機(jī)械收獲方式及籽粒含水率對(duì)玉米收獲質(zhì)量的影響

方會(huì)敏，牛萌萌，史 嵩，劉 虎，周 進(jìn)

機(jī)械收獲方式及籽粒含水率對(duì)玉米收獲質(zhì)量的影響

方會(huì)敏，牛萌萌，史 嵩，劉 虎，周 進(jìn)※

（山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院，濟(jì)南 250100）

該文選用13個(gè)玉米品種為研究對(duì)象，通過田間試驗(yàn)系統(tǒng)研究了常規(guī)玉米栽培模式下延緩收獲期間玉米含水率的變化規(guī)律，分析了果穗收獲和籽粒收獲2種收獲方式對(duì)玉米收獲損失率、籽粒破碎率和含雜率的影響，初步研究了不同機(jī)械收獲方式及籽粒含水率對(duì)不同品種玉米收獲質(zhì)量的影響，建立了含水率與籽粒含雜率之間的數(shù)學(xué)函數(shù)。結(jié)果表明，延緩收獲期間不同品種玉米的含水率均有顯著的降低（<0.05），但其變化率存在差異。同期進(jìn)行的果穗收獲和籽粒收獲2種收獲方式的收獲總損失率之間沒有顯著差異（>0.05），機(jī)械收獲方式僅顯著影響落粒率（<0.05）。延緩收獲使落粒率和落穗率都顯著下降（<0.05）。采用果穗收獲方式時(shí)，籽粒含水率與各損失率之間不存在顯著相關(guān)性；而籽粒收獲時(shí)，籽粒含水率與落粒率、總損失率、破碎率和含雜率之間存在顯著相關(guān)性。延緩進(jìn)行籽粒收獲后，籽粒含雜率均值為1.32%，總損失率均值為1.74%，均低于國標(biāo)要求；而平均籽粒破碎率達(dá)13.23%，高于國標(biāo)要求。含雜率與籽粒含水率之間滿足線性關(guān)系，根據(jù)二者之間關(guān)系預(yù)測(cè)可知，籽粒含水率低于32.40%的收獲就可以保證含雜率滿足國標(biāo)要求。該研究可為玉米籽粒收獲技術(shù)的研究與推廣提供數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

農(nóng)業(yè)機(jī)械；收獲；含水率；總損失率；破碎率；含雜率

0 引 言

在中國的糧食生產(chǎn)中，玉米種植面積和產(chǎn)量均位居第1位。2017年，全國玉米種植面積4 239.90萬hm2，總產(chǎn)量25 907.07萬t[1]，分別占糧食種植面積和總產(chǎn)量的35.93%和39.16%。玉米在全國范圍內(nèi)的廣泛種植，在促進(jìn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收，保障國家糧食安全方面發(fā)揮了巨大作用。但同時(shí)，在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革背景下，玉米種植面積在調(diào)減，這決定了玉米生產(chǎn)更需要依賴生產(chǎn)效率的提高。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年，中國玉米耕種收綜合機(jī)械化率為83.08%。其中機(jī)耕率為94.81%，機(jī)播率為83.85%，而機(jī)收率僅66.68%，存在較大的提升空間。此外，玉米籽粒收獲技術(shù)可減少用工環(huán)節(jié)，節(jié)本增效，提高生產(chǎn)效率，是玉米機(jī)收未來的發(fā)展趨勢(shì)和方向。當(dāng)前中國籽粒收獲率僅占玉米種植總面積的5%～6%，果穗收獲仍是玉米主要的收獲方式[2]。籽粒收獲質(zhì)量低是影響玉米籽粒收獲技術(shù)推廣應(yīng)用的主要因素，其中籽粒高破碎率是重要制約因素之一。

針對(duì)該問題，國內(nèi)外眾多學(xué)者從玉米籽粒的力學(xué)特性[3-6]、籽粒與脫粒元件的作用規(guī)律[7-10]等角度對(duì)玉米籽粒的破碎機(jī)理和影響籽粒收獲質(zhì)量的因素進(jìn)行了研究。研究表明，玉米機(jī)收效果與品種特性、生理成熟后的脫水速率、收獲時(shí)籽粒含水率等關(guān)系密切[11-14]，籽粒含水率顯著影響籽粒破碎率、收獲損失率及含雜率等[15-19]。曲宏杰等[20]對(duì)不同含水率下玉米的脫粒性能進(jìn)行研究，指出了玉米籽粒含水率為18.30% 時(shí)破碎率最低。Plett[21]對(duì)不同品種玉米的破損研究表明，含水率在16.70%～22.10%時(shí)破損率最低。Chowdhury等[22]則指出籽粒含水率23%時(shí)機(jī)械損傷率最低。李璐璐等[12]指出籽粒含水率低于26.92%時(shí)，籽粒破碎率能夠小于8%。柴宗文等[11]利用擬合的方程預(yù)測(cè)，當(dāng)籽粒含水率為19%左右時(shí)能夠滿足國標(biāo)中破碎率的要求。而對(duì)于適宜玉米籽粒收獲的含水率，有學(xué)者建議27%以內(nèi)[23]、有的則建議控制在22%～24%[24]之間，還有玉米專家指出玉米含水率在22%～23%時(shí)，籽粒收獲效果最好。但有研究團(tuán)隊(duì)對(duì)2010－2016年間的2 450組田間籽粒收獲樣本數(shù)據(jù)分析后指出籽粒破碎率平均為8.56%，遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)[25]。

然而，近年來已有研究多側(cè)重于特定地區(qū)適宜機(jī)收品種篩選[26-29]，鮮有同時(shí)采用果穗收獲和籽粒收獲方式并進(jìn)行不同機(jī)械化收獲方式下收獲質(zhì)量影響因素的研究。本文研究了機(jī)械化收獲方式（果穗收獲和籽粒收獲）、籽粒含水率和延緩收獲對(duì)收獲質(zhì)量的影響，同時(shí)分析了籽粒含水率在2種機(jī)械收獲方式下對(duì)夏玉米收獲質(zhì)量的影響，以期為玉米機(jī)械收獲技術(shù)的提升和籽粒收獲技術(shù)的推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2017年10月在山東省農(nóng)業(yè)機(jī)械科學(xué)研究院院外試驗(yàn)基地山東省濟(jì)南市章丘區(qū)棗園鎮(zhèn)進(jìn)行。該地區(qū)處于36°25′～37°09′N、117°10′～117°35′E，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均日照時(shí)數(shù)2 647.60 h，年平均氣溫12.8 ℃，年均降水量600.80 mm，無霜期約192 d。土壤地力中等，土壤有機(jī)質(zhì)11.86 g/kg，堿解氮65.10 mg/kg，速效磷22.33 mg/kg，速效鉀144.14 mg/kg，pH值8.17，土壤濕密度1.43 g/cm3，0～5 cm、5～10 cm土層內(nèi)土壤平均含水率分別為16.42%和16.30%，土壤緊實(shí)度為1.81 MPa。

試驗(yàn)材料包括鄭單958、先玉335、登海605、登海618、農(nóng)華101、偉科702、浚單29、魯單818、魯單9066、鑫研218、魯單9088、魯單9151、魯單2016共13個(gè)品種，不同品種玉米秸稈和果穗的基本參數(shù)見表1。

表1 不同品種玉米秸稈和果穗?yún)?shù)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在黃淮海地區(qū)小麥-玉米輪作種植制度條件下，根據(jù)試驗(yàn)地玉米種植特點(diǎn)采取免耕播種配套適宜的田間管理措施。2017年6月10日采用農(nóng)哈哈2BYSF-3玉米免耕播種機(jī)播種，同時(shí)施用中農(nóng)瑞豐源緩釋肥，N-P2O5-K2O配比為28-5-9。2017年10月18日采用國豐全液壓玉米聯(lián)合收獲機(jī)4YZP-4X和國豐籽粒收獲機(jī)4YL-3分別進(jìn)行穗收和籽粒收試驗(yàn)，此為正常收獲；10月24日采用國豐籽粒收獲機(jī)4YL-3進(jìn)行籽粒收試驗(yàn)，此為延緩收獲。采用果穗收獲時(shí)，分別測(cè)定收獲總損失率、落穗率和落粒率；采用籽粒收獲時(shí)，分別測(cè)定收獲總損失率、落穗率、落粒率、破碎率和含雜率。收獲機(jī)整機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特征（如割臺(tái)型式、脫粒清選方式等）和收獲過程結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作參數(shù)見表2，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)圖見圖1。

表2 果穗收獲機(jī)和籽粒收獲機(jī)主要參數(shù)