西南地區(qū)耐瘠宜機(jī)收玉米品種篩選試驗(yàn)

蔣志成，馮定明，田紅琳，閻應(yīng)紅，李 鴻，周茂林

（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 401329）

玉米生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，產(chǎn)量低、成本高，因此迫切要求實(shí)現(xiàn)玉米聯(lián)合收獲機(jī)械化。要實(shí)現(xiàn)玉米機(jī)收，需要從種植模式［1］、合適的機(jī)械［2-3］及適宜的品種［4-5］進(jìn)行篩選甚至變革，逐步實(shí)現(xiàn)從人工摘穗、機(jī)械收穗到粒收的過(guò)程。截至2019年，全國(guó)玉米機(jī)收率已達(dá)70%，但主要分布在北方區(qū)域，西南玉米區(qū)是我國(guó)三大玉米主產(chǎn)區(qū)之一，年均玉米種植面積在467萬(wàn)公頃以上，然而受制于特殊地貌、氣候、玉米品種、種植模式等因素的影響，玉米機(jī)械化收獲水平不足2%［6-8］；制約南方玉米機(jī)收的主要因素有地塊小、零散，多雨氣象，以及缺乏適宜機(jī)械和適宜機(jī)收的品種，其中適宜機(jī)械化生產(chǎn)的品種選擇是難點(diǎn)之一。本研究擬通過(guò)多項(xiàng)指標(biāo)分析，綜合評(píng)判破解適宜機(jī)收品種瓶頸。影響玉米機(jī)收質(zhì)量的因素除了種植密度、行距、機(jī)械性能及作業(yè)速度等外部因素外，主要與品種自身特性有關(guān)，如抗倒性、植株整齊度、脫水速度、破損率、雜質(zhì)率等［9-14］。在宜機(jī)收品種的篩選及評(píng)價(jià)方面，一般采用單一性狀比較法，綜合評(píng)判則可采用隸屬函數(shù)法、熵值賦權(quán)法和灰色局勢(shì)決策法等方法［15-16］，但在宜機(jī)收玉米品種篩選方面研究報(bào)道尚少。本試驗(yàn)采用國(guó)家玉米良種攻關(guān)西南區(qū)主要育種單位提供的品種，在統(tǒng)一試驗(yàn)方案下，借鑒前人對(duì)影響機(jī)收質(zhì)量主要性狀研究結(jié)果，在各品種與機(jī)收相關(guān)的單性狀比較的基礎(chǔ)上，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法對(duì)參試品種的機(jī)收特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)［17-18］，以初步篩選出區(qū)域適宜的機(jī)收品種，為后續(xù)研究及示范推廣提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 參試品種

根據(jù)2020年國(guó)家玉米良種攻關(guān)（西南區(qū)）機(jī)收品種比較試驗(yàn)方案，參試品種來(lái)源于國(guó)家玉米良種協(xié)作攻關(guān)聯(lián)合體成員單位、全國(guó)農(nóng)技中心、相關(guān)省市種子管理部門(mén)及各承試單位，對(duì)照品種為中玉335。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及田間管理

試驗(yàn)地選在重慶市銅梁區(qū)侶俸鎮(zhèn)，北緯29°51′41″，東經(jīng)105°59′53″，海拔311 m，丘陵地貌，土地較平整，開(kāi)闊向陽(yáng)，光照條件好，土質(zhì)紫色黏土，肥力中等偏上。土壤pH 值7.7，有機(jī)質(zhì)含量24.4 g·kg-1，全氮、磷、鉀含量分別為1.666、0.15、19.03 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀含量分別為170.0、24.63、222 mg·kg-1。試驗(yàn)采用間比法排列，每間隔9 個(gè)參試品種設(shè)置1 個(gè)對(duì)照品種，小區(qū)長(zhǎng)12 m、寬3 m，行距0.75 m，窩距0.50 m，雙株定苗，密度53 333 株/hm2，4 行區(qū)。2020 年3 月24 日人工打窩播種，肥料用緩釋肥沃夫特（NPK 重量比為27∶9∶9）900 kg/hm2一次性施入，氮肥比常規(guī)用量減施20%，其他管理同大田生產(chǎn)。成熟后調(diào)查倒伏情況、植株及穗位整齊度，并人工摘穗1 行進(jìn)行考種測(cè)產(chǎn)，余下3 行根據(jù)倒伏情況采用粒收機(jī)“沃德”進(jìn)行籽粒收獲（倒伏倒折較重或倒折位太低的小區(qū)沒(méi)有機(jī)收），調(diào)查機(jī)收質(zhì)量及產(chǎn)量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用EXCEL 軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量

從36 個(gè)參試品種的收穗測(cè)產(chǎn)（見(jiàn)表1）來(lái)看，籽粒產(chǎn)量在4 232.8～9 347.9 kg/hm2，對(duì)照平均產(chǎn)量5 851.5 kg/hm2。參試品種與鄰近對(duì)照相比，增產(chǎn)率在-24.48%～64.94%，其 中29 個(gè) 增 產(chǎn)（1.98%～64.94%）、7 個(gè)減產(chǎn)（-24.48%～-4.23%）。從產(chǎn)量位次看，前10 位由高到低依次是桂單682、成單739、渝單8075、雅玉6188、SW2025、同玉101、渝單59、正昊玉201、畢單35、黔玉9632；從增產(chǎn)率位次看，前10 位由高到低依次是桂單682、成單739、雅玉6188、同玉101、正昊玉201、渝單8075、灃玉4 號(hào)、SW2025、渝單59、湘薈玉1 號(hào)。其中，除畢單35、正昊玉201 及渝單8075 的產(chǎn)量和增產(chǎn)率位次差異稍大外，其余基本一致，僅就產(chǎn)量而言，這10余個(gè)品種表現(xiàn)較好。

表1 宜機(jī)收玉米品種篩選試驗(yàn)收穗測(cè)產(chǎn)

2.2 品種抗倒性

倒伏倒折率參試品種在0～90.63%，對(duì)照平均10.27%。抗倒性較好（倒折率10%以下）的主要有黔543、SAU209、真玉2369、成單312、灃玉4號(hào)、雅玉6188、中農(nóng)5 號(hào)、黔玉9632、畢單36、渝單8075、KN2040 等品種；倒伏較重的依次是同玉101、SW2023、正昊玉201、DS20101、宜單1808、雅玉158、SW2025、湘薈玉1 號(hào)、南N990、南N1510、涼435、靖玉7號(hào)、SAU210、綿單270，倒伏率在50%以上（見(jiàn)表2）。

表2 宜機(jī)收玉米品種篩選試驗(yàn)株高及倒折率

2.3 穗位整齊度

整齊度以調(diào)查樣本變異系數(shù)的倒數(shù)表示，即：整齊度=（樣本平均數(shù)/樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差），數(shù)值越大越整齊。

從表3 看出，穗位整齊度較好的前5 位依次是正昊玉201、KN2014、黔玉9632、畢單36、田單4 號(hào)，較差的后5 位依次是灃玉4 號(hào)、中農(nóng)5 號(hào)、SAU210、桂單682、KD204。對(duì)照為15.8。

2.4 機(jī)收質(zhì)量

機(jī)收質(zhì)量主要包括掉穗率、掉粒率、雜質(zhì)率，以及籽粒的含水率、破碎率。從本地多年的籽粒機(jī)收情況看，影響掉穗、掉粒的因素除了品種自身外，更主要是與地塊狹小、機(jī)械類(lèi)型、作業(yè)速度及機(jī)手操作的熟練程度有關(guān)，因此本試驗(yàn)中對(duì)掉穗掉粒不作分析。除含水率用谷物水分測(cè)定儀檢測(cè)外，其余指標(biāo)采用下列公式測(cè)算：

掉穗率=（掉穗數(shù)/應(yīng)收穗數(shù)）×100%

掉粒率=［掉粒重/（機(jī)收粒重+掉粒重）］×100%

雜質(zhì)率=取樣雜質(zhì)重/取樣重×100%

破碎率=取樣破碎粒重/取樣重×100%

因部分品種倒伏較重，機(jī)器無(wú)法收獲，故對(duì)余下25個(gè)品種進(jìn)行了機(jī)收及機(jī)收質(zhì)量調(diào)查（見(jiàn)表3）。

表3 宜機(jī)收玉米入選品種及其性狀

2.4.1 籽粒含水率

收獲時(shí)含水率較低的品種主要有KD205、KD204、中農(nóng)5 號(hào)、湘薈玉1 號(hào)、田單4 號(hào)、靖玉7 號(hào)、SAU210、KN2040 等，含水率在20.33%～21.73%；較高的品種有中玉335、黔543、成單312、灃玉4 號(hào)、桂單682、畢單36等，含水率在25.43%～26.90%。

2.4.2 籽粒破碎率

籽粒破碎率較低的品種有湘薈玉1 號(hào)、靖玉7 號(hào)、KD204、綿918、正昊玉201、桂單682、KD205 等，破碎率在0.26%～0.90%；較高的品種有成單739、成單312、KN2040、SAU210、渝單59、雅玉6188、田單4號(hào)、黔玉9632等，破碎率在2.07%～3.31%。

2.4.3 雜質(zhì)率

雜質(zhì)率較低的品種有真玉2369、湘薈玉1 號(hào)、靖玉7號(hào)、正昊玉201、黔543、雅玉6188等，雜質(zhì)率在0.08%～0.19%；較高的品種有中玉335、SAU209、成單312、畢單35、AU210、畢單36 等，雜質(zhì)率在0.53%～1.63%。

2.5 宜機(jī)收品種綜合評(píng)判

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析原理，以25 個(gè)品種（含對(duì)照）為樣本，以生育期、株高整齊度、穗位整齊度、倒折率、籽粒含水率、籽粒破碎率、雜質(zhì)率及產(chǎn)量為評(píng)判指標(biāo)。以株高整齊度、穗位整齊度和產(chǎn)量取最高值，其余性狀取最低值確定一個(gè)“參考品種”（即各性狀均表現(xiàn)相對(duì)優(yōu)異的“理想品種”），再根據(jù)多年對(duì)玉米機(jī)收質(zhì)量影響因素研究經(jīng)驗(yàn)，以性狀對(duì)機(jī)收質(zhì)量影響重要性程度，兼顧產(chǎn)量指標(biāo)分別賦予相對(duì)合理的權(quán)重。關(guān)聯(lián)度越大，表明綜合表現(xiàn)越接近“理想品種”（見(jiàn)表4）。

2.5.1 灰色關(guān)聯(lián)度的計(jì)算過(guò)程

步驟1 無(wú)量綱化處理：均值化（Xij/本性狀的均值）。

步驟2 標(biāo)準(zhǔn)化處理：在均值化基礎(chǔ)上，計(jì)算絕對(duì)差值（|Xij-本性狀參考品種的值|）。

步驟3 計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)：在標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上，計(jì)算比值（（最小值+ρ×最大值）/（Xij+ρ×最大值）），ρ的取值區(qū)間一般為（0，1），為提高分辨率，本文取值0.1。

步驟4 計(jì)算關(guān)聯(lián)度：品種在各性狀的關(guān)聯(lián)系數(shù)均值（或加權(quán)均值）。

2.5.2 各品種與“參考品種”的關(guān)聯(lián)度

從表4 看出，若不考慮各性狀的權(quán)重，按均權(quán)處理，則25 個(gè)品種的關(guān)聯(lián)度在0.431～0.660，綜合表現(xiàn)較好的前10 位品種分別是湘薈玉1 號(hào)、雅玉6188、正昊玉201、真玉2369、中農(nóng)5 號(hào)、靖玉7 號(hào)、黔543、渝單8075、KN2014 和KD204。若按相應(yīng)權(quán)重計(jì)算，則25 個(gè)品種的關(guān)聯(lián)度在0.476～0.683，表現(xiàn)較好的前10 位分別是雅玉6188、真玉2369、渝單8075、黔543、正昊玉201、湘薈玉1 號(hào)、黔玉9632、桂單682、成單739和灃玉4號(hào)。

表4 宜機(jī)收玉米入選品種的灰色關(guān)聯(lián)度

從上述兩種計(jì)算結(jié)果看，雅玉6188、真玉2369、渝單8075、黔543、正昊玉201、湘薈玉1 號(hào)這6 個(gè)品種均在前10位之列，其余品種差異較大。

3 結(jié)論與討論

1）從品種的產(chǎn)量、抗倒性、植株整齊度、機(jī)收質(zhì)量等性狀的重要程度綜合考慮看，參試品種在本區(qū)域表現(xiàn)較好的有雅玉6188、真玉2369、渝單8075、黔543、正昊玉201 及湘薈玉1 號(hào)，產(chǎn)量較高，抗倒性較好，機(jī)收質(zhì)量較高，可作為宜機(jī)收品種繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)示范。

2）適宜機(jī)收的玉米品種除需具有較好的豐產(chǎn)性外，還需具有優(yōu)良抗倒性和較高機(jī)收質(zhì)量。品種的抗倒性是由形態(tài)學(xué)、材料學(xué)與力學(xué)等自身特性共同作用的結(jié)果［4］，此外玉米莖腐病、玉米螟也是導(dǎo)致倒伏倒折的重要因素［11］。一般認(rèn)為適宜籽粒機(jī)收的品種生理成熟后倒伏、倒折之和應(yīng)低于5%，低于3%為最佳，但重慶地區(qū)因多為丘陵山區(qū)，氣候特殊，常年在拔節(jié)期和灌漿期出現(xiàn)局部陣性狂風(fēng)暴雨，容易導(dǎo)致倒伏、倒折，故筆者認(rèn)為重慶地區(qū)玉米的倒伏率限制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)適當(dāng)提高至8%。機(jī)收質(zhì)量主要與籽粒含水率、破損率關(guān)系密切，指標(biāo)越低，越適宜機(jī)收。