黃淮海宜機收籽粒玉米品種典型農藝性狀篩選

莊秋麗 黃玉波 徐博涵 訾勇 鄧士政 姜秀芳 梁路 張衛杰

摘要：通過分析參加2016—2017年黃淮海小麥—玉米雙機收籽粒試驗的不同類型參試玉米品種農藝性狀，篩選宜機收籽粒玉米品種的典型農藝性狀。不同類型參試玉米品種的不同類型農藝性狀的多重比較分析結果表明，國審宜機收籽粒型玉米品種具有以下明顯特征：早吐絲、早成熟和生育期短，雄穗分枝數量中等，半松散、半緊湊株型，果穗莖稈角度為30°～45°，株高260～280 cm，花絲以青色為主，穗位高110 cm左右，最高不能超過120 cm，穗長較短，13～15 cm，穗粗5 cm左右，穗粒重130 g左右，千粒重相對較小，產量較高；收獲時籽粒含水量低、籽粒破損率低和籽粒損失量小的特點。相關性分析及通徑分析結果表明，不同參試玉米品種的株高、穗位高、穗粗、穗行數相互之間呈極顯著正相關，穗粒重與吐絲期、成熟期和生育期之間存在顯著正相關性，吐絲期、成熟期與生育期之間呈顯著或極顯著正相關；出苗期、生育期和穗粒重對收獲期籽粒含水量具有顯著或極顯著正效應，而穗行數具有顯著負效應；吐絲期和生育期對籽粒損失量具有顯著和極顯著正效應，而株高、穗位高和穗行數對籽粒損失量具有極顯著負效應，穗粗和產量具有顯著負效應。綜合以上結果，可將篩選黃淮海宜機收籽粒玉米品種的典型農藝性狀歸結為出苗期、吐絲期、生育期、雄穗分枝數、株高、穗位高、穗粗、穗行數、穗粒重和產量，可為黃淮海宜機收籽粒玉米品種培育提供參考資料。

關鍵詞：黃淮海； 機收籽粒； 典型農藝性狀； 相關分析； 通徑分析

中圖分類號：S513.04? 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）06-0089-07

收稿日期：2023-06-09

基金項目：全國農技推廣項目（編號：農技種函[2016]191號）。

作者簡介：莊秋麗（1980—），女，河南扶溝人，碩士，副研究員，主要從事土壤生態及作物栽培研究。E-mail：zhuangql0502@126.com。

通信作者：黃玉波，碩士，副研究員，主要從事作物營養與施肥技術研究。E-mail：286932434@qq.com。

農業機械化是農業現代化的重要方面。黃淮海小麥—玉米一年兩熟輪作區是我國小麥—玉米的優勢產區^[1]，該區域小麥生產基本實現全程機械化，而作為黃淮海生態區常年播種面積約占全國 1/3 的夏玉米^[2]，由于其植株高大、收獲生物量大、品種參差不齊等，導致其收獲的機械化程度較低，一定程度上限制了玉米的種植面積。隨著玉米育種目標的不斷變化和育種手段的不斷進步，使培育適宜機械化收獲籽粒、早熟、脫水快的玉米新品種成為可能。近些年，適宜機收籽粒的玉米新品種不斷涌現，而機收籽粒玉米的面積僅占我國玉米種植面積的5%～6%^[3]。實現玉米機收籽粒對玉米新品種的種植推廣具有重大意義，同時也是保障國家糧食安全、提高農業效益的重要舉措，為進一步夯實農業現代化快速發展之路奠定基礎。

機收籽粒型玉米品種因其收獲方式的特殊性，對玉米品種的農藝性狀提出了更高的要求。王利強等認為，早熟、脫水快且抗倒、高產才能適宜玉米機收籽粒^[4]。張瑩瑩等研究認為，收獲期籽粒含水量是機收籽粒型玉米品種的關鍵限制因子^[3]。近年來，關于機收籽粒玉米的研究大多集中在玉米籽粒機收質量或性狀^[5-10]以及籽粒脫水速率^[11-15]等方面。宜機收籽粒型玉米品種的機收性狀固然重要，然而機收籽粒玉米品種的農藝性狀研究也是必不可少的，農藝性狀也許正是影響其機收性狀的重要方面。因此，本研究通過對參加區域試驗的機收籽粒型玉米品種的農藝性狀進行差異性分析、相關性分析和通徑分析，篩選出機收籽粒玉米品種的關鍵農藝性狀指標，為黃淮海宜機收籽粒玉米品種培育提供參考資料。

1? 材料與方法

1.1? 試驗設計

2016—2017年連續2年在周口市農業科學院試驗田（114°47′E，33°41′N）布置21個機收型玉米品種的區域試驗。根據參試品種目前的審定情況，可將21個參試品種分為3類：國審品種5個（豐德存玉10號、豐德存玉13號、新單68、新單58、豫單9953）、省審品種7個（強碩168、迪卡517、東方紅119、晟玉88、先玉1758、京農科728、創玉107）和未通過審定的品種9個（懷玉39、懷玉679、先玉1458、先玉1651、東方紅919、百玉5511、豐德存玉629、新單80、偉科789）。隨機、間比排列。按照“雙早雙晚”技術要求，玉米于每年6月10日前貼茬機械單粒精量播種，10月20日前采用機械直接收獲籽粒的方式收獲。小區面積不小于 334 m²，種植密度7.5萬株/hm²，16行播種，行距為間隔2壟小麥，株距為26.6 cm，2次重復。小區兩端設置 6 m 機收作業轉彎區，試驗地兩側設置6行玉米保護區，轉彎區和保護區可種植其他品種，并提前收獲。

1.2? 田間管理及調查記載

除播種、收獲時間按照試驗要求完成外，其他管理項目同當地大田。前茬小麥秸稈直接覆蓋還田，基施“周科”復混肥（氮、磷、鉀分別為30%、8%、8%）600 kg/hm²，用煙嘧莠去津化學除草1次，人工中耕除草1次。同一田間管理措施在1 d內完成。農藝性狀調查依據《玉米種質資源描述規范》并稍作修改（表1）執行。

1.3? 數據處理與分析

用Excel 2010 進行數據處理，利用SPSS 19.0對試驗數據進行差異性分析、相關性分析以及通徑分析，其中不同參試品種類型之間差異性檢驗采用LSD法。

2? 結果與分析

2.1? 不同類型參試玉米品種的機收性狀分析

由表2可以看出，國審品種的收獲籽粒含水量和籽粒損失量顯著低于未通過審定品種，而籽粒破損率顯著低于省審品種。豫單9953收獲時籽粒含水量最低，為21.37%，迪卡517次之，為21.85%，豐德存玉13號收獲籽粒含水量為23.19%，其余各品種收獲籽粒含水量均＞26%。省審品種迪卡517的籽粒破損率最高，為8.2%，國審品種的籽粒破損率差別不大，均在4%左右，而省審品種的籽粒破損率變異系數較大，變化范圍為4.1%～8.2%。

各品種機收性狀之間顯著性差異分析結果顯示，不同類型玉米品種籽粒含雜率和果穗脫落率差異不顯著，說明這2個指標不是檢驗機收質量的關鍵指標，但是以豫單9953的含雜率最小，為0.26%，可能是由于其收獲時含水量低，更容易脫粒，雜質更容易被吹出，而豐德存玉13號、迪卡517和新單58差別不大，分別為0.32%、0.33%和0.34%。國審玉米品種的籽粒損失量最小，為27.38 kg/hm²，未通過審定品種的籽粒損失量最大，為105.79 kg/hm²。以省審品種晟玉88的籽粒損失量最小，僅為4.11 kg/hm²，國審品種豐德存玉10號次之，為12.50 kg/hm²；籽粒損失量在同一品種類型不同品種間變異較大，國審玉米品種的機收性狀總體上優于省審品種和未通過審定品種，因此，宜機收籽粒玉米品種需要重點考慮收獲時籽粒含水量、籽粒破損率和籽粒損失量這3個指標。

2.2? 不同類型參試玉米品種的農藝性狀分析

2.2.1? 不同類型參試玉米品種的物候期分析

從表3可以看出，參試品種國審品種的出苗期為5 d或6 d，抽雄期為出苗后40～43 d，吐絲期為出苗后40～45 d，成熟期為出苗后91～97 d，生育期為96～101 d。省審品種和未通過審定品種的出苗期均為 6 d，省審品種的抽雄期為41～46 d，吐絲期為43～49 d，成熟期為94～106 d，生育期為99～108 d。未通過審定品種的抽雄期為41～44 d，吐絲期為44 d或47 d，成熟期為97～103 d，生育期為101～108 d。國審品種的吐絲期、成熟期和生育期顯著早于其他類型品種（P<0.05），而省審品種和未通過審定品種差異不顯著。國審品種的成熟期和生育期與其他類型品種間存在極顯著差異（P<0.01）。這說明機收型玉米品種必須具有早吐絲、早成熟和生育期明顯縮短的顯著特點。

2.2.2? 不同類型參試玉米品種的植株性狀分析

根據表1，對不同品種類型玉米的植株性狀進行差異性分析，結果（表4）表明審定品種間各植株性狀間無顯著性差異，未通過審定品種的果穗莖稈角度與省審品種間有顯著差異（P<0.05），籽粒顏色和株高與國審品種間具有顯著性差異（P<0.05）。結合表1，發現宜機收籽粒的玉米品種比較優良的植株性狀組合為：雄穗分枝數量中等（5～9個）；花藥顏色大多為黃色，豫單9953和迪卡517的花藥顏色分別為淺紫色和紫色；株型以半松散、半緊湊為主；果穗莖稈角度為30°～45°；株高260～280 cm；花絲顏色以青色為主；穗位高以110 cm左右為宜，最高不超過120 cm。

2.2.3? 不同類型參試玉米品種的果穗性狀和產量性狀分析

由表5可以看出，不同參試類型玉米品種的穗長、行粒數、軸粗、出籽率、千粒重和產量之間無顯著性差異。國審玉米品種的穗長和行粒數明顯比其他類型玉米品種的穗長和行粒數小，穗長最小為13.19 cm，平均＜15 cm，行粒數最小24.6粒，平均約29粒，省審品種的穗長和行粒數分別為16.02 cm、29.4粒，未通過審定品種的穗長和行粒數分別為16.54 cm、31.7粒。國審玉米品種的平均軸粗和產量大于其他品種類型，但差異不顯著。

國審玉米品種的穗粗顯著高于未通過審定品種（P<0.05），國審品種的穗行數顯著高于省審品種和未通過審定品種（P<0.05），國審品種玉米的穗粗和穗行數分別為4.89 cm和16.7行，省審玉米的穗粗和穗行數分別為4.74 cm和13.3行，未通過審定品種玉米的穗粗和穗行數分別為4.55 cm和11.3行，穗粗的變異系數均＜6%，國審玉米品種穗行數的變異系數為9.33%，省審和未通過審定品種穗行數的變異系數分別為23.11%和18.21%，這說明國審玉米品種的穗行數更趨于一致性。不同參試類型玉米品種穗粒重的變異系數相差不大，但是國審玉米品種的穗粒重顯著低于未通過審定玉米品種（P<0.05），為124.9 g，豫單9953的穗粒重最小，為103.0 g；省審品種的穗粒重為134.7 g，國審品種與省審品種之間差異不顯著，因此，可以將穗粒重作為機收籽粒玉米品種選育過程中需要考慮的指標。國審玉米品種的千粒重相對較小，為307.76 g，省審和未通過審定品種的千粒重分別為333.50、324.77 g。通過以上分析，推測適合機收籽粒的玉米品種的果穗性狀和產量性狀表現為：穗長較短，為13～15 cm，穗粗5 cm左右，穗粒重130 g左右，千粒重相對較小，產量較高。

2.3? 不同類型參試玉米品種農藝性狀的相關性分析和通徑分析

根據不同參試玉米品種各農藝性狀間的相關性分析結果，選取相互間相關性較高的農藝性狀指標進行分析。由表6可以看出，收獲籽粒含水量與穗粒重和穗長呈極顯著和顯著正相關關系（r=0.622^**和r=0.481^*），而與穗行數呈顯著負相關（r=-0.444^*）；籽粒損失量與株高、穗位高、穗行數和產量呈極顯著負相關關系，相關系數變化范圍為-0.775～-0.530。不同的機收性狀與不同的物候期之間存在不同程度的相關性：收獲籽粒含水量與出苗期、成熟期和生育期之間存在顯著的正相關關系（r=0.471^*、r=0.435^*和r=0.466^*），籽粒損失量與吐絲期呈顯著正相關關系（r=0.461^*），與成熟期和生育期之間呈極顯著正相關關系（r=0.693^**和r=0.686^**）。

不同參試玉米品種的株高、穗位高、穗粗、穗行數相互之間極顯著正相關，株高、穗位高分別與產量呈顯著正相關關系（r=0.516^*和r=0.518^*），穗行數與穗粗以及穗粒重與穗長、行粒數之間呈極顯著正相關關系。株高、穗粗、穗行數與成熟期、生育期之間呈極顯著負相關關系，穗粒重與吐絲期、成熟期和生育期之間存在顯著相關性。

不同參試玉米品種的出苗期與其他物候期之間無顯著相關性，抽雄期與吐絲期以及成熟期與生育期之間呈極顯著正相關（r=0.881^**和r=0.996^**），吐絲期與成熟期、生育期之間存在顯著正相關關系（r=0.453^*和r=0.442^*），這說明玉米抽雄期和吐絲期決定玉米的成熟期。

根據相關性分析結果，分別選取機收性狀的收獲籽粒含水量和籽粒損失量作為因變量，其余農藝性狀作為自變量，進行逐步回歸分析，刪除直接通徑系數絕對值＜0.5的性狀。由表7可知，籽粒含雜率、行粒數、株高、穗粗和生育期對收獲籽粒含水量的直接通徑系數均為負值，雄穗分枝數、穗行數、穗粒重、產量、出苗期和吐絲期對收獲籽粒含水量的直接通徑系數為正值，因受其他農藝性狀對這些農藝性狀影響的間接作用，導致籽粒含雜率、行粒數、產量和吐絲期對收獲籽粒含水量具有正效應，但不顯著，穗粒重和出苗期對收獲籽粒含水量的正效應分別降低到0.622和0.471，生育期的正效應提高到0.466，雄穗分枝數、株高、穗粗對收獲籽粒含水量具有不顯著負效應，穗行數的負效應為0.444。收獲籽粒含水量、籽粒含雜率、株高、穗粗、行粒數和生育期對籽粒損失量的直接通徑系數均為正值，而雄穗分枝數、穗位高、穗行數、穗粒重、產量、出苗期和吐絲期對籽粒損失量的直接通徑系數均為負值，同樣因受其他農藝性狀對這些農藝性狀影響的間接作用，導致籽粒收獲含水量、籽粒含雜率、穗粒重和出苗期對籽粒損失量具有不顯著正效應，吐絲期對籽粒損失量的正效應提高到0.461，而生育期的正效應降低到0.686，株高、穗位高和穗行數對籽粒損失量具有極顯著負效應，穗粗和產量的顯著負效應分別為0.435和0.530。

3? 討論與結論

黃淮海小麥—玉米一年兩作區是我國重要的糧—糧輪作模式區域，黃淮海平原將是我國農業現代化發展的先行區域。在此區域選擇適宜的玉米品種和收獲時期，實施夏玉米機械直接收獲籽粒是可行的^[16]。近些年，黃淮海區域機收籽粒型玉米品種田間鑒定試驗，成為玉米品種選育過程中的一項重要內容。通過對本試驗結果的綜合分析，發現機收籽粒型玉米品種的優異農藝性狀組合為：物候期表現為早吐絲、早成熟和生育時期明顯縮短的顯著特點；植株性狀表現為雄穗分枝數量中等，株型以半松散、半緊湊為主，果穗莖稈角度為30°～45°，株高260～280 cm，花絲以青色為主，穗位高110 cm左右，最高不能超過120 cm；果穗和產量性狀表現為穗長較短，13～15 cm，穗粗5 cm左右，穗粒重 130 g 左右，千粒重相對較小，產量較高；機收性狀表現為收獲時籽粒含水量低、籽粒破損率低和籽粒損失量小。本研究篩選出的宜機收籽粒玉米品種的典型農藝性狀與前人的研究結果^{[3，9，17-20]}基本一致，其中關于株型和果穗莖稈角度對機收性狀影響的報道較為少見。張瑩瑩等研究認為，為獲得收獲期籽粒含水量低的品種，應重點選育穗粗較細的材料^[3]。株高、穗位高可以作為玉米機械粒收質量的鑒定指標^[9]。尚賞等建議在選育適宜機收的玉米品種時，可以著重于穗位較低、穗粗較細等生物學性狀的選擇^[17]。籽粒含水量的動態變化與莖稈、穗軸直徑、雄穗分枝數、果穗長、果穗粗和苞葉含水量均呈極顯著正相關，與株高呈顯著負相關^[18]。有研究認為，在黃淮海籽粒玉米品種選育過程中應注意適當控制玉米的生育期和株高，在低密度條件下要降低穗位高^[19]。還有研究結果表明，在機收品種選育時要兼顧穗位和穗長^[7]。

相關性分析結果表明，不同參試玉米品種的株高、穗位高、穗粗、穗行數相互之間呈極顯著正相關，穗粒重與吐絲期、成熟期和生育期之間存在顯著正相關性；出苗期與其他物候期之間無顯著相關性，吐絲期、成熟期與生育期之間呈顯著或極顯著正相關；結合通徑分析結果，出苗期、生育期和穗粒重對收獲期籽粒含水量具有顯著或極顯著正效應，而穗行數具有顯著負效應；吐絲期和生育期對籽粒損失量具有顯著和極顯著正效應，而株高、穗位高和穗行數對籽粒損失量具有極顯著負效應，穗粗和產量具有顯著負效應。張向前等研究認為，產量與總落粒率呈顯著負相關關系^[21]；生育期延長造成玉米收獲時籽粒含水量較高的缺點，嚴重制約了玉米籽粒機收的發展^[22]。馮勇等研究認為，相同熟期組內，生育期與收獲期籽粒含水率皆呈正相關關系，特別是中晚熟和晚熟組達到顯著正相關，生育期偏長是收獲期籽粒含水率偏高的主要原因^[5]。

綜上所述，可將篩選黃淮海宜機收籽粒玉米品種的典型農藝性狀歸結為出苗期、吐絲期、生育期、株高、雄穗分枝數、穗位高、穗粗、穗行數、穗粒重和產量。因此在宜機收籽粒玉米品種選育過程中尤其要重視種質資源這些農藝性狀的篩選。

致謝：特別感謝時任周口市農業科學院副院長殷貴鴻研究員對本項目的落地和實施提供的幫助和建議！

參考文獻：

[1]邱軍，鄧士政，鄭天存，等. 黃淮海區小麥玉米雙機收籽粒模式探索與實踐[J]. 中國農技推廣，2017，33（11）：5-7.

[2]鄭天存，戴景瑞，馬志強，等. 黃淮海區域小麥、玉米雙機收籽粒：實施措施及建議[J]. 農學學報，2016，6（8）：1-3，28.

[3]張瑩瑩，盧道文，孫海潮，等. 黃淮海區域玉米收獲期籽粒含水量與主要農藝性狀的相關分析和通徑分析[J]. 江蘇農業科學，2022，50（13）：119-123.

[4]王利強，張任領，何東偉，等. 河南省不同類型玉米雜交種籽粒脫水性研究[J]. 江蘇農業科學，2021，49（16）：93-97.

[5]馮勇，宋國棟，侯旭光. 玉米品種試驗中宜機收指標的探討[J]. 北方農業學報，2018，46（1）：21-24.

[6]肖宇，劉青松，徐玉鵬，等. 華北地區玉米機收籽粒與機收果穗性能及效益初析[J]. 作物研究，2018，32（1）：15-17.

[7]魏常敏，周文偉，許衛猛，等. 機收玉米籽粒破損率與農藝性狀的關聯分析[J]. 作物研究，2020，34（5）：431-434.

[8]尚賞，湯其寧，張艷，等. 不同夏玉米品種影響籽粒機收質量的關鍵因素[J]. 山西農業科學，2020，48（11）：1796-1800.

[9]張凱旋，俞新華，王雨晴，等. 不同春玉米品種穗部及籽粒性狀對機收品質的影響[J]. 江蘇農業科學，2022，50（8）：79-83.

[10]楊錦越，宋碧，羅英艦，等. 不同玉米品種機械粒收質量評價及其鑒定指標初步篩選[J]. 河南農業科學，2018，47（11）：25-31.

[11]王利強，張任領，何東偉，等. 河南省不同類型玉米雜交種籽粒脫水性研究[J]. 江蘇農業科學，2021，49（16）：93-97.

[12]孫瑞東. 適宜機收玉米籽粒灌漿及脫水速率研究[D]. 長春：吉林農業大學，2020：22-23.

[13]楊瑞晗，許海濤. 夏玉米品種籽粒灌漿、脫水及機收特性研究[J]. 湖南農業科學，2020（5）：13-16.

[14]徐田軍，張勇，趙久然，等. 宜機收籽粒玉米品種冠層結構、光合及灌漿脫水特性[J]. 作物學報，2022，48（6）：1526-1536.

[15]張萬旭，王克如，謝瑞芝，等. 玉米機械收獲子粒破碎率與含水率關系的品種間差異[J]. 玉米科學，2018，26（4）：74-78.

[16]謝瑞芝，雷曉鵬，王克如，等. 黃淮海夏玉米子粒機械收獲研究初報[J]. 作物雜志，2014（2）：76-79.

[17]尚賞，郭書亞，張艷，等. 豫東地區夏玉米籽粒直接機收研究初報[J]. 山東農業科學，2017，49（2）：85-88.

[18]李樹巖，任麗偉，劉天學，等. 品種主要農藝性狀與夏玉米機收指標相關分析[J]. 氣象與環境科學，2019，42（4）：16-21.

[19]別海，陳一巖，王保林，等. 不同密度條件下黃淮海夏玉米產量與相關性狀的通徑分析[J]. 作物研究，2022，36（3）：203-206，214.

[20]張凱旋，俞新華，王雨晴，等. 不同春玉米品種穗部及籽粒性狀對機收品質的影響[J]. 江蘇農業科學，2022，50（8）：79-83.

[21]張向前，鑒軍帥，路戰遠，等. 玉米品種籽粒機收質量和指標相關性影響的研究[J]. 中國農機化學報，2018，39（2）：1-6，41.

[22]王進軍，桑立君. 玉米籽粒機收發展及其與品種的關系[J]. 東北農業科學，2020，45（3）：22-24，40.