机械粒收推动玉米生产方式转型

正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     

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。     

北疆玉米密植高产宜粒收品种筛选

筛选耐密植、产量潜力大、脱水快、适宜机械粒收的品种是玉米密植高产全程机械化绿色生产的关键。在密植栽培条件下,2012-2017年在北疆昌吉奇台总场、伊犁新源71团和伊宁县3地开展了15个点次、133个品种/组合267个品次的品种/组合筛选试验,收获时采取机械粒收测产方式,测试收获质量、子粒含水率和单产,并按子粒含水率和产量水平2个指标采用双向平均法作图进行品种分类。试验结果表明：（1）267个样本收获时子粒破碎率均值为5.20%,略高于国家标准（GB/T 21961—2008）规定的5%水平;杂质率和产量损失率均值分别为0.67%和0.92%,低于国家标准3%和5%的要求;（2）子粒含水率均值为24.65%,子粒含水率与破碎率呈极显著正相关（r=0.461）,子粒含水率高是造成破碎率高的主要原因,两者关系可以用二次函数y=0.0346x ²-1.443x+18.998（R ²=0.3799,n=267）拟合,当子粒含水率为20.9%时,破碎率最低;（3）筛选出子粒含水率低、单产水平高的品种华美1号、晋单73、金9913、MC670、增玉1317和豫单9953,推荐为玉米密植高产全程机械化绿色生产技术适宜品种;早熟、脱水快、但产量水平低于平均值的品种有KX9384、KWS5383、登海1786、泽玉501和郑单528,推荐在热量资源偏少的地区种植,或作为热量资源适合地区的搭配品种。     

基于根冠协调发展的东北春玉米高产种植密度分析

植株地上部与地下部的协调是生长发育的内在需求,分析种植密度对冠根协调的影响能够为玉米增密高产理论和技术提供新的视角。本研究于2020—2021年在吉林省中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验站进行,以郑单958和先玉335两个耐密品种为试验材料,调查了玉米关键生育时期内根系和冠层的相关指标在产量稳定区间的2个种植密度(D1:6.75万株hm^-2; D2:9.75万株hm^-2)下的差异。试验条件下,种植密度从D1增加到D2,玉米的单株干物质积累量、根干重等均出现显著降低,群体指标表现不同。其中, 2个品种的群体籽粒产量未出现显著提升,在根系各指标达到最大值的吐丝后15 d(R2期),群体根干重、根长密度等也未出现显著提升。随着生育进程推进,玉米的冠根比呈指数函数增长(y=ae^bx),增加种植密度显著提高了玉米冠根比,粒根比、叶根比也增加,根系压力增大。研究结果表明,玉米根系对种植密度的响应程度与地上部存在差异,在产量水平基本相当的前提下,根系压力较小的种植密度更有利于冠根协调和合理群体的构建。     

作物病害机器视觉诊断研究进展

 据统计,由病害引起的作物产量损失平均在12%以上,病害不仅直接影响产量,而且也严重降低农产品的品质。通过快速诊断识别作物病害而及时采取防治措施,提高作物病害的诊断水平是保证有效防治病害的重要组成部分。机器视觉技术的发展为作物病害诊断和识别提供了快捷、低廉、无损检测的可能手段。本文综述了面向多种作物病害机器视觉诊断研究的进展,归纳了作物病害机器视觉诊断的识别模式,分析了诊断中存在的问题,提出了相应的解决方法。     

基于X-rayμCT技术的玉米籽粒结构特征的粒位效应分析

玉米籽粒因其在果穗上着生位置不同存在较大差异,明确籽粒结构特征的粒位效应为玉米的消费、加工和播种质量等玉米产量和品质性状的评价提供参考。该研究以3个不同籽粒类型的玉米品种登海618(DH618)、KX3564和先玉335(XY335)为材料,利用X射线计算机断层(X-ray micro-computed tomography,X-ray μCT)技术扫描测试样本,通过图像滤波、阈值分割等图像分析方法重建籽粒3维结构,获取玉米果穗不同粒位籽粒的胚、胚乳、皮下空腔、胚空腔、硬质胚乳、粉质胚乳、胚乳空腔等结构参数。数据分析表明,籽粒不同结构指标在果穗上呈现不同的变化规律,从基部到顶部(不考虑果穗两端的极端籽粒),胚、胚乳及硬质胚乳体积线性下降,各指标在果穗上的变化范围分别为15.82～33.36、180.15～296.50及87.13～166.00 mm~3;胚乳空腔皮下空腔胚空腔,果穗中部籽粒的空腔较小且稳定,3个品种表现一致;胚与胚乳的比值在粒位间基本稳定,粉质胚乳体积、硬质胚乳与粉质胚乳的比值从基部至顶部逐渐减小,但不同指标的变化斜率存在差异。3个供试品种的籽粒结构参数不同:DH618果穗不同部位籽粒胚与胚乳的比值大于KX3564和XY335,XY335籽粒硬质胚乳与粉质胚乳的比值大于DH618和KX3564。在籽粒空腔方面,KX3564皮下空腔的比例较高,而XY335胚乳空腔的比例较高。3个品种胚、胚乳、皮下空腔体积在玉米籽粒中的比例平均分别为9.27%、89.87%、0.86%。X-ray μCT扫描技术为玉米籽粒性状的研究提供新的方法与思路,明确果穗籽粒结构的粒位效应有利于全面地掌握玉米果穗上籽粒的性状特征,为玉米的生产、加工及品种改良等提供借鉴。     

水肥一体化施磷对滴灌高产春玉米产量及肥料利用率的影响

磷肥的施用方式和施用量对提高作物的产量和磷肥利用效率有重要影响。研究常规一次性施肥和滴灌分次施肥以及不同磷肥用量对玉米生长及磷肥利用效率的影响,为进一步提高滴灌密植高产春玉米产量及肥料利用率提供理论依据。结果表明,在滴灌水肥一体化分次施磷模式下,磷肥用量在90 kg/hm2时玉米产量达到最大(16.66～17.29 t/hm2),比一次性基肥施入产量高8.3%～12.6%,经济效益平均提高11.0%;磷肥偏生产力和农学利用率比一次性基肥施入处理分别提高44.4%～50%和59.5%～73.65%。在滴灌水肥一体化条件下,在玉米开花前随水分次滴施水溶磷肥能有效提高玉米产量和磷肥利用率,同时能减少磷肥用量,提高经济效益。     

中国东北春玉米区干旱时空分布特征及其对产量的影响

为了研究东北地区春玉米不同生育阶段干旱时空分布规律及其对产量的影响,基于研究区域1961—2012年69个气象站点逐日气象资料和春玉米生育时期及产量资料,采用Penman-Monteit法计算潜在蒸散量,在此基础上利用农业干旱指标标准化降水蒸散指数(SPEIPM)划分干旱等级-最后利用干旱等级权重及发生概率评分等级计算每个站点的干旱危险指数(DHI);利用Mann-Kendall检验法计算5个生育阶段的SPEI变化趋势,利用回归分析进行SPEI与玉米气候产量的关系分析。结果表明,吉林省西部和辽宁省西部在玉米生长季内始终为干旱高风险区,吉林省东部和辽宁省东部则为干旱低风险区,黑龙江省东部干旱风险随生育进程增大;近52 a玉米苗期干旱强度和范围有减小趋势,而生育后期在增加;1991—2012年辽宁省西部玉米气候产量与SPEIPM3-7(5—7月份的SPEIPM)以及吉林省西部、吉林省东部和松嫩平原气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)的关系达极显著(P0.01),吉林省中部气候产量与SPEIPM3-8(6—8月份的SPEIPM)关系达显著水平(P0.05)。春旱严重地区如松嫩平原、吉林省西部、辽宁省西部和南部的干旱强度和范围正在减小,而东北干旱程度在玉米生育后期整体呈增强趋势,其中东部最明显。在降水充沛的吉林省东部,气候产量与干旱指数的回归方程对称轴在0附近,表明正常降水情况下即能保证高产和稳产。降水较少的地区如辽宁省西部和吉林省西部等地,回归方程对称轴在1附近,提高玉米产量需增加灌溉和提高水分利用效率。     

基于标准化降水蒸散指数研究干旱对北京地区作物产量的影响

利用华北平原冬小麦-夏玉米一年两熟种植典型区域北京地区1962—2011年逐月降水、温度资料计算多尺度标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI),分析干旱对作物产量的影响。结果显示:1)在过去50年内,SPI与SPEI所评判的干旱演变有巨大的不同,SPEI对气候变暖的响应是造成上述现象的主要原因。2)1990—2011年干旱指数与作物产量的关系显著(P<0.05),短时间尺度的SPI₃-8和SPEI₃-8与玉米气候产量呈曲线关系,所建立的回归方程可以解释60.0%和60.1%的玉米产量变异,适宜的干湿状态在-0.8到3.2(SPI)和-0.9到2.1(SPEI)之间。3)长时间尺度的SPI₂₄-5和SPEI₂₄-5与冬小麦气候产量呈线性相关,可以解释其51.8%和51.2%的产量变异。研究结果符合北京地区玉米以雨养为主、冬小麦以地下水补灌为主的实际情况。4)利用12或24个月尺度的干旱指数判断区域水分状况,可以帮助决断冬小麦返青后的灌水次数和灌水量,在防范产量风险的同时,提高水资源的利用效率。本研究表明,选择适合的时间尺度和月份的SPI和SPEI可以用来评价华北平原旱涝状况对农业生产的影响。降水量缺乏仍然是导致北京地区作物减产的主要因素。但华北平原由于气温升高导致干旱化的趋势明显,未来研究华北平原干旱对作物产量的影响,需更加注重运用综合了降水和蒸散因素的干旱指数,以提高评价干旱对产量影响的准确性。     

玉米收获方式及其效益分析

比较不同玉米收获方式的用工环节和成本投入,分析机械收粒技术的推广效益,为进一步推广玉米籽粒收获技术、提高玉米生产机械化水平提供理论依据和数据支持。采用面谈和问卷调查的形式,在东北、西北春玉米区和黄淮海夏玉米区4省（区）16个市、县、48个村镇,调查了农户玉米收获方式和不同收获方式的收获成本情况,共获得465户有效样本。调研数据显示：玉米机械收获技术采用率存在明显区域差异,黑龙江和新疆地区机收比例最高,农户采用率达到89.4%以上,河南次之,平均为54.7%;吉林最低,为21.5%。比较玉米不同收获方式的收获效率和经济效益发现,玉米子粒机械直收技术最为高效快捷,相比机械收穗和人工收获分别节约成本75元/hm2和225~1 305元/hm2,是一项节省工序、省工省力,节本增效、适应玉米产业化发展需要的收获方式。