适宜河北省寒旱区子粒直收的春玉米品种筛选

陈宗政，蒋傲男，闫静琦，卢海博，赵海超，黄智鸿

（河北北方学院，河北省农产品食品质量安全分析检测重点实验室，河北 张家口 075000）

河北省寒旱区是河北省春玉米主要种植区，包括张家口市、承德市、唐山市以及太行山山麓部分区域。春玉米是该区域主要农作物之一，常年种植面积约67 万hm2，其产量和经济效益直接影响着该区域农民及农业的收入。

近年来，随着我国经济的发展，玉米种植、施肥、灌溉、化学防控等机械化水平不断提高，收获成为人工成本最高的生产环节。我国玉米机械化播种率达90%左右，机械化水平较高；机械收穗率约为60%，子粒直收面积尚不到5%[1]，机械化水平较低。实现玉米收获的机械化，可以把农民从繁重的体力劳动中解放出来，提高劳动生产率[2～4]。河北省寒旱区春玉米机械收获方式主要为机械收穗，收穗后再经过人工剥皮、晾晒、脱粒和子粒再晾晒等过程才能达到存储条件。机械收穗的收获方式不仅费时、费力、耗能，而且如不及时晾晒，易发生霉变导致春玉米产量和品质降低。美、德等发达国家在20 世纪60 年代就实现了农业机械化。其中，50 年代玉米收获作业以机械收穗为主，70 年代已全面使用联合收割机直接收获子粒[5～7]。Hall 等[8]研究表明，在春玉米子粒直接收获时，当子粒含水量为20%～23%时收获破损率较低。推广机械化子粒直收技术，可节本增效，是未来玉米子粒收获的发展趋势[9～12]。

在河北省寒旱区大田全膜覆盖生产条件下，开展适宜子粒直收的春玉米品种试验，通过对比不同品种的生育期、农艺性状、机械收粒作业质量等指标，结合产量对品种进行综合评价，筛选出适宜寒旱地区子粒直收的春玉米品种，以期为该地区春玉米子粒直收技术的推广和应用提供理论参考与技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018 年在张家口市蔚县南大坪村春玉米试验基地进行。该地属温带半干旱大陆性季风气候，气候多变，四季分明，光照充足，热量较少；年平均日照时数2 800～3 300 h；年平均气温9.1 ℃，日最高气温39.2 ℃，全年＞10 ℃有效积温为3 300 ℃；年平均降水量370～400 mm，日最大降水量67.8 mm。试验地土壤为沙壤土，0～40 cm 土层土壤养分状况略有差异（表1）。

表1 播前试验地0～40 cm 土层的土壤养分含量Table 1 Soil nutrient content in 0-40 cm soil layer before test

1.2 试验材料

参试春玉米品种为瑞美216、正成018、田丰118、中玉9 号和中单2996。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 试验设瑞美216、正成018、田丰118、中玉9 号和中单2996 计5 个品种处理。4 月底采用宽窄行（大行距70 cm，小行距40 cm）机械播种，全膜覆盖，种植密度6 万株/hm2，每个品种种植10 行，行长大于100 m。玉米播种时施金正大玉米配方肥（N、P2O5、K2O 含量分别为25%、7%和8%）750kg/hm2做底肥；3～5 叶期全田喷施苗后除草剂（烟嘧磺隆·莠去津）进行除草；拔节期追施缓释肥（N、P2O5、K2O含量分别为28%、5%和7%，河北根多收肥业有限公司）600～675 kg/hm2。10 月8 日利用玉米收获机（中农博远农业装备有限公司）对各参试玉米品种单独直收子粒。其他田间管理措施同当地大田常规。

1.3.2 测定项目与方法

1.3.2.1 生育期。记录各品种播种、出苗、三叶、七叶、拔节、抽雄、开花、灌浆、乳熟及成熟的时间。

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，各品种均随机选择有代表性的玉米3 穗，采用PM8188 谷物水分测定仪测定子粒含水量。

1.3.2.3 农艺性状。灌浆期，各品种均随机选取长势一致、有代表性的植株5 株，测量其株高、穗位高和茎粗。成熟期，测定各品种的空秆率、倒伏率以及穗部性状。

1.3.2.4 子粒直收效果。机械收获后，每处理均随机选取3 个样点，每个样点均取1 m2样方，收集样方内的落穗和落粒，测定质量[13]，计算落粒率、落穗率和产量损失率。取收割机仓内子粒样品500 g，手工分拣完整粒、破碎粒以及杂质后分别称量，重复3 次，取平均值，计算破碎率和杂质率。

落粒率=单位面积落粒的总质量/单位面积产量×100%

落穗率=单位面积的落穗数/单位面积穗数×100%

产量损失率=（单位面积田间落粒的子粒质量＋单位面积田间落穗的子粒质量）/单位面积产量×100%

破碎率=样品中破碎子粒的质量/样品子粒总质量×100%

杂质率=样品中杂质的质量/样品子粒总质量×100%

1.3.2.5 产量测定。春玉米成熟后，每小区选取中间无破坏的行5 行，行长3 m，收获测产。

1.3.3 数据处理与分析 采用SPSS 22.0 和Excel 2010软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种春玉米的生育进程

参试春玉米品种的生育进程存在一定差异（表2）。5 个参试玉米品种于5 月10 日统一播种后，均于5 月16 日出苗，出苗期一致；三叶期至拔节期生育进程基本相同，其中瑞美216 和田丰118 的拔节期（7 月13 日）较其他3 个品种晚1 d；抽雄期到成熟期，田丰118 的各生育进程均最晚，其他品种虽然各生育进程略有差异但乳熟期和成熟期完全一致。参试品种在9 月12 日均能够成熟，适宜在河北省寒旱区种植。

表2 不同品种春玉米的生育进程 （月-日）Table 2 Fertility progress of different spring maize varieties

2.2 不同品种春玉米的农艺性状

灌浆期参试春玉米品种的株高、穗位高和茎粗存在显著差异（表3）。其中，中单2996 株高（308.3 cm）和穗位高（113.0 cm）均最大，但茎粗（2.5 cm）最细，存在较大的倒伏风险；中玉9 号株高显著低于除田丰118 外的其他品种，且穗位高（87.7 cm）最低且与其他4 个品种差异均达到显著水平，为矮秆低穗品种，抗倒伏能力强。

表3 不同品种春玉米灌浆期的农艺性状Table 3 Agronomic traits of different spring maize varieties during filling period （cm）

玉米空秆率直接影响其最终的子粒产量，倒伏会影响机械收获的作业质量。试验年度内，5 个参试春玉米品种均未发现空秆和倒伏现象，植株的站秆能力均较强，适宜子粒直收。

2.3 不同品种春玉米的子粒含水量

春玉米生长后期脱水速率是影响子粒直收效果的关键因子。玉米子粒直收的最佳含水量为21%～25%，含水量过高或过低均会影响子粒直收的效果。灌浆后期至成熟期，参试春玉米品种的子粒含水量均呈下降趋势，但下降幅度存在较大差异（图1）。9 月8 日，田丰118 子粒含水量最高，为52.58%；正成018 次之，子粒含水量为39.32%；其他3 个品种子粒含水量为35.36%～35.87%，差异不明显。10 月6 日，除田丰118 子粒含水量（28.90%）高于25%外，其他4 个品种的子粒含水量均降至25%以下。

图1 生长后期不同品种春玉米子粒脱水速率的变化Fig.1 Changes of dehydration rate of different spring maize varieties at late growth stage

仅从子粒含水量来看，除田丰118 外，其他4 个品种均适宜子粒直收。

2.4 不同品种春玉米的子粒直收机械作业质量

参试春玉米品种的子粒直收机械作业质量存在较大差异（表4）。参试品种的子粒破碎率为4.66%～13.20%，指标值顺序为中单2996＞正成018＞田丰118＞中玉9 号＞瑞美216，除中玉9 号与瑞美216 差异不显著外，其他品种间差异均达到了显著水平。参试品种的杂质率为0.15%～0.59%，指标值顺序为中玉9号＞瑞美216＞中单2996＞田丰118＞正成018，其中，瑞美216、中单2996 和田丰118 差异不显著，其他品种间差异均达到了显著水平。参试品种的落粒率为4.39%～9.32%，指标值顺序为瑞美216＞正成018＞中玉9 号＞中单2996＞田丰118，其中，田丰118 指标值显著较低，中玉9号与中单2996 指标值差异不显著但均与其他2 个品种差异达到了显著水平。正成018 的落穗率为1.03%，显著较高；其他4 个品种的落穗率均为0.51%，差异不显著。参试品种的产量损失率为0.82%～9.83%，指标值顺序为瑞美216＞正成018＞中单2996＞中玉9 号＞田丰118，其中，瑞美216 和正成018 指标值明显较高且二者差异不显著，田丰188 指标值显著较低，中玉9 号与中单2996 指标值差异不显著。

表4 不同品种春玉米的子粒直收机械作业质量Table 4 Quality of direct harvesting machinery for different spring maize varieties （%）

综上分析可以看出，中单2996 子粒破碎率过高（13.20%），不符合子粒直收要求；正成018 和瑞美216 在子粒直收过程中虽然破碎率和杂质率均较低，但是落粒率、落穗率和产量损失率较高，可能与本次试验中玉米收获时间稍晚（10 月13 日），2 个品种子粒含水率较低有关，在实际生产中可适当提前收获。

2.5 不同品种春玉米的穗部性状及产量

穗部性状是影响子粒直收效果的重要指标。参试春玉米品种的穗部性状指标差异不尽相同，其中，穗长和苞叶数差异不显著，其他3 个指标均存在显著差异（表5）。参试品种的穗粗为4.3～4.8 cm，其中，中单2996 指标值显著较高，其他4 个品种差异均不显著。从穗部开口松紧度看，正成018 和中单2996 穗部开口紧，其他3 个品种穗部开口均松。从穗部下垂情况看，仅中玉9 号在成熟后期穗部出现了下垂，其他品种穗部下垂均不明显。

表5 不同品种春玉米穗部性状及产量Table 5 Ear traits and yield of different spring maize varieties

参试春玉米品种的产量存在显著差异。其中，中单2996 产量最高，达到了14 734.5 kg/hm2，显著高于其他品种；其次是中玉9 号和田丰118，二者差异不显著，但明显高于其他2 个产量较低的品种；瑞美216 产量最低，且与其他4 个品种差异均达到了显著水平。

2.6 影响春玉米子粒直收机械作业质量的因素分析

对可能影响春玉米子粒直收机械作业质量的农艺性状进行相关性分析，结果（表6）显示，穗位高与杂质率呈显著负相关，穗粗与破碎率呈显著正相关，子粒含水量与产量损失率呈极显著负相关，落粒率与产量损失率呈显著正相关，穗长对春玉米子粒直收机械作业质量无显著影响。

表6 影响春玉米子粒直收机械作业质量的农艺性状相关分析Table 6 Correlation analysis of agronomictraits affecting the mechanical harvesting quality of spring maize

3 结论与讨论

张向前等[14]研究表明，玉米子粒含水量对子粒直收时落粒率和杂质率影响显著，表现为子粒水分含量越高，破损率和杂质率也就越高。在本研究条件下，玉米子粒含水量与落粒率、杂质率和破碎率的相关性均不显著，可能与本研究中所用样本数量较少有关。中单2996 的破碎率（13.20%），不符合子粒直收的要求，穗粗为4.8 cm，2 个指标值均显著高于其他品种，且穗粗与破碎率之间呈显著正相关，可能是收获时机械脱粒口太紧易将大穗玉米的子粒挤碎。Chowdhury等[15]研究发现，春玉米子粒直收的适宜子粒含水量约为23%。生育后期田丰118 较其他品种生育进程慢，且脱水速率也慢，收获时子粒含水量为28.90%，不符合子粒直收的水分要求。

所有参试玉米品种中，中单2996 株高和穗位高均最大，而茎秆最细，生育后期出现倒伏的风险大；破碎率最高，为13.20%，不符合子粒直收要求。田丰118 成熟较晚，子粒脱水速率也慢，收获时子粒水分含量最高，为28.9%，不符合子粒直收的含水量要求。最终，筛选出适宜河北省寒旱区子粒直收的春玉米品种有中玉9 号、瑞美216 和正成018。