黃淮海夏玉米機械化粒收質量及其主要影響因素

王克如，李璐璐，魯鎮(zhèn)勝，高 尚，王浥州，黃兆福，謝瑞芝，明 博，侯 鵬，薛 軍，張鎮(zhèn)濤，侯梁宇，李少昆

·農(nóng)業(yè)裝備工程與機械化·

黃淮海夏玉米機械化粒收質量及其主要影響因素

王克如1，李璐璐1，魯鎮(zhèn)勝2，高 尚1，王浥州1，黃兆福1，謝瑞芝1，明 博1，侯 鵬1，薛 軍1，張鎮(zhèn)濤3，侯梁宇1，李少昆1※

（1. 中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部作物生理生態(tài)重點實驗室，北京 100081；2. 河南省漯河市農(nóng)機推廣服務中心，漯河 462000；3. 中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193）

針對黃淮海夏玉米區(qū)機械粒收質量差及其主要影響因素不明確，該研究選擇黃淮海夏玉米區(qū)2013－2019年機械粒收技術聯(lián)合試驗示范的1 250組測試樣本進行籽粒含水率、破碎率、雜質率和損失率等粒收質量統(tǒng)計分析，結果表明，夏玉米機械粒收時籽粒含水率平均為27.38%，破碎率平均為9.29%，雜質率平均為1.68%，損失率平均為3.28%，籽粒含水率和破碎率明顯高于全國平均值。從不同年份收獲質量看，2018、2019年收獲籽粒平均含水率下降至25.45%和25.05%，平均破碎率下降至9.07%和7.88%，雖仍然高出國家玉米機械收獲規(guī)定的破碎率標準（≤5%）的要求，但收獲質量已發(fā)生明顯改善。破碎率與收獲期籽粒含水率之間呈二次曲線關系，破碎率最低時籽粒含水率為21.08%。因此，破碎率高仍然是黃淮海夏玉米機械粒收存在的主要質量問題，而收獲期籽粒含水率高是導致破碎率高、制約機械粒收的主要原因。針對黃淮海夏播區(qū)熱量資源梯度分布差異較大，玉米收獲季節(jié)窗口期短的特點，選擇早熟、脫水快的品種，進行品種脫水與區(qū)域氣候資源配置，進一步降低收獲期籽粒含水率，規(guī)范宜機械粒收栽培技術以及收獲機操作規(guī)程是破解黃淮海夏玉米粒收質量差的關鍵。

機械化；作物；夏玉米；機械粒收；收獲質量；品種；熱量資源

0 引 言

玉米機械粒收技術是世界上最先進的玉米收獲技術，20世紀50年代率先在北美等國家開始應用，隨著大量適合機械粒收玉米品種的應用推廣和聯(lián)合收獲機械的不斷改進，以及籽粒烘干技術和設備的進步與普及，到20世紀70年代中后期，美、加、德、法等發(fā)達國家的玉米基本實現(xiàn)機械粒收，并朝著低含水率粒收后直接貯存的方向發(fā)展[1-2]。該技術在中國應用較晚，20世紀90年代最早在新疆兵團和黑龍江農(nóng)墾開始嘗試應用，但由于玉米品種、收獲機械、烘干設施和生產(chǎn)規(guī)模等因素制約，應用推廣較慢[1-2]。

黃淮海夏玉米區(qū)是中國第二大玉米產(chǎn)區(qū)，玉米面積和總產(chǎn)量占全國的近1/3，種植制度為小麥-玉米一年兩熟，與歐、美等先進國家一年一熟制相比，玉米生長季被限定，玉米收獲作業(yè)窗口期短，加之生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模小，籽粒烘干、晾曬能力不足，國外玉米品種、種植模式和收獲機械難以在該區(qū)域直接應用[1]，被認為是世界上機械粒收技術應用難度最大的區(qū)域。近年，隨著中國社會經(jīng)濟發(fā)展和合作社、家庭農(nóng)場等新型經(jīng)營主體的興起，規(guī)?；N植將成為玉米生產(chǎn)的主要形式，為黃淮海夏玉米機械粒收技術的應用提供了條件[2]。黃淮海夏播區(qū)進行玉米機械粒收應用存在以下優(yōu)勢：1）地勢平坦，利于收獲機械作業(yè)；2）玉米為夏播優(yōu)勢作物，連片種植面積大，能夠提高收獲機械作業(yè)效率；3）用于小麥收獲的聯(lián)合收獲機保有量大，通過改裝后即可用于玉米收獲，實現(xiàn)“一機多用”。因此，在該區(qū)域開展玉米粒收技術的研究與應用，建立黃淮海夏玉米區(qū)的機械粒收技術體系，并應用推廣，對于推動玉米機械收粒技術整體發(fā)展、提高該區(qū)域玉米產(chǎn)業(yè)競爭力均具有重要的理論與實踐意義。

為推動夏玉米機械粒收技術的應用，中國農(nóng)科院作物栽培與生理創(chuàng)新團隊自2010年起，在黃淮海夏玉米區(qū)率先開展機械粒收理論與關鍵技術創(chuàng)新，系統(tǒng)開展了夏玉米籽粒脫水特征[3]、宜粒收品種篩選[4]、籽粒耐破碎機制與評價方法[5-7]、區(qū)域生態(tài)特點與品種熱量資源的匹配[8]、后期植株抗倒性[9-10]、收獲機械配套與應用[11]等研究，并在河南、河北、山東、安徽、江蘇、天津、北京、陜西關中等省區(qū)集成玉米機械粒收生產(chǎn)技術，形成技術標準，推動玉米機械粒收技術的應用與發(fā)展。

玉米粒收質量包括收獲籽粒的含水率、破碎率、雜質率和落粒落穗損失率。本研究通過分析2013—2019年在黃淮海夏玉米區(qū)獲得的1 250組機械粒收質量田間測試樣本，明確黃淮海夏玉米區(qū)機械粒收收獲質量的現(xiàn)狀與變化趨勢，探明影響該區(qū)域機械粒收質量的主要因素，探討提高該區(qū)域粒收質量的策略，為中國黃淮海夏玉米機械粒收質量的改進與技術發(fā)展提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗示范測試點與收獲時期

2013—2019年在黃淮海夏播玉米區(qū)的河南、河北、山東、江蘇、安徽、天津、北京廣泛布設夏玉米機械粒收試驗示范，測試點按其經(jīng)緯度、參加試驗示范的年次，制作分布圖，參加年次越多標注的圈越大（圖1），測試點涵蓋了黃淮海夏播區(qū)的大部分區(qū)域，具有一定代表性。

各測試點的收獲時間統(tǒng)計見表1，2013－2019年機械粒收的日期主要集中在9月25日－10月20日之間，其中，10月1日前收獲的樣本占26.48%，10月份收獲的樣本占73.52%。從不同年份看，2014年各測試點收獲時期主要集中在10月11－15日，2015年集中在10月6－10日，2016年集中在10月1－10日；2017年集中在10月6—20日；2018年集中在9月20－30日；2019年集中在10月6—10日。

表1 黃淮海夏玉米各試驗測試年份的收獲日期

1.2 主要調查指標及調查方法

1.2.1 收獲籽粒含水率、破碎率和雜質率

在各測試點，每個品種收獲時隨機取收割機倉內收獲的籽粒樣品約2 kg，首先用PM-8188谷物水分測定儀測定含水率，重復5次，然后稱質量，手工分揀將其分為籽粒和非籽粒2部分；籽粒部分稱質量記為KW1，非籽粒部分稱質量記為NKW；再根據(jù)籽粒的完整性，將其分為完整籽粒和破碎籽粒并分別稱質量，完整粒質量記為KW2，破碎粒質量記為BKW，籽粒破碎率、雜質率計算公式如下：

籽粒破碎率=[BKW/(KW2+BKW)]×100% （1）

雜質率=[NKW/(KW1+NKW)]×100% （2）

1.2.2 田間損失率

在測試品種的已收割地塊隨機選取樣點，每個樣點取2 m長、一個割幅寬度的面積，收集樣區(qū)內所有落穗和落粒，記錄穗數(shù)并脫粒，分別稱落穗、落粒的籽粒質量，結合收獲時的籽粒含水率，按照樣區(qū)面積計算單位面積含水率為14%的落穗質量和落粒質量，3次重復。結合收獲田塊產(chǎn)量數(shù)據(jù)計算產(chǎn)量損失率。

1.3 黃淮海夏玉米區(qū)6－10月玉米生長季熱量資源分布

根據(jù)2010－2019年玉米生長季6－10月的活動積溫分布（圖2）可見，黃淮海夏玉米區(qū)熱量資源從南到北依次降低，南北間差異較大，可將黃淮海夏玉米主產(chǎn)區(qū)域劃分為3部分：其中，南部區(qū)域6－10月積溫大于3 250 ℃，主要是河南許昌以南（包括南陽、駐馬店和漯河）和安徽的阜陽及宿州；中部區(qū)域6－10月的積溫在3 000～3 250 ℃之間，主要是河南安陽到許昌之間，以及安徽的亳州和江蘇的徐州、連云港，山東的菏澤、棗莊等地；北部區(qū)域6－10月積溫在2 750～3 000 ℃，主要包括河北邯鄲以北，保定以南，山東大部（聊城、濟寧、濟南、泰安），占據(jù)了黃淮海夏玉米的絕大部分。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010、SPSS18.0軟件進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，用R軟件和Microsoft Excel 2010作圖。

2 結果與分析

2.1 黃淮海夏玉米機械粒收收獲質量的總體情況

2013－2019年在黃淮海夏玉米區(qū)的7個省市區(qū)共獲得了20種收獲機型、420個玉米品種的1 250組大田機械粒收質量樣本數(shù)據(jù)（表2），統(tǒng)計結果表明，收獲時籽粒含水率范圍為11.13%～44.60%，平均為27.38%；破碎率范圍為1.11%～33.94%，平均為9.29%，比5%的國家標準高出85.8%；雜質率范圍為0～12.25%，平均為1.68%，滿足3%的國家標準要求；損失量范圍為4.2～7 156.5 kg/hm2，平均為280.05 kg/hm2，產(chǎn)量損失率范圍為0～79.82%，平均為為3.28%，符合5%的國家標準。產(chǎn)量損失包括落粒損失和落穗損失，其中，落粒量平均為122.1 kg/hm2，落穗量平均304.95 kg/hm2，落粒占總損失率的28.70%，落穗占71.30%，落穗損失大于落粒損失，是損失的主要部分；且田塊間落穗量差異較大，變異系數(shù)高達235.25%。

表2 2013－2019年黃淮海夏玉米機械粒收質量統(tǒng)計（n =1 250）

籽粒含水率和破碎率總體呈正態(tài)分布，雜質率和田間損失率呈偏態(tài)分布（圖3）。含水率≤25%和≤20%的樣本分別占33.76%和8.16%，高于30%的樣本占26%。破碎率低于5%的樣本僅占20.79%，低于8%的樣本占49.91%。雜質率平均值未超過低于3%的國家標準，其中，低于1%的樣本占50.09%，但仍有17.07%的樣本雜質率高于3%。田間損失率平均值低于國家標準對損失率（5%）的要求，但有19.05%的樣點損失率超過5%。

2.2 籽粒破碎率、雜質率與含水率的關系

玉米籽粒破碎率與含水率之間呈二次曲線關系（圖4），由方程可知，籽粒含水率為21.08%時，破碎率最低，為7.18%。由方程可知，籽粒含水率為25%的適宜粒收水分時，雜質率為1.40%；如果以破碎率最低時的籽粒水分（21.08%）收獲，則雜質率為0.78%。

2.3 不同年份機械粒收質量的變化

不同年份間破碎率、雜質率和損失率總體均呈逐年下降趨勢（圖5）。

注：** 表示相關性極顯著（<0.01）

Note: ** represent significant correlation at the 0.01 probability level.

圖4 夏玉米籽粒含水率與破碎率、雜質率的關系（2013－2019年，=1 250）

Fig.4 Relationship between the grain moisture content, breakage rate, and impurity rate of summer maize (2013-2019,=1 250)

2014－2019年，收獲時籽粒平均含水率每年下降0.61個百分點；2014年和2015年平均含水率高于28%，其余年份均低于28%，2018年和2019年平均含水率分別為25.45%和25.05%，已接近25%的宜粒收含水率。籽粒破碎率以2014年最高、樣本間分布范圍最大，之后均值和分布范圍均呈逐年下降趨勢，平均每年下降0.91個百分點，2018年和2019年的均值分別為9.07%和7.88%，高于5%的國家標準，說明破碎率高仍然是當前黃淮海夏玉米粒收中的重要問題。雜質率以2014年最高，之后雖然有波動，但總體呈下降趨勢，平均每年下降0.41個百分點。損失率在不同年份均存在高損失率樣點，隨年份變化趨勢不明顯。玉米單產(chǎn)隨著年份變化無明顯規(guī)律（圖6）。由此說明，隨著年份變化玉米機械粒收質量逐漸提高，但并未出現(xiàn)單產(chǎn)下降現(xiàn)象。

2.4 夏玉米不同品種籽粒含水率差異

近年通過國審或省審適合機械粒收的品種主要包括：京農(nóng)科728，迪卡517，吉單66，澤玉8911，新單61，新單58，豫單9953，豐德存玉10，鄭原玉432，天塔619，C1212，C1210，迪卡653，遼單575，SK567等，統(tǒng)計2013－2019年這些品種占測試品種樣本的比例（圖7）分別是0、11.11%、14.86%、22.02%、21.64%、56.49%和59.32%，即隨年份推移宜粒收品種比例不斷增加，與籽粒含水率不斷降低相一致。

以鄭單958和先玉335為傳統(tǒng)品種類型代表，以DK517、京農(nóng)科728和澤玉8911代表新審定的適合粒收品種類型，通過在新鄉(xiāng)試點（2015－2018年）測試數(shù)據(jù)，分析其從播種到生理成熟、再到籽粒水分降至25%適宜粒收所需的積溫需求，結果表明（表3），與傳統(tǒng)品種相比，適宜粒收的品種從播種到生理成熟所需積溫少289～496℃，播種到籽粒含水率降至25%所需積溫少416～479℃。由此可見，正是這部分積溫使籽粒的含水率降至適合粒收的25%以下的范圍。

2.5 黃淮海不同區(qū)域收獲質量差異

黃淮海夏玉米區(qū)機械粒收質量的核心指標是收獲期籽粒的含水率，因為含水率影響破碎率、雜質率和收獲損失率等收獲質量指標，而當品種確定時，收獲期籽粒含水率主要受玉米生長期間及成熟后田間脫水期的溫度影響，黃淮海夏播區(qū)玉米生長期的熱量資源存在明顯梯度，現(xiàn)以河南漯河的粒收數(shù)據(jù)代表黃淮海南部，以河南新鄉(xiāng)的粒收數(shù)據(jù)代表黃淮海中部，以山東聊城的粒收數(shù)據(jù)代表黃淮海北部，對其熱量資源和粒收質量進行對比分析。結果表明（表４），南部籽粒水分最低，較中、北部分別低0.93和4.96個百分點，破碎率也以南部最低，分別比中、北部低1.33和1.55個百分點；雜質率以中部最低，分別比南部和北部低0.44和2.24個百分點；損失率則以南部最高，分別比中部和北部高1.02和2.53個百分點。

表3 傳統(tǒng)品種與適宜粒收品種播種至生理成熟和至25%水分所需積溫比較

表4 2013－2019年黃淮海南、中、北部粒收質量主要指標對比

3 討 論

3.1 黃淮海夏玉米機械粒收質量現(xiàn)狀及影響因素

黃淮海夏玉米區(qū)以小麥玉米一年兩熟制為主，玉米生育期積溫不足，是世界上公認的機械粒收技術最難實施的區(qū)域。本研究中近80%的樣本未達到破碎率5%的國家標準，有近一半的樣本未達到破碎率8%的企業(yè)收購標準（國家三等玉米標準），因此，破碎率高是黃淮海夏玉米機械收獲質量的最大問題。破碎率與收獲時籽粒含水率呈二次曲線關系，理論上破碎率最低時籽粒含水率為21.08%。收獲時籽粒平均含水率為27.38%，按國內外普遍認為的含水率25%為適宜粒收標準看[12-13]，夏玉米含水率低于25%的樣本僅占33.76%，因此，籽粒含水率偏高是導致黃淮海夏玉米破碎率高的主要因素。

雜質率主要與品種、收獲時植株狀態(tài)、收獲機械以及收獲時天氣狀況有關。黃淮海區(qū)的一些田塊存在雜質率超標現(xiàn)象，這除了與收獲時植株整體含水率高有關外，也與收獲機械有關[11]。收獲時的損失率主要包括落粒與落穗2種形式。落粒損失主要與品種易脫粒性、收獲時籽粒含水率和收獲機械有關[12-17]；落穗主要與品種易落穗性、玉米螟危害程度、收獲時的倒伏率以及收獲機械有關[9,12-13,18-19]。本研究結果表明，落粒占總損失率的28.7%，落穗占71.3%，落穗損失是黃淮海夏播區(qū)玉米田間損失的主要部分。

3.2 適宜粒收品種的選育有助于提高機械粒收質量

收獲期玉米籽粒的含水率主要受品種、氣候因素和收獲期影響[2,13,20-22]。2013－2019年黃淮海夏玉米生長季節(jié)平均積溫和累積降雨量在年際間有波動，但無明顯變化規(guī)律，說明近幾年收獲期籽粒含水率總體下降的趨勢與氣候因素無關。為推動適宜粒收品種的選育，2014年河南省在玉米區(qū)試中增加了機收組，國家良種攻關項目2015年也開始進行適宜粒收品種的聯(lián)合測試與審定，并于2017年開始陸續(xù)審定出脫水快、適宜粒收的品種并被不斷加入到試驗示范中，這可能是收獲期粒籽含水率近年呈快速下降的主要原因。

3.3 黃淮海夏玉米早熟性與單產(chǎn)的關系

選用早熟、脫水快的品種是實現(xiàn)機械粒收的重要途徑，但更換熟期短的早熟品種可能會降低單產(chǎn)。本研究表明，雖然早熟、脫水快的適宜粒收品種比例逐年增加，但是單產(chǎn)并沒有呈顯著下降趨勢。分析其原因，除了與所選品種自身的產(chǎn)量潛力較高外，被推薦的宜粒收品種均采取較當?shù)仄贩N增密7 500～15 000株/hm2的方式種植。由此表明，篩選早熟、脫水快宜粒收品種，通過增密種植在黃淮海夏玉米區(qū)可實現(xiàn)降低含水率的同時實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)。

3.4 品種脫水特性與區(qū)域積溫的定量配置是提高機械粒收質量的重要策略

黃淮海夏玉米區(qū)熱量資源從南到北差異較大，盡管整個黃淮海區(qū)域收獲期籽粒含水率高是導致破碎率高的共同問題，但北部更為突出；而南部雖然收獲期含水率降低，但帶來的問題是損失率偏高。因此，南部在考慮進一步降低收獲期籽粒水分的同時，應注重如何減少因此帶來的收獲損失，即早熟品種后期倒伏和落穗損失；而北部重點是通過選用早熟、脫水快的品種來解決收獲期籽粒水分過高的問題。在當前粒收品種缺乏的背景下，從基因型與環(huán)境互作角度，通過早熟品種逆向越區(qū)種植技術，可使普通玉米品種實現(xiàn)機械粒收，降低現(xiàn)階段對粒收品種選育的壓力，加快機械粒收技術推廣應用。因此，定量分析熱量資源與品種籽粒脫水特性，構建不同品種的籽粒脫水模型及其機械粒收收獲期預測專家系統(tǒng)，合理配置粒收品種與配套技術，充分利用熱量資源，是實現(xiàn)夏玉米高質量粒收的重要途徑。

3.5 影響玉米機械粒收的其他因素及技術途徑

收獲機械是影響破碎率、雜質率和損失率等收獲質量的另一重要因素。選擇先進的、低破碎收獲機械能顯著提高收獲質量[20,23-24]；收獲機手的操作也影響收獲質量，培訓熟練的收獲機手按規(guī)范操作收獲機能顯著提高收獲質量[14,17,23]。針對黃淮海小麥聯(lián)合收獲機保有量高的現(xiàn)狀和玉米粒收的機械需求，應加強研發(fā)基于小麥收獲機的玉米割臺和配套脫粒滾筒、清選裝置，制定互換收獲裝置式玉米籽粒聯(lián)合收獲機操作規(guī)程，實現(xiàn)了小麥/玉米粒收一機多用。

黃淮海夏玉米區(qū)如果大面積采用機械粒收技術，勢必造成大面積集中收獲，即使籽粒水分降至25%以下收獲，也難以直接貯存，只有烘干機械化配套與跟進發(fā)展，能解決該區(qū)域機械粒收技術推廣的困境。此外，針對黃淮海北部積溫嚴重不足的問題，可以改一年兩季為春玉米一熟或兩年三熟，保證夏玉米后期的脫水，實現(xiàn)機械粒收；而在黃淮南部熱量資源充分的地區(qū)，可以探索籽粒低水分收獲，降低烘干成本。

4 結 論

2013－2019年對黃淮海夏玉米1 250組機械粒收樣本測試，結果表明：

1）黃淮海夏玉米機械粒收的破碎率高，均值為9.29%，為該區(qū)域存在的主要收獲質量問題；收獲時籽粒含水率平均為27.38%，且與破碎率、雜質率和落粒損失量均呈極顯著正相關，含水率為21.08%時破碎率最低，因此，破碎率高主要是籽粒含水率高引起的。

2）收獲損失率平均為3.28%，符合國家標準（5%）對收獲機械作業(yè)的要求，但地塊間差異較大，損失率高于5%的樣本仍有19.05%。收獲損失中落粒占總28.70%，落穗占71.30%，落穗損失是造成收獲損失的主要部分。

3）黃淮海夏播區(qū)熱量資源從南向北逐漸遞減，籽粒含水率和破碎率也明顯表現(xiàn)出南部<中部<北部。

近年來，隨宜粒收玉米品種的推廣和栽培技術的熟化，玉米粒收質量得到明顯改善。選用新審定的早熟、脫水快宜粒收品種，通過增加種植密度來彌補產(chǎn)量的損失，并依據(jù)品種脫水特征和區(qū)域氣候特點進行品種配置，適期收獲等措施，是破解黃淮海夏玉米收獲質量差的關鍵。

[1] 李少昆，王克如，謝瑞芝，等. 機械粒收推動玉米生產(chǎn)方式轉型[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學，2018，51(10)：1842-1844.

Li Shaokun, Wang Keru, Xie Ruizhi, et al. Grain mechanical harvesting technology promotes the transformation of corn production mode[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(10): 1842-1844. (in Chinese with English abstract)

[2] 李少昆，謝瑞芝，王克如，等. 專題導讀:加強籽粒脫水與植株倒伏特性研究、推動玉米機械粒收技術應用[J]. 作物學報，2018，44(12)：1743-1746.

Li Shaokun, Xie Ruizhi, Wang Keru, et al. Editorial: Strengthening the research of grain dehydration and lodging characteristics to promote the application of maize mechanical grain harvest[J]. Acta Agronmica Sinica, 2018, 44(12): 1743-1746. (in Chinese with English abstract)

[3] 李璐璐，王克如，謝瑞芝，等. 玉米生理成熟后田間脫水期間的籽粒重量與含水率變化[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學，2017，50(11)：2052-2060.

Li Lulu, Wang Keru, Xie Ruizhi, et al. Study on corn kernel weight and moisture content after physiological maturity in field[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2017, 50(11): 2052-2060. (in Chinese with English abstract)

[4] 李璐璐，明博，高尚，等. 夏玉米籽粒脫水特性及與灌漿特性的關系[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學，2018，51(10)：1878-1889.

Li Lulu, Ming Bo, Gao Shang, et al. Study on grain dehydration characters of summer corn and its relationship with grain filling[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(10): 1878-1889. (in Chinese with English abstract)

[5] 張萬旭，王克如，謝瑞芝，等. 玉米機械收獲子粒破碎率與含水率關系的品種間差異[J]. 玉米科學，2018，26(4)：74-78.

Zhang Wanxu, Wang Keru, Xie Ruizhi, et al. Relationship between corn grain broken rate and moisture content as well as the differences among cultivars[J]. Journal of Maize Sciences, 2018, 26(4): 74-78. (in Chinese with English abstract)

[6] 董朋飛，侯俊峰，王克如，等. 利用研磨法測試玉米子粒耐破碎性的初步研究[J]. 玉米科學，2018，26(6)：116-121.

Dong Pengfei, Hou Junfeng, Wang Keru, et al. Study on the breakage tolerance of corn grain by grinding method[J]. Journal of Maize Sciences, 2018, 26(6): 116-121. (in Chinese with English abstract)

[7] Hou J F, Zhang Y, Jin X L, et al. Structural parameters for X-ray micro-computed tomography (CT) and their relationship with the breakage rate of corn varieties[J]. Plant Methods, 2019, 15:161,1-11

[8] 張萬旭，明博，王克如，等. 基于品種熟期和籽粒脫水特性的機收粒玉米適宜播期與收獲期分析[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學，2018，51(10)：1890-1898.

Zhang Wanxu, Ming Bo, Wang Keru, et al. Analysis of the suitable sowing time and harvesting period of machine-harvested maize based on the characteristics of mature period and grain dehydration[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(10): 1890-1898. (in Chinese with English abstract)

[9] 薛軍，李璐璐，謝瑞芝，等. 倒伏對玉米機械粒收田間損失和收獲效率的影響[J]. 作物學報，2018，44(12)：1774-1781.

Xue Jun, Li Lulu, Xie Ruizhi, et al. Effect of lodging on corn grain losing and harvest efficiency in mechanical grain harvest[J]. Acta Agronmica Sinica, 2018, 44(12): 1774-1781. (in Chinese with English abstract)

[10] 薛軍，王群，李璐璐，等. 玉米生理成熟后倒伏變化及其影響因素[J]. 作物學報，2018，44(12)：1782-1792.

Xue Jun, Wang Qun, Li Lulu, et al. Changes of corn lodging after physiological maturity and its influencing factors[J]. Acta Agronmica Sinica, 2018, 44(12): 1782-1792. (in Chinese with English abstract)

[11] 王克如，李璐璐，郭銀巧，等. 不同機械作業(yè)對玉米子粒收獲質量的影響[J]. 玉米科學，2016，24(1)：114-116.

Wang Keru, Li Lulu, Guo Yinqiao, et al. Effects of different mechanical operation on corn grain harvest quality[J]Journal of Maize Sciences, 2016, 24(1): 114-116. (in Chinese with English abstract)

[12] Thomison P R, Mullen R W, Lipps P E, et al. Corn response to harvest date as affected by plant population and hybrid[J]. Agronomy Journal, 2011, 103(6): 1765-1772.

[13] Nielsen R L. Field drydown of mature corn grain[J/OL]. Corny News Network-Purdue University. [2020-09-03]. http://www.kingcorn.org/ news/timeless/GrainDrying.html.

[14] Lien R M, Haugh C G, Silver M J, et al. Machine losses in field harvesting popcorn[J]. Transactions of ASAE, 1976, 19(5): 827-829.

[15] Paulsen M R, Nave W R, Corn damage from conventional and rotary combine[J]. Transactions of ASAE, 1980, 23(5): 1110-1116.

[16] Phil Rzewnicki, Extension Associate.Corn Variety Performance Trials for Ohio Organic Farms[R]. Ohio: The Ohio State University Extension, 2008

[17] Shauck T C, Smeda R J. Factors influencing corn harvest losses in Missouri, Online[J]. Crop Management, 2011, 10: 1-10.

[18] Klenke J R, Russell W A, Guthrie W D. Grain yield reduction caused by second generation European corn borer in BS9 corn synthetic[J]. Crop Scince, 1986, 26(5): 859-863.

[19] Stanger T F, Lauer J G. Corn stalk response to plant population and the Bt-European corn borer trait[J]. Agronomy Journal, 2007, 99(3): 657-664.

[20] Thomison P. Corn harvest schedules and dry down rates. CORN Newsletter. Ohio State University Extension, The Ohio State University. Columbus, OH[R/OL]. Retrieved. 2010 [2020-09-03]. http://corn.osu.edu/newsletters/2010/2010-29/ corn-harvest-schedules-and-dry-down-rates.

[21] Kris J M, Jonathan H K, Jay A S, et al. Agronomic management strategies to reduce the yield loss associated with spring harvested corn in Ontario[J], American Journal of Plant Sciences. 2015, (6): 372-384.

[22] 李璐璐，薛軍，謝瑞芝，等. 夏玉米籽粒含水率對機械粒收質量的影響[J]. 作物學報，2018，44(12)：1747-1754.

Li Lulu, Xue Jun, Xie Ruizhi, et al. Effects of grain moisture content on mechanical grain harvesting quality of summer maize[J]. Acta Agronmica Sinica, 2018, 44(12): 1747-1754. (in Chinese with English abstract)

[23] Paulsen M R, Kalita P K, Rausch K D. Postharvest losses due to harvesting operations in developing countries: A review[J]. In American Society of Agricultural and Biological Engineers Annual International Meeting, American Society of Agricultural and Biological Engineers,2015, 1: 562-596.

[24] Fu J, Chen Z, Han L, et al. Review of grain threshing theory and technology[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2018, 11(3): 12-20.

Mechanized grain harvesting quality of summer maize and its major influencing factors in Huanghuaihai region of China

Wang Keru1, Li Lulu1, Lu Zhensheng2, Gao Shang1, Wang Yizhou1, Huang Zhaofu1, Xie Ruizhi1, Ming Bo1, Hou Peng1, Xue Jun1, Zhang Zhentao3, Hou Liangyu1, Li Shaokun1※

(1./,,100081,; 2.,462000,;3.100193,)

Huanghuaihai Summer Maize Region (HSMR) is one of the most difficult harvesting areas in the world, particularly in terms of mechanical grain harvesting. In this study, a multi-point experiment was therefore conducted in the HSMR to assess the influencing factors for better implementation of mechanical grain harvesting. 1 250 groups of field test datasets were collected, including 20 harvester types and 420 maize varieties, for the grain quality after mechanical harvesting between 2013 and 2019. The harvesting quality of maize grain was determined using the moisture content, breakage rate, impurity rate, and harvest losses from fallen ears and grain. The results show that the moisture content of grain ranged from 11.13% to 44.60%, with an average of 27.38% for the summer maize harvested by a combine harvester. The breakage rate of grain ranged from 1.11% to 33.94%, with an average of 9.29%. The impurity rate ranged from 0 to 12.25%, with an average of 1.68%. The harvest yield loss rate ranged from 0 to 79.82%, with an average of 3.28%. The average moisture content and breakage rate of grain were significantly higher than the national average values. The average moisture contents of grain at harvest were 25.45%, and 25.05% in 2018 and 2019, respectively, whereas, the average breakage rates of grain were 9.07% and 7.88%, respectively. Although the average breakage rate of grain in the HSMR was still higher than the Chinese national standard (5%), the harvest quality had significantly improved since 2013. There was a quadratic relationship between the breakage rate and moisture content of grain at harvest. The minimum breakage rate occurred at the grain moisture content of 21.08%. A high breakage rate of grain was currently the main quality issue to restrict the application of mechanical harvesting in this region, due mostly to the high moisture content of grain at harvest. The average impurity rate met the national standard of 3%, whereas, the average harvest yield loss rate met the national standard of 5%. Nevertheless, the impurity rate of more than 3% was 17.07% of samples, and the harvest yield loss rate of more than 5% was 19.05% of samples. The grain loss accounted for 28.70% of the total loss, and the ear loss accounted for 71.30%. The harvest loss from fallen ears contributed to the main part of harvest loss. There was a large difference in the number of falling ears in the experimental fields, with a variation coefficient of 235.22%. The proportion of maize varieties suitable for mechanical harvesting tended to increase over the study period, indicating better agreement with the continuous decrease in the grain moisture content, breakage rate, impurity rate, and harvest loss rate. Additionally, the yield remained unchanged over the study period. The grain moisture content and breakage rate clearly represented the heat resources with a gradual decrease from south to north, indicating the highest in the north, the second-highest in the middle, and the lowest in the southern region. Consequently, the optimal selection varieties with early maturity and fast dehydration can contribute to reducing the grain moisture content at harvest under the regional climate in the HSMR. Alternatively, an appropriate maize grain harvesting machine with a low grain breakage rate can also be expected to enhance the harvest quality, with emphasis on the high crushing-resistant maize varieties, cultivation technology, and operating procedures of a harvester, even harvesting at the appropriate time.

mechanization; crops;summer maize; mechanized grain harvest; harvest quality; varieties; heat resources

2020-09-03

2021-01-17

國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0300101；2016YFD03001010）；國家自然科學基金項目（31371575）；國家玉米產(chǎn)業(yè)技術體系項目（CARS-02-25）；中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新項目

王克如，研究方向為玉米精準栽培與管理。Email：wangkeru@caas.cn

李少昆，研究員，博士生導師，研究方向為玉米精準栽培與管理。Email：lishaokun@caas.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.07.001

S225.31

A

1002-6819(2021)-07-0001-07

王克如，李璐璐，魯鎮(zhèn)勝，等. 黃淮海夏玉米機械化粒收質量及其主要影響因素[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2021，37(7)：1-7. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.07.001 http://www.tcsae.org

Wang Keru, Li Lulu, Lu Zhensheng, et al. Mechanized grain harvesting quality of summer maize and its major influencing factors in Huanghuaihai region of China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(7): 1-7. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.07.001 http://www.tcsae.org