機械收獲方式及籽粒含水率對玉米收獲質量的影響

方會敏，牛萌萌，史 嵩，劉 虎，周 進

機械收獲方式及籽粒含水率對玉米收獲質量的影響

方會敏，牛萌萌，史 嵩，劉 虎，周 進※

（山東省農業機械科學研究院，濟南 250100）

該文選用13個玉米品種為研究對象，通過田間試驗系統研究了常規玉米栽培模式下延緩收獲期間玉米含水率的變化規律，分析了果穗收獲和籽粒收獲2種收獲方式對玉米收獲損失率、籽粒破碎率和含雜率的影響，初步研究了不同機械收獲方式及籽粒含水率對不同品種玉米收獲質量的影響，建立了含水率與籽粒含雜率之間的數學函數。結果表明，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，籽粒含水率與各損失率之間不存在顯著相關性；而籽粒收獲時，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性。延緩進行籽粒收獲后，籽粒含雜率均值為1.32%，總損失率均值為1.74%，均低于國標要求；而平均籽粒破碎率達13.23%，高于國標要求。含雜率與籽粒含水率之間滿足線性關系，根據二者之間關系預測可知，籽粒含水率低于32.40%的收獲就可以保證含雜率滿足國標要求。該研究可為玉米籽粒收獲技術的研究與推廣提供數據支撐和科學依據。

農業機械；收獲；含水率；總損失率；破碎率；含雜率

0 引 言

在中國的糧食生產中，玉米種植面積和產量均位居第1位。2017年，全國玉米種植面積4 239.90萬hm2，總產量25 907.07萬t[1]，分別占糧食種植面積和總產量的35.93%和39.16%。玉米在全國范圍內的廣泛種植，在促進糧食增產、農民增收，保障國家糧食安全方面發揮了巨大作用。但同時，在供給側結構性改革背景下，玉米種植面積在調減，這決定了玉米生產更需要依賴生產效率的提高。農業農村部的統計數據顯示，2016年，中國玉米耕種收綜合機械化率為83.08%。其中機耕率為94.81%，機播率為83.85%，而機收率僅66.68%，存在較大的提升空間。此外，玉米籽粒收獲技術可減少用工環節，節本增效，提高生產效率，是玉米機收未來的發展趨勢和方向。當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]。籽粒收獲質量低是影響玉米籽粒收獲技術推廣應用的主要因素，其中籽粒高破碎率是重要制約因素之一。

針對該問題，國內外眾多學者從玉米籽粒的力學特性[3-6]、籽粒與脫粒元件的作用規律[7-10]等角度對玉米籽粒的破碎機理和影響籽粒收獲質量的因素進行了研究。研究表明，玉米機收效果與品種特性、生理成熟后的脫水速率、收獲時籽粒含水率等關系密切[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]對不同含水率下玉米的脫粒性能進行研究，指出了玉米籽粒含水率為18.30% 時破碎率最低。Plett[21]對不同品種玉米的破損研究表明，含水率在16.70%～22.10%時破損率最低。Chowdhury等[22]則指出籽粒含水率23%時機械損傷率最低。李璐璐等[12]指出籽粒含水率低于26.92%時，籽粒破碎率能夠小于8%。柴宗文等[11]利用擬合的方程預測，當籽粒含水率為19%左右時能夠滿足國標中破碎率的要求。而對于適宜玉米籽粒收獲的含水率，有學者建議27%以內[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，籽粒收獲效果最好。但有研究團隊對2010－2016年間的2 450組田間籽粒收獲樣本數據分析后指出籽粒破碎率平均為8.56%，遠高于國家標準[25]。

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

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2017年10月在山東省農業機械科學研究院院外試驗基地山東省濟南市章丘區棗園鎮進行。該地區處于36°25′～37°09′N、117°10′～117°35′E，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區，年均日照時數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，土壤有機質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土層內土壤平均含水率分別為16.42%和16.30%，土壤緊實度為1.81 MPa。

試驗材料包括鄭單958、先玉335、登海605、登海618、農華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個品種，不同品種玉米秸稈和果穗的基本參數見表1。

表1 不同品種玉米秸稈和果穗參數

1.2 試驗設計

在黃淮海地區小麥-玉米輪作種植制度條件下，根據試驗地玉米種植特點采取免耕播種配套適宜的田間管理措施。2017年6月10日采用農哈哈2BYSF-3玉米免耕播種機播種，同時施用中農瑞豐源緩釋肥，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合收獲機4YZP-4X和國豐籽粒收獲機4YL-3分別進行穗收和籽粒收試驗，此為正常收獲；10月24日采用國豐籽粒收獲機4YL-3進行籽粒收試驗，此為延緩收獲。采用果穗收獲時，分別測定收獲總損失率、落穗率和落粒率；采用籽粒收獲時，分別測定收獲總損失率、落穗率、落粒率、破碎率和含雜率。收獲機整機的主要結構特征（如割臺型式、脫粒清選方式等）和收獲過程結構參數及工作參數見表2，現場作業圖見圖1。

表2 果穗收獲機和籽粒收獲機主要參數