黃淮海不同生態(tài)區(qū)玉米機(jī)械化粒收初步研究

衛(wèi)曉軼，魏 鋒，洪德峰，馬俊峰，馬 毅，王稼苜，張學(xué)舜，閆玉信，劉震宇，胡 寧

(河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453002)

玉米是我國第一大糧食作物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年我國玉米種植面積達(dá)4 213萬hm2，總產(chǎn)量達(dá)25 733萬t[1]。但與其他糧食作物相比，玉米的機(jī)械化程度較低，嚴(yán)重制約著玉米生產(chǎn)的發(fā)展[2-4]。目前，我國機(jī)收玉米仍以摘穗為主，機(jī)械化粒收還處于起步階段[5]。如何轉(zhuǎn)變玉米生產(chǎn)方式、節(jié)約勞動(dòng)成本、提高玉米競爭力是當(dāng)前玉米生產(chǎn)中亟待解決的問題，而推廣玉米機(jī)械化粒收是其中一條重要的解決途徑[6-9]。但在目前的生產(chǎn)中，機(jī)械化粒收技術(shù)推廣的最大瓶頸是收獲時(shí)玉米籽粒含水量偏高，導(dǎo)致籽粒破碎率偏高及收獲質(zhì)量差等問題。研究表明，籽粒破碎率除與收獲時(shí)籽粒含水量有關(guān)以外，還受基因型、收獲機(jī)械類型及作業(yè)、栽培方式、環(huán)境等影響[10-12]。為進(jìn)一步提高黃淮海地區(qū)夏玉米機(jī)械化粒收的推廣程度，以適宜機(jī)械化粒收的玉米新品種新單58為材料，在黃淮海地區(qū)選取25個(gè)生態(tài)區(qū)開展機(jī)械化粒收試驗(yàn)，分析不同生態(tài)區(qū)夏玉米機(jī)械化粒收的基本情況，為黃淮海地區(qū)夏玉米機(jī)械化粒收的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用玉米新品種新單58為材料，該品種由河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育，以玉米品種鄭單958為對照。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年進(jìn)行，共25個(gè)生態(tài)區(qū)，其中河南7個(gè)，河北5個(gè)，山東5個(gè)，安徽2個(gè)，江蘇1個(gè)，湖北1個(gè)，北京1個(gè)，天津1個(gè)，陜西1個(gè)，山西1個(gè)。具體地點(diǎn)如下：安陽市、淇縣、衛(wèi)輝市、新鄉(xiāng)縣、滎陽市、周口市、駐馬店市，永年縣、南宮市、晉州市、武強(qiáng)縣、南皮縣，濟(jì)南市、嘉祥縣、單縣、寧陽縣、東阿縣，渦陽縣、宿州市，連云港市，襄陽市，北京市，天津市，渭南市，運(yùn)城市。試驗(yàn)采用麥后直播的種植方式。大區(qū)種植，行距0.6 m，共種植36行，行長50 m，每個(gè)品種在每個(gè)地點(diǎn)種植面積不少于1 000 m2。種植密度為75 000株/hm2。管理同常規(guī)大田栽培。供試玉米品種的生育時(shí)期具體見表1。

表1 供試玉米品種機(jī)械化粒收試驗(yàn)的基本情況

成熟期后適時(shí)收獲。采用雷沃谷神GE40谷物聯(lián)合收割機(jī)，割幅為4行，統(tǒng)計(jì)小區(qū)全部收獲產(chǎn)量，根據(jù)收獲面積，折合公頃產(chǎn)量，并根據(jù)收獲時(shí)玉米籽粒的含水量折算含水量為14%時(shí)的理論產(chǎn)量。

在測試地塊，各品種隨機(jī)取收割機(jī)機(jī)倉內(nèi)收獲的籽粒樣品約2 kg，用PM8188谷物水分測定儀測定籽粒含水量。如果按破碎率≤8%的糧食烘干收儲(chǔ)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，籽粒含水量應(yīng)控制在28%以下收獲才能滿足要求[13-14]。之后稱質(zhì)量，人工分揀將其分為籽粒和非籽粒兩部分；籽粒質(zhì)量計(jì)為KW1，非籽粒質(zhì)量計(jì)為NKW；再根據(jù)籽粒的完整性，將其分為完整籽粒和破碎籽粒并分別稱質(zhì)量，完整籽粒質(zhì)量計(jì)為KW2，破碎籽粒質(zhì)量計(jì)為BKW。雜質(zhì)率=[NKW/(KW1+NKW)]×100%，籽粒破碎率=[BKW/(KW2+BKW)]×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 17.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米機(jī)械化粒收的質(zhì)量性狀、產(chǎn)量及生育期

對25個(gè)地點(diǎn)新單58和鄭單958機(jī)械化粒收產(chǎn)量等相關(guān)表型值進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。表2顯示，25個(gè)地點(diǎn)新單58的產(chǎn)量為4 368.0～11 191.5 kg/hm2，平均值為8 445.2 kg/hm2；籽粒含水量為18.3%～28.5%，平均值為25.5%；生育期為96～119 d，平均值為108 d。

玉米機(jī)械收獲的質(zhì)量指標(biāo)主要包括籽粒破碎率、雜質(zhì)率以及田間損失率，《玉米收獲機(jī)械技術(shù)條件(GB/T 21962—2008)》規(guī)定，籽粒破碎率應(yīng)≤5%、雜質(zhì)率≤3%、田間損失率≤5%。表2顯示，新單58的籽粒破碎率平均值為4.8%，雜質(zhì)率平均值為2.7%，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但在永年縣、南宮市等11個(gè)地點(diǎn)的籽粒破碎率大于5%，在永年縣、南宮市等9個(gè)地點(diǎn)的雜質(zhì)率大于3%。鄭單958的籽粒破碎率平均值為6.4%，大于5%；雜質(zhì)率平均值為3.3%，大于3%，不符合GB/T 21962—2008。

表2 玉米機(jī)械化粒收的質(zhì)量性狀、產(chǎn)量及生育期

2.2 玉米機(jī)械化粒收質(zhì)量性狀、產(chǎn)量及生育期間的關(guān)系

對25個(gè)地點(diǎn)新單58和鄭單958機(jī)械化粒收的質(zhì)量性狀進(jìn)行相關(guān)分析(表3)發(fā)現(xiàn)，新單58的籽粒含水量與雜質(zhì)率、籽粒破碎率均呈顯著正相關(guān)，雜質(zhì)率與籽粒破碎率也呈顯著正相關(guān)；鄭單958的籽粒含水量與籽粒破碎率呈極顯著正相關(guān)，產(chǎn)量與雜質(zhì)率呈顯著負(fù)相關(guān)。

表3 玉米機(jī)械化粒收質(zhì)量性狀、產(chǎn)量及生育期的相關(guān)分析Tab.3 Correlation analysis of quantitative traits,yield and growth stage of maize grain mechanized harvest

注：*、**分別表示在0.05、0.01水平上顯著、極顯著相關(guān)。

Note:* and ** represent significant correlation at 0.05 and 0.01 levels,respectively.

從圖1可以看出，在25個(gè)地點(diǎn)，新單58、鄭單958籽粒含水量與籽粒破碎率之間分別呈顯著、極顯著正相關(guān)，其中新單58擬合方程為y=0.521x-8.445，R2=0.514*；鄭單958擬合方程為y=0.429x-6.265，R2=0.577**。

A和B分別表示新單58和鄭單958;*、**分別表示在0.05、0.01水平上相關(guān)

2.3 不同地點(diǎn)玉米機(jī)械化粒收籽粒含水量與產(chǎn)量的分布

從圖2可以看出，新單58在22個(gè)地點(diǎn)的籽粒含水量低于28%，占總地點(diǎn)數(shù)的88%；在18個(gè)地點(diǎn)的產(chǎn)量高于鄭單958的平均產(chǎn)量(7 531.3 kg/hm2)，占總地點(diǎn)數(shù)的72%。新單58籽粒含水量低于28%且產(chǎn)量高于對照平均值(即第Ⅰ象限)的地點(diǎn)共有15個(gè)，占總地點(diǎn)數(shù)的60%。

鄭單958在7個(gè)地點(diǎn)的籽粒含水量低于28%，占總地點(diǎn)數(shù)的28%，在13個(gè)地點(diǎn)的產(chǎn)量高于平均值(7 531.3 kg/hm2)，占總地點(diǎn)數(shù)的52%。鄭單958籽粒含水量低于28%且產(chǎn)量高于對照平均值(即第Ⅰ象限)的地點(diǎn)共有5個(gè)，占總地點(diǎn)數(shù)的20%。

A和B分別表示新單58和鄭單958

2.4 新單58適宜機(jī)械化粒收生態(tài)區(qū)的篩選

以收獲期籽粒含水量低于28%且產(chǎn)量高于對照鄭單958產(chǎn)量平均值為指標(biāo)，新單58所在的25個(gè)地點(diǎn)中有15個(gè)地點(diǎn)落在第Ⅰ象限，分別為安陽市、淇縣、新鄉(xiāng)縣、滎陽市、周口市、晉州市、武強(qiáng)縣、南皮縣、濟(jì)南市、單縣、寧陽縣、東阿縣、連云港、襄陽市、渭南市，屬于適宜粒收地點(diǎn)；有7個(gè)地點(diǎn)的新單58籽粒含水量低于28%但產(chǎn)量低于對照平均值(第Ⅲ象限內(nèi))，分別為駐馬店市、南宮市、渦陽縣、宿州市、北京市、天津市、運(yùn)城市，屬于較適宜粒收地點(diǎn)。

3 結(jié)論與討論

本研究通過對25個(gè)地點(diǎn)收獲期新單58和鄭單958的機(jī)械化粒收質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，收獲期新單58的產(chǎn)量平均值為8 445.2 kg/hm2，籽粒含水量平均值為25.5%，生育期平均值為108 d，籽粒破碎率平均值為4.8%，雜質(zhì)率平均值為2.7%，均符合籽粒破碎率≤5%、雜質(zhì)率≤3%的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 21962—2008)。

在25個(gè)地點(diǎn)，收獲期新單58和鄭單958的籽粒含水量與籽粒破碎率均呈顯著或極顯著正相關(guān)。有研究表明，收獲時(shí)籽粒含水量是影響籽粒破碎率的關(guān)鍵因素[15]。從國內(nèi)外研究及生產(chǎn)實(shí)踐分析來看，當(dāng)玉米籽粒含水量在18%～23%時(shí)收獲，破碎率最低[16]。董朋飛等[17]研究表明，玉米籽粒破碎及其耐破碎性受多種因素影響，但收獲時(shí)籽粒含水率偏高是導(dǎo)致當(dāng)前玉米籽粒破碎率偏高的根本原因，與本研究結(jié)果一致。因此，選育熟期更早的品種才能保證在正常收獲期實(shí)現(xiàn)機(jī)械化粒收。

本研究結(jié)果表明，在連云港、武強(qiáng)縣、安陽市、滎陽市、晉州市、新鄉(xiāng)縣、淇縣、寧陽縣、東阿縣、渭南市、濟(jì)南市、周口市、襄陽市、南皮縣、單縣共15個(gè)地點(diǎn)，新單58收獲期籽粒含水量低于28%且產(chǎn)量高于鄭單958產(chǎn)量平均值，屬于適宜粒收地點(diǎn)；在天津市、北京市、南宮市、渦陽縣、運(yùn)城市、宿州市、駐馬店市共7個(gè)地點(diǎn)，新單58收獲期籽粒含水量低于28%而產(chǎn)量低于對照平均值，屬于較適宜粒收地點(diǎn)。

有研究表明，雜交種籽粒的脫水速率與母本脫水速率呈顯著正相關(guān)，籽粒脫水速率存在母本效應(yīng)[18]。玉米籽粒收獲期含水量存在母本效應(yīng)[19]，苞葉脫水速率和穗軸脫水速率與籽粒的脫水速率存在正相關(guān)[20]。玉米籽粒脫水速率是一個(gè)受數(shù)量性狀基因調(diào)控的復(fù)雜性狀。應(yīng)綜合考慮玉米籽粒的發(fā)育進(jìn)程，同時(shí)結(jié)合農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀與籽粒脫水速率的相關(guān)性等來選育脫水速率快的品種，從而保證適時(shí)收獲期內(nèi)籽粒含水量較低[21]。

衛(wèi)輝市、永年縣、嘉祥縣3個(gè)地點(diǎn)的籽粒收獲含水量分別為28.1%、28.1%、28.5%，這3個(gè)地點(diǎn)的收獲時(shí)間均為10月2日，建議適當(dāng)推遲收獲時(shí)期，使其機(jī)械化粒收時(shí)含水量低于28%，在一定程度上降低籽粒破損率，從而更有利于開展玉米新品種新單58的機(jī)械化粒收。