黃淮海不同生態區玉米機械化粒收初步研究

衛曉軼，魏 鋒，洪德峰，馬俊峰，馬 毅，王稼苜，張學舜，閆玉信，劉震宇，胡 寧

(河南省新鄉市農業科學院，河南 新鄉 453002)

玉米是我國第一大糧食作物。據統計，2018年我國玉米種植面積達4 213萬hm2，總產量達25 733萬t[1]。但與其他糧食作物相比，玉米的機械化程度較低，嚴重制約著玉米生產的發展[2-4]。目前，我國機收玉米仍以摘穗為主，機械化粒收還處于起步階段[5]。如何轉變玉米生產方式、節約勞動成本、提高玉米競爭力是當前玉米生產中亟待解決的問題，而推廣玉米機械化粒收是其中一條重要的解決途徑[6-9]。但在目前的生產中，機械化粒收技術推廣的最大瓶頸是收獲時玉米籽粒含水量偏高，導致籽粒破碎率偏高及收獲質量差等問題。研究表明，籽粒破碎率除與收獲時籽粒含水量有關以外，還受基因型、收獲機械類型及作業、栽培方式、環境等影響[10-12]。為進一步提高黃淮海地區夏玉米機械化粒收的推廣程度，以適宜機械化粒收的玉米新品種新單58為材料，在黃淮海地區選取25個生態區開展機械化粒收試驗，分析不同生態區夏玉米機械化粒收的基本情況，為黃淮海地區夏玉米機械化粒收的推廣應用提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

采用玉米新品種新單58為材料，該品種由河南省新鄉市農業科學院選育，以玉米品種鄭單958為對照。

1.2 試驗設計

試驗于2018年進行，共25個生態區，其中河南7個，河北5個，山東5個，安徽2個，江蘇1個，湖北1個，北京1個，天津1個，陜西1個，山西1個。具體地點如下：安陽市、淇縣、衛輝市、新鄉縣、滎陽市、周口市、駐馬店市，永年縣、南宮市、晉州市、武強縣、南皮縣，濟南市、嘉祥縣、單縣、寧陽縣、東阿縣，渦陽縣、宿州市，連云港市，襄陽市，北京市，天津市，渭南市，運城市。試驗采用麥后直播的種植方式。大區種植，行距0.6 m，共種植36行，行長50 m，每個品種在每個地點種植面積不少于1 000 m2。種植密度為75 000株/hm2。管理同常規大田栽培。供試玉米品種的生育時期具體見表1。

表1 供試玉米品種機械化粒收試驗的基本情況

成熟期后適時收獲。采用雷沃谷神GE40谷物聯合收割機，割幅為4行，統計小區全部收獲產量，根據收獲面積，折合公頃產量，并根據收獲時玉米籽粒的含水量折算含水量為14%時的理論產量。

在測試地塊，各品種隨機取收割機機倉內收獲的籽粒樣品約2 kg，用PM8188谷物水分測定儀測定籽粒含水量。如果按破碎率≤8%的糧食烘干收儲企業標準，籽粒含水量應控制在28%以下收獲才能滿足要求[13-14]。之后稱質量，人工分揀將其分為籽粒和非籽粒兩部分；籽粒質量計為KW1，非籽粒質量計為NKW；再根據籽粒的完整性，將其分為完整籽粒和破碎籽粒并分別稱質量，完整籽粒質量計為KW2，破碎籽粒質量計為BKW。雜質率=[NKW/(KW1+NKW)]×100%，籽粒破碎率=[BKW/(KW2+BKW)]×100%。

1.3 數據處理和分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 17.0對數據進行處理和分析。

2 結果與分析

2.1 玉米機械化粒收的質量性狀、產量及生育期

對25個地點新單58和鄭單958機械化粒收產量等相關表型值進行分析，結果見表2。表2顯示，25個地點新單58的產量為4 368.0～11 191.5 kg/hm2，平均值為8 445.2 kg/hm2；籽粒含水量為18.3%～28.5%，平均值為25.5%；生育期為96～119 d，平均值為108 d。

玉米機械收獲的質量指標主要包括籽粒破碎率、雜質率以及田間損失率，《玉米收獲機械技術條件(GB/T 21962—2008)》規定，籽粒破碎率應≤5%、雜質率≤3%、田間損失率≤5%。表2顯示，新單58的籽粒破碎率平均值為4.8%，雜質率平均值為2.7%，符合國家標準，但在永年縣、南宮市等11個地點的籽粒破碎率大于5%，在永年縣、南宮市等9個地點的雜質率大于3%。鄭單958的籽粒破碎率平均值為6.4%，大于5%；雜質率平均值為3.3%，大于3%，不符合GB/T 21962—2008。

表2 玉米機械化粒收的質量性狀、產量及生育期

2.2 玉米機械化粒收質量性狀、產量及生育期間的關系

對25個地點新單58和鄭單958機械化粒收的質量性狀進行相關分析(表3)發現，新單58的籽粒含水量與雜質率、籽粒破碎率均呈顯著正相關，雜質率與籽粒破碎率也呈顯著正相關；鄭單958的籽粒含水量與籽粒破碎率呈極顯著正相關，產量與雜質率呈顯著負相關。

表3 玉米機械化粒收質量性狀、產量及生育期的相關分析Tab.3 Correlation analysis of quantitative traits,yield and growth stage of maize grain mechanized harvest

注：*、**分別表示在0.05、0.01水平上顯著、極顯著相關。

Note:* and ** represent significant correlation at 0.05 and 0.01 levels,respectively.

從圖1可以看出，在25個地點，新單58、鄭單958籽粒含水量與籽粒破碎率之間分別呈顯著、極顯著正相關，其中新單58擬合方程為y=0.521x-8.445，R2=0.514*；鄭單958擬合方程為y=0.429x-6.265，R2=0.577**。

A和B分別表示新單58和鄭單958;*、**分別表示在0.05、0.01水平上相關

2.3 不同地點玉米機械化粒收籽粒含水量與產量的分布

從圖2可以看出，新單58在22個地點的籽粒含水量低于28%，占總地點數的88%；在18個地點的產量高于鄭單958的平均產量(7 531.3 kg/hm2)，占總地點數的72%。新單58籽粒含水量低于28%且產量高于對照平均值(即第Ⅰ象限)的地點共有15個，占總地點數的60%。

鄭單958在7個地點的籽粒含水量低于28%，占總地點數的28%，在13個地點的產量高于平均值(7 531.3 kg/hm2)，占總地點數的52%。鄭單958籽粒含水量低于28%且產量高于對照平均值(即第Ⅰ象限)的地點共有5個，占總地點數的20%。

A和B分別表示新單58和鄭單958

2.4 新單58適宜機械化粒收生態區的篩選

以收獲期籽粒含水量低于28%且產量高于對照鄭單958產量平均值為指標，新單58所在的25個地點中有15個地點落在第Ⅰ象限，分別為安陽市、淇縣、新鄉縣、滎陽市、周口市、晉州市、武強縣、南皮縣、濟南市、單縣、寧陽縣、東阿縣、連云港、襄陽市、渭南市，屬于適宜粒收地點；有7個地點的新單58籽粒含水量低于28%但產量低于對照平均值(第Ⅲ象限內)，分別為駐馬店市、南宮市、渦陽縣、宿州市、北京市、天津市、運城市，屬于較適宜粒收地點。

3 結論與討論

本研究通過對25個地點收獲期新單58和鄭單958的機械化粒收質量指標進行分析，結果顯示，收獲期新單58的產量平均值為8 445.2 kg/hm2，籽粒含水量平均值為25.5%，生育期平均值為108 d，籽粒破碎率平均值為4.8%，雜質率平均值為2.7%，均符合籽粒破碎率≤5%、雜質率≤3%的國家標準(GB/T 21962—2008)。

在25個地點，收獲期新單58和鄭單958的籽粒含水量與籽粒破碎率均呈顯著或極顯著正相關。有研究表明，收獲時籽粒含水量是影響籽粒破碎率的關鍵因素[15]。從國內外研究及生產實踐分析來看，當玉米籽粒含水量在18%～23%時收獲，破碎率最低[16]。董朋飛等[17]研究表明，玉米籽粒破碎及其耐破碎性受多種因素影響，但收獲時籽粒含水率偏高是導致當前玉米籽粒破碎率偏高的根本原因，與本研究結果一致。因此，選育熟期更早的品種才能保證在正常收獲期實現機械化粒收。

本研究結果表明，在連云港、武強縣、安陽市、滎陽市、晉州市、新鄉縣、淇縣、寧陽縣、東阿縣、渭南市、濟南市、周口市、襄陽市、南皮縣、單縣共15個地點，新單58收獲期籽粒含水量低于28%且產量高于鄭單958產量平均值，屬于適宜粒收地點；在天津市、北京市、南宮市、渦陽縣、運城市、宿州市、駐馬店市共7個地點，新單58收獲期籽粒含水量低于28%而產量低于對照平均值，屬于較適宜粒收地點。

有研究表明，雜交種籽粒的脫水速率與母本脫水速率呈顯著正相關，籽粒脫水速率存在母本效應[18]。玉米籽粒收獲期含水量存在母本效應[19]，苞葉脫水速率和穗軸脫水速率與籽粒的脫水速率存在正相關[20]。玉米籽粒脫水速率是一個受數量性狀基因調控的復雜性狀。應綜合考慮玉米籽粒的發育進程，同時結合農藝性狀、品質性狀與籽粒脫水速率的相關性等來選育脫水速率快的品種，從而保證適時收獲期內籽粒含水量較低[21]。

衛輝市、永年縣、嘉祥縣3個地點的籽粒收獲含水量分別為28.1%、28.1%、28.5%，這3個地點的收獲時間均為10月2日，建議適當推遲收獲時期，使其機械化粒收時含水量低于28%，在一定程度上降低籽粒破損率，從而更有利于開展玉米新品種新單58的機械化粒收。