专题导读：机械粒收推动玉米生产方式转型

玉米机械粒收是利用联合收获机摘穗、脱粒一次完成的收获方式，由于减少了果穗储运、晾晒、脱粒等作业环节，不仅大大降低劳动强度、节约人力成本，还可降低晾晒、脱粒过程中的籽粒霉烂与损失，是我国玉米机械收获的发展方向和今后玉米生产转方式的重点^1]。美、德等国20世纪50年代玉米收获作业也以机械穗收为主，70年代全面采用田间机械粒收^2-4]。目前我国玉米机械播种率已超过80%，但机械收获率仍较低，2015年统计为63%，且以穗收为主；粒收主要分布在新疆、黑龙江3—5积温带和内蒙古东北部等玉米产区^5]，占比不足5%。玉米机械收获、特别是粒收水平低是制约我国玉米全程机械化发展的瓶颈。 国外有关玉米机械粒收技术、相关基础理论研究及适合粒收品种选育的转型主要集中于20世纪60—90年代，为机械粒收技术的全面普及提供了支撑。20世纪60年代，随着能够实现田间籽粒直接收获的玉米割台被广泛接受，粒收技术才迅速发展起来^6]。在美国玉米带的Iowa，Illinois，Indiana，Minnesota等州，玉米籽粒联合收获的面积从1964年的24%增加到1968年的48%^7-9] ，从此机械粒收技术在美国全面铺开。美国在刚推广机械粒收技术时，籽粒水分一般在20%以下，机械损伤问题并不突出。但烘干技术被广泛采用后，20%—35%之间水分的玉米都能收获，因水分高导致的籽粒机械损伤过大、烘干成本高等问题出现^2-3]，使得农民遭受巨大损失^10]，并严重威胁到了美国玉米在国际市场的地位^11]。为此，美国和一些玉米生产技术先进国家开展了大量相关研究，通过品种改良、提早成熟延长脱水时间、改进粒收机械等措施，逐步解决了籽粒含水率高、机械粒收质量不佳的问题。 推广机械粒收是玉米生产方式的一次重大变革，涉及农机、品种、栽培、收储、烘干、销售、加工等多个环节，是一项系统工程。以往我国玉米生产以人工收获和机械穗收为主，在玉米品种籽粒脱水特征和影响因素、生理成熟后田间站秆晾晒、收获机械及其作业质量、籽粒烘干收储等与机械粒收相关领域的研究较为薄弱，制约了粒收技术的应用推广。其中，品种是当前影响我国该技术推广的主要制约因素。20世纪80年代以来，我国玉米育种以高产为目标，在传统人工收获条件下，采取了高秆稀植大穗、延长生育期获取高产的育种路线，加之脱水性状的复杂性，相关籽粒脱水研究进展较慢，后期脱水快的种质资源严重不足。目前，我国许多玉米产区种植的品种生育期偏长，收获时籽粒含水量通常在30%—40%，活秆成熟现象还较为普遍，不仅难以实现机械粒收，而且堆积晾晒过程中霉变严重，影响玉米商用品质。培育早熟、籽粒脱水快、收获时含水量低的品种应成为各产区机械粒收技术推广的前提。此外，籽粒破碎率作为评价玉米机械粒收质量的主要指标，据本团队在全国16个省市区194个地块获得2 450组机械粒收田间测试样本^5，12-19]统计分析表明，当前玉米机械粒收破碎率均值为8.56%，高于≤5%的要求^5]。籽粒破碎不仅造成玉米收获损失、降低玉米等级和销售价格，而且增大烘干成本、增加安全贮藏的难度，成为我国玉米机械粒收技术推广的重要限制因素。鉴于破碎率受品种遗传因素、收获机械及其作业质量、天气因素、栽培措施等多因素综合影响^2,4-5,20-22]，深入研究这些因素对破碎率影响的定量关系，才能为制定高质量的收获措施提供依据。为推动玉米机械粒收技术的应用，中国农业科学院作物栽培与生理创新团队自2010年起开展宜机收品种的筛选、影响收获质量关键因素的研究与技术集成示范，取得较大进展。《中国农业科学》50卷11期“玉米栽培研究”专刊中曾集中发表了6篇团队在玉米机械粒收方面的研究论文，本栏目又以“玉米机械粒收专题”形式发表5篇文章，其中，《玉米生长后期倒伏研究进展》针对倒伏这一制约玉米种植密度进一步提高和机械粒收技术发展的重要因素，从玉米生育后期植株的衰老生理及其影响因素角度进行综述分析，提出提高玉米后期抗倒伏能力的措施与建议。《玉米品种穗部性状差异及其对籽粒脱水的影响》测定了苞叶、籽粒、穗轴、穗柄等4个部位共计41项穗部性状指标，剖析了这些性状在品种间的差异及其对籽粒脱水的影响，发现苞叶短、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。《玉米穗轴机械强度及其对机械粒收籽粒破碎率的影响》一文研究了玉米生育后期穗轴机械强度的变化特征及其影响因素，提出玉米穗轴机械强度是影响机械粒收籽粒破碎的重要因素之一，生育后期穗轴干物质积累和含水率是影响穗轴机械强度的重要因素。《夏玉米籽粒脱水特征及与灌浆特性的关系研究》通过系统观测玉米籽粒灌浆和脱水动态，建立了玉米籽粒含水率与授粉后积温（＞0℃）的预测模型，分析了夏玉米籽粒脱水和灌浆特征及二者之间的关系，提出灌浆期积温和生理成熟期籽粒含水率两个参数作为粒收品种筛选指标的建议。《基于品种熟期和籽粒脱水特性的机收粒玉米适宜播期与收获期分析》利用籽粒含水率预测模型，分析了西北灌溉春玉米籽粒含水率变化动态及其适宜机械粒收收获期，以规模化生产的大农场为研究对象，提出了高产高效协同生产目标下的品种和播期的配置原则，为规模化生产条件下基于粒收品种的搭配提供了依据。希望这些论文的发表，能抛砖引玉，带动更多科技工作者开展玉米机械粒收相关理论与技术研究，促进以机械粒收为核心的现代玉米生产技术的推广应用。

SPECIAL FOCUS Guidance: Grain Mechanical Harvesting Technology Promotes the Transformation of Maize Production Mode