黄淮海区域7 个玉米品种的子粒脱水特性分析

张莹莹，卢道文，张君，张凤启，董文恒，张盼，陈彦惠，唐保军*

（1.安阳市农业科学院，河南 安阳 455000；2.河南省农业科学院粮食作物研究所，河南省玉米生物学重点实验室，河南 郑州450002；3.河南农业大学农学院，河南 郑州 450002）

玉米子粒机收已成为生产发展的必然趋势和方向，收获时的子粒含水量是影响玉米子粒机收效果的关键因素[1～3]。目前我国生产上推广的大多数玉米品种收获时子粒含水量偏高，子粒机收时不仅会造成子粒破碎率和杂质率显著增加，还会造成子粒霉变，影响玉米品质，降低经济效益[4～6]。尤其是黄淮海一年两熟种植模式下，玉米的整个生理成熟时间需控制在100～110 d，在保证产量的前提下，玉米的生理成熟时间、收获时子粒含水量、种植密度等相关性状要充分协调才能实现子粒机收[7，8]。收获时子粒含水量主要由干物质积累速度、生理成熟时子粒含水量、子粒脱水速率3 个因素决定[9～11]。李凤海等[12]对3 个不同熟期玉米杂交种及其亲本的子粒含水量、子粒脱水速率和植株相关性状进行了比较，结果显示，不同熟期的玉米杂交种脱水速率存在显著差异，中高水分含量品种的平均脱水速率高于高水分含量品种；子粒生理成熟时的含水量影响收获时的含水量；子粒自然脱水速率与穗轴脱水速率呈极显著正相关，与株高、穗位高、穗长、穗粗、行粒数和粒长呈显著负相关。王志红等[13]研究发现，在所有与子粒脱水速率相关的性状中，穗部性状直接影响子粒的脱水速率。国外于20 世纪50年代就开展了子粒脱水速率的相关研究，Zuber[14]发现，苞叶的含水量和脱水速率是决定玉米子粒水分下降速率和收获时含水量的主要因素。苞叶数越多，子粒脱水越慢；苞叶短，果皮透性好，有助于子粒脱水[15]。另外，还有许多学者对玉米的灌浆速率、自然脱水速率和子粒品质进行了系统研究[16～18]。2015～2018年参加黄淮海区域田间试验的玉米品种有80 多个，但针对这些玉米品种子粒脱水特性分析的研究较少。

选用近些年黄淮海区域有代表性的7 个玉米品种，研究其收获时子粒含水量和子粒脱水速率与主要农艺性状的关系，并对其子粒脱水速率进行比较，结合生理成熟时间、子粒含水量和产量等因素，以期筛选出适宜黄淮海区域子粒机收的玉米品种，并为该区适宜子粒机收玉米品种的选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验玉米品种为黄淮海地区主推品种、机收备选品种和新选育品种共7 个，分别为郑单958、先玉335、华美1 号、迪卡517、迪卡516、联创808、安玉308，其中安玉308 是安阳市农业科学院2017年新选育的玉米品种。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验在安阳市农业科学院柏庄试验基地进行。2019年6月10日播种玉米，设7 个品种处理，3 次重复。每小区种植1 个品种，随机区组排列，小区行长5 m，8 行/区，玉米种植密度7.5 万株/hm2。玉米管理措施同大田常规。收获中间2 行测产，其余6 行用于田间调查和取样。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 田间生育期性状。田间调查玉米的抽雄期、吐丝期、授粉期、生理成熟期，根据田间数据计算授粉天数和生理成熟天数。

1.2.2.2 植株农艺性状和产量。雌穗吐丝前，每小区选择生长一致的植株进行套袋，统一授粉并记载授粉日期。从授粉后35 d 开始取样，每7 d 取样1 次，共取样5 次。每次取2 穗，采用烘干法，分别测定子粒、苞叶和穗轴的含水量〔（鲜质量-烘干质量） /鲜质量×100%〕，计算脱水速率〔（授粉后35 d 时的含水量-收获时的含水量） /28×100%〕。

所有品种均在授粉后63 d 人工收获，自然晾晒后测定穗长、秃尖长、穗粗、轴粗、穗行数、行粒数、百粒重和产量。

1.2.3 数据处理与分析 利用Excel 2010 软件，计算子粒、苞叶和穗轴含水量以及子粒脱水速率；利用DPS 7.05 软件，进行品种聚类分析以及试验数据的相关和方差分析。

2 结果与分析

2.1 玉米收获时子粒含水量和子粒脱水速率与主要农艺性状的相关分析

对参试玉米品种的主要农艺性状进行相关分析，结果（表1） 显示，收获时子粒含水量与苞叶含水量、穗轴含水量、生理成熟天数、授粉天数和穗粗呈极显著正相关，与百粒重和产量呈显著正相关，与子粒脱水速率呈极显著负相关；子粒脱水速率与苞叶含水量、穗轴含水量、生理成熟天数和穗粗呈极显著负相关。说明生理成熟早、苞叶含水量低、穗轴含水量低、穗细的玉米品种，收获时子粒含水量低，子粒脱水速率快。

2.2 不同玉米品种收获时子粒含水量的聚类分析

依据收获时子粒含水量对参试品种进行聚类分析，结果（图1） 显示，当欧式距离为5 时，7 个玉米品种可分为3 类。华美1 号和迪卡517 属于第1 类型，为低水分含量品种；先玉335、安玉308 和迪卡516 属第2 类型，为中间型水分含量品种；郑单958和联创808 属第3 类型，为高水分含量品种。

2.3 不同品种玉米子粒脱水相关性状的方差分析

对不同玉米品种的主要子粒脱水相关性状（生理成熟天数、授粉后56 d 时的子粒含水量、收获时的子粒含水量、子粒脱水速率、产量） 进行多重比较，结果（表2） 显示，5 个性状在不同品种间均存在显著差异。

表1 玉米收获时子粒含水量和子粒脱水速率与主要农艺性状的相关分析Table 1 Correlation between grain moisture content at harvest and grain dehydration rate and major agronomic traits of maize

图1 不同玉米品种收获时子粒含水量的聚类分析Fig.1 Dendrogram of grain moisture content of different maize varieties

参试品种的生理成熟天数为102～110 d，其中，华美1 号的生理成熟天数最短，显著＜其他6 个品种，表明华美1 号授粉后子粒灌浆速度最快，较其他品种能更快地完成灌浆过程而进入子粒脱水阶段；郑单958 和联创808 的生理成熟天数最长，二者差异不显著，但均显著＞除迪卡516 之外的其他5 个品种，表明郑单958 和联创808 完成灌浆过程所需的时间长，灌浆速度慢。

在授粉后56 d 时，田间调查发现，除郑单958外，其他6 个品种均已完成生理成熟过程。此时，华美1 号、迪卡517 和先玉335 的子粒含水量均已＜25%；安玉308 的子粒含水量将近26%；而其他3 个品种的子粒含水量均＞30%。

参试品种的收获时子粒含水量为19.00%～30.69%，其中，低水分含量品种和中间型水分含量品种的收获时子粒含水量均＜25%，符合子粒机收含水量要求，且低水分含量品种的子粒含水量均＜中间型水分含量品种；高水分含量2 个品种的收获时子粒含水量均＞28%，二者差异不显著，但均显著＞其他5 个品种。

参试品种的子粒脱水速率为0.47%～0.88%，其中，低水分含量品种华美1 号的子粒脱水速率最快，显著＞除安玉308 外的其他5 个品种；中间型水分含量3 个品种的子粒脱水速率差异不显著，且均与低水分含量品种迪卡517 差异也不显著，四者子粒脱水速率均相对较快；高水分含量2 个品种的子粒脱水速率明显较慢，二者差异不显著，但均显著＜其他5 个品种。

表2 不同品种玉米子粒脱水相关性状的方差分析Table 2 Variance analysis of different grain dehydration-related traits of maize varieties

参试品种的子粒产量为9631.5～10797.0 kg/hm2，其中，联创808 产量最高，先玉335 次之，二者差异不显著，但均显著＞其他5 个品种；低水分含量2 个品种的产量均显著＜中间型水分含量品种先玉335 以及高水分含量的2 个品种，分析原因，主要与生理成熟时间提早了2～8 d，灌浆时间相对较短有关。

综上分析可以看出，中间型水分含量品种先玉335 在授粉后56 d 时子粒含水量已低于25%，收获时产量高，适宜子粒机收；中间型品种安玉308 可在生理成熟后延迟7 d 左右进行子粒机收。迪卡516 在授粉后56 d 时子粒含水量高于30%，不适宜子粒机收；高水分含量品种郑单958 和联创808 在授粉后63 d 收获时子粒含水量高于28%，不适宜子粒机收。

2.4 不同水分含量类型品种子粒脱水过程中含水量的比较

从3 种不同水分含量类型的玉米品种中分别选取1 个代表性品种（低水分含量类型选华美1 号，中间水分含量类型选安玉308，高水分含量类型选郑单958），对其各个时期的子粒含水量进行分析。结果（图2） 显示，在测定前期，3 个品种的子粒含水量顺序为安玉308＞华美1 号＞郑单958，但差别不大；随着授粉后天数的增加，不同类型品种的子粒含水量差距逐渐增加，其中，授粉后42 d 时3 个品种的子粒含水量基本相当，授粉后49 d 至收获，华美1 号的子粒脱水速度快、子粒含水量始终最低，安玉308 一致保持着较快的脱水速率，郑单958 子粒脱水缓慢、收获时含水量最高。

图2 不同水分含量类型品种子粒脱水过程中含水量的比较Fig.2 Change of grain moisture content of different maize varieties during dehydration

进一步对3 个品种的生理成熟时间进行分析发现，华美1 号在授粉后50 d 达到生理成熟，此后进入子粒脱水阶段；安玉308 在授粉后53 d 达到生理成熟；郑单958 在授粉后57 d 达到生理成熟，收获时子粒含水量高于其他2 个品种。

2.5 低水分含量品种子粒脱水过程中含水量的比较

进一步对低水分含量2 个品种授粉后不同天数的子粒含水量进行比较，结果（图3） 显示，华美1 号与迪卡517 的脱水方式不同。授粉后35 d 时，迪卡517 的子粒含水量＜华美1 号；授粉后35～49 d，2 个品种的子粒平均脱水速率相当，其中在授粉后49 d时，华美1 号、迪卡517 的子粒含水量分别为31.52%和28.64%；授粉后49～56 d，华美1 号在授粉后50 d达到生理成熟，进入子粒脱水期，脱水速率快，到授粉后54 d 时子粒含水量＜迪卡517，而迪卡517 在授粉后55 d 也进入子粒脱水期；至收获时，华美1 号的子粒含水量＜迪卡517，但差异不显著。华美1 号由于灌浆阶段较迪卡517 短5 d，产量较迪卡517 略低。

图3 低水分含量品种子粒脱水过程中含水量的比较Fig.3 Comparison of grain moisture content of maize varieties with low moisture during dehydration

3 结论与讨论

黄淮海为我国夏玉米生产的核心区域，其生态环境比较特殊，玉米全生育期被限制在110 d 内，机械粒收建议水分含量低于25%[19～21]。因此，在保证稳产的同时要想实现玉米子粒机收，就对品种提出了更高要求。本研究选用黄淮海地区7 个代表性玉米品种，以收获时子粒含水量和脱水速率为目标性状，研究其与机收性状的相关关系，并结合生理成熟天数和产量，综合分析了该区域玉米品种子粒机收方面存在的问题。研究显示，黄淮海区域主推的玉米品种中，高产品种收获时子粒水分含量较高，也就是说，实现高产需要更长的生理成熟天数（保证子粒灌浆时间充足），而生理成熟天数增多后就会造成生理成熟后子粒脱水时间不足，收获时子粒含水量偏高，不利于子粒机收。生理成熟早的品种，子粒水分含量低，但是产量也偏低。不同脱水类型品种间、同一脱水类型不同品种间的脱水方式不同。低水分含量2 个品种的脱水方式不同，华美1 号在生理成熟前子粒平均脱水速率低于迪卡517，但是其在授粉后50 d 达到生理成熟，生理成熟天数短，生理成熟后子粒脱水快，但由于子粒灌浆时间短，影响了产量的提高，因此生产上可以考虑通过增加密度来提高单产。迪卡517 生理成熟天数适中（灌浆时间充足）、生理成熟后子粒脱水速率快，比较适宜子粒机收。

中间型水分含量品种先玉335 在授粉后56 d 时子粒含水量已低于25%，收获时产量高，适宜子粒机收。中间型水分含量品种安玉308 可在生理成熟后延迟7 d 左右进行子粒机收。迪卡516 在授粉后56 d 时子粒含水量高于30%，不适宜子粒机收；高水分含量品种郑单958 和联创808 在授粉后63 d 收获时子粒含水量高于28%，不适宜子粒机收。

玉米的子粒脱水是一个比较复杂的过程，受密度、环境和气候影响较大[21，22]。本试验是在单一密度下进行的，而种植密度的不同会对子粒的脱水速率和产量都有影响，今后应设置不同密度的试验，同时结合气象数据综合分析结果。黄淮海地区是我国重要的玉米产区，子粒机收效果受生理成熟时间和生理后脱水速率影响较大，本研究结果为选育熟期适中、子粒脱水快的品种提供了参考。