淮北不同生態區豐產穩產宜機收玉米新品種篩選

鄭飛 陳靜 崔亞坤 孔令杰 孟慶長李杰 劉瑞響 張美景 趙文明 陳艷萍

（1 江蘇省農業科學院糧食作物研究所，210014，江蘇南京；2 句容蘇科鮮食玉米研究有限公司，212000，江蘇鎮江）

淮北地區地處黃淮海地區南部，泛指淮河以北，包括皖北、蘇北和魯南等廣大地區。該地區是我國夏播玉米種植的主要區域之一，種植制度主要為小麥―水稻（玉米）一年兩熟模式，農忙時，勞動力不足，難以滿足該地區農業生產需求[1-2]。玉米機械粒收是當前轉變玉米生產方式、解決生產力不足和生產成本過高、提高玉米競爭力以及實現全程機械化作業的重要途徑[3-4]。傳統生產方式重點關注玉米品種的穩產和高產，對機械粒收質量特性要求不高。近幾年，在市場推動和政府部門的扶持幫助下，該區域玉米機械收獲的發展速度明顯加快，但機收籽粒質量差，籽粒含水率高，破碎率高，田間落穗損失大，適宜當地氣候的宜機械粒收品種缺乏，這些因素嚴重制約了玉米生產全程機械化的普及和應用[5-6]。因此，培育和篩選出適合該地區推廣種植的高產、穩產、適宜籽粒機收的夏玉米品種顯得尤為迫切。為應對淮北區不同的生態條件，本研究于2020 年選擇淮北區5 個試驗地點，對9 個品種的生育期、籽粒含水率、籽粒破碎率、產量、倒伏倒折率和莖腐病發病率進行調查，綜合分析其豐產性、穩產性和宜機收性[7-11]，為淮北區玉米機械粒收新品種的選育推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020 年在5 個試點開展，分別是安徽省宿州市薛安村（E1，116°56′48″E，33°43′9″N）、江蘇省豐縣王溝鎮王半截樓村（E2，116°26′18″E，34°42′26″N）、睢寧縣朱樓村（E3，117°54′58″E，33°50′37″N）、宿遷市洋河鎮（E4，118°20′49″E，33°47′47″N）和淮安市淮陰農業科學研究所（E5，118°54′22″E，33°41′52″N）。

1.2 試驗材料

供試玉米品種為9 個，均已被黃淮海區和江蘇農作物品種審定委員會審（認）定，分別是蘇玉29、蘇玉10 號、蘇玉41、蘇玉39、迪卡517、蘇科玉51417、蘇科玉206、鄭單958（對照1，CK1）和先玉335（對照2，CK2）。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 每個試驗點均采用完全隨機區組設計，2 次重復，等行距種植，行距0.5m，每小區4 行，行長5m，小區面積10m2，每小區76 株，種植密度75 000 株/hm2，田間栽培管理按照當地玉米大田生產進行。

1.3.2 調查性狀及方法 調查出苗期、成熟期、籽粒含水率、籽粒破碎率、產量、倒伏倒折率和莖腐病發病率。采用家用“188 小型柴油半自動收割機”收獲中間2 行，直接脫粒后，從籽粒樣品中隨機稱取2.0kg，挑選其中破碎籽粒稱重。測定含水量，實收每小區中間2 行，采用鐵嶺東升玉米品種試驗中心自主研發的“糧食水分重量測量軟件”系統進行脫粒測產，最終折合含水量14%的單位面積產量。

1.3.3 數據分析 采用高穩系數法（high stability coefficient，HSC）[12]檢驗品種的豐產性和穩定性，并結合標準差和變異系數進行估算。同時運用加性主效應和乘積交互作用模型（additive main efects and multiplicative interaction，AMMI）[13]對每一個品種與環境交互作用進行主成分分析（interaction principal component analysis，IPCA）[10-11]。

高穩系數法計算公式如下。

式中，HSCi為第i個品種的高穩系數；i為第i個品種的平均產量；Si為第i個品種的產量變異標準差；CK為對照品種的產量平均數[12]。

1.4 數據處理

應用Microsoft Excel 2003 和DPS 7.05r 軟件進行系統分析及圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 各品種不同試點間豐產、穩產性及適應性分析

從表1 可以看出，蘇科玉206 平均產量最高，蘇玉10 號最低，蘇科玉206 比鄭單958（CK1）增產11.65%，差異達極顯著水平；蘇玉39、蘇科玉1417、迪卡517、蘇玉29 與鄭單958（CK1）差異不顯著；蘇科玉206、蘇玉39、蘇科玉1417 和迪卡517 相比先玉335（CK2）屬于增產極顯著品種，其中蘇科玉206 比先玉335（CK2）增產22.42%，差異達極顯著水平，這反映了不同基因型品種對不同環境表現出不同適應性。

表1 各品種的相關參數統計結果Table 1 Statistical results of parameters of various varieties

從表1 看出，高穩系數表現為蘇科玉206＞迪卡517＞鄭單958＞蘇玉39＞蘇科玉1417＞蘇玉29＞先玉335＞蘇玉10 號＞蘇玉41。

綜合各試點結果（表2）可以看出，蘇科玉206具有很好的高產穩產性，并且適應性較廣，在淮北夏玉米播種區具有很好推廣應用前景；蘇玉39 和蘇科玉1417 高產、穩產和適應性表現較好，可以作為淮北夏玉米播種區的搭配品種。

表2 各品種豐產性及其穩定性分析Table 2 Analysis of yielding ability and yield stability of various varieties

2.2 品種高產穩產性AMMI 模型分析

由參試品種產量AMMI 模型分析結果（表3）可知，基因型、環境效應和基因與環境互作效應均達到極顯著水平?；蛐烷g的變異平方和占總變異平方和的17.39%；環境間的變異平方和占總變異平方和的56.64%；而基因型和環境交互作用的變異平方和占18.45%，從多點品種比較試驗產量差異情況看，影響產量的因素除了品種自身基因型差異外，更主要與環境、基因型與環境互作有關。分析結果顯示，PCA1 和PCA2 之和反映了86.90%的基因型與環境的交互作用，同時也達到極顯著差異水平。因此可以用產量與IPCA1 的雙標圖反映品種間和產量間的豐產性與穩定性。

表3 品種產量結果AMMI 模型分析Table 3 AMMI model analysis for yields of various varieties

AMMI 模型能直觀地反映各品種豐產性和穩定性差異，以及各試驗點對品種篩選鑒別能力[13]。品種IPCA 的絕對值越大，說明基因型與環境互作普遍，該品種越不穩定[13]。以品種和地點平均產量為橫坐標、IPCA1 為縱坐標作圖，可通過雙標圖直觀看出基因型、環境、基因型×環境互作的大致情況[14]?？拷骄€的品種為較穩定的品種，高產穩產性品種在AMMI 雙標圖對應的位置是最右邊靠水平線[14-16]。從圖1 橫坐標可以看出，蘇科玉206產量高，豐產性強；蘇玉10 號產量不高，豐產性差。垂直方向表明基因型與環境交互作用的差異，蘇玉10號、迪卡517、蘇玉29和蘇科玉206的IPCA1絕對值小，表明該品種對環境的適應能力強；蘇玉39 和蘇科玉51417 的IPCA1 絕對值相對較小，表明這2 個品種也具有較強的廣適性；鄭單958、先玉335 和蘇玉41 的IPCA1 絕對值大，表現不穩定。從環境IPCA 絕對值大小來看，E1 和E5 環境對品種篩選能力強，要求在其環境條件下種植的品種具有較強的適應性；E4 試點環境則對品種篩選能力低，大多數品種均適宜在該環境中種植。

圖1 品種產量AMMI 模型雙標圖Fig.1 The double-axes diagram of AMMI model analysis for the yields of varieties

綜合分析可知，蘇科玉206 變異系數小，適應淮北區氣候，豐產性和穩產性評價很好，具有較高的推廣應用前景，建議在淮北夏玉米種植區推廣；蘇科玉1417、蘇玉39、蘇玉29 和迪卡517 豐產性一般，穩產性很好，屬于較適宜該地區推廣或搭配的品種；鄭單958、蘇玉10 號、蘇玉41 和先玉335產量低，可能適合特定小氣候區域種植。

2.3 各品種機械粒收質量性狀的相關性分析

籽粒含水率與產量呈負相關，但未達到顯著水平（表4），說明在品種比較試驗中存在籽粒含水率低但產量較高的品種；生育期與產量呈正相關關系，未達到顯著水平，說明生育期長的品種能較好地利用本地的光溫資源，可以通過適當早播和晚收延長成熟后田間站稈脫水時間，能達到降低籽粒含水量、提高機械粒收的可行性。

表4 機械粒收質量性狀的相關性分析Table 4 Correlation analysis of grain quality of mechanical kernel harvest

2.3.1 籽粒含水率與籽粒破碎率關系 由表4 所示，籽粒含水率和破碎率呈極顯著正相關關系，二者符合一元二次函數關系y=0.1117x2–4.7793x+53.306（R2=0.9061，n=90）（圖2），籽粒破碎率為5%時，籽粒含水率的臨界值為26.42%，當籽粒含水量＞26.42%時，籽粒破碎率快速升高。所以在淮北區推廣的玉米機械粒收品種要求籽粒含水率范圍要≤26.42%，此時破碎率≤5%，符合《玉米收獲機械技術條件：GB/T 21962-2008》規定[17]，適宜的籽粒含水率能顯著降低籽粒破碎率。本試驗中，迪卡517 平均籽粒破碎率為3.64%，符合國家標準；蘇科玉206 平均籽粒破碎率為5.06%，略高于國家標準。

圖2 籽粒含水率與破碎率關系Fig.2 The relationship between the grain moisture content and grain broken rate

2.3.2 籽粒含水率與生育期關系 籽粒含水率和生育期呈極顯著正相關關系，二者符合一元二次函數關系y=0.0145x2–2.4322x+124.95（R2=0.4995，n=90）。生育期長的品種，籽粒含水率顯著上升。由圖3 所示，品種生育期長，脫水速率慢，是籽粒含水率高的主要原因。生育期≤100d，籽粒含水量≤26.42%，符合國家標準，故淮北區機械粒收品種應選擇生育期≤100d 的品種。本試驗品種生育期101～110d（表5），平均為105d，蘇玉10 號（平均100.6d）、迪卡517（平均101.6d）和蘇科玉206（平均103.8d）略高于國家標準。

圖3 籽粒含水率與生育期關系Fig.3 The relationship between the grain moisture content and growth period

表5 9 個品種的相關參數調查結果Table 5 Survey results of parameters of the nine varieties

2.3.3 莖腐病發病率與倒伏倒折率關系 莖腐病發病率與倒伏倒折率呈正相關關系（r=0.08，n=90）（表4），但相關性不顯著（圖4），9 個品種倒伏倒折率為4.61%～26.44%，其中蘇科玉206 抗倒性較好，倒伏倒折率最低，為4.61%，蘇玉41 和蘇玉29 等品種倒伏倒折較為嚴重（表1）。

圖4 倒伏倒折率與莖腐病發病率關系Fig.4 The relationship between the incidence of stem rot and lodging and breaking rate

2.4 適宜淮北區機械粒收品種篩選

產量是決定收益的重要因素，籽粒破碎率是影響玉米機械粒收質量的關鍵因素[3]。以產量平均值和籽粒破碎率平均值2 個關鍵指標進行雙向平均作圖，可以將參試品種分為4 種類型，分別位于第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ象限內[18-19]，能直觀地反映高產量、低破碎率的玉米品種作為本地區適宜機械粒收的推薦品種（位于第Ⅱ象限）。如圖5 所示，在5 個試點產量高于平均值、籽粒破碎率低于平均值的品種有蘇科玉206（出現5 次）、迪卡517（出現3 次），出現2 次的品種有先玉335 和鄭單958；其中穩定位于第Ⅲ象限的蘇玉10 號表現出籽粒破碎率和平均產量低，該品種熟期短，適合淮北部分熱量資源偏少的獨特氣候地區種植；穩定或較為穩定表現出產量水平和籽粒破碎率高，即位于第Ⅰ象限的品種有蘇玉39（出現3次）、蘇科玉1417（出現3 次）和蘇玉29（出現2 次），這些品種一般生育期較長，產量潛力大，可以通過適當早播和晚收，延長成熟后的站稈脫水時間，可作為本地區搭配品種。各品種和各試點平均破碎率和產量見表5。

圖5 各試點產量和籽粒破碎率雙向平均法示意圖Fig.5 The diagram of two-way average method with grain broken rate and yield at experiment locations

3 討論

蘇北、皖北和魯南地區雖地理位置接壤，但該地區地處南北氣候過渡帶，極端氣候較多，在玉米生長中期，高溫和干旱頻發；成熟至收獲期，臺風和降雨頻繁[3,6]。審定的品種難以全部覆蓋該地區。傳統品種特性重點關注其高產性和穩產性，對機械粒收綜合性狀的要求不高，隨著玉米全程機械化推廣，選育和篩選適宜當地氣候宜機械粒收品種難度增大[20]。

面對玉米全程機械化籽粒機收技術推廣存在的直接問題是籽粒破損率高、產量損失率大，間接反映出籽粒含水率高、倒伏倒折率高等成為制約機械粒收技術發展的嚴重因素[4-5]。當前，適宜機械粒收的品種應具備適宜當地氣候特征、籽粒脫水快、抗莖腐病、產量潛力高等多重條件，適宜機械粒收品種的選育更是一項需要綜合考慮以上多種因素的復雜工作。

已有研究[21-22]表明，隨著機械收獲和籽粒直收推廣，莖腐病已成為玉米生產中最具威脅性的病害，是影響玉米倒伏倒折的關鍵因素。莖腐病發病率與成熟期、收獲期田間玉米植株的倒伏倒折率均達到極顯著正相關，嚴重影響機械粒收產量[22-23]。本試驗表明，籽粒含水量與籽粒破碎率、生育期均呈極顯著正相關關系，莖腐病發病率和倒伏倒折率呈正相關關系，這與前人[18,23-24]研究結果一致。雖然玉米莖腐病是引起植株倒伏倒折的主要原因，但植株感病后并不一定引起倒伏倒折，由于植株倒伏倒折還與發病時期、莖稈硬度和表皮韌性等特性有關[23]。本試驗表明，玉米機械粒收時籽粒含水率為25.76%～32.06%，籽粒破碎率為3.64%～15.49%。田間管理措施適當情況下田間損失率主要為植株倒伏倒折引起[2-3]，本試驗倒伏倒折率4.61%～26.44%，平均13.67%。宿遷和淮安點收獲期籽粒破碎率≤5.0%的品種有5 個；宿州點收獲期籽粒破碎率≤5.0%的有2 個，占該點總樣本量的22.22%；這3個試驗點收獲期平均籽粒含水率分別為27.76%、28.50%和28.25%。而豐縣和睢寧收獲期籽粒破碎率≤5.0%的有2 個，平均籽粒含水率分別為30.53%和30.58%，所有測試結果籽粒含水率平均值均高于國家標準?；幢钡靥幠媳苯唤拥貐^，多樣性小氣候地帶，9 月底10 月初正值玉米成熟收獲時期，這時期降溫降雨頻發，不同降雨量、降雨天數以及濕度嚴重影響玉米籽粒脫水速率。當下已審定的玉米品種具有早熟、抗倒伏倒折優良性狀較少，說明適合本區域機械粒收品種較匱乏。

4 結論

本研究采用高穩系數法、AMMI 模型、籽粒破碎率和玉米產量雙向平均法篩選出適宜當地氣候機械粒收的玉米品種蘇科玉206，該品種具有變異系數?。?.85%）、豐產性和穩產性好、在淮北區適應性廣、耐密植、抗倒性好、籽粒脫水快的特點，收獲期籽粒含水率26.74%、產量8379.1kg/hm2、籽粒破碎率5.06%、倒伏倒折率4.61%，可推薦為淮北區機械粒收備選品種；篩選出品種蘇玉39 和蘇科玉1417 的豐產性一般，穩產性很好，可作為本地區搭配種植品種，因其生育期長、脫水慢的特點，需采用早種晚收、站稈晾穗的種植模式，降低籽粒含水率，從而提高宜機械粒收的特性；蘇玉10 號、蘇玉41 和先玉335 在各點倒伏倒折率較高，產量一般，可能適合特定小氣候區域種植。