黃淮海區(qū)域7 個(gè)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(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 安陽(yáng) 455000；2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，河南省玉米生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州450002；3.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河南 鄭州 450002）

玉米子粒機(jī)收已成為生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢(shì)和方向，收獲時(shí)的子粒含水量是影響玉米子粒機(jī)收效果的關(guān)鍵因素[1～3]。目前我國(guó)生產(chǎn)上推廣的大多數(shù)玉米品種收獲時(shí)子粒含水量偏高，子粒機(jī)收時(shí)不僅會(huì)造成子粒破碎率和雜質(zhì)率顯著增加，還會(huì)造成子粒霉變，影響玉米品質(zhì)，降低經(jīng)濟(jì)效益[4～6]。尤其是黃淮海一年兩熟種植模式下，玉米的整個(gè)生理成熟時(shí)間需控制在100～110 d，在保證產(chǎn)量的前提下，玉米的生理成熟時(shí)間、收獲時(shí)子粒含水量、種植密度等相關(guān)性狀要充分協(xié)調(diào)才能實(shí)現(xiàn)子粒機(jī)收[7，8]。收獲時(shí)子粒含水量主要由干物質(zhì)積累速度、生理成熟時(shí)子粒含水量、子粒脫水速率3 個(gè)因素決定[9～11]。李鳳海等[12]對(duì)3 個(gè)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(guān)性狀進(jìn)行了比較，結(jié)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(shí)的含水量影響收獲時(shí)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(guān)，與株高、穗位高、穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)和粒長(zhǎng)呈顯著負(fù)相關(guān)。王志紅等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在所有與子粒脫水速率相關(guān)的性狀中，穗部性狀直接影響子粒的脫水速率。國(guó)外于20 世紀(jì)50年代就開展了子粒脫水速率的相關(guān)研究，Zuber[14]發(fā)現(xiàn)，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(shí)含水量的主要因素。苞葉數(shù)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(xué)者對(duì)玉米的灌漿速率、自然脫水速率和子粒品質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究[16～18]。2015～2018年參加黃淮海區(qū)域田間試驗(yàn)的玉米品種有80 多個(gè)，但針對(duì)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(qū)域有代表性的7 個(gè)玉米品種，研究其收獲時(shí)子粒含水量和子粒脫水速率與主要農(nóng)藝性狀的關(guān)系，并對(duì)其子粒脫水速率進(jìn)行比較，結(jié)合生理成熟時(shí)間、子粒含水量和產(chǎn)量等因素，以期篩選出適宜黃淮海區(qū)域子粒機(jī)收的玉米品種，并為該區(qū)適宜子粒機(jī)收玉米品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)玉米品種為黃淮海地區(qū)主推品種、機(jī)收備選品種和新選育品種共7 個(gè)，分別為鄭單958、先玉335、華美1 號(hào)、迪卡517、迪卡516、聯(lián)創(chuàng)808、安玉308，其中安玉308 是安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院2017年新選育的玉米品種。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)在安陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院柏莊試驗(yàn)基地進(jìn)行。2019年6月10日播種玉米，設(shè)7 個(gè)品種處理，3 次重復(fù)。每小區(qū)種植1 個(gè)品種，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)行長(zhǎng)5 m，8 行/區(qū)，玉米種植密度7.5 萬(wàn)株/hm2。玉米管理措施同大田常規(guī)。收獲中間2 行測(cè)產(chǎn)，其余6 行用于田間調(diào)查和取樣。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1 田間生育期性狀。田間調(diào)查玉米的抽雄期、吐絲期、授粉期、生理成熟期，根據(jù)田間數(shù)據(jù)計(jì)算授粉天數(shù)和生理成熟天數(shù)。

1.2.2.2 植株農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量。雌穗吐絲前，每小區(qū)選擇生長(zhǎng)一致的植株進(jìn)行套袋，統(tǒng)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(cè)定子粒、苞葉和穗軸的含水量〔（鮮質(zhì)量-烘干質(zhì)量） /鮮質(zhì)量×100%〕，計(jì)算脫水速率〔（授粉后35 d 時(shí)的含水量-收獲時(shí)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(cè)定穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)、穗粗、軸粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析 利用Excel 2010 軟件，計(jì)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(jìn)行品種聚類分析以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米收獲時(shí)子粒含水量和子粒脫水速率與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)分析

對(duì)參試玉米品種的主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果（表1） 顯示，收獲時(shí)子粒含水量與苞葉含水量、穗軸含水量、生理成熟天數(shù)、授粉天數(shù)和穗粗呈極顯著正相關(guān)，與百粒重和產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，與子粒脫水速率呈極顯著負(fù)相關(guān)；子粒脫水速率與苞葉含水量、穗軸含水量、生理成熟天數(shù)和穗粗呈極顯著負(fù)相關(guān)。說(shuō)明生理成熟早、苞葉含水量低、穗軸含水量低、穗細(xì)的玉米品種，收獲時(shí)子粒含水量低，子粒脫水速率快。

2.2 不同玉米品種收獲時(shí)子粒含水量的聚類分析

依據(jù)收獲時(shí)子粒含水量對(duì)參試品種進(jìn)行聚類分析，結(jié)果（圖1） 顯示，當(dāng)歐式距離為5 時(shí)，7 個(gè)玉米品種可分為3 類。華美1 號(hào)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(lián)創(chuàng)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(guān)性狀的方差分析

對(duì)不同玉米品種的主要子粒脫水相關(guān)性狀（生理成熟天數(shù)、授粉后56 d 時(shí)的子粒含水量、收獲時(shí)的子粒含水量、子粒脫水速率、產(chǎn)量） 進(jìn)行多重比較，結(jié)果（表2） 顯示，5 個(gè)性狀在不同品種間均存在顯著差異。

表1 玉米收獲時(shí)子粒含水量和子粒脫水速率與主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)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(shí)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(shù)為102～110 d，其中，華美1 號(hào)的生理成熟天數(shù)最短，顯著＜其他6 個(gè)品種，表明華美1 號(hào)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(guò)程而進(jìn)入子粒脫水階段；鄭單958 和聯(lián)創(chuàng)808 的生理成熟天數(shù)最長(zhǎng)，二者差異不顯著，但均顯著＞除迪卡516 之外的其他5 個(gè)品種，表明鄭單958 和聯(lián)創(chuàng)808 完成灌漿過(guò)程所需的時(shí)間長(zhǎng)，灌漿速度慢。

在授粉后56 d 時(shí)，田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除鄭單958外，其他6 個(gè)品種均已完成生理成熟過(guò)程。此時(shí)，華美1 號(hào)、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(gè)品種的子粒含水量均＞30%。

參試品種的收獲時(shí)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(shí)子粒含水量均＜25%，符合子粒機(jī)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(gè)品種的收獲時(shí)子粒含水量均＞28%，二者差異不顯著，但均顯著＞其他5 個(gè)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(hào)的子粒脫水速率最快，顯著＞除安玉308 外的其他5 個(gè)品種；中間型水分含量3 個(gè)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(duì)較快；高水分含量2 個(gè)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(gè)品種。

表2 不同品種玉米子粒脫水相關(guān)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(chǎn)量為9631.5～10797.0 kg/hm2，其中，聯(lián)創(chuàng)808 產(chǎn)量最高，先玉335 次之，二者差異不顯著，但均顯著＞其他5 個(gè)品種；低水分含量2 個(gè)品種的產(chǎn)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(gè)品種，分析原因，主要與生理成熟時(shí)間提早了2～8 d，灌漿時(shí)間相對(duì)較短有關(guān)。

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(shí)子粒含水量已低于25%，收獲時(shí)產(chǎn)量高，適宜子粒機(jī)收；中間型品種安玉308 可在生理成熟后延遲7 d 左右進(jìn)行子粒機(jī)收。迪卡516 在授粉后56 d 時(shí)子粒含水量高于30%，不適宜子粒機(jī)收；高水分含量品種鄭單958 和聯(lián)創(chuàng)808 在授粉后63 d 收獲時(shí)子粒含水量高于28%，不適宜子粒機(jī)收。

2.4 不同水分含量類型品種子粒脫水過(guò)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(gè)代表性品種（低水分含量類型選華美1 號(hào)，中間水分含量類型選安玉308，高水分含量類型選鄭單958），對(duì)其各個(gè)時(shí)期的子粒含水量進(jìn)行分析。結(jié)果（圖2） 顯示，在測(cè)定前期，3 個(gè)品種的子粒含水量順序?yàn)榘灿?08＞華美1 號(hào)＞鄭單958，但差別不大；隨著授粉后天數(shù)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(shí)3 個(gè)品種的子粒含水量基本相當(dāng)，授粉后49 d 至收獲，華美1 號(hào)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(shí)含水量最高。

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

進(jìn)一步對(duì)3 個(gè)品種的生理成熟時(shí)間進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，華美1 號(hào)在授粉后50 d 達(dá)到生理成熟，此后進(jìn)入子粒脫水階段；安玉308 在授粉后53 d 達(dá)到生理成熟；鄭單958 在授粉后57 d 達(dá)到生理成熟，收獲時(shí)子粒含水量高于其他2 個(gè)品種。

2.5 低水分含量品種子粒脫水過(guò)程中含水量的比較

進(jìn)一步對(duì)低水分含量2 個(gè)品種授粉后不同天數(shù)的子粒含水量進(jìn)行比較，結(jié)果（圖3） 顯示，華美1 號(hào)與迪卡517 的脫水方式不同。授粉后35 d 時(shí)，迪卡517 的子粒含水量＜華美1 號(hào)；授粉后35～49 d，2 個(gè)品種的子粒平均脫水速率相當(dāng)，其中在授粉后49 d時(shí)，華美1 號(hào)、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(hào)在授粉后50 d達(dá)到生理成熟，進(jìn)入子粒脫水期，脫水速率快，到授粉后54 d 時(shí)子粒含水量＜迪卡517，而迪卡517 在授粉后55 d 也進(jìn)入子粒脫水期；至收獲時(shí)，華美1 號(hào)的子粒含水量＜迪卡517，但差異不顯著。華美1 號(hào)由于灌漿階段較迪卡517 短5 d，產(chǎn)量較迪卡517 略低。

圖3 低水分含量品種子粒脫水過(guò)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(jié)論與討論

黃淮海為我國(guó)夏玉米生產(chǎn)的核心區(qū)域，其生態(tài)環(huán)境比較特殊，玉米全生育期被限制在110 d 內(nèi)，機(jī)械粒收建議水分含量低于25%[19～21]。因此，在保證穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)要想實(shí)現(xiàn)玉米子粒機(jī)收，就對(duì)品種提出了更高要求。本研究選用黃淮海地區(qū)7 個(gè)代表性玉米品種，以收獲時(shí)子粒含水量和脫水速率為目標(biāo)性狀，研究其與機(jī)收性狀的相關(guān)關(guān)系，并結(jié)合生理成熟天數(shù)和產(chǎn)量，綜合分析了該區(qū)域玉米品種子粒機(jī)收方面存在的問題。研究顯示，黃淮海區(qū)域主推的玉米品種中，高產(chǎn)品種收獲時(shí)子粒水分含量較高，也就是說(shuō)，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)需要更長(zhǎng)的生理成熟天數(shù)（保證子粒灌漿時(shí)間充足），而生理成熟天數(shù)增多后就會(huì)造成生理成熟后子粒脫水時(shí)間不足，收獲時(shí)子粒含水量偏高，不利于子粒機(jī)收。生理成熟早的品種，子粒水分含量低，但是產(chǎn)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(gè)品種的脫水方式不同，華美1 號(hào)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(dá)到生理成熟，生理成熟天數(shù)短，生理成熟后子粒脫水快，但由于子粒灌漿時(shí)間短，影響了產(chǎn)量的提高，因此生產(chǎn)上可以考慮通過(guò)增加密度來(lái)提高單產(chǎn)。迪卡517 生理成熟天數(shù)適中（灌漿時(shí)間充足）、生理成熟后子粒脫水速率快，比較適宜子粒機(jī)收。

中間型水分含量品種先玉335 在授粉后56 d 時(shí)子粒含水量已低于25%，收獲時(shí)產(chǎn)量高，適宜子粒機(jī)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(jìn)行子粒機(jī)收。迪卡516 在授粉后56 d 時(shí)子粒含水量高于30%，不適宜子粒機(jī)收；高水分含量品種鄭單958 和聯(lián)創(chuàng)808 在授粉后63 d 收獲時(shí)子粒含水量高于28%，不適宜子粒機(jī)收。

玉米的子粒脫水是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，受密度、環(huán)境和氣候影響較大[21，22]。本試驗(yàn)是在單一密度下進(jìn)行的，而種植密度的不同會(huì)對(duì)子粒的脫水速率和產(chǎn)量都有影響，今后應(yīng)設(shè)置不同密度的試驗(yàn)，同時(shí)結(jié)合氣象數(shù)據(jù)綜合分析結(jié)果。黃淮海地區(qū)是我國(guó)重要的玉米產(chǎn)區(qū)，子粒機(jī)收效果受生理成熟時(shí)間和生理后脫水速率影響較大，本研究結(jié)果為選育熟期適中、子粒脫水快的品種提供了參考。