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(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/國(guó)家玉米改良中心河北分中心， 河北 保定 071001)

玉米是我國(guó)種植面積最大、總產(chǎn)量最高的糧食作物[1]。隨著畜牧業(yè)和玉米深加工業(yè)的發(fā)展，玉米作為糧經(jīng)飼兼用作物需求量日趨增加[2]。但是我國(guó)農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)和農(nóng)業(yè)合作社等農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體的出現(xiàn)以及農(nóng)村勞動(dòng)力不斷轉(zhuǎn)向二三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，農(nóng)村勞動(dòng)力變得越來越少，玉米生產(chǎn)成本隨之增加[3-5]。同時(shí)收獲后的果穗籽粒含水量過高，給貯存、運(yùn)輸?shù)葞砝щy,出現(xiàn)穗萌或籽粒霉?fàn)€等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量及籽粒商品性[6]，為提高玉米生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)玉米生產(chǎn)技術(shù)體系的發(fā)展和完善，玉米籽粒機(jī)械化收獲已成為今后發(fā)展的主要方向。

玉米生理成熟期籽粒含水量和后期脫水速率是影響玉米機(jī)械化收獲的重要因素，影響著玉米儲(chǔ)藏、運(yùn)輸及再加工等環(huán)節(jié)。前人研究結(jié)果表明，不同玉米品種成熟期籽粒含水量差異較大，同時(shí)成熟期籽粒含水量受品種性狀和氣候條件的影響[7-9]，籽粒脫水速率大小與生理成熟早晚無明顯相關(guān)，受生理成熟時(shí)含水量影響較大[10]。

每年國(guó)家或各省審定大量玉米新品種，但能夠適宜機(jī)械化籽粒收獲的品種較少，其原因是玉米種質(zhì)資源缺乏，創(chuàng)制和拓寬新的玉米種質(zhì)資源，以滿足選育機(jī)收品種的需要，成為當(dāng)前育種者亟待解決的問題。本試驗(yàn)以69份來自不同雜種優(yōu)勢(shì)群的玉米自交系為材料，以探針?biāo)謨x測(cè)定法和烘箱法測(cè)定成熟期籽粒含水量，旨在探索快速測(cè)定自交系籽粒含水量的方法，篩選出成熟期籽粒含水量低的自交系，為選育適合機(jī)收籽粒的玉米新品種提供新的種質(zhì)資源。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)材料由國(guó)家玉米改良中心河北分中心提供，選用河北農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米育種研究室選育及常用的來自不同雜種優(yōu)勢(shì)群的69份玉米自交系(見表1)。

1.2 田間設(shè)計(jì)

分別于2016年、2017年種植于國(guó)家玉米改良中心河北分中心試驗(yàn)田；采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，行長(zhǎng)4 m，行距55 cm，株距18 cm，田間管理同大田管理水平。

1.3 測(cè)定方法和數(shù)據(jù)處理

1.3.1 玉米籽粒含水量測(cè)定方法

本試驗(yàn)采用2種方法：電子水分儀測(cè)定法和烘干法。生理成熟期取樣，09:00時(shí)以后，每自交系取整齊一致的3個(gè)果穗，剝開苞葉，將水分測(cè)定儀(廠家型號(hào)：Protimeter BLD 5604)的探針垂直插入籽粒間隙，測(cè)量果穗上、中、下3個(gè)部位的籽粒含水量，求均值，并設(shè)3次重復(fù)。測(cè)完后迅速將果穗裝袋、編號(hào)并帶入實(shí)驗(yàn)室，手工脫粒后稱取籽粒鮮重，迅速將材料轉(zhuǎn)移至烘箱，80 ℃下烘干，直至籽粒干重烘至恒重時(shí)稱重，計(jì)算籽粒含水量。

籽粒含水量(%)=(籽粒鮮重-籽粒干重)/籽粒鮮重×100%

表1 自交系名稱及所屬類群

類群自交系類群自交系NSSHM1二環(huán)系農(nóng)系5339PH6982農(nóng)系5340農(nóng)系1343農(nóng)系5341SSPH6WC農(nóng)系5323農(nóng)系5980農(nóng)系5343國(guó)內(nèi)瑞德農(nóng)系461農(nóng)系534447-12農(nóng)系5347H58農(nóng)系4596廊系1-1農(nóng)系4597農(nóng)系608農(nóng)系4598農(nóng)系523農(nóng)系4599農(nóng)系525農(nóng)系4600農(nóng)系597農(nóng)系4601農(nóng)系465農(nóng)系4602農(nóng)系485農(nóng)系4618農(nóng)系882農(nóng)系4603農(nóng)系1571農(nóng)系4604農(nóng)系495農(nóng)系4631農(nóng)系1335農(nóng)系4634農(nóng)系8568農(nóng)系4633農(nóng)系606農(nóng)系4639農(nóng)系1339農(nóng)系5380農(nóng)系6415農(nóng)系5393塘四平頭S121農(nóng)5395系農(nóng)系972農(nóng)系5403農(nóng)系J72農(nóng)系5406京2416農(nóng)系5365C413-1zh14AP72農(nóng)系1341二環(huán)系農(nóng)系5336農(nóng)系1351農(nóng)系5350農(nóng)系1345農(nóng)系5322農(nóng)系1347農(nóng)系5324農(nóng)系1334農(nóng)系5325農(nóng)系1355農(nóng)系5326

1.3.2 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)圖表采用Excel軟件進(jìn)行計(jì)算和作圖，使用SPSS軟件對(duì)成熟期籽粒含水量進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果分析

2.1 電子水分儀測(cè)定法和烘干法的相關(guān)性分析

本試驗(yàn)采用2種方法測(cè)定籽粒含水量，利用2種方法2年1點(diǎn)的數(shù)據(jù)建立真實(shí)的水分讀數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線。從圖1可以看出，2種方法呈線性相關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)曲線y=0.749x+10.56，R2=0.568，相關(guān)性較小。采用傳統(tǒng)的烘干法測(cè)定的籽粒含水量，數(shù)據(jù)較精確，電子水分儀測(cè)定的含水量存在一定誤差。

圖1 電子水分儀法和烘干法測(cè)定含水量的相關(guān)性曲線

2.2 成熟期籽粒含水量年份間差異分析

2.2.1 電子水分儀測(cè)定法2年試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

從表2可以看出：在成熟期玉米自交系籽粒含水量差異性顯著，各自交系在不同年份間籽粒含水量差異性極顯著。不同年份、不同自交系之間差異極顯著，研究結(jié)果表明，由于氣候因素影響，玉米籽粒成熟期含水量差異較大。

表2 電子水分儀測(cè)定籽粒含水量的方差分析

來源自由度均方F顯著性年份1268.01257.7140重復(fù)226.2615.6550.004自交系68127.71727.5030重復(fù)×自交系1364.3110.9280.664年份×自交系6876.02416.3710

2.2.2 烘干法2年試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

由表3可以看出:不同年份間自交系成熟期籽粒含水量差異性顯著，不同自交系同年度重復(fù)間成熟期籽粒含水量差異不顯著。結(jié)果表明，由于2年間氣候因素的影響，玉米成熟期籽粒含水量差異較大。

表3 烘干法測(cè)定籽粒含水量的方差分析

來源自由度均方F顯著性年份11.6386.9290.009重復(fù)26.5012.750.048自交系682.2030.9320.614重復(fù)×自交系1362.3010.9730.562年份×自交系682.1490.9090.662

2.3 不同自交系成熟期籽粒含水量差異分析

烘干法測(cè)定結(jié)果顯示，塘四平頭類群中有5個(gè)自交系的含水量在26%～42%之間，平均含水量在35%左右，只有農(nóng)單156父本農(nóng)系972的含水量為26%，符合夏玉米籽粒含水量≤28%的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)瑞德類群中有18個(gè)自交系的含水量在20%～43%，平均含水量為33%左右，其中農(nóng)系485和農(nóng)系6415的含水量在28%以下，含水量分別是27.32%、27.88%。美國(guó)雜交種二環(huán)系類群中39個(gè)自交系的含水量在23%～40%，平均含水量為31%，其中農(nóng)系5350、農(nóng)系5341、農(nóng)系4596、農(nóng)系4597、農(nóng)系4598、農(nóng)系4600、農(nóng)系4601、農(nóng)系4602、農(nóng)系4603、農(nóng)系4604、農(nóng)系4631、zh 14、農(nóng)系1341的含水量為30%以下，含水量分別是29.45%、29.32%、27.02%、23.77%、23.43%、28.35%、24.14%、29.27%、23.09%、25.54%、22.42%、28.26%、21.08%。

由表4可以看出，有23個(gè)自交系2年內(nèi)含水量差值低于5%，其中國(guó)內(nèi)瑞德群連續(xù)2年進(jìn)行成熟期含水量測(cè)定的18個(gè)自交系中，有5個(gè)自交系的含水量差值低于5%，成熟期含水量穩(wěn)定自交系占總的27.78%；塘四平頭連續(xù)2年進(jìn)行成熟期含水量測(cè)定的共有6個(gè)自交系，有2個(gè)自交系的含水量連續(xù)2年的差值低于5%，成熟期含水量穩(wěn)定自交系占總的33.33%；雜交種二環(huán)系連續(xù)2年進(jìn)行成熟期含水量測(cè)定的共有40個(gè)自交系，有14個(gè)自交系的含水量連續(xù)2年的差值低于5%，成熟期含水量穩(wěn)定自交系占總的35%。

表4 2年份籽粒含水量差值≤5%的自交系

類群自交系差值二環(huán)系農(nóng)系45961.03農(nóng)系46003.59農(nóng)系46023.25農(nóng)系46032.32農(nóng)系46344.41農(nóng)系53804.98農(nóng)系53933.29農(nóng)系54034.17農(nóng)系53651.95zh144.64農(nóng)系13411.96農(nóng)系13513.33農(nóng)系13343.48農(nóng)系13550.55NSS農(nóng)系13433.81SS154母本3.41農(nóng)系4611.14廊系1-12.44國(guó)內(nèi)瑞德農(nóng)系6084.46農(nóng)系13391.33農(nóng)系64150.11塘四平頭農(nóng)系9721.39農(nóng)系J724.30

2.4 不同雜種優(yōu)勢(shì)群自交系籽粒含水量差異分析

基于烘干法對(duì)不同雜種優(yōu)勢(shì)群間自交系成熟期籽粒含水量進(jìn)行方差分析(表5)，結(jié)果表明，塘四平頭群方差最大，水分間離散程度大；NSS和國(guó)內(nèi)瑞德方差相對(duì)較小；SS和二環(huán)系方差最小，離散程度低，成熟期含水量差異較小。對(duì)不同雜種優(yōu)勢(shì)群進(jìn)行多重比較表明，NSS，國(guó)內(nèi)瑞德分別與其他4個(gè)類群間存在顯著性差異；塘四平頭、SS與二環(huán)系之間差異不顯著，與其他2個(gè)類群間存在顯著性差異。

表5 不同雜種優(yōu)勢(shì)群間的顯著性分析

類群樣本容量方差差異性NSS351.80161.0054aSS215.382195.7159b國(guó)內(nèi)瑞德1842.8828817.9769c塘四平頭6103.19542.9004b二環(huán)系4023.82341.4464b

注：表中不同小寫字母表示處理間差異顯著(p<0.05)。

3 討論與結(jié)論

3.1 玉米自交系成熟期籽粒含水量的測(cè)定方法

種子含水量的測(cè)定有很多方法，生產(chǎn)實(shí)際中往往根據(jù)測(cè)定的目的、要求和種子自身的特性來選擇合適的測(cè)定方法。向葵[11]對(duì)探針?biāo)譁y(cè)定儀與傳統(tǒng)的烘干法進(jìn)行了比較，對(duì)整個(gè)果穗苞葉、籽粒及穗軸的含水量進(jìn)行了定期測(cè)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用探針?biāo)譁y(cè)定儀測(cè)定時(shí)，苞葉含水量對(duì)籽粒含水量的測(cè)量影響不顯著，而當(dāng)籽粒含水量介于20%至60%之間時(shí),穗軸對(duì)籽粒含水量的影響相對(duì)偏大。本試驗(yàn)采用電子水分測(cè)定儀和烘干法2種方法進(jìn)行了含水量測(cè)定，結(jié)果表明，使用水分測(cè)定儀直接測(cè)量，簡(jiǎn)單方便又不破壞籽粒，但受環(huán)境因素影響較大，存在一定誤差，烘干法測(cè)定結(jié)果比較準(zhǔn)確穩(wěn)定，但耗時(shí)費(fèi)力。

本研究認(rèn)為：水分測(cè)定儀測(cè)定法適用于田間大批量試驗(yàn)樣本的檢測(cè)，采用多重復(fù)，同穗多部位測(cè)定可減小試驗(yàn)誤差，不失為育種者選育低含水量自交系的快速方法。

3.2 玉米自交系成熟期籽粒含水量研究

玉米籽粒含水量的研究主要集中在遺傳規(guī)律、配合力分析、籽粒脫水特性、QTL定位等方面，而對(duì)種質(zhì)資源自交系的研究較少[12]。本試驗(yàn)在2年1點(diǎn)對(duì)69份玉米自交系的生理成熟期籽粒含水量進(jìn)行測(cè)定，采用多次重復(fù)試驗(yàn)，以縮小試驗(yàn)誤差，結(jié)果顯示不同年份間成熟期籽粒含水量差異較大，說明氣候因素對(duì)籽粒成熟期含水量影響較大。

本研究對(duì)不同雜種優(yōu)勢(shì)群間自交系成熟期含水量差異分析結(jié)果得出：NSS，國(guó)內(nèi)瑞德分別與其他4個(gè)類群間存在顯著性差異；塘四平頭、SS與二環(huán)系之間差異不顯著，與其他2個(gè)類群間存在顯著性差異。研究認(rèn)為不同雜種優(yōu)勢(shì)群間自交系成熟期含水量差異較大。本研究所選用的二環(huán)系多數(shù)是基于SS和NSS間雜交種選育的二環(huán)系，由于在選育過程中偏向一個(gè)類群，致使本研究結(jié)果中SS與二環(huán)系之間差異不顯著。

3.3 優(yōu)異自交系的篩選

本研究篩選出連續(xù)2年成熟期含水量低于25%，且年份間成熟期含水量穩(wěn)定的5份自交系：HM 1、PH 6982、PH 6 WC、農(nóng)系4596、農(nóng)系4603，可用于進(jìn)行易機(jī)收品種選育的種質(zhì)資源創(chuàng)制及育種應(yīng)用。