江苏沿海地区夏玉米机械粒收质量与品种筛选研究

2015~2017年在江苏盐城市大丰区和连云港市赣榆区,开展5组机械粒收试验与示范,对参试的34个品种、75个品次收获期子粒含水率、破碎率、杂质率和产量损失率数据分析。结果表明,破碎率高、损失率大是该区域玉米机械粒收存在的主要质量问题,收获时子粒含水率偏高是导致破碎率高的主要原因之一。通过对参试品种玉米产量和收获期子粒含水率分析,以当年参试品种平均产量和收获期平均子粒含水率为指标,应用双向平均作图法,初步筛选出产量高、收获期含水率低的迪卡517、京农科728、泽玉8911和泽玉501,推荐为该区域适宜机械粒收品种。     

山西省春玉米机械粒收品种筛选与大田示范

为筛选适合山西春玉米区机械粒收品种,2012~2017年在山西长治、襄垣、长子、晋城等4地连续开展8个点次、合计141个品种/组合254个品次的品种筛选试验,以收获时子粒含水率和产量水平作为选择指标,分别进行双向平均法选择和先玉335对照法双向选择,并对141个参试品种进行分类。于2015~2017年在晋城泽州和高平2地对5个代表性品种开展机械籽收大田示范,结果表明,在141个参试品种中,子粒含水率低于平均值、单产高于平均值的合计48个,占比34.0%;与当地对照品种先玉335作对比,产量高于对照、子粒含水率低于或等于对照的品种有10个,占比7.1%。机械粒收大田示范中,平均子粒破碎率为5.15%,略高于国标(GBT-21961—2008)规定的5%水平;产量损失率均值为2.76%,低于5%的国标要求;子粒含水率均值为22.6%。     

吉林玉米机械粒收质量影响因素研究及品种筛选

2013～2017年在吉林省公主岭、梨树、榆树、伊通、德惠、吉林市昌邑区等地开展13组机械粒收玉米品种的筛选与技术集成示范,对8组试验采取机械粒收和收获质量评价。结果表明,机械粒收子粒破碎率均值为6.40%,高于国标≤5%的要求;杂质率均值为1.05%,低于≤3%国标标准;产量损失率均值为4.47%,总体小于≤5%国标标准,但各试验组间表现出较大的差异。子粒含水率总体呈正态分布,均值为26.55%,含水率与子粒破碎率、杂质率均呈极显著正相关,含水率高是导致收获质量差的重要原因。利用子粒含水率和单产两个重要指标按双向平均法作图,遴选出产量高于平均值、含水率低于平均值的品种先玉027、农华205和迪卡517为适宜玉米机械粒收品种。     

玉米子粒含水率测定方法的比较

2016～2017年在北京、河南和新疆等地,利用Kett公司生产的PM-8188-A型高频电容式谷物水分测量仪测定玉米子粒含水率,并与直接干燥法的测定结果进行对比分析,比较生产中谷物水分测量仪快速测定玉米子粒水分与直接干燥法之间的结果差异,探寻玉米子粒水分的快速准确测试方法。结果表明,PM-8188-A型谷物水分测量仪测定结果与直接干燥法测定结果间有显著差异,玉米子粒含水率在8%～44%范围内(以直接干燥法为标准),当玉米子粒含水率低于25%时水分仪测定值比直接干燥法的高;含水率高于32%时其测定值比直接干燥法的低;在25%～32%水分范围内可以认为水分仪法和直接干燥法之间无显著差异;在8%～25%和32%～40%的范围时可用校正方程y=1.353 6x-9.788(R~2=0.974 5,x为水分仪读数)或校正表进行校正。试验表明,与直接干燥法相比,PM-8188-A型谷物水分测量仪的测定玉米子粒含水率具有一定的局限性,含水率在8%～25%和32%～40%的范围时测定后应予以校正。     

玉米籽粒机械收获破碎率研究进展

机械粒收是玉米收获技术发展的方向,是玉米实现全程机械化、转变生产方式的关键。当前,籽粒收获过程中破碎率高的问题不仅降低玉米等级和销售价格,而且导致收获产量下降,并增大烘干成本、增加安全贮藏的难度,是推广机械粒收技术面临的重要问题。玉米不同基因型间籽粒破碎率存在显著差异,抗破碎特性是可遗传的性状,可通过育种培育抗破碎率的品种;不同收获机械和作业参数对籽粒破碎率有显著影响,选择轴流式收获机,并根据玉米生长、成熟和籽粒含水率状况及时检查与调试收获机参数是保证低破碎率的有效措施;生态环境因素对破碎率也有显著的影响,籽粒形成、自然干燥和收获期的光照、温度、湿度等因素均会影响到籽粒硬度、容重、含水率和质地等与籽粒破碎相关的特性;种植密度、水肥管理、收获时期等栽培管理措施对籽粒破碎率也会产生明显的影响。因此,针对不同区域生态环境条件,应选择适宜生育期内能与当地光温资源匹配的品种以及确定品种适宜的种植区域。合理种植密度、优化氮肥管理和适量灌溉有利于降低破碎率,而选择在最佳收获期收获是降低籽粒破碎率的最有效措施。     

“玉米营养生理与施肥”专题导读：高产玉米氮素高效利用

玉米是中国第一大作物,在保障国家粮食安全中占有重要地位。近年来,围绕玉米高产,国内学者在栽培理论、技术与应用方面取得一系列重要突破,创造了一批玉米高产纪录：仅2006—2010年就有159个地块的玉米籽粒产量达到或超过15 000 kg·hm^-2。通过推广示范,全国玉米平均单产从2006年的5 326.32 kg·hm^-2提高到2016年的5 972.70 kg·hm^-2,增加了12.14%。但是,农户的主要增产途径是肥料尤其是氮肥投入,而连续过量施氮使华北地区土壤矿质氮高量积累、氮肥利用率显著降低。持续高量的化肥投入还造成生态环境安全隐患,地表水或地下水体硝酸盐含量超标,影响农田的可持续利用。在此情况下,兼顾作物高产与资源高效持续利用显得十分必要。作者从高产玉米田的氮素吸收利用规律、高产玉米氮素高效吸收的根系特性、高产玉米碳氮代谢协调、高产玉米氮肥优化施用等方面综述了国内最新研究进展,以期为破解粮食需求不断增加、农田面积日益减少、作物集约化生产环境代价日益加剧的严峻局面提供思路。同时,作者对本期“玉米营养生理与施肥”专栏收录的6篇文章进行了简单介绍。     

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。     

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。     

黄淮南部不同玉米品种机械粒收质量评价及其穗部性状鉴定指标筛选

以17个玉米品种为材料,测定其收获期果穗、苞叶和子粒穗部性状特征等指标,对不同玉米品种机械粒收质量进行评价.以机械粒收质量为基础,采用逐步回归分析,探讨穗部性状与机械粒收质量的关系.结果表明,不同玉米品种间机械粒收质量指标差异显著,收获期子粒平均含水率为21.05％,平均破碎率为5.83％,品种的杂质率和产量损失率都在...     

作物病虫害遥感监测研究进展

近年来,随着信息技术的迅速发展,遥感作为一种快速监测手段已经被运用到作物病虫害监测中.本文阐述了作物病虫害遥感监测的基本原理及特点,重点介绍了国内外在其技术方法上的研究进展,提出了生产应用中的技术流程.进一步分析了当前本领域研究中的难点,展望了其应用前景,以期为棉花病虫害遥感监测研究提供借鉴与参考.