不同玉米雜交組合配合力和機械化粒收質(zhì)量影響因素分析

魏鋒 楊海峰 王稼苜 馬毅 馬俊峰 洪德峰 衛(wèi)曉軼

摘要：玉米機械化子粒收獲是中國玉米未來的發(fā)展方向。為了探討不同玉米自交系材料的配合力及其組配雜交組合的機械化粒收質(zhì)量影響程度，本研究以7個美國自交系材料作母本，‘新01A3的5個改良系作父本，采用不完全雙列雜交，以組配成的35個玉米雜交組合為試驗材料，機械化子粒收獲后，測定產(chǎn)量和子粒含水率，計算雜質(zhì)率、破碎率和田間損失率，并對產(chǎn)量進行配合力分析。結(jié)果表明，‘XL2產(chǎn)量的一般配合力（GCA）最高。5個父本自交系中，‘新A389產(chǎn)量的一般配合力最高，其次為‘新69?！甔L6×新69的產(chǎn)量特殊配合力（SCA）最高，其次為‘XL7×新3764。對各項性狀指標進行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，子粒含水率與破碎率之間存在顯著正相關(guān)。35個雜交組合中，32個玉米雜交組合的產(chǎn)量與鄰近對照相比增幅超過5%，且所有雜交組合的子粒含水率均低于28.0%，均適宜機械化子粒收獲。今后應(yīng)加強對高配合力自交系‘XL2、‘XL5和‘新A389、‘新69的利用。

關(guān)鍵詞：玉米;機械化子粒收獲;一般配合力;特殊配合力;雜交組合

中圖分類號：S513文獻標志碼：A論文編號：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年玉米種植面積和總產(chǎn)量分別占糧食作物種植面積和總產(chǎn)量的35.8%和38.5%，在糧食作物生產(chǎn)中仍位居第一位。隨著中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的加快、農(nóng)村產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)調(diào)整，以及農(nóng)民勞動力的城鎮(zhèn)化轉(zhuǎn)移，全程機械化已成為玉米生產(chǎn)發(fā)展的必然之路[1]。玉米機械化子粒收獲技術(shù)于20世紀50年代始于北美[2]，到70年代已經(jīng)得到全面推廣[3]，在20世紀中后期，工業(yè)發(fā)達的歐美國家已經(jīng)實現(xiàn)了玉米收獲機械化[4]。中國于20世紀60年代才開始研制玉米收獲機械[5-6]。然而，目前中國玉米的機械化收獲仍以果穗收獲為主，采用多作業(yè)環(huán)節(jié)的分段式收獲模式，高效低成本的機械化子粒收獲還處于初步階段[7]。長期以來，中國存在著玉米生產(chǎn)效率低、成本高、競爭力弱等突出問題[8]。玉米機械收粒的質(zhì)量指標主要包括子粒破碎率、收獲子粒中的雜質(zhì)率和田間損失率，研究表明品種是影響機械收粒質(zhì)量的主要因素，這也成為玉米生產(chǎn)全程機械化進一步提升的制約因素[9-10]。本文通過對不同玉米雜交組合機械化粒收時產(chǎn)量和子粒含水率的配合力分析，以及對子粒破碎率、雜質(zhì)率和田間損失率等質(zhì)量指標的研究，旨在為選育出適宜機械化子粒收獲的玉米新品種提供材料基礎(chǔ)，并為玉米機械化子粒收獲技術(shù)的推廣提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗以7個美國自交系‘XL1、‘XL2、‘XL3、‘XL4、‘XL5、‘XL6、‘XL7作母本，‘新01A3的5個改良系‘新A389、‘新4095、‘新69、‘新ANA- 4567、‘新3764為父本，采用不完全雙列雜交，以組配成的35個玉米雜交組合為試驗材料，其中，所有父母本材料均由河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育。以‘鄭單958作對照。

1.2試驗設(shè)計

試驗采用間比法種植，2019年6月在河南輝縣種植，行長40 m，行距0.6 m，每個小區(qū)12行，小區(qū)面積288m²。田間管理同常規(guī)大田生產(chǎn)，于2019年10月收獲。具體田間種植順序及雜交組合編號見表1。

1.3數(shù)據(jù)調(diào)查

采用雷沃谷神GE40谷物聯(lián)合收割機進行機械化子粒收獲，割幅為4行，每個雜交組合收獲中間8行，收獲面積為192 m²。根據(jù)收獲面積，折合公頃產(chǎn)量，并根據(jù)收獲時玉米子粒的含水量計算含水量為14%時的理論產(chǎn)量。

在測試地塊，隨機取收割機倉內(nèi)收獲的子粒樣品約2 kg，首先用PM8188谷物水分測定儀測定含水率，然后稱其質(zhì)量，手工分揀將其分為子粒和非子粒兩部分;對子粒部分稱其質(zhì)量并計為KW1，非子粒部分稱重計為NKW;再根據(jù)子粒的完整性，將其分為完整子粒和破碎子粒并分別稱重，完整粒部分質(zhì)量計為KW2，破碎粒質(zhì)量計為BKW，如公式（1）～（2）。

在收割段選取3個樣點，每個樣點取長2 m寬一個割幅的面積，收集樣點內(nèi)的落穗和落粒，測定落穗重和落粒重。將理論產(chǎn)量、落穗和落粒重分別折合成單位面積數(shù)值，計算產(chǎn)量的損失率，如公式（3）。

1.4數(shù)據(jù)分析

利用Excel和SPSS 17.0軟件進行相關(guān)性、配合力等分析。

1.5氣候因素

氣象數(shù)據(jù)來自于輝縣市氣象局（見表2）。除9月中旬外，其余月份平均氣溫均不同程度地高于歷年平均氣溫，尤其是7月下旬、9月上旬和9月下旬，平均氣溫比歷年分別高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結(jié)果與分析

2.1一般配合力和特殊配合力效應(yīng)分析

母本產(chǎn)量和子粒含水率的一般配合力見表3。從表3可以看出，‘XL2產(chǎn)量的GCA最高（1895.87），其次為‘XL5，‘XL6產(chǎn)量的GCA最低（-1588.63）?！甔L3子粒含水率的GCA最低（-1.43），其次為‘XL5。

表4為父本性狀的一般配合力。5個父本自交系中，‘新A389產(chǎn)量的GCA最高（362.36），其次為‘新69（114.86），‘新ANA-4567產(chǎn)量的GCA最低（-224.57）?！?095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個組合產(chǎn)量和子粒含水率的特殊配合力效應(yīng)值見表5。結(jié)果顯示，‘XL6×新69的產(chǎn)量SCA最高（10766.27），其次為‘XL7×新3764，其產(chǎn)量SCA為10338.13;‘XL1×新A389的產(chǎn)量SCA最低（-1263.86），其次為‘XL1×新3764，其產(chǎn)量SCA為-995.14。

‘XL3×新ANA-4567的子粒含水率SCA最低（-2.81），其次為‘XL7×新69，其子粒含水率SCA為-2.26;‘XL3×新3764的子粒含水率SCA最高，為1.96，其次為‘XL4×新ANA-4567，其子粒含水率SCA為1.61。

2.2不同品種子粒含水率與破碎率、雜質(zhì)率和損失率的關(guān)系

在《玉米收獲機械技術(shù)條件（GB/T 21962—2008）》中規(guī)定子粒破碎率應(yīng)≤5%、雜質(zhì)率≤3%、田間損失率≤5%[11]。子粒含水率與破碎率、雜質(zhì)率和損失率的關(guān)系見圖1。隨著子粒含水率的增加，破碎率、雜質(zhì)率和損失率均有增加的趨勢。子粒含水率的變幅為21.0%～ 28.9%，子粒破碎率變幅為0.86%～5.64%，雜質(zhì)率變幅為0.24%～2.37%，損失率變幅為0.0005%～0.0286%。分析表明，子粒含水率除對照鄭單958外，所有雜交組合的子粒含水率均低于28.0%;除‘XL6×新ANA-4567和‘XL2×新ANA-4567外，其余雜交組合的破碎率均低于5%;所有雜交組合的雜質(zhì)率均低于3%;所有雜交組合的田間損失率均低于5%。

2.3各項指標的相關(guān)性分析

表6為產(chǎn)量、子粒含水率、破碎率、雜質(zhì)率及損失率之間的相關(guān)性分析?？梢钥闯觯恿：逝c破碎率之間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.403。子粒含水率與損失率之間存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.331。

2.4不同雜交組合的玉米機收產(chǎn)量與子粒含水率的表現(xiàn)

不同玉米雜交組合的機收產(chǎn)量增幅和子粒含水率二維分布圖見圖2?？梢钥闯觯?5個玉米雜交組合的子粒含水率均低于28%，32個玉米雜交組合的產(chǎn)量與鄰近對照相比增幅超過5%，18個玉米雜交組合的產(chǎn)量與鄰近對照相比增幅超過20%，其對應(yīng)的子粒含水率位于21.4%～27.1%之間。

研究所采用的7個母本和5個父本中，應(yīng)加強對高配合力自交系‘XL2、‘XL5和‘新A389、‘新69的利用。

3討論

研究表明，配合力分析是評價玉米自交系的重要指標，也是用來檢驗一個自交系能否成功組配出優(yōu)良玉米雜交種的關(guān)鍵[11-12]。本研究采用7×5不完全雙列雜交試驗設(shè)計，對35個玉米雜交組合的產(chǎn)量和子粒含水率進行一般配合力和特殊配合力分析。結(jié)果表明，7 個母本自交系中，‘XL2產(chǎn)量的一般配合力最高，其次為‘XL5。5個父本自交系中，‘新A389產(chǎn)量的一般配合力最高，其次為‘新69。從產(chǎn)量特殊配合力來看，‘XL6×新69的產(chǎn)量特殊配合力最高，其次為‘XL7×新3764。這為下一步優(yōu)良玉米雜交種的選育提供了依據(jù)。

玉米機械粒收的質(zhì)量指標主要包括子粒破碎率、雜質(zhì)率和損失率，損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機械收獲的破碎率顯著相關(guān)，表現(xiàn)為子粒含水率越高，破碎率越大[14-17]。研究表明，子粒破碎率受多種因素影響，但收獲時子粒含水率偏高則是導(dǎo)致當前玉米子粒破碎率偏高的根本原因[18-21]，這與本研究的結(jié)果一致。本文對機收子粒的若干質(zhì)量指標性狀進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，子粒含水率與破碎率之間存在顯著正相關(guān)。且隨著子粒含水率的增加，破碎率、雜質(zhì)率和損失率均有增加的趨勢。

有研究表明，在收獲時收割機的收割速度會影響粒收質(zhì)量因素，比如破碎率、損失率和雜質(zhì)率等[9]，但地形、植株生物量、倒伏情況等均會影響收割機的行駛速度。研究機械化籽粒收獲的影響因素，下一步除了從品種子粒含水率方面分析以外，也要從收割機的收割速度產(chǎn)生的影響方面綜合考慮。

4結(jié)論

所有雜交組合的子粒含水率均低于28.0%;除2個雜交組合外，其余雜交組合的破碎率均低于5%;所有雜交組合的雜質(zhì)率均低于3%;所有雜交組合的田間損失率均低于5%。符合玉米收獲機械技術(shù)條件（GB/T 21962—2008）中的規(guī)定，說明這些雜交組合均適宜機械化收獲。尤其是在2019年高溫天氣影響下，35個雜交組合中，32個玉米雜交組合的產(chǎn)量與鄰近對照相比增幅超過5%，且子粒含水率在21.05%～27.1%之間。本研究所采用的7個母本和5個父本中，應(yīng)加強對高配合力自交系‘XL2、‘XL5和‘新A389、‘新69的利用。

參考文獻

[1]李少昆，王克如，謝瑞芝，等.實施密植高產(chǎn)機械化生產(chǎn)實現(xiàn)玉米高產(chǎn)高效協(xié)同[J].作物雜志，2016（4）：1-6.

[2] WAELTI H. Physical properties and morphological characteristics of maize and their influence on threshing injury of kernels [D]. Ames：Iowa State University，1967.

[3] WAELTI H，BUCHELE W F. Factors affecting corn kernel damage combine cylinders [J]. Transactions of the ASAE，1969，12（1）：55-59.

[4] DUTTA P K. Effects of grain moisture，drying methods，and variety on breakage susceptibility of shelled corns as measured by the Wisconsin Breakage Tester [D]. Ames：Iowa State University，1986.

[5]陳志.玉米全價值收獲關(guān)鍵技術(shù)與裝備[M].北京：科學(xué)出版社，2014.

[6]胡偉.中國玉米收獲機械化發(fā)展分析[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2008（1）：16-17.

[7]楊錦越，宋碧，羅英艦，等.不同玉米品種機械粒收質(zhì)量評價及其鑒定指標初步篩選[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，47（11）：25-31.

[8]李少昆，趙久然，董樹亭，等.中國玉米栽培研究進展與展望[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（11）：1941-1959.

[9]柳楓賀，王克如，李健，等.影響玉米機械收粒質(zhì)量因素的分析[J].作物雜志，2013（4）：116-119.

[10] YANG L，CUI T，QU Z，et al. Development and application of mechanized maize harvesters [J]. Int J Agric & Biol Eng，2016，9（3）：15-28.

[11]馬延華，孫德全，李綏艷，等.20份玉米種質(zhì)選系的利用潛力分析[J].玉米科學(xué)，2014，22（5）：1-5.

[12]孫海艷，蔡一林，王國強，等.10個玉米自交系穗部性狀的配合力分析[J].玉米科學(xué)，2006，14（4）：61-63.

[13]福田雷沃國際重工股份有限公司，中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院，黑龍江省農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定站，等.GB/T 21961-2008，玉米收獲機械試驗方法[S].北京：中國標準出版社，2008.

[14] CHAUDHARY A I. Effect of grain moisture on efficiency of harvesting machinery for oats and corn [D]. Ames：Iowa State University，1952.

[15] ASHTARI A K. Effect of internal and external damage on deterioration rate of shelled corn [D]. Ames：Iowa State University，1980.

[16] PLETT S. Corn kernel breakage as a function of grain moisture at harvest in a prairie environment [J]. Canadian Journal of Plant Science，1994，74（3）：543-544.

[17]柳楓賀.影響玉米機械收粒質(zhì)量的主要因素研究[D].石河子：石河子大學(xué)，2013.

[18]董朋飛，郭亞南，王克如，等.玉米子粒耐破碎性及其評價與測試方法[J].玉米科學(xué)，2018，26（4）：79-84.

[19]衛(wèi)曉軼，魏鋒，洪德峰，等.黃淮海不同生態(tài)區(qū)玉米機械化粒收初步研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，48（11）：40-44.

[20]姜春雨，李銀昌，楊錦忠，等.玉米脫粒破碎率關(guān)鍵影響因子及其最優(yōu)預(yù)測模型研究[J].玉米科學(xué)，2020，28（3）：142-147.

[21] DUTTA P K. Effects of grain moisture，drying methods，and variety on breakage susceptibility of shelled corns as measured by the Wisconsin Breakage Tester[D]. Ames：Iowa State University，1986.