中日粳稻適時(shí)收割對(duì)產(chǎn)量及品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

徐杰 石浩 楊柳 劉厚清 鮑春輝 馬昀釗 吳文福

（1豐益(上海)生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司，上海 200137；2 吉林大學(xué) 生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，長春 130022；3 吉林工商學(xué)院，長春 130000；第一作者：xujie7@cn.wilmar-intl.com；*通信作者：Liuhouqing@cn.wilmar-intl.com）

收割時(shí)期是影響稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)的一個(gè)重要因素。根據(jù)水稻成熟過程的生理變化，水稻結(jié)實(shí)后可細(xì)分為4 個(gè)時(shí)期：乳熟期、蠟熟期、完熟期（或稱黃熟期）和枯熟期。水稻適宜收割時(shí)期有不少研究報(bào)道，對(duì)農(nóng)戶提高稻谷產(chǎn)量、提升稻米品質(zhì)方面有重要指導(dǎo)作用。日本在水稻減損保質(zhì)方面的研究開展比較早[3]。我國也積極探索了圍收儲(chǔ)5T 管理方法[4-5]、六步鮮米精控技術(shù)[6]和六適方程[7]等，包含了適時(shí)收割的理念和技術(shù)，試圖走出粳稻保質(zhì)減損的新路線。本文綜述了收割時(shí)期對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)影響方面的研究進(jìn)展，匯總了中國和日本水稻適時(shí)收割時(shí)期的判斷依據(jù)及方法，以期為農(nóng)戶和科研工作者在提高稻谷產(chǎn)量、提升稻米品質(zhì)方面的研究提供參考。

1 水稻種植和收割現(xiàn)狀

在稻作技術(shù)中，品種的改良與培育是關(guān)鍵。但是，真正獲得高產(chǎn)量與高品質(zhì)的稻谷，是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈集合的系統(tǒng)工程，其中收割時(shí)期是不可忽視的作業(yè)環(huán)節(jié)之一。中國南方稻作區(qū)大部分是一年兩熟或三熟。為了避免影響下輪作物的及時(shí)播種，當(dāng)季水稻成熟后需要立即收割，也叫“搶收”，所以較少存在收割過晚問題。而中國北方地區(qū)主要屬于早熟單季稻稻作區(qū)，即一年一收。農(nóng)民通常等到谷殼表面的黃色褪淡發(fā)白、枝梗開始變得干枯、籽粒水分在17.0%以下時(shí)，即枯熟期的中、后段才開始收割。一方面，可以減少在稻谷干燥上的設(shè)備和人工投入；另一方面，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民一般認(rèn)為，水稻被霜打后才算成熟，因此中國東北地區(qū)過晚收割較為普遍，但此時(shí)爆腰粒增多，籽粒與枝梗連接強(qiáng)度下降，秸稈枯萎，倒伏以及斷穗、落?，F(xiàn)象驟增，田間損失增加，農(nóng)民減收，同時(shí)加工性變差，食味品質(zhì)劣化，成品米的得率和經(jīng)濟(jì)效益下降[8]。

日本也是水稻種植大國，也以大米為主食。由于自然環(huán)境和可耕作土地面積所限，大米供應(yīng)長期處于緊缺狀態(tài)。日本政府為了保證國民的主食需求，投入大量的人力物力改良培育新品種、提高管理種植技術(shù)、普及現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施。在供需趨于平衡后，通過增產(chǎn)而增加收入較為困難，為此，在不缺糧的前提下，日本著重推進(jìn)優(yōu)質(zhì)米生產(chǎn)。根據(jù)日本總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，不論什么品種，不論哪個(gè)地區(qū)，收割得越晚，碾米時(shí)出米率越低，大米食味品質(zhì)劣化幅度越大[9]。為了確保水稻適時(shí)收割，日本農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)定期為農(nóng)民發(fā)布水稻栽培管理指導(dǎo)手冊(cè)，如《農(nóng)作物技術(shù)情報(bào)》《稻作技術(shù)情報(bào)》和《水稻栽培基本情報(bào)》等。手冊(cè)中涉及氣象狀況與對(duì)策（包括積溫、降雨情況）、水稻生育狀況（包括水稻的生育期時(shí)間、推薦收割時(shí)期）、水稻理化監(jiān)測(cè)指標(biāo)狀況（包括稻谷水分、青粒比率、爆腰率）和田間管理對(duì)策（包括排水時(shí)間、農(nóng)藥化肥使用、病蟲害防治）等內(nèi)容[10]。

2 收割時(shí)期對(duì)稻谷產(chǎn)量的影響

收割時(shí)期對(duì)稻谷產(chǎn)量有顯著影響，大部分研究結(jié)果顯示，抽穗后40~55 d 是水稻收割適期。過早收割，稻谷產(chǎn)量較低，與適期收割所獲產(chǎn)量相比要低5%~15%，原因是稻谷在該階段沒有全部成熟，籽粒灌漿不足、青未熟粒較多，同時(shí)籽粒中的養(yǎng)分物質(zhì)并沒有積累到最大化，千粒重普遍處于較低水平，籽粒中的水分比較大，此時(shí)收割不僅稻谷產(chǎn)量較低，而且品質(zhì)也較差[11]。邵小龍等[12]利用低場(chǎng)核磁共振（LF-NMR）技術(shù)觀察水稻抽穗到成熟過程中籽粒水分狀態(tài)的變化情況，發(fā)現(xiàn)水稻籽粒在抽穗后49 d 左右整體品質(zhì)已經(jīng)形成。相較于過早收割統(tǒng)一的結(jié)論，過晚收割對(duì)稻谷產(chǎn)量的影響則有不同看法，主要有以下3 種觀點(diǎn)。

2.1 隨著收割時(shí)期延遲產(chǎn)量在增加

劉霞萍等[13]研究發(fā)現(xiàn)，將北方粳稻移栽至南方稻區(qū)后，隨著收割時(shí)期延遲，每穗粒數(shù)先減少后穩(wěn)定，千粒重先增加后減少，水稻單位面積有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率變化趨勢(shì)不明顯，稻谷產(chǎn)量整體呈不斷上升趨勢(shì)。日本學(xué)者淺野紘臣的研究結(jié)果也支持這種觀點(diǎn)，即水稻成熟后推遲約10 d 收割可以減少青粒的比例，提高產(chǎn)量[14]。

日本在近40 年研究了適時(shí)收割開始到延長3 周收獲這段時(shí)間內(nèi)的水稻產(chǎn)量變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量的最大值靠近后段[15]。但是，靠近前期收獲的稻米食味更佳，因此近年日本提倡不要晚收割。目前，沒有檢索到水稻抽穗后70 d 以上收獲的相關(guān)研究文獻(xiàn)。

2.2 隨著收割時(shí)期延遲產(chǎn)量先增后穩(wěn)定

呂文俊等[16]以津原E28、津川1、津原45 為材料進(jìn)行了適時(shí)收割試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這3 個(gè)品種在正常收獲期至延遲35 d 收獲這段期間，產(chǎn)量呈先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì)。持這種觀點(diǎn)的學(xué)者認(rèn)為，稻谷千粒重在水稻成熟達(dá)到最大值后基本不再增加，而每穗實(shí)粒數(shù)和單位面積有效穗數(shù)基本保持不變或者先增加后期保持穩(wěn)定，因此導(dǎo)致最終產(chǎn)量也逐漸趨于穩(wěn)定[17-18]。

水流通過消力池消能后，出池水流仍有較大的余能，紊動(dòng)劇烈，底部流速仍較大，具有一定的沖刷能力，因此，消力池消能后還需設(shè)置海漫及防沖槽。一般海漫設(shè)計(jì)材料往往采用混凝土和塊石，主要通過材料的粗糙、抗沖等特點(diǎn)來有效消除余能。

2.3 隨著收割時(shí)期延遲產(chǎn)量先增后減少

王麗妍等[19]和王宏潔等[20]以龍粳31、富源4 號(hào)為材料進(jìn)行了相關(guān)研究，均設(shè)置了超過適時(shí)收割期限收割的處理，發(fā)現(xiàn)總產(chǎn)量會(huì)大幅降低。他們認(rèn)為，超過了適時(shí)收割期間后，水稻進(jìn)入枯熟期，莖葉枯萎，莖稈與稻穗基本上處于枯黃干燥狀態(tài)，稻谷水分下降，千粒重逐漸降低，導(dǎo)致總產(chǎn)量及加工時(shí)精米率大幅降低。除此之外，過晚收割的水稻由于籽粒與稻穗的結(jié)合力下降，莖稈韌性減低、脆性增加，在自然風(fēng)吹搖動(dòng)或其他外力作用下，完熟籽粒脫落在田間，同時(shí)斷穗現(xiàn)象也會(huì)增加，進(jìn)而造成減產(chǎn)。另外，過晚收割還增加了被鳥雀、老鼠等破壞啃食的時(shí)間，導(dǎo)致產(chǎn)量下降[21]。

2019—2021 年吉林大學(xué)與益海嘉里項(xiàng)目合作，對(duì)多個(gè)品種、多地區(qū)采用千粒重精測(cè)法進(jìn)行收割時(shí)期與產(chǎn)量關(guān)系的試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)水稻產(chǎn)量呈先增后微減趨勢(shì)，與王宏潔等[20]和ZHANG 等[22]的研究結(jié)果相近。2019 年張娜等[22]以吉粳816、吉粳528、五優(yōu)稻4 號(hào)為材料進(jìn)行收割適期試驗(yàn)，收割時(shí)間持續(xù)到抽穗后75 d左右，發(fā)現(xiàn)水稻產(chǎn)量呈先增后減趨勢(shì)，適宜收割時(shí)期截止到抽穗后55 d，當(dāng)?shù)貙?shí)際收割截止日期與試驗(yàn)最佳收割截止日期相差20 d。2020 年WANG 等[23]以吉粳511、吉粳816、吉農(nóng)大667、慶林611、天隆619、沃克收1 號(hào)、方圓77、中科804、中科發(fā)5、稻花香9、五優(yōu)稻4號(hào)、龍洋13 號(hào)、早香7、龍陽16、松粳29、龍洋7 號(hào)、DF416 和吉粳561 等18 個(gè)品種為材料進(jìn)行收割適期研究，發(fā)現(xiàn)水稻產(chǎn)量隨收割時(shí)間延遲呈先增后減的趨勢(shì)，參試品種在東北地區(qū)平均收獲日（抽穗后75 d）收割，千粒重?fù)p失0.8591 g、損失率為3.5346%，其中圓粒品種分別為0.9914 g 和4.6203%、長粒品種分別為0.8213 g 和3.2243%，中熟品種分別為0.6869 g 和2.8820%、晚熟品種分別為1.0312 g 和4.1871%。

3 收割時(shí)期對(duì)稻米品質(zhì)的影響

3.1 收割時(shí)期對(duì)加工品質(zhì)的影響

收割時(shí)期是影響稻谷加工品質(zhì)的重要因素之一，適宜的收割時(shí)期，有利于提升稻谷加工品質(zhì)。研究表明，在水稻成熟過程中，出糙率、精米率、整精米率等加工指標(biāo)呈先增加后略有降低的趨勢(shì)[24-26]。水稻適時(shí)收割其加工指標(biāo)達(dá)到最佳狀態(tài)，隨著收割的延遲，如進(jìn)入枯熟期后收割，指標(biāo)下降。如圖1 所示，隨著出穗時(shí)間的增加，水稻逐漸成熟，千粒重逐漸增加（約在出穗后44 d達(dá)到最大值），青米比率和糙米水分逐漸降低；出穗后48 d，稻谷水分約為25.0%，此后穗上爆腰率增加[27]。

圖1 不同收割時(shí)間稻谷品質(zhì)變化情況

在不同收割時(shí)期，造成稻谷加工品質(zhì)各指標(biāo)產(chǎn)生上述變化的主要原因在于水稻生長過程中干物質(zhì)和水分的變化。收割時(shí)期過早，稻谷處于干物質(zhì)的合成和積累階段，較多的青粒導(dǎo)致壟谷工藝中籽粒易碎、出糙率低，在碾米工藝中更易產(chǎn)生碎米[28]；隨著稻谷中營養(yǎng)物質(zhì)的不斷積累，籽粒強(qiáng)度增大，加工工藝中破碎率逐漸降低，整精米率呈現(xiàn)升高趨勢(shì)[5]。收割時(shí)期過晚，稻谷水分較低，白天蒸發(fā)失水降至14%~16%，晚上由于稻谷內(nèi)的蒸汽壓低于周圍空氣中的蒸汽壓，從而使稻谷重新從潮濕的空氣中吸收水分，短時(shí)間內(nèi)水分的變化使稻谷內(nèi)部應(yīng)力增加產(chǎn)生裂紋，形成重度爆腰粒，碾磨易碎[3,29]。因此，對(duì)于容易爆腰的品種，要特別注意收割時(shí)期稻谷水分不能過低。

3.2 收割時(shí)期對(duì)籽粒外觀品質(zhì)的影響

王百靈等[30]的研究表明，收割過早，稻谷灌漿不足，青粒和未熟粒相對(duì)較多，堊白度和堊白粒率相對(duì)較高。隨著稻谷進(jìn)一步成熟，青粒減少、米粒不斷飽滿、亮度增加。因此，在我國，傳統(tǒng)上很多農(nóng)民認(rèn)為，晚收割稻谷顆粒更飽滿，外觀品質(zhì)更好。其實(shí)不然，辛洪梅等[31]研究認(rèn)為，過晚收割易出現(xiàn)“過熟”現(xiàn)象，米粒光澤度下降和裂紋粒率升高，嚴(yán)重影響稻米品質(zhì)。

日本也具有相似的研究結(jié)論。佐渡農(nóng)協(xié)對(duì)不同收割時(shí)期糙米外觀品質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)過早收割，未熟粒和青粒較多，產(chǎn)量和品質(zhì)下降；而過晚收割，著色粒和裂紋粒增多，導(dǎo)致大米品質(zhì)和食味下降。日本上川農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)研究了優(yōu)質(zhì)稻品種“夢(mèng)美人”在成熟過程中外觀品質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)該品種積溫達(dá)到900 ℃~1 050 ℃時(shí)成熟。隨著收割時(shí)期的延后，其整粒率逐步降低，受害粒和裂紋粒則顯著升高。由于收割的延遲，造成整粒率下降，被害粒、裂紋粒顯著上升，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致糙米等級(jí)（日本將制備成品大米的原料糙米分為一等、二等、三等和等外米）下降。因此，適時(shí)收割已成為日本水稻收割的共識(shí)。每年的8—9 月份，日本各地農(nóng)業(yè)部門會(huì)發(fā)布指導(dǎo)文書，提醒農(nóng)民不要過晚收割，確保一等米比率達(dá)90%以上，即希望當(dāng)?shù)氐闹髁魉酒贩N在進(jìn)行質(zhì)量和成分檢驗(yàn)時(shí)，90%以上的糙米可以達(dá)到一等米水平。

3.3 收割時(shí)期對(duì)稻谷營養(yǎng)成分和食味品質(zhì)的影響

稻米中的營養(yǎng)成分主要是淀粉和蛋白質(zhì)，以及少量脂肪、維生素和礦物質(zhì)元素。米飯食味品質(zhì)與籽粒中營養(yǎng)成分含量及性質(zhì)密切相關(guān)，尤其是蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量。

在水稻生長過程中，直鏈淀粉動(dòng)態(tài)積累的過程主要表現(xiàn)為：灌漿初期籽粒中的直鏈淀粉含量較低，隨著灌漿時(shí)間的推移，直鏈淀粉含量明顯升高，灌漿后期則略有不同[32-34]。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，水稻進(jìn)入成熟后期，直鏈淀粉含量逐漸趨于穩(wěn)定[35-37]；另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為，收割時(shí)期越晚，水稻中的直鏈淀粉含量越高[38-39]，從而導(dǎo)致稻米食味下降。

水稻在成熟過程中，蛋白質(zhì)含量開始呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)，之后變化趨勢(shì)各不相同[40]。部分研究結(jié)果顯示，水稻在成熟后期，蛋白質(zhì)含量的變化趨勢(shì)通常都是非線性的[41]，隨收割時(shí)期的延遲并沒有明顯的變化趨勢(shì)[42]。陳維君等[43]研究發(fā)現(xiàn)，從蠟熟期起，蛋白質(zhì)含量隨著收割時(shí)期的推遲而提高，至完熟末期達(dá)到最大值，之后又呈下降趨勢(shì)。對(duì)于蛋白質(zhì)含量隨收割時(shí)期變化的原因，有研究認(rèn)為蛋白質(zhì)含量屬于典型的數(shù)量性狀，容易受環(huán)境因素的影響，尤其受光照、溫度和水分的影響較大[44-47]。劉厚清等[48]研究認(rèn)為，其原因是收割越晚，米粒中的“氮”成分含量越高，在蛋白質(zhì)含量增加的同時(shí)，爆腰率也增加，因而導(dǎo)致食味下降。

食味值是稻谷品質(zhì)的重要體現(xiàn)。收割過早，籽粒未成熟，癟粒、青粒多，食味值較差。隨著水稻的成熟，灌漿充實(shí)，食味值逐步上升。李文敏等[49]研究發(fā)現(xiàn)，在水稻抽穗后第55 d 收割，大米直鏈淀粉含量較低，米飯食味值最高。對(duì)于成熟后期收割的水稻，日本一般認(rèn)為因?yàn)榱鸭y粒、被害粒等增多，食味值會(huì)受到較大影響。部分學(xué)者認(rèn)為食味值下降是受直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量增加所致[50-51]。但李旭等[52]研究表明，直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量在其研究的3 個(gè)收獲期間差異均未達(dá)到顯著水平，說明直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量并非是引起不同時(shí)期收獲食味值差異的因素。

4 適時(shí)收割時(shí)期的判斷方法

4.1 中國適時(shí)收割時(shí)期的判斷

中國學(xué)者針對(duì)不同品種水稻適時(shí)收割的判斷方法和依據(jù)主要集中在以下幾個(gè)方面：1）產(chǎn)量及構(gòu)成因素；2）加工品質(zhì)；3）外觀品質(zhì)；4）大米營養(yǎng)成分；5）米飯食味品質(zhì)；6）糊化特性指標(biāo)。通過研究稻谷產(chǎn)量或品質(zhì)與抽穗天數(shù)的變化規(guī)律，最終以抽穗天數(shù)作為試驗(yàn)品種適時(shí)收割的主要判斷方法。多數(shù)晚稻品種的適時(shí)收割時(shí)期在水稻抽穗后45~55 d。根據(jù)水稻抽穗后天數(shù)指導(dǎo)農(nóng)戶進(jìn)行適時(shí)收割，簡單易操作。

抽穗后天數(shù)會(huì)因?yàn)檠芯科贩N和當(dāng)年氣候條件不同造成一定差異，故部分研究增加積溫、黃化率或者稻谷水分等指標(biāo)的變化來判斷水稻收割適期。其中，光照、積溫對(duì)于水稻的生長非常重要，但是不同品種對(duì)積溫的要求不同，記錄相對(duì)較為繁瑣。黃化率是水稻成熟過程中一個(gè)重要衡量指標(biāo)，在民間有一句農(nóng)業(yè)諺語，叫做“九黃十收”，也就是稻谷90%黃化成熟度，或者90%黃化率時(shí)收割，可以有十成的產(chǎn)量；而熟過頭，容易造成產(chǎn)量和品質(zhì)下降。湖南省優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)技術(shù)體系及應(yīng)用理論研究協(xié)作組則從稻谷產(chǎn)量和碾米品質(zhì)出發(fā)，以穗部水分21.0%左右作為適時(shí)收割的診斷指標(biāo)之一，并且從便于群眾掌握的實(shí)際情況出發(fā)，將水稻齊穗后天數(shù)作為適時(shí)收割的判斷方法：早稻在齊穗后25~30 d，中稻在齊穗后30~35 d，晚稻在齊穗后45 d[53]。同時(shí)有研究者從收割不同水分稻谷的試驗(yàn)中得出，當(dāng)?shù)竟人衷?9.0%~23.0%時(shí)收割，稻谷產(chǎn)量和上等米比例高；也有認(rèn)為當(dāng)?shù)竟人中∮?5.0%時(shí)收割，其碾米品質(zhì)最好，而稻谷水分低于20.00%或高于30.0%收割，碎米率增加。

4.2 日本適時(shí)收割時(shí)期的判斷

日本稻作的一個(gè)重要特征是品種相對(duì)集中。據(jù)日本農(nóng)林水產(chǎn)省統(tǒng)計(jì)，2020 年種植面積前10 的品種面積占其水稻全部種植品種面積的71.6%，品種“越光”種植面積占到了33.7%。日本學(xué)者認(rèn)為，如果優(yōu)先考慮稻谷品質(zhì)，建議按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)協(xié)結(jié)合農(nóng)民經(jīng)驗(yàn)推薦的水稻適時(shí)收割期進(jìn)行水稻收割；如果優(yōu)先考慮產(chǎn)量，則可以比適時(shí)收割期推遲幾天收割。通常情況下日本農(nóng)民會(huì)優(yōu)先考慮稻谷品質(zhì)。因此，對(duì)于適時(shí)收割的判斷，日本的經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論都較為統(tǒng)一。通過對(duì)日本各地農(nóng)協(xié)網(wǎng)站，以及各類農(nóng)業(yè)期刊雜志匯總，主要可以概括為4點(diǎn)：抽穗后天數(shù)、積溫、稻谷黃化率和稻谷水分。

從表1 可見，在日本，水稻適時(shí)收割時(shí)期一般為水稻抽穗后45 d 前后，積溫達(dá)到1 000 ℃時(shí)。實(shí)際適時(shí)收割時(shí)期因品種而異，不同地區(qū)及品種所需積溫不同。在緯度較高地區(qū)，例如北緯43°附近的北海道地區(qū)種植的早熟品種，一般成熟積溫為950 ℃~1 000 ℃；在北緯38°附近的新瀉縣的中熟品種，成熟積溫為1000℃~1050℃；在北緯35°及以南地區(qū)，如岡山縣的晚熟品種，成熟積溫為1 050 ℃~1 100 ℃。水稻收獲時(shí)間取決于水稻品種和地區(qū)，有些是在8 月底，有些是在10 月底，越往北，收割時(shí)間越晚。這是因?yàn)榘滋斓臅r(shí)間較短，從而減慢了水稻的生長速度。另一個(gè)原因是溫度低。日本大多數(shù)品種為中熟品種，因此收獲時(shí)間為9 月中旬至10 月中旬，如越光在9 月左右收獲。

表1 日本早、中、晚熟品種適時(shí)收割時(shí)期與成熟積溫

日本水稻于夏季開始進(jìn)入成熟期，但近年來由于天氣異常炎熱，只根據(jù)積溫這個(gè)指標(biāo)難以確定準(zhǔn)確的收獲時(shí)間。黃化率（青粒率）是日本適時(shí)收割另一個(gè)重要的判斷依據(jù)。黃化率計(jì)算方法為：避開稻田邊際效應(yīng)后，隨機(jī)采集稻田中未倒伏的完整稻穗11 穗；每個(gè)稻穗分別脫粒，去除癟粒，挑揀黃化谷粒數(shù)目和所有未完全黃化谷粒數(shù)目（稻谷顆粒見綠即記為未完全黃化谷粒），計(jì)算得到每穗的谷粒黃化率；去掉11 個(gè)稻穗中黃化率1 個(gè)最高值和1 個(gè)最低值，然后取平均值，即為水稻黃化率。大部分研究指出，稻谷黃化率需達(dá)到85.0%~95.0%時(shí)，或者說稻谷青粒率低于10.0%時(shí)，水稻就進(jìn)入了適時(shí)收割期。與我國“九黃十收”農(nóng)諺較為一致。

除了上述預(yù)測(cè)方法外，還可以通過檢測(cè)稻谷水分和糙米整粒率來提高判斷的準(zhǔn)確性[54]。通過稻谷水分判斷相對(duì)方便，即使不清楚抽穗后的天數(shù)，以及積溫的多少，也可以根據(jù)稻谷水分加以判斷。結(jié)合日本農(nóng)協(xié)相關(guān)研究和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，當(dāng)?shù)竟人纸档?5.0%左右就可以開始收割。同時(shí)，日本報(bào)道了一種根據(jù)稻谷水分計(jì)算適時(shí)收割日期的方法：當(dāng)?shù)竟人衷?0.0%以上時(shí)，每天水分降低0.9%左右；當(dāng)?shù)竟人衷?0.0%以下時(shí)，每天水分減少0.5%~0.6%，此時(shí)可以通過公式“距離適時(shí)收割天數(shù)=（水稻水分-25）/0.5”預(yù)測(cè)水稻收割時(shí)期[55]。為了使適時(shí)收割的判斷更為精準(zhǔn)，日本許多農(nóng)場(chǎng)根據(jù)累計(jì)溫度和稻谷的顏色接近成熟期，用“試割法”收割后制成糙米，通過整粒率判斷收獲適期，即從稻田試收5 株中等稻株，經(jīng)過脫粒、烘干、礱谷后，整粒糙米的比率達(dá)到70%以上即為滿足收割要求（圖2）。

圖2 通過試割稻谷糙米整粒率判斷適期收割的步驟

4.3 信息及智能技術(shù)在水稻收割時(shí)期判斷上的應(yīng)用研究

由于水稻生長周期較長，人工信息搜集、處理過程較復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，為方便農(nóng)民判斷水稻適時(shí)收割時(shí)期，針對(duì)黃化率和積溫等重要判斷指標(biāo)，相關(guān)企業(yè)和研究者積極探索將信息及智能技術(shù)運(yùn)用其中。

在黃化率測(cè)定方面，可以通過圖像分析軟件對(duì)手機(jī)拍照的圖片進(jìn)行L、a、b 值讀取，從而判斷水稻黃化率[56]。但該方法存在拍攝手法影響大及圖像讀取時(shí)取點(diǎn)隨機(jī)性大等不足。日本學(xué)者寺崎亮等[57]利用圖像掃描儀與圖像分析軟件聯(lián)用來判斷水稻黃化率，可以更客觀的協(xié)助判斷水稻收割適期。許煊汶[58]利用機(jī)器視覺雨圖像處理技術(shù)，結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法，通過青粒率判定水稻成熟度，準(zhǔn)確率高達(dá)99.1%。

在水稻積溫和長勢(shì)方面的監(jiān)測(cè)，日本KETT 公司研制了一款適時(shí)收割日期判斷的設(shè)備。將該設(shè)備放置在田間，設(shè)置一次就會(huì)自動(dòng)累計(jì)溫度，得到的積溫可以作為水稻適時(shí)收割時(shí)期的參考依據(jù)。近年來，遙感衛(wèi)星探測(cè)技術(shù)也較多地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的種植和收割。中化農(nóng)業(yè)MAP 智慧農(nóng)業(yè)基于遙感技術(shù)，通過手機(jī)軟件就能獲得利用遙感衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的水稻長勢(shì)和積溫?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)而幫助農(nóng)民精確預(yù)測(cè)水稻適時(shí)收割時(shí)期。但是遙感衛(wèi)星易受云層影響，難以及時(shí)獲取數(shù)據(jù)。日本九州沖繩農(nóng)業(yè)研究中心利用通用無人機(jī)的空中拍攝和高速測(cè)繪軟件，開發(fā)了一種商業(yè)可用的廣域遙感技術(shù)，不易受云層的影響[59]。該設(shè)備用多光譜攝像機(jī)從100 m 高空拍攝水稻，以拍攝數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)制作水稻植被可視化的“NDVI指數(shù)”（圖3），根據(jù)該指數(shù)判斷適時(shí)收割時(shí)期。

圖3 飛行應(yīng)用程序“GS Pro“的自主飛行路線設(shè)定畫面（A）和NDVI 指數(shù)（B）

5 小結(jié)

大量研究成果表明，適時(shí)收割在保證高產(chǎn)的同時(shí)也能夠保持稻米品質(zhì)，有明顯的節(jié)糧減損效果，值得推廣。過期收割易導(dǎo)致“隱性損失”，其中干物質(zhì)損失在3.5%左右，加上掉粒損失，損失率在7.0%左右[5，23]。適時(shí)收割日期不宜采用單一指標(biāo)進(jìn)行判斷，應(yīng)該通過抽穗后天數(shù)、積溫、黃化率和稻谷水分等指標(biāo)進(jìn)行綜合判斷，信息化和人工智能手段有助適時(shí)收割技術(shù)的推廣。