適于機(jī)械化粒收玉米新品種育種策略探討

張成華，方志軍，齊世軍，陳 凱，丁照華，楊 菲，張發(fā)軍

(山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，小麥玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部黃淮海北部玉米生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250100)

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適于機(jī)械化粒收玉米新品種育種策略探討

張成華，方志軍，齊世軍，陳 凱，丁照華，楊 菲，張發(fā)軍*

(山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，小麥玉米國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部黃淮海北部玉米生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250100)

隨著山東省玉米生產(chǎn)的發(fā)展，玉米機(jī)械化收獲水平越來越高。從人工收獲到機(jī)械收穗，再到機(jī)械粒收，是玉米收獲的重要變革。收獲方式的轉(zhuǎn)變對(duì)玉米品種選育提出了新的要求，結(jié)合山東省玉米機(jī)械化收獲發(fā)展?fàn)顩r，探討了適宜機(jī)械化粒收的玉米自交系和雜交種選育目標(biāo)，以期為育種工作提供參考。

玉米；機(jī)械化收獲；育種策略；山東

山東省在玉米生產(chǎn)上具有特殊的區(qū)位特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，是玉米種植大省，也是黃淮海一年兩熟夏玉米種植模式的典型代表地區(qū)。2015年山東省夏播農(nóng)作物面積474萬hm2左右，其中玉米種植面積約300萬hm2。

山東省農(nóng)業(yè)各種扶持政策落實(shí)情況較好，保證了農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼的平均發(fā)放，使大部分農(nóng)機(jī)產(chǎn)品購(gòu)置可享受到補(bǔ)貼。近幾年，由于大力推行免耕貼茬深松播種技術(shù)，夏玉米機(jī)播率達(dá)到97%，玉米機(jī)械化收獲率也得到快速發(fā)展。要達(dá)到2020年基本實(shí)現(xiàn)玉米生產(chǎn)機(jī)械化的目標(biāo)，除了加快農(nóng)機(jī)具發(fā)展外，品種選育方面也開始探究適宜機(jī)械化生產(chǎn)的一些農(nóng)藝性狀，注重選育適宜全程機(jī)械化生產(chǎn)要求的玉米品種。

1　山東省玉米機(jī)械化收獲狀況

1.1機(jī)械收獲率不斷增加山東省是我國(guó)農(nóng)機(jī)工業(yè)大省，經(jīng)濟(jì)政策支撐條件較好，這為農(nóng)機(jī)新技術(shù)的推廣起到了很好的支撐作用。農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼等各種扶持政策落實(shí)情況較好，促進(jìn)了農(nóng)機(jī)普及使用，農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)近幾年得到快速發(fā)展[1](見圖1)。2015年玉米機(jī)械收獲率達(dá)80%以上，有的縣市全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化收獲。

1.2機(jī)械收獲方式目前山東省玉米機(jī)械收獲的主要方式是玉米摘穗和玉米摘穗剝皮，之后將玉米果穗運(yùn)送到場(chǎng)院進(jìn)行晾曬脫粒，再進(jìn)一步晾曬或者機(jī)械烘干至玉米安全水分，然后進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)或銷售。這種方式作業(yè)環(huán)節(jié)多、用工多、成本高。山東省近幾年開展了玉米籽粒直收研究，機(jī)械化收獲玉米籽粒就是直接使用聯(lián)合收獲機(jī)械一次完成對(duì)玉米摘棒、秸稈粉碎、玉米棒初剝皮、脫粒、清選等作業(yè)。機(jī)械籽粒直收相對(duì)于機(jī)械收穗具有明顯優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)一步解放勞動(dòng)力，促使土地集中經(jīng)營(yíng)，進(jìn)一步提高土地利用率，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，符合當(dāng)前精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展要求。

注：數(shù)據(jù)來自農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)。 　　　Note：Data are from agricultural information net. 圖1　山東省玉米機(jī)械化收獲發(fā)展水平走勢(shì)Fig.1　The development trend of corn mechanical harvesting in Shandong Province

1.3粒收機(jī)械和品種現(xiàn)狀山東省建有省屬農(nóng)業(yè)機(jī)械專業(yè)研究院所，技術(shù)水平和生產(chǎn)能力均居全國(guó)前列，雷沃重工、時(shí)風(fēng)集團(tuán)、五征集團(tuán)、常林集團(tuán)等均參與收獲機(jī)的研制與開發(fā)。近年來，山東省應(yīng)用籽粒收獲機(jī)主要是通過更換收獲割臺(tái)、專用脫粒滾筒和專用清選篩，與小麥聯(lián)合收割機(jī)配套使用。由于橫軸流小麥?zhǔn)斋@機(jī)市場(chǎng)保有量巨大，這種機(jī)型迅速在黃淮海地區(qū)獲得推廣。

山東省近幾年主要推廣的玉米品種為鄭丹958、浚單20、登海605等，屬于中熟或中晚熟品種，收獲時(shí)含水量在30%以上。最近幾年山東省加大了適宜機(jī)械化收獲品種選育研究，設(shè)置了針對(duì)性區(qū)域試驗(yàn)加以引導(dǎo)，育成審定了迪卡517等部分品種，但由于近年青枯病暴發(fā)，制約了早熟機(jī)收玉米品種的推廣。

2　玉米機(jī)械籽粒直收發(fā)展限制因素

機(jī)械籽粒直收是玉米機(jī)械收獲的發(fā)展方向。但受玉米品種、收獲機(jī)具、烘干等后續(xù)配套條件及對(duì)機(jī)械收獲籽粒技術(shù)認(rèn)知的限制，近年山東省玉米機(jī)械收穗技術(shù)發(fā)展較快，而機(jī)械籽粒直收仍然是薄弱環(huán)節(jié)[2-3]。分析品種遺傳性狀，存在著諸多可以改進(jìn)的方面。

2.1品種抗倒伏(折)性不好受傳統(tǒng)育種目標(biāo)和種質(zhì)創(chuàng)新方向的影響，中大穗型品種選育導(dǎo)致了品種耐密性不好，穗位較高，使品種存在倒伏倒折風(fēng)險(xiǎn)。這些因素都限制了機(jī)械化收獲的發(fā)展。

2.2品種籽粒含水率高受種質(zhì)資源和育種目標(biāo)的限制，當(dāng)前多數(shù)品種生育期偏長(zhǎng)，收獲時(shí)籽粒脫水慢，籽粒含水量高、品質(zhì)較差，機(jī)械收獲時(shí)破損率、雜質(zhì)率高，這是目前影響玉米籽粒直收的主要限制因素。

2.3玉米株型結(jié)構(gòu)不合理當(dāng)前較多品種屬中大穗型品種，植株高大繁茂，穗位不整齊，苞葉緊等都不利于機(jī)械收獲，不適合機(jī)械籽粒直收。

3　適于機(jī)械化收獲育種策略思考

近年來，山東省開展了早熟耐密玉米品種試驗(yàn)，河南省開展了機(jī)械收粒品種試驗(yàn)，河北省開展了玉米機(jī)收品種試驗(yàn)，表現(xiàn)出政府對(duì)玉米機(jī)械化收粒的積極引導(dǎo)和關(guān)注。國(guó)家將黃淮海區(qū)玉米品種試驗(yàn)種植密度提高到7.50萬株/hm2，也專門開設(shè)了機(jī)收玉米品種試驗(yàn)。未來，以玉米籽粒直收為標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)調(diào)整育種目標(biāo)和思路，盡快選育適應(yīng)性新品種，是推進(jìn)機(jī)械籽粒直收的最有效措施之一[4]。

3.1玉米種質(zhì)創(chuàng)制要豐富山東省的育種種質(zhì)資源，緩解種質(zhì)資源遺傳基礎(chǔ)狹窄的劣勢(shì)，就要積極地收集引進(jìn)先進(jìn)的玉米育種材料，充實(shí)種質(zhì)資源基因庫(kù)[5]。山東省目前常用種質(zhì)主要為唐四平頭、旅大紅骨、改良瑞德、改良蘭卡斯特和P 群。原有種質(zhì)以及根據(jù)雜優(yōu)模式選育的品種普遍存在成熟期偏長(zhǎng)、抗倒伏能力差、籽粒脫水速度慢、收獲時(shí)籽粒含水量高等問題。近幾年，隨著美國(guó)先鋒種子公司、孟山都公司、法國(guó)利馬格蘭和德國(guó)KWS 等公司品種在中國(guó)大面積的推廣應(yīng)用，國(guó)外種質(zhì)衣阿華(Iowa)堅(jiān)稈綜合種(BSSS)、Oh43、衣阿華瑞德黃馬牙(Iodent)、歐洲早熟硬粒等種質(zhì)對(duì)山東省的育種有著越來越重要的影響[6]。這些熱帶亞熱帶種質(zhì)為該省提供了有價(jià)值的耐密早熟堅(jiān)稈資源。山東省常用的PB種質(zhì)具有豐富的遺傳基礎(chǔ)，聚集了較多的有益基因，綜合抗性較好，尤其高抗玉米銹病和斑病。可以PB種質(zhì)為補(bǔ)充，融合歐洲和美國(guó)優(yōu)異資源，充分利用適應(yīng)性、脫水性等優(yōu)異特性，進(jìn)行有利基因聚集和優(yōu)良性狀整合，選育優(yōu)質(zhì)、早熟、抗青枯、后期灌漿脫水快等特異資源，使雜種優(yōu)勢(shì)群種質(zhì)系統(tǒng)不斷發(fā)展和提高[5]。

3.2玉米雜交種選育目標(biāo)圍繞育種目標(biāo)，開展精準(zhǔn)育種創(chuàng)新，選擇幾個(gè)與機(jī)收相關(guān)的性狀，重點(diǎn)開展品種選育。

3.2.1生育期較短，生育后期脫水快，收獲時(shí)含水率低。山東省處于小麥玉米周年輪作區(qū)，玉米收獲后需要搶種下茬作物，農(nóng)時(shí)較為緊張，收獲時(shí)玉米籽粒含水率遠(yuǎn)高于國(guó)外或者東北一年一季玉米種植地區(qū)。謝瑞芝等[7]研究表明：選擇適宜品種和收獲時(shí)期，在黃淮海小麥/玉米一年兩作區(qū)實(shí)施夏玉米機(jī)械直接收獲籽粒是可行的；影響收粒質(zhì)量的主要因素是籽粒水分含量，隨含水量增加，機(jī)收時(shí)籽粒損失率、破碎率和雜質(zhì)率明顯上升，適宜籽粒收獲的含水量建議控制在27%以內(nèi)。山東省要實(shí)現(xiàn)機(jī)械籽粒收獲，迫切需要收獲期含水率低的玉米品種，也就是重點(diǎn)選育生育后期脫水快，生育期一般在100 d左右的玉米品種，以便收獲后期苞葉松散、籽粒脫水快、含水率低，降低機(jī)械粒收時(shí)的籽粒破損率和雜質(zhì)率。

3.2.2莖稈堅(jiān)硬，收獲時(shí)莖稈不倒折。玉米適宜機(jī)械化收獲首要條件之一是植株直立，這就要求玉米品種莖稈堅(jiān)韌、高抗倒伏和倒折。為了促進(jìn)抗倒和高產(chǎn)性能的統(tǒng)一，矮稈耐密是未來品種發(fā)展的方向。

3.2.3株型緊湊，適宜密植。玉米株型緊湊，要求莖葉夾角小、葉間距開闊。適宜株型為葉片較狹窄，株型和葉片之間呈塔形結(jié)構(gòu)，葉間距開闊。這樣能滿足增加密度后較好的通風(fēng)透光，減少空稈和小穗率。

適當(dāng)增加種植密度是提高玉米產(chǎn)量的有效技術(shù)途徑。要適應(yīng)玉米機(jī)械化籽粒直收的品種，必須耐密性較強(qiáng)，適宜密植。耐密性強(qiáng)，可降低田間空稈和小穗株率，提高群體整齊度和產(chǎn)量。目前，大多數(shù)品種的適宜種植密度為6.75萬株/hm2，隨著機(jī)械化的不斷發(fā)展，建議逐漸提高到8.25 萬～9.75 萬株/hm2。

3.2.4株高穗位一致，苞葉適中。柳楓賀[8]的研究表明，對(duì)籽粒破碎率有顯著影響的因素是籽粒水分含量，對(duì)籽粒損失率有顯著影響的因素為籽粒水分含量、植株高度、穗位高度。玉米品種的株高、穗位整齊度對(duì)玉米機(jī)械籽粒收獲的速度及質(zhì)量有很大影響。適合玉米機(jī)械籽粒收獲的玉米品種應(yīng)株高、穗位高低適中，穗位整齊一致。

崔俊明等[9]的研究表明，果穗苞葉6層，苞葉長(zhǎng)20 cm，苞葉寬10 cm，苞葉厚0．2 mm左右，成熟時(shí)果穗苞葉自然膨松開張率達(dá)到80%以上的玉米雜交種適合機(jī)械化收割。適宜機(jī)械籽粒收獲的玉米品種應(yīng)苞葉少、后期苞葉疏松、果柄和籽粒附著強(qiáng)度適中，以便于機(jī)械剝?nèi)~和籽粒的脫粒。

[1] 陳婞瑩，鄭志安，高振江，等.從實(shí)地調(diào)研看山東省玉米機(jī)械化收獲與農(nóng)藝的結(jié)合[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2011(9)：20-23.

[2] 馬根眾，鞠正春，王法宏.山東農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合的障礙因素與對(duì)策建議[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，44(9)：137-140.

[3] 馮健英，陳莉，許洛，等.黃淮海地區(qū)夏玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀 育種目標(biāo)及育種途徑[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，16(10)：35-39.

[4] 焦宏業(yè).冀中南玉米機(jī)械化收獲發(fā)展?fàn)顩r及育種對(duì)策[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43(10)：364-365.

[5] 唐文明，趙成昊，楊輝，等.玉米生產(chǎn)機(jī)械化對(duì)育種的要求及策略[J].園藝與種苗，2015(3)：59-61.

[6] 王元東，張華生，段民孝，等.適于全程機(jī)械化生產(chǎn)的玉米新品種選育探討[J].中國(guó)種業(yè)，2014(11)：23-25.[7] 謝瑞芝，雷曉鵬，王克如，等.黃淮海夏玉米子粒機(jī)械收獲研究初報(bào)[J].作物雜志，2014(2)：76-79.

[8] 柳楓賀.影響玉米機(jī)械收粒質(zhì)量的主要因素研究[D].石河子：石河子大學(xué)，2013.

[9] 崔俊明，張紅艷，盧道，等.適宜機(jī)械化玉米遺傳育種目標(biāo)性狀系列研究[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2014(7)：185-191.

Discussion on Breeding Strategy for New Maize Varieties Suitable for Mechanized Grain Harvest

ZHANG Cheng-hua, FANG Zhi-jun, QI Shi-jun, ZHANG Fa-jun*et al

(Maize Institute of Shandong Academy of Agricultural Sciences， National Engineering Laboratory for Wheat and Corn，Key Laboratory of Maize Biology and Genetic Breeding in Northern Huanghuaihai of Ministry of Agriculture, Jinan, Shandong 250100)

With the development of maize production in Shandong Province, maize harvest mechanization level is higher and higher. From artificial harvesting to mechanical spike harvesting, and then to mechanical grain harvesting, is an important change in the harvest of corn. The transformation of harvesting methods put forward new requirements for maize varieties selection and breeding. According to the development status of corn harvest mechanization in Shandong Province, the maize inbred lines and hybrid breeding targets which were suitable for mechanized grain harvest were discussed, so as to provide reference for breeding work.

Maize; Mechanized harvesting; Breeding strategy; Shandong

山東省科技重大專項(xiàng)“耐鹽堿作物新品種培育改良關(guān)鍵技術(shù)研究”(2015ZDJS03001)；山東省農(nóng)業(yè)良種工程“適宜機(jī)械化、耐密、穩(wěn)產(chǎn)、中早熟玉米新品種培育”；科技部國(guó)際合作項(xiàng)目“中國(guó)-印尼玉米產(chǎn)業(yè)科技園區(qū)建設(shè)”(KY201403025)。

張成華(1976- )，女，山東章丘人，副研究員，碩士研究生，從事玉米遺傳育種研究。*通訊作者，副研究員，從事玉米遺傳育種研究。

2016-08-01

S 513

A

0517-6611(2016)27-0013-02