適宜河北省寒旱區子粒直收的春玉米品種篩選

陳宗政，蔣傲男，閆靜琦，盧海博，趙海超，黃智鴻

（河北北方學院，河北省農產品食品質量安全分析檢測重點實驗室，河北 張家口 075000）

河北省寒旱區是河北省春玉米主要種植區，包括張家口市、承德市、唐山市以及太行山山麓部分區域。春玉米是該區域主要農作物之一，常年種植面積約67 萬hm2，其產量和經濟效益直接影響著該區域農民及農業的收入。

近年來，隨著我國經濟的發展，玉米種植、施肥、灌溉、化學防控等機械化水平不斷提高，收獲成為人工成本最高的生產環節。我國玉米機械化播種率達90%左右，機械化水平較高；機械收穗率約為60%，子粒直收面積尚不到5%[1]，機械化水平較低。實現玉米收獲的機械化，可以把農民從繁重的體力勞動中解放出來，提高勞動生產率[2～4]。河北省寒旱區春玉米機械收獲方式主要為機械收穗，收穗后再經過人工剝皮、晾曬、脫粒和子粒再晾曬等過程才能達到存儲條件。機械收穗的收獲方式不僅費時、費力、耗能，而且如不及時晾曬，易發生霉變導致春玉米產量和品質降低。美、德等發達國家在20 世紀60 年代就實現了農業機械化。其中，50 年代玉米收獲作業以機械收穗為主，70 年代已全面使用聯合收割機直接收獲子粒[5～7]。Hall 等[8]研究表明，在春玉米子粒直接收獲時，當子粒含水量為20%～23%時收獲破損率較低。推廣機械化子粒直收技術，可節本增效，是未來玉米子粒收獲的發展趨勢[9～12]。

在河北省寒旱區大田全膜覆蓋生產條件下，開展適宜子粒直收的春玉米品種試驗，通過對比不同品種的生育期、農藝性狀、機械收粒作業質量等指標，結合產量對品種進行綜合評價，篩選出適宜寒旱地區子粒直收的春玉米品種，以期為該地區春玉米子粒直收技術的推廣和應用提供理論參考與技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018 年在張家口市蔚縣南大坪村春玉米試驗基地進行。該地屬溫帶半干旱大陸性季風氣候，氣候多變，四季分明，光照充足，熱量較少；年平均日照時數2 800～3 300 h；年平均氣溫9.1 ℃，日最高氣溫39.2 ℃，全年＞10 ℃有效積溫為3 300 ℃；年平均降水量370～400 mm，日最大降水量67.8 mm。試驗地土壤為沙壤土，0～40 cm 土層土壤養分狀況略有差異（表1）。

表1 播前試驗地0～40 cm 土層的土壤養分含量Table 1 Soil nutrient content in 0-40 cm soil layer before test

1.2 試驗材料

參試春玉米品種為瑞美216、正成018、田豐118、中玉9 號和中單2996。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 試驗設瑞美216、正成018、田豐118、中玉9 號和中單2996 計5 個品種處理。4 月底采用寬窄行（大行距70 cm，小行距40 cm）機械播種，全膜覆蓋，種植密度6 萬株/hm2，每個品種種植10 行，行長大于100 m。玉米播種時施金正大玉米配方肥（N、P2O5、K2O 含量分別為25%、7%和8%）750kg/hm2做底肥；3～5 葉期全田噴施苗后除草劑（煙嘧磺隆·莠去津）進行除草；拔節期追施緩釋肥（N、P2O5、K2O含量分別為28%、5%和7%，河北根多收肥業有限公司）600～675 kg/hm2。10 月8 日利用玉米收獲機（中農博遠農業裝備有限公司）對各參試玉米品種單獨直收子粒。其他田間管理措施同當地大田常規。

1.3.2 測定項目與方法

1.3.2.1 生育期。記錄各品種播種、出苗、三葉、七葉、拔節、抽雄、開花、灌漿、乳熟及成熟的時間。

1.3.2.2 子粒含水量。9 月8 日～10 月12 日春玉米成熟期，每隔3d，各品種均隨機選擇有代表性的玉米3 穗，采用PM8188 谷物水分測定儀測定子粒含水量。

1.3.2.3 農藝性狀。灌漿期，各品種均隨機選取長勢一致、有代表性的植株5 株，測量其株高、穗位高和莖粗。成熟期，測定各品種的空稈率、倒伏率以及穗部性狀。

1.3.2.4 子粒直收效果。機械收獲后，每處理均隨機選取3 個樣點，每個樣點均取1 m2樣方，收集樣方內的落穗和落粒，測定質量[13]，計算落粒率、落穗率和產量損失率。取收割機倉內子粒樣品500 g，手工分揀完整粒、破碎粒以及雜質后分別稱量，重復3 次，取平均值，計算破碎率和雜質率。

落粒率=單位面積落粒的總質量/單位面積產量×100%

落穗率=單位面積的落穗數/單位面積穗數×100%

產量損失率=（單位面積田間落粒的子粒質量＋單位面積田間落穗的子粒質量）/單位面積產量×100%

破碎率=樣品中破碎子粒的質量/樣品子?？傎|量×100%

雜質率=樣品中雜質的質量/樣品子?？傎|量×100%

1.3.2.5 產量測定。春玉米成熟后，每小區選取中間無破壞的行5 行，行長3 m，收獲測產。

1.3.3 數據處理與分析 采用SPSS 22.0 和Excel 2010軟件進行數據處理與分析。

2 結果與分析

2.1 不同品種春玉米的生育進程

參試春玉米品種的生育進程存在一定差異（表2）。5 個參試玉米品種于5 月10 日統一播種后，均于5 月16 日出苗，出苗期一致；三葉期至拔節期生育進程基本相同，其中瑞美216 和田豐118 的拔節期（7 月13 日）較其他3 個品種晚1 d；抽雄期到成熟期，田豐118 的各生育進程均最晚，其他品種雖然各生育進程略有差異但乳熟期和成熟期完全一致。參試品種在9 月12 日均能夠成熟，適宜在河北省寒旱區種植。

表2 不同品種春玉米的生育進程 （月-日）Table 2 Fertility progress of different spring maize varieties

2.2 不同品種春玉米的農藝性狀

灌漿期參試春玉米品種的株高、穗位高和莖粗存在顯著差異（表3）。其中，中單2996 株高（308.3 cm）和穗位高（113.0 cm）均最大，但莖粗（2.5 cm）最細，存在較大的倒伏風險；中玉9 號株高顯著低于除田豐118 外的其他品種，且穗位高（87.7 cm）最低且與其他4 個品種差異均達到顯著水平，為矮稈低穗品種，抗倒伏能力強。

表3 不同品種春玉米灌漿期的農藝性狀Table 3 Agronomic traits of different spring maize varieties during filling period （cm）

玉米空稈率直接影響其最終的子粒產量，倒伏會影響機械收獲的作業質量。試驗年度內，5 個參試春玉米品種均未發現空稈和倒伏現象，植株的站稈能力均較強，適宜子粒直收。

2.3 不同品種春玉米的子粒含水量

春玉米生長后期脫水速率是影響子粒直收效果的關鍵因子。玉米子粒直收的最佳含水量為21%～25%，含水量過高或過低均會影響子粒直收的效果。灌漿后期至成熟期，參試春玉米品種的子粒含水量均呈下降趨勢，但下降幅度存在較大差異（圖1）。9 月8 日，田豐118 子粒含水量最高，為52.58%；正成018 次之，子粒含水量為39.32%；其他3 個品種子粒含水量為35.36%～35.87%，差異不明顯。10 月6 日，除田豐118 子粒含水量（28.90%）高于25%外，其他4 個品種的子粒含水量均降至25%以下。

圖1 生長后期不同品種春玉米子粒脫水速率的變化Fig.1 Changes of dehydration rate of different spring maize varieties at late growth stage

僅從子粒含水量來看，除田豐118 外，其他4 個品種均適宜子粒直收。

2.4 不同品種春玉米的子粒直收機械作業質量

參試春玉米品種的子粒直收機械作業質量存在較大差異（表4）。參試品種的子粒破碎率為4.66%～13.20%，指標值順序為中單2996＞正成018＞田豐118＞中玉9 號＞瑞美216，除中玉9 號與瑞美216 差異不顯著外，其他品種間差異均達到了顯著水平。參試品種的雜質率為0.15%～0.59%，指標值順序為中玉9號＞瑞美216＞中單2996＞田豐118＞正成018，其中，瑞美216、中單2996 和田豐118 差異不顯著，其他品種間差異均達到了顯著水平。參試品種的落粒率為4.39%～9.32%，指標值順序為瑞美216＞正成018＞中玉9 號＞中單2996＞田豐118，其中，田豐118 指標值顯著較低，中玉9號與中單2996 指標值差異不顯著但均與其他2 個品種差異達到了顯著水平。正成018 的落穗率為1.03%，顯著較高；其他4 個品種的落穗率均為0.51%，差異不顯著。參試品種的產量損失率為0.82%～9.83%，指標值順序為瑞美216＞正成018＞中單2996＞中玉9 號＞田豐118，其中，瑞美216 和正成018 指標值明顯較高且二者差異不顯著，田豐188 指標值顯著較低，中玉9 號與中單2996 指標值差異不顯著。

表4 不同品種春玉米的子粒直收機械作業質量Table 4 Quality of direct harvesting machinery for different spring maize varieties （%）

綜上分析可以看出，中單2996 子粒破碎率過高（13.20%），不符合子粒直收要求；正成018 和瑞美216 在子粒直收過程中雖然破碎率和雜質率均較低，但是落粒率、落穗率和產量損失率較高，可能與本次試驗中玉米收獲時間稍晚（10 月13 日），2 個品種子粒含水率較低有關，在實際生產中可適當提前收獲。

2.5 不同品種春玉米的穗部性狀及產量

穗部性狀是影響子粒直收效果的重要指標。參試春玉米品種的穗部性狀指標差異不盡相同，其中，穗長和苞葉數差異不顯著，其他3 個指標均存在顯著差異（表5）。參試品種的穗粗為4.3～4.8 cm，其中，中單2996 指標值顯著較高，其他4 個品種差異均不顯著。從穗部開口松緊度看，正成018 和中單2996 穗部開口緊，其他3 個品種穗部開口均松。從穗部下垂情況看，僅中玉9 號在成熟后期穗部出現了下垂，其他品種穗部下垂均不明顯。

表5 不同品種春玉米穗部性狀及產量Table 5 Ear traits and yield of different spring maize varieties

參試春玉米品種的產量存在顯著差異。其中，中單2996 產量最高，達到了14 734.5 kg/hm2，顯著高于其他品種；其次是中玉9 號和田豐118，二者差異不顯著，但明顯高于其他2 個產量較低的品種；瑞美216 產量最低，且與其他4 個品種差異均達到了顯著水平。

2.6 影響春玉米子粒直收機械作業質量的因素分析

對可能影響春玉米子粒直收機械作業質量的農藝性狀進行相關性分析，結果（表6）顯示，穗位高與雜質率呈顯著負相關，穗粗與破碎率呈顯著正相關，子粒含水量與產量損失率呈極顯著負相關，落粒率與產量損失率呈顯著正相關，穗長對春玉米子粒直收機械作業質量無顯著影響。

表6 影響春玉米子粒直收機械作業質量的農藝性狀相關分析Table 6 Correlation analysis of agronomictraits affecting the mechanical harvesting quality of spring maize

3 結論與討論

張向前等[14]研究表明，玉米子粒含水量對子粒直收時落粒率和雜質率影響顯著，表現為子粒水分含量越高，破損率和雜質率也就越高。在本研究條件下，玉米子粒含水量與落粒率、雜質率和破碎率的相關性均不顯著，可能與本研究中所用樣本數量較少有關。中單2996 的破碎率（13.20%），不符合子粒直收的要求，穗粗為4.8 cm，2 個指標值均顯著高于其他品種，且穗粗與破碎率之間呈顯著正相關，可能是收獲時機械脫?？谔o易將大穗玉米的子粒擠碎。Chowdhury等[15]研究發現，春玉米子粒直收的適宜子粒含水量約為23%。生育后期田豐118 較其他品種生育進程慢，且脫水速率也慢，收獲時子粒含水量為28.90%，不符合子粒直收的水分要求。

所有參試玉米品種中，中單2996 株高和穗位高均最大，而莖稈最細，生育后期出現倒伏的風險大；破碎率最高，為13.20%，不符合子粒直收要求。田豐118 成熟較晚，子粒脫水速率也慢，收獲時子粒水分含量最高，為28.9%，不符合子粒直收的含水量要求。最終，篩選出適宜河北省寒旱區子粒直收的春玉米品種有中玉9 號、瑞美216 和正成018。