Ear and Kernel Moisture and Dry-down Rate of Two Groups of Maize Hybrids in Huanghuaihai Area

Xu Guoping, Wang Aifang, Song Jinli, Wang Aifen, Li Ting, Yi Li, Wang Yibo

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Chinese Agricultural Science Bulletin ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (12) : 18-25. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb19010018

Ear and Kernel Moisture and Dry-down Rate of Two Groups of Maize Hybrids in Huanghuaihai Area

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Abstract

The cob, bract and kernel moisture and their rate of dehydration of major commercial hybrids were compared to obtain valuable information for crop management and breeding of fast kernel dehydration hybrids. Data were collected from seven major commercial corn hybrids in Huanghuaihai area using two sampling schemes: the multi-point continuous sampling (every third day) and three key time points sampling [kernel physical maturity (M), 10 days after M (M+10 d) and 20 days after M (M+20 d)], and the seven hybrid cultivars could be divided into two groups represented by ‘Zhengdan 958’ and ‘Xianyu 335’, which were 985 group (‘Zhengdan 958’, ‘Weike 702’ and ‘Zhongke 11’) and 335 group (‘Xianyu 335’, ‘Denghai 605’, ‘Yufeng 303’ and ‘Nonghua 101’). There was no obvious difference in the two groups of hybrid cultivars before physiological maturity, from M to M+20 d, the water content in grain of 335 group decreased from 32.0% to 22.6%, which could fit by y=-0.6757x+69.59. While that of 958 group decreased slowly from 34.1% to 28.2%, and could fit by y=0.0078x 2-1.3481x+85.065. From M to M+20 d, the content in cob of 335 group decreased from 59.0% to 45.3% with a decreasing range of 13.7%, while that of 958 group decreased from 71.0% to 59.1% with a decreasing range of 11.9%. 335 group had rather thick bract with fewer plies, longer kernel, fast water desorption. The results showed that 335 group is more suitable for mechanization harvest.

Key words

maize / kernel moisture / dehydration rate / cob / bract

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Xu Guoping , Wang Aifang , Song Jinli , Wang Aifen , Li Ting , Yi Li , Wang Yibo. Ear and Kernel Moisture and Dry-down Rate of Two Groups of Maize Hybrids in Huanghuaihai Area. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2020, 36(12): 18-25 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb19010018

0 引言

收获时籽粒含水量是影响玉米机械化粒收质量的重要因素,籽粒含水量与籽粒破碎率和杂质率均呈显著正相关,且不同基因型品种籽粒含水量对收获质量的影响明显不同[1,2,3,4,5,6,7]。国外的大量研究及中国东北,黄淮海,以及黄土高原旱作地区玉米粒收研究结果均表明玉米机械粒收时籽粒含水量高导致机械收获困难,籽粒破碎率,籽粒霉变率,和烘干能耗增加[4-6,8-12]。因此,培育收获期低籽粒含水量杂交种已成为当前玉米育种的重要方向。
收获期玉米籽粒含水量主要取决于生理成熟前后籽粒的含水量和脱水速率,二者均具有较高的遗传变异度[13,14,15,16,17,18]。籽粒含水量与苞叶、穗轴含水量呈极显著正相关,相关系数分别为0.777和0.267[19,20]。Cui[21]的研究发现苞叶性状的遗传力适中,苞叶数、苞叶长度、苞叶宽度和苞叶厚度的遗传力分别是0.64、0.74、0.49和0.75。张林[22]认为选育低收获期含水量的玉米品种,应着重选育田间自然脱水速率快、苞叶长度较果穗长度略短、穗位稍低、轴细、籽粒偏窄及百粒重稍低的基因型。
本研究挑选7个当前黄淮海地区大面积种植的玉米杂交种,研究其生理成熟后籽粒含水量和脱水速率差异,并比较不同类型杂交种在穗轴、籽粒、苞叶含水量和脱水特征以及7个果穗性状方面的差异,为在黄淮海地区种植适宜机收的玉米杂交种和培育适宜机收新品种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用目前黄淮海地区主推的7个玉米品种:‘郑单958’、‘伟科702’、‘中科11’、‘先玉335’、‘登海605’、‘裕丰303’和‘农华101’,于2016年6月7日在北京联创种业股份有限公司郑州试验站(113°38'39″ E、34°47'51″ N)种植。

1.2 试验设计

选择地势平整,土质、前茬一致,地力均匀,肥力中上,排灌方便,四周无荫蔽的田块为试验地。试验采取完全随机区组设计,2次重复,行宽0.6 m,行长5 m,每个品种种植40行,每穴2粒,出苗后定苗至密度52500株/hm2。栽培管理同当地高产玉米田相似,同一项田间管理或调查在同一天内完成。试验治虫不治病,在苗期及时防治地老虎,喇叭口期防治玉米螟。

1.3 测定项目与方法

在玉米生长期间记载主要生育期,包括抽雄期、散粉期、吐丝期、生理成熟期(籽粒乳线值100%日期,籽粒乳线值为籽粒基部到乳线的长度占籽粒基部至顶部全长的百分数)[23]
水分连续取样测定:从籽粒乳线值25%时(散粉后约30~33天)开始取样测定籽粒水分,每个品种随机取3穗,每3天取样一次,直到籽粒生理成熟后20天,共测定14次。
3个关键时间点水分取样测定:于籽粒生理成熟期(M)、生理成熟后10天(M+10 d)和生理成熟后20天(M+20 d),在测定籽粒水分的同时,测定穗轴和苞叶水分。其中,籽粒、苞叶和穗轴水分均采用烘干法测定。籽粒、穗轴和苞叶含水量计算如式(1)所示。
籽粒、穗轴和苞叶含水量计算=[鲜重(g)烘干重(g)]/鲜重(g)×100%
(1)
穗部性状取样测定:在生理成熟后10天,对所有品种随机取5穗,测定每穗的苞叶层数和苞叶厚度,求5穗均值作为品种的苞叶层数和苞叶厚度性状,并计算单层苞叶厚度。同时,进行考种,测定穗长、穗粗、穗轴粗、粒长及粒宽等性状。

1.4 数据处理及统计分析

计算从籽粒生理成熟到生理成熟后10天,及生理成熟后10天到生理成熟后20天籽粒的脱水速率。籽粒脱水速率计算如式(2)所示[24]
籽粒脱水速率=(1次采样含水量1次采样含水量)/2次取样相隔天数
(2)
采用Excel 2007进行数据整理,采用SAS9.4的聚类程序PROC Cluster进行Ward算法聚类分析,采用Excel 2007和R软件作图。

2 结果与分析

2.1 不同杂交种生理成熟后籽粒含水量和脱水速率

籽粒生理成熟时(M),7份玉米杂交种籽粒含水量平均为32.912%,变幅为30.283%~34.910%。生理成熟后10天(M+10 d),平均籽粒含水量下降至27.117%,变幅为24.000%~30.680%。生理成熟后20天(M+20 d),平均籽粒含水量进一步下降至25.009%,变幅为21.060%~29.350%(表1)。
表1 生理成熟期及成熟后籽粒含水量及脱水速率
杂交种 审定年份 籽粒含水量/% 籽粒脱水速率/(%/d)
M M+10d M+20d M至M+10 d M+10 d至M+20 d
郑单958 2000 33.980 29.360 27.450 0.462 0.191
伟科702 2011 33.500 29.600 29.350 0.390 0.025
中科11 2006 34.910 30.680 27.860 0.423 0.282
先玉335 2004 33.305 24.000 21.060 0.930 0.294
农华101 2010 30.283 24.800 23.200 0.548 0.160
裕丰303 2015 31.850 25.200 22.590 0.665 0.261
登海605 2010 32.557 26.180 23.550 0.638 0.263
均值 32.912 27.117 25.009 0.579 0.211
变幅 30.283~34.910 24.000~30.680 21.060~29.350 0.390~0.930 0.025~0.294
间距 4.627 6.680 8.290 0.540 0.269
从籽粒生理成熟时至生理成熟后10天,10天平均籽粒脱水速率为0.579%/d,变幅为0.390%/d~0.930%/d。从籽粒生理成熟后10天至生理成熟后20天,10天平均籽粒脱水速率为0.211%/d,变幅为0.025%/d~0.294%/d(表1)。

2.2 不同杂交种籽粒脱水特征及分类

表1数据表明7个杂交种在3个取样点的籽粒含水量存在较大的品种间差异,并且品种间差异从籽粒生理成熟时到生理成熟后20天逐步增大,在M、M+10 d和M+20 d时期,最高水分品种和最低水分品种含水量分别相差4.627、6.680和8.290个百分点。利用SAS软件中的聚类程序和表1中M、M+10 d和M+20 d时期的籽粒含水量数据对7个杂交种进行Ward算法聚类分析,从聚类结果(图1)看,7个杂交种被清晰地分成两组,为表述方便我们把这两组中包括有‘郑单958’的组和‘先玉335’的组分别称为958类和335类。
图1 根据籽粒含水量数据的7个杂交种聚类图

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采用3种统计检验指标[25]:半偏R方(SPRSQ)、伪F (Pseudo F)和伪t方(PST2,Pseudo t2)对图1中的聚类结果进行统计评估。评估结果见表2。从表中检验结果可以看出在聚类数目为2时3个统计检验指标的统计值均为最大,表明将7个品种分为两组最合适。
表2 确定最优分类数目的3种统计检验方法和检验结果
分组数(NCL+1) 2 3 4 5 6
半偏R方(SPRSQ) 0.7971 0.0979 0.049 0.0305 0.0129
伪F统计量(PSF) 19.6 17.1 16.9 19.1 15.7
伪t方(PST2) 19.6 3.2 3.9 2.4

2.3 两类杂交种的籽粒脱水特征及含水量变化分析

对两类7个杂交种从籽粒乳线值25%时(散粉后约30~33天)开始每3天取样一次(共14次)籽粒含水量数据做散点图和拟合曲线(图2),可以看出在吐丝后50天(籽粒生理成熟前6天)之前958类和335类杂交种籽粒含水量及下降趋势无显著差异,从吐丝后50天到75天,958类杂交种籽粒含水量下降速率明显放缓,最佳拟合曲线为二次方程y=0.0078x2-1.3419x+84.527,而335类杂交种籽粒含水量下降速率并无明显放缓,呈线性下降,可以用一次线性方程y=-0.6757x+69.32拟合,从散点图上各杂交种的位置可以看出958类杂交种籽粒含水量在籽粒生理成熟后各取样点的观测值均明显高于335类杂交种。
图2 吐丝后两类杂交种籽粒含水量变化

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958类杂交种和335类杂交种在籽粒生理成熟期(M)、籽粒生理成熟后10天(M+10 d)和生理成熟后20天(M+20 d) 3个取样点的籽粒含水量、籽粒脱水速率、穗轴含水量和苞叶含水量的类平均值和类间差异的成组数据t测验结果见表3。从表3籽粒含水量结果看,在M、M+10 d和M+20 d 3个时期,958类杂交种的籽粒含水量比335类分别高2.132、4.835和5.620个百分点,且差距随时期推移而增大。从脱水速率看,在M到M+10 d期间,958类杂交种籽粒脱水速率0.425%/d,显著低于同阶段335类杂交种(0.695%/d)。在M+10 d到M+20 d期间,958类杂交种籽粒脱水速率为0.166%/d,仍低于同阶段335类杂交种的0.245%/d,尽管差异不显著。
表3 两类杂交种在3个取样时间点籽粒、穗轴、苞叶含水量及籽粒脱水速率差异比较
性状 时期 y̅958 y̅335 y̅958-y̅335 sy̅958-y̅335 t value
籽粒含水量/% M 34.130 31.999 2.132 0.837 2.546
M+10 d 29.880 25.045 4.835 0.635 7.618**
M+20 d 28.220 22.600 5.620 0.811 6.932**
籽粒脱水速率/(%/d) M至M+10 d 0.425 0.695 -0.270 0.099 -2.735*
M+10 d至M+20 d 0.166 0.245 -0.079 0.072 -1.094
穗轴含水量/% M 70.952 59.093 11.859 3.527 3.362*
M+10 d 64.454 50.051 14.402 4.328 3.328*
M+20 d 59.062 45.276 13.786 5.317 2.593*
苞叶含水量/% M 13.336 21.014 -7.678 1.502 -5.112**
M+10 d 14.880 15.013 -0.133 2.667 -0.050
M+20 d 14.521 12.229 2.293 0.682 3.359*
注:y̅958:958类均值,y̅335:335类均值,y̅958-y̅335:958类均值与335类均值的差值,sy̅958-y̅335为958类均值和335类均值的差数标准误。自由度v=2+3=5,|t0.05|=2.571,|t0.01|=4.032。
958类杂交种的籽粒含水量从籽粒生理成熟期(M)到生理成熟后10天(M+10 d)下降幅度显著(图3A,字母a和b,P<0.05),从生理成熟后10天(M+10 d)到生理成熟后20天(M+20 d)958类下降幅度不显著(图3A,相同字母表示差异不显著),而335类杂交种在两个阶段下降幅度均达显著水平(三时期籽粒水分差异均显著,图3A,字母a、b和c,F<0.05)。
图3 两类杂交种生理成熟时及成熟后穗轴、籽粒和苞叶含水量
相同符号表示时期间差异多重比较(LSD法)差异不显著(0.05水平),不同符号表示时期间差异显著(0.05水平)

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2.4 两类杂交种籽粒生理成熟后穗轴和苞叶含水量变化比较

表3图3A图3B给出在生理成熟期(M)、成熟后10天(M+10 d)和成熟后20天(M+20 d) 3个取样时间点两类杂交种的果穗从外到内3个层次,即苞叶、籽粒、穗轴的含水量变化及类间差异。
从穗轴含水量看,在M、M+10 d和M+20 d 3个时期958类杂交种均显著高于335类杂交种。在M到M+20 d期间,335类的穗轴含水量从59.09%,降到45.276%,降幅13.7%;958类杂交种从70.95%降到59.062%,降幅11.9%,说明335类的穗轴脱水速度比958类快(见表3)。
从苞叶含水量看,335类杂交种苞叶含水量从籽粒生理成熟时(M)的21.01%,显著高于958类(表3),下降到生理成熟后10天(M+10 d)的15.01%,下降达显著水平(图3A:a、b和图3B)。从生理成熟后10天(M+10 d)到生理成熟后20天(M+20 d)苞叶含水量下降到12.23%,但差异未达到显著水平(图3A:b、b)。958类杂交种苞叶含水量在M、M+10 d和M+20 d时期间差异均不显著(图3A:a、a、a)。

2.5 两类杂交种果穗性状差异比较

比较了两类杂交种在7个果穗性状的差异(表4),958类杂交种的单层苞叶厚度平均为0.109 mm,335类杂交种的单层苞叶厚度平均为0.127 mm,两者差异达显著水平(t=-3.032*)(见表4)。958类杂交种的粒宽为8.576 mm,335类杂交种的粒宽为7.801 mm,两者差异达极显著水平(t=4.172**)。两类杂交种在苞叶层数、穗长、穗粗、轴粗和粒长性状上差异均未达显著水平。
表4 两类玉米杂交种7个果穗性状差异比较
性状 y̅958 y̅335 y̅958-y̅335 sy̅958-y̅335 t
苞叶层数 7.27 6.50 0.77 0.46 1.66
单层苞叶厚度/cm 0.109 0.127 -0.018 0.006 -3.032*
穗长/cm 17.867 19.050 -1.183 1.154 -1.025
穗粗/cm 4.933 4.950 -0.017 0.126 -0.132
轴粗/cm 2.514 2.448 0.066 0.090 0.731
粒长/cm 1.210 1.251 -0.041 0.024 -1.720
粒宽/cm 0.858 0.780 0.078 0.019 4.172**
注:表头中缩写同表2。自由度v=2+3=5,|t0.05|=2.571,|t0.01|=4.032。

3 结论与讨论

3.1 两类杂交种籽粒含水量差异和脱水特征

李璐璐等[26]和戴凌燕等[27]对目前生产上大面积种植的两个玉米杂交种‘郑单958’和‘先玉335’成熟前后的籽粒脱水速率进行了比较详细的比较,但没有涉及穗轴,苞叶和其他穗部性状。本研究把他们的比较研究扩展到以‘郑单958’和‘先玉335’为代表的两类共7个杂交种,并进一步研究了穗轴和苞叶等果穗性状对两类杂交种籽粒脱水的影响。本研究中根据脱水特征数据用聚类分析把7个杂交种分为两类,从聚类图和3个统计检验结果均可以看出分为两组是很清晰可信的,3个958类品种和4个335类品种分别与‘郑单958’和‘先玉335’有较近的亲缘关系也支持这种分类。本研究结果表明335类杂交种比958类脱水快,收获期籽粒含水量显著较低,与李璐璐等[26]和戴凌燕等[27]的结果相同。本研究的连续取样测定(每3天1次,图2)和3个关键期取样测定(M,M+10 d,M+20 d,表3)结果表明籽粒在生理成熟前958类杂交种的籽粒含水量比335类杂交种的籽粒含水量和脱水速率没有明显差异,从籽粒生理成熟到成熟后20天,958类杂交种脱水速率放缓,而335类杂交种脱水速率未出现明显降低,导致两类杂交种籽粒含水量在成熟后差异越来越大,由生理成熟时(M)相差2.132个百分点,到生理成熟后20天(M+20 d)相差5.620个百分点,用二元一次线性方程y=-0.6757x+69.59和二元二次曲线方程y=0.0078x2-1.3481x+85.065分别逼近335类和958类杂交种能较好地反映两类杂交种的籽粒脱水特征。史磊等比较了‘郑单958’的两个亲本自交系郑58、昌7-2和‘先玉335’的两个亲本自交系PH6WC和PH4CV,发现‘先玉335’的亲本具有更快的籽粒脱水速率和更低的生理成熟后籽粒含水量[15,18],表明这两组杂交种在脱水特性上的差异有遗传基础。而不少研究表明尽管玉米籽粒成熟后的含水量和脱水速率受种植年份,播期和栽培条件影响较大,品种间的遗传差异仍然是主要决定因素之一,籽粒含水量和脱水速率具有较高的遗传力[7,15-18,28]
本研究中的4个958类品种的穗轴颜色均为白色,3个335类品种穗轴颜色均为红色,这些品种在种子市场上被代理商和玉米种植户分别称为‘白轴品种’和‘红轴品种’[29,30,31],红轴品种比白轴品种脱水性好,更适合机械化穗粒收是种业市场共识。根据农业部制定的黄淮海地区收储企业三级粮标准(饲料用玉米国标GB/T17890-1999):机收籽粒水分<28%,335类杂交种从籽粒生理成熟后第6天左右即可达标,即籽粒水分已经降到28%以下,而958类杂交种籽粒生理成熟后20天才接近这一标准。因黄淮海地区大多数土地在玉米茬后种植小麦等越冬作物,玉米生理成熟后10天内即进入机收高峰,所以在黄淮海地区,335类是更适合机械化穗粒收的品种。Rectenwald[32]研究认为美国目前种植的适合机械化粒收的玉米杂交种在生理成熟时的籽粒含水量在30%~32%,收获时的籽粒含水量在23%~25%,并将籽粒含水量<25.5%作为美国适合机收品种的含水量标准。335类杂交种在生理成熟后10天(25.045%)接近该标准,而958类杂交种生理成熟后20天(28.220%)仍达不到该标准。Hall等[33]的国外研究和宋卫堂等[34],李少昆等[4-5,35-36]的国内研究均表明收获期籽粒含水量与破碎率、杂质率及机收损失率之间均呈极显著正相关。中国当前仍大面积种植的958类玉米品种籽粒含水量偏高可能是当前中国玉米机械粒收时破碎率偏高的原因之一。建议把选育适当早熟、成熟期籽粒含水量低、脱水速度快的品种作为重要玉米育种目标,把适合穗粒收的收获机械,烘干存贮设施等作为配套措施,减少中国各玉米产区机械穗粒收产量损失,提高收储玉米品质的关键技术措施。

3.2 两类杂交种穗轴、苞叶水分对籽粒含水量的影响

本研究结果表明958类杂交种穗轴含水量在生理成熟各取样点均比335类高10个百分点以上,可能是958类杂交种籽粒水分下降慢的一个影响因素。958类和335类杂交种苞叶含水量差异比穗轴含水量小,但是,从脱水速度看,958类杂交种苞叶含水量籽粒生理成熟后未出现显著下降,335类杂交种苞叶含水量在籽粒生理成熟时(M)比958类高7.678%,在M+10 d苞叶水分即达到与958类相当,在M+20 d比958类低2.292%,表明335类的苞叶的脱水性能也优于958类。李璐璐等[37]研究结果也表明杂交种先玉335穗轴和苞叶在脱水性能上优于‘郑单958’。向葵[38]认为当籽粒含水量位于20%至60%之间时,穗轴对籽粒含水量的影响相对偏大。闫淑琴等[39]将玉米籽粒脱水速率的计算划分为2个阶段:从吐丝后16天到籽粒黑胚出现为生理脱水速率,籽粒黑胚出现到收获为自然脱水速率,籽粒的自然脱水速率与穗轴脱水速率和苞叶脱水速率呈正相关。我们的结果与上述研究结果一致。

3.3 两类杂交种果穗性状对籽粒含水量的影响

本研究结果表明335类杂交种单层苞叶厚度0.127 cm,大于958类(0.109 cm),统计测验差异显著,但苞叶叶脉较粗,苞叶间的空隙大,有利于果穗水分散发,958类杂交种苞叶薄,但苞叶层数(7.27)多于335类杂交种(6.50),苞叶间空隙小,对果穗包被密实,不利于果穗水分散发,这些苞叶性状上的差异可能与335类苞叶和籽粒脱水较快有关。闫淑琴等[39]报道玉米籽粒生理脱水速率和自然脱水速率与穗长、穗粗、苞叶层数、苞叶面积、苞叶宽、穗轴粗、粒宽均呈显著负相关。张海波[40]报道玉米成熟期苞叶包裹越紧实,果穗含水量越高;苞叶包裹越松散,果穗含水量越低。
958类杂交种粒宽(8.576 mm)显著大于335类杂交种(7.801 mm);粒长(12.097 mm)小于335类杂交种(12.510 mm)。雷蕾等[41]认为收获期籽粒含水量与粒型(粒长×粒厚/粒宽)呈显著负相关,即与[粒宽/(粒长×粒厚)呈正相关,在相同粒厚时,含水量与粒宽呈正相关,与粒长呈负相关,张林[22]认为穗轴细,籽粒偏窄的品种脱水快,这些与我们的观察结果相符。

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李璐璐, 雷晓鹏, 谢瑞芝 , 等. 夏玉米机械粒收质量影响因素分析[J]. 中国农业科学, 2017,50(11):2044-2051.
【目的】机械粒收是玉米生产的发展方向,收获质量是影响其推广应用的主要因素。中国玉米机械粒收还处于起步阶段,目前在西北和东北等春播玉米区推广应用面积较大,黄淮海夏播玉米区正在积极开展试验示范。本研究通过分析黄淮海夏玉米机械粒收质量及其影响因素,为该技术的推广应用提供支持。【方法】2013&mdash;2015年累计选用了23个玉米品种,在黄淮海典型代表区河南新乡开展试验研究。2013年和2015年在收获期分别进行2次机械收获,2014年1次机械收获。收获当天测定各个品种的收获前籽粒含水率,并调查测产。机械收获后从机仓随机取一定量籽粒样品,立即测定收获后籽粒含水率,然后手工分拣样品,测定籽粒破碎率和杂质率;收获后,在田间选取3个代表性样区,调查落穗损失和落粒损失。【结果】2013&mdash;2015年,籽粒破碎率共调查131个样点,结果显示,收获时玉米籽粒含水率在20.80%&mdash;41.08%,籽粒破碎率变幅为4.98%&mdash;41.36%,籽粒破碎率随着籽粒含水率的提高明显升高;破碎率低于8%的有38个样点,占比29.01%,籽粒含水率低于26.92%时,收获的玉米籽粒能够满足破碎率8%以下的要求。机收杂质率共调查134个样点,杂质率0.37%&mdash;5.28%,杂质率低于3%的样点有107个,占比79.85%,杂质率也随着籽粒含水率的升高而增加;2013&mdash;2014年,籽粒含水率低于28.27%时,杂质率能够低于3%的国家标准;2015年收获时籽粒含水率虽然较高,但杂质率均在3%以下。田间损失率共调查108个样点,变幅为0.18%&mdash;2.85%(落穗率和落粒率),均能满足国家标准,损失率不是影响机械收获质量的限制因素。在本试验条件下,籽粒含水率低于26.92%时,破碎率和杂质率分别低于8%和3%,田间损失率也符合国家标准,能够满足机械粒收质量要求。研究还发现,籽粒含水率相近的不同品种之间,机械收获的破碎率和杂质率也存在显著差异,表明品种固有的理化特性对机械收获质量也有影响。【结论】收获时的籽粒含水率是影响机械粒收质量的关键因素,在相同籽粒含水率条件下,品种之间收获质量表现出显著差异。由于年际间热量等条件的不同,收获时的籽粒含水率存在一定幅度的变动,但通过选择适宜品种、科学安排播种和收获时间,以河南新乡为代表的黄淮海夏玉米区完全能够保证玉米机械粒收质量。
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王克如, 李少昆 . 玉米机械粒收破损率研究进展[J]. 中国农业科学, 2017,50:2018-2026.
机械粒收是玉米收获技术发展的方向,是玉米实现全程机械化、转变生产方式的关键。当前,籽粒收获过程中破碎率高的问题不仅降低玉米等级和销售价格,而且导致收获产量下降,并增大烘干成本、增加安全贮藏的难度,是推广机械粒收技术面临的重要问题。玉米不同基因型间籽粒破碎率存在显著差异,抗破碎特性是可遗传的性状,可通过育种培育抗破碎率的品种;不同收获机械和作业参数对籽粒破碎率有显著影响,选择轴流式收获机,并根据玉米生长、成熟和籽粒含水率状况及时检查与调试收获机参数是保证低破碎率的有效措施;生态环境因素对破碎率也有显著的影响,籽粒形成、自然干燥和收获期的光照、温度、湿度等因素均会影响到籽粒硬度、容重、含水率和质地等与籽粒破碎相关的特性;种植密度、水肥管理、收获时期等栽培管理措施对籽粒破碎率也会产生明显的影响。因此,针对不同区域生态环境条件,应选择适宜生育期内能与当地光温资源匹配的品种以及确定品种适宜的种植区域。合理种植密度、优化氮肥管理和适量灌溉有利于降低破碎率,而选择在最佳收获期收获是降低籽粒破碎率的最有效措施。
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柴宗文, 王克如, 郭银巧 , 等. 玉米机械粒收质量现状及其与含水率的关系[J]. 中国农业科学, 2017,50:2036-2043.
【目的】机械粒收技术是现代玉米生产的关键技术,是国内外玉米收获技术发展的方向和中国玉米生产转方式的关键。明确当前中国玉米机械粒收质量的现状,研究影响收获质量的主要因素,推动玉米机械粒收技术发展。【方法】利用2011—2015年在西北、黄淮海和东北和华北玉米产区15个省(市)168个地块获得的1 698组收获质量样本数据,分析当前中国玉米机械粒收质量的现状及其影响因素。【结果】结果表明,籽粒破碎率平均为8.63%,杂质率为1.27%,田间损失籽粒(落穗、落粒合计)为24.71 g·m-2,折合每亩损失16.5 kg,平均损失率为4.12%,破碎率高是当前中国玉米机械粒收存在的主要质量问题。收获玉米籽粒平均含水率为26.83%,含水率与破碎率、杂质率及机收损失率之间均呈极显著正相关。其中,破碎率(y)与籽粒含水率(x)符合二次多项式y=0.0372x2-1.483x+20.422(R2=0.452**,n=1 698),在一定含水率范围内(含水率大于19.9%),破碎率随籽粒含水率增大而增大。【结论】当前中国玉米机械粒收时破碎率偏高,而籽粒含水率高是导致破碎率高的主要原因。对此,建议选育适当早熟、成熟期籽粒含水率低、脱水速度快的品种,适时收获,配套烘干存贮设施等作为中国各玉米产区实现机械粒收的关键技术措施。
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樊廷录, 王淑英, 续创业 , 等. 黄土高原旱作玉米籽粒水分与机械粒收质量的关系[J]. 作物学报, 2018,44(9):1411-1429.
玉米机械粒收是全程机械化的关键, 但存在着籽粒破碎、果穗和落粒损失严重等备受关注的问题。开展机械粒收质量及其影响因素研究, 对推进旱作玉米机械粒收技术应用具有重要意义。本研究选择国内玉米主栽品种33个, 于2016-2017年在甘肃泾川同一地块上用福田雷沃谷神收割机械粒收, 分析籽粒水分与机械粒收质量指标的关系。结果表明, 基因型差异是造成玉米机械粒收质量不同的主要原因, 两年收获时平均籽粒水分26.05%, 破碎率7.47%, 产量损失率3.25%, 落穗损失率2.58%, 杂质率1.04%; 籽粒水分(X)与破碎率(Y1)、产量损失率(Y2)显著正相关, 并且存在Y1 = 0.027X 2-0.987X+14.06 (R 2 = 0.373 **, n = 51), Y2 = 0.052X 2-2.223X+24.86 (R 2 = 0.418 **, n = 51)的变化关系, 籽粒水分依次下降到18.3%、21.4%时, 对应的破碎率(5.1%)、产量损失率(1.1%)最低, 即在一定含水率范围内随着籽粒水分的增加破碎率、产量损失率升高, 机械粒收的籽粒适宜水分为18%~22%, 破碎率可控制在5.0%~5.5%的范围内; 籽粒水分对落穗损失的影响大于落粒损失, 随着籽粒水分增加落穗损失率增加的幅度明显高于落粒损失率的升高; 各因素对玉米机械粒收产量损失的影响为: 落穗损失率(0.924)>籽粒水分(0.048)>破碎率(0.043), 因而籽粒水分高和落穗损失量大是影响黄土高原旱作玉米机械粒收质量的主要因素。
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玉米收获时籽粒含水率是影响机械粒收质量、安全贮藏和经济效益的关键因素,已经成为一个重要的技术与经济问题。当前玉米品种收获期籽粒含水率偏高不仅制约了中国玉米粒收技术的推广、影响到玉米收获及生产方式的转变,也严重影响了玉米品质。从国内外相关文献综述可见,收获期玉米籽粒含水率主要由生理成熟前后籽粒的脱水速率控制,该性状是可遗传的,品种间具有显著的差异;品种间脱水速率与苞叶、穗轴、籽粒特征及果穗大小等许多农艺性状有关;玉米生育后期的空气湿度(环境水分的饱和亏缺程度)、温度、日辐射、风速、降雨等生态气象因子对籽粒脱水速率具有重要影响;播期、种植密度、株行距、水肥管理等栽培措施对籽粒脱水也有一定影响。通过生理成熟时籽粒含水率和生理成熟后籽粒脱水速率参数可预测籽粒的适宜机械收获时间。本文建议,当前选择适当早熟、籽粒发育后期脱水快、成熟与收获时含水量低的品种是中国各玉米产区实现机械粒收技术的关键措施。同时,鉴于籽粒脱水速率受基因型、生态气象因素和栽培措施的共同作用,而中国玉米种植区域广、种植方式与品种类型多,因此,需要深入研究玉米籽粒脱水的生理机制,并在各产区针对籽粒脱水特征开展系统观测,为玉米机械粒收技术的推广和品质改善提供理论依据和技术支撑。
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Kernel density smoothing techniques have been used in classification or supervised learning of gene expression profile (GEP) data, but their applications to clustering or unsupervised learning of those data have not been explored and assessed. Here we report a kernel density clustering method for analysing GEP data and compare its performance with the three most widely-used clustering methods: hierarchical clustering, K-means clustering, and multivariate mixture model-based clustering. Using several methods to measure agreement, between-cluster isolation, and withincluster coherence, such as the Adjusted Rand Index, the Pseudo F test, the r(2) test, and the profile plot, we have assessed the effectiveness of kernel density clustering for recovering clusters, and its robustness against noise on clustering both simulated and real GEP data. Our results show that the kernel density clustering method has excellent performance in recovering clusters from simulated data and in grouping large real expression profile data sets into compact and well-isolated clusters, and that it is the most robust clustering method for analysing noisy expression profile data compared to the other three methods assessed.
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目的 玉米籽粒脱水速率快、收获期含水率低是适宜机械粒收品种的基本要求。穗部性状是玉米遗传基础的直观表现,与籽粒脱水有较紧密的联系,探寻二者之间的关系、明确影响籽粒脱水速率的关键指标,对于适宜机械粒收品种的选育和筛选具有重要意义。方法 本研究以黄淮海夏玉米区当前主推的22个品种为研究对象,按苞叶、籽粒、穗轴和穗柄等部位将穗部性状分为41个指标参数,于2015—2016年进行连续观测,并与衡量籽粒脱水快慢的5个参数(生理成熟前籽粒脱水速率、生理成熟后籽粒脱水速率、籽粒总脱水速率、生理成熟期籽粒含水率和收获期籽粒含水率)进行相关分析。结果 41个穗部指标在品种间均存在极显著差异,其中部分指标与籽粒脱水特征密切相关。苞叶长度与生理成熟后籽粒脱水速率显著负相关,与收获期籽粒含水率显著正相关;“苞叶长度/果穗长度”与生理成熟后籽粒脱水速率显著负相关;果穗夹角与籽粒总脱水速率显著正相关;穗轴生理成熟期含水率与籽粒生理成熟期、收获期含水率均呈极显著正相关关系;穗粒数与生理成熟前籽粒脱水速率、总脱水速率分别达到极显著、显著水平的负相关关系;“果穗长度/行粒数”与籽粒生理成熟前、后和总脱水速率分别呈显著或极显著正相关关系,与收获期籽粒含水率呈显著负相关关系;生理成熟期百粒干重与籽粒含水率呈显著负相关关系;而穗部其他性状与籽粒脱水速率、生理成熟期和收获期籽粒含水率均无显著相关性。结论 黄淮海区域现有玉米品种穗部性状差异较大,苞叶短、穗轴生理成熟期含水率低、果穗夹角大、穗粒数少、籽粒小等穗部特征有利于籽粒脱水,可为适宜机械粒收品种的筛选和选育提供参考。
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试验选用9份自交系,按格列芬双列杂交方法Ⅱ设计,对玉米灌浆速率、脱水速率及其主要性状进行相关和通径分析.结果表明:单株产量与灌浆速率呈正相关:第Ⅲ期灌浆速率>第Ⅱ期灌浆速率>第Ⅰ期灌浆速率.灌浆速率与穗粒数、行粒数、穗长、百粒重、容重、穗粗、穗行数呈正相关.对产量正向直接通径系数:穗粒数>第Ⅲ期灌浆速率>出苗到抽丝日数>第Ⅰ期灌浆速率>百粒重>第Ⅱ期灌浆速率>灌浆持续期.自然脱水速率与穗轴脱水速率、苞叶脱水速率呈正相关,与包叶面积、苞叶含水量、籽粒宽、穗轴粗、籽粒长度、穗长、穗粗、行粒数、灌浆持续期呈负相关显著.对自然脱水速率直接通径系数正向值最大是苞叶脱水速率,负向值最大是苞叶含水量,其次是百粒重.
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