云南玉米宜机械收获性能和机收质量研究与评价

雷　恩，环建华，王岳东，杨永兵，刘宝宏，卢丙越，刘艳红，袁继超，王　璞

(1.红河学院 生命科学与技术学院，云南 蒙自　661199；2.云南省红河州农业机械研究所，云南 蒙自　661199；3.四川农业大学 农学院，成都　611130；4.中国农业大学 农业与生物技术学院，北京　100193)

0　引言

玉米是我国第一大粮食作物，在保障我国粮食安全方面具有重要战略地位[1]。云南作为我国西南区玉米重要生产地之一，常年种植面积有150万hm2，且以玉米种质资源丰富、品种类型多样而备受关注。近年来，当地随着农村城镇化进程加快，大量农业劳动力逐渐向东部经济发达地区和当地城市转移，玉米的生产方式和劳动力结构正在发生巨变，规模化生产速度加快，玉米持续增产增效出现新的挑战。因此，切实有效地提高玉米机械化作业程度是解决玉米可持续增产增效的根本出路之一。

近年来，我国的农业机械化水平有了显著的进步和提高，玉米收获的机械化水平由过去的不到2%提高到当前的33%[2-3]，然而云南玉米机收率仅为0.6%。其原因是多方面的，除了受地形地貌影响的客观因素以外，主要是适宜机械化收获的品种缺乏及适宜当地生态条件的收割机械种类少，从而导致玉米机收作业程度低。因此，亟需开展玉米品种宜机收性能研究及玉米收割机的评价，为今后筛选出高产宜机收玉米品种及高效机收作业的收割机类型提供基础依据。

1　研究方法与设备

1.1试验地基本情况

玉米品种机收性能研究试验点位于云南省玉米最具生产代表性的泸西县旧城镇，玉米种植在海拔高度为1 850m的缓坡地段，≥10℃的积温在5 300～6 000℃之间，年平均气温15.5℃ ，年平均降雨量929mm。

玉米穗收方式的机收质量研究试验点位于泸西县金马镇，地形以丘陵和平坝为主，地势较为平坦，宜开展机收作业。当地最高海拔1 975.4m，最低海拔1 790m，年平均气温14.6℃，年平均降雨量1 101mm。玉米籽粒直收方式的研究试验点位于建水县青龙镇，地形开阔，缓坡丘陵区，宜开展机收作业，海拔1 300m，年平均气温19.8℃，年平均降雨量805mm。

1.2研究方法及田间管理

调查研究方法以品种为因素，采用单因素完全随机设计，每个品种3次重复，玉米种植地的管理均按当地传统习惯进行。于5月中下旬雨季来临前播种，等行距留单株种植规格，底肥施腐熟农家肥8～12t/hm2，玉米拔节至大喇叭口期雨后地表追施尿素500～600kg/hm2(含纯N231.5～277.8kg/hm2)。雨养旱作，播种前用除草剂莠去津200倍液均匀喷施地表，5叶期时用玉米选择性除草剂硝磺·莠去津二次除草。

1.3玉米收获机类型

玉米果穗收割采用山东常林农业装备股份有限公司生产的4YZP-2玉米果穗收割机。玉米果穗收割采用中联重机浙江有限公司生产的4LZT-4.0ZB玉米果穗收割机。籽粒直收采用久保田4LZ-2.5(PRO688Q)全喂入履带收割机，割台采用由五丰农业机械有限公司生产的家家乐4YG-4A玉米籽粒割台。

2　测定的主要指标及方法

2.1植株病害的调查

玉米病害(如茎腐病、穗粒腐病)主要通过发病使植株发生倒伏和果穗下垂，进而对机收质量产生显著影响，属于品种机收性能的重要指标[4-5]。在玉米开花后30d左右，进行病害调查。发病率(%)=(调查的发病株数/调查的总株数)×100，病情指数=100×∑(各级病株数×各级代表值)/(调查总株数×最高级代表值)，发病级别按有关要求进行[6]。

2.2籽粒含水量

籽粒含水量是反映机收性能的重要性状和评价指标，主要影响机收质量中的苞叶剥净率、籽粒破损率等指标[7]。在玉米收获期，每个品种随机选取9个果穗，人工脱粒后计算籽粒含水量。籽粒含水量(%)=100×(籽粒鲜重-籽粒干重)/籽粒鲜重。

2.3株高和穗位高

玉米收获期结合产量构成因素，测量植株的高度和穗位高度，并记录。

2.4果穗损失率

在测定区(包括清理区)，收集漏摘和落地的果穗(包括5cm以上的果穗段)，脱净后称出质量，按如下方法计算果穗损失率，即

其中，SU表示果穗损失率(%)。

2.5苞叶剥净率

在测定区内，从果穗升运器出口接取的果穗中，拣出苞叶多于或等于3片(超过2/3的整叶算一片)的果穗(未剥净果穗)。按如下方法计算苞叶剥净率，即

其中，B表示苞叶剥净率(%)；Gj表示未剥净苞叶果穗数(个)；G表示接取果穗总数(个)。

2.6果穗含杂率

在测定区内，接取果穗升运器出口的排出物，分别称出接取物总质量及杂物(包括泥土、沙石、茎叶和杂草等)质量，按如下方法计算果穗含杂率，即

其中，Gn表示果穗含杂率(%)；Wn表示杂物质量(g)；Wp表示从果穗升运器排出口接取排出物总质量(g)。

2.7落地籽粒损失率

在测定区(包括清理区)内，捡起全部落地籽粒(包括秸秆中夹带籽粒)和小于5cm长的碎果穗，脱净后称出质量。籽粒损失率计算公式为

其中，SL表示籽粒损失率(%)；WL表示落地籽粒质量(g)；WZ表示籽粒总质量(g)，WZ=Wq+WL+WU+Wb(g)；Wq表示从果穗升运器接取果穗籽粒和果穗夹带籽粒质量(g)；WU表示漏摘和落地果穗籽粒质量(g)；Wb表示苞叶夹带籽粒质量(具有苞叶夹带籽粒回收装置加上此项)(g)。

2.8籽粒破损率

在测定区内，从果穗升运器排出口或接粮口接取约不少于2 000g的样品，脱粒清净后，拣出机器损伤、有明显裂纹及破皮的籽粒，分别称出破损籽粒质量及样品籽粒总质量，按如下方法计算籽粒破损率，即

其中，Zs表示籽粒破损率(%)；Ws表示破损籽粒质量(g)；Wi表示样品籽粒总质量(g)。

2.9籽粒含杂率

在测定区内，从接粮口接取约不少于2 000g的混合籽粒，从中选出杂质质量，分别称出混合籽粒质量及杂质质量，按如下方法计算籽粒含杂率，即

其中，Zz表示籽粒含杂率(%)；Wza表示杂质质量(g)；Wh表示混合籽粒质量(g)。

2.10产量与构成因素

玉米成熟期，每个调查品种的每个重复选取具有代表性的玉米完整植株5株，分别测量株高和穗位高，然后标好标签放入网袋带回实验室进行考种分析。在测产小区内调查种植密度，随机选取20个完整的果穗全部摘下，剥去苞叶称总重，再从中随机选取3个计算出籽率，结合籽粒干重最后按籽粒标准含水量14.0%测算实际产量。

3　数据处理方法

用Excel 2007电子表格对数据进行整理和分析。其中，变异系数反映品种数值间的离散程度。变异系数(%)=(标准差/平均数)×100。用SPSS 19.0数据处理系统进行方差分析，多重比较采用Tukey HSD法(P<0.05)。

4　结果与分析

4.1玉米品种宜机收性能

4.1.1抗病性

由表1可知：在调查的14个玉米品种中，依据病情指数来判断，品种间差异幅度由大到小顺序分别为穗粒腐病、茎腐病、叶斑病。其中，森玉1号茎腐病病情指数最大，为32.6%；其次分别是美嘉玉1号(17.8%)、筑黄2号(13.3%)、华玉12(9.6%)，金玉99、珍禾2号均不发病。在穗粒腐病方面，珍禾2号的发病率及病情指数最高，分别为46.7%和16.0%；其次是金辉玉201、筑黄2号、森玉1号和美嘉玉1号，金玉99不发病。叶斑病方面，各调查品种均发病，以筑黄2号的病情指数最大，为82.2%，发病级别也最高，为7.4级；其次分别是林新4号、宝玉9号、森玉1号等。

表1　不同玉米品种抗病性分析表

续表1

4.1.2收获时籽粒含水量及其他机收农艺性状

由表2可知：玉米收获时籽粒含水量、结穗位高度品种间差异较大。品种筑黄2号、美嘉玉1号收获时籽粒含水量最低，均为31.0%；其次分别是华玉12(32.7%)、珍禾2号(37.1%)和金玉99(41.1%)；而筑黄1号和宝玉9号含水量较高，均大于50.0%。株高方面，品种筑黄1号表现较高，其次是金玉99、珍禾2号，美嘉玉1号较低。穗位高表现出的规律特征和株高基本一致。筑黄4号、筑黄1号果穗苞叶层数较多，分别为12.3层和11.8层；品种珍禾2号、宝玉9号、美嘉玉1号及金玉99较少。

表2不同玉米品种宜机收植株性能分析表

Table 2The suitable for mechanized harvesting performance of maize varieties

品种籽粒含水量/%苞叶数/片株高/cm穗位高/cm珍禾2号37．1f8．4f259．3f96．6e师单3号44．5cd12．0ab299．6a124．0b宝玉9号52．7b9．0ef277．3cd95．2ef金玉9941．1e10．0d257．8f90．8g奥玉2846．4c11．1c287．4bc90．7g华玉1232．7g9．6de286．4bc104．1d林新4号42．5de9．6de259．8ef92．4fg筑黄4号41．8e12．3a287．9b121．6b筑黄1号55．3a11．8ab292．2ab140．3a筑黄2号31．0g11．4bc270．1de108．9c美嘉玉1号31．0g9．8d256．3f84．0h平均值41．510．5275．8104．4标准差8．21．315．817．5变异系数/%19．812．45．716．8

表中不同小写字母表示在0.05显著性水平下差异显著，下同。

4.1.3产量及构成因素

由表3可知：调查玉米品种中，产量和种植密度的变化幅度均较大。产量在3.31～10.19t/hm2之间，平均7.00t/hm2；密度在3.9万～7.9万株/hm2之间，平均为5.2万株/hm2。从产量构成因素角度分析，高产品种主要是由于其具有较多的穗数，其次是穗粒数对产量的贡献。例如，品种金玉99正是由于其具有较多的穗粒数弥补了穗数的不足，最终产量也达到较高水平。

表3　不同玉米品种产量及构成因素分析表

4.2玉米机收质量分析

4.2.1果穗收获方式下的机收质量

由表4可知：供试的4个玉米品种中，果穗含杂率变化幅度较大，其余机收质量指标变化幅度不大。其中，品种农大68果穗损失率较大，为6.33%；红单13号的较小，为3.89%，平均为5.40%。落地籽粒总损失率在5.35%～7.92%之间，平均为7.02%；苞叶剥净率42.8%～61.0%，平均53.8%。除了果穗含杂率达到国家标准要求的≤1.5%以外[8]，其余3个机收质量指标均未达到标准要求。收获时，籽粒含水量均超过标准要求的35.0%，在35.6%～36.8%之间，平均为36.5%。

表4　果穗收获方式下的机收质量分析表

4.2.2果穗收获方式下的玉米产量及构成因素

由表5可知：产量较高的为渝单8号，为9.37t/hm2；其次分别是宝玉9号、农大68、红单13号，高产品种主要是由于具有较高的穗数和粒重。

表5　果穗收获方式下的玉米产量及构成因素分析表

4.2.3籽粒直收方式下的机收质量、性能及产量

由表6可知：对于籽粒直收品种迪玉2号而言，机收质量指标均达到了标准要求，籽粒损失率、破损率、含杂率分别为4.94%、4.25%、1.46%。表7显示：在收获时植株倒伏率、果穗下垂率及穗腐病率严重，分别为37.8%、45.0%、8.9%，在这样较为不利机收的条件下机收质量指标却达到标准要求。原因如下：一是玉米收割机整体性能好；二是由于收割时玉米籽粒含水量低。表8显示了该机收品种的产量和构成因素，产量为7.75t/hm2；但所测的3次重复之间差异较大，最高的为9.05t/hm2，而最低的为5.35t/hm2。分析其低产原因：主要是种植密度低、单位穗数不足而造成的。

表6　籽粒直收方式下的机收质量分析表

表7籽粒直收方式下的机收性能分析表

Table 7The suitable for mechanized harvesting performance of maize in the harvesting maize kernel

重复倒伏率/%果穗下垂率/%穗腐病发生率/%收获时籽粒含水量/%重复120．043．35．015．3重复228．343．310．014．2重复365．048．311．714．6平均值37．845．08．914．7标准差23．942．893．470．59变异系数/%63．36．439．04．0

表8籽粒直收方式下的产量及构成因素分析表

Table 8Yield and composition factors of maize in the harvesting maize kernel

重复产量/t·hm-2穗数/万穗·hm-2穗粒数百粒质量/g重复19．057．9548638．7重复28．867．3448539．1重复35．356．2247837．1平均值7．757．1748338．3标准差2．080．874．691．03变异系数/%26．812．11．02．7

5　结论

通过以上的结果分析得出：在云南地区，影响机收效果的玉米机收性能指标主要是植株的抗茎腐病和穗粒腐病，以及收获时籽粒含水量；茎腐病直接与植株倒伏相关，而穗粒腐病和籽粒含水量与籽粒破损率、籽粒损失率、果穗剥净率相关。在本次研究中还发现品种金玉99高抗茎腐病和穗腐病，植株不倒伏，收获时还表现出籽粒含水量相对较低、早熟脱水快、苞叶数少及产量潜力高等宜机收高产特征。

玉米机收是根据种植方式和农艺要求，用机械完成对玉米茎杆切割、摘穗、剥皮、脱粒及秸秆处理等生产环节的作业[9-10]。按照机械不同类型，划分为联合收获(包括摘穗、剥皮、秸秆处理3 个环节连续进行)、半机械化收获(包括摘穗、剥皮、秸秆处理3个环节分段进行)及其用谷物联合收获机换装玉米割台作业[11-13]。籽粒含水率作为影响机收质量和效果重要因素，一般要求机收时籽粒含水率不超过25%[14]。有研究表明：籽粒含水量与机收时籽粒破损率、落地损失率和杂质率呈显著相关性，籽粒水分含量越高，机收籽粒破损率和含杂率也越高[15]。本次研究结果表明：果穗收割方式下均存在果穗损失率大、落地籽粒总损失率和苞叶剥净率高的特征，这和收割机综合性能及籽粒含水量高有很大关系，具体关联程度还需进一步研究。籽粒直收方式下，尽管收获时植株倒伏率和果穗下垂率较为严重，然而采用了4LZ-2.5(PRO688Q)型号收割机再配合4YG-4A型号的前割台，最后的机收质量却达到较为满意的效果，这与良好的收割机综合性能及收割时籽粒含水量低有很大的关系。

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