黃淮海區域7 個玉米品種的子粒脫水特性分析

張瑩瑩，盧道文，張君，張鳳啟，董文恒，張盼，陳彥惠，唐保軍*

（1.安陽市農業科學院，河南 安陽 455000；2.河南省農業科學院糧食作物研究所，河南省玉米生物學重點實驗室，河南 鄭州450002；3.河南農業大學農學院，河南 鄭州 450002）

玉米子粒機收已成為生產發展的必然趨勢和方向，收獲時的子粒含水量是影響玉米子粒機收效果的關鍵因素[1～3]。目前我國生產上推廣的大多數玉米品種收獲時子粒含水量偏高，子粒機收時不僅會造成子粒破碎率和雜質率顯著增加，還會造成子粒霉變，影響玉米品質，降低經濟效益[4～6]。尤其是黃淮海一年兩熟種植模式下，玉米的整個生理成熟時間需控制在100～110 d，在保證產量的前提下，玉米的生理成熟時間、收獲時子粒含水量、種植密度等相關性狀要充分協調才能實現子粒機收[7，8]。收獲時子粒含水量主要由干物質積累速度、生理成熟時子粒含水量、子粒脫水速率3 個因素決定[9～11]。李鳳海等[12]對3 個不同熟期玉米雜交種及其親本的子粒含水量、子粒脫水速率和植株相關性狀進行了比較，結果顯示，不同熟期的玉米雜交種脫水速率存在顯著差異，中高水分含量品種的平均脫水速率高于高水分含量品種；子粒生理成熟時的含水量影響收獲時的含水量；子粒自然脫水速率與穗軸脫水速率呈極顯著正相關，與株高、穗位高、穗長、穗粗、行粒數和粒長呈顯著負相關。王志紅等[13]研究發現，在所有與子粒脫水速率相關的性狀中，穗部性狀直接影響子粒的脫水速率。國外于20 世紀50年代就開展了子粒脫水速率的相關研究，Zuber[14]發現，苞葉的含水量和脫水速率是決定玉米子粒水分下降速率和收獲時含水量的主要因素。苞葉數越多，子粒脫水越慢；苞葉短，果皮透性好，有助于子粒脫水[15]。另外，還有許多學者對玉米的灌漿速率、自然脫水速率和子粒品質進行了系統研究[16～18]。2015～2018年參加黃淮海區域田間試驗的玉米品種有80 多個，但針對這些玉米品種子粒脫水特性分析的研究較少。

選用近些年黃淮海區域有代表性的7 個玉米品種，研究其收獲時子粒含水量和子粒脫水速率與主要農藝性狀的關系，并對其子粒脫水速率進行比較，結合生理成熟時間、子粒含水量和產量等因素，以期篩選出適宜黃淮海區域子粒機收的玉米品種，并為該區適宜子粒機收玉米品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗玉米品種為黃淮海地區主推品種、機收備選品種和新選育品種共7 個，分別為鄭單958、先玉335、華美1 號、迪卡517、迪卡516、聯創808、安玉308，其中安玉308 是安陽市農業科學院2017年新選育的玉米品種。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗在安陽市農業科學院柏莊試驗基地進行。2019年6月10日播種玉米，設7 個品種處理，3 次重復。每小區種植1 個品種，隨機區組排列，小區行長5 m，8 行/區，玉米種植密度7.5 萬株/hm2。玉米管理措施同大田常規。收獲中間2 行測產，其余6 行用于田間調查和取樣。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 田間生育期性狀。田間調查玉米的抽雄期、吐絲期、授粉期、生理成熟期，根據田間數據計算授粉天數和生理成熟天數。

1.2.2.2 植株農藝性狀和產量。雌穗吐絲前，每小區選擇生長一致的植株進行套袋，統一授粉并記載授粉日期。從授粉后35 d 開始取樣，每7 d 取樣1 次，共取樣5 次。每次取2 穗，采用烘干法，分別測定子粒、苞葉和穗軸的含水量〔（鮮質量-烘干質量） /鮮質量×100%〕，計算脫水速率〔（授粉后35 d 時的含水量-收獲時的含水量） /28×100%〕。

所有品種均在授粉后63 d 人工收獲，自然晾曬后測定穗長、禿尖長、穗粗、軸粗、穗行數、行粒數、百粒重和產量。

1.2.3 數據處理與分析 利用Excel 2010 軟件，計算子粒、苞葉和穗軸含水量以及子粒脫水速率；利用DPS 7.05 軟件，進行品種聚類分析以及試驗數據的相關和方差分析。

2 結果與分析

2.1 玉米收獲時子粒含水量和子粒脫水速率與主要農藝性狀的相關分析

對參試玉米品種的主要農藝性狀進行相關分析，結果（表1） 顯示，收獲時子粒含水量與苞葉含水量、穗軸含水量、生理成熟天數、授粉天數和穗粗呈極顯著正相關，與百粒重和產量呈顯著正相關，與子粒脫水速率呈極顯著負相關；子粒脫水速率與苞葉含水量、穗軸含水量、生理成熟天數和穗粗呈極顯著負相關。說明生理成熟早、苞葉含水量低、穗軸含水量低、穗細的玉米品種，收獲時子粒含水量低，子粒脫水速率快。

2.2 不同玉米品種收獲時子粒含水量的聚類分析

依據收獲時子粒含水量對參試品種進行聚類分析，結果（圖1） 顯示，當歐式距離為5 時，7 個玉米品種可分為3 類。華美1 號和迪卡517 屬于第1 類型，為低水分含量品種；先玉335、安玉308 和迪卡516 屬第2 類型，為中間型水分含量品種；鄭單958和聯創808 屬第3 類型，為高水分含量品種。

2.3 不同品種玉米子粒脫水相關性狀的方差分析

對不同玉米品種的主要子粒脫水相關性狀（生理成熟天數、授粉后56 d 時的子粒含水量、收獲時的子粒含水量、子粒脫水速率、產量） 進行多重比較，結果（表2） 顯示，5 個性狀在不同品種間均存在顯著差異。

表1 玉米收獲時子粒含水量和子粒脫水速率與主要農藝性狀的相關分析Table 1 Correlation between grain moisture content at harvest and grain dehydration rate and major agronomic traits of maize

圖1 不同玉米品種收獲時子粒含水量的聚類分析Fig.1 Dendrogram of grain moisture content of different maize varieties

參試品種的生理成熟天數為102～110 d，其中，華美1 號的生理成熟天數最短，顯著＜其他6 個品種，表明華美1 號授粉后子粒灌漿速度最快，較其他品種能更快地完成灌漿過程而進入子粒脫水階段；鄭單958 和聯創808 的生理成熟天數最長，二者差異不顯著，但均顯著＞除迪卡516 之外的其他5 個品種，表明鄭單958 和聯創808 完成灌漿過程所需的時間長，灌漿速度慢。

在授粉后56 d 時，田間調查發現，除鄭單958外，其他6 個品種均已完成生理成熟過程。此時，華美1 號、迪卡517 和先玉335 的子粒含水量均已＜25%；安玉308 的子粒含水量將近26%；而其他3 個品種的子粒含水量均＞30%。

參試品種的收獲時子粒含水量為19.00%～30.69%，其中，低水分含量品種和中間型水分含量品種的收獲時子粒含水量均＜25%，符合子粒機收含水量要求，且低水分含量品種的子粒含水量均＜中間型水分含量品種；高水分含量2 個品種的收獲時子粒含水量均＞28%，二者差異不顯著，但均顯著＞其他5 個品種。

參試品種的子粒脫水速率為0.47%～0.88%，其中，低水分含量品種華美1 號的子粒脫水速率最快，顯著＞除安玉308 外的其他5 個品種；中間型水分含量3 個品種的子粒脫水速率差異不顯著，且均與低水分含量品種迪卡517 差異也不顯著，四者子粒脫水速率均相對較快；高水分含量2 個品種的子粒脫水速率明顯較慢，二者差異不顯著，但均顯著＜其他5 個品種。

表2 不同品種玉米子粒脫水相關性狀的方差分析Table 2 Variance analysis of different grain dehydration-related traits of maize varieties

參試品種的子粒產量為9631.5～10797.0 kg/hm2，其中，聯創808 產量最高，先玉335 次之，二者差異不顯著，但均顯著＞其他5 個品種；低水分含量2 個品種的產量均顯著＜中間型水分含量品種先玉335 以及高水分含量的2 個品種，分析原因，主要與生理成熟時間提早了2～8 d，灌漿時間相對較短有關。

綜上分析可以看出，中間型水分含量品種先玉335 在授粉后56 d 時子粒含水量已低于25%，收獲時產量高，適宜子粒機收；中間型品種安玉308 可在生理成熟后延遲7 d 左右進行子粒機收。迪卡516 在授粉后56 d 時子粒含水量高于30%，不適宜子粒機收；高水分含量品種鄭單958 和聯創808 在授粉后63 d 收獲時子粒含水量高于28%，不適宜子粒機收。

2.4 不同水分含量類型品種子粒脫水過程中含水量的比較

從3 種不同水分含量類型的玉米品種中分別選取1 個代表性品種（低水分含量類型選華美1 號，中間水分含量類型選安玉308，高水分含量類型選鄭單958），對其各個時期的子粒含水量進行分析。結果（圖2） 顯示，在測定前期，3 個品種的子粒含水量順序為安玉308＞華美1 號＞鄭單958，但差別不大；隨著授粉后天數的增加，不同類型品種的子粒含水量差距逐漸增加，其中，授粉后42 d 時3 個品種的子粒含水量基本相當，授粉后49 d 至收獲，華美1 號的子粒脫水速度快、子粒含水量始終最低，安玉308 一致保持著較快的脫水速率，鄭單958 子粒脫水緩慢、收獲時含水量最高。

圖2 不同水分含量類型品種子粒脫水過程中含水量的比較Fig.2 Change of grain moisture content of different maize varieties during dehydration

進一步對3 個品種的生理成熟時間進行分析發現，華美1 號在授粉后50 d 達到生理成熟，此后進入子粒脫水階段；安玉308 在授粉后53 d 達到生理成熟；鄭單958 在授粉后57 d 達到生理成熟，收獲時子粒含水量高于其他2 個品種。

2.5 低水分含量品種子粒脫水過程中含水量的比較

進一步對低水分含量2 個品種授粉后不同天數的子粒含水量進行比較，結果（圖3） 顯示，華美1 號與迪卡517 的脫水方式不同。授粉后35 d 時，迪卡517 的子粒含水量＜華美1 號；授粉后35～49 d，2 個品種的子粒平均脫水速率相當，其中在授粉后49 d時，華美1 號、迪卡517 的子粒含水量分別為31.52%和28.64%；授粉后49～56 d，華美1 號在授粉后50 d達到生理成熟，進入子粒脫水期，脫水速率快，到授粉后54 d 時子粒含水量＜迪卡517，而迪卡517 在授粉后55 d 也進入子粒脫水期；至收獲時，華美1 號的子粒含水量＜迪卡517，但差異不顯著。華美1 號由于灌漿階段較迪卡517 短5 d，產量較迪卡517 略低。

圖3 低水分含量品種子粒脫水過程中含水量的比較Fig.3 Comparison of grain moisture content of maize varieties with low moisture during dehydration

3 結論與討論

黃淮海為我國夏玉米生產的核心區域，其生態環境比較特殊，玉米全生育期被限制在110 d 內，機械粒收建議水分含量低于25%[19～21]。因此，在保證穩產的同時要想實現玉米子粒機收，就對品種提出了更高要求。本研究選用黃淮海地區7 個代表性玉米品種，以收獲時子粒含水量和脫水速率為目標性狀，研究其與機收性狀的相關關系，并結合生理成熟天數和產量，綜合分析了該區域玉米品種子粒機收方面存在的問題。研究顯示，黃淮海區域主推的玉米品種中，高產品種收獲時子粒水分含量較高，也就是說，實現高產需要更長的生理成熟天數（保證子粒灌漿時間充足），而生理成熟天數增多后就會造成生理成熟后子粒脫水時間不足，收獲時子粒含水量偏高，不利于子粒機收。生理成熟早的品種，子粒水分含量低，但是產量也偏低。不同脫水類型品種間、同一脫水類型不同品種間的脫水方式不同。低水分含量2 個品種的脫水方式不同，華美1 號在生理成熟前子粒平均脫水速率低于迪卡517，但是其在授粉后50 d 達到生理成熟，生理成熟天數短，生理成熟后子粒脫水快，但由于子粒灌漿時間短，影響了產量的提高，因此生產上可以考慮通過增加密度來提高單產。迪卡517 生理成熟天數適中（灌漿時間充足）、生理成熟后子粒脫水速率快，比較適宜子粒機收。

中間型水分含量品種先玉335 在授粉后56 d 時子粒含水量已低于25%，收獲時產量高，適宜子粒機收。中間型水分含量品種安玉308 可在生理成熟后延遲7 d 左右進行子粒機收。迪卡516 在授粉后56 d 時子粒含水量高于30%，不適宜子粒機收；高水分含量品種鄭單958 和聯創808 在授粉后63 d 收獲時子粒含水量高于28%，不適宜子粒機收。

玉米的子粒脫水是一個比較復雜的過程，受密度、環境和氣候影響較大[21，22]。本試驗是在單一密度下進行的，而種植密度的不同會對子粒的脫水速率和產量都有影響，今后應設置不同密度的試驗，同時結合氣象數據綜合分析結果。黃淮海地區是我國重要的玉米產區，子粒機收效果受生理成熟時間和生理后脫水速率影響較大，本研究結果為選育熟期適中、子粒脫水快的品種提供了參考。