黄淮海夏玉米品种脱水类型与机械粒收时间的确立

黄淮海一年两熟模式下玉米成熟和熟后籽粒脱水的热量资源紧缺, 是制约机械粒收在该区域发展的关键因素。本文尝试建立黄淮海一年两熟制地区玉米机械粒收适宜品种筛选和以授粉至生理成熟积温和生理成熟期籽粒含水率为指标, 运用双向平均法将参试品种划分为晚熟高含水率(I)、早熟高含水率(II)、早熟低含水率(III)和晚熟低含水率(IV)4种类型。基于玉米生长进程及籽粒含水率动态测试, 估算不同品种播种至适宜机械粒收含水率(28%、25%)所需活动积温, 以黄淮海区夏玉米常年播种日期为起点, 结合历史气象资料的累积计算, 利用地统计分析技术明确不同类型品种适宜机械粒收的时空分布规律, 建立适宜机械粒收时期的预测方法, 为机械粒收在黄淮海区域推广提供指导。选择27个主推品种, 播种至籽粒含水率下降到28%、25%所需要积温分别为, 类型I 2982°C d、3118°C d, 类型II 2770°C d、2873°C d, 类型III 2729°C d、2845°C d, 类型IV 2860°C d、2980°C d。类型III品种降至28%、25%含水率时间分别较类型II品种早2~3 d、约2 d, 较类型IV品种早7~9 d、7~10 d, 较类型I品种早13~17 d、16~17 d。各类型品种籽粒由28%含水率降至25%水平, 所需时间约6~8 d。在当前玉米种植模式及下茬小麦适期播种条件下, 黄淮海南部的豫南、皖北地区, 各类玉米品种均能满足籽粒脱水至适宜机械粒收含水率的要求, 而在黄淮海北部、关中西部以及山东半岛地区, 现有品种很难降至适宜含水率, 需通过选择早熟和籽粒脱水快的适宜品种加以实现。本研究建立的以积温预测籽粒含水率动态变化及其适宜机械粒收时间的预测方法, 为各地合理配置玉米粒收品种、确定适宜机械粒收时间提供了可行的技术方法。     

施氮量对春玉米籽粒脱水特性与灌浆特性的影响

为研究施氮量对春玉米籽粒脱水特性与灌浆特性的影响,确定冀东地区春玉米品种的适宜施氮量,以低氮型玉米品种京农科728和高氮型玉米品种先玉335为供试材料,大田条件下设置N 1(120 kg·hm^-2)、N 2(180 kg·hm^-2)、N 3(240 kg·hm^-2)、N 4(300 kg·hm^(^-2))、NCK(360 kg·hm^-2)5个施氮量处理,构建了两品种在不同施氮量下籽粒、苞叶和茎秆含水率与授粉后活动积温的关系模型。结果表明,京农科728籽粒含水率下降所需要的积温均低于先玉335,京农科728在N 1水平下收获时籽粒、苞叶和茎秆含水率最低,脱水速率最快,籽粒灌浆速率高;先玉335在N 4水平下收获时籽粒含水率最低,生理成熟后脱水速率最快,N 3水平下苞叶和茎秆含水率最低,籽粒灌浆速率最高。生理成熟前注重灌浆速率的提高,收获期籽粒含水率与生理成熟后籽粒平均脱水速率呈负相关,与籽粒总脱水速率呈极显著负相关,说明收获期籽粒含水率主要由生理成熟后籽粒平均脱水速率和籽粒总脱水速率决定。低氮型玉米品种京农科728适宜施氮量为120 kg·hm^-2,此时脱水与灌浆特性表现较好;高氮型玉米品种先玉335适宜施氮量为300 kg·hm^-2,此时脱水与灌浆特性表现较好。     

玉米品种京农科728机械粒收质量性状研究

玉米机械粒收已成为我国玉米生产发展的必然趋势。以首批通过籽粒机收组国家审定的主推品种京农科728为研究材料,于2016-2018年在黄淮海夏玉米区累计50个试点开展机械粒收质量性状研究,以期为该品种示范推广和机械粒收提供技术支持。结果表明,京农科728在6月1-22日播种,均能在9月10日-10月8日正常成熟,出苗-生理成熟期平均天数为100.3d。在生理成熟后10d左右机械粒收,平均籽粒含水率24.3%,平均籽粒破碎率3.9%,平均机收杂质率1.6%。京农科728机械粒收平均产量10 526.0kg/hm²,其中以山东省滨州市邹平县试点机收产量最高,为12 078.0kg/hm²,有40个试点机收产量≥10 000.0kg/hm²,占比80.0%。机收质量指标相关性分析表明,籽粒破碎率和杂质率与籽粒含水率呈极显著正相关（r分别为0.48和0.57,n=50）,籽粒含水率是影响玉米机械粒收质量的主要因素。由此可见,京农科728在黄淮海夏播玉米区具有良好播期适应性,6月上旬至下旬播种,最早9月中旬、最晚10月上旬均达生理成熟,机械粒收质量达国家机收籽粒标准,可实现玉米籽粒直收,且机收产量高,在黄淮海夏玉米区能够保证玉米机械粒收质量和产量,适宜大面积推广应用。     

宁夏引/扬黄灌区玉米子粒脱水模型的构建与应用

利用宁夏银川市永宁县18个玉米品种子粒含水率动态测试数据,构建了不同品种子粒含水率与授粉后活动积温的关系模型,以2014-2016年在宁夏银川市永宁县（引黄灌区）和吴忠市同心县（扬黄灌区）两地11点次的玉米子粒含水率实测数据进行模型校验的结果表明,模型预测结果与实测值的相符性达到极显著水平（R ²=0.8397）。结合2008-2017年永宁县和同心县气象数据,模拟了供试玉米品种达到适宜机械粒收的目标子粒含水率日期,分析了不同类型玉米品种在宁夏引/扬黄灌区实行机械粒收的可行性,为当地推广玉米机械粒收、优选适宜机械粒收的优良品种提供支持。     

玉米子粒脱水研究与机械粒收对策

我国玉米产区跨度大、生态类型和种植模式多样、品种繁多,多数地区收获时子粒含水率偏高,影响玉米机械粒收质量,是限制我国玉米机械粒收技术推广的关键因素。根据国内外有关玉米子粒脱水过程的研究文献,认为：玉米子粒脱水包括生理脱水和自然脱水两个阶段,各阶段脱水速率的主控影响因素不同,使得区域间、品种间和年际间子粒脱水特征差异显著;当前影响玉米子粒脱水动态的遗传基础及生理生态机制尚不明确,难以对机械粒收技术措施和扶持政策的制定形成支撑。结合玉米生产实际情况,提出了推动我国玉米机械粒收工作发展的建议：加强早熟、子粒脱水快、耐破碎品种的选育;在黄淮海、东北、西北及西南四大玉米产区开展玉米子粒脱水特征及其影响因素的生态联合试验,明确影响区域子粒脱水动态的主控生态因素和生理生态机制,寻找区域机械粒收技术突破口,以协调子粒成熟与降低含水率的关系为核心,充分利用区域热量资源,因地制宜,综合运用粒收品种选育、品种熟期配置、收获期决策、栽培技术配套以及制定扶持政策等手段,推进机械粒收技术快速发展。     

不同熟期玉米不同粒位籽粒灌浆和脱水特性对密度的响应

研究密度对不同熟期玉米品种不同粒位的籽粒灌浆和脱水特性的调控效应,为陕北灌区春玉米密植高产机械粒收技术提供依据。于2018—2019年以中熟品种先玉335(Xianyu 335)和晚熟品种东单60(Dongdan 60)为材料,设置45,000(D1)、60,000(D2)、75,000(D3)、90,000(D4)株hm^–2四个种植密度,分析其不同粒位籽粒灌浆、脱水特性及其与气候因子的相关性。结果表明,密度的增加能显著提高不同熟期品种玉米籽粒产量,其中2018年2个品种均在D4处理下达到最高产量;2019年先玉335和东单60分别在D4和D3处理下达到最高产量,2年平均最高产量分别为18,739 kg hm^–2和17,111 kg hm^–2,较D1处理产量分别提高了32.2%和27.7%。随着种植密度的增加,不同粒位的籽粒灌浆速率降低,粒重减小,脱水速率加快。在D4种植密度下,先玉335下部和上部籽粒平均灌浆速率较东单60分别高0.08 g d^–1和0.04 g d^–1,粒重较东单60分别高3.6 g和1.6 g。生理成熟时不同粒位的籽粒含水率与吐丝到生理成熟间有效积温呈显著正相关,总脱水速率与灌浆速率相关性不显著。先玉335不同粒位的籽粒脱水速率快,且下部和上部籽粒平均脱水速率较东单60高0.006和0.005%℃d^–1。与下部籽粒比,上部籽粒灌浆速率低、灌浆期长、粒重小、后期脱水快、含水率达到28%和25%所需积温少。可见,2个品种籽粒灌浆和脱水特性对增密的响应其上部籽粒更敏感;与东单60相比,先玉335密植下籽粒灌浆速率高,粒重大,且后期脱水速率快。因此,选择中熟品种结合适宜增密能够实现陕北灌区玉米密植高产机械粒收生产。     

东北冷凉区玉米籽粒脱水模型构建策略研究

建立玉米籽粒脱水模型是分析不同品种籽粒脱水特征、为产区筛选适宜机械粒收品种的重要理论工具。东北冷凉区是重要的早中熟玉米产区，该地区秋季降温快，霜期早，收获时籽粒成熟度差和含水率偏高是制约玉米机收产业发展的关键问题。在2021-2022年对东北冷凉区典型的早中熟玉米品种德美亚1号和德美亚3号进行分期播种试验，利用播期模拟不同气象条件对籽粒田间干燥过程的影响。采用全播期及部分播期等不同建模策略，构建品种籽粒脱水模型，分析不同策略下脱水模型的精度差异，探明快速构建品种脱水模型的方法。结果显示，采用不同建模策略构建的德美亚1号和德美亚3号的脱水模型，随着参与建模的播期数增加，模型参数和模拟精度无显著差异，模型参数变异性逐渐缩小。利用不同策略建立的模型在东北春玉米区3个站点检验，模型精度无明显差异。利用分期播种方式可构建稳健的品种模型，在年际间、区域间均具有稳定的预测精度，为评价玉米品种的机械粒收适宜性提供了有力的理论工具。     

西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状及影响因素分析

籽粒破碎率高是西南玉米机械粒收技术发展和应用的主要限制因素。明确当前西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状,研究其主要影响因素,对推动西南玉米机械粒收的发展具有重要意义。利用2017—2018年在西南区开展的多点多品种系列粒收试验获得的788组籽粒破碎率样本数据,分析了西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状,并于2018年采用同一机型、同一操作人员开展多品种、大跨度多收期试验,调查不同收获时期籽粒破碎率、含水率、力学强度变化,分析籽粒含水率、力学强度与破碎率的关系。结果表明,当前西南玉米机械粒收籽粒破碎率范围为0.54%～42.72%,平均值为8.34%。随机械粒收时期推迟,籽粒含水率下降,籽粒力学强度增加,破碎率先降低后逐渐升高。破碎率(y)与籽粒含水率(x)间的关系符合y=0.0329x2-1.3328x+15.529(R2=0.5467**)方程,在籽粒含水率为20.26%时破碎率最低,破碎率≤5%的籽粒含水率范围为10.76%～29.76%;破碎率(y)与籽粒立面(x立面)和侧面(x侧面)压碎强度的关系符合y=0.0006x立面2-0.2692x立面+32.7030(R2=0.3138**)和y=0.0021x侧面2-0.6092x侧面+46.979(R2=0.3790**)方程,当籽粒立面和侧面压碎强度为224.33 N和145.05 N时破碎率最低。籽粒压碎强度与含水率呈极显著负相关。随收获时期推迟,籽粒含水率下降导致其力学强度的改变是影响破碎率变化的主要原因,通过选育和选用后期立秆能力强、籽粒脱水快的品种,当籽粒含水率降至28%以下进行机械粒收是降低西南玉米机械粒收籽粒破碎率的重要举措。     

陇东旱塬密植高产机械粒收玉米新品种筛选与评价

为筛选适合陇东旱塬区耐密高产且宜机械粒收的玉米品种,于2019-2021年在甘肃平凉泾川高平试验基地对引进不同生态区的玉米品种采用福田雷沃谷神收割机进行籽粒直收。结果表明,参试品种平均产量接近于吨粮田,2019、2020和2021年产量分别为14 424.0、14 295.0和14 737.5kg/hm²,品种间产量存在显著差异,产量极差分别为3826.5、4992.0和3699.0kg/hm²。参试品种含水率变幅较大,最大相差7.2%、10.6%和5.2%。不同玉米品种延迟收获,籽粒含水率呈线性下降,以生理成熟后22.7d为适宜粒收期,且收获期含水率为25.0%、20.0%和13.9%时,籽粒破碎率依次为2.82%、1.68%和1.20%。品种MC703和先玉335破碎率3年平均分别为3.84%和2.99%,杂质率分别为0.49%和0.35%,迪卡519破碎率和杂质率2年平均为4.66%和0.12%,均符合国家粒收标准。因此,陇东旱塬适宜粒收的含水率为<25.0%。机械粒收相比机械收穗和人工收获分别节省成本1800和3600元/hm²。综合评价,推荐收获期含水率（<25.0%）低、耐破碎性能好和单产水平高的迪卡519、MC703和先玉335作为陇东旱塬区适宜机械粒收品种。     

玉米机播机收质量效果试验研究

以具有机械化生产潜力的 5 个玉米品种为试验材料,研究不同机播密度对玉米机械播种质量、机械粒收质量和产量的影响,以期为西南地区玉米机械播种和机械粒收技术的推广提供参考和依据。结果表明：调整机播密度影响机械播种和机械粒收质量效果,机械播种的密度调得越高,粒距合格指数变低,重播和漏播的可能性越大,播种均匀性变差,播种质量越易受影响;但破碎率和杂质率有降低趋势,产量损失率和籽粒含水量有所增大。在实际生产中,需要根据玉米品种的特点,配套或改良播种机型,调节适宜的机播密度来提高机械播种质量和机械粒收质量。综合机播质量、机收质量和产量,先玉 1171 品种比较耐密植,宜机播、宜机收。     

夏玉米籽粒含水率对机械粒收质量的影响

玉米机械粒收过程中出现的籽粒破碎、果穗遗漏、籽粒散落等影响收获质量的现象是机械粒收推广过程中备受关注的问题。开展机械粒收质量及其影响因素研究, 是确定适宜粒收时期、指导品种改良等的基础, 对于机械粒收技术的推广普及具有重要意义。本研究于2015年和2017年在中国农业科院新乡综合试验站, 以黄淮海夏玉米区生产用品种为试材, 采用同一收获机和操作人员分期收获, 调查不同收获期籽粒含水率变化以及破碎率、杂质率、落粒率和落穗率等机械粒收质量指标, 分析籽粒含水率与粒收质量指标的关系。结果显示, 随着收获期推迟, 籽粒含水率逐渐降低, 籽粒破碎率和落粒率呈先降低后升高趋势, 杂质率逐渐降低, 落穗率逐渐增加。2年参试样本籽粒含水率分布在9.68%~41.36%之间, 破碎率与籽粒含水率的关系符合y = 0.068x ²-2.743x+31.09 (R ²= 0.79 ^**, n = 140)模型; 含水率在15.47%~24.78%之间时, 破碎率低于5%; 含水率为20.05%时, 破碎率最低。杂质率与籽粒含水率的关系符合y = 0.0158e ^{0.1111 x}(R ²= 0.66 ^**, n = 140)模型, 杂质率随着含水率降低逐渐降低并趋于稳定。落粒率与籽粒含水率符合y = 0.006x ²-0.236x+3.479 (R ²= 0.42 ^**, n = 127)模型, 含水率为20.37%时, 落粒率最低。落穗率与籽粒含水率符合y = 2578.7645/x ^2.2453(R ²= 0.35 ^**, n = 140)模型, 当含水率低于16.15%时, 落穗率将超过5%。研究还发现, 即使籽粒含水率相近, 不同品种的收获质量(特别是籽粒破碎率)也存在显著差异。本研究的结果表明, 破碎率是决定机械粒收质量的关键因素, 以破碎率5%和落穗率5%为标准, 黄淮海夏玉米适宜机械粒收的籽粒含水率范围为16.15%~24.78%, 籽粒含水率在20%左右时, 收获质量最佳。     

辽宁中部适宜机械粒收玉米品种的筛选

为推动机械粒收技术在东北玉米产区的推广,于2013-2017年在辽宁中部的铁岭、新民、沈北新区和海城开展了10个点次的玉米机械粒收品种筛选试验。通过对73个参试品种135个品次测试表明：（1）玉米子粒含水率随收获时间的推迟总体呈下降趋势,在辽宁中部地区,在9月27日至10月22日期间收获,有92个品次子粒含水率≤25%,占68.1%;在10月20-22日收获,有93.0%的品种子粒含水率低于25%,处于适宜机械粒收的子粒含水率范围;（2）按产量水平和子粒含水率双向平均法作图分析表明,在2个以上点次稳定表现出产量高于平均值、含水率低于平均值的品种有迪卡159、德育919、农华205、丰垦139、东单6531和中科玉505,建议作为适宜机械粒收品种,而产量高但含水率高的品种翔玉998可作为搭配品种;（3）推荐品种产量与当地生产参照品种郑单958和先玉335相当,但子粒含水率较郑单958低1.7~7.7个百分点。     

黄土高原旱作玉米籽粒水分与机械粒收质量的关系

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。     

不同玉米品种子粒脱水速率研究

以郑单958、先玉335、农华101、登海11、中单909、正大12为研究材料,研究了子粒、苞叶、穗轴含水量及其脱水速率。结果表明：不同品种间的子粒、苞叶、穗轴含水量差异极显著,不同品种间的子粒脱水速率差异极显著。子粒含水量与苞叶、穗轴含水量呈极显著正相关,相关系数分别为0.777和0.267,苞叶含水量与穗轴含水量呈极显著正相关,相关系数为0.312。先玉335、农华101在子粒脱水前期较其他品种脱水快且快速脱水时间长,收获时（9月24日）的子粒含水量分别为25.40%和26.58%;符合机械收粒的标准,可作为机械收粒的备选品种。     

辽宁中部地区玉米机械粒收质量及其限制因素研究

研究和明确制约机械粒收质量的因素,对于辽宁省玉米机械粒收技术的推广和生产转型升级具有重要意义。2015-2017年在辽宁省中部的铁岭县蔡牛镇、沈北新区黄家村和海城市耿庄开展了5组玉米机械粒收试验与示范,通过对41个参试品种57个品次粒收质量指标的测试与评价,结果表明：（1）子粒破碎率均值为11.38%,5组试验均高于国家标准≤5％的要求,破碎率偏高是目前辽宁机械粒收存在的主要质量问题;（2）收获产量损失率平均为3.93%,低于国家标准≤5％要求,但不同试验组间差异较大,变幅为0.78%~12.60%,部分田块机械粒收产量损失较大;（3）57个品次样本子粒含水率与破碎率、杂质率的相关系数分别为0.596和0.454,均达到极显著水平,子粒含水率高是导致破碎率和杂质率高的重要因素;（4）产量损失主要来自落穗损失,占总损失量的63.2%~92.5%,落穗损失与植株倒伏倒折密切相关;（5）10月中下旬（10月13日至10月21日）收获,87.2%的参试品种子粒含水率可下降至25%以下,处于适宜机械粒收水分范围。本研究认为,辽宁中部地区热量资源丰富、玉米适采期长,10月中下旬收获时子粒含水率不是当前制约机械粒收质量和技术推广的首要因素,而后期茎秆衰老慢和抗玉米螟、茎腐病品种的选育,控制倒伏与落穗的技术措施应引起关注。     

北疆玉米大田机械粒收质量调查

北疆是我国玉米机械粒收率最高的区域,为了解北疆玉米大田粒收质量现状,2012-2017年在新疆奇台总场、伊犁新源71团、伊宁县和温泉县等地农户田块调查了机械粒收质量,共获得269组样本,结果表明：（1）子粒破碎率均值为6.38%,高于5%的国家标准[玉米收获机械技术条件（GB/T 21961-2008）]要求;杂质率和产量损失率均值分别为0.41%和0.96%,分别低于3%和5%的国家标准要求,子粒破碎率高是当前北疆玉米大田机械粒收存在的主要质量问题。（2）收获玉米子粒含水率均值为23.3%,其与破碎率呈显著相关,可用二次函数y=0.0263x ²-1.0433x+15.867（R ²=0.108,n=269）拟合。（3）在子粒含水率相同条件下,不同品种之间子粒破碎率表现出明显差异,其中,新引M751子粒破碎率明显低于KWS2564,而KX3564介于两者之间。（4）筛选早熟、脱水快、耐破碎品种,实施玉米密植高产全程机械化绿色生产,可以有效改善机械粒收质量,实现玉米高产高效协同。