江淮中部庐玉9105籽粒脱水特性及机械粒收时间研究

武文明,竟丽丽,张 林,陈洪俭,彭 晨,王世济

(安徽省农业科学院烟草研究所/玉米研究中心，安徽合肥 230031)

安徽省江淮中部地区6—9月降水丰沛，雨热同季，适合发展玉米生产。随着玉米生产倾向规模化，籽粒机械化直收成为玉米全程机械化生产最关键的技术需求，机械粒收技术和籽粒脱水问题已成关注的焦点[1-3]。目前我国机械化粒收的比例仅为6%，机械收获质量差是推进机械粒收技术的瓶颈[4]。收获时的籽粒含水率是影响机械粒收质量的关键因素[5]，研究表明，籽粒含水率小于28.00%，基本满足机械粒收；含水率进一步降低至24.78%时，破损率可小于5%，则收获质量更佳[6]。生产中播期与收获期选择不当的问题易导致收获时籽粒含水率较高。收获期玉米籽粒含水率主要由生理成熟期籽粒含水率和生理成熟后籽粒脱水速率决定[7]。通过生理成熟时籽粒含水率和生理成熟后籽粒脱水速率参数可预测籽粒适宜机械收获时间[8]。淮北平原玉米主产区可通过中熟品种早播与早熟品种晚播，即通过品种与播期的合理搭配，实现丰产与籽粒机械直收[9]。因此，了解主推品种对热量的需求，在该区的适宜播种日期，可实现玉米丰产稳产。

通过确定适宜的播期与收获期，保证籽粒充分成熟，达到籽粒机械直收，是提升江淮中部地区玉米生产能力的根本途径。鉴于此，笔者通过研究不同播期玉米籽粒含水率与有效积温的关系，确定不同播期适宜籽粒机械直收的收获期及产量水平，确保该区籽粒丰产稳产与机械直收的适宜播期与收获期，提升玉米生产能力。

1 材料与方法

1.1 试验地概况试验于2016—2019年在安徽省农业科学院合肥岗集基地(31°57′27.7″N,117°11′51.81″E)进行。供试土壤为黏盘黄褐土，0～20 cm土层含有机质23.7 g/kg、水解氮127.5 mg/kg、速效钾169.1 mg/kg和速效磷35.8 mg/kg。试验地年平均气温15.7 ℃，年平均降雨量1 000 mm；试验地2016—2018年6—10月平均气温分别为25.0、24.8和25.2 ℃，降雨量分别为943.5、565.7和843.4 mm。

1.2 试验材料供试品种为庐玉9105。

1.3 试验设计设4个不同播期处理，分别为6月5日、6月15日、6月25日和7月5日；小区长和宽分别为6.7 m 和3.6 m，3次重复。种植密度60 000株/hm2，全生育期纯氮总施用量为240 kg/hm2，氮肥种类为尿素，于整地前与拔节期，按5∶5比例施入。P2O5和K2O 用量为112.5 kg/hm2，全部基施。其他田间管理措施，如灌溉、除草根据实际情况实施。

1.4 测定项目与方法

1.4.1生育进程。播种后及时观察并记录各播期出苗、拔节、抽雄、开花和籽粒生理成熟的时间，籽粒生理成熟以果穗中下部籽粒黑色层出现且乳线消失的日期为准。

图1 2016—2018年6—10月平均气温与降水比较

1.4.3籽粒含水率。选择吐丝期长势一致的植株，同一天挂牌授粉，授粉后15 d至生理成熟期每隔7 d取果穗样品；生理成熟后每3 d取1次，直至收获。每处理选取3个果穗，从果穗中部取100粒，测定鲜重，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重，测定干重，计算籽粒含水率，计算公式为：含水率(%)=(鲜重-干重)/鲜重×100[9]。

1.4.4产量与群体质量指标测定。采用小区计产的方法，每个小区连续收获40个果穗，4次重复，折算单产(按照14%标准含水量)。根据产量结果，采用均穗法从收获的160个果穗中选取接近平均值的40个果穗调查穗部性状，测定产量构成要素[9]。

1.5 数据分析采用Microsoft Excel 2003计算数据；采用SPSS 13.0对软件统计与分析数据；采用SigmaPlot 10.0绘图。

2 结果与分析

2.1 不同播期处理夏玉米产量性状比较由表1可知，2016—2019年玉米产量最高达9 095.0 kg/hm2，最低为5 383.9 kg/hm2。双因素方差分析结果表明，不同年份、不同播期间玉米产量存在极显著差异，年份与播期无显著交互作用。6月5日播期与6月15日播期处理间产量无显著差异，随着播期推迟至6月15日以后，产量呈降低趋势，不同年份产量由高到低分别为2016年>2019年>2018年>2017年。从不同播期来看，2018和2019年6月5和15日播期处理产量显著高于7月5日播期处理。2016—2019年6月15日播期处理较6月25日和7月5日播期处理产量分别提高7.3%～21.1%、12.3%～12.6%、1.9%～45.8%和11.1%～23.4%。不同年份百粒重由高到低分别为2016年>2017年>2018年>2019年；不同年份间穗粒数由高到低分别为2019年>2018年>2016年>2017年。

表1 2016—2019年不同播期处理夏玉米产量性状比较

2.2 籽粒脱水特性分析对2016—2019年不同播期进行吐丝期至收获期有效积温与籽粒含水率回归分析，结果表明随着有效积温的增加，籽粒含水率显著下降，两者呈显著负相关关系，y(籽粒含水率)= -0.055 4x(有效积温)+84.15(r=0.786 9，P<0.01)，通过模拟方程得出籽粒含水率降至适宜籽粒机收28.0%含水率所需的有效积温为1 013.6 ℃，降至25.0%含水率所需的有效积温为1 067.8 ℃(图2)。将吐丝期至收获期籽粒脱水特性分析以生理成熟期为界限，分析吐丝期至生理成熟期、生理成熟期至收获期籽粒含水率与有效积温的关系，结果表明吐丝期至生理成熟期有效积温与籽粒含水率达极显著负相关关系，拟合方程为y(籽粒含水率)= -0.069 3x(有效积温)+92.14(r=0.769 8，P<0.01)。根据试验记载，2016—2019年吐丝期至生理成熟期平均有效积温为866.8 ℃，推算出吐丝至生理成熟期籽粒平均含水率为32.1%(表2)。

表2 吐丝期至生理成熟期有效积温与籽粒含水率关系

图2 籽粒含水率与有效积温拟合曲线

对生理成熟期至收获期籽粒结果表明生理成熟后有效积温与籽粒含水量达极显著负相关关系。拟合方程为y(籽粒含水率)= - 0.03x(有效积温)+59.63(r=0.432 4，P<0.01)。

2.3 不同播期处理籽粒含水率与有效积温比较根据江淮地区玉米习惯播种日期(6月5—15日)与小麦播种日期(10月15日左右)，对2008—2019年玉米吐丝(7月25日—8月5日)后至9月25日—10月7日期间有效积温进行分段计算，结果表明若播期为6月5日左右，7月25日—9月25日平均有效积温为1 058.9 ℃(表3)，此时籽粒含水量已降低至25.5%，达到籽粒机械直收28.0%含水率的标准。若播期为6月10日，7月30日—10月1日平均有效积温为1 025.1 ℃，此时籽粒含水量已降低至27.4%。若播期为6月15日，8月2日—10月7日平均有效积温为1 024.8 ℃，此时籽粒含水量已降低至27.4%，均达到籽粒机械直收标准。

表3 不同播期处理籽粒含水率与有效积温比较

3 结论与讨论

3.1 适当早播可实现江淮地区夏玉米丰产稳产江淮地区旱地面积33.33万hm2以上，玉米面积发展潜力大。受农户栽培措施不当的原因，该区玉米单产较低、效益差，严重影响了农户种植玉米的积极性。在当前全球气候变化的背景下，地球生态系统发生改变，传统的播期可能导致光热资源的极大浪费，对玉米生产极为不利，适宜的播期是实现作物高产的关键因素之一[10]。因此，充分利用当地的气候条件，趋利避害，使作物各生育期处于有利的气候条件，播期的选择至关重要[10-11]。东北三省地区，雨养条件下适宜播期较目前生产中实际播期下的产量提高2.8%～10.0%[12]。该研究结果表明，6月5日播期与6月15日播期处理间产量无显著差异，随着播期推迟至6月15日以后，产量呈降低趋势，6月25日与7月5日播期处理较6月15日播期处理减产率达1.9%～45.8%；除2017年以外，播期越迟，减产率越高。2016年6月5日播期产量较6月15日播期处理低，可能是由于6月5日种植玉米时吐丝期遭遇高温热害导致；2016年7月22—30日，最高气温为36～39 ℃，平均气温为32.1～33.9 ℃，当温度高于32～35 ℃时，玉米将遭受高温胁迫，出现花粉活力降低、授粉困难，甚至高温杀雄等现象，高温持续的时间越长，造成的伤害也越严重[13]。因此在该区域适期播种，将播种日期提前至6月15日以前，尽可能提前种植玉米，可保证玉米丰产稳产。

3.2 适期晚收可实现江淮地区夏玉米籽粒机械直收规模化生产条件下，需要兼顾产量、效益和效率的协同提升[1,14]，收获时籽粒含水率是影响机械收获质量的关键因素[3,15]，因此需播期和收获期的合理配置，尽可能降低籽粒含水率，提高机械收获质量。李璐璐等[16]研究表明，通过选择适宜品种、科学安排播种和收获时间，黄淮海夏玉米区完全能够保证玉米机械粒收质量。热量是农作物生长发育重要的气象因素，研究玉米对积温的反应，精准确定玉米产区主推品种的适宜播期与收获期，可以实现周年光热资源高效利用，降低籽粒含水率，提高收获质量，增加经济效益，提高生产效率。该研究结果表明，籽粒含水率与吐丝后有效积温存在显著线性关系，籽粒含水率降至宜籽粒机收28.0%含水率所需的有效积温为1 013.6 ℃，降至25.0%含水率所需的有效积温为1 067.8 ℃，生理成熟期籽粒含水率为32.1%。由于江淮中部地处南北气候过渡地带，光温充足，小麦适宜播种期一般在10月中下旬，玉米适当晚收，可为玉米籽粒脱水和晚收留有较长时间[17]。前人研究认为，夏玉米晚收，产量显著提高，资源利用效率同样显著提升[18]。中熟品种6月5日左右播种，收获期为9月25日，此时籽粒含水率已降至25.5%；6月15日前种植，10月1日籽粒含水率可降至低于28.0%，也可保证籽粒机械直收。因此，在不影响小麦产量的前提下，尽可能推迟小麦播种，延长玉米生育期，推迟收获玉米，则籽粒含水率显著降低。另一方面，江淮地区小麦于5月底即完成收获，适当缩短农耗期，提前播种至6月15日前，适当推迟收获至10月10日，不影响小麦种植，既能实现玉米籽粒机械直收，又能保证丰产稳产。

3.3 选育抗叶部病害强的品种可促进江淮地区玉米生产的发展江淮中部地区有效积温充足，适宜的播期与收获期可保证籽粒完全成熟，达到籽粒机械直收标准。但是由于该区9月底温度仍较高且湿度较大，易发生叶部病害和早衰，单一种质来源的玉米品种已不能适应当前环境变化。基于玉米在我国粮食生产中的地位越来越重要，具有丰富种质背景、适应性广的玉米新品种的选育也越来越重要。因此，筛选玉米生育后期持绿性强的品种是当务之急。欧美地区种质具有耐密高产特点，热带地区的玉米种质具有保绿、抗高温高湿抗逆性强的优势，以本土种质为基础，通过双向导入的方法，聚合欧美地区耐密高产脱水快种质和热带地区抗逆种质的优良基因，在保留本地种质的适应性广、花粉量大和抗高温干旱的基础上，聚合欧美种质的耐密高产特点与热带种质的保绿耐渍耐高温与抗粒腐的特点，选育抗叶部病害强的杂交种是今后的努力方向。