云南玉米宜機(jī)械收獲性能和機(jī)收質(zhì)量研究與評(píng)價(jià)

雷　恩，環(huán)建華，王岳東，楊永兵，劉寶宏，盧丙越，劉艷紅，袁繼超，王　璞

(1.紅河學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，云南 蒙自　661199；2.云南省紅河州農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所，云南 蒙自　661199；3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，成都　611130；4.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，北京　100193)

0　引言

玉米是我國第一大糧食作物，在保障我國糧食安全方面具有重要戰(zhàn)略地位[1]。云南作為我國西南區(qū)玉米重要生產(chǎn)地之一，常年種植面積有150萬hm2，且以玉米種質(zhì)資源豐富、品種類型多樣而備受關(guān)注。近年來，當(dāng)?shù)仉S著農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，大量農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力逐漸向東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和當(dāng)?shù)爻鞘修D(zhuǎn)移，玉米的生產(chǎn)方式和勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)正在發(fā)生巨變，規(guī)?；a(chǎn)速度加快，玉米持續(xù)增產(chǎn)增效出現(xiàn)新的挑戰(zhàn)。因此，切實(shí)有效地提高玉米機(jī)械化作業(yè)程度是解決玉米可持續(xù)增產(chǎn)增效的根本出路之一。

近年來，我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平有了顯著的進(jìn)步和提高，玉米收獲的機(jī)械化水平由過去的不到2%提高到當(dāng)前的33%[2-3]，然而云南玉米機(jī)收率僅為0.6%。其原因是多方面的，除了受地形地貌影響的客觀因素以外，主要是適宜機(jī)械化收獲的品種缺乏及適宜當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件的收割機(jī)械種類少，從而導(dǎo)致玉米機(jī)收作業(yè)程度低。因此，亟需開展玉米品種宜機(jī)收性能研究及玉米收割機(jī)的評(píng)價(jià)，為今后篩選出高產(chǎn)宜機(jī)收玉米品種及高效機(jī)收作業(yè)的收割機(jī)類型提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1　研究方法與設(shè)備

1.1試驗(yàn)地基本情況

玉米品種機(jī)收性能研究試驗(yàn)點(diǎn)位于云南省玉米最具生產(chǎn)代表性的瀘西縣舊城鎮(zhèn)，玉米種植在海拔高度為1 850m的緩坡地段，≥10℃的積溫在5 300～6 000℃之間，年平均氣溫15.5℃ ，年平均降雨量929mm。

玉米穗收方式的機(jī)收質(zhì)量研究試驗(yàn)點(diǎn)位于瀘西縣金馬鎮(zhèn)，地形以丘陵和平壩為主，地勢(shì)較為平坦，宜開展機(jī)收作業(yè)。當(dāng)?shù)刈罡吆０? 975.4m，最低海拔1 790m，年平均氣溫14.6℃，年平均降雨量1 101mm。玉米籽粒直收方式的研究試驗(yàn)點(diǎn)位于建水縣青龍鎮(zhèn)，地形開闊，緩坡丘陵區(qū)，宜開展機(jī)收作業(yè)，海拔1 300m，年平均氣溫19.8℃，年平均降雨量805mm。

1.2研究方法及田間管理

調(diào)查研究方法以品種為因素，采用單因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，每個(gè)品種3次重復(fù)，玉米種植地的管理均按當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)習(xí)慣進(jìn)行。于5月中下旬雨季來臨前播種，等行距留單株種植規(guī)格，底肥施腐熟農(nóng)家肥8～12t/hm2，玉米拔節(jié)至大喇叭口期雨后地表追施尿素500～600kg/hm2(含純N231.5～277.8kg/hm2)。雨養(yǎng)旱作，播種前用除草劑莠去津200倍液均勻噴施地表，5葉期時(shí)用玉米選擇性除草劑硝磺·莠去津二次除草。

1.3玉米收獲機(jī)類型

玉米果穗收割采用山東常林農(nóng)業(yè)裝備股份有限公司生產(chǎn)的4YZP-2玉米果穗收割機(jī)。玉米果穗收割采用中聯(lián)重機(jī)浙江有限公司生產(chǎn)的4LZT-4.0ZB玉米果穗收割機(jī)。籽粒直收采用久保田4LZ-2.5(PRO688Q)全喂入履帶收割機(jī)，割臺(tái)采用由五豐農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的家家樂4YG-4A玉米籽粒割臺(tái)。

2　測(cè)定的主要指標(biāo)及方法

2.1植株病害的調(diào)查

玉米病害(如莖腐病、穗粒腐病)主要通過發(fā)病使植株發(fā)生倒伏和果穗下垂，進(jìn)而對(duì)機(jī)收質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響，屬于品種機(jī)收性能的重要指標(biāo)[4-5]。在玉米開花后30d左右，進(jìn)行病害調(diào)查。發(fā)病率(%)=(調(diào)查的發(fā)病株數(shù)/調(diào)查的總株數(shù))×100，病情指數(shù)=100×∑(各級(jí)病株數(shù)×各級(jí)代表值)/(調(diào)查總株數(shù)×最高級(jí)代表值)，發(fā)病級(jí)別按有關(guān)要求進(jìn)行[6]。

2.2籽粒含水量

籽粒含水量是反映機(jī)收性能的重要性狀和評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要影響機(jī)收質(zhì)量中的苞葉剝凈率、籽粒破損率等指標(biāo)[7]。在玉米收獲期，每個(gè)品種隨機(jī)選取9個(gè)果穗，人工脫粒后計(jì)算籽粒含水量。籽粒含水量(%)=100×(籽粒鮮重-籽粒干重)/籽粒鮮重。

2.3株高和穗位高

玉米收獲期結(jié)合產(chǎn)量構(gòu)成因素，測(cè)量植株的高度和穗位高度，并記錄。

2.4果穗損失率

在測(cè)定區(qū)(包括清理區(qū))，收集漏摘和落地的果穗(包括5cm以上的果穗段)，脫凈后稱出質(zhì)量，按如下方法計(jì)算果穗損失率，即

其中，SU表示果穗損失率(%)。

2.5苞葉剝凈率

在測(cè)定區(qū)內(nèi)，從果穗升運(yùn)器出口接取的果穗中，揀出苞葉多于或等于3片(超過2/3的整葉算一片)的果穗(未剝凈果穗)。按如下方法計(jì)算苞葉剝凈率，即

其中，B表示苞葉剝凈率(%)；Gj表示未剝凈苞葉果穗數(shù)(個(gè))；G表示接取果穗總數(shù)(個(gè))。

2.6果穗含雜率

在測(cè)定區(qū)內(nèi)，接取果穗升運(yùn)器出口的排出物，分別稱出接取物總質(zhì)量及雜物(包括泥土、沙石、莖葉和雜草等)質(zhì)量，按如下方法計(jì)算果穗含雜率，即

其中，Gn表示果穗含雜率(%)；Wn表示雜物質(zhì)量(g)；Wp表示從果穗升運(yùn)器排出口接取排出物總質(zhì)量(g)。

2.7落地籽粒損失率

在測(cè)定區(qū)(包括清理區(qū))內(nèi)，撿起全部落地籽粒(包括秸稈中夾帶籽粒)和小于5cm長(zhǎng)的碎果穗，脫凈后稱出質(zhì)量。籽粒損失率計(jì)算公式為

其中，SL表示籽粒損失率(%)；WL表示落地籽粒質(zhì)量(g)；WZ表示籽?？傎|(zhì)量(g)，WZ=Wq+WL+WU+Wb(g)；Wq表示從果穗升運(yùn)器接取果穗籽粒和果穗夾帶籽粒質(zhì)量(g)；WU表示漏摘和落地果穗籽粒質(zhì)量(g)；Wb表示苞葉夾帶籽粒質(zhì)量(具有苞葉夾帶籽?；厥昭b置加上此項(xiàng))(g)。

2.8籽粒破損率

在測(cè)定區(qū)內(nèi)，從果穗升運(yùn)器排出口或接糧口接取約不少于2 000g的樣品，脫粒清凈后，揀出機(jī)器損傷、有明顯裂紋及破皮的籽粒，分別稱出破損籽粒質(zhì)量及樣品籽?？傎|(zhì)量，按如下方法計(jì)算籽粒破損率，即

其中，Zs表示籽粒破損率(%)；Ws表示破損籽粒質(zhì)量(g)；Wi表示樣品籽粒總質(zhì)量(g)。

2.9籽粒含雜率

在測(cè)定區(qū)內(nèi)，從接糧口接取約不少于2 000g的混合籽粒，從中選出雜質(zhì)質(zhì)量，分別稱出混合籽粒質(zhì)量及雜質(zhì)質(zhì)量，按如下方法計(jì)算籽粒含雜率，即

其中，Zz表示籽粒含雜率(%)；Wza表示雜質(zhì)質(zhì)量(g)；Wh表示混合籽粒質(zhì)量(g)。

2.10產(chǎn)量與構(gòu)成因素

玉米成熟期，每個(gè)調(diào)查品種的每個(gè)重復(fù)選取具有代表性的玉米完整植株5株，分別測(cè)量株高和穗位高，然后標(biāo)好標(biāo)簽放入網(wǎng)袋帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行考種分析。在測(cè)產(chǎn)小區(qū)內(nèi)調(diào)查種植密度，隨機(jī)選取20個(gè)完整的果穗全部摘下，剝?nèi)グ~稱總重，再從中隨機(jī)選取3個(gè)計(jì)算出籽率，結(jié)合籽粒干重最后按籽粒標(biāo)準(zhǔn)含水量14.0%測(cè)算實(shí)際產(chǎn)量。

3　數(shù)據(jù)處理方法

用Excel 2007電子表格對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。其中，變異系數(shù)反映品種數(shù)值間的離散程度。變異系數(shù)(%)=(標(biāo)準(zhǔn)差/平均數(shù))×100。用SPSS 19.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行方差分析，多重比較采用Tukey HSD法(P<0.05)。

4　結(jié)果與分析

4.1玉米品種宜機(jī)收性能

4.1.1抗病性

由表1可知：在調(diào)查的14個(gè)玉米品種中，依據(jù)病情指數(shù)來判斷，品種間差異幅度由大到小順序分別為穗粒腐病、莖腐病、葉斑病。其中，森玉1號(hào)莖腐病病情指數(shù)最大，為32.6%；其次分別是美嘉玉1號(hào)(17.8%)、筑黃2號(hào)(13.3%)、華玉12(9.6%)，金玉99、珍禾2號(hào)均不發(fā)病。在穗粒腐病方面，珍禾2號(hào)的發(fā)病率及病情指數(shù)最高，分別為46.7%和16.0%；其次是金輝玉201、筑黃2號(hào)、森玉1號(hào)和美嘉玉1號(hào)，金玉99不發(fā)病。葉斑病方面，各調(diào)查品種均發(fā)病，以筑黃2號(hào)的病情指數(shù)最大，為82.2%，發(fā)病級(jí)別也最高，為7.4級(jí)；其次分別是林新4號(hào)、寶玉9號(hào)、森玉1號(hào)等。

表1　不同玉米品種抗病性分析表

續(xù)表1

4.1.2收獲時(shí)籽粒含水量及其他機(jī)收農(nóng)藝性狀

由表2可知：玉米收獲時(shí)籽粒含水量、結(jié)穗位高度品種間差異較大。品種筑黃2號(hào)、美嘉玉1號(hào)收獲時(shí)籽粒含水量最低，均為31.0%；其次分別是華玉12(32.7%)、珍禾2號(hào)(37.1%)和金玉99(41.1%)；而筑黃1號(hào)和寶玉9號(hào)含水量較高，均大于50.0%。株高方面，品種筑黃1號(hào)表現(xiàn)較高，其次是金玉99、珍禾2號(hào)，美嘉玉1號(hào)較低。穗位高表現(xiàn)出的規(guī)律特征和株高基本一致。筑黃4號(hào)、筑黃1號(hào)果穗苞葉層數(shù)較多，分別為12.3層和11.8層；品種珍禾2號(hào)、寶玉9號(hào)、美嘉玉1號(hào)及金玉99較少。

表2不同玉米品種宜機(jī)收植株性能分析表

Table 2The suitable for mechanized harvesting performance of maize varieties

品種籽粒含水量/%苞葉數(shù)/片株高/cm穗位高/cm珍禾2號(hào)37．1f8．4f259．3f96．6e師單3號(hào)44．5cd12．0ab299．6a124．0b寶玉9號(hào)52．7b9．0ef277．3cd95．2ef金玉9941．1e10．0d257．8f90．8g奧玉2846．4c11．1c287．4bc90．7g華玉1232．7g9．6de286．4bc104．1d林新4號(hào)42．5de9．6de259．8ef92．4fg筑黃4號(hào)41．8e12．3a287．9b121．6b筑黃1號(hào)55．3a11．8ab292．2ab140．3a筑黃2號(hào)31．0g11．4bc270．1de108．9c美嘉玉1號(hào)31．0g9．8d256．3f84．0h平均值41．510．5275．8104．4標(biāo)準(zhǔn)差8．21．315．817．5變異系數(shù)/%19．812．45．716．8

表中不同小寫字母表示在0.05顯著性水平下差異顯著，下同。

4.1.3產(chǎn)量及構(gòu)成因素

由表3可知：調(diào)查玉米品種中，產(chǎn)量和種植密度的變化幅度均較大。產(chǎn)量在3.31～10.19t/hm2之間，平均7.00t/hm2；密度在3.9萬～7.9萬株/hm2之間，平均為5.2萬株/hm2。從產(chǎn)量構(gòu)成因素角度分析，高產(chǎn)品種主要是由于其具有較多的穗數(shù)，其次是穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。例如，品種金玉99正是由于其具有較多的穗粒數(shù)彌補(bǔ)了穗數(shù)的不足，最終產(chǎn)量也達(dá)到較高水平。

表3　不同玉米品種產(chǎn)量及構(gòu)成因素分析表

4.2玉米機(jī)收質(zhì)量分析

4.2.1果穗收獲方式下的機(jī)收質(zhì)量

由表4可知：供試的4個(gè)玉米品種中，果穗含雜率變化幅度較大，其余機(jī)收質(zhì)量指標(biāo)變化幅度不大。其中，品種農(nóng)大68果穗損失率較大，為6.33%；紅單13號(hào)的較小，為3.89%，平均為5.40%。落地籽?？倱p失率在5.35%～7.92%之間，平均為7.02%；苞葉剝凈率42.8%～61.0%，平均53.8%。除了果穗含雜率達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求的≤1.5%以外[8]，其余3個(gè)機(jī)收質(zhì)量指標(biāo)均未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。收獲時(shí)，籽粒含水量均超過標(biāo)準(zhǔn)要求的35.0%，在35.6%～36.8%之間，平均為36.5%。

表4　果穗收獲方式下的機(jī)收質(zhì)量分析表

4.2.2果穗收獲方式下的玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素

由表5可知：產(chǎn)量較高的為渝單8號(hào)，為9.37t/hm2；其次分別是寶玉9號(hào)、農(nóng)大68、紅單13號(hào)，高產(chǎn)品種主要是由于具有較高的穗數(shù)和粒重。

表5　果穗收獲方式下的玉米產(chǎn)量及構(gòu)成因素分析表

4.2.3籽粒直收方式下的機(jī)收質(zhì)量、性能及產(chǎn)量

由表6可知：對(duì)于籽粒直收品種迪玉2號(hào)而言，機(jī)收質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，籽粒損失率、破損率、含雜率分別為4.94%、4.25%、1.46%。表7顯示：在收獲時(shí)植株倒伏率、果穗下垂率及穗腐病率嚴(yán)重，分別為37.8%、45.0%、8.9%，在這樣較為不利機(jī)收的條件下機(jī)收質(zhì)量指標(biāo)卻達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。原因如下：一是玉米收割機(jī)整體性能好；二是由于收割時(shí)玉米籽粒含水量低。表8顯示了該機(jī)收品種的產(chǎn)量和構(gòu)成因素，產(chǎn)量為7.75t/hm2；但所測(cè)的3次重復(fù)之間差異較大，最高的為9.05t/hm2，而最低的為5.35t/hm2。分析其低產(chǎn)原因：主要是種植密度低、單位穗數(shù)不足而造成的。

表6　籽粒直收方式下的機(jī)收質(zhì)量分析表

表7籽粒直收方式下的機(jī)收性能分析表

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

重復(fù)倒伏率/%果穗下垂率/%穗腐病發(fā)生率/%收獲時(shí)籽粒含水量/%重復(fù)120．043．35．015．3重復(fù)228．343．310．014．2重復(fù)365．048．311．714．6平均值37．845．08．914．7標(biāo)準(zhǔn)差23．942．893．470．59變異系數(shù)/%63．36．439．04．0

表8籽粒直收方式下的產(chǎn)量及構(gòu)成因素分析表

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

重復(fù)產(chǎn)量/t·hm-2穗數(shù)/萬穗·hm-2穗粒數(shù)百粒質(zhì)量/g重復(fù)19．057．9548638．7重復(fù)28．867．3448539．1重復(fù)35．356．2247837．1平均值7．757．1748338．3標(biāo)準(zhǔn)差2．080．874．691．03變異系數(shù)/%26．812．11．02．7

5　結(jié)論

通過以上的結(jié)果分析得出：在云南地區(qū)，影響機(jī)收效果的玉米機(jī)收性能指標(biāo)主要是植株的抗莖腐病和穗粒腐病，以及收獲時(shí)籽粒含水量；莖腐病直接與植株倒伏相關(guān)，而穗粒腐病和籽粒含水量與籽粒破損率、籽粒損失率、果穗剝凈率相關(guān)。在本次研究中還發(fā)現(xiàn)品種金玉99高抗莖腐病和穗腐病，植株不倒伏，收獲時(shí)還表現(xiàn)出籽粒含水量相對(duì)較低、早熟脫水快、苞葉數(shù)少及產(chǎn)量潛力高等宜機(jī)收高產(chǎn)特征。

玉米機(jī)收是根據(jù)種植方式和農(nóng)藝要求，用機(jī)械完成對(duì)玉米莖桿切割、摘穗、剝皮、脫粒及秸稈處理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作業(yè)[9-10]。按照機(jī)械不同類型，劃分為聯(lián)合收獲(包括摘穗、剝皮、秸稈處理3 個(gè)環(huán)節(jié)連續(xù)進(jìn)行)、半機(jī)械化收獲(包括摘穗、剝皮、秸稈處理3個(gè)環(huán)節(jié)分段進(jìn)行)及其用谷物聯(lián)合收獲機(jī)換裝玉米割臺(tái)作業(yè)[11-13]。籽粒含水率作為影響機(jī)收質(zhì)量和效果重要因素，一般要求機(jī)收時(shí)籽粒含水率不超過25%[14]。有研究表明：籽粒含水量與機(jī)收時(shí)籽粒破損率、落地?fù)p失率和雜質(zhì)率呈顯著相關(guān)性，籽粒水分含量越高，機(jī)收籽粒破損率和含雜率也越高[15]。本次研究結(jié)果表明：果穗收割方式下均存在果穗損失率大、落地籽粒總損失率和苞葉剝凈率高的特征，這和收割機(jī)綜合性能及籽粒含水量高有很大關(guān)系，具體關(guān)聯(lián)程度還需進(jìn)一步研究。籽粒直收方式下，盡管收獲時(shí)植株倒伏率和果穗下垂率較為嚴(yán)重，然而采用了4LZ-2.5(PRO688Q)型號(hào)收割機(jī)再配合4YG-4A型號(hào)的前割臺(tái)，最后的機(jī)收質(zhì)量卻達(dá)到較為滿意的效果，這與良好的收割機(jī)綜合性能及收割時(shí)籽粒含水量低有很大的關(guān)系。

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