玉米收后籽粒水分變化與生物學(xué)性狀的關(guān)系分析

朱傳文　朱松艷　張存嶺

摘 要：該研究通過開展68個(gè)玉米雜交種收獲后含水量的測(cè)定，分析了玉米收后籽粒水分變化及與生物學(xué)性狀的關(guān)系，結(jié)果表明：果穗、籽粒和穗軸含水量隨累積蒸發(fā)量增多同步直線降低，果穗脫粒用時(shí)在籽粒含水量25%處有一個(gè)明顯的拐點(diǎn)，蒸發(fā)效能隨籽粒含水量降低而減少。軸色、芽鞘色不同，收獲時(shí)籽粒含水量及脫水差別很小。收獲時(shí)籽粒含水量與穗位高、雄穗分枝數(shù)、穗周長(zhǎng)、穗軸周長(zhǎng)和灌漿期、生育期直線正相關(guān)，與禿尖長(zhǎng)直線負(fù)相關(guān)，與葉片數(shù)、穗行數(shù)弱相關(guān)。籽粒機(jī)收玉米是“矮密早”或“矮密快”豐產(chǎn)型。

關(guān)鍵詞：玉米；籽粒含水量；動(dòng)態(tài)變化；關(guān)聯(lián)性狀

中圖分類號(hào) S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）02-0031-03

當(dāng)前我國(guó)玉米種植面積約3500萬hm2，第三次全國(guó)農(nóng)業(yè)普查結(jié)果顯示：玉米機(jī)耕、機(jī)播和機(jī)收的比重分別為73.7%、69.9%和61.7%。籽粒含水量是制約玉米籽粒機(jī)收最重要的因子[1-2]。玉米生理成熟時(shí)籽粒含水量高達(dá)25%～40%。早期機(jī)收籽粒的破碎率高，機(jī)械摘穗則加大成本。黃淮海地區(qū)是我國(guó)特殊的玉米種植區(qū)，面積約占全國(guó)的1/3，一年兩作，倒茬時(shí)間短，不允許等籽粒水分降至15%左右再收獲，應(yīng)在10月10日前收獲完畢。選育和推廣適合機(jī)收籽粒品種不僅是破解玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破口，而且對(duì)推進(jìn)全程機(jī)械化具有重要意義。我國(guó)機(jī)收籽粒玉米育種剛剛起步，收獲時(shí)籽粒含水量與生物學(xué)性狀的相關(guān)性鮮有報(bào)道。為此，筆者利用楊柳農(nóng)業(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)站品種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了玉米收后籽粒含水量變化及其與生物學(xué)性狀的關(guān)系，以期為機(jī)收籽粒玉米育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料 受有關(guān)單位委托，2017年濉溪縣楊柳農(nóng)業(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行了玉米區(qū)域試驗(yàn)、組合鑒定和品種展示。其中：冠豐區(qū)試參試種13個(gè)（含對(duì)照鄭單958），神農(nóng)區(qū)試（高密組）參試種13個(gè)（含對(duì)照鄭單958），中墾品鑒參試種24個(gè)，6區(qū)對(duì)照（鄭單958）；神農(nóng)區(qū)試（粒收組）10個(gè)，對(duì)照鄭單958和迪卡517。試驗(yàn)田相鄰區(qū)域品種展示30區(qū)。6月15～16日播種，6月21日出苗，9月13—20日成熟，9月28—30日收獲。以上述區(qū)域試驗(yàn)I重復(fù)及相鄰區(qū)域的品種展示區(qū)、組合鑒定所有小區(qū)為測(cè)定對(duì)象，共68個(gè)（中墾品鑒5區(qū)對(duì)照混合）。

1.2 數(shù)據(jù)采集與處理 收獲前田間考察株高、穗位高和植株葉片數(shù)、穗上葉數(shù)、雄穗分枝。收獲時(shí)連同苞葉、穗軸取13個(gè)單穗株果穗，考察穗柄長(zhǎng)、包葉層數(shù)、包葉長(zhǎng)后剝離苞葉，其中3穗隨即脫粒，測(cè)量籽粒含水量；另10穗晾曬3d后考種、脫粒，每隔3d測(cè)量一次籽粒含水量。中墾品鑒的5區(qū)對(duì)照混合晾曬，每隔3d脫粒5穗，考察脫粒用時(shí)和籽粒含水量、穗粒重、穗軸重；所有果穗脫粒后，穗軸分別烘干稱重，測(cè)算穗軸、果穗含水量。果穗樣品手工脫粒，籽粒含水量用PM-8188-A谷物水分測(cè)定儀測(cè)量。把采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入微機(jī)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)。利用EXCEL2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，利用DPS v7.05進(jìn)行相關(guān)分析。

1.3 成熟后氣候條件 2017年9月11日至10月31日，平均氣溫18.3℃，日最高氣溫平均23.4℃，日最低氣溫平均14.4℃，降水量171.9mm，雨日18d，日照時(shí)數(shù)274.9h。9月中下旬平均氣溫比歷年平均高1.4、1.6℃，氣溫高平比歷年平均高0.5、2.9℃，氣溫低平比歷年平均高4.8、10.0℃，日較差比歷年平均少4.3、7.1℃。9月24—28日遭遇連陰雨，降水量35.5mm，對(duì)果穗脫水不利。9月30日至10月5日又遇連陰雨，降水量81.9mm，造成田間長(zhǎng)時(shí)間積水；隨后又遇2次降水過程（10月10—12日，10月17—18日），降水量35.2mm、14.6mm。10月蒸發(fā)量72.3mm，比歷年平均少48.6mm。不利于玉米收獲晾曬。

2 結(jié)果與分析

2.1 收后果穗含水量變化 隨著脫粒時(shí)間的推遲，鄭單958果穗、籽粒和穗軸含水量隨累積蒸發(fā)量增多同步直線降低，呈極顯著直線負(fù)相關(guān)（圖1）。籽粒含水量Wl=34.93-2.066E，r=-0.969**；穗軸Wz=82.20-6.036E，r=-0.963**；果穗Ws=44.29-2.961E，r=-0.979**。式中，E代表累積蒸發(fā)量。含水量穗軸明顯大于籽粒。籽粒、穗軸和果穗含水量相互直線正相關(guān)，r=0.989～0.997**。隨著時(shí)間的推遲，鄭單958果穗脫粒用時(shí)趨于減少，即籽粒含水量越高用時(shí)越長(zhǎng)。從圖2可以看出：在籽粒含水量25%處有一個(gè)明顯的拐點(diǎn)。當(dāng)Wl>25%，500g干籽粒（折合含水量14%）脫粒用時(shí)t=-11.30+0.552Wl，r=0.964*；當(dāng)Wl<25%，t=-0.81+0.156Wl，r=0.926**。由此可見，籽粒含水量低于25%時(shí)容易脫粒。

2.2 蒸發(fā)效能 晾曬前籽粒含水量不同，每10mm蒸發(fā)量引起籽粒含水量減量（這里稱：蒸發(fā)效能，百分點(diǎn)）不同。分析表明：蒸發(fā)效能隨籽粒含水量降低而減少（p<5%，圖3）。

2.3 鞘軸色與籽粒含水量 68個(gè)考察對(duì)象中，30個(gè)白軸，38個(gè)紅軸；芽鞘青色25個(gè)，紫色43個(gè)。10月1日至29日10次測(cè)定，白軸玉米籽粒含水量31.5%～12.5%，平均20.1%；紅軸31.2%～12.5%，平均20.0%。青鞘32.0%～12.2%，平均19.9%；紫鞘31.5%～12.5%，平均20.2%。臨近2次測(cè)定，減少0.9～3.1個(gè)百分點(diǎn)，紅軸、白軸和紫鞘平均2.1個(gè)百分點(diǎn)，青鞘平均2.2個(gè)百分點(diǎn)（表1）。由此可見：軸色、芽鞘色不同，收獲時(shí)籽粒含水量及脫水差別很小。

2.4 植株性狀與籽粒含水量 供試材料收獲時(shí)籽粒含水量27.8%～38.0%，平均數(shù)32.0%，標(biāo)準(zhǔn)差1.9。低于32.0%的36個(gè)。回歸分析表明：收獲時(shí)玉米籽粒含水量與株高、穗上葉片數(shù)之間不存在直線相關(guān)關(guān)系，而與穗位高、雄穗分枝數(shù)直線正相關(guān)，與植株總?cè)~片數(shù)（不合分蘗葉）弱相關(guān)（p=6.9%，表2）。穗位高每下降10cm，籽粒含水量降低0.3個(gè)百分點(diǎn)；雄穗分枝每減少1個(gè)，降低0.24個(gè)百分點(diǎn)；植株葉片數(shù)每減少1片，降低0.52個(gè)百分點(diǎn)。

2.5 穗部性狀與籽粒含水量 回歸分析表明：收獲時(shí)玉米籽粒含水量隨穗柄延長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)，但未達(dá)顯著水平；與苞葉層數(shù)、苞葉長(zhǎng)和穗長(zhǎng)、行粒數(shù)、百粒重、穗軸重之間不存在直線相關(guān)關(guān)系，而與穗周長(zhǎng)、穗軸周長(zhǎng)直線正相關(guān)，與穗行數(shù)弱相關(guān)，與禿尖長(zhǎng)直線負(fù)相關(guān)（表3）。穗周長(zhǎng)每減少1cm，籽粒含水量降低1.01個(gè)百分點(diǎn)；穗軸周長(zhǎng)每減少1cm，降低1.11個(gè)百分點(diǎn)；穗行數(shù)每減少1個(gè)，降低0.32個(gè)百分點(diǎn)；禿尖長(zhǎng)每減少1cm，提高0.91個(gè)百分點(diǎn)。

2.6 生育期與籽粒含水量 回歸分析表明：收獲時(shí)玉米籽粒含水量與出苗—拔節(jié)、拔節(jié)—抽雄歷時(shí)不存在直線相關(guān)關(guān)系；與抽雄—成熟、散粉—成熟（灌漿期）和全生育期直線正相關(guān)；隨收獲期推遲（成熟—收獲）有降低的趨勢(shì)，但未達(dá)顯著水平（表4）。抽雄—成熟每縮短1d，籽粒含水量降低0.32個(gè)百分點(diǎn)；散粉—成熟每縮短1d，降低0.46個(gè)百分點(diǎn)；生育期每縮短1d，降低0.52個(gè)百分點(diǎn)。

2.7 關(guān)聯(lián)性狀與穗粒重 未來10年產(chǎn)量仍然是玉米育種工作者追求的第一目標(biāo)。分析表明：在上述與收獲時(shí)籽粒含水量直線相關(guān)的生物學(xué)性狀中，穗位高、葉片數(shù)、雄穗分枝數(shù)、穗周長(zhǎng)與穗粒重直線正相關(guān)，達(dá)顯著或極顯著水平；隨禿尖長(zhǎng)縮短、穗行數(shù)增加穗粒重有提高的趨勢(shì)，但未達(dá)顯著水平；而與穗軸周長(zhǎng)、灌漿期、生育期之間不存在直線相關(guān)關(guān)系（表5）。

3 結(jié)論與討論

（1）收獲后鄭單958果穗、籽粒和穗軸含水量隨累積蒸發(fā)量增多同步直線降低，果穗脫粒用時(shí)在籽粒含水量25%處有一個(gè)明顯的拐點(diǎn)，蒸發(fā)效能隨籽粒含水量降低而減少。

（2）軸色、芽鞘色不同，收獲時(shí)籽粒含水量及脫水差別很小。種業(yè)企業(yè)標(biāo)榜的紅軸玉米脫水快、適合機(jī)收籽粒，實(shí)屬炒作。

（3）收獲時(shí)玉米籽粒含水量與穗位高、雄穗分枝數(shù)、穗周長(zhǎng)、穗軸周長(zhǎng)和灌漿期、生育期直線正相關(guān)，與禿尖長(zhǎng)直線負(fù)相關(guān)，與葉片數(shù)、穗行數(shù)弱相關(guān)。機(jī)械直收籽粒玉米品種是一類特殊的類型，要求機(jī)收時(shí)籽粒破碎率低、田間果穗遺落率低、倒伏倒折率低[3]。農(nóng)業(yè)部制定的黃淮海地區(qū)機(jī)收籽粒玉米品種標(biāo)準(zhǔn)：收獲時(shí)水分<28%，破損率<8%。宜機(jī)收籽粒玉米品種的應(yīng)有特征：早熟，植株矮，整齊度高，穗位低，果穗細(xì)長(zhǎng)軸細(xì)，耐密植，抗倒伏，后期脫水快[4]。黃淮海地區(qū)夏玉米生育期應(yīng)控制在100d以內(nèi)，以90d為宜[5]。籽粒機(jī)收玉米不再是過去的“高富帥”，即高稈粗莖大棒型，而是現(xiàn)在的“矮密早”或“矮密快”模式，即適度矮稈、密度加大、成熟早且灌漿快的豐產(chǎn)型[6]。

（4）早熟且脫水快、抗倒抗病、耐密高產(chǎn)是玉米機(jī)械直收籽粒的核心要求[7]。穗位高、葉片數(shù)、雄穗分枝數(shù)、穗周長(zhǎng)與穗粒重、收獲時(shí)籽粒含水量相關(guān)性同向。降低收獲時(shí)籽粒含水量，勢(shì)必引起穗粒重降低，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)必須在密植上有所突破。緊湊株型在歷史上起過重要的作用，使玉米的密度增加到了一個(gè)極限，但目前生產(chǎn)上推廣的品種葉寬葉茂的多，清秀透亮的少，限制了密度的進(jìn)一步提升。應(yīng)吸收通透型株型的優(yōu)點(diǎn)，增加穗上葉間距，減少葉寬，選擇上短下長(zhǎng)的塔型葉株型，做到既緊湊又通透。通過密度增加來補(bǔ)償單穗產(chǎn)量的降低，實(shí)現(xiàn)機(jī)收和產(chǎn)量雙突破。

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（責(zé)編：張宏民）