倒伏對(duì)玉米機(jī)械粒收田間損失和收獲效率的影響

薛 軍 李璐璐 謝瑞芝 王克如 侯 鵬 明 博 張萬(wàn)旭 張國(guó)強(qiáng) 高 尚 白氏杰 初振東 李少昆

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倒伏對(duì)玉米機(jī)械粒收田間損失和收獲效率的影響

薛 軍 李璐璐 謝瑞芝 王克如*侯 鵬 明 博 張萬(wàn)旭 張國(guó)強(qiáng) 高 尚 白氏杰 初振東 李少昆*

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所 / 農(nóng)業(yè)部作物生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100081

通過(guò)大田機(jī)械粒收過(guò)程田間植株倒伏、機(jī)收落穗、落粒損失的大樣本數(shù)據(jù)分析以及人工模擬倒伏控制試驗(yàn), 研究了倒伏率與機(jī)械粒收產(chǎn)量損失率及收獲效率之間的定量化關(guān)系。結(jié)果表明, 黃淮海夏玉米區(qū)田間倒伏率、機(jī)械粒收落穗率、落粒率均高于北方和西北春玉米區(qū)。大田自然條件下, 倒伏對(duì)產(chǎn)量損失的影響主要表現(xiàn)為落穗損失, 倒伏率每增加1%, 落穗率增加0.15%; 分區(qū)分析表明, 倒伏每增加1%, 春玉米區(qū)落穗率增加0.12%, 夏玉米區(qū)落穗率增加0.15%; 不同類(lèi)型收獲機(jī)械的測(cè)試結(jié)果表明, 采用全喂入式機(jī)械時(shí)落穗率隨倒伏率增加呈指數(shù)遞增趨勢(shì), 采用半喂入式機(jī)械時(shí)落穗率和倒伏率呈線性增加趨勢(shì), 即倒伏在黃淮海夏玉米區(qū)對(duì)機(jī)械粒收落穗損失的影響更大。在倒伏控制試驗(yàn)條件下, 倒伏每增加1%, 落穗率增加0.59%; 落粒與倒伏則呈顯著負(fù)相關(guān), 可能與倒伏增加使進(jìn)入機(jī)械的果穗減少?gòu)亩档土藱C(jī)械落粒有關(guān); 收獲速度隨倒伏率增加呈指數(shù)遞減趨勢(shì), 降低收獲機(jī)割臺(tái)可以減少落穗損失, 但是降低了收獲速度。通過(guò)選用抗倒伏品種、構(gòu)建高質(zhì)量群體、適時(shí)收獲等防止倒伏措施, 能夠有效降低玉米機(jī)械粒收的田間損失。

玉米; 倒伏; 機(jī)械粒收; 落穗與落粒; 收獲速度

倒伏是玉米生產(chǎn)中普遍存在的現(xiàn)象, 不僅影響產(chǎn)量, 也對(duì)收獲過(guò)程造成一定的障礙。機(jī)械收獲過(guò)程中田間損失率是評(píng)價(jià)玉米收獲質(zhì)量和決定實(shí)收產(chǎn)量的重要指標(biāo)之一[1-3], 玉米收獲機(jī)械技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定田間損失率應(yīng)≤5%[4]。探索造成田間損失的原因?qū)τ谕七M(jìn)玉米機(jī)械粒收技術(shù)的應(yīng)用具有重要意義。機(jī)械收獲產(chǎn)量損失包括落穗損失和落粒損失兩部分[5-10], 前者占72.3%, 后者占27.7%, 即落穗損失大于落粒損失[11]。本研究團(tuán)隊(duì)的前期研究也已表明, 田間損失主要與植株倒伏、品種易落穗性、玉米螟、莖腐病等病蟲(chóng)危害、收獲時(shí)種植行距與收獲機(jī)行距匹配度及機(jī)手操作水平等因素有關(guān)[12-16]。玉米整個(gè)生育期均存在倒伏風(fēng)險(xiǎn), 倒伏分為根倒和莖折, 在生理成熟前根倒和莖折同時(shí)存在, 生理成熟后以莖折為主[17-18]。玉米倒伏后植株行距錯(cuò)位或匍匐在地面, 使穗位降低或落穗增加, 對(duì)機(jī)械收獲質(zhì)量和收獲效率造成一定影響[18-19]。前人研究玉米倒伏對(duì)產(chǎn)量的影響多以人工收獲或機(jī)械穗收為主[20-23], 關(guān)于機(jī)械粒收過(guò)程中倒伏率與產(chǎn)量損失率之間的量化關(guān)系研究較少, 并且我國(guó)玉米種植區(qū)域廣泛, 不同種植區(qū)收獲機(jī)械類(lèi)型也不相同, 倒伏對(duì)不同區(qū)域及機(jī)械類(lèi)型機(jī)收過(guò)程中落穗、落粒及收獲速度的影響尚不清楚。本研究調(diào)查多區(qū)域、多年份機(jī)械粒收前田間自然倒伏率和機(jī)械粒收后落穗、落粒的大樣本數(shù)據(jù), 分析玉米植株自然倒伏與機(jī)械粒收落穗、落粒損失之間的量化關(guān)系, 并通過(guò)模擬倒伏試驗(yàn)分析倒伏對(duì)田間產(chǎn)量損失及收獲速率的影響, 為降低玉米機(jī)械粒收產(chǎn)量損失提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 田間自然倒伏、落穗與落粒調(diào)查

2013—2017年, 在新疆、寧夏、內(nèi)蒙古、河南、山東、安徽、江蘇、北京、遼寧、吉林、黑龍江等分布在全國(guó)11個(gè)省市自治區(qū)的41個(gè)田塊, 于機(jī)械粒收時(shí)同步調(diào)查倒伏和落穗、落粒數(shù)據(jù), 共獲得364組樣本數(shù)據(jù)。

機(jī)械收獲前, 在田間隨機(jī)選取長(zhǎng)度為10 m, 寬度為一個(gè)割幅(4~8行)的樣區(qū)調(diào)查玉米總株數(shù)、莖折和根倒株數(shù)。總倒伏率(%)=(莖折數(shù)+根倒數(shù))/總株數(shù)′100, 3次重復(fù)。其中, 玉米穗下節(jié)間發(fā)生折斷的為莖折; 穗下節(jié)間未發(fā)生折斷, 植株偏離垂直方向45°以上的為根倒[24]。

在測(cè)試的已收割地塊隨機(jī)選取樣點(diǎn), 每個(gè)樣點(diǎn)取3 m長(zhǎng)、一個(gè)割幅寬面積, 收集樣區(qū)內(nèi)所有落穗和落粒, 記錄穗數(shù)并脫粒, 分別稱(chēng)落穗、落粒的籽粒重, 結(jié)合收獲時(shí)的籽粒含水率, 按照樣區(qū)面積計(jì)算單位面積含水率為14%的落穗重和落粒重, 3次重復(fù)。結(jié)合收獲田塊產(chǎn)量數(shù)據(jù)計(jì)算產(chǎn)量損失率。

1.2 模擬倒伏對(duì)玉米機(jī)械粒收產(chǎn)量損失影響試驗(yàn)

在位于黃淮海夏玉米區(qū)的河南新鄉(xiāng)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所綜合試驗(yàn)站和位于北方春玉米區(qū)的吉林公主嶺市雙城堡設(shè)置倒伏處理試驗(yàn), 調(diào)查人為控制倒伏后玉米機(jī)械粒收田間產(chǎn)量損失情況。

1.2.1 試驗(yàn)處理 采取人工處理植株、模擬倒伏, 在新鄉(xiāng)試點(diǎn)共設(shè)置8個(gè)梯度處理, 倒伏率分別為0、5%、10%、20%、40%、60%、80%和100%; 在公主嶺試點(diǎn)設(shè)置7個(gè)梯度處理, 倒伏率分別為0、5%、10%、20%、40%、80%和100%。于機(jī)械收獲前清除小區(qū)中的倒伏植株和自然落穗, 然后在玉米穗位處用力將植株推倒, 使其莖稈沿著行向折斷, 倒伏植株在群體中均勻分布, 倒伏高度為20~30 cm, 每個(gè)處理20 m長(zhǎng)、1個(gè)割幅寬(新鄉(xiāng)為4行, 公主嶺為6行)。

1.2.2 供試品種 在新鄉(xiāng)試點(diǎn)為中單909 (晚熟高稈類(lèi)型品種)、戶玉3518 (早熟中稈類(lèi)型品種)、富育5152(中熟矮稈類(lèi)型品種); 在公主嶺試點(diǎn)為澤玉8911。

1.2.3 收獲機(jī)械與收獲方式 在新鄉(xiāng)試點(diǎn)收獲機(jī)械為雷沃谷神GE50, 割幅為4行; 在公主嶺試點(diǎn)收獲機(jī)械為約翰迪爾C110型, 割幅為6行。逆倒伏方向收獲。

1.2.4 觀測(cè)指標(biāo) 準(zhǔn)確記錄收割時(shí)機(jī)車(chē)在每個(gè)倒伏處理小區(qū)的自然行走時(shí)間, 計(jì)算行走速度; 并在每個(gè)處理20 m行長(zhǎng)內(nèi)取3個(gè)點(diǎn)調(diào)查落穗和落粒數(shù), 分別稱(chēng)落穗、落粒的籽粒重, 每個(gè)樣區(qū)3 m長(zhǎng), 1個(gè)割幅寬, 3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 田間倒伏及產(chǎn)量損失

對(duì)調(diào)查的364組數(shù)據(jù)分析可知, 黃淮海夏玉米區(qū)的平均倒伏率高于北方和西北春玉米區(qū); 同時(shí)落粒率、落穗率和總損失率也均高于春玉米。春玉米和夏玉米倒伏率高于國(guó)標(biāo)(≥5%)的樣本量占總樣本量的比例分別為45.4%和47.6%; 春玉米和夏玉米總損失率高于國(guó)標(biāo)(≥5%)的樣本占總樣本量的比例分別為22.5%和39.5% (表1)。

2.2 田間自然倒伏與產(chǎn)量損失的關(guān)系

對(duì)大田調(diào)查的364組樣本數(shù)據(jù)分析表明, 機(jī)械粒收總產(chǎn)量損失率與田間倒伏率呈極顯著正相關(guān), 擬合方程為= 0.1506+ 2.8236,2= 0.1795**(= 364, 圖1-A)。落穗率與倒伏率呈顯著正相關(guān), 擬合方程為= 0.1496+ 2.1055,2= 0.1931**(= 364, 圖1-B), 說(shuō)明田間自然倒伏每增加1%, 落穗率增加0.15%, 即使田間未發(fā)生倒伏, 也會(huì)有2.11%的落穗率, 這可能與品種易落穗性、玉米螟、穗腐病等病蟲(chóng)危害、種植行距與收獲機(jī)行距是否匹配及機(jī)手操作水平等因素有關(guān)。落粒率與倒伏率之間無(wú)顯著相關(guān)(= 0.004NS,= 364)。

表1 玉米田間倒伏及機(jī)械粒收產(chǎn)量損失描述

圖1 自然條件下植株倒伏與落穗、落粒率的關(guān)系(2013–2017年)

圖A為總損失率, 圖B為落穗率, 圖C為落粒率。** 表示 0.01顯著水平, NS表示未達(dá)到顯著水平。

Fig. A is total grain loss rate, Fig. B is ear loss rate, and Fig. C is kernel loss rate. ** indicates significance at the 0.01 probability level, NS indicates no significant correlation.

北方和西北春玉米區(qū)240組樣本數(shù)據(jù)表明落穗率與倒伏率之間呈顯著正相關(guān), 擬合方程為= 0.1197+ 1.7256,2 = 0.1436**(圖2-A); 黃淮海夏玉米區(qū)124組樣本表明落穗率與倒伏率間呈顯著正相關(guān), 擬合方程為= 0.1532+ 3.0226,2 = 0.2684**(圖2-B)。由擬合方程的斜率可知, 每增加1%倒伏, 春玉米機(jī)械粒收落穗損失率增加0.12%, 夏玉米落穗損失率增加0.15%, 未發(fā)生倒伏時(shí), 春玉米和夏玉米的落穗率分別為1.73%和3.02%。

圖2 不同玉米種植區(qū)倒伏率與落穗率之間的關(guān)系

A為北方和西北春玉米區(qū)(=240), B為黃淮海夏玉米區(qū)(=124),**表示0.01顯著水平。

Fig. A is the North and Northwest spring maize regions (=240), Fig. B is the Yellow-Huaihe-Haihe Rivers Plain summer maize region (=124).**indicates significance at the 0.01 probability level.

2015年在吉林榆樹(shù)采用芬蘭生產(chǎn)的全喂入式Sampo收獲機(jī), 倒伏率較低時(shí)可將部分倒伏植株果穗撿拾起來(lái), 倒伏率和落穗損失率之間符合指數(shù)遞增的關(guān)系, 擬合方程為= 0.8331e0.1122x,2 = 0.6632**(= 31, 圖3-A)。同年, 在山東茌平采用福田雷沃重工股份有限公司生產(chǎn)的雷沃谷神GE50型半喂入式收獲機(jī), 倒伏率和落穗率之間呈直線關(guān)系, 擬合方程為= 1.645+ 12.286,2 = 0.7902**(= 8, 圖3-B)。由此進(jìn)一步說(shuō)明, 當(dāng)前黃淮海夏玉米區(qū)多采用半喂入式機(jī)械較北方和西北春玉米區(qū)采用全喂入式機(jī)械的落穗損失更高。

圖3 全喂入式(A, 吉林榆樹(shù))和半喂入式(B, 山東茌平)測(cè)試機(jī)具倒伏率與機(jī)收落穗率之間的關(guān)系

**表示0.01顯著水平。**indicates significance at the 0.01 probability level.

2.3 人工倒伏處理對(duì)玉米產(chǎn)量損失的影響

在河南新鄉(xiāng)倒伏控制處理中, 排除收獲前自然落穗的影響, 落穗率與莖折率呈顯著正相關(guān), 擬合方程為:= 0.5912+ 4.4587,2 = 0.9284**(= 24, 圖4-A), 說(shuō)明莖折率每增加1%, 落穗率增加0.59%; 落粒率與倒伏呈顯著負(fù)相關(guān), 擬合方程為=-0.0066+1.2079,2=0.1639*(= 24, 圖4-B), 這可能與倒伏越多、進(jìn)入機(jī)械的果穗少、落粒少有關(guān)。品種之間表現(xiàn)為中單909的落穗率高于戶玉3518和富玉5152。

2.4 人工模擬倒伏處理對(duì)玉米收獲速度的影響

收獲速度隨倒伏率增加而降低(圖5)。在新鄉(xiāng)試點(diǎn), 正常無(wú)倒伏田塊3個(gè)品種機(jī)械收獲速度平均為3.4 km h–1, 在倒伏率超過(guò)20%時(shí)收獲速度明顯下降, 20%和100%植株倒伏時(shí), 收獲速度分別下降至2.8 km h–1和1.7 km h–1, 僅為正常速度的82.5%和50.4%, 收獲速度與倒伏率呈指數(shù)曲線遞減, 擬合方程為= 3.4553e–0.007x,2 = 0.779**(= 24)。不同品種間因植株大小等不同而表現(xiàn)出一定的差異, 中單909為晚熟高稈類(lèi)型, 收獲速率較低, 在沒(méi)有倒伏情況下收獲速率為2.9 km h–1, 而中熟矮稈的富育5152收獲速度較快, 為3.8 km h–1。

圖4 模擬倒伏試驗(yàn)中倒伏率和落穗(A)、落粒(B)率之間的關(guān)系(河南新鄉(xiāng), 2017)

**和*分別表示0.01和0.05顯著水平。**,*indicate significance at the 0.01 and 0.05 probability levels, respectively.

圖5 倒伏率與玉米機(jī)械粒收速度的關(guān)系(河南新鄉(xiāng), 2017)

**表示0.01顯著水平。

**indicates significance at the 0.01 probability level.

公主嶺模擬倒伏處理表明, 不改變收獲機(jī)割臺(tái), 倒伏率由0增加至20%時(shí), 收獲速度由3.4 km h–1降低至3.2 km h–1, 落穗率增加至18.0%。降低收獲機(jī)割臺(tái), 倒伏率由20%增至40%時(shí), 落穗率由18.0%降低至5.7%, 收獲速度由3.2 km h–1降低至2.4 km h–1; 倒伏率由40%增加至100%時(shí), 收獲速度由2.4 km h–1降低至2.3 km h–1, 產(chǎn)量損失由5.7%增至15.6% (圖6)。由此說(shuō)明, 隨倒伏率增加, 機(jī)械粒收落穗率增加, 但通過(guò)降低割臺(tái)、降低收獲行進(jìn)速度可以明顯減少落穗損失。

3 討論

本研究團(tuán)隊(duì)曾對(duì)1819組田間測(cè)試樣本分析, 玉米機(jī)械粒收總損失率平均為4.76%[11], 略低于國(guó)標(biāo)(GB/T-21962-2008) ≤ 5%的標(biāo)準(zhǔn), 但田塊間差異較大, 特定條件下也出現(xiàn)了較嚴(yán)重的落粒和落穗損失, 且各地農(nóng)戶普遍擔(dān)心機(jī)械粒收的損失較大, 是當(dāng)前制約玉米籽粒機(jī)械收獲技術(shù)推廣的一個(gè)重要因素[25-26]。在本研究調(diào)查的364組田間數(shù)據(jù)中, 春玉米和夏玉米損失率高于國(guó)標(biāo)的比例分別為22.5%和39.5%。春玉米和夏玉米倒伏率高于國(guó)標(biāo)的比例分別為45.4%和47.6%。分析玉米倒伏和產(chǎn)量損失之間的定量關(guān)系可知, 倒伏對(duì)玉米產(chǎn)量損失主要表現(xiàn)為落穗率增加, 擬合方程為= 0.1496+ 2.1055, 由方程斜率可知, 倒伏每增加1%, 落穗率增加0.15%; 由方程的截距可知, 即使田間未發(fā)生倒伏也會(huì)有2.1%的落穗損失; 由方程決定系數(shù)2= 0.1931**可知, 倒伏是造成玉米機(jī)械粒收落穗損失的重要原因之一, 但倒伏僅能解釋落穗損失的19.3%。由此說(shuō)明, 機(jī)械粒收玉米田間落穗損失還可能與其他因素有關(guān)[27-28], 張向前等[29]研究表明, 相同倒伏條件下, 品種之間落穗率差異較大; 玉米螟多分布在穗著生節(jié)(含穗柄)及其上、下1~3節(jié), 蛀食穗柄, 造成落穗[30]; 種植行距與收獲機(jī)行距匹配度也影響落穗率, 黃淮海地區(qū)夏玉米宜采用60 cm的種植行距[31]; 此外, 田間站稈時(shí)間越長(zhǎng), 落穗率也越高[32]; 機(jī)手操作水平也是影響落穗的重要因素[16]。本研究人工處理倒伏試驗(yàn)表明, 倒伏每增加1%, 落穗率增加0.59%, 遠(yuǎn)高于調(diào)查數(shù)據(jù)顯示的0.15%, 這是因?yàn)檎{(diào)查數(shù)據(jù)中倒伏率為根倒率和莖折率的總和, 根倒植株發(fā)生彎曲而穗位高于收獲機(jī)割臺(tái)時(shí)雌穗可進(jìn)入收獲機(jī)械, 人工處理倒伏全部為莖折, 倒折高度為20~30 cm, 雌穗匍匐在地, 大多數(shù)低于割臺(tái), 未能進(jìn)入收獲機(jī)械, 說(shuō)明莖折對(duì)機(jī)械粒收落穗率的影響遠(yuǎn)高于根倒。此外, 同等倒伏條件下, 晚熟高稈的中單909落穗率高于早熟矮稈的戶玉3518。

圖6 倒伏和收獲速度對(duì)玉米機(jī)械粒收落穗率的影響 (吉林公主嶺, 2017)

對(duì)不同種植區(qū)田間調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果顯示, 黃淮海夏玉米區(qū)落穗率與倒伏率之間擬合方程的斜率為0.1532, 高于北方和西北春玉米區(qū)的斜率0.1197, 夏玉米擬合方程的截距3.02也高于春玉米的1.73, 說(shuō)明未發(fā)生倒伏時(shí), 夏玉米區(qū)落穗率高于北方春玉米區(qū), 隨倒伏程度的增加, 黃淮海夏玉米區(qū)造成的落穗損失更大。其原因是, 黃淮海夏玉米區(qū)所用籽粒收獲機(jī)械多以小麥?zhǔn)斋@機(jī)改裝成的中小型、半喂入式機(jī)械為主, 其割臺(tái)沒(méi)有撿拾功能, 倒伏植株果穗幾乎不能被收獲機(jī)撿拾而造成浪費(fèi), 倒伏率和落穗率之間呈直線關(guān)系; 而北方和西北春玉米區(qū)均用大型、全喂入式收獲機(jī)械, 通過(guò)降低割臺(tái)可將部分倒伏植株果穗撿拾起來(lái), 倒伏率與落穗率呈指數(shù)遞增關(guān)系。

植株倒伏、倒折不僅造成玉米落穗損失, 還嚴(yán)重影響機(jī)械收獲的效率[19]。新鄉(xiāng)試驗(yàn)站倒伏控制處理試驗(yàn)中, 機(jī)車(chē)收獲時(shí)行進(jìn)速度隨倒伏率的增加表現(xiàn)出指數(shù)曲線遞減的趨勢(shì)。2017年在公主嶺開(kāi)展的倒伏處理收獲試驗(yàn)表明, 隨倒伏率增加落穗量增加, 通過(guò)降低割臺(tái)可以明顯減少落穗損失, 但是也大幅降低收獲速度。Hanna等[5]研究認(rèn)為, 90%以上的機(jī)收損失發(fā)生在割臺(tái)部位, 而又主要是落穗損失。2015年10月19日在吉林榆樹(shù)弓棚子鎮(zhèn)榮譽(yù)村蔣恩凱合作社田間粒收觀測(cè), 使用芬蘭產(chǎn)的Sampo收獲機(jī)械降低割臺(tái)、放慢速度、逆倒伏方向收獲, 可以將80%~90%倒伏植株果穗拾起, 但收割效率大幅下降, 倒伏嚴(yán)重田塊收割速度一般在1.5~2.0 km h–1, 正常田塊收獲速度為6~7 km h–1, 在行直、不倒伏、割臺(tái)適當(dāng)抬高的田塊收獲時(shí)機(jī)車(chē)行進(jìn)速度可達(dá)到8~9 km h–1(調(diào)查數(shù)據(jù), 未發(fā)表)。

綜上所述, 機(jī)械粒收產(chǎn)量損失和收獲效率受多種因素綜合影響。品種抗倒性差、易落穗對(duì)機(jī)械收獲田間產(chǎn)量損失影響較大; 病蟲(chóng)害, 特別是生育后期莖腐病易造成玉米倒伏倒折、玉米螟蛀食穗柄和莖稈會(huì)造成落穗, 均會(huì)造成田間損失; 收獲機(jī)械類(lèi)型及機(jī)械設(shè)置也會(huì)影響田間損失和收獲效率。因此, 選育抗倒伏、抗病品種, 采取健康的栽培管理, 玉米植株生長(zhǎng)健壯, 有利于降低收獲損失; 適時(shí)收獲能減少倒伏和落穗風(fēng)險(xiǎn), 有效降低田間損失。生產(chǎn)中具體收獲時(shí)期可根據(jù)籽粒水分含量、倒伏風(fēng)險(xiǎn)等因素確定。

4 結(jié)論

倒伏對(duì)玉米產(chǎn)量損失的影響主要表現(xiàn)為落穗損失, 倒伏率每增加1%, 落穗率增加0.15%; 倒伏對(duì)黃淮海夏玉米落穗損失影響高于北方和西北春玉米; 倒伏降低了機(jī)械粒收速度; 玉米發(fā)生大面積倒伏, 收獲時(shí)降低收獲機(jī)割臺(tái)、放慢行走速度可以將部分倒伏植株果穗撿起, 降低產(chǎn)量損失。

[1] 李少昆, 王克如, 謝瑞芝, 侯鵬, 明博, 楊小霞, 韓冬生, 王玉華. 實(shí)施密植高產(chǎn)機(jī)械化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)高效協(xié)同. 作物雜志, 2016, (4): 1–6 Li S K, Wang K R, Xie R Z, Hou P, Ming B, Yang X X, Han D S, Wang Y H. Implementing higher population and full mechanization technologies to achieve high yield and high efficiency in maize production., 2016, (4): 1–6 (in Chinese with English abstract)

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Effect of Lodging on Maize Grain Losing and Harvest Efficiency in Mechanical Grain Harvest

XUE Jun, LI Lu-Lu, XIE Rui-Zhi, WANG Ke-Ru*, HOU Peng, MING Bo, ZHANG Wan-Xu, ZHANG Guo-Qiang, GAO Shang, BAI Shi-Jie, CHU Zhen-Dong, and LI Shao-Kun*

Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Beijing 100081, China

Clarifying the effect of lodging on maize grain loss and harvest efficiency is important to propose adaptable measures developing maize grain harvesting technology in China. A number of sample data of field natural lodging rate, ear loss rate and kernel loss rate were obtained from experiments and demonstrations of maize grain harvesting. The lodging was also implemented by pushing down the maize plants artificially to analyze the quantitative relationship of lodging rate with grain loss and harvest efficiency in mechanical grain harvest. All of lodging rate, ear loss rate and kernel loss rate were higher in the Yellow-Huaihe- Haihe Rivers Plain summer maize region than in North and Northwest spring maize regions. Under natural lodging conditions, the ear loss was a major part of grain yield loss, which increased by 0.15% when lodging rate increased each 1%. As lodging rate increased each 1%, ear loss increased by 0.12% in spring maize region and by 0.15% in summer maize region. There were an exponentially increasing relationship for using whole feed type combine harvester and a linear increasing relationship for using half feed type combine harvester between lodging rate and ear loss rate, behaving a greater influence of lodging in Yellow- Huaihe-Haihe Rivers Plain summer region. Under lodging control conditions, the ear loss increased by 0.59% with each 1% increase in lodging rate, and the kernel loss was significantly and negatively correlated with lodging rate. This can be explained that more lodging plants have less ears entering the combine harvester and decreasing kernel loss rate. The harvest speed decreased exponentially with increasing lodging rate. Lowering the harvester header decreased ear loss rate but reduced the harvest speed. Common methods to prevent lodging and reduce grain loss should be breeding maize cultivars with lodging resistance, constructing high-quality maize populations and harvesting at optimal time.

maize; lodging; mechanical grain harvest; ear and kernel loss; harvest speed

2018-04-03;

2018-07-20;

2018-08-03.

10.3724/SP.J.1006.2018.01774

通信作者(Corresponding authors): 王克如, E-mail: wkeru01@163.com, Tel: 010-82108595; 李少昆, E-mail: lishaokun@caas.cn, Tel: 010-82108891

E-mail: xuejun5519@126.com, Tel: 010-82108595

本研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0300110, 2016YFD0300101), 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31371575), 國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)(CARS-02-25)和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程資助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFD0300110, 2016YFD0300101), the National Natural Science Foundation of China (31371575),the China Agriculture Research System (CARS-02-25), and the Agricultural Science and Technology Innovation Project of Chinese Academy of Agricultural Science.

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180802.1634.006.html