適宜河北省寒旱區(qū)子粒直收的春玉米品種篩選

陳宗政，蔣傲男，閆靜琦，盧海博，趙海超，黃智鴻

（河北北方學(xué)院，河北省農(nóng)產(chǎn)品食品質(zhì)量安全分析檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 張家口 075000）

河北省寒旱區(qū)是河北省春玉米主要種植區(qū)，包括張家口市、承德市、唐山市以及太行山山麓部分區(qū)域。春玉米是該區(qū)域主要農(nóng)作物之一，常年種植面積約67 萬(wàn)hm2，其產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益直接影響著該區(qū)域農(nóng)民及農(nóng)業(yè)的收入。

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，玉米種植、施肥、灌溉、化學(xué)防控等機(jī)械化水平不斷提高，收獲成為人工成本最高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。我國(guó)玉米機(jī)械化播種率達(dá)90%左右，機(jī)械化水平較高；機(jī)械收穗率約為60%，子粒直收面積尚不到5%[1]，機(jī)械化水平較低。實(shí)現(xiàn)玉米收獲的機(jī)械化，可以把農(nóng)民從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率[2～4]。河北省寒旱區(qū)春玉米機(jī)械收獲方式主要為機(jī)械收穗，收穗后再經(jīng)過(guò)人工剝皮、晾曬、脫粒和子粒再晾曬等過(guò)程才能達(dá)到存儲(chǔ)條件。機(jī)械收穗的收獲方式不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、耗能，而且如不及時(shí)晾曬，易發(fā)生霉變導(dǎo)致春玉米產(chǎn)量和品質(zhì)降低。美、德等發(fā)達(dá)國(guó)家在20 世紀(jì)60 年代就實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化。其中，50 年代玉米收獲作業(yè)以機(jī)械收穗為主，70 年代已全面使用聯(lián)合收割機(jī)直接收獲子粒[5～7]。Hall 等[8]研究表明，在春玉米子粒直接收獲時(shí)，當(dāng)子粒含水量為20%～23%時(shí)收獲破損率較低。推廣機(jī)械化子粒直收技術(shù)，可節(jié)本增效，是未來(lái)玉米子粒收獲的發(fā)展趨勢(shì)[9～12]。

在河北省寒旱區(qū)大田全膜覆蓋生產(chǎn)條件下，開(kāi)展適宜子粒直收的春玉米品種試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比不同品種的生育期、農(nóng)藝性狀、機(jī)械收粒作業(yè)質(zhì)量等指標(biāo)，結(jié)合產(chǎn)量對(duì)品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出適宜寒旱地區(qū)子粒直收的春玉米品種，以期為該地區(qū)春玉米子粒直收技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供理論參考與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018 年在張家口市蔚縣南大坪村春玉米試驗(yàn)基地進(jìn)行。該地屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，氣候多變，四季分明，光照充足，熱量較少；年平均日照時(shí)數(shù)2 800～3 300 h；年平均氣溫9.1 ℃，日最高氣溫39.2 ℃，全年＞10 ℃有效積溫為3 300 ℃；年平均降水量370～400 mm，日最大降水量67.8 mm。試驗(yàn)地土壤為沙壤土，0～40 cm 土層土壤養(yǎng)分狀況略有差異（表1）。

表1 播前試驗(yàn)地0～40 cm 土層的土壤養(yǎng)分含量Table 1 Soil nutrient content in 0-40 cm soil layer before test

1.2 試驗(yàn)材料

參試春玉米品種為瑞美216、正成018、田豐118、中玉9 號(hào)和中單2996。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)瑞美216、正成018、田豐118、中玉9 號(hào)和中單2996 計(jì)5 個(gè)品種處理。4 月底采用寬窄行（大行距70 cm，小行距40 cm）機(jī)械播種，全膜覆蓋，種植密度6 萬(wàn)株/hm2，每個(gè)品種種植10 行，行長(zhǎng)大于100 m。玉米播種時(shí)施金正大玉米配方肥（N、P2O5、K2O 含量分別為25%、7%和8%）750kg/hm2做底肥；3～5 葉期全田噴施苗后除草劑（煙嘧磺隆·莠去津）進(jìn)行除草；拔節(jié)期追施緩釋肥（N、P2O5、K2O含量分別為28%、5%和7%，河北根多收肥業(yè)有限公司）600～675 kg/hm2。10 月8 日利用玉米收獲機(jī)（中農(nóng)博遠(yuǎn)農(nóng)業(yè)裝備有限公司）對(duì)各參試玉米品種單獨(dú)直收子粒。其他田間管理措施同當(dāng)?shù)卮筇锍Ｒ?guī)。

1.3.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.2.1 生育期。記錄各品種播種、出苗、三葉、七葉、拔節(jié)、抽雄、開(kāi)花、灌漿、乳熟及成熟的時(shí)間。

1.3.2.2 子粒含水量。9 月8 日～10 月12 日春玉米成熟期，每隔3d，各品種均隨機(jī)選擇有代表性的玉米3 穗，采用PM8188 谷物水分測(cè)定儀測(cè)定子粒含水量。

1.3.2.3 農(nóng)藝性狀。灌漿期，各品種均隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致、有代表性的植株5 株，測(cè)量其株高、穗位高和莖粗。成熟期，測(cè)定各品種的空稈率、倒伏率以及穗部性狀。

1.3.2.4 子粒直收效果。機(jī)械收獲后，每處理均隨機(jī)選取3 個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)均取1 m2樣方，收集樣方內(nèi)的落穗和落粒，測(cè)定質(zhì)量[13]，計(jì)算落粒率、落穗率和產(chǎn)量損失率。取收割機(jī)倉(cāng)內(nèi)子粒樣品500 g，手工分揀完整粒、破碎粒以及雜質(zhì)后分別稱(chēng)量，重復(fù)3 次，取平均值，計(jì)算破碎率和雜質(zhì)率。

落粒率=單位面積落粒的總質(zhì)量/單位面積產(chǎn)量×100%

落穗率=單位面積的落穗數(shù)/單位面積穗數(shù)×100%

產(chǎn)量損失率=（單位面積田間落粒的子粒質(zhì)量＋單位面積田間落穗的子粒質(zhì)量）/單位面積產(chǎn)量×100%

破碎率=樣品中破碎子粒的質(zhì)量/樣品子?？傎|(zhì)量×100%

雜質(zhì)率=樣品中雜質(zhì)的質(zhì)量/樣品子粒總質(zhì)量×100%

1.3.2.5 產(chǎn)量測(cè)定。春玉米成熟后，每小區(qū)選取中間無(wú)破壞的行5 行，行長(zhǎng)3 m，收獲測(cè)產(chǎn)。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理與分析 采用SPSS 22.0 和Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種春玉米的生育進(jìn)程

參試春玉米品種的生育進(jìn)程存在一定差異（表2）。5 個(gè)參試玉米品種于5 月10 日統(tǒng)一播種后，均于5 月16 日出苗，出苗期一致；三葉期至拔節(jié)期生育進(jìn)程基本相同，其中瑞美216 和田豐118 的拔節(jié)期（7 月13 日）較其他3 個(gè)品種晚1 d；抽雄期到成熟期，田豐118 的各生育進(jìn)程均最晚，其他品種雖然各生育進(jìn)程略有差異但乳熟期和成熟期完全一致。參試品種在9 月12 日均能夠成熟，適宜在河北省寒旱區(qū)種植。

表2 不同品種春玉米的生育進(jìn)程 （月-日）Table 2 Fertility progress of different spring maize varieties

2.2 不同品種春玉米的農(nóng)藝性狀

灌漿期參試春玉米品種的株高、穗位高和莖粗存在顯著差異（表3）。其中，中單2996 株高（308.3 cm）和穗位高（113.0 cm）均最大，但莖粗（2.5 cm）最細(xì)，存在較大的倒伏風(fēng)險(xiǎn)；中玉9 號(hào)株高顯著低于除田豐118 外的其他品種，且穗位高（87.7 cm）最低且與其他4 個(gè)品種差異均達(dá)到顯著水平，為矮稈低穗品種，抗倒伏能力強(qiáng)。

表3 不同品種春玉米灌漿期的農(nóng)藝性狀Table 3 Agronomic traits of different spring maize varieties during filling period （cm）

玉米空稈率直接影響其最終的子粒產(chǎn)量，倒伏會(huì)影響機(jī)械收獲的作業(yè)質(zhì)量。試驗(yàn)?zāi)甓葍?nèi)，5 個(gè)參試春玉米品種均未發(fā)現(xiàn)空稈和倒伏現(xiàn)象，植株的站稈能力均較強(qiáng)，適宜子粒直收。

2.3 不同品種春玉米的子粒含水量

春玉米生長(zhǎng)后期脫水速率是影響子粒直收效果的關(guān)鍵因子。玉米子粒直收的最佳含水量為21%～25%，含水量過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響子粒直收的效果。灌漿后期至成熟期，參試春玉米品種的子粒含水量均呈下降趨勢(shì)，但下降幅度存在較大差異（圖1）。9 月8 日，田豐118 子粒含水量最高，為52.58%；正成018 次之，子粒含水量為39.32%；其他3 個(gè)品種子粒含水量為35.36%～35.87%，差異不明顯。10 月6 日，除田豐118 子粒含水量（28.90%）高于25%外，其他4 個(gè)品種的子粒含水量均降至25%以下。

圖1 生長(zhǎng)后期不同品種春玉米子粒脫水速率的變化Fig.1 Changes of dehydration rate of different spring maize varieties at late growth stage

僅從子粒含水量來(lái)看，除田豐118 外，其他4 個(gè)品種均適宜子粒直收。

2.4 不同品種春玉米的子粒直收機(jī)械作業(yè)質(zhì)量

參試春玉米品種的子粒直收機(jī)械作業(yè)質(zhì)量存在較大差異（表4）。參試品種的子粒破碎率為4.66%～13.20%，指標(biāo)值順序?yàn)橹袉?996＞正成018＞田豐118＞中玉9 號(hào)＞瑞美216，除中玉9 號(hào)與瑞美216 差異不顯著外，其他品種間差異均達(dá)到了顯著水平。參試品種的雜質(zhì)率為0.15%～0.59%，指標(biāo)值順序?yàn)橹杏?號(hào)＞瑞美216＞中單2996＞田豐118＞正成018，其中，瑞美216、中單2996 和田豐118 差異不顯著，其他品種間差異均達(dá)到了顯著水平。參試品種的落粒率為4.39%～9.32%，指標(biāo)值順序?yàn)槿鹈?16＞正成018＞中玉9 號(hào)＞中單2996＞田豐118，其中，田豐118 指標(biāo)值顯著較低，中玉9號(hào)與中單2996 指標(biāo)值差異不顯著但均與其他2 個(gè)品種差異達(dá)到了顯著水平。正成018 的落穗率為1.03%，顯著較高；其他4 個(gè)品種的落穗率均為0.51%，差異不顯著。參試品種的產(chǎn)量損失率為0.82%～9.83%，指標(biāo)值順序?yàn)槿鹈?16＞正成018＞中單2996＞中玉9 號(hào)＞田豐118，其中，瑞美216 和正成018 指標(biāo)值明顯較高且二者差異不顯著，田豐188 指標(biāo)值顯著較低，中玉9 號(hào)與中單2996 指標(biāo)值差異不顯著。

表4 不同品種春玉米的子粒直收機(jī)械作業(yè)質(zhì)量Table 4 Quality of direct harvesting machinery for different spring maize varieties （%）

綜上分析可以看出，中單2996 子粒破碎率過(guò)高（13.20%），不符合子粒直收要求；正成018 和瑞美216 在子粒直收過(guò)程中雖然破碎率和雜質(zhì)率均較低，但是落粒率、落穗率和產(chǎn)量損失率較高，可能與本次試驗(yàn)中玉米收獲時(shí)間稍晚（10 月13 日），2 個(gè)品種子粒含水率較低有關(guān)，在實(shí)際生產(chǎn)中可適當(dāng)提前收獲。

2.5 不同品種春玉米的穗部性狀及產(chǎn)量

穗部性狀是影響子粒直收效果的重要指標(biāo)。參試春玉米品種的穗部性狀指標(biāo)差異不盡相同，其中，穗長(zhǎng)和苞葉數(shù)差異不顯著，其他3 個(gè)指標(biāo)均存在顯著差異（表5）。參試品種的穗粗為4.3～4.8 cm，其中，中單2996 指標(biāo)值顯著較高，其他4 個(gè)品種差異均不顯著。從穗部開(kāi)口松緊度看，正成018 和中單2996 穗部開(kāi)口緊，其他3 個(gè)品種穗部開(kāi)口均松。從穗部下垂情況看，僅中玉9 號(hào)在成熟后期穗部出現(xiàn)了下垂，其他品種穗部下垂均不明顯。

表5 不同品種春玉米穗部性狀及產(chǎn)量Table 5 Ear traits and yield of different spring maize varieties

參試春玉米品種的產(chǎn)量存在顯著差異。其中，中單2996 產(chǎn)量最高，達(dá)到了14 734.5 kg/hm2，顯著高于其他品種；其次是中玉9 號(hào)和田豐118，二者差異不顯著，但明顯高于其他2 個(gè)產(chǎn)量較低的品種；瑞美216 產(chǎn)量最低，且與其他4 個(gè)品種差異均達(dá)到了顯著水平。

2.6 影響春玉米子粒直收機(jī)械作業(yè)質(zhì)量的因素分析

對(duì)可能影響春玉米子粒直收機(jī)械作業(yè)質(zhì)量的農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果（表6）顯示，穗位高與雜質(zhì)率呈顯著負(fù)相關(guān)，穗粗與破碎率呈顯著正相關(guān)，子粒含水量與產(chǎn)量損失率呈極顯著負(fù)相關(guān)，落粒率與產(chǎn)量損失率呈顯著正相關(guān)，穗長(zhǎng)對(duì)春玉米子粒直收機(jī)械作業(yè)質(zhì)量無(wú)顯著影響。

表6 影響春玉米子粒直收機(jī)械作業(yè)質(zhì)量的農(nóng)藝性狀相關(guān)分析Table 6 Correlation analysis of agronomictraits affecting the mechanical harvesting quality of spring maize

3 結(jié)論與討論

張向前等[14]研究表明，玉米子粒含水量對(duì)子粒直收時(shí)落粒率和雜質(zhì)率影響顯著，表現(xiàn)為子粒水分含量越高，破損率和雜質(zhì)率也就越高。在本研究條件下，玉米子粒含水量與落粒率、雜質(zhì)率和破碎率的相關(guān)性均不顯著，可能與本研究中所用樣本數(shù)量較少有關(guān)。中單2996 的破碎率（13.20%），不符合子粒直收的要求，穗粗為4.8 cm，2 個(gè)指標(biāo)值均顯著高于其他品種，且穗粗與破碎率之間呈顯著正相關(guān)，可能是收獲時(shí)機(jī)械脫?？谔o易將大穗玉米的子粒擠碎。Chowdhury等[15]研究發(fā)現(xiàn)，春玉米子粒直收的適宜子粒含水量約為23%。生育后期田豐118 較其他品種生育進(jìn)程慢，且脫水速率也慢，收獲時(shí)子粒含水量為28.90%，不符合子粒直收的水分要求。

所有參試玉米品種中，中單2996 株高和穗位高均最大，而莖稈最細(xì)，生育后期出現(xiàn)倒伏的風(fēng)險(xiǎn)大；破碎率最高，為13.20%，不符合子粒直收要求。田豐118 成熟較晚，子粒脫水速率也慢，收獲時(shí)子粒水分含量最高，為28.9%，不符合子粒直收的含水量要求。最終，篩選出適宜河北省寒旱區(qū)子粒直收的春玉米品種有中玉9 號(hào)、瑞美216 和正成018。