江淮中部廬玉9105籽粒脫水特性及機(jī)械粒收時間研究

武文明,竟麗麗,張 林,陳洪儉,彭 晨,王世濟(jì)

(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所/玉米研究中心，安徽合肥 230031)

安徽省江淮中部地區(qū)6—9月降水豐沛，雨熱同季，適合發(fā)展玉米生產(chǎn)。隨著玉米生產(chǎn)傾向規(guī)?；?，籽粒機(jī)械化直收成為玉米全程機(jī)械化生產(chǎn)最關(guān)鍵的技術(shù)需求，機(jī)械粒收技術(shù)和籽粒脫水問題已成關(guān)注的焦點[1-3]。目前我國機(jī)械化粒收的比例僅為6%，機(jī)械收獲質(zhì)量差是推進(jìn)機(jī)械粒收技術(shù)的瓶頸[4]。收獲時的籽粒含水率是影響機(jī)械粒收質(zhì)量的關(guān)鍵因素[5]，研究表明，籽粒含水率小于28.00%，基本滿足機(jī)械粒收；含水率進(jìn)一步降低至24.78%時，破損率可小于5%，則收獲質(zhì)量更佳[6]。生產(chǎn)中播期與收獲期選擇不當(dāng)?shù)膯栴}易導(dǎo)致收獲時籽粒含水率較高。收獲期玉米籽粒含水率主要由生理成熟期籽粒含水率和生理成熟后籽粒脫水速率決定[7]。通過生理成熟時籽粒含水率和生理成熟后籽粒脫水速率參數(shù)可預(yù)測籽粒適宜機(jī)械收獲時間[8]?；幢逼皆衩字鳟a(chǎn)區(qū)可通過中熟品種早播與早熟品種晚播，即通過品種與播期的合理搭配，實現(xiàn)豐產(chǎn)與籽粒機(jī)械直收[9]。因此，了解主推品種對熱量的需求，在該區(qū)的適宜播種日期，可實現(xiàn)玉米豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

通過確定適宜的播期與收獲期，保證籽粒充分成熟，達(dá)到籽粒機(jī)械直收，是提升江淮中部地區(qū)玉米生產(chǎn)能力的根本途徑。鑒于此，筆者通過研究不同播期玉米籽粒含水率與有效積溫的關(guān)系，確定不同播期適宜籽粒機(jī)械直收的收獲期及產(chǎn)量水平，確保該區(qū)籽粒豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)與機(jī)械直收的適宜播期與收獲期，提升玉米生產(chǎn)能力。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗于2016—2019年在安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院合肥崗集基地(31°57′27.7″N,117°11′51.81″E)進(jìn)行。供試土壤為黏盤黃褐土，0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)23.7 g/kg、水解氮127.5 mg/kg、速效鉀169.1 mg/kg和速效磷35.8 mg/kg。試驗地年平均氣溫15.7 ℃，年平均降雨量1 000 mm；試驗地2016—2018年6—10月平均氣溫分別為25.0、24.8和25.2 ℃，降雨量分別為943.5、565.7和843.4 mm。

1.2 試驗材料供試品種為廬玉9105。

1.3 試驗設(shè)計設(shè)4個不同播期處理，分別為6月5日、6月15日、6月25日和7月5日；小區(qū)長和寬分別為6.7 m 和3.6 m，3次重復(fù)。種植密度60 000株/hm2，全生育期純氮總施用量為240 kg/hm2，氮肥種類為尿素，于整地前與拔節(jié)期，按5∶5比例施入。P2O5和K2O 用量為112.5 kg/hm2，全部基施。其他田間管理措施，如灌溉、除草根據(jù)實際情況實施。

1.4 測定項目與方法

1.4.1生育進(jìn)程。播種后及時觀察并記錄各播期出苗、拔節(jié)、抽雄、開花和籽粒生理成熟的時間，籽粒生理成熟以果穗中下部籽粒黑色層出現(xiàn)且乳線消失的日期為準(zhǔn)。

圖1 2016—2018年6—10月平均氣溫與降水比較

1.4.3籽粒含水率。選擇吐絲期長勢一致的植株，同一天掛牌授粉，授粉后15 d至生理成熟期每隔7 d取果穗樣品；生理成熟后每3 d取1次，直至收獲。每處理選取3個果穗，從果穗中部取100粒，測定鮮重，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，測定干重，計算籽粒含水率，計算公式為：含水率(%)=(鮮重-干重)/鮮重×100[9]。

1.4.4產(chǎn)量與群體質(zhì)量指標(biāo)測定。采用小區(qū)計產(chǎn)的方法，每個小區(qū)連續(xù)收獲40個果穗，4次重復(fù)，折算單產(chǎn)(按照14%標(biāo)準(zhǔn)含水量)。根據(jù)產(chǎn)量結(jié)果，采用均穗法從收獲的160個果穗中選取接近平均值的40個果穗調(diào)查穗部性狀，測定產(chǎn)量構(gòu)成要素[9]。

1.5 數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2003計算數(shù)據(jù)；采用SPSS 13.0對軟件統(tǒng)計與分析數(shù)據(jù)；采用SigmaPlot 10.0繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期處理夏玉米產(chǎn)量性狀比較由表1可知，2016—2019年玉米產(chǎn)量最高達(dá)9 095.0 kg/hm2，最低為5 383.9 kg/hm2。雙因素方差分析結(jié)果表明，不同年份、不同播期間玉米產(chǎn)量存在極顯著差異，年份與播期無顯著交互作用。6月5日播期與6月15日播期處理間產(chǎn)量無顯著差異，隨著播期推遲至6月15日以后，產(chǎn)量呈降低趨勢，不同年份產(chǎn)量由高到低分別為2016年>2019年>2018年>2017年。從不同播期來看，2018和2019年6月5和15日播期處理產(chǎn)量顯著高于7月5日播期處理。2016—2019年6月15日播期處理較6月25日和7月5日播期處理產(chǎn)量分別提高7.3%～21.1%、12.3%～12.6%、1.9%～45.8%和11.1%～23.4%。不同年份百粒重由高到低分別為2016年>2017年>2018年>2019年；不同年份間穗粒數(shù)由高到低分別為2019年>2018年>2016年>2017年。

表1 2016—2019年不同播期處理夏玉米產(chǎn)量性狀比較

2.2 籽粒脫水特性分析對2016—2019年不同播期進(jìn)行吐絲期至收獲期有效積溫與籽粒含水率回歸分析，結(jié)果表明隨著有效積溫的增加，籽粒含水率顯著下降，兩者呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，y(籽粒含水率)= -0.055 4x(有效積溫)+84.15(r=0.786 9，P<0.01)，通過模擬方程得出籽粒含水率降至適宜籽粒機(jī)收28.0%含水率所需的有效積溫為1 013.6 ℃，降至25.0%含水率所需的有效積溫為1 067.8 ℃(圖2)。將吐絲期至收獲期籽粒脫水特性分析以生理成熟期為界限，分析吐絲期至生理成熟期、生理成熟期至收獲期籽粒含水率與有效積溫的關(guān)系，結(jié)果表明吐絲期至生理成熟期有效積溫與籽粒含水率達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，擬合方程為y(籽粒含水率)= -0.069 3x(有效積溫)+92.14(r=0.769 8，P<0.01)。根據(jù)試驗記載，2016—2019年吐絲期至生理成熟期平均有效積溫為866.8 ℃，推算出吐絲至生理成熟期籽粒平均含水率為32.1%(表2)。

表2 吐絲期至生理成熟期有效積溫與籽粒含水率關(guān)系

圖2 籽粒含水率與有效積溫擬合曲線

對生理成熟期至收獲期籽粒結(jié)果表明生理成熟后有效積溫與籽粒含水量達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。擬合方程為y(籽粒含水率)= - 0.03x(有效積溫)+59.63(r=0.432 4，P<0.01)。

2.3 不同播期處理籽粒含水率與有效積溫比較根據(jù)江淮地區(qū)玉米習(xí)慣播種日期(6月5—15日)與小麥播種日期(10月15日左右)，對2008—2019年玉米吐絲(7月25日—8月5日)后至9月25日—10月7日期間有效積溫進(jìn)行分段計算，結(jié)果表明若播期為6月5日左右，7月25日—9月25日平均有效積溫為1 058.9 ℃(表3)，此時籽粒含水量已降低至25.5%，達(dá)到籽粒機(jī)械直收28.0%含水率的標(biāo)準(zhǔn)。若播期為6月10日，7月30日—10月1日平均有效積溫為1 025.1 ℃，此時籽粒含水量已降低至27.4%。若播期為6月15日，8月2日—10月7日平均有效積溫為1 024.8 ℃，此時籽粒含水量已降低至27.4%，均達(dá)到籽粒機(jī)械直收標(biāo)準(zhǔn)。

表3 不同播期處理籽粒含水率與有效積溫比較

3 結(jié)論與討論

3.1 適當(dāng)早播可實現(xiàn)江淮地區(qū)夏玉米豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)江淮地區(qū)旱地面積33.33萬hm2以上，玉米面積發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｊ苻r(nóng)戶栽培措施不當(dāng)?shù)脑?，該區(qū)玉米單產(chǎn)較低、效益差，嚴(yán)重影響了農(nóng)戶種植玉米的積極性。在當(dāng)前全球氣候變化的背景下，地球生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生改變，傳統(tǒng)的播期可能導(dǎo)致光熱資源的極大浪費，對玉米生產(chǎn)極為不利，適宜的播期是實現(xiàn)作物高產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一[10]。因此，充分利用當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，趨利避害，使作物各生育期處于有利的氣候條件，播期的選擇至關(guān)重要[10-11]。東北三省地區(qū)，雨養(yǎng)條件下適宜播期較目前生產(chǎn)中實際播期下的產(chǎn)量提高2.8%～10.0%[12]。該研究結(jié)果表明，6月5日播期與6月15日播期處理間產(chǎn)量無顯著差異，隨著播期推遲至6月15日以后，產(chǎn)量呈降低趨勢，6月25日與7月5日播期處理較6月15日播期處理減產(chǎn)率達(dá)1.9%～45.8%；除2017年以外，播期越遲，減產(chǎn)率越高。2016年6月5日播期產(chǎn)量較6月15日播期處理低，可能是由于6月5日種植玉米時吐絲期遭遇高溫?zé)岷?dǎo)致；2016年7月22—30日，最高氣溫為36～39 ℃，平均氣溫為32.1～33.9 ℃，當(dāng)溫度高于32～35 ℃時，玉米將遭受高溫脅迫，出現(xiàn)花粉活力降低、授粉困難，甚至高溫殺雄等現(xiàn)象，高溫持續(xù)的時間越長，造成的傷害也越嚴(yán)重[13]。因此在該區(qū)域適期播種，將播種日期提前至6月15日以前，盡可能提前種植玉米，可保證玉米豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

3.2 適期晚收可實現(xiàn)江淮地區(qū)夏玉米籽粒機(jī)械直收規(guī)?；a(chǎn)條件下，需要兼顧產(chǎn)量、效益和效率的協(xié)同提升[1,14]，收獲時籽粒含水率是影響機(jī)械收獲質(zhì)量的關(guān)鍵因素[3,15]，因此需播期和收獲期的合理配置，盡可能降低籽粒含水率，提高機(jī)械收獲質(zhì)量。李璐璐等[16]研究表明，通過選擇適宜品種、科學(xué)安排播種和收獲時間，黃淮海夏玉米區(qū)完全能夠保證玉米機(jī)械粒收質(zhì)量。熱量是農(nóng)作物生長發(fā)育重要的氣象因素，研究玉米對積溫的反應(yīng)，精準(zhǔn)確定玉米產(chǎn)區(qū)主推品種的適宜播期與收獲期，可以實現(xiàn)周年光熱資源高效利用，降低籽粒含水率，提高收獲質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，提高生產(chǎn)效率。該研究結(jié)果表明，籽粒含水率與吐絲后有效積溫存在顯著線性關(guān)系，籽粒含水率降至宜籽粒機(jī)收28.0%含水率所需的有效積溫為1 013.6 ℃，降至25.0%含水率所需的有效積溫為1 067.8 ℃，生理成熟期籽粒含水率為32.1%。由于江淮中部地處南北氣候過渡地帶，光溫充足，小麥適宜播種期一般在10月中下旬，玉米適當(dāng)晚收，可為玉米籽粒脫水和晚收留有較長時間[17]。前人研究認(rèn)為，夏玉米晚收，產(chǎn)量顯著提高，資源利用效率同樣顯著提升[18]。中熟品種6月5日左右播種，收獲期為9月25日，此時籽粒含水率已降至25.5%；6月15日前種植，10月1日籽粒含水率可降至低于28.0%，也可保證籽粒機(jī)械直收。因此，在不影響小麥產(chǎn)量的前提下，盡可能推遲小麥播種，延長玉米生育期，推遲收獲玉米，則籽粒含水率顯著降低。另一方面，江淮地區(qū)小麥于5月底即完成收獲，適當(dāng)縮短農(nóng)耗期，提前播種至6月15日前，適當(dāng)推遲收獲至10月10日，不影響小麥種植，既能實現(xiàn)玉米籽粒機(jī)械直收，又能保證豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

3.3 選育抗葉部病害強(qiáng)的品種可促進(jìn)江淮地區(qū)玉米生產(chǎn)的發(fā)展江淮中部地區(qū)有效積溫充足，適宜的播期與收獲期可保證籽粒完全成熟，達(dá)到籽粒機(jī)械直收標(biāo)準(zhǔn)。但是由于該區(qū)9月底溫度仍較高且濕度較大，易發(fā)生葉部病害和早衰，單一種質(zhì)來源的玉米品種已不能適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境變化?；谟衩自谖覈Z食生產(chǎn)中的地位越來越重要，具有豐富種質(zhì)背景、適應(yīng)性廣的玉米新品種的選育也越來越重要。因此，篩選玉米生育后期持綠性強(qiáng)的品種是當(dāng)務(wù)之急。歐美地區(qū)種質(zhì)具有耐密高產(chǎn)特點，熱帶地區(qū)的玉米種質(zhì)具有保綠、抗高溫高濕抗逆性強(qiáng)的優(yōu)勢，以本土種質(zhì)為基礎(chǔ)，通過雙向?qū)氲姆椒?，聚合歐美地區(qū)耐密高產(chǎn)脫水快種質(zhì)和熱帶地區(qū)抗逆種質(zhì)的優(yōu)良基因，在保留本地種質(zhì)的適應(yīng)性廣、花粉量大和抗高溫干旱的基礎(chǔ)上，聚合歐美種質(zhì)的耐密高產(chǎn)特點與熱帶種質(zhì)的保綠耐漬耐高溫與抗粒腐的特點，選育抗葉部病害強(qiáng)的雜交種是今后的努力方向。