山西省春玉米宜机械粒收品种筛选及影响因素分析

为筛选适宜山西机械粒收春玉米品种,明确玉米机械粒收质量影响因素,在山西长治和晋中两个地区不同生产条件下,对33个玉米品种进行连续3年的机械收获,研究了籽粒含水率、产量与机械收获质量的关系。结果表明,机械收获的籽粒破碎率、含杂率和总损失率均值分别为5.50%、2.71%和4.75%,其中,总损失率分为穗损失率与籽粒损失率两部分,前者占比65.89%。籽粒破碎率高是影响山西省春玉米机械收获的主要因素。籽粒含水率与籽粒破碎率、含杂率呈极显著正相关,与穗损失率呈极显著负相关,与落粒损失率呈显著正相关,而与总损失率的相关性不显著。籽粒破碎率与籽粒损失率随籽粒含水率降低而快速降低,后期有所升高。杂质率随籽粒含水率降低而降低,后期趋于稳定。穗损失率随籽粒含水率降低而升高。籽粒含水率与破碎率之间关系符合模型y=0.018x²-0.788x+13.18(R²=0.615^**),当籽粒含水率为21.89%时,破碎率最低。另外,春玉米在籽粒含水率为16.92%~24.85%间进行机械收获,其籽粒破碎率可达到≤5%的国家标准,且通过多环境重复测试并结合产量性状试验证实,长单511、迪卡159、长单716更适合机械粒收。本研究对于推动玉米收获机械化及提升玉米产业核心竞争力具有重要意义。     

四川省夏玉米机械粒收适宜品种筛选与影响因素分析

为筛选适宜四川机械粒收夏玉米品种,明确玉米机械粒收质量影响因素,2017—2019年在四川省中江县开展了夏玉米机械粒收品种筛选试验研究,对参试28个玉米品种、98个品次机械粒收质量、籽粒含水率和产量数据进行分析。结果表明,玉米籽粒破碎率和落穗损失率高是四川夏玉米机械粒收存在的主要问题。夏玉米机械粒收籽粒破碎率平均为5.63%,杂质率平均为2.39%,落穗损失率平均为4.12%,籽粒总损失率平均为4.76%,其中落穗损失占籽粒总损失的86.55%。籽粒含水率与籽粒破碎率、杂质率、落粒损失率呈显著正相关,而与落穗损失率、籽粒总损失率相关不显著。收获时较高的籽粒含水率是导致籽粒破碎率高的主要原因,适当推迟收获时间可有效降低籽粒含水率,进而降低机械粒收籽粒破碎率。种植行距与收获机械行距不匹配导致错行收获是落穗损失率高的主要原因,保证收获机对行收获可显著降低落穗损失率,进而降低籽粒总损失率。本研究以玉米产量和机收时籽粒含水率为指标,筛选出产量高、籽粒含水率低的‘仲玉3号’‘渝单30’‘正红6号’‘延科288’ 4个玉米品种,可作为四川省夏玉米适宜机械粒收的品种。     

收获时期对四川春玉米机械粒收质量的影响

开展收获时期对玉米机械粒收质量影响的研究,对确定玉米适宜机械粒收时期和粒收技术的推广应用具有重要意义。本文以四川4个主栽玉米品种为材料,研究不同收获时期(7月31日、8月7日、8月13日、8月19日、8月25日、8月31日)对四川春玉米机械粒收质量的影响,并分析籽粒含水率与机械粒收质量之间的关系。结果表明:随收获日期推迟,玉米籽粒含水率逐渐降低,破碎率先快速降低后略有升高,杂质率快速降低并趋于稳定,而落穗损失率显著增加,落粒损失率变化规律不明显。机械粒收损失主要为落穗损失,占总损失率的比例平均为76.34%。随收获日期推迟籽粒破碎率和杂质率在品种间的差异逐渐减小,而落穗损失和总损失率在品种间的差异逐渐增大。籽粒含水率是影响机械粒收质量的关键因素,破碎率与籽粒含水率拟合方程为y=0.032 9x2-1.332 8x+15.529(R2=0.55**),含水率为10.76%～29.76%,破碎率低于5%;杂质率与籽粒含水率拟合方程为y=0.031 8e0.118 5x (R2=0.71**),含水率低于38.37%,杂质率低于3%;落穗损失率与籽粒含水率拟合方程为y=2 083.3/x2.135(R2=0.68**);籽粒总损失率与籽粒含水率拟合方程为y=911.02/x1.769(R2=0.68**),含水率高于18.96%,籽粒总损失率低于5%。推迟收获有利于降低籽粒破碎率和杂质率,但增加落穗风险和籽粒总损失率。本试验播期条件下,玉米适宜机械粒收的籽粒含水率范围为18.96%～29.76%,适宜机械粒收时间在8月7—19日,较传统收获日期推迟10～15 d。     

黄淮海夏玉米机械化粒收质量及其主要影响因素

针对黄淮海夏玉米区机械粒收质量差及其主要影响因素不明确,该研究选择黄淮海夏玉米区2013-2019年机械粒收技术联合试验示范的1 250组测试样本进行籽粒含水率、破碎率、杂质率和损失率等粒收质量统计分析,结果表明,夏玉米机械粒收时籽粒含水率平均为27.38%,破碎率平均为9.29%,杂质率平均为1.68%,损失率平均为3.28%,籽粒含水率和破碎率明显高于全国平均值。从不同年份收获质量看,2018、2019年收获籽粒平均含水率下降至25.45%和25.05%,平均破碎率下降至9.07%和7.88%,虽仍然高出国家玉米机械收获规定的破碎率标准(≤5%)的要求,但收获质量已发生明显改善。破碎率与收获期籽粒含水率之间呈二次曲线关系,破碎率最低时籽粒含水率为21.08%。因此,破碎率高仍然是黄淮海夏玉米机械粒收存在的主要质量问题,而收获期籽粒含水率高是导致破碎率高、制约机械粒收的主要原因。针对黄淮海夏播区热量资源梯度分布差异较大,玉米收获季节窗口期短的特点,选择早熟、脱水快的品种,进行品种脱水与区域气候资源配置,进一步降低收获期籽粒含水率,规范宜机械粒收栽培技术以及收获机操作规程是破解黄淮海夏玉米粒收质量差的关键。     

山西省春玉米机械粒收质量及其影响因素分析

开展玉米机械粒收质量及其影响因素研究,对推动山西省玉米机械粒收发展,提升玉米产业核心竞争力有重要意义。本文以5个前期试验筛选的适宜机械粒收品种为材料,设置6个收获时期,在同一地块采用同一台机械与同一位农机手操作收获,研究不同收获期对机械粒收质量与产量的影响。研究表明,籽粒含水率随着收获时期的延迟降低;籽粒破碎率与机收落粒率随着收获时期延迟前期快速降低后期趋于稳定略有升高;杂质率随着收获时期的延迟逐步降低最后趋于稳定;落穗损失率随着收获时期的延迟升高。10月15日收获比9月24日收获平均增产11.9%。高的籽粒破碎率是限制山西省春玉米机械粒收的主要因素。籽粒含水率与破碎率模型为y=0.03x~2-1.224x+16.78 (R~2=0.802**)。当籽粒含水率为20.4%时,籽粒破碎率最低。籽粒含水率在15.6%～25.2%区间收获,破碎率能够达到≤5%的国家标准。在山西省春玉米区选择适宜机械粒收品种,收获时间推迟到10月15日,可达到理想粒收质量并增产。‘长单511’‘迪卡159’和‘长单716’在粒收质量与产量方面均表现优秀,可作为山西省春玉米区机械粒收品种推广应用。     

京津冀地区密植高产宜机收籽粒春玉米品种筛选

机收籽粒可以显著提高玉米生产效率降低生产成本，但是目前京津冀地区适宜机收籽粒的玉米品种较少，品种筛选评价体系缺乏，阻碍了玉米籽粒机收的推广实行。针对这一问题，该研究开展了3 a春玉米品种和种植密度互作试验以及2 a玉米籽粒机收试验。根据宜机收籽粒品种要求、该地区气候和种植条件，设置宜机收性、高产稳产优质性和水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE）高稳性3个一级评价指标。宜机收性下二级评价指标为籽粒破碎率、含杂率、总损失率和收获速率。籽粒破碎率和含杂率与籽粒含水率分别呈二次函数关系和指数关系，籽粒破碎率≤5%的籽粒含水率在3.6%～24.8%之间；当籽粒含水率≤26.99%时，含杂率≤3%的，因此将生理成熟后10 d的籽粒含水率≤25%作为籽粒破碎率和含杂率的三级评价指标。总损失率与籽粒含水率二次函数关系，与倒伏倒折率和穗位高标准差呈线性关系，因此将生理成熟后10 d的籽粒含水率（≤25%）、倒伏倒折率（≤5%）和穗位高标准差（≤5.93 cm）作为总损失率的三级评价指标。由于倒伏倒折率是影响收获速率的主要作物指标，因此将倒伏倒折率（≤5%）作为收获速率的三级评价指标。品种―种植密度互作试验的平均产量、WUE和穗粒腐病率分别为10 889.64 kg/hm2、2.28 kg/m3和1.75%，产量和WUE标准差平均值分别为1 776.79 kg/hm2和0.43 kg/m3，产量和WUE高稳系数平均值分别为0.53和0.46。通过相关性分析计算，种植密度增加15 000株/hm2条件下春玉米产量和WUE平均增加6.59%和11.89%，单株产量平均下降8.38%。据此得到高产稳产优质性和WUE高稳性下的二级评价指标及其判别标准。在确定各级评价指标及其判别标准的基础上，通过层次分析法和熵权法得到末级评价指标的组合权重，并将各评价指标的判别标准作为判别品种的指标值，避免单纯依靠排序确定品种优劣。通过综合性状评价筛选出豫丰98、豫单9953和金科玉3306为京津冀地区适宜籽粒机收的春玉米品种。分析发现该地区宜机收籽粒春玉米品种应具有籽粒脱水快、高产、稳产、增密增产、穗粒腐病率低、WUE高的特点。通过构建适宜的品种筛选体系，有利于玉米籽粒机收技术在京津冀地区推广，对其他地区密植高产宜机收籽粒玉米品种的筛选有一定的借鉴意义。     

玉米机械粒收籽粒含杂率与穗轴特性关系分析

明确玉米机械粒收籽粒含杂率及其与穗轴特性的关系,对于实现高质量粒收,推动玉米机械粒收技术发展具有重要意义。该研究于2018—2020年在四川中江同一地块,采用同一机械、操作人员进行分期收获试验,调查籽粒含杂率、各杂质组分绝对含量、穗轴弯曲强度和含水率,探讨各收获期杂质组分和穗轴特性变化规律,以期明确籽粒含杂率与穗轴特性的关系。结果显示,随收获期推迟,籽粒含杂率、杂质中穗轴绝对含量和穗轴含水率显著降低,穗轴弯曲强度先升高后降低。不同收获期穗轴均是主要的杂质成分,比例达32%～79%,平均为51.45%。籽粒含杂率与穗轴弯曲强度和穗轴含水率关系分析结果显示,籽粒含杂率与穗轴弯曲强度不相关,与穗轴含水率呈指数关系(y=0.045 6e~(0.063 7x),R~2=0.774 7, n=75),玉米穗轴含水率降低至65.72%以下收获机械粒收籽粒含杂率可降至3%以下。进一步分析发现,在相同收获期或穗轴含水率相近时,籽粒含杂率与穗轴弯曲强度关系不大。穗轴作为玉米机械粒收主要的杂质成分,其含水率能很好解释籽粒含杂率的变化。生产上选择和选育玉米穗轴脱水快、含水率低或通过推迟收获期在玉米穗轴含水率较低时进行机械粒收,可显著降低机械粒收含杂率。     

不同收获方式含水率对油菜收获物流损失的影响

收获物流损失是影响油菜生产成本的重要因素,以DMH145油菜品种为对象,在丹麦FOULUM 农业研究中心试验研究了油菜籽粒含水率对油菜分段收获和联合收获中3种主要损失的影响,建立了含水率与3种主要损失及总损失之间的数学函数,另外秸秆含水率对秸秆收获物流损失的影响也进行了研究。结果表明：随着含水率的降低,脱粒损失和清选损失降低,但是过低的含水量会使割台损失增大。总损失与含水率之间存在CUBIC函数关系且关系显著;不同含水率情况下,分段收获和联合收获籽粒平均损失率分别为16.358%和18.771%,分段收获平均高出联合收获2.4%;在三大损失中割台损失最低值0.976%,平均低于脱粒损失和清选损失;秸秆含水率对秸秆收获物流损失影响不显著。     

食葵割台落粒损失和籽粒表皮损伤关键影响因素分析

食葵联合收获机田间作业时,割台拨禾轮在拨禾过程中碰撞葵盘造成葵盘落粒,在螺旋输送器输送籽粒和葵盘过程中,籽粒表皮受到摩擦作用力导致表皮损伤,此外割台剧烈振动也会引起茎秆抖动,进而造成葵盘落粒。针对上述问题,该研究对适收期内不同含水率下食葵收获过程中割台碰撞、振动作用对葵盘落粒损失以及摩擦作用对籽粒表皮损伤的影响规律进行试验研究,明确食葵较佳收获时期,提高食葵收获作业效果。首先,开展拨禾轮与葵盘碰撞作用对落粒损失影响试验和螺旋输送器输送过程对食葵籽粒表皮损伤影响试验,结果表明籽粒含水率与落粒损失率呈极显著负相关（P<0.01）,与籽粒表皮损伤率呈极显著正相关（P<0.01）。其次,根据食葵收获对籽粒损失率和损伤率的要求确定了落粒损失率和籽粒表皮损伤率对收获效果的影响权重分别为0.54和0.46,通过目标函数寻优得出籽粒含水率为9%～13%为食葵较佳收获期。最后,基于Default Shaker液压振动台研究联合收获机主要振动频率范围内（1～40 Hz）的振动激励对落粒损失的影响,结果表明,食葵植株在7Hz振动激励作用下葵盘落粒损失率最大为1.5%。试验结果可为割台关键部件运行...     

仿生手掰穗玉米收获装置结构及运行参数优化

针对板式摘穗含杂率高,辊式摘穗果穗啃伤、籽粒损失严重等问题,该文提出了一种仿生掰穗手式玉米收获机构。通过对该机构及关键部件的理论分析,确定整机结构参数,掰穗手数目1~3个、掰穗手速度0.95~2.85 m/s、夹持导轨行进速度0.83~1.67 m/s;利用搭建的仿生掰穗手式玉米收获台架试验装置,以掰穗手数目、掰穗手速度、夹持导轨行进速度作为试验因素对籽粒损失进行三因素三水平二次回归正交试验;通过Design-Expert 8.0.6数据分析软件,建立各因素与指标的响应面数学模型,分析了各因素与评价指标之间的关系,同时,对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对籽粒损失率均有显著影响(P0.05),影响主次顺序为掰穗手速度掰穗手数目夹持导轨行进速度;得到各试验因素最优参数组合为掰穗手数目2个,掰穗手速度2.15 m/s,夹持导轨行进速度1.14 m/s,对应的籽粒损失率为0.031%。根据该试验参数组合,进行台架试验验证,可以得到籽粒损失率为0.04%,评价指标与理论优化值的相对误差仅为0.009%,远低于国家标准(2%),优化预测模型可靠。该研究实现了玉米果穗的低损收获,验证了模仿人工掰穗的可能性,为低损伤玉米收获的研发提供了参考。     

油菜联合收获与分段收获效果比较

为了研究油菜联合收获与分段收获2种收获方式的差异,采用人工模拟联合收获和分段收获方法,对2种收获方式收获效果进行对比试验,对不同收获时间的收获经济系数、籽粒和茎秆含水率、收获损失率以及菜籽品质进行测试。同时通过2种收获机具进行田间生产试验,对2种收获方式的机具性能、经济性、适应性等方面进行全面的比较分析。结果表明:人工模拟分段收获平均损失率为3.2%,比人工模拟联合收获(平均损失率6.51%)下降50.8%,菜籽含油量和蛋白质含量没有明显差别。机械化分段收获比联合收获每公顷经济效益提高361元,腾地时间提早4.8 d,对作物适应性强,籽粒和秸秆含水率较低,利于菜籽保存和秸秆粉碎,但存在机器2次下地作业,适应阴雨天能力差等缺点。联合收获具有便捷、高效的优点,但对作物适应性差,损失率高。通过比较分析得出2种收获方式的优缺点,为油菜收获方式的选择以及油菜机械化的发展方向提供参考依据。     

切流-横轴流玉米脱粒系统改进设计及台架试验

对玉米脱粒过程的研究,理论分析与数学建模存在着理想假设的局限性,整机田间试验受制于系统结构、环境条件而不能深入测试分析。为便于室内研究玉米脱粒过程,以4YL-4/5型收获机脱粒系统为参照,设计了切流-横轴流脱粒试验系统,结构设计模块化,可根据需要更换脱粒滚筒等关键零部件或调整技术参数,以便兼顾开展多种谷物脱粒试验研究。工作参数标定表明,试验台架可满足最高37 k W的工作负载,满足滚筒线速度为0~29.06 m/s、喂入量为0~8.08kg/s的谷物脱粒试验。在入口脱粒间隙为36 mm,出口间隙为12 mm,喂入量为2.6 kg/s的条件下,切流滚筒采用螺旋柱齿结构、横轴流滚筒采用柱齿-板齿结构形式,以不同的横轴流滚筒线速度为测试速度,对含水率在22%~32%的玉米果穗进行脱粒试验,试验表明:切流滚筒的脱粒物质量占比随着含水率的增加而减弱,当含水率在28%以下,切流滚筒与横轴流滚筒脱粒筛分段的脱粒能力几乎相当,当含水率高于28%,切流滚筒的脱粒物质量占比下降明显。脱粒系统在线速度15.84~18.72 m/s和含水率为22%~26%的条件下,籽粒破碎率指标满足国标规定值≤5%。在滚筒线速度为17.28 m/s、含水率为24%~26%区间内,脱粒系统的籽粒破碎率最低,平均值为1.7%。通过脱粒试验台,将玉米脱粒过程的试验研究与田间测试有效结合,可为玉米籽粒收获机脱粒系统的设计提供科学依据。     

氮肥和品种及种植密度对春玉米机械化收获性状及产量的影响

机械化收获是提高农业生产效率的重要措施，但机械化收获受倒伏、籽粒脱水特性和收获籽粒含水率等的影响。为探讨春玉米形态结构与抗倒伏性之间的关系、籽粒脱水进程和收获籽粒含水率对品种、施氮量和种植密度的响应，该研究以先玉335和陕单609为试验材料，设置0、180和225 kg/hm² 三个氮肥水平、6.5×10⁴和8.5×10⁴ 株/hm² 两个种植密度，通过2 a大田试验研究品种、种植密度和氮肥对株高、茎粗、穗位系数、抗折强度、弯曲力矩、倒伏系数、灌浆末期籽粒脱水速率、收获籽粒含水率、产量和生物量等的影响。结果表明：不施氮条件下，株高和茎粗对倒伏系数影响较大；施氮条件下，倒伏系数主要受弯曲力矩、抗折强度和株高影响。施氮显著降低陕单609的倒伏系数（P<0.05），施氮处理下陕单609的株高和茎粗较不施氮处理分别增加8%～21%和26%～45%，抗折强度和弯曲力矩分别增加157%～277%和72%～114%，倒伏系数降低30%～47%。施氮可降低籽粒脱水速率，推迟脱水进程，显著增加收获籽粒含水率（P<0.05）。施氮处理籽粒含水率较不施氮处理提高7%～9%。高密度处理收获籽粒含水率比低密度处理低3%（P<0.05）。先玉335的籽粒脱水速率快，收获籽粒含水率比陕单609低7%（P<0.05）。与不施氮处理相比，施氮处理产量和生物量分别显著提高92%和63%（P<0.05）。与低密度处理相比，高密度处理产量显著增加12%（P<0.05）。综上所述，春玉米的倒伏性、灌浆后期籽粒脱水速率及收获籽粒含水率受品种特性影响，也受施肥、栽培措施和气候条件的显著影响。选育籽粒脱水快的品种、适当增加种植密度并合理统筹氮肥施用量可以提高春玉米机械化收获适宜性。     

收获时期对稻麦轮作水稻机收损失构成的影响

为了研究稻麦轮作区水稻机械化收获损失构成特征及其不同收获时期的变化规律,该文在统一管理的同一水田,从全田90%的谷壳变黄开始至100%谷壳变黄止共12 d进行机收试验,测试水稻千粒质量、收割机夹带稻谷质量、割台碰撞掉粒数量、收获的稻谷质量等的变化情况。研究结果表明,水稻机收损失呈一元二次方程变化规律,越靠近11月11日的最佳收获日作业,损失率越低。计算得到稻麦轮作区水稻机收适时性损失系数为0.0009,相对损失率稳定在1%左右,绝对损失率在1.00%~6.80%之间变化。干物质损失是机收总损失的最主要来源,11月9日至13日平均总损失率为1.38%,平均干物质损失率为0.42%,占水稻机收总损失的30.43%;11月4日至18日,平均总损失率为3.61%,平均干物质损失率为2.61%,占水稻机收总损失的72.30%,最佳收获期应为11月9日至11月13日,即最佳收获日左右5 d。该研究可为稻麦轮作区水稻收获机械优化配置提供参考。     

荞麦籽粒生物力学性质及内芯黏弹性试验研究

针对可供相关作业机械设计参考的荞麦籽粒生物力学性质指标可用参数缺乏的现状,该文研究了优种荞麦籽粒的常规力学性质及芯粉黏弹性力学性质,并对相关影响因素进行了分析。试验测定了不同品种荞麦籽粒在不同含水率下的三轴尺寸、千粒质量、容重等基本物性参数,采用斜面仪、休止角测定装置测定了荞麦籽粒的滑动摩擦系数及休止角,应用DMA(Q800)动态力学性能分析仪测定了荞麦(粉状)的动态黏弹性,运用物性分析仪测定了荞麦籽粒的破坏力、破坏能等力学性质,利用摆锤式动载试验机测定了荞麦籽粒所能承受的最大撞击载荷。结果表明:同一品种荞麦籽粒的长、宽、高、千粒质量、几何平均径均随含水率的降低而减小,容重随着含水率的降低而增大;摩擦系数随含水率的降低而减小,籽粒与Q235钢板的摩擦系数最大,与7075铝合金板的次之,与304不锈钢板的最小;休止角随含水率的降低而减小;随着含水率的降低,破坏力、表观弹性模量和最大接触应力逐渐增大,变形量逐渐减小,破坏能呈上升趋势。而在相同含水率下,不同品种荞麦籽粒的物性参数及上述力学特性参数均呈现极显著差异(P0.0001)。荞麦粉末的储能模量随含水率的降低而增大,弹性性能提高,损耗模量和损耗正切随含水率的降低而减小,黏性性能降低。同一品种荞麦在相同含水率下,撞击载荷越大,破碎率越高;同一撞击载荷下,随着含水率的降低,籽粒的破碎率先减小后增大。研究结果可为荞麦收获及加工装备研制、参数优化提供基础依据。     

旱地地膜玉米“贫水富集”种植模式研究

对不同降雨年份6种旱地地膜玉米种植模式研究结果表明,槽式、垄沟、低穴、撮苗等微集流模式均能小范围富集叠加降雨,改善玉米水分微生境。降雨量不同,模式间集雨效果亦不同,分别比对照多集雨1.9~7.8mm。不同种植模式玉米增产顺序依次为槽式>垄沟>低穴>撮苗,增产率为12.7%~21.9%。