]。随着第一产业、第二产业和第三产业的高速发展，我国农村青壮年人口逐渐减少，玉米生产中的成本逐渐增高[2]。推广玉米机械化生产可大幅降低劳动成本，且能显著提升工作效率，使玉米机械化种植显得更加重要[3]。同时秸秆还田可有效提升土壤肥力[4]，因此玉米机械化生产技术被提上议事日程[5-6]。

在玉米机械化收获中，籽粒机收的品质至关重要[7]，而在收获中，籽粒破碎率高是目前国内玉米收获的主要问题[8]。破碎率高直接导致产量下降，并且会降低玉米品质和增加玉米贮藏难度[9]，因此提升籽粒机收品质可从籽粒破碎率等方面进行研究[10]。目前冀西北地区对机收籽粒破碎率的研究较少[11]，因此本试验以收获时籽粒机收性状（破籽率、落籽率、杂质率）与穗部性状（穗长、穗粗、秃尖长、穗行数及行粒数）和籽粒性状（平均面积、平均周长、平均长度、平均宽度、长宽比、平均粒厚及平均体积）进行相关性分析以及通径分析，旨在明确该地区玉米收获时籽粒机收品质与主要农艺性状的关系，完善张家口地区玉米机械化收获技术。

1 材料与方法

1.1 试验方案

1.1.1 试验材料 春玉米品种选择金农738（V1）、京农科728（V2）、京农科828（V3）、张粒178（V4）、正成018（V5）、中玉9号（V6）。

1.1.2 试验设计 试验时间为2020—2021年，试验地点为蔚县南大坪村，该区域年有效积温 3 153 ℃，无霜期137 d，年降水量360～400 mm。试验采用随机区组设计，每个品种种植10行，行长 100 m，采用机械播种，种植时按照600～750 kg/hm2 的用量施用玉米专用肥（河北根多收肥业有限公司的缓释肥料，总养分≥40%，N、P2O5、K2O含量分别为28%、5%、7%），其他管理同当地大田生产。

1.2 测定指标与方法

1.2.1 玉米穗部性状 玉米籽粒含水量降至25%以下时进行收获，每个处理随机选取5 m长进行测产，并对其穗部性状进行测量，测量项目为穗长、穗粗、秃尖长、穗行数及行粒数。

1.2.2 玉米籽粒性状 采用考种仪测量各品种玉米籽粒平均面积、平均周长、平均长度、平均宽度、长宽比、平均粒厚及平均体积。

1.2.3 籽粒机收品质 籽粒生理成熟后，采用玉米籽粒收获机进行全区机械籽粒直收。随机在收割机舱内取2 kg籽粒样品（m1为样品质量），手工分拣破碎粒和杂质，分别称质量（Cm1为破碎粒质量、Im2为杂质质量）。在各品种小区中随机选取2个样方并称质量（m2为第一样方质量，m3为第二样方质量），数出每样方落籽个数并称质量（Fm2为第一样方落籽质量，Fm3为第二样方落籽质量）。最后计算破籽率、杂质率、落籽率。

破籽率=Cm1/m1×100%;

杂质率=Im2/m1×100%;

落籽率=[Fm2/m2+Fm3/m3]/2×100%。

1.3 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 25进行数据整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同春玉米品种机收性状比较

将不同春玉米品种机收性状做柱状图分析如图1所示。各春玉米品种破籽率在11.82%～19.45%之间，中玉9号破籽率最小，正成018破籽率最大;各品种落籽率在0.61%～2.53%之间，正成018落籽率最小，张粒178落籽率最大;各品种杂质率在0.06%～1.20%之间，正成018杂质率最小，京农科828杂质率最大。各春玉米品种机收质量排序均为破籽率>落籽率>雜质率。

2.2 不同春玉米品种穗部性状

将不同春玉米品种穗部性状做柱状图分析如图2所示。各春玉米品种穗粗在4.21～5.38 cm之间，京农科728穗粗最小，京农科828穗粗最大;各品种秃尖长在1.70～4.54 cm之间，正成018秃尖长最小，京农科728秃尖长最大;各品种穗长在16.04～18.46 cm之间，金农科738穗长最小，京农科828穗长最大;各品种穗行数在13.80～18.80行之间，京农科828穗行数最小，正成018穗行数最大;各品种行粒数在24.40～35.60粒之间，张粒178行粒数最小，正成018行粒数最大。

将不同春玉米品种穗部性状与机收性状做相关性分析如表1所示。破籽率与穗行数呈显著正相关，相关系数为0.576;落籽率与穗行数呈极显著负相关，相关系数为-0.770;杂质率与行粒数呈显著负相关，相关系数为-0.502。结果表明玉米穗行数越大，破籽率越高;穗行数越小，落籽率越高;行粒数越小，杂质率越高。

2.3 不同春玉米品种籽粒性状

将不同春玉米品种籽粒性状做柱状图分析如图3所示。各春玉米品种籽粒平均面积在30.32～40.12 mm2之间，京农科728最小，京农科828最大;各品种籽粒平均周长在22.17～25.26 mm之间，京农科728最小，京农科828最大;各品种籽粒平均长度在7.81～8.84 mm之间，京农科728最小，正成018最大;各品种籽粒平均宽度在4.84～6.18 mm之间，正成018最小，京农科828最大;各品种籽粒长宽比在1.38～1.83之间，京农科828最小，正成018最大;各品种籽粒平均粒厚在7.80～11.30 mm之间，京农科728最小，京农科828最大;各品种籽粒平均体积在185.30～453.32 mm3之间，张粒178最小，京农科828最大。

将不同春玉米品种籽粒性状与机收性状做相关性分析如表2所示。破籽率与平均宽度呈显著负相关，相关系数为-0.471，与长宽比呈显著正相关，相关系数为0.528，与平均体积呈极显著正相关，相关系数为0.602;落籽率与平均体积呈极显著负相关，相关系数为-0.604;杂质率与平均宽度呈显著正相关，与长宽比呈显著负相关，相关系数为 -0.489。结果表明玉米籽粒平均宽度越小，长宽比和平均体积越大，破籽率越高;籽粒平均体积越小，落籽率越高;籽粒平均宽度越大，长宽比越小，杂质率越高。

3 讨论

3.1 春玉米穗部性状对机收品质的影响

玉米机械粒收的机收品质受多种因素的影响，李和顺发现玉米穗轴机械强度影响籽粒破碎率[12]，薛军等发现玉米穗粗越粗，破籽率越高[13]。本试验中通过将不同春玉米品种穗部性状（穗长、穗粗、秃尖长、穗行数及行粒数）与机收品质（破籽率、杂质率、落籽率）做通径分析如表3所示。玉米籽粒的行粒数与破籽率、落籽率、杂质率的直接效应均为最大，分别是0.454、0.200、-0.286，进而表明玉米籽粒的行粒数对机收品质（破籽率、杂质率、落籽率）影响最大，且行粒数越大，破碎率和落籽率越高，行粒数越小，杂质率越高。

3.2 春玉米籽粒性状对机收品质的影响

目前国内对籽粒机收品质研究方向主要在籽粒含水率等方面[14-15]，在收获期籽粒大小和粒型等方面研究较少。因此本试验通过将不同春玉米品种籽粒性状（平均面积、平均周长、平均长度、平均宽度、长宽比、平均粒厚、平均体积）与机收品质（破籽率、杂质率、落籽率）做通径分析如表4所示。结果表明玉米籽粒的平均宽度与破籽率、落籽率、杂质率的直接效应均为最大，分别是-0.602、-0.577、0.280，进而表明玉米籽粒的平均宽度对机收品质（破籽率、杂质率、落籽率）影响最大，且籽粒平均宽度越小，破碎率和落籽率越高，平均宽度越大，杂质率越高。

4 结论

玉米机械化收获可显著提高劳动效率[16-17]，推广玉米机械化生产显得至关重要[18-19]。玉米机收粒品质包括破籽率、落籽率、杂质率等指标[20]，关键在于品种上的选择[21-22]。

通过对金农738、京农科728、京农科828、张粒178、正成018和中玉9号6个春玉米品种的穗部性状与籽粒机收品质进行相关分析后得出：破籽率与穗行数呈显著正相关;落籽率与穗行数呈极显著负相关;杂质率与行粒数呈显著负相关。通过对各品种穗部性状与籽粒机收品质进行通径分析后得出：玉米籽粒的行粒数对机收品质（破籽率、杂质率、落籽率）影响最大，且行粒数越大，破碎率和落籽率越高，行粒数越小，杂质率越高破籽率与平均宽度呈显著负相关，与长宽比呈显著正相关，与平均体积呈极显著正相关;通过对各品种籽粒性状与籽粒机收品质进行相关性分析后得出：落籽率与平均体积呈极显著负相关;杂质率与平均宽度呈显著正相关，与长宽比呈显著负相关。通过對各品种籽粒性状与籽粒机收品质做通径分析后得出：玉米籽粒的平均宽度对机收品质（破籽率、杂质率、落籽率）影响最大，且籽粒平均宽度越大，破碎率和落籽率越低，表明圆粒型玉米籽粒更适宜籽粒机收。因此在机收玉米选育时应优先选育行粒数少和圆粒型籽粒的春玉米品种，同时兼顾穗行数、籽粒长宽比和籽粒体积等农艺性状。

参考文献：

[1]李少昆，赵久然，董树亭，等. 中国玉米栽培研究进展与展望[J]. 中国农业科学，2017，50（11）：1941-1959.

[2]卢德成. 中国玉米生产成本优化研究[D]. 北京：中国农业科学院，2018.

[3]张 振. 玉米籽粒机械化收获的研究与探讨[J]. 时代农机，2017，44（2）：11-12.

[4]李 川，乔江方，谷利敏，等. 影响玉米籽粒直接机械化收获质量的生物学性状分析[J]. 华北农学报，2015，30（6）：164-169.

[5]佟屏亚. 玉米品种审定标准必须“以产量为纲”[J]. 种子科技，2017，35（3）：5-6.

[6]崔 涛，樊晨龙，张东兴，等. 玉米机械化收获技术研究进展分析[J]. 农业机械学报，2019，50（12）：1-13.

[7]王克如，李少昆. 玉米机械粒收破碎率研究进展[J]. 中国农业科学，2017，50（11）：2018-2026.

[8]柴宗文，王克如，郭银巧，等. 玉米机械粒收质量现状及其与含水率的关系[J]. 中國农业科学，2017，50（11）：2036-2043.

[9]王克如，李少昆. 玉米籽粒脱水速率影响因素分析[J]. 中国农业科学，2017，50（11）：2027-2035.

[10]赵帅帅. 玉米籽粒机收相关性状的配合力分析[D]. 郑州：河南农业大学，2018.

[11]柳枫贺. 影响玉米机械收粒质量的主要因素研究[D]. 石河子：石河子大学，2013.

[12]李合顺. 玉米籽粒直收质量影响因素分析[J]. 现代农业科技，2020（24）：28-30.

[13]薛 军，李璐璐，张万旭，等. 玉米穗轴机械强度及其对机械粒收籽粒破碎率的影响[J]. 中国农业科学，2018，51（10）：1868-1877.

[14]马文杰，邓 敏，胡锦祥，等. 洞庭湖区夏玉米机收籽粒破碎率和含杂率相关因素分析[J]. 分子植物育种，2021，19（7）：2338-2345.

[15]虞顺成. 玉米脱粒过程中的籽粒破损试验与分析[D]. 镇江：江苏大学，2019.

[16]尚 赏，郭书亚，张 艳，等. 豫东地区夏玉米籽粒直接机收研究初报[J]. 山东农业科学，2017，49（2）：85-88.

[17]易克传，朱德文，张新伟，等. 含水率对玉米籽粒机械化直接收获的影响[J]. 中国农机化学报，2016，37（11）：78-80.

[18]李小龙，赵丽霞，张 莉，等. 北京市延庆区适宜籽粒直收的春玉米品种筛选[J]. 农业工程，2015，5（增刊2）：100-103.

[19]谢瑞芝，雷晓鹏，王克如，等. 黄淮海夏玉米籽粒机械收获研究初报[J]. 作物杂志，2014（2）：76-79.

[20]吕天放，徐田军，赵久然，等. 京农科828京津冀夏播玉米区机收籽粒质量研究[J]. 玉米科学，2020，28（5）：137-141.

[21]李少昆. 我国玉米机械粒收质量影响因素及粒收技术的发展方向[J]. 石河子大学学报（自然科学版），2017，35（3）：265-272.

[22]卢海博，闫静琦，蒋傲男，等. 寒旱区春玉米机械化籽粒直收品种筛选[J]. 河北北方学院学报（自然科学版），2019，35（1）：35-38.