陈小姝，赵跃，郭峰，李美君，高华援，刘海龙，吕永超，宁洽，李春雨，孙晓苹，张志民，王飞

（1.吉林省农业科学院花生研究所，吉林公主岭 136100；2.山东省农业科学院农作物种质资源研究所，山东济南 250100；3.吉林省农业科学院经济植物研究所，吉林 公主岭 136105）

花生（Arachis hypogaea）是我国重要的油料作物和经济作物，2019年全国花生种植面积450.84万hm2，居世界第2位，产量达1757.27万t，居世界第1位［1］。我国花生种植区域广，由北向南跨越寒温带、温带、亚热带和热带的广大地区，南北跨度超过34个纬度，东西跨越58个经度［2］。而花生特有的地上开花地下结果的生物学特性导致机械化收获水平低，生产成本高。目前，花生收获方式有人工收获、分段式收获和联合收获，但收获、摘果和脱壳等环节均适合机械化的品种少，导致品种特性与机械无法相适应，农机农艺融合进程较慢。

花生荚果力学特性主要包括果柄抗拉能力、果壳耐压能力和荚果成熟度等。花生荚果依靠果柄与植株相连。果柄通常因抗拉能力不够而断裂，造成较大的落埋果损失［2］，同时果柄强度对后期机械化摘果也有较大影响。无论人工收获还是机械收获，都要求花生品种具有落果率低、荚果不易开裂或破碎的特性，这就要求适合机收品种的果柄和荚果具有较强的抗冲击力［3］。王传堂等［3］对57个花生品种（系）的果柄强度和鲜荚果不同方向的果壳强度进行测定，提出适合鲜花生机械化收获的普通型花生品种的技术指标，即果柄强度不低于5 N且果壳强度不低于1.26 kN。沈一等［4］对100个花生品种（系）进行果柄拉力的测试与分析，发现不同来源材料间果柄强度有一定的差异，荚果的其它性状如果嘴、果腰等与果柄强度间有一定的关系。隋荣娟等［5］以鲁南地区主栽品种丰花1号和鲁花11为研究对象，对不同成熟度下花生秧蔓-果柄节点、果柄-荚果节点的抗拉性能进行测试与分析，发现秧蔓-果柄节点的抗拉性能高于果柄-荚果节点，且随着成熟度的增加，两者之间的差值变大。迟晓元等［6］对92个花生品种（系）的果柄强度和荚果压缩破壳力进行测定和分析，发现秧-柄节点的果柄强度大于果-柄节点，荚果侧压破壳力＞正压＞立压。王传堂等［7］对6个高油酸夏花生新品种（系）机械收获特性的研究结果表明，3个方向（竖向、侧向、卧向）的果壳强度以侧向强度为最大，卧向次之。

目前，吉林省花生种植面积达26.7万hm2，以区域性大面积种植为主，机械化种植、收获程度较高，但不同的花生品种其荚果特性也不尽相同，应筛选或培育果柄粗壮有力、耐熟、抗拉能力强、果壳破壳能力较低的花生品种以适应机械化作业，提高机械化水平，降低生产成本。为此，针对吉林省花生机械化收获采用“机械挖掘+捡拾联合收获”模式的技术要求，本研究对22个花生品种（系）的果壳力学相关指标进行测定及分析，以期筛选出适合吉林花生产区机械化收获、摘果的花生品种。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2021年在吉林省农业科学院试验田（公主岭市：43°31′N，124°49′E）进行。供试花生品种（系）共22个（表1），分别来自于河南省农业科学院经济作物研究所、山东省花生研究所、山东农业大学、河北省农林科学院粮油作物研究所、濮阳市农业科学院、唐山市农业科学院、锦州市农业科学院、徐州市农业科学院、潍坊市农业科学院和吉林省农业科学院花生研究所。

表1 供试花生品种（系）名称和类型

1.2 试验方法

1.2.1 花生果柄强度测定 于9月7日人工收获后，测定结果范围（第一对侧枝与主茎交汇点至最远结实节位处的距离），收获第1天（收获当日）至第5天每天采用HLD（HP-500，乐清市艾德堡仪器有限公司）立式推拉力计测量每株花生植株第一对侧枝上成熟饱满荚果的果柄强度（花生秧蔓-果柄节点和荚果-果柄节点）。测量时，用夹子夹住荚果中部与拉力计相连，垂直向上缓慢拉动拉力计直至果柄断裂，记录最大拉力值［8］，将测出的果柄强度数值分为4级［9］：低（5.69～8.44 N）、中（＞8.44～13.96 N）、高（＞13.96～16.72 N）和极高（＞16.72 N）。每个品种重复测定15次。

1.2.2 花生果柄含水率测定 将连续测量5天并每天拉断后的果柄剪碎，称鲜重，然后放置在烘箱内105℃烘干称重，计算果柄含水率。

1.2.3 花生果壳强度测定 各参试品种（系）均分别取成熟饱满的双仁荚果，采用HLD（HP-500）立式推拉力计做压缩破壳试验，测定正面、竖立面、侧面（图1）的果壳强度（即荚果压缩力）。随压力增大荚果变形，并逐渐破裂［10］，记录压力峰值和压力峰值对应的位移值。每个品种（系）各方向重复测定15次。

图1 从3个不同方向测定果壳强度

1.3 数据分析

数据统计分析使用Microsoft Excel 2007和DPS软件，采用Duncan’s新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 22个花生品种（系）的果柄强度分析

由表2可以看出，22个花生品种（系）的结实范围在5.42～14.30 cm之间，平均值为9.63 cm。其中，15个花生品种（系）的结实范围在8～12 cm之间，冀农花15号、天府32、H20-187的结实范围大于12 cm，大幅高于皖花12、徐1313、冀农花6号和花育9621，后者结实更为集中。

表2 22个花生品种（系）的结实范围、果柄强度和果柄含水率

收获当日至第5天，22个花生品种（系）的果柄含水率均值从67%降为24%，其总趋势随着收获天数的增加而降低，而致收获后果柄强度、抗拉强度增加；果柄强度差别较大，拉力均值变幅为7.92～1 4.64 N。

收获第5天，WH2188荚果-果柄的拉力最大，为18.20 N，大幅高于花育9623、冀农花15号、湘花254、H20-187和豫花9327；WH2188秧蔓-果柄的拉力为17.71 N，大幅高于H20-126、H20-127、H20-187、花育9623、开农308、天府32、湘花254和豫花9327。

收获第1天至第5天，22个花生品种（系）的荚果-果柄拉力平均值分别为10.74、10.72、9.02、10.56、7.92 N，秧蔓-果柄拉力平均值分别为13.29、13.65、12.71、14.64、10.33 N，显示拉力总趋势为先下降再升高又下降，第4天时秧蔓-果柄的拉力最大，且秧蔓-果柄的拉力大于荚果-果柄的拉力。

2.2 22个花生品种（系）的果柄强度等级分析

由表3可知，22个花生品种（系）的果柄强度从收获当日到第5天，每一天的拉力等级范围都有变化。

表3 22个花生品种（系）的果柄强度分级

对荚果-果柄的拉力等级分析可知，18WH2007、H20-126、阜花38、吉花11号、开农308和徐1313第1至第5天拉力等级都在中级范围（＞8.44～13.96 N）；H20-187和湘花254的拉力等级第1至第4天在中级范围，第5天为低级（5.69～8.44 N）；皖花12、冀农花6号的拉力等级第1至第4天在中级范围，第5天为高级（＞13.96～16.72 N）；极高范围（＞16.72 N）有3个品种，分别为冀农花15号第3天、豫花9327第4天、WH2188第5天。

对秧蔓-果柄的拉力等级分析可知，H20-127收获后第1至第5天拉力等级都在中级范围；H20-126、H20-127、H20-187、花育9623、开农308、天府32、豫花9327和湘花254第5天拉力等级均在中级范围；18WH2007、吉花11号、吉花20、冀花2011、冀农花15号、冀农花6号、泉花22、山花34、皖花12和远杂9307第5天拉力等级均在高级范围；皖花12和湘花254第3天拉力等级达到极高范围，冀农花15号和冀农花6号第4天达到极高范围，WH2188、阜花38、花育9621和徐1313第5天达到极高范围。

2.3 22个花生品种（系）的果壳强度分析

22个花生品种（系）荚果立面、侧面、正面3个方向的果壳强度测试结果见表4。其中，立压果壳强度均值最小的是花育9621（28.29 N），最大的是皖花12（58.38 N）。皖花12、吉花20、H20-187、泉花22和阜花38的立压果壳强度均值（45.99～58.38 N）显著或极显著高于冀花2011、H20-127、花育9623、天府32和花育9621（28.29～30.74 N），其余花生品种（系）间立压果壳强度均值无显著差异。

表4 22个花生品种（系）的果壳强度 （N）

侧压果壳强度均值变幅为50.70（豫花9327）～90.41 N（徐1313）。其中徐1313、阜花38、皖花12、冀农花15号和冀农花6号的侧压果壳强度均值（74.38～90.41 N）显著或极显著高于H20-127（55.34 N）、花育9621（55.22 N）、冀花2011（53.43）、开农308（52.86 N）和豫花9327（50.70 N），其余花生品种（系）间均值无显著差异。所有花生品种（系）的侧压果壳强度均值都高于50 N。

正压果壳强度均值都低于65 N，其中均值最高的H20-187（64.39 N）显著或极显著高于其它花生品种（系），正压果壳强度最低的是冀花2011（24.21 N），极差为40.18 N。H20-187、皖花12、阜花38、冀农花15号和湘花254的正压果壳强度均值（54.13～64.39 N）显著或极显著高于豫花9327、18WH2007、天府32、吉花20、远杂9307、H20-127和冀花2011（24.21～37.59 N）。

H20-187的正压果壳强度＞侧压果壳强度＞立压果壳强度，冀花2011和吉花20的侧压果壳强度＞立压果壳强度＞正压果壳强度，皖花12、吉花11号、徐1313等其它19个品种（系）的侧压果壳强度＞正压果壳强度＞立压果壳强度。

对果壳开裂后的压力位移值进行测量，结果（表5）显示，立压位移值均值按高到低排序前5位的是H20-187、皖花12、山花34、H20-127和阜花38（2.59～5.00 mm），显著或极显著高于泉花22（1.52 mm）和湘花254（1.46 mm）。H20-187立压位移值为5.00 mm，极显著高于其它21个花生品种（系）。

表5 22个花生品种（系）的果壳压力位移值 （mm）

侧压位移值均值从大到小位列前9位的是远杂9307、花育9623、冀农花6号、阜花38、冀农花15号、开农308、豫花9327、H20-187和徐1313，变幅为4.69～5.79 mm，显著或极显著高于山花34、H20-126、湘花254、18WH2007和泉花22。

正压位移值均值H20-187最大，为5.05 mm，泉花22最小，为2.08 mm。H20-187、开农308、花育9623、阜花38、天府32和远杂9307正压位移值极显著高于WH2188、H20-126、冀花2011和泉花22。

除天府32、H20-187正压位移值最大外，其它20个品种（系）侧压位移值均最大；除H20-127、H20-187、皖花12外，其余品种（系）均为立压位移值最小。

2.4 花生果柄强度、果柄含水率、结实范围和果壳强度指标间的相关性分析

由表6可见，花生果柄含水率、结实范围与其它指标间无显著相关性。两个节点（荚果-果柄、秧蔓-果柄）的果柄强度间显著正相关，相关系数为0.4200。3个方向的果壳强度之间有一定的相关性，其中正压果壳强度与立压果壳强度呈极显著正相关，相关系数为0.6100。果壳强度与压力位移值也有一定的相关性，其中侧压果壳强度与侧压位移值呈显著正相关，相关系数为0.5000；正压果壳强度、立压果壳强度与立压位移值呈极显著正相关，相关系数分别为0.6000、0.5600。正压位移值与侧压位移值、立压位移值呈极显著正相关，相关系数分别为0.5800、0.6000。

表6 果柄强度指标、果柄含水率、结实范围、果壳强度和果壳压力位移值间的相关系数

3 讨论与结论

目前，花生种植面积和产量逐年增加，对机械化适宜性好的花生品种需求增多。机收时希望花生品种具有落果率低、荚果不易开裂或破碎的特性，机械化摘果时则希望花生荚果-果柄间拉力小，果壳强度更耐机械冲击不开裂。为了减少作业功耗，收获机械的挖掘铲一般深入土层约12 cm铲断花生主根并疏松土壤，而超出该范围的部分花生荚果将直接埋于未疏松土壤，造成埋果损失［2］。本研究的22个花生品种（系）中有19个结实范围小于12 cm。为了便于机收，应培育和推广结果范围更集中的花生品种。

收获第1天至第5天，22个花生品种（系）的荚果-果柄拉力要小于秧蔓-果柄拉力，符合抗拉伸强度“秧-柄节点＞果-柄节点”的顺序，与前人研究结果相同［6，8，11-13］。从收获当日到第5天，随着果柄含水量逐渐降低，18WH2007、H20-187、花育9623、湘花254、天府32和豫花9327的荚果-果柄拉力降低，花育9621、花育9623、冀花2011、冀农花15号、天府32、徐1313和远杂9307的秧蔓-果柄拉力会增大。种植机收花生，选择果柄强度大的品种，可在一定程度上降低收获时的落埋果损失，而机械化摘果时，应选择秧蔓-果柄拉力大于荚果-果柄拉力的品种，且荚果-果柄拉力要低于收获前期，这样可加快机械摘果速度。

机械摘果时，花生既受到拉力也受到压力，其多面的可承受力大小是影响荚果完整性及籽仁破碎率的主要原因。本研究对花生荚果正面、侧面和立面的压力测定结果显示，21个花生品种（系）的果壳强度侧压时最高，这与前人的研究结果一致［6，11-14］。果壳压力位移值的结果与果壳强度结果基本一致：挤压花生荚果时，侧面承受压力更大，位移值也相对较高，19个花生品种（系）的侧压位移值较高。同时位移值也与花生籽仁大小和饱满程度有关，花生籽仁越大，位移值越小。剥壳时花生果壳破壳变形量增大，会增加剥壳难度，影响生产效率，同时容易造成花生籽仁破损。凌轩等［15］对花生摘果测力系统研制时发现，引起鲜荚果破裂的力较大，约为摘果力的10倍左右，且随收获时间的延长而增大，这也与本试验结果一致。在实际生产中应选择果壳强度大、位移值小的花生品种种植。

根据结实范围、果柄强度和果壳强度等相关指标，本研究从供试22个花生品种（系）中筛选出8个适合于机械化收获的花生品种：18WH2007、H20-126、H20-127、阜花38、吉花20、开农308、豫花9327和远杂9307；筛选出11个适合于机械化摘果的花生品种：18WH2007、H20-127、WH2188、阜花38、花育9621、吉花11号、吉花20、冀花2011、山花34、徐1313和远杂9307；选出5个适合机械化联合收获的花生品种（系）：18WH2007、H20-127、阜花38、吉花20、远杂9307。