京津冀地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收籽粒春玉米品種篩選

王金濤，董心亮，蘇 寒，陳 佩，劉 毅，劉小京，孫宏勇※

（1.中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心，石家莊 050022；2.滄州市南大港管理區(qū)農(nóng)科所，滄州 061103）

0 引 言

玉米籽粒機(jī)收可以實(shí)現(xiàn)玉米生產(chǎn)的全程機(jī)械化，大幅提高玉米生產(chǎn)效率，宜機(jī)收籽粒的玉米品種篩選是實(shí)現(xiàn)籽粒機(jī)收重要環(huán)節(jié)。目前國(guó)內(nèi)適宜籽粒機(jī)收的玉米品種較少，需要從現(xiàn)有品種中篩選出適宜籽粒機(jī)收的品種，并明確適宜籽粒機(jī)收品種特點(diǎn)，為培育宜機(jī)收籽粒玉米品種提供參考。因此如何確定特定地區(qū)的宜籽粒機(jī)收玉米的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其判別標(biāo)準(zhǔn)，如何通過(guò)多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)參試品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)于推廣籽粒機(jī)收技術(shù)具有重要意義。

美國(guó)目前廣泛推廣種植的適籽粒直收玉米品種的主要特征是雄穗小、植株矮、株型緊湊、植株高240～250 cm左右，穗位高110 cm左右，整齊度高、耐密植、單株生產(chǎn)力高、抗倒伏、抗病蟲、灌漿脫水快、全生育期110～120 d、收獲時(shí)籽粒含水量15%～20%等[1]。國(guó)家最新出臺(tái)的玉米品種審定主要指標(biāo)中規(guī)定適宜機(jī)械化收獲的普通玉米需要具有豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)性、抗倒性、抗病性、早熟性、低含水率、穗位整齊、苞葉松緊適中、耐密植等特點(diǎn)[2]。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT 21962—2008《玉米收獲機(jī)械 技術(shù)條件》[3]規(guī)定玉米籽粒機(jī)收的評(píng)價(jià)指標(biāo)為籽粒破碎率≤5%、總損失率≤5%和籽粒含雜率≤3%。目前吉林、內(nèi)蒙古、寧夏、山西、河南等地開展了針對(duì)適宜籽粒機(jī)收玉米品種篩選的研究，主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)為產(chǎn)量、籽粒含水率、生育期、倒伏倒折率、機(jī)收質(zhì)量（籽粒破碎率、籽粒含雜率和總損失率）、穗粒腐病率等[4-9]。但是目前研究中產(chǎn)量方面考慮高產(chǎn)指標(biāo)的較多，考慮穩(wěn)產(chǎn)指標(biāo)的較少；籽粒含水率均以收獲時(shí)籽粒含水率為標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，可比性較差；水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE）等抗旱性指標(biāo)和增密增產(chǎn)率等耐密性指標(biāo)考慮較少，而且各指標(biāo)沒(méi)有進(jìn)行較好的歸類匯總；同時(shí)不同地區(qū)的環(huán)境條件也會(huì)影響評(píng)價(jià)指標(biāo)及其判別標(biāo)準(zhǔn)的選擇及確定。京津冀地區(qū)為玉米的適宜種植區(qū)[10]，玉米種植面積和產(chǎn)量分別是全國(guó)的8.95%和8.45%[11]。京津冀地區(qū)北部以種植春玉米為主，中南部地區(qū)以冬小麥-夏玉米一年兩作的種植制度為主。由于冬小麥季長(zhǎng)期利用地下水進(jìn)行灌溉，導(dǎo)致地下水超采嚴(yán)重，目前正在將冬小麥-夏玉米一年兩作的種植制度調(diào)整為冬小麥-夏玉米-春玉米兩年三作或春玉米一年一作，以減少地下水的開采[12]，因此京津冀地區(qū)春玉米種植面積不斷增加。春玉米生育期較長(zhǎng)，增產(chǎn)潛力較大，而且成熟后有充足的時(shí)間保證籽粒脫水，適宜進(jìn)行籽粒機(jī)收。但是目前針對(duì)京津冀地區(qū)適宜籽粒機(jī)收的春玉米品種篩選研究較少，因此需要根據(jù)該地區(qū)的氣候條件、水資源情況、種植制度、栽培措施等選擇適宜的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其判別標(biāo)準(zhǔn)。

在篩選適宜籽粒機(jī)收的春玉米品種時(shí)，需要對(duì)參試品種的產(chǎn)量、機(jī)收質(zhì)量和WUE等相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，而在多指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中存在參試品種不能滿足全部評(píng)價(jià)指標(biāo)的問(wèn)題，因此需要對(duì)參試品種進(jìn)行綜合性狀評(píng)價(jià)。綜合性狀評(píng)價(jià)常用的方法為灰色關(guān)聯(lián)度法[13-14]、DTOPSIS（Dynamic Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）法[15]、灰色局勢(shì)決策法[16]等?；疑P(guān)聯(lián)度法通過(guò)計(jì)算評(píng)價(jià)對(duì)象各評(píng)價(jià)指標(biāo)值與各評(píng)價(jià)指標(biāo)理想值的關(guān)聯(lián)系數(shù)，依據(jù)各指標(biāo)權(quán)重，對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象各評(píng)價(jià)指標(biāo)與各評(píng)價(jià)指標(biāo)理想值的綜合關(guān)聯(lián)度進(jìn)行排序，進(jìn)而確定評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣[13]。昝凱等[17]在大豆新品種（系）的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)綜合分析中認(rèn)為，與灰色關(guān)聯(lián)度法相比DTOPSIS法更能體現(xiàn)品種間綜合性狀的差異，評(píng)價(jià)效果相對(duì)較好；馬輝等[18]在對(duì)4個(gè)機(jī)采棉品種的10個(gè)性狀綜合評(píng)價(jià)中認(rèn)為DTOPSIS法優(yōu)于灰色關(guān)聯(lián)度法。DTOPSIS法通過(guò)計(jì)算各對(duì)象的各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)理想值的相對(duì)接近度，按照相對(duì)接近度大小排序確定各評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣順序[15,17-18]。灰色局勢(shì)決策法與DTOPSIS法類似，但灰色局勢(shì)決策法將用于綜合評(píng)價(jià)的指標(biāo)分為上限效果測(cè)度、下限效果測(cè)度和適中效果測(cè)度[15-16]。夏來(lái)坤等[15]采用基于熵權(quán)的DTOPSIS法和灰色局勢(shì)決策法對(duì)宜機(jī)收玉米品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為 2種評(píng)價(jià)方法均能客觀全面評(píng)價(jià)玉米品種的宜機(jī)收性，但灰色局勢(shì)決策法分類更準(zhǔn)確，計(jì)算過(guò)程也相對(duì)簡(jiǎn)單。在選擇評(píng)價(jià)方法的同時(shí)，有關(guān)學(xué)者也關(guān)注到在對(duì)品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)，評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重確定至關(guān)重要[19]。

指標(biāo)權(quán)重的確定方法主要有經(jīng)驗(yàn)賦權(quán)法[16,19]、層次分析法[20-21]、灰色關(guān)聯(lián)度法[17]、熵權(quán)法[15,21]、變異系數(shù)法[14]等。其中經(jīng)驗(yàn)賦權(quán)法根據(jù)評(píng)價(jià)篩選目標(biāo)結(jié)合實(shí)際情況及評(píng)價(jià)對(duì)象的特點(diǎn)進(jìn)行主觀賦權(quán)，層次分析法也是主觀賦權(quán)的方法，與經(jīng)驗(yàn)賦權(quán)法的不同在于層次分析法可以根據(jù)統(tǒng)一的兩兩標(biāo)度方法對(duì)人們主觀判斷加以形式化的表達(dá)和處理，逐步剔除主觀性，從而盡可能地轉(zhuǎn)化為客觀描述[22]?；疑P(guān)聯(lián)度法、熵權(quán)法和變異系數(shù)法為客觀賦權(quán)法，灰色關(guān)聯(lián)度法通過(guò)比較評(píng)價(jià)對(duì)象的各評(píng)價(jià)指標(biāo)與各評(píng)價(jià)指標(biāo)理想值的關(guān)聯(lián)度大小來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重；熵權(quán)法和變異系數(shù)法類似，均是通過(guò)計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)在個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象間的波動(dòng)情況來(lái)確定指標(biāo)權(quán)重[14,23-24]。層次分析法（主觀權(quán)重）和熵權(quán)法（客觀權(quán)重）常用來(lái)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重，以減少單獨(dú)主觀賦權(quán)或客觀賦權(quán)帶來(lái)的偏差[21,23-24]。

本研究通過(guò)3 a田間品種與種植密度互作試驗(yàn)，確定京津冀地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收籽粒春玉米品種的各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并明確各評(píng)價(jià)指標(biāo)的判別標(biāo)準(zhǔn)；通過(guò)層次分析法和熵權(quán)法對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予權(quán)重，建立品種篩選體系，篩選出京津冀地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收籽粒的春玉米品種。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

京津冀地區(qū)年平均氣溫 12 ℃左右，年平均降雨量507 mm左右，年日照時(shí)數(shù)2 450 h左右，無(wú)霜期200 d左右[25]。試驗(yàn)地位于河北省滄州市南大港管理區(qū)（117°19′E，38°24′N），海拔6.6 m，位于京津冀東南部地區(qū)，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。年平均氣溫12.2 ℃，年平均降雨量560 mm左右，年日照時(shí)數(shù)2 801.1 h，無(wú)霜期194 d，是京津冀地區(qū)玉米生產(chǎn)規(guī)模和效率的優(yōu)勢(shì)區(qū)[26]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

品種和種植密度互作篩選試驗(yàn)于 2017—2019年進(jìn)行，每年的參試品種見(jiàn)表1。鄭單958、粒收1號(hào)、東單913、華農(nóng)887、金科玉3306和廣德5為聯(lián)網(wǎng)共性品種，豫單9953和金博士509為表現(xiàn)優(yōu)異品種，2017—2019年均參加試驗(yàn)。魯單9006經(jīng)過(guò)2 a試驗(yàn)后表現(xiàn)較差，故2019年不再參加試驗(yàn)。2018年增加京農(nóng)科728、迪卡517、科育186和豫豐98進(jìn)行試驗(yàn)。每個(gè)品種設(shè)置60 000、75 000和 90 000株/hm2共 3個(gè)種植密度，試驗(yàn)小區(qū)面積約66.7 m2，每個(gè)處理重復(fù)3次，采用隨機(jī)區(qū)組排列。

表1 2017年—2019年品種―種植密度互作試驗(yàn)參試玉米品種Table 1 Maize varieties in the variety-density interaction experiment from 2017 to 2019

籽粒機(jī)收試驗(yàn)于2018-2019年進(jìn)行，2018年試驗(yàn)品種為金科玉3306、豫豐98和科育186，2019年試驗(yàn)品種為金科玉3306、豫豐98和豫單9953，播種密度為75 000株/hm2。收獲時(shí)設(shè)置3個(gè)收獲期，2018年為10月15日、10月22日和10月29日，2019年為10月20日、10月29日和11月5日。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 籽粒機(jī)收損失率、籽粒破碎率、含雜率

按照GB/T 21961—2008[3]計(jì)算籽粒機(jī)收總損失率、籽粒破碎率和含雜率，共18組數(shù)據(jù)。

1.3.2 產(chǎn)量、水分利用效率及其高穩(wěn)系數(shù)

在生理成熟期，每個(gè)小區(qū)取2行連續(xù)7 m的植株，記錄果穗數(shù)，晾曬后將籽粒剝下稱質(zhì)量，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)數(shù)取300粒稱質(zhì)量，之后放入鼓風(fēng)恒溫箱內(nèi)80 ℃烘干至恒質(zhì)量，通過(guò)籽粒含水率和取樣產(chǎn)量濕質(zhì)量，折算成14%含水率的產(chǎn)量（Y, kg/hm2）。

播種前和生理成熟后取土，通過(guò)烘干法獲得播種前和生理成熟后的土壤含水率，通過(guò)水量平衡法得到玉米耗水量（ET, mm），水分利用效率（WUE, kg/m3）為：

產(chǎn)量高穩(wěn)性和 WUE高穩(wěn)性均可利用溫振民等[27]提出的高穩(wěn)系數(shù)（HSC）法進(jìn)行判定：

式中HSCi為第i個(gè)品種的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)或WUE高穩(wěn)系數(shù)，Xi為第i個(gè)品種的平均產(chǎn)量或平均 WUE，Si為第i個(gè)品種的產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差或WUE標(biāo)準(zhǔn)差，XCK為目標(biāo)產(chǎn)量或目標(biāo)WUE。HSC越高，品種的產(chǎn)量高穩(wěn)性或WUE高穩(wěn)性越好。

1.3.3 生理成熟后植株各部位含水率

生理成熟時(shí)及之后每隔5 d左右每個(gè)小區(qū)取2株玉米，將莖、葉、苞葉、穗軸、籽粒分開后立刻稱取濕質(zhì)量，放到鼓風(fēng)恒溫箱里105 ℃殺青1 h，然后80 ℃烘至恒定質(zhì)量，稱取各部位干質(zhì)量。含水率計(jì)算公式如下：

式中M為含水率，%；WW為濕質(zhì)量，g；DW為干質(zhì)量，g。

生理成熟后x天的籽粒含水率由基于擴(kuò)散理論的籽粒脫水模型進(jìn)行計(jì)算[28-29]：

式中Me為玉米籽粒平衡含水率，%；k為擴(kuò)散系數(shù)，表征籽粒的脫水速率；x為生理成熟后天數(shù)，d；M0為玉米生理成熟時(shí)籽粒含水率，%。RH為大氣相對(duì)濕度，%；T為大氣平均溫度，℃。根據(jù) 2017—2019年籽粒脫水?dāng)?shù)據(jù)，求解出各品種M0和k。利用3 a的氣象數(shù)據(jù)得到9-10月平均Me，以消除氣象因素對(duì)籽粒脫水表現(xiàn)的影響，進(jìn)而求出各品種生理成熟后10 d的籽粒含水率。

1.3.4 穗位高標(biāo)準(zhǔn)差

灌漿期每個(gè)小區(qū)選取連續(xù)10個(gè)植株，測(cè)量穗位高，計(jì)算穗位高標(biāo)準(zhǔn)差。由于穗位高標(biāo)準(zhǔn)差不會(huì)隨機(jī)收時(shí)間延后而變化，籽粒機(jī)收試驗(yàn)穗位高標(biāo)準(zhǔn)差測(cè)量樣本為6組。

1.3.5 穗粒腐病率和倒伏倒折率

生理成熟時(shí)每個(gè)小區(qū)取2行連續(xù)7 m的植株，記錄總株數(shù)、穗粒腐病株數(shù)和倒伏倒折株數(shù)，通過(guò)總株數(shù)和穗粒腐病株數(shù)計(jì)算出穗粒腐病率，通過(guò)總株數(shù)和倒伏倒折株數(shù)計(jì)算出倒伏倒折率。

1.3.6 各指標(biāo)隨種植密度的相對(duì)變化比例

當(dāng)種植密度增加15 000株/hm2時(shí)，各指標(biāo)的相對(duì)變化比例計(jì)算如下：

式中RCR為各指標(biāo)的相對(duì)變化比例，%；△X15000為種植密度增加15 000株各指標(biāo)的變化值；X60000和X75000分別為各指標(biāo)在60 000和75 000株/hm2下的值；Slope為各指標(biāo)與種植密度線性相關(guān)關(guān)系的斜率，通過(guò)各指標(biāo)與種植密度的線性擬合得到。

1.4 篩選指標(biāo)權(quán)重確定

多指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)存在參試品種不能滿足全部評(píng)價(jià)指標(biāo)的問(wèn)題，因此需要確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，對(duì)參試品種進(jìn)行綜合評(píng)比。本文采用層次分析法（主觀權(quán)重）和熵權(quán)法（客觀權(quán)重）確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的組合權(quán)重，以減少單獨(dú)主觀賦權(quán)或客觀賦權(quán)帶來(lái)的偏差

1.4.1 層次分析法確定主觀權(quán)重

采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）[22-24]確定各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重。邀請(qǐng)10位具有相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)的專家，參考前人研究成果，對(duì)各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較評(píng)判，構(gòu)建評(píng)判矩陣，取平均值后得到各級(jí)指標(biāo)的平均判斷矩陣，進(jìn)而確定權(quán)重。通過(guò)各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重相乘，得到最末級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重向量Wh=(wh1,wh2, …,whn)T，其中2, …,n。

1.4.2 熵權(quán)法確定客觀權(quán)重

采用熵權(quán)法[23,24]確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重，主要步驟為：考慮評(píng)價(jià)系統(tǒng)有m個(gè)待評(píng)價(jià)的玉米品種和n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定初始評(píng)價(jià)矩陣Aij=(aij)m×n，其中aij為第i個(gè)玉米品種在第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)上的值。評(píng)價(jià)指標(biāo)中越大越好的指標(biāo)根據(jù)式（6）進(jìn)行歸一化處理，越小越好的指標(biāo)根據(jù)式（7）進(jìn)行歸一化處理，以消除不同指標(biāo)間的量綱影響；計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)；根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀權(quán)重向量We=(we1,we2, …,wen)T，其中。

1.4.3 組合權(quán)重

組合權(quán)重（Wc）可由層次分析法確定的主觀權(quán)重（Wh）和熵權(quán)法確定的客觀權(quán)重（We）加權(quán)平均得到：

式中p1和p2為主觀權(quán)重和客觀權(quán)重所占的比例，0≤p1，p2≤1，且p1+p2=1，根據(jù)決策者對(duì)二者的信任程度確定，本研究中均取值0.5。

1.5 品種篩選

首先假設(shè)一個(gè)判別品種，該品種各評(píng)價(jià)指標(biāo)值為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的判別標(biāo)準(zhǔn)。因此評(píng)價(jià)系統(tǒng)就有（m+1）個(gè)參試玉米品種和n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而得到初始評(píng)價(jià)矩陣Aij=(aij)(m+1)×n。采用式（6）和式（7）將初始評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行歸一化處理，得到規(guī)范化矩陣Xij=(xij)(m+1)×n。將規(guī)范化矩陣Xij=(xij)(m+1)×n與組合權(quán)重向量Wc=(wc1,wc2, …,wcn)T相乘，可得到各品種綜合評(píng)分向量SC=(SC1,SC2, …,SCm+1)T，綜合得分高于判別品種的認(rèn)為是京津冀地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收春玉米潛在品種，排名前三位的可作為推薦品種，低于判別品種得分的則認(rèn)為不適宜作為京津冀地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收春玉米品種。

1.6 數(shù)據(jù)處理

文中數(shù)據(jù)處理及圖表制作應(yīng)用Microsoft Excel 2013完成。

2 結(jié)果與分析

適宜籽粒機(jī)收是品種篩選的首要目標(biāo)，同時(shí)還應(yīng)兼顧傳統(tǒng)玉米品種篩選中的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、穗粒腐病低等特性，在水資源不足、地下水超采嚴(yán)重的京津冀地區(qū)，篩選WUE高的玉米品種有利于節(jié)水和地下水回補(bǔ)。因此將密植高產(chǎn)宜機(jī)收籽粒春玉米品種篩選的一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)定為：宜機(jī)收性、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性和WUE高穩(wěn)性，每個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)下分別設(shè)置若干個(gè)二級(jí)和三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)田間試驗(yàn)確定每個(gè)二級(jí)和三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)及其判別標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 宜機(jī)收性評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選及判別標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)GBT21962—2008《玉米收獲機(jī)械 技術(shù)條件》[3]，玉米籽粒機(jī)收的評(píng)價(jià)指標(biāo)為籽粒破碎率≤5%、總損失率≤5%和籽粒含雜率≤3%，同時(shí)收獲速率關(guān)系到機(jī)收籽粒的效率，因此將籽粒破碎率、損失率、含雜率和收獲速率作為宜機(jī)收性的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.1.1 籽粒破碎率評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選及判別標(biāo)準(zhǔn)

圖1為根據(jù)2018和2019年的籽粒機(jī)收試驗(yàn)得到的玉米籽粒破碎率和含雜率與籽粒含水率的關(guān)系。其中籽粒破碎率與籽粒含水率呈顯著的開口向上二次曲線關(guān)系（圖1a），籽粒含水率可在一定程度上反映籽粒破碎率，因此將籽粒含水率作為籽粒破碎率的三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。由圖1a可知，籽粒破碎率≤5%的籽粒含水率在 3.6%～24.8%之間，因此將籽粒含水率的判別標(biāo)準(zhǔn)定為≤25%。根據(jù)華北地區(qū)春玉米生理成熟后籽粒脫水過(guò)程分析，一半的處理生理成熟后 10 d的籽粒含水率可以降到25%[28]，因此將生理成熟后10 d的籽粒含水率≤25%作為判別標(biāo)準(zhǔn)。由式（4）計(jì)算出各品種生理成熟后10 d的籽粒含水率，如表2所示。

圖1 玉米籽粒破碎率和含雜率與籽粒含水率的關(guān)系Fig.1 Relationships between maize kernel broken rate and impurity rate with kernel moisture content

2.1.2 含雜率評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選及判別標(biāo)準(zhǔn)

由圖1b可知，籽粒機(jī)收的含雜率與籽粒含水率呈顯著的指數(shù)關(guān)系，因此將籽粒含水率作為含雜率的三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。以含雜率≤3%為判別標(biāo)準(zhǔn)，籽粒含水率應(yīng)≤26.99%，為了統(tǒng)一籽粒含水率判別標(biāo)準(zhǔn)，將生理成熟后10 d籽粒含水率≤25%作為判別標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.3 損失率評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選及判別標(biāo)準(zhǔn)

圖2為根據(jù)2018和2019年的籽粒機(jī)收試驗(yàn)得到的總損失率與籽粒含水率、倒伏倒折率和穗位高標(biāo)準(zhǔn)差關(guān)系。其中籽粒機(jī)收的總損失率與籽粒含水率呈顯著的開口向上二次曲線關(guān)系，與倒伏倒折率和穗位高標(biāo)準(zhǔn)差呈顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，因此將籽粒含水率、倒伏倒折率和穗位高標(biāo)準(zhǔn)差作為總損失率的三級(jí)指標(biāo)。由于2018年和 2019年受臺(tái)風(fēng)天氣影響，發(fā)生了大面積根倒，影響了試驗(yàn)效果，沒(méi)有得到籽粒含水率判別閾值，故籽粒含水率判別標(biāo)準(zhǔn)與籽粒破碎率保持一致，即以生理成熟后10 d的籽粒含水率≤25%作為判別標(biāo)準(zhǔn)（表2）。以總損失率≤5%為判別標(biāo)準(zhǔn)，得到倒伏倒折率應(yīng)小于1.4%。由于天氣的影響，參試品種3 a平均倒伏倒折率為8.55%～81.68%（表2），《GBT21962—2008玉米收獲機(jī)械 技術(shù)條件》[3]規(guī)定籽粒機(jī)收的植株倒伏倒折率應(yīng)≤5%，因此倒伏倒折率的判別標(biāo)準(zhǔn)設(shè)為≤5%。以總損失率≤5%為判別標(biāo)準(zhǔn)，得到穗位高標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)≤5.93 cm（表2）。

2.1.4 收獲速率評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選及判別標(biāo)準(zhǔn)

收獲速率影響籽粒機(jī)收的作業(yè)效率，而倒伏倒折率是影響籽粒機(jī)收速率的重要因素。薛軍等[30]研究表明收獲速率隨倒伏倒折率的增加以指數(shù)形式遞減，因此將倒伏倒折率作為收獲速率的三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，倒伏倒折率判別標(biāo)準(zhǔn)與籽粒損失率下倒伏倒折率保持一致為≤5%。

2.2 高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選及判別標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)量是品種篩選時(shí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，高產(chǎn)前提下需要在不同年份間產(chǎn)量穩(wěn)定，還要具有穗粒腐病少的特點(diǎn)，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)的目的，同時(shí)還應(yīng)注重群體和單株產(chǎn)量隨種植密度變化的情況。因此一級(jí)指標(biāo)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性下設(shè)立 4個(gè)二級(jí)指標(biāo)，分別為產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)、種植密度增加15 000株/hm2群體產(chǎn)量變化比例及單株產(chǎn)量變化比例和穗粒腐病率。

圖3為3種種植密度下各品種2017—2019年的平均產(chǎn)量，其中所有處理的平均產(chǎn)量為10 889.64 kg/hm2，金科玉 3306在 90 000株/hm2下的產(chǎn)量最高，為13 165.67 kg/hm2，所有處理的產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差平均值為1 776.79 kg/hm2。Meng等[31]利用 Hybrid-Maize模型模擬華北地區(qū)玉米平均潛在產(chǎn)量為15 500 kg/hm2，以此作為產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)計(jì)算中的目標(biāo)產(chǎn)量。根據(jù)式（2），由各種植密度下各品種的3年平均產(chǎn)量、產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差平均值和目標(biāo)產(chǎn)量，計(jì)算出各處理產(chǎn)量的高穩(wěn)系數(shù)，每個(gè)品種3種種植密度下高穩(wěn)系數(shù)平均值作為該品種的產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)（表3）。由所有處理的平均產(chǎn)量、產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差平均值和目標(biāo)產(chǎn)量得到產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)為≥0.53（表3）。

表4為各指標(biāo)與種植密度的線性相關(guān)關(guān)系及隨種植密度的變化率，其中群體產(chǎn)量與種植密度呈顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，而單株產(chǎn)量與種植密度呈顯著的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)種植密度在60 000～90 000株/hm2時(shí)，種植密度增加15 000株/hm2時(shí)群體產(chǎn)量的平均變化比例為增加 6.59%，單株產(chǎn)量的平均變化比例為下降8.38%，因此種植密度增加15 000株/hm2群體產(chǎn)量增加比例的判別標(biāo)準(zhǔn)為≥6.59%，種植密度增加15 000株/hm2單株產(chǎn)量下降比例的判別標(biāo)準(zhǔn)為≤8.38%。圖4為不同種植密度下各品種2017—2019年穗粒腐病率，所有處理的平均穗粒腐病發(fā)病率為 1.75%，根據(jù) GB 1353—2017《玉米》[32]中規(guī)定，籽粒霉變粒≤2%，因此穗粒腐病率的判別標(biāo)準(zhǔn)≤2%。

表2 2017―2019年不同種植密度下各品種的生理成熟后10 d的籽粒含水率、穗位高標(biāo)準(zhǔn)差和倒伏倒折率Table 2 The kernel moisture content at 10 days after physiological maturity, standard deviation of ear height and lodging rate for each variety under each planting density from 2017 to 2019

圖2 總損失率與籽粒含水率、倒伏倒折率和穗位高標(biāo)準(zhǔn)差關(guān)系Fig.2 Relationships between total loss rate with kernel moisture content, lodging and folding rate and standard deviation of ear height.

圖3 不同種植密度下各品種2017—2019年的平均產(chǎn)量Fig.3 Average yield of each variety under different planting densities from 2017 to 2019

表3 2017―2019年不同種植密度下各品種的產(chǎn)量和WUE高穩(wěn)系數(shù)Table 3 The high stability coefficient for yield and Water Use Efficiency(WUE) of each variety under different plant densities from 2017 to 2019

圖4 不同種植密度下各品種2017—2019年平均穗粒腐病率Fig.4 Average ear rot rate of each variety under different plant densities from 2017 to 2019

表4 2017―2019年各指標(biāo)與種植密度的線性相關(guān)關(guān)系及隨種植密度的變化率Table 4 Relationship of each index with planting density and the relative change rate of each index with planting density increasing from 2017 to 2019

圖5 不同種植密度下各品種2017—2019年平均WUEFig.5 Average WUE of each variety under different plant densities

2.3 WUE高穩(wěn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選及判別標(biāo)準(zhǔn)

由于京津冀地區(qū)水資源不足，地下水超采嚴(yán)重，因此該地區(qū)的春玉米應(yīng)兼具WUE高和穩(wěn)的特點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)考慮WUE隨種植密度增加的變化情況。本文將WUE高穩(wěn)系數(shù)和種植密度增加15 000株/hm2時(shí)WUE的變化比例作為WUE高穩(wěn)性的二級(jí)指標(biāo)。圖5為3種種植密度下各品種2017—2019年的平均WUE，其中所有處理的平均WUE為2.28 kg/m3，金科玉3306在90 000株/hm2下的WUE最高，為3.23 kg/m3，所有處理的WUE標(biāo)準(zhǔn)差平均值為0.43 kg/m3。Zheng等[33]研究表明，華北平原玉米的WUE潛力為3.68 kg/m3，以此作為WUE高穩(wěn)系數(shù)計(jì)算中的目標(biāo)WUE。根據(jù)式（2），由各種植密度下各品種的3年平均WUE、WUE標(biāo)準(zhǔn)差和目標(biāo)WUE計(jì)算出各處理的WUE高穩(wěn)系數(shù)，取每個(gè)品種 3種種植密度下高穩(wěn)系數(shù)平均值作為該品種的 WUE高穩(wěn)系數(shù)（表3）。由所有處理的平均WUE、WUE標(biāo)準(zhǔn)差平均值和目標(biāo)WUE計(jì)算出WUE高穩(wěn)系數(shù)的判別標(biāo)準(zhǔn)為≥0.46（表3）。由表4可知，WUE與種植密度呈顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)種植密度在 60 000～90 000株/hm2時(shí)，種植密度增加15 000株/hm2時(shí)WUE平均增加比例為11.89%，因此種植密度增加15 000株/hm2時(shí)WUE增加比例的判別標(biāo)準(zhǔn)為≥11.89%。

2.4 篩選指標(biāo)權(quán)重及品種篩選結(jié)果

表5為各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)編號(hào)及其判別標(biāo)準(zhǔn)，表6為各末級(jí)指標(biāo)通過(guò)層次分析法確定的主觀權(quán)重、通過(guò)熵權(quán)法確定的權(quán)重和組合權(quán)重。在用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)，由于籽粒破碎率、損失率和含雜率下三級(jí)指標(biāo)均包含生理成熟后10 d籽粒含水率（C111、C121和C131），因此生理成熟后10 d籽粒含水率權(quán)重為C111、C121和C131權(quán)重之和。由于損失率和收獲速率下三級(jí)指標(biāo)均包含倒伏倒折率（C122和C141），因此生理成熟后10 d籽粒含水率權(quán)重為C122和C141權(quán)重之和。一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)中宜機(jī)收性、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和WUE高穩(wěn)性的權(quán)重分別為0.328 9、0.508 4和0.163 6，所有9個(gè)末級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)層次分析法權(quán)重在 0.008 8～0.251 4之間。在用熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重時(shí)，一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)中宜機(jī)收性、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和WUE高穩(wěn)性的權(quán)重分別為0.337 7、0.412 6和0.249 7，所有9個(gè)末級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)熵權(quán)法權(quán)重在0.091 3～0.127 1之間。一級(jí)指標(biāo)的客觀權(quán)重與主觀權(quán)重變化一致，從大到小均是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性、宜機(jī)收性、WUE高穩(wěn)性（表6）。

將層次分析法權(quán)重和熵權(quán)法權(quán)重按式（8）求得各末級(jí)指標(biāo)的組合權(quán)重（表6），一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)中宜機(jī)收性、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和 WUE高穩(wěn)性的權(quán)重分別為 0.368 8、0.406 4和0.224 9，一級(jí)指標(biāo)的組合權(quán)重、主觀權(quán)重和客觀權(quán)重變化一致，均是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性＞宜機(jī)收性＞W(wǎng)UE高穩(wěn)性。所有 9個(gè)末級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)組合權(quán)重從大到小為：生理成熟后10 d籽粒含水率（0.184 9）、產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)（0.152 6）、 WUE高穩(wěn)系數(shù)（0.143 6）、倒伏倒折率（0.127 0）、種植密度增加 15 000株/hm2產(chǎn)量增加比例（0.094 5）、穗粒腐病率（0.083 5）、種植密度增加15 000株/hm2WUE增加比例（0.081 3）、種植密度增加15 000株/hm2單株產(chǎn)量下降比例（0.075 8）、穗位高標(biāo)準(zhǔn)差（0.056 9）。

表5 評(píng)價(jià)指標(biāo)編號(hào)及其判別標(biāo)準(zhǔn)Table 5 Code and criteria of evaluation indexes

表6 末級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重Table 6 Weights of evaluation indexes at the last level

表7為各參試品種和判別品種的綜合得分，判別品種的綜合得分為 0.559 0，綜合得分高于判別品種且排名前三的品種為豫豐98、豫單 9953和金科玉3306，可作為該地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收的推薦春玉米品種的春玉米品種；綜合得分高于判別品種的其他品種有京農(nóng)科728、粒收1號(hào)、迪卡517、科育186、廣德5和金博士509，可作為潛力品種。鄭單958、魯單9006、華農(nóng)887和東單913綜合得分低于判別品種得分，不適宜作為該地區(qū)的耐密高產(chǎn)宜機(jī)收春玉米品種。

表7 各參試品種的綜合得分Table 7 The comprehensive score of the tested varieties

3 討 論

3.1 宜機(jī)收性

宜機(jī)收性包括籽粒破碎率、總損失率（落粒損失率、落穗損失率）、籽粒含雜率和收獲速率，籽粒機(jī)收產(chǎn)量=機(jī)收后的總重量×（1-籽粒破碎率-籽粒含雜率）=理論產(chǎn)量×（1-總損失率），可見(jiàn)籽粒破碎率和總損失率會(huì)直接影響機(jī)收產(chǎn)量，籽粒含雜率會(huì)增加去雜成本，進(jìn)而影響生產(chǎn)效率，因此將國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT21962—2008《玉米收獲機(jī)械 技術(shù)條件》[3]規(guī)定的籽粒破碎率≤5%、總損失率≤5%和籽粒含雜率≤3%作為宜機(jī)收性的二級(jí)指標(biāo)及判別標(biāo)準(zhǔn)。在保持機(jī)械、機(jī)械手、行走速率等條件一致的情況下，對(duì)參試玉米品種進(jìn)行籽粒直收，測(cè)定各品種籽粒破碎率、總損失率和籽粒含雜率，即可判斷各品種的宜機(jī)收性。但是這種方法的技術(shù)條件要求較高，而且無(wú)法明確農(nóng)藝性狀的育種方向，因此需要建立宜機(jī)收性的三級(jí)指標(biāo)。

中國(guó)玉米籽粒機(jī)收最主要的質(zhì)量問(wèn)題是籽粒破碎率高，籽粒破碎率的影響因素包括收獲時(shí)籽粒含水率、籽粒形狀、大小、胚乳含量、強(qiáng)度、硬度、籽粒間隙及籽粒與穗軸的鏈接力等，但中國(guó)玉米收獲期籽粒含水率較高是造成籽粒破碎率居高不下的主要原因[34-36]。前人研究表明籽粒含水率在15.47%～24.78%時(shí)，籽粒破碎率低于5%，含水率為20.05%時(shí)籽粒破碎率最低[34]。由圖1a可知籽粒破碎率≤5%的籽粒含水率在 3.6%～24.8%之間，雖然本研究與前人研究的籽粒含水率下限差異較大，但是籽粒含水率上限基本相等。之前的研究表明，華北地區(qū)春玉米生理成熟后10 d時(shí)50%的參試品種籽粒含水率可降至 25%及以下[28]，此時(shí)含水率仍然較高，因此本文只規(guī)定生理成熟后10 d籽粒含水率≤25%，沒(méi)有設(shè)置籽粒含水率下限的判別標(biāo)準(zhǔn)。

含雜率主要是指除籽粒外玉米植株其他部位的碎塊落到收獲機(jī)械谷倉(cāng)內(nèi)的比例，因此與除籽粒外玉米植株其他部位的含水率緊密相關(guān)（圖6a），但是除籽粒外玉米植株其他部位的含水率與籽粒含水率又呈顯著正相關(guān)關(guān)系（圖6b），為了減少評(píng)價(jià)指標(biāo)將籽粒含水率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。李璐璐等[34]研究表明玉米含雜率與籽粒含水率成指數(shù)關(guān)系，籽粒含水率小于47%時(shí)，含雜率小于3%。方會(huì)敏等[37]研究表明，玉米籽粒機(jī)收含雜率與籽粒含水率線性正相關(guān)，籽粒含水率低于32.4%時(shí)，含雜率低于3%。

圖6 除籽粒外玉米植株其他部位含水率與籽粒含雜率和籽粒含水率的關(guān)系Fig.6 Relationships between moisture content of maize plant except kernel with impurity rate and kernel moisture content

落粒損失率、總損失率與籽粒含水率顯著相關(guān)[37]，李璐璐等[34]研究表明落粒損失率與籽粒含水率成顯著的開口向上拋物線關(guān)系，落穗率與籽粒含水率成顯著冪函數(shù)關(guān)系，當(dāng)籽粒含水率為25%時(shí)，落粒率為1.20%，落穗率為 1.87%，總損失率為 3.07%，因此生理成熟后 10 d籽粒含水率≤5%可以作為總損失率的三級(jí)指標(biāo)判別標(biāo)準(zhǔn)。玉米倒伏后穗位降低或落穗增加，影響機(jī)械收獲質(zhì)量和收獲效率[38]。薛軍等[30]研究表明大田自然條件下，倒伏主要導(dǎo)致落穗率的增加，倒伏倒折率增加1%，春玉米落穗率增加0.12%，但落粒率與倒伏倒折率呈顯著負(fù)相關(guān)，推測(cè)其原因?yàn)橹仓甑狗鼘?dǎo)致進(jìn)入機(jī)械的果穗減少?gòu)亩档土寺淞Ｂ?。薛軍等[30]研究表明倒伏倒折率≤14.45%時(shí)，春玉米籽?？倱p失率≤5%，而本研究中倒伏倒折率≤1.45%時(shí)，籽?？倱p失率≤5%。其差異主要由不同試驗(yàn)中玉米籽粒含水率、穗位高標(biāo)準(zhǔn)差、機(jī)械型號(hào)、機(jī)手操作、氣候等因素引起。為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，本研究中根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定倒伏倒折率判別標(biāo)準(zhǔn)為≤5%。

美國(guó)的宜機(jī)收玉米品種穗位整齊[1]，本研究中通過(guò)穗位高標(biāo)準(zhǔn)差反應(yīng)穗位整齊度，穗位高標(biāo)準(zhǔn)差越小穗位越整齊，穗位高標(biāo)準(zhǔn)差與總損失率呈極顯著的線性正相關(guān)關(guān)系。在玉米機(jī)收時(shí)，為了將所有果穗收到割臺(tái)里，需要將割臺(tái)降到最低穗位以下，造成高穗位果穗到摘穗板的行程增加，玉米植株被滾軸向下拉扯時(shí)高穗位果穗到達(dá)摘穗板的速度較大，進(jìn)而對(duì)果穗形成較大的沖擊力，導(dǎo)致籽粒脫落甚至果穗掉落，最終導(dǎo)致?lián)p失率增加。因此穗位越整齊，落粒率和落穗率越小，總損失率越小。

收獲速率是影響玉米籽粒機(jī)收效率的重要因素，倒伏倒折會(huì)增加收獲機(jī)械的行進(jìn)阻力，在倒伏倒折率較高的地塊，為了降低損失率會(huì)降低割臺(tái)高度，又進(jìn)一步增加了機(jī)械的行進(jìn)阻力，導(dǎo)致收獲速率的下降，進(jìn)而增加收獲成本。對(duì)于兩年三熟的春玉米收獲窗口期較短，收獲速率對(duì)于小麥播種也有一定的影響。薛軍等[30]研究表明收獲速率隨倒伏率增加呈指數(shù)遞減，倒伏率由0上升至20%時(shí)，收獲速率由3.4 km/h下降到3.2 km/h，降低割臺(tái)高度后，損失率明顯降低，但收獲速率也大幅降低。收獲速率還受機(jī)械、機(jī)手、地形等因素的影響，無(wú)法給出定量的判別標(biāo)準(zhǔn)，但是倒伏倒折率是影響收獲速率的最主要的作物因素，因此將倒伏倒折率作為收獲速率的三級(jí)指標(biāo)，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定倒伏倒折率判別標(biāo)準(zhǔn)為≤5%。

3.2 高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性

在品種篩選和育種時(shí)，高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)關(guān)系到糧食安全和農(nóng)民收入，因此是品種篩選和育種時(shí)的首要考慮因素。溫振民等[27]認(rèn)為高產(chǎn)應(yīng)當(dāng)是指穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)上的高產(chǎn)，而穩(wěn)產(chǎn)也應(yīng)當(dāng)是指高產(chǎn)前提下的穩(wěn)產(chǎn)，因此提出高穩(wěn)系數(shù)這一指標(biāo)綜合表征產(chǎn)量的高穩(wěn)性，在之后的品種與環(huán)境互作研究中得到了廣泛應(yīng)用[39-41]。本文使用高穩(wěn)系數(shù)這一指標(biāo)評(píng)判各參試春玉米品種產(chǎn)量在不同年份的高穩(wěn)性。Meng等[31]研究表明華北地區(qū)的玉米平均產(chǎn)量為 12 200 kg/hm2，潛在產(chǎn)量的標(biāo)準(zhǔn)差平均為3.1 kg/hm2，產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)為 0.53，因此高穩(wěn)系數(shù)≥0.53可以作為京津冀地區(qū)產(chǎn)量高穩(wěn)性的判別標(biāo)準(zhǔn)。穗腐病已成為玉米的主要病害之一[42-43]，穗粒腐病會(huì)導(dǎo)致玉米籽粒品質(zhì)下降，影響最終產(chǎn)量和收益，故需要選擇穗粒腐病發(fā)病率低抗性較強(qiáng)的品種。增加種植密度是玉米增產(chǎn)的主要方式之一[44]，但是增加種植密度會(huì)引起單株產(chǎn)量下降[45]，因此需要選擇耐密性強(qiáng)的品種，在增密增產(chǎn)的同時(shí)單株產(chǎn)量下降較小。

3.3 WUE高穩(wěn)性

由于京津冀地區(qū)處于半干旱地區(qū)，降雨較少水資源短缺，主要依賴地下水進(jìn)行灌溉，導(dǎo)致地下水位迅速下降，形成大面積的地下水漏斗，引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題[12]。雖然該地區(qū)夏季降雨充足，但是春季干旱少雨，春玉米生育前期常常受到干旱脅迫。因此提高春玉米的水分利用效率，不僅可以利用有限水資源獲得較高產(chǎn)量，還可以節(jié)約水資源有利于地下水的回補(bǔ)。作物水分利用效率（WUE）是指消耗單位水資源所獲得的產(chǎn)量，是作物產(chǎn)量與耗水量的比值，而產(chǎn)量和耗水量受品種和環(huán)境的共同影響[46]，因此WUE也應(yīng)考慮其高穩(wěn)性。Zheng等[33]研究表明，華北平原玉米的平均WUE為2.23 kg/m3，與本文試驗(yàn)中所有處理的平均WUE相近。由于水資源短缺，在該地區(qū)篩選耐密品種時(shí)還需考慮WUE，本研究表明種植密度由60 000株/hm2增加到90 000株/hm2時(shí)，WUE 成增加趨勢(shì)，這與Zhang等[47]研究結(jié)果一致。

3.4 生育期

機(jī)收籽粒需要在生理成熟后立桿一段時(shí)間待籽粒含水率降低至 25%以下進(jìn)行，因此供玉米生長(zhǎng)的窗口期縮短。在高緯度、高海拔地區(qū)或夏玉米種植區(qū)等積溫不足的地區(qū)，需要篩選生育期較短的品種，生育期是品種篩選中適應(yīng)性的主要指標(biāo)。在京津冀地區(qū)，現(xiàn)有玉米品種在春玉米一年一作或春玉米-冬小麥-夏玉米兩年三作條件下，生育期都不是生長(zhǎng)和籽粒機(jī)收的限制因素，因此在適應(yīng)性中未將生育期作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.5 篩選出的春玉米品種特性

通過(guò)本方法篩選出的京津冀地區(qū)推薦品種為豫豐98、豫單9953和金科玉3306，其中金科玉3306為姜春霞等[48]篩選的山西中晚熟區(qū)春玉米宜粒收潛力推薦品種，豫單9953為夏來(lái)坤等[15]選的適宜黃淮海玉米產(chǎn)區(qū)的機(jī)械收粒玉米品種。在宜機(jī)收性方面，金科玉 3306、豫豐98和豫單9953的生理成熟后10 d籽粒含水率分別為22.69%、23.49%和21.93%，均小于25%，滿足判別標(biāo)準(zhǔn)（表2），說(shuō)明3個(gè)品種都具有脫水快的特性，這是適宜籽粒機(jī)收玉米的重要特性之一[49-50]。抗倒性強(qiáng)也是密植高產(chǎn)宜機(jī)收玉米品種的主要特性[51]，由于臺(tái)風(fēng)天氣的影響，3個(gè)品種的倒伏倒折率均較高，但是金科玉3306的倒伏率較低，抗倒性優(yōu)于其他2個(gè)品種（表2）。穗位高標(biāo)準(zhǔn)差反映了穗位的整齊度，在機(jī)收籽粒時(shí)會(huì)對(duì)損失率產(chǎn)生影響，3個(gè)品種穗位高標(biāo)準(zhǔn)差均大于判別標(biāo)準(zhǔn)，但是豫豐98和金科玉3306穗位高標(biāo)準(zhǔn)差均小于所有品種穗位高標(biāo)準(zhǔn)差的平均值，豫單 9953穗位高標(biāo)準(zhǔn)差較高（表2），機(jī)收總損失率高的幾率較大。

在高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性方面，豫豐98、豫單9953和金科玉3306產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)均大于0.53，滿足判別標(biāo)準(zhǔn)，3個(gè)品種產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)在所有品種中分列第3、2、1位；3個(gè)品種的平均產(chǎn)量分別為 11 218.80、11 560.19和12 048.32 kg/hm2，均高于所有處理的平均產(chǎn)量10 889.64 kg/hm2。豫豐 98、豫單 9953和金科玉 3306在種植密度增加15 000株/hm2條件下產(chǎn)量增加比例分別為8.93%、9.47%和8.62%，均大于6.59%，滿足判別標(biāo)準(zhǔn)；3個(gè)品種在種植密度增加15 000株/hm2條件下單株產(chǎn)量下降比例分別為7.18%、4.42%和9.43%，只有金科玉3306不滿足判別標(biāo)準(zhǔn)。豫豐98、豫單9953和金科玉3306的穗粒腐病率分別為 0.46%、0.26%和 0.74%，均小于 2%，滿足判別標(biāo)準(zhǔn)，三個(gè)品種均具有穗粒腐病率低的特點(diǎn)。

在WUE高穩(wěn)性方面，只有豫豐98滿足判別標(biāo)準(zhǔn)，而且金科玉3306的WUE高穩(wěn)系數(shù)列所有品種的倒數(shù)第2位，豫豐98、豫單9953和金科玉3306平均WUE分別為2.69、2.26和2.46 kg/m3，金科玉3306和豫單9953的平均WUE高于所有處理的平均值2.28 kg/m3，說(shuō)明雖然金科玉3306和豫單9953的WUE較高，但是年際間不穩(wěn)定，而3個(gè)品種的WUE均高于華北平原地區(qū)玉米的平均WUE 2.23 kg/m3[33]。豫豐98、豫單9953和金科玉3306在種植密度增加15 000株/hm2條件下WUE增加比例分別為16.88%、4.38%和13.83，只有豫單9953不滿足判別標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，京津冀地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收籽粒春玉米品種應(yīng)具有籽粒脫水快、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、增密增產(chǎn)、穗粒腐病率低、高WUE的特點(diǎn)，這與美國(guó)機(jī)收籽粒玉米品種特點(diǎn)基本一致[1]。

本文旨在通過(guò)田間試驗(yàn)確定京津冀地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收籽粒春玉米的多級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)及其判別標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)層次分析法和熵權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)而對(duì)參試春玉米品種進(jìn)行篩選。該方法主要適用于對(duì)已有品種的篩選，并未對(duì)一些指標(biāo)進(jìn)行更加深入的分析探討，對(duì)于育種方向的指導(dǎo)有一定的局限性，需要繼續(xù)深入研究。

4 結(jié) 論

本研究通過(guò)3 a春玉米品種篩選試驗(yàn)，確定了京津冀地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收春玉米品種多級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)及其判別標(biāo)準(zhǔn)。

1）一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)分為宜機(jī)收性、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性和WUE高穩(wěn)性。宜機(jī)收性下的二級(jí)指標(biāo)為籽粒破碎率，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤5%；損失率，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤5%；含雜率，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤3%；收獲速率。籽粒破碎率和含雜率下的三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)均為生理成熟后10 d籽粒含水率，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤25%。損失率下的三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)為生理成熟后10 d籽粒含水率，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤25%；倒伏倒折率，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤5%；穗位高標(biāo)準(zhǔn)差，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤ 5.93 cm。收獲速率下的三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)為倒伏倒折率，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤5%。高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性下的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)為產(chǎn)量高穩(wěn)系數(shù)，判別標(biāo)準(zhǔn)為≥0.53；種植密度增加15 000株/hm2產(chǎn)量增加比例，判別標(biāo)準(zhǔn)為≥6.59%；種植密度增加15 000株/hm2單株產(chǎn)量下降比例，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤8.38%；穗粒腐病率，判別標(biāo)準(zhǔn)為≤2%。WUE高穩(wěn)性下的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)為 WUE高穩(wěn)系數(shù)，判別標(biāo)準(zhǔn)為≥0.46；種植密度增加 15 000株/hm2WUE增加比例，判別標(biāo)準(zhǔn)為≥11.89%。

2）通過(guò)層次分析法和熵權(quán)法確定了京津冀地區(qū)密植高產(chǎn)宜機(jī)收春玉米品種各評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合權(quán)重，可有效反映出各指標(biāo)的重要性。其中豫豐98、豫單9953和金科玉3306為該地區(qū)適宜籽粒機(jī)收的春玉米品種，具有籽粒脫水快、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、增密增產(chǎn)、穗粒腐病率低、高WUE的特點(diǎn)。鄭單958、魯單9006、華農(nóng)887和東單913不適宜作為該地區(qū)的籽粒機(jī)收春玉米品種，其余品種可作為潛力品種進(jìn)行選擇。豫豐98、豫單9953和金科玉3306具有籽粒脫水快、高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、增密增產(chǎn)、穗粒腐病率低、高WUE的普遍特點(diǎn)。

致謝：感謝審稿和期刊編輯老師對(duì)論文的審閱和校對(duì)，感謝打分專家對(duì)論文的貢獻(xiàn)。