趙瑞霞，石海波，梁紅偉，李惠智，李 強(qiáng)，鄒 菲，張 靜，張來(lái)厚，魏淑麗，侯旭光

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古 扎蘭屯 162650）

大興安嶺嶺東溫涼區(qū)是指內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市的扎蘭屯市、阿榮旗、莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗和鄂倫春旗東南部。該區(qū)無(wú)霜期100～130 d，年≥10℃活動(dòng)積溫1 800～2 500℃，年降水量440～480 mm，熱量不足，生長(zhǎng)期短，前期降水少，后期降水多，常發(fā)生春旱秋澇。耕地多為漫崗地，部分為平地，土壤有黑土、灰棕壤土和草甸土等。土層薄，土地肥沃，有機(jī)質(zhì)含量4%～8%，地下水資源豐富[1-2]。玉米年種植面積30 萬(wàn)～50 萬(wàn)hm2，單產(chǎn)3 750～5 250 kg/hm2，品種以極早熟、早熟和中早熟為主，是呼倫貝爾市主要玉米種植區(qū)。

大興安嶺嶺東溫涼區(qū)的玉米種植以雨養(yǎng)旱作為主，戶均種植面積較大，田間管理較為粗放，越區(qū)種植較為普遍，全程機(jī)械化作業(yè)水平有待提高[3]，籽粒直收需要技術(shù)支撐[4]。玉米機(jī)械粒收是當(dāng)前轉(zhuǎn)變玉米生產(chǎn)方式、解決生產(chǎn)成本過(guò)高、提高玉米競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化作業(yè)的重要途徑[4-6]。2017年以來(lái)，科研人員在嶺東溫涼區(qū)系統(tǒng)地開(kāi)展了玉米宜機(jī)械粒收品種篩選、機(jī)械粒收質(zhì)量研究、配套栽培技術(shù)集成與示范等試驗(yàn)，研究分析了氣象因素、籽粒含水率、收獲質(zhì)量間的關(guān)系，以確立玉米機(jī)械粒收品種評(píng)價(jià)指標(biāo)，篩選適宜當(dāng)?shù)胤N植的機(jī)械粒收品種，為機(jī)械粒收技術(shù)的應(yīng)用和機(jī)械粒收品種選用提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在內(nèi)蒙古扎蘭屯市中和鎮(zhèn)呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地，北緯47°40′，東經(jīng)122°36′。土壤為暗棕壤土，有機(jī)質(zhì)含量4.4%，全氮、全磷、全鉀含量分別為2.3、0.9、21.4 mg/kg。

1.2 供試品種

每年的參試品種是從近幾年國(guó)家、內(nèi)蒙古審（認(rèn)）定和備案登記的玉米新品種中，按照生育期、收獲期籽粒水分、產(chǎn)量、綜合抗性等指標(biāo)，初步篩選出一批較適宜當(dāng)?shù)胤N植的機(jī)械粒收品種，2017—2019年3年共計(jì)70個(gè)品次（表1），德美亞1號(hào)為CK。

表1 2017—2019年嶺東溫涼區(qū)品種鑒選試驗(yàn)參試品種

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，2～3次重復(fù)，小區(qū)面積30 m2，6行區(qū)，種植密度82 500株/hm2。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 氣象數(shù)據(jù) 每年4月15日—10月31日逐日最高溫、最低溫、降雨量、日照時(shí)數(shù)由扎蘭屯氣象站提供。

1.4.2 測(cè)產(chǎn)方法 每小區(qū)收中間4行，調(diào)查收獲面積內(nèi)的總株數(shù)、雙穗數(shù)、空稈數(shù)、落穗數(shù)、倒伏倒折株數(shù)；人工摘穗后即刻采用小區(qū)脫粒機(jī)脫粒，測(cè)定粒鮮重、破損粒重、籽粒含水率；隨機(jī)取樣本1 kg，人工揀出破碎籽粒、雜質(zhì)，分別稱重，計(jì)算破碎率、雜質(zhì)率；產(chǎn)量按14%標(biāo)準(zhǔn)水分折算。

計(jì)算公式如下

1.4.3 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理與分析采用Microsoft Exele 2013、SPSS 21.0 和Sigmaplot 12.5 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象因素對(duì)籽粒含水率的影響

2.1.1 參試品種籽粒含水率 由表2可知，收獲時(shí)各品種籽粒含水率3年平均為29.0%，區(qū)間22.2%～35.8%，籽粒含水率總體偏高；2017年、2018年各品種籽粒含水率均值分別為30.0%、30.4%，比2019年的26.2%分別高3.8、4.2個(gè)百分點(diǎn)，年際間籽粒含水率差異較大；2018年成熟后站稈天數(shù)25.6 d，比2017年、2019年多10 d 左右，但含水率為3年最高，說(shuō)明熟后站稈晾曬時(shí)間并不是影響籽粒脫水的主要因素。

表2 2017—2019年參試品種收獲期籽粒含水率

2.1.2 參試品種籽粒含水率分布 由表3可知，籽粒含水率為22.1%～25.0%的品種占14.3%，且主要集中在2019年；籽粒含水率為25.1%～28.0%的品種占25.7%；籽粒含水率為28.1%～30.0%的品種占20.0%；籽粒含水率為30.1%～35.0%的品種占38.6%，可在當(dāng)?shù)胤N植但不適宜機(jī)械粒收；籽粒含水率＞35.0%的品種不適宜當(dāng)?shù)胤N植。

表3 2017—2019年參試品種籽粒含水率分布

2.1.3 氣象因素對(duì)籽粒含水率、品種熟期的影響 由表4可知，降雨主要集中在6—8月，這3個(gè)月的降雨量約占4月15日—10月15日總量的73.5%；9月3年平均降雨量61.7 mm，但年際間差異大，2018年9月降雨量136.5 mm，是2019年的47倍。

通過(guò)對(duì)年際間氣象因素分析可知，2019年9月降雨量為2.9 mm，降雨日數(shù)只有2 d，日照時(shí)數(shù)達(dá)9.7 h/d，日均溫度15℃，利于籽粒脫水，平均籽粒含水率為3年最低（26.2%）。2017年9月降雨主要在上中旬，下旬雨水少，降雨量為45.7 mm，降雨日數(shù)為15 d/月，日照時(shí)數(shù)為6.6 h/d，日均溫度12.7℃；而2018年9月降雨量為136.5 mm，上旬降雨78.1 mm、下旬降雨57.0 mm，降雨日數(shù)為13 d/月，日照時(shí)數(shù)為7.0 h/d，日均溫度13.7℃，對(duì)玉米籽粒脫水十分不利。可見(jiàn)，9月降雨量大、降雨日數(shù)多、日照時(shí)數(shù)少、氣溫低，均不利于籽粒脫水，收獲期籽粒含水率偏高。當(dāng)?shù)?月正值玉米成熟、籽粒脫水的重要時(shí)期，降雨量、降雨日數(shù)、日照時(shí)數(shù)的多寡是影響玉米籽粒脫水的主要因素。

日均氣溫在4月下旬上升到10℃以上，5月達(dá)到15℃以上，7月氣溫最高，6、8月20℃左右，9月中下旬初霜，10月上旬日均氣溫迅速降到10℃以下。因此，當(dāng)?shù)匾鶕?jù)春季氣溫、地溫、墑情，及時(shí)在4月底至5月上旬進(jìn)行播種，種植的玉米品種應(yīng)在9月中旬達(dá)到成熟。春季低溫多墑、秋季降溫劇烈，選用適宜熟期的玉米品種直接影響當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)量和商品品質(zhì)。

表4 2017—2019年玉米播種前至收獲階段氣象要素

2.2 籽粒含水率對(duì)機(jī)械粒收質(zhì)量的影響

2.2.1 機(jī)械粒收質(zhì)量性狀 《玉米收獲機(jī)械技術(shù)條件（GB/T 21962—2008）》[7]中規(guī)定，玉米機(jī)械收獲籽粒的質(zhì)量指標(biāo)為籽粒破碎率≤5%、雜質(zhì)率≤3%、田間損失率≤5%。對(duì)2017—2019年機(jī)械粒收質(zhì)量性狀進(jìn)行匯總（表5），2017年、2018年籽粒含水率均值分別為29.95%、30.37%，籽粒破碎率均值分別為7.76%、6.00%，均未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；2019年籽粒含水率均值為26.15%，籽粒破碎率均值1.65%，顯著低于國(guó)標(biāo)5%；3年雜質(zhì)率均值均小于1.0%，低于國(guó)標(biāo)中≤3%的標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)械粒收的田間產(chǎn)量損失率高低有品種自身原因，也與機(jī)械性能和操作質(zhì)量有關(guān)系。一般落穗籽粒重占總產(chǎn)量損失量的72.29%[4]，落穗損失大于落粒。在病蟲(chóng)害防治及時(shí)或發(fā)生較輕時(shí)，因玉米螟和穗柄病害造成的落穗現(xiàn)象很少，就品種而言，收獲期倒伏、倒折是造成落穗的主要原因[4，8]。由表5可知，收獲期倒伏倒折率之和3年均值為2.79%，其中2019年倒伏倒折率均值為5.13%，最高達(dá)到59.6%，在機(jī)械粒收過(guò)程中因倒伏、倒折造成的田間損失率明顯偏高。

表5 玉米籽粒含水率和收獲質(zhì)量性狀結(jié)果 單位：%

目前GB/T 21962—2008 中無(wú)籽粒破損率這項(xiàng)指標(biāo)，屬于田間不可見(jiàn)損失。本試驗(yàn)結(jié)果表明，籽粒破損率3年平均為0.61%，最高達(dá)2.3%，相當(dāng)于損失產(chǎn)量271.5 kg/hm2。在機(jī)械粒收品種試驗(yàn)、品種篩選時(shí)，籽粒破損率可作為一項(xiàng)參考指標(biāo)。

2.2.2 籽粒含水率與機(jī)械粒收質(zhì)量性狀的關(guān)系 由表6可知，籽粒含水率與破碎率、破損率均呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），籽粒含水率是影響玉米機(jī)械粒收質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

表6 籽粒含水率與收獲質(zhì)量性狀的相關(guān)性

由圖1可知，破碎率（Y）與籽粒含水率（X）呈一元二次函數(shù)關(guān)系：Y=0.096 5X2-4.628 7X+57.402 3（R2=0.554 4），籽粒含水率在23.0%～25.0%時(shí)，破碎率最低（≤2.0%）；當(dāng)籽粒含水率＜29.6%時(shí)，破碎率＜5.0%；籽粒含水率＞29.7%時(shí)，破碎率快速升高，適宜的籽粒含水率是降低破碎率的關(guān)鍵。

由圖2可知，破損率（Y）與籽粒含水率（X）也呈一元二次函數(shù)關(guān)系：Y=0.009 4X2-0.470 0X+6.201 4（R2=0.348 1），籽粒含水率在＜29.3%時(shí)，破損率＜0.5%，可忽略不計(jì)；之后破損率隨籽粒含水率的增加快速增加，當(dāng)籽粒含水率為33.5%時(shí)，破損率達(dá)到1.0%；籽粒含水率為38.4%時(shí)，破損率達(dá)到2.0%以上。因此，籽粒含水率在30%以上時(shí)就不適宜機(jī)械粒收。

綜合破碎率、破損率與含水率的關(guān)系，收獲時(shí)籽粒含水率30.0%是臨界值，當(dāng)籽粒含水率＜30.0%時(shí)，機(jī)械粒收最主要的質(zhì)量性狀破碎率指標(biāo)值符合國(guó)標(biāo)，破損率可忽略；籽粒含水率＞30.0%時(shí)，破碎率＞5.0%，并增大了不可見(jiàn)損失的破損率，不符合機(jī)械粒收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；籽粒含水率在23.0%～25.0%時(shí)收獲質(zhì)量最佳。

2.3 籽粒含水率與生育期的關(guān)系

由表6可知，籽粒含水率與生育期呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），隨著生育期天數(shù)的增加，籽粒含水率顯著增大，品種生育期偏長(zhǎng)是籽粒含水率高的主要原因。由圖3可知，籽粒含水率（Y）與生育期（X）呈一元二次函數(shù)關(guān)系：Y=0.014 1X2-3.085 5X+195.951 1（R2=0.201 2），生育期＜117 d，籽粒含水率＜28.0%。大興安嶺嶺東溫涼區(qū)機(jī)械粒收品種應(yīng)選擇極早熟、早熟的品種，中早熟品種不宜作為機(jī)械粒收品種。

由表6可知，籽粒含水率與成熟至收獲的天數(shù)之間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中2017年、2018年呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）。成熟后延后收獲可降低籽粒含水率，但受年際間成熟前后氣候條件影響較大。

籽粒含水率降低速度也受品種熟期影響。由表7可知，生育期108～119 d的9個(gè)早熟、極早熟品種，成熟至收獲天數(shù)平均31.8 d，籽粒含水率平均27.4%；生育期121～131 d的15個(gè)中早熟品種，成熟至收獲天數(shù)平均21.9 d，籽粒含水率平均32.1%。早熟品種較中早熟品種多了10 d 時(shí)間脫水，含水率降到適合粒收的水平。

表7 2018年不同熟期品種成熟至收獲間隔天數(shù)與含水率關(guān)系

2.4 籽粒含水率與產(chǎn)量的關(guān)系

由表6可知，籽粒含水率與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。由圖4可知，產(chǎn)量（Y）與籽粒含水率（X）符合一元二次函數(shù)關(guān)系：Y=0.443 8X2-12.986 1X+676.591 4（R2=0.231 4）。相對(duì)晚熟的品種生育期偏長(zhǎng)，雖具有較大的產(chǎn)量潛力，但不宜作為機(jī)械粒收品種，從中選出脫水快、適宜機(jī)械粒收的品種難度很大。

2.5 適宜機(jī)械粒收品種篩選

2.5.1 品種初步分類 利用收獲期籽粒含水率、產(chǎn)量?jī)蓚€(gè)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行雙向平均作圖，可將試驗(yàn)品種初步分為4 類：位于第Ⅱ象限的品種籽粒含水率低于參試品種平均值、單產(chǎn)高于參試品種平均值，適宜機(jī)械粒收；位于第Ⅲ象限的品種2個(gè)性狀平均值均低于參試品種平均值，較適宜機(jī)械粒收；位于第Ⅰ象限品種的2個(gè)性狀高于參試品種平均值，為適宜機(jī)械穗收的高產(chǎn)品種；位于第Ⅳ象限品種的籽粒含水率高于參試品種平均值、單產(chǎn)低于參試品種平均值，為不適宜當(dāng)?shù)胤N植品種。

對(duì)2017—2019年供試品種進(jìn)行分析（圖5），位于第Ⅱ象限的宜機(jī)械粒收品種12個(gè)（次），只占17.1%；位于第Ⅲ象限的品種23個(gè)（次），占32.9%；第Ⅰ象限的品種24個(gè)（次），占34.3%，第Ⅳ象限的品種11個(gè)（次），占15.7%。

2.5.2 粒收品種推薦 在品種初步分類的基礎(chǔ)上，以2年穩(wěn)定在同一象限為主，兼顧與機(jī)械粒收密切相關(guān)的性狀，并考慮極早熟、早熟機(jī)械粒收品種少之又少的現(xiàn)實(shí)，可適當(dāng)放寬推薦條件為一年在Ⅱ象限、另一年在Ⅲ或Ⅰ象限（表8）。

2.5.2.1 適宜粒收品種 德美亞1號(hào)（CK）是嶺東南種植面積較大、適宜機(jī)械粒收品種，2017、2019年位于第Ⅱ象限，3年收獲時(shí)籽粒含水率平均為26.8%、單產(chǎn)9 818.5 kg/hm2、生育期111.3 d。

利合228 兩年位于第Ⅱ象限，籽粒含水率平均為28.3%，比CK高1.5個(gè)百分點(diǎn)；產(chǎn)量11 164.0 kg/hm2，較CK增產(chǎn)13.7%，為適宜當(dāng)?shù)胤N植的機(jī)械粒收品種。

J6518一年位于第Ⅱ象限，一年位于第Ⅲ象限，籽粒含水率24.6%，比CK低2.2個(gè)百分點(diǎn)；產(chǎn)量10 518.0 kg/hm2，較CK增產(chǎn)7.1%，可作為機(jī)械粒收品種在當(dāng)?shù)胤N植。

仁合319一年位于第Ⅱ象限，一年位于第Ⅰ象限，籽粒含水率27.3%，比CK高0.5個(gè)百分點(diǎn)；產(chǎn)量11 664.0 kg/hm2，較CK增產(chǎn)18.8%，也可作為機(jī)械粒收品種在當(dāng)?shù)胤N植。

2.5.2.2 較適宜粒收品種 38P05 雖然3年籽粒含水率平均值較CK低1.4個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)量較CK增產(chǎn)2.1%，但2年位于第Ⅲ象限，表明其2年產(chǎn)量、含水率均低于參試品種平均值，屬于較適宜機(jī)械粒收品種。

MC1002 兩年位于第Ⅲ象限，法爾利1010 一年位于第Ⅲ象限、一年位于第Ⅱ象限，這2個(gè)品種的籽粒含水率較德美亞1號(hào)（CK）低2.1、2.0個(gè)百分點(diǎn)，產(chǎn)量較CK減產(chǎn)9.8%、3.2%。上述3個(gè)品種表現(xiàn)為早熟、脫水快，可以作為較適宜機(jī)械粒收品種在熱量資源相對(duì)較低地區(qū)或本地區(qū)搭配種植。

2.5.2.3 高產(chǎn)品種 C1563、A2636、C1220、科沃9106、豐墾139 兩年位于第Ⅰ象限，籽粒含水率在30%以上，較CK增產(chǎn)9.0%以上，適合在熱量資源更好的地區(qū)種植。

表8 嶺東溫涼區(qū)適宜機(jī)械粒收品種篩選結(jié)果

2.5.2.4 繼續(xù)參試品種 A6565 兩年位于第Ⅱ象限，因2017年破碎率高于5.0%，2020年繼續(xù)測(cè)試；只參加1年試驗(yàn)、表現(xiàn)較好、2020年繼續(xù)測(cè)試的品種有5個(gè)：包括產(chǎn)量高于參試品種平均值、籽粒含水率低于參試品種平均值的R7005、金穗3599，籽粒含水率、產(chǎn)量均高于參試品種平均值的克玉19、德美亞3號(hào)、洲玉98。

3 結(jié)論與討論

3年參試品種收獲期籽粒含水率均值為29.0%，比內(nèi)蒙古赤峰市、通遼市、包頭市，黑龍江省第1～第3積溫帶，吉林省、遼寧省、新疆北部、北京市等地粒收品種試驗(yàn)的收獲期籽粒含水率都高[9-14]，3年收獲期籽粒含水率≤25.0%的品種只有10個(gè)，占總樣本量的14.3%。嶺東溫涼區(qū)氣候冷涼、積溫有限，而目前已審定玉米品種中極早熟、早熟品種較少，篩選適合機(jī)械粒收品種的難度增大。

嶺東溫涼區(qū)9月正值玉米成熟、籽粒脫水的重要時(shí)期，降雨分布、降雨量、降雨天數(shù)、大氣濕度、日照時(shí)數(shù)是影響玉米籽粒脫水的主要因素，當(dāng)?shù)?月年際間降雨?duì)顩r變化大，對(duì)機(jī)械粒收玉米品種的熟期、適宜粒收期選擇要求更高。春季低溫多墑、秋季降溫劇烈，選用適宜熟期的玉米品種直接影響到當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)量和商品品質(zhì)。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，籽粒破碎率與籽粒含水率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；籽粒含水率在23.0%～25.0% 時(shí)破碎率最低（≤2.0%），而國(guó)內(nèi)外學(xué)者[2，15-19]普遍認(rèn)為，含水率在18.0%～23.0%時(shí)收獲籽粒破碎率最低，而當(dāng)?shù)厥斋@時(shí)籽粒含水率≤23.0%品種僅2個(gè)。當(dāng)籽粒含水率＞29.7%時(shí)，破碎率＞5.0%，且快速升高，適宜的籽粒含水率是降低破碎率的關(guān)鍵。

破損率與籽粒含水率也呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，籽粒含水率在＜29.3%時(shí)，破損率＜0.5%，可忽略不計(jì)；當(dāng)籽粒含水率＞33.5%時(shí)，破損率達(dá)到1.0%以上。籽粒含水率在30%以上時(shí)就不適宜機(jī)械粒收，否則機(jī)械粒收過(guò)程中無(wú)法調(diào)查的破損率明顯增大，此結(jié)論與馮勇等[20]的研究結(jié)果相近。

籽粒含水率與生育期、產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與成熟后延后收獲天數(shù)呈負(fù)相關(guān)。品種生育期偏長(zhǎng)是籽粒含水率高的主要原因，延后收獲可降低籽粒含水率，但受氣候條件影響較大，選擇、選育適宜熟期品種是重點(diǎn)。結(jié)合本地區(qū)光、溫、水、土資源，當(dāng)?shù)剡m宜機(jī)械粒收品種的熟期應(yīng)該控制在需≥10℃的活動(dòng)積溫2 300℃以內(nèi)。

綜合收獲時(shí)籽粒含水率、產(chǎn)量及機(jī)械粒收質(zhì)量指標(biāo)，3年試驗(yàn)篩選出適宜嶺東溫涼區(qū)種植的機(jī)械粒收品種有德美亞1號(hào)、J6518、利合228、仁合319，共同特點(diǎn)是早熟、耐密、抗倒、產(chǎn)量高、脫水快，收獲期籽粒含水率24.6%～28.3%、產(chǎn)量9 800～11 000 kg/hm2、破碎率2.0%～2.9%、破損率0.3%～0.5%、雜質(zhì)率0.3%～0.4%、倒伏倒折率0.3%～0.5%。