玉米收后籽粒水分變化與生物學性狀的關系分析

朱傳文　朱松艷　張存嶺

摘 要：該研究通過開展68個玉米雜交種收獲后含水量的測定，分析了玉米收后籽粒水分變化及與生物學性狀的關系，結(jié)果表明：果穗、籽粒和穗軸含水量隨累積蒸發(fā)量增多同步直線降低，果穗脫粒用時在籽粒含水量25%處有一個明顯的拐點，蒸發(fā)效能隨籽粒含水量降低而減少。軸色、芽鞘色不同，收獲時籽粒含水量及脫水差別很小。收獲時籽粒含水量與穗位高、雄穗分枝數(shù)、穗周長、穗軸周長和灌漿期、生育期直線正相關，與禿尖長直線負相關，與葉片數(shù)、穗行數(shù)弱相關。籽粒機收玉米是“矮密早”或“矮密快”豐產(chǎn)型。

關鍵詞：玉米；籽粒含水量；動態(tài)變化；關聯(lián)性狀

中圖分類號 S513 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）02-0031-03

當前我國玉米種植面積約3500萬hm2，第三次全國農(nóng)業(yè)普查結(jié)果顯示：玉米機耕、機播和機收的比重分別為73.7%、69.9%和61.7%。籽粒含水量是制約玉米籽粒機收最重要的因子[1-2]。玉米生理成熟時籽粒含水量高達25%～40%。早期機收籽粒的破碎率高，機械摘穗則加大成本。黃淮海地區(qū)是我國特殊的玉米種植區(qū)，面積約占全國的1/3，一年兩作，倒茬時間短，不允許等籽粒水分降至15%左右再收獲，應在10月10日前收獲完畢。選育和推廣適合機收籽粒品種不僅是破解玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的突破口，而且對推進全程機械化具有重要意義。我國機收籽粒玉米育種剛剛起步，收獲時籽粒含水量與生物學性狀的相關性鮮有報道。為此，筆者利用楊柳農(nóng)業(yè)科學實驗站品種試驗數(shù)據(jù)，分析了玉米收后籽粒含水量變化及其與生物學性狀的關系，以期為機收籽粒玉米育種提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料 受有關單位委托，2017年濉溪縣楊柳農(nóng)業(yè)科學實驗站進行了玉米區(qū)域試驗、組合鑒定和品種展示。其中：冠豐區(qū)試參試種13個（含對照鄭單958），神農(nóng)區(qū)試（高密組）參試種13個（含對照鄭單958），中墾品鑒參試種24個，6區(qū)對照（鄭單958）；神農(nóng)區(qū)試（粒收組）10個，對照鄭單958和迪卡517。試驗田相鄰區(qū)域品種展示30區(qū)。6月15～16日播種，6月21日出苗，9月13—20日成熟，9月28—30日收獲。以上述區(qū)域試驗I重復及相鄰區(qū)域的品種展示區(qū)、組合鑒定所有小區(qū)為測定對象，共68個（中墾品鑒5區(qū)對照混合）。

1.2 數(shù)據(jù)采集與處理 收獲前田間考察株高、穗位高和植株葉片數(shù)、穗上葉數(shù)、雄穗分枝。收獲時連同苞葉、穗軸取13個單穗株果穗，考察穗柄長、包葉層數(shù)、包葉長后剝離苞葉，其中3穗隨即脫粒，測量籽粒含水量；另10穗晾曬3d后考種、脫粒，每隔3d測量一次籽粒含水量。中墾品鑒的5區(qū)對照混合晾曬，每隔3d脫粒5穗，考察脫粒用時和籽粒含水量、穗粒重、穗軸重；所有果穗脫粒后，穗軸分別烘干稱重，測算穗軸、果穗含水量。果穗樣品手工脫粒，籽粒含水量用PM-8188-A谷物水分測定儀測量。把采集的試驗數(shù)據(jù)輸入微機，建立數(shù)據(jù)庫。利用EXCEL2003進行數(shù)據(jù)處理和作圖，利用DPS v7.05進行相關分析。

1.3 成熟后氣候條件 2017年9月11日至10月31日，平均氣溫18.3℃，日最高氣溫平均23.4℃，日最低氣溫平均14.4℃，降水量171.9mm，雨日18d，日照時數(shù)274.9h。9月中下旬平均氣溫比歷年平均高1.4、1.6℃，氣溫高平比歷年平均高0.5、2.9℃，氣溫低平比歷年平均高4.8、10.0℃，日較差比歷年平均少4.3、7.1℃。9月24—28日遭遇連陰雨，降水量35.5mm，對果穗脫水不利。9月30日至10月5日又遇連陰雨，降水量81.9mm，造成田間長時間積水；隨后又遇2次降水過程（10月10—12日，10月17—18日），降水量35.2mm、14.6mm。10月蒸發(fā)量72.3mm，比歷年平均少48.6mm。不利于玉米收獲晾曬。

2 結(jié)果與分析

2.1 收后果穗含水量變化 隨著脫粒時間的推遲，鄭單958果穗、籽粒和穗軸含水量隨累積蒸發(fā)量增多同步直線降低，呈極顯著直線負相關（圖1）。籽粒含水量Wl=34.93-2.066E，r=-0.969**；穗軸Wz=82.20-6.036E，r=-0.963**；果穗Ws=44.29-2.961E，r=-0.979**。式中，E代表累積蒸發(fā)量。含水量穗軸明顯大于籽粒。籽粒、穗軸和果穗含水量相互直線正相關，r=0.989～0.997**。隨著時間的推遲，鄭單958果穗脫粒用時趨于減少，即籽粒含水量越高用時越長。從圖2可以看出：在籽粒含水量25%處有一個明顯的拐點。當Wl>25%，500g干籽粒（折合含水量14%）脫粒用時t=-11.30+0.552Wl，r=0.964*；當Wl<25%，t=-0.81+0.156Wl，r=0.926**。由此可見，籽粒含水量低于25%時容易脫粒。

2.2 蒸發(fā)效能 晾曬前籽粒含水量不同，每10mm蒸發(fā)量引起籽粒含水量減量（這里稱：蒸發(fā)效能，百分點）不同。分析表明：蒸發(fā)效能隨籽粒含水量降低而減少（p<5%，圖3）。

2.3 鞘軸色與籽粒含水量 68個考察對象中，30個白軸，38個紅軸；芽鞘青色25個，紫色43個。10月1日至29日10次測定，白軸玉米籽粒含水量31.5%～12.5%，平均20.1%；紅軸31.2%～12.5%，平均20.0%。青鞘32.0%～12.2%，平均19.9%；紫鞘31.5%～12.5%，平均20.2%。臨近2次測定，減少0.9～3.1個百分點，紅軸、白軸和紫鞘平均2.1個百分點，青鞘平均2.2個百分點（表1）。由此可見：軸色、芽鞘色不同，收獲時籽粒含水量及脫水差別很小。

2.4 植株性狀與籽粒含水量 供試材料收獲時籽粒含水量27.8%～38.0%，平均數(shù)32.0%，標準差1.9。低于32.0%的36個。回歸分析表明：收獲時玉米籽粒含水量與株高、穗上葉片數(shù)之間不存在直線相關關系，而與穗位高、雄穗分枝數(shù)直線正相關，與植株總?cè)~片數(shù)（不合分蘗葉）弱相關（p=6.9%，表2）。穗位高每下降10cm，籽粒含水量降低0.3個百分點；雄穗分枝每減少1個，降低0.24個百分點；植株葉片數(shù)每減少1片，降低0.52個百分點。

2.5 穗部性狀與籽粒含水量 回歸分析表明：收獲時玉米籽粒含水量隨穗柄延長呈降低趨勢，但未達顯著水平；與苞葉層數(shù)、苞葉長和穗長、行粒數(shù)、百粒重、穗軸重之間不存在直線相關關系，而與穗周長、穗軸周長直線正相關，與穗行數(shù)弱相關，與禿尖長直線負相關（表3）。穗周長每減少1cm，籽粒含水量降低1.01個百分點；穗軸周長每減少1cm，降低1.11個百分點；穗行數(shù)每減少1個，降低0.32個百分點；禿尖長每減少1cm，提高0.91個百分點。

2.6 生育期與籽粒含水量 回歸分析表明：收獲時玉米籽粒含水量與出苗—拔節(jié)、拔節(jié)—抽雄歷時不存在直線相關關系；與抽雄—成熟、散粉—成熟（灌漿期）和全生育期直線正相關；隨收獲期推遲（成熟—收獲）有降低的趨勢，但未達顯著水平（表4）。抽雄—成熟每縮短1d，籽粒含水量降低0.32個百分點；散粉—成熟每縮短1d，降低0.46個百分點；生育期每縮短1d，降低0.52個百分點。

2.7 關聯(lián)性狀與穗粒重 未來10年產(chǎn)量仍然是玉米育種工作者追求的第一目標。分析表明：在上述與收獲時籽粒含水量直線相關的生物學性狀中，穗位高、葉片數(shù)、雄穗分枝數(shù)、穗周長與穗粒重直線正相關，達顯著或極顯著水平；隨禿尖長縮短、穗行數(shù)增加穗粒重有提高的趨勢，但未達顯著水平；而與穗軸周長、灌漿期、生育期之間不存在直線相關關系（表5）。

3 結(jié)論與討論

（1）收獲后鄭單958果穗、籽粒和穗軸含水量隨累積蒸發(fā)量增多同步直線降低，果穗脫粒用時在籽粒含水量25%處有一個明顯的拐點，蒸發(fā)效能隨籽粒含水量降低而減少。

（2）軸色、芽鞘色不同，收獲時籽粒含水量及脫水差別很小。種業(yè)企業(yè)標榜的紅軸玉米脫水快、適合機收籽粒，實屬炒作。

（3）收獲時玉米籽粒含水量與穗位高、雄穗分枝數(shù)、穗周長、穗軸周長和灌漿期、生育期直線正相關，與禿尖長直線負相關，與葉片數(shù)、穗行數(shù)弱相關。機械直收籽粒玉米品種是一類特殊的類型，要求機收時籽粒破碎率低、田間果穗遺落率低、倒伏倒折率低[3]。農(nóng)業(yè)部制定的黃淮海地區(qū)機收籽粒玉米品種標準：收獲時水分<28%，破損率<8%。宜機收籽粒玉米品種的應有特征：早熟，植株矮，整齊度高，穗位低，果穗細長軸細，耐密植，抗倒伏，后期脫水快[4]。黃淮海地區(qū)夏玉米生育期應控制在100d以內(nèi)，以90d為宜[5]。籽粒機收玉米不再是過去的“高富帥”，即高稈粗莖大棒型，而是現(xiàn)在的“矮密早”或“矮密快”模式，即適度矮稈、密度加大、成熟早且灌漿快的豐產(chǎn)型[6]。

（4）早熟且脫水快、抗倒抗病、耐密高產(chǎn)是玉米機械直收籽粒的核心要求[7]。穗位高、葉片數(shù)、雄穗分枝數(shù)、穗周長與穗粒重、收獲時籽粒含水量相關性同向。降低收獲時籽粒含水量，勢必引起穗粒重降低，實現(xiàn)高產(chǎn)必須在密植上有所突破。緊湊株型在歷史上起過重要的作用，使玉米的密度增加到了一個極限，但目前生產(chǎn)上推廣的品種葉寬葉茂的多，清秀透亮的少，限制了密度的進一步提升。應吸收通透型株型的優(yōu)點，增加穗上葉間距，減少葉寬，選擇上短下長的塔型葉株型，做到既緊湊又通透。通過密度增加來補償單穗產(chǎn)量的降低，實現(xiàn)機收和產(chǎn)量雙突破。

參考文獻

[1]王利鋒，唐保軍，王振華，等.不同類型玉米品種間籽粒脫水速率相關分析[J].玉米科學，2017，25（06）：9-18.

[2]李川，喬江方，谷利敏，等.影響玉米籽粒直接機械化收獲質(zhì)量的生物學性狀分析[J].華北農(nóng)學報，2015，30（06）：164-169.

[3]嚴勇敢，劉五志，張宏軍，等.陜西玉米機收品種選育與推廣的思考[J].中國種業(yè)，2016（01）：11-13.

[4]陳得義，景希強，王孝杰，等.耐密宜機收玉米品種選育探討[J].作物雜志，2014（02）：13-15.

[5]朱培，段雅潔，梁玉超，等.黃淮海地區(qū)玉米機收籽粒的探討[J].中國種業(yè)，2015（05）：13-14.

[6]郭慶辰，康浩冉，王麗娥，等.黃淮地區(qū)籽粒機收玉米標準及育種模式探討[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2016（1）：159-162.

[7]郭慶辰，白光紅，劉洪泉，等.黃淮海地區(qū)籽粒機收玉米育種探討[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2015（9）：7-11.

（責編：張宏民）