编辑
新锐恒丰研究院
作者
李少昆等
?引言
玉米籽粒田间机械收获能够减少果穗储运、晾晒、脱粒等作业环节，不仅大大降低劳动强度，节约成本，而且还会减轻晾晒、脱粒过程中的子粒霉烂与损失，促进土地规模化流转，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方向。美、德等玉米生产先进国家在20世纪50年代玉米收获作业以机械穗收为主，70年代已全面采用大型联合收获机进行田间直接脱粒收获。近年来我国玉米生产的机械化水平提高较快，机械播种率达80%，但机械收获率仍较低，年达到63%，且以摘穗为主，直接粒收的比例不足5%，主要分布在新疆、黑龙江3-5积温带和内蒙古东北部玉米产区。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的瓶颈。当前，玉米机械粒收技术总体还处于研发、试验、示范阶段，尽快破解影响玉米机械粒收的关键因素，总结国内外相关研究进展，对于推动玉米机械粒收具有重要的意义。
?玉米机械粒收技术研究进展
破碎率偏高是当前我国玉米机械粒收存在的主要质量问题。
籽粒水分含量已经成为一个重要的经济性状。籽粒破碎率、杂质率和田间损失率是评价玉米机械粒收质量的主要指标，国标“玉米收获机械技术条件”（GBT--）中规定籽粒破碎率应≤5％，杂质率≤3％，田间损失率≤5％。本团队自年起开始机械粒收技术的研究与示范，至年已在全国16个省市区个地块获得组机械粒收田间测试样本，统计表明，当前玉米机械粒收破碎率均值为8.56％，高于国标≤5％的要求；其中，破碎率≤5％以下的样本仅占31.92％；杂质率均值为1.22％，低于≤3％国标标准；田间机收总损失率为4.76％，接近≤5％国标标准。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。因此，破碎率高是当前机械粒收需要重点解决的核心问题。
对组样本测试结果表明，收获时玉米籽粒含水率的分布呈正态分布，平均值为26.65％，籽粒水分25％的样本占58.78％，≤20％的样本仅占9.92％。目前，国际上普遍认为，籽粒含水率18％-23％时最适合机械粒收。显然，当前我国玉米籽粒机械收获时含水总体偏高。相关分析表明，籽粒破碎率、杂质率、落粒量与含水率之间均呈极显著正相关，其中含水率与破碎率的关系（r=0.**,n=）最密切[，水分偏高是导致当前我国玉米机械粒收破碎率高的主要原因。因此，收获时籽粒水分含量是影响玉米机械粒收质量、安全贮藏和经济效益的关键因素，已经成为一个重要的经济性状。
机械粒收对玉米倒伏和茎腐病防控提出更高的要求
倒伏不仅造成落穗损失，也增加收获难度、影响机械收获速度，降低低玉米生产效益，影响种植户对玉米机械粒收技术的采用。玉米生理成熟后田间站秆晾晒期间，雌穗重达到 ，植株自然衰老导致茎秆和根系活性下降，使茎秆含水量、碳水化合物含量及机械强度下降，茎腐病加重，倒伏风险加大。以往针对生理成熟后田间站秆脱水阶段的倒伏研究较少，确少种质资源和品种，成为限制机械粒收的重要因素。
机械粒收玉米对于茎腐病、穗粒腐、玉米螟等主要病虫害防控提出了更高的要求，其中，玉米螟通过钻蛀茎秆，使茎秆易发生折断，钻蛀穗柄造成落穗损失。穗粒腐会随粒收过程污染收获籽粒，影响玉米品质。玉米茎腐病，又称青枯病、茎基腐病，是世界玉米各产区普遍发生的一种土传病害，主要由腐霉菌和镰孢菌引起，在苗期从根系开始侵染、全生育期均能感染，一般在灌浆至乳熟期开始发病，乳熟期至蜡熟期为发病高峰期。茎腐病病原菌产生细胞壁降解酶，分解细胞壁中的 ，降解寄主细胞；同时孢子迅速萌发成菌丝并在根茎表面蔓延，穿透根表皮进入表皮细胞、皮层甚至寄主的维管束组织，使寄主维管束的纹孔膜堵塞而导致萎蔫症状，茎秆组织变得软弱甚至腐烂，极易造成茎折。提高玉米中后期根系和茎秆活力，保持茎秆一定的糖分含量，有助于减缓茎腐病发生。
玉米种植区环境条件对倒伏发生有重要影响，不同产区强对流大风天气发生的时期和程度对倒伏发生产生不同影响；茎秆发育阶段高温、多雨、寡照天气不利于茎秆干物质积累和机械强度形成；雨养地区往往风雨同步，使土壤松软，加之大风，容易发生根倒，从不同产区看，*淮海夏玉米区自然灾害重，倒伏率 。此外，高温高湿是茎腐病发生和流行的主导条件，特别是雨后暴晴，土壤湿度大，气温剧升往往导致茎腐病的大流行而导致倒伏。
当前玉米机械粒收技术推广的关键在品种
玉米机械粒收是一项涉及农机、品种、栽培、收储、烘干、销售的系统工程，当前关键的制约因素在品种。20世纪80年代以来，我国玉米育种以高产为目标，在传统人工收获背景下，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，因此，相关籽粒脱水研究进展较慢，目前，在我国许多玉米产区，生育期偏长、收获时籽粒含水量通常在30%-40％，活秆成熟的现象还较为普遍，难以实现机械粒收，还导致堆积晾晒过程中的霉变，影响玉米商用品质。近年，在东北早熟区和西北灌溉区，KWS系列品种的推广、密植栽培，对推动区域机械粒收技术发挥了重要的推动作用。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。
籽粒水分存在显著的基因型差异，在*淮海夏玉米区，生理成熟时，郑单籽粒含水率为27.19%-30.51%，而先玉为24.61%-26.78%，较郑单低2.58-3.73个百分点，生理成熟前、后先玉的脱水速率均快于郑单。籽粒后期脱水速率受果穗和苞叶特性、植株农艺性状等影响，是可改良的性状。近年，在市场需求的拉动和农业部的推动下，广大育种工作者开始调整育种思路和技术路线，年河南省在全国率先开展了机械粒收品种的区试，年迪卡等4个品种已初步通过品种审定；年农业部在*淮海夏播区、东北春玉米区组织粒收品种区试，年4月
，吉单66、德育、迪卡等8个品种已经通过国家品审会的初审。
玉米籽粒联合收获机械是粒收技术的重要组成部分
除水分因素外，不同收获机械及其作业也是导致籽粒破碎率、杂质率和损失率差异的重要因素。本团队在-年度调查的4组不同类型机械收粒对比测试中，有3组籽粒破碎率差异达到了显著或极显著的水平，其中，在黑龙江依安，种植品种为德美亚1号，含水率21.3％，两台供试收获机收获的籽粒破碎率分别为1.94％和12.33％，相差高达10.39个百分点。年在河南临颍，种植品种为中种8号，收获时含水率为25.0％，利用福田雷沃谷神GE60同一型号8台不同机器收获，结果籽粒破碎率变幅为4.47-9.92％，极差达到5.45个百分点，差异达到显著水平。前人研究表明，不同类型收割机，滚筒转速、凹板间隙、振动筛孔大小和清选风机风力大小等机械参数不同会导致不同的破碎率，即使是同一型号的收割机，因不同机器其间隙设置等参数不同，也会产生不同的破碎率。因此，加强收获机驾驶人员的操作培训，选用适合的收获机械、根据收获地块玉米的品种、长势、籽粒水分等状况，及时调整作业参数是提高收获质量的重要措施。
当代先进的玉米联合收割机多采用轴流式脱粒系统，有更高的脱粒效能。联合收割机的动力高的已达到kw，割幅超过12m，谷仓体积达到L，每小时能收获70吨粮食。同时，配备先进的自动导航和驾驶设备以及粮食监控和评估装置，使收获更 、更高效。当前，国际上制造玉米联合收割机的 企业包括JohnDeere，CNH，AGCO，CLAAS等。我国的玉米籽粒联合收获机主要是在仿制并消化吸收国外技术基础上进行技术创新，生产企业包括常发佳联、四平东风、雷沃重工、奇瑞重工等，生产的收获机割幅为3-8行不等，机械性能和质量总体急待提高。
国外玉米机械粒收技术的发展与经验
国外有关玉米生育后期籽粒脱水、破碎率等机械粒收关键问题的研究及适合粒收品种选育目标和技术路线的转型主要集中于20世纪60-90年代，为大面积推广机械粒收技术提供了保障。年，美国制造了 台机械摘穗剥皮机，可一次完成收割、摘穗和剥苞叶等功能，开始了真正意义上的玉米机械收获。年澳大利亚的Allen设计了世界上 台玉米籽粒联合收获机，增加了机械脱粒功能，并尝试在田间进行籽粒直接收获。但直到20世纪60年代，美国把玉米割台与籽粒联合收获机结合实现田间籽粒直接收获后，并且随着玉米割台被广泛接受，玉米机械粒收技术迅速发展起来。据美国农业部资料，在美国玉米带的Iowa,Illinois,Indiana,Minnesota等州，从-年，玉米籽粒联合收获的面积从24%增加到48%；其中，玉米种植面积 的Iowa州在年机械粒收的面积为26％，到年这一比例增加到46％，至此机械粒收技术在美国全面铺开。
美国在刚推广机械脱粒技术时，因籽粒水分较为合适，一般在20％以下，机械损伤问题并不突出。但当烘干技术被广泛采用后，收获玉米的籽粒水分范围扩大，20-35％之间水分的玉米都能收获，因水分高导致籽粒机械损伤过大、烘干成本高的问题才暴露出来。HenryW等（）报道，在相同籽粒水分条件下存放，机械脱粒玉米因存在机械损伤，在29%的机械损伤率条件下，其霉变速度比手工脱粒玉米快2-3倍，而且带有破碎的玉米烘干费用是无破碎的6-7倍。由于籽粒破碎严重，美国玉米在出口贸易时曾经因等级下降，农民遭受巨大损失。这些质量问题严重威胁到了美国玉米在国际市场的地位。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，并逐步使破碎率高这一问题得到了解决。
?建议
玉米机械粒收是改变当前玉米生产方式的一次重大变革，涉及农艺、农机、烘干、收储等多个环节，同时，我国玉米种植区域广，各地种植方式、所用品种、生态环境和栽培措施不同，需要加大品种选育、关键技术研究与集成示范，补贴收获机械、烘干仓储设施，推进机械粒收技术的健康发展。
玉米机械粒收技术发展重点与新的栽培理念
筛选早熟、适合机械粒收品种，研发推广破碎率和损失率低的收获机械，选择 收获期收获，建立烘干存贮设施，构建配套收储模式，应该是未来我国玉米机械粒收技术发展的重点。与传统生产相比，玉米机械粒收需建立新的栽培理念：即通过选用早熟、脱水快的品种，以生育期换水分，降低收获时籽粒水分，实现直接收获，并降低烘干成本，提高效益；通过早熟品种增密种植，以密度换产量，降低熟期缩短对产量的影响；将增密种植、高质量群体调控为核心的高产栽培与以机械粒收技术为核心的全程机械化生产技术高度融合，实现玉米高产高效协同发展，提高玉米生产竞争力。
早熟、脱水快、适宜机械化收获玉米种质创新与新品种选育
目前我国玉米早熟、脱水快的种质资源缺乏、各产区可供选择的粒收品种很少，需要加快早熟、脱水快、收获期含水率低、抗倒伏、耐茎腐病、适宜粒收种质资源的创新与新品种育种。同时，研究制定不同区域适合粒收的品种标准、明确杂优模式，基于各地光热水土资源时空分布确定适宜粒收品种的鉴选网点与测试平台，引进欧洲、美国脱水快的资源，加速品种的选育、筛选与审定。由于不同品种籽粒内部结构、成分、硬度及相关籽粒形态性状不同，会影响籽粒破碎率，可以将抗破碎率作为品种选育的重要指标。
农机农艺融合推进玉米机械粒收
在借鉴国外粒收设备基础上，研发推广适合我国现状的玉米联合收获机械，在玉米产区尽快统一种植行距，加大驾驶人员的培训，提高机械作业质量与效率。此外，籽粒收获质量受品种、栽培措施、气候条件和机械及其作业综合影响，机械收获评价要融合到每个环节，农艺农机一体化研究，为粒收品种育种和栽培提供指标、方法与手段。*淮海夏玉米区适宜收获期较短，大多数区域籽粒水分难以降到25%以下，建议研发能在较高水分条件下（25%-28%）收获的机械，而西南山地玉米区需要适合坡地、稳定性能好的中、小型收获机械。
玉米机械粒收生产技术体系的构建
玉米机械粒收是一项系统工作，生产技术体系方面需要做全面调整。籽粒破碎率、杂质率、田间损失率等收获质量与品种、气候条件、栽培措施密切相关，需要深入研究这些因素与收获质量指标之间的定量关系，为制定提高收获质量的措施提供依据。机械粒收玉米需要加强密植抗倒高质量群体构建，通过品种选择、水肥调控和病虫害防控，防止玉米早衰和倒伏，预防茎腐病、穗腐病发生；适时收获减少玉米倒伏和落穗风险；尽快研究制定不同区域机械粒收生产技术标准。在有条件地区，改革种植制度、发展与粒收技术相配套的新型种植模式，如*淮海夏播区水热资源紧缺地区可改一年二熟为二年三熟，种植春玉米实现粒收；在西南玉米区应加大玉米净作面积的推广。
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