李青松，馬中義，丁貴江，梁秋華，王奇，任冬雪，穆云森，張瑩瑩，李一

（承德市農林科學院，河北 承德 067000）

目前，我國玉米生產方式正在快速向全程機械化方向轉變，但機械化收獲是實現(xiàn)全程機械化生產的瓶頸[1]。承德市玉米機收尚處于起步階段，玉米機械化收獲水平很低，已成為制約全市農機化發(fā)展的瓶頸[2]。2020 年10 月承德市農林科學院與承德市農業(yè)農村局首次聯(lián)合舉辦玉米子粒直收現(xiàn)場觀摩會，開始進行玉米子粒直收技術的推廣示范[3]。2021 年河北省玉米機收率平均為75%左右，而承德市玉米機收率僅21.35%，與全省平均水平相比存在很大差距，且基本為果穗直收。玉米子粒田間機械收獲能夠減少果穗儲運、晾曬、脫粒等作業(yè)環(huán)節(jié)，可大幅降低勞動強度和成本，還可減輕晾曬和脫粒過程中子粒的霉爛與損失，促進土地規(guī)?；鬓D，是玉米機械收獲的發(fā)展趨勢和今后玉米生產方式轉變的方向[4]。適合子粒機械直收的玉米品種是必然需求，機械粒收的關鍵是子粒脫水[5]，而市場上尤其是我國北方春玉米區(qū)多數(shù)玉米品種成熟時子粒含水量偏高，不適合機械粒收[6]。

高產、宜機收是目前對玉米品種的新要求。我國玉米生態(tài)區(qū)眾多，玉米熟期類型復雜[7]。尤其是北方春玉米區(qū)，根據(jù)生態(tài)適應區(qū)的不同，種植了多種熟期類型的品種[8]。而不同熟期類型的玉米產量水平存在一定差異[9]，適宜種植密度是保障玉米高產的重要栽培措施。有關玉米品種熟期類型與子粒脫水的關系研究，張瑩瑩等[10]以黃淮海區(qū)域7 個玉米品種為試材研究后發(fā)現(xiàn)，不同熟期品種的子粒脫水特性不同。為了評價北方春玉米區(qū)玉米品種的耐密植宜機收性，選用不同熟期類型的8 個玉米品種進行6 個水平的密度試驗，對成熟時子粒含水量、成熟后自然脫水速率、產量以及其他性狀進行比較，探討玉米品種熟期類型和種植密度對子粒脫水特性及產量的影響，篩選出適合機械粒收的高產玉米品種，并為玉米機械粒收高產品種的選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米試材為熟期不同的8 個玉米品種，分別為德美亞1 號、A6565、承單1171、富爾116、先正達408、三北5018、先玉335 和華農887。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2021 年在承德市農林科學院科技創(chuàng)新基地進行，前茬為大豆。采用兩因素裂區(qū)試驗設計，其中，品種為主區(qū)，設德美亞1 號、A6565、承單 1171、富爾 116、先正達 408、三北5018、先玉335 和華農887 計8 個水平；密度為副區(qū)，設 4.5 萬、6.0 萬、7.5 萬、9.0 萬、10.5 萬和 12.0萬株/hm2計6 個水平。小區(qū)面積30 m2（行長6.0 m，行距 0.5 m，10 行/區(qū)），3 次重復。

玉米4 月29 日播種，施種肥磷酸二銨225 kg/hm2；5 月 12 日出苗，5 月 23 日定苗；6 月 19 日用尿素600 kg/hm2追肥 1 次；9 月 27 日收獲，測產。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 品種生育特性。玉米播種后，記錄出苗期、散粉期和成熟期的時間，計算生育期天數(shù)。

1.2.2.2 子粒產量和含水量。玉米生理成熟（以子粒出現(xiàn)黑層為記載標準）后，每小區(qū)選取中間3 行，摘取全部果穗，稱量鮮重；之后，置于陰涼處自然風干。取10 個風干果穗，稱重后全部脫粒，測定子粒含水量。根據(jù)穗鮮重、風干重和子粒干重，計算產量（以14%含水量折算）。

使用PM8188-New 型谷物水分測量儀測定子粒含水量，每隔3 d 測定1 次，到玉米子粒含水量達到14%～18%時結束。計算自然脫水率：

自然脫水率=（成熟時子粒含水量-收獲時子粒含水量）/天數(shù)

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析 利用Excel 2003 和DPS 數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 玉米品種的生育特性

玉米4 月29 日播種后，均于5 月12 日出苗；成熟期最早為8 月24 日、最晚為9 月16 日，生育期104～127 d，品種間差異較大（表1）。根據(jù)生育期和生產實際，將8 個參試玉米品種分為4 個熟期類型，其中，德美亞1 號和A6565 屬極早熟品種，承單1171 屬早熟品種，富爾116、先正達408 和三北5018 屬中熟品種，先玉335 和華農887 屬中晚熟品種。各品種授粉到成熟的時間與生育期長短順序一致。

表1 參試玉米品種的生育期性狀及其熟期類型Table 1 Growth period traits and maturity types of maize varieties tested

2.2 玉米品種和種植密度與生理成熟時子粒含水量的關系

不同品種和密度玉米生理成熟時子粒含水量的方差分析結果顯示，密度對子粒含水量無顯著影響（p＞0.05），品種及其與密度互作對子粒含水量影響顯著（p＜0.01）。

生理成熟時，8 個玉米品種的子粒含水量為27.3%～29.5%，其中，極早熟品種A6565 的子粒含水量最高，與早熟品種承單1171，中熟品種先正達408和富爾116，以及中晚熟品種華農887 差異均不顯著，但顯著＞其他3 個品種；中晚熟品種先玉335 的子粒含水量最低，與極早熟品種德美亞1 號和中熟品種三北5018 差異不顯著（表2）?？梢钥闯?，玉米生理成熟時的子粒含水量與品種自身特性有關，而與品種的熟期類型無直接關系。

表2 不同品種玉米生理成熟時子粒含水量的多重比較Table 2 Multiple comparison of grain moisture content during physiological maturity of different maize varieties

2.3 玉米品種生理成熟后子粒脫水特性的比較

2.3.1 玉米生理成熟后子粒含水量的變化趨勢 因密度與玉米生理成熟時的子粒含水量相關不顯著，因此，將各品種不同密度處理在成熟后不同時間測定的含水量平均值作為該品種某一測定時間的含水量，分析其生理成熟后子粒含水量的變化。結果（圖1）顯示，8 月下旬玉米各品種生理成熟后，子粒含水量均隨時間的延長呈直線下降趨勢。

圖1 不同玉米品種生理成熟后子粒含水量的變化Fig.1 Changes in grain moisture content of different maize varieties after physiological maturity

將各品種玉米生理成熟后的天數(shù)與子粒含水量進行分析，得到子粒含水量隨成熟后天數(shù)變化的曲線方程（表3）。從時間上看，8 月下旬到9 月上旬，子粒含水量下降較快；9 月中旬到9 月底，子粒含水量下降速度變緩；從10 月開始，子粒含水量下降相對較慢，這與玉米生育后期氣溫越來越低有關。從品種上看，圖1 和直線方程斜率都反映出，極早熟品種德美亞1 號和A6565 以及早熟品種承單1171 生理成熟后子粒脫水速度較快，其次是中晚熟品種先玉335 和華農887，再次是中熟品種富爾116，中熟品種先正達408 和三北5018 自然脫水速度較慢。

表3 玉米品種子粒含水量（Y）與成熟后天數(shù)（X）的關系Table 3 Relationship between grain moisture content（Y）and days after maturity（X） of maize varieties

另外，計算各品種從生理成熟到水分降至14%時期間的自然脫水率，結果（表4）顯示，A6565 和承單1171 自然脫水速度最快，達到0.37%～0.38%/d；德美亞1 號、先玉335 和華887 次之，脫水速率均為0.30%/d；富爾116 自然脫水速率為0.26%/d；先正達408 和三北5018 自然脫水速度最慢，均為0.25%/d。各玉米品種的自然脫水速率與方程斜率趨勢一致。

表4 不同玉米品種生理成熟后子粒脫水特性的比較Table 4 Comparison of dehydration characteristics of different maize varieties after physiological maturity

2.3.2 延遲收獲與玉米子粒含水量的關系 不同熟期類型的8 個玉米品種在生理成熟時子粒含水量均未達到機收子粒含水量指標（15%～25%）[11]。為了比較延遲收獲對子粒含水量的影響，將各品種子粒含水量分別降至24%、18%和14%時的時間進行比較，結果顯示，極早熟品種德美亞1 號和A6565 在生理成熟后13～16 d（9 月上旬）含水量降至24%，在生理成熟后25～32 d（9 月下旬） 含水量降至18%；早熟品種承單1171 較極早熟品種達到各含水量的時間相應延遲8 d 左右；中熟品種和中晚熟品種較極早熟品種相應延遲 16～26 d。

北方春玉米區(qū)，玉米一般種植密度為6.00 萬～6.75 萬株/hm2，收獲期為9 月底到10 月初。收獲期，8個玉米品種的子粒含水量為14.8%～25.4%，除先正達408 外，其他7 個品種的子粒含水量均達到了機收子粒指標，也就是說，如果僅從子粒含水量來看，大部分品種可以機械粒收。如果以最適宜機收子粒含水量20%為指標[12]，在北方春玉米區(qū)不同熟期品種適宜收獲子粒的時間不同，其中，極早熟品種為9 月下旬，早熟品種為10 月上旬，中熟和中晚熟品種為10月中旬。

2.4 玉米品種種植密度與產量的關系

不同品種和密度玉米產量的方差分析結果顯示，品種、密度及其二者互作均對玉米產量具有顯著影響（p＜0.01）。

8 個玉米品種的產量為8 098～12 703 kg/hm2，指標值順序為華農 887 ＞富爾 116 ＞三北 5018 ＞承單1171＞先正達 408＞先玉 335＞A6565＞德美亞 1 號，且除A6565 與先玉335 差異不顯著外，其他品種之間差異均達到了極顯著水平（表5）。從熟期類型看，中晚熟和中熟品種的產量明顯高于極早熟品種。

表5 不同品種玉米產量的多重比較Table 5 Multiple comparison of yield of different maize varieties

6 個密度處理的玉米產量為9 677～11 209 kg/hm2，指標值順序為 7.5 萬株/hm2＞9.0 萬株/hm2＞6.0 萬株/hm2＞10.5 萬株/hm2＞4.5 萬株/hm2＞12.0 萬株/hm2，其中7.5 萬株/hm2處理與其他密度處理差異均達到了極顯著水平（表6）。9.0 萬和6.0 萬株/hm2密度處理產量較高，二者差異不顯著，但均與其他3 個密度處理差異達到了極顯著水平。10.5 萬與4.5 萬株/hm2密度處理產量差異不顯著，但二者均與12.0 萬株/hm2密度處理差異達到了極顯著水平。在北方春玉米區(qū)，玉米的適宜種植密度為6.0 萬～9.0 萬株/hm2，密度過高和過低均會影響產量的提高。

表6 不同密度玉米產量的多重比較Table 6 Multiple comparison of maize yield at different densities

品種×密度對玉米產量也具有顯著影響。將各品種不同密度下的產量進行數(shù)學模型分析，得到8 個品種密度與產量的關系方程，然后根據(jù)方程計算得到每個品種的最佳種植密度和理論產量。結果（表7）顯示，8個品種中，極早熟和早熟品種的最佳種植密度較高，為9.07 萬～10.29 萬株/hm2；中熟和中晚熟品種的最佳種植密度因品種而異，本試驗5 個品種的適宜種植密度為6.45 萬～8.56 萬株/hm2。在各自的最佳種植密度條件下，8 個品種的理論產量為8335～13579kg/hm2，其中，中晚熟品種華農887 的理論產量最高，是在密度為7.60 萬株/hm2時獲得的；極早熟品種德美亞1 號在密度高達10.21 萬株/hm2時，理論產量仍為最低；其他6個品種的理論產量為10 291～12 315 kg/hm2。

表7 不同玉米品種種植密度（x）與產量（y）的關系方程及其理論產量Table 7 Relationship equation between planting density（x）and yield（y）of different maize varieties and their theoretical yield

2.5 玉米品種類型和種植密度與最適宜收獲期的關系

極早熟和早熟品種在9 月底至10 月初收獲時子粒含水量低于中熟和中晚熟品種，具有明顯的機械粒收優(yōu)勢，但產量在常規(guī)種植密度下較中熟和中晚熟品種明顯減產。從各品種最適宜密度的理論產量看，總體趨勢是中熟和中晚熟品種的產量水平明顯高于極早熟和早熟品種。極早熟品種德美亞1 號和A6565 在各密度處理下產量水平均低于其它品種，因此不適宜在北方春玉米區(qū)的中晚熟區(qū)域種植推廣；早熟品種承單1171 在10.29 萬株/hm2密度下產量可以達到11 168 kg/hm2，與中晚熟品種先玉335 在密度7.16 萬株/hm2下的產量水平接近；5 個中熟和中晚熟品種，除華農887 產量水平較高外，其他4 個品種在各自的適宜密度下理論產量水平基本相當，差異不大。在本試驗中，極早熟品種密度增加到9.07 萬～10.21 萬株/hm2，產量水平也未達到中熟和中晚熟品種的產量水平；而早熟品種可以通過適當增加種植密度，使其產量接近或達到中熟和中晚熟品種的產量水平。

2.6 玉米品種和種植密度與抗倒性的關系

各品種成熟后，分別在子粒含水量為24%、18%和14%時調查各處理的倒伏率（表8）。8 個玉米品種的倒伏率均隨密度增大和子粒含水量降低呈逐漸增大趨勢，其中，極早熟品種德美亞1 號和A6565 以及中熟品種三北5018 的最大倒伏率（含水量14%時）為1.4%～4.8%，抗倒性好；早熟品種承單1171 和中熟品種富爾116 的最大倒伏率分別是14.0%和16.1%，較抗倒伏；中熟品種先正達408 和中晚熟品種先玉335、華農887 的最大倒伏率分別為34.9%、75.1%和58.1%，抗倒性差。

表8 不同子粒含水量時期的玉米倒伏率Table 8 Lodging rate of maize at different grain moisture content periods （%）

極早熟品種德美亞1 號和A6565 在子粒含水量適宜收獲期（9 月下旬）平均倒伏率為0%，早熟品種承單1171 在10 月上旬倒伏率為0.4%，這3 個品種可以進行機械粒收；中熟品種三北5018 在10 月中旬平均倒伏率為1.9%，可以進行機械粒收；其他4 個中熟和中晚熟品種在子粒含水量適宜收獲期（10 月中旬）田間倒伏率為9.9%～65.0%，未達到機械粒收的指標[13]。在北方春玉米區(qū)中熟和中晚熟品種種植面積較大，本試驗的5 個中熟和中晚熟品種中有4 個品種在子粒含水量適宜收獲期（10 月中旬）抗倒性未能達標?？梢钥闯?，品種抗倒性差嚴重影響北方春玉米區(qū)機械粒收的開展。

3 結論與討論

萬澤花等[14]以4 個不同熟期的夏玉米品種為試材，研究了不同熟期夏玉米品種子粒灌漿與脫水特性及其密度的效應，結果表明，玉米生理成熟時的子粒含水率與其生育期相關不顯著，早熟品種子粒后期脫水速率快。本研究以8 個不同熟期的夏玉米品種為試材，研究了不同熟期玉米品種和種植密度對子粒脫水的影響，結果表明，同一品種不同種植密度處理的成熟期子粒含水量差異不顯著，種植密度對成熟時的子粒含水量影響不大，與萬澤花等[14]的研究結果相近；品種在成熟后的天數(shù)與子粒含水率呈直線下降關系，不同品種的自然脫水速率不同；在北方春玉米區(qū)，極早熟品種適宜在9 月下旬機械粒收，早熟品種適宜在10月上旬機械粒收，中熟和中晚熟品種適宜在10 月中旬機械粒收；北方春玉米區(qū)大部分品種可以通過延遲收獲使子粒含水量達到機械粒收的指標要求，極早熟和早熟品種更具機械粒收的優(yōu)勢，但極早熟品種通過增加密度產量也達不到中熟和中晚熟品種的產量水平，而有些早熟品種可以通過適當增加密度使產量達到或接近中熟和中晚熟品種的產量水平。北方春玉米區(qū)可利用早熟品種抗倒性較好、脫水快的特點，通過適當增加種植密度代替中晚熟品種實現(xiàn)玉米子粒直收。

關于適宜品種類型和機械粒收時間的確定，李璐璐等[15]認為在黃淮海南部各類玉米品種均能滿足子粒脫水至適宜機械粒收含水率的要求，而在黃淮海北部等地區(qū)需選擇早熟和子粒脫水快的適宜品種實現(xiàn)機械粒收，這與本試驗得出的早熟品種適當增加密度較中晚熟品種機械粒收更具優(yōu)勢的結論相同。

關于品種熟期類型和成熟后子粒脫水速度，本研究條件下，極早熟品種后期脫水速度較快，但也并沒有表現(xiàn)出極早熟類型＞早熟類型＞中熟類型＞中晚熟類型的規(guī)律趨勢。極早熟品種德美亞1 號和A6565 以及早熟品種承單1171 脫水速率較快，是因為其成熟后氣溫較高，應是外界環(huán)境條件起主要作用[16]，也就是說，玉米子粒脫水速率是品種本身特性與外界環(huán)境共同作用的結果[17～19]。在外界環(huán)境條件相同和相似的情況下，品種本身的特性是主要因素，在品種選育過程中要充分重視和研究這一特性[20]。中熟類型品種在合適的種植密度下產量水平接近中晚熟品種，但子粒自然脫水速度與中晚熟品種相比較并未表現(xiàn)出優(yōu)勢，因此，這類品種在育種中應加強子粒后期脫水速率的選擇，可能是平衡產量與水分矛盾的較好選擇。

關于品種抗倒性，本試驗中4 個熟期8 個品種在適宜機械粒收的時期，除2 個極早熟品種和1 個中熟品種外，大部分中熟和中晚熟品種田間抗倒伏能力沒有達到機械粒收品種的指標要求。結合北方春玉米區(qū)生產實踐，認為當前品種田間倒（伏）折率較高是嚴重制約機械粒收的主要因素。造成莖稈倒伏（折）較高的主要原因較多，如，品種自身根系差、莖稈軟，玉米螟蛀莖，品種抗病性差、后期感病，尤其莖腐病發(fā)生致使倒伏（折）。因此，提莖稈抗倒伏（折）的根本途徑還是應從品種入手，選育堅稈、抗倒、抗病、后期脫水速率快、適當早熟的品種，以滿足北方春玉米區(qū)機械粒收對品種的要求。育種工作者應緊緊圍繞這些目標開展玉米新品種的選育，以更好地適應玉米機械化生產發(fā)展的需要。