黃淮海宜機收籽粒玉米品種典型農(nóng)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(wèi)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(nóng)藝性狀，篩選宜機收籽粒玉米品種的典型農(nóng)藝性狀。不同類型參試玉米品種的不同類型農(nóng)藝性狀的多重比較分析結(jié)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(shù)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(chǎn)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(jié)果表明，不同參試玉米品種的株高、穗位高、穗粗、穗行數(shù)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(shù)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(shù)對籽粒損失量具有極顯著負效應，穗粗和產(chǎn)量具有顯著負效應。綜合以上結(jié)果，可將篩選黃淮海宜機收籽粒玉米品種的典型農(nóng)藝性狀歸結(jié)為出苗期、吐絲期、生育期、雄穗分枝數(shù)、株高、穗位高、穗粗、穗行數(shù)、穗粒重和產(chǎn)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(nóng)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(nóng)技推廣項目（編號：農(nóng)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(tài)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(yǎng)與施肥技術研究。E-mail：286932434@qq.com。

農(nóng)業(yè)機械化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要方面。黃淮海小麥—玉米一年兩熟輪作區(qū)是我國小麥—玉米的優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)^[1]，該區(qū)域小麥生產(chǎn)基本實現(xiàn)全程機械化，而作為黃淮海生態(tài)區(qū)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(xiàn)，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(xiàn)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(nóng)業(yè)效益的重要舉措，為進一步夯實農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化快速發(fā)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(nóng)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(chǎn)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(zhì)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(nóng)藝性狀研究也是必不可少的，農(nóng)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(qū)域試驗的機收籽粒型玉米品種的農(nóng)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(nóng)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(xù)2年在周口市農(nóng)業(yè)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(qū)域試驗。根據(jù)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(nóng)科728、創(chuàng)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(qū)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(qū)兩端設置 6 m 機收作業(yè)轉(zhuǎn)彎區(qū)，試驗地兩側(cè)設置6行玉米保護區(qū)，轉(zhuǎn)彎區(qū)和保護區(qū)可種植其他品種，并提前收獲。

1.2? 田間管理及調(diào)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?shù)卮筇?。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(nèi)完成。農(nóng)藝性狀調(diào)查依據(jù)《玉米種質(zhì)資源描述規(guī)范》并稍作修改（表1）執(zhí)行。

1.3? 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 2010 進行數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 19.0對試驗數(shù)據(jù)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(jié)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(shù)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(jié)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(zhì)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(zhì)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(yōu)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(nóng)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(jù)表1，對不同品種類型玉米的植株性狀進行差異性分析，結(jié)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(jié)合表1，發(fā)現(xiàn)宜機收籽粒的玉米品種比較優(yōu)良的植株性狀組合為：雄穗分枝數(shù)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(chǎn)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(shù)、軸粗、出籽率、千粒重和產(chǎn)量之間無顯著性差異。國審玉米品種的穗長和行粒數(shù)明顯比其他類型玉米品種的穗長和行粒數(shù)小，穗長最小為13.19 cm，平均＜15 cm，行粒數(shù)最小24.6粒，平均約29粒，省審品種的穗長和行粒數(shù)分別為16.02 cm、29.4粒，未通過審定品種的穗長和行粒數(shù)分別為16.54 cm、31.7粒。國審玉米品種的平均軸粗和產(chǎn)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(shù)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(shù)分別為4.89 cm和16.7行，省審玉米的穗粗和穗行數(shù)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(shù)分別為4.55 cm和11.3行，穗粗的變異系數(shù)均＜6%，國審玉米品種穗行數(shù)的變異系數(shù)為9.33%，省審和未通過審定品種穗行數(shù)的變異系數(shù)分別為23.11%和18.21%，這說明國審玉米品種的穗行數(shù)更趨于一致性。不同參試類型玉米品種穗粒重的變異系數(shù)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(chǎn)量性狀表現(xiàn)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(chǎn)量較高。

2.3? 不同類型參試玉米品種農(nóng)藝性狀的相關性分析和通徑分析

根據(jù)不同參試玉米品種各農(nóng)藝性狀間的相關性分析結(jié)果，選取相互間相關性較高的農(nóng)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(shù)呈顯著負相關（r=-0.444^*）；籽粒損失量與株高、穗位高、穗行數(shù)和產(chǎn)量呈極顯著負相關關系，相關系數(shù)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(shù)相互之間極顯著正相關，株高、穗位高分別與產(chǎn)量呈顯著正相關關系（r=0.516^*和r=0.518^*），穗行數(shù)與穗粗以及穗粒重與穗長、行粒數(shù)之間呈極顯著正相關關系。株高、穗粗、穗行數(shù)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(jù)相關性分析結(jié)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(nóng)藝性狀作為自變量，進行逐步回歸分析，刪除直接通徑系數(shù)絕對值＜0.5的性狀。由表7可知，籽粒含雜率、行粒數(shù)、株高、穗粗和生育期對收獲籽粒含水量的直接通徑系數(shù)均為負值，雄穗分枝數(shù)、穗行數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量、出苗期和吐絲期對收獲籽粒含水量的直接通徑系數(shù)為正值，因受其他農(nóng)藝性狀對這些農(nóng)藝性狀影響的間接作用，導致籽粒含雜率、行粒數(shù)、產(chǎn)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(shù)、株高、穗粗對收獲籽粒含水量具有不顯著負效應，穗行數(shù)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(shù)和生育期對籽粒損失量的直接通徑系數(shù)均為正值，而雄穗分枝數(shù)、穗位高、穗行數(shù)、穗粒重、產(chǎn)量、出苗期和吐絲期對籽粒損失量的直接通徑系數(shù)均為負值，同樣因受其他農(nóng)藝性狀對這些農(nóng)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(shù)對籽粒損失量具有極顯著負效應，穗粗和產(chǎn)量的顯著負效應分別為0.435和0.530。

3? 討論與結(jié)論

黃淮海小麥—玉米一年兩作區(qū)是我國重要的糧—糧輪作模式區(qū)域，黃淮海平原將是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的先行區(qū)域。在此區(qū)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(qū)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(nèi)容。通過對本試驗結(jié)果的綜合分析，發(fā)現(xiàn)機收籽粒型玉米品種的優(yōu)異農(nóng)藝性狀組合為：物候期表現(xiàn)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(xiàn)為雄穗分枝數(shù)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(chǎn)量性狀表現(xiàn)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(chǎn)量較高；機收性狀表現(xiàn)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(nóng)藝性狀與前人的研究結(jié)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(zhì)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(tài)變化與莖稈、穗軸直徑、雄穗分枝數(shù)、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(jié)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(jié)果表明，不同參試玉米品種的株高、穗位高、穗粗、穗行數(shù)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(jié)合通徑分析結(jié)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(shù)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(shù)對籽粒損失量具有極顯著負效應，穗粗和產(chǎn)量具有顯著負效應。張向前等研究認為，產(chǎn)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(fā)展^[22]。馮勇等研究認為，相同熟期組內(nèi)，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(nóng)藝性狀歸結(jié)為出苗期、吐絲期、生育期、株高、雄穗分枝數(shù)、穗位高、穗粗、穗行數(shù)、穗粒重和產(chǎn)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(zhì)資源這些農(nóng)藝性狀的篩選。

致謝：特別感謝時任周口市農(nóng)業(yè)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！

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