李璐璐, 薛军, 谢瑞芝, 王克如, 明博, 侯鹏, 高尚, 李少昆^,*中国农业科学院作物科学研究所 / 农业部作物生理生态重点实验室, 北京100081

Effects of Grain Moisture Content on Mechanical Grain Harvesting Quality of Summer Maize

LI Lu-Lu, XUE Jun, XIE Rui-Zhi, WANG Ke-Ru, MING Bo, HOU Peng, GAO Shang, LI Shao-Kun^,*Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Beijing 100081, China

通讯作者: *李少昆, E-mail: lishaokun@caas.cn,Tel: 010-82108891

第一联系人: E-mail： lilulu19910818@163.com
收稿日期:2018-01-23接受日期:2018-06-12网络出版日期:2018-07-06

基金资助:

本研究由国家重点研发计划项目.2016YFD0300110 本研究由国家重点研发计划项目.2016YFD0300101 国家自然科学基金项目.31371575 国家现代农业产业技术体系建设专项.CARS-02-25 中国农业科学院农业科技创新工程项目资助

Received:2018-01-23Accepted:2018-06-12Online:2018-07-06

Fund supported:

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

摘要
玉米机械粒收过程中出现的籽粒破碎、果穗遗漏、籽粒散落等影响收获质量的现象是机械粒收推广过程中备受关注的问题。开展机械粒收质量及其影响因素研究, 是确定适宜粒收时期、指导品种改良等的基础, 对于机械粒收技术的推广普及具有重要意义。本研究于2015年和2017年在中国农业科院新乡综合试验站, 以黄淮海夏玉米区生产用品种为试材, 采用同一收获机和操作人员分期收获, 调查不同收获期籽粒含水率变化以及破碎率、杂质率、落粒率和落穗率等机械粒收质量指标, 分析籽粒含水率与粒收质量指标的关系。结果显示, 随着收获期推迟, 籽粒含水率逐渐降低, 籽粒破碎率和落粒率呈先降低后升高趋势, 杂质率逐渐降低, 落穗率逐渐增加。2年参试样本籽粒含水率分布在9.68%~41.36%之间, 破碎率与籽粒含水率的关系符合y = 0.068x²-2.743x+31.09 (R²= 0.79 ^**, n = 140)模型; 含水率在15.47%~24.78%之间时, 破碎率低于5%; 含水率为20.05%时, 破碎率最低。杂质率与籽粒含水率的关系符合y = 0.0158e ^0.1111x(R²= 0.66 ^**, n = 140)模型, 杂质率随着含水率降低逐渐降低并趋于稳定。落粒率与籽粒含水率符合y = 0.006x²-0.236x+3.479 (R²= 0.42 ^**, n = 127)模型, 含水率为20.37%时, 落粒率最低。落穗率与籽粒含水率符合y = 2578.7645/x^2.2453(R²= 0.35 ^**, n = 140)模型, 当含水率低于16.15%时, 落穗率将超过5%。研究还发现, 即使籽粒含水率相近, 不同品种的收获质量(特别是籽粒破碎率)也存在显著差异。本研究的结果表明, 破碎率是决定机械粒收质量的关键因素, 以破碎率5%和落穗率5%为标准, 黄淮海夏玉米适宜机械粒收的籽粒含水率范围为16.15%~24.78%, 籽粒含水率在20%左右时, 收获质量最佳。
关键词： 玉米;机械粒收;收获质量;破碎率;杂质率

Abstract
Broken grains, losing ears and grains always occur when maize is harvested by grain harvester, which is a hot topic. Studying grain mechanical harvesting quality and its affecting factors is of great significance for popularizing this technology, which provides a basis for finding out the best harvesting time and the direction of maize cultivar development. The experiments were conducted in Comprehensive Experiment Station of Chinese Academy of Agricultural Sciences located in Xinxiang city in 2015 and 2017. The dozens of popular cultivars grown in the Yellow-Huaihe-Haihe Rivers Plain summer maize region were harvested in different harvest times by a same grain combine harvester and a same driver. Indicators of grain moisture content, broken rate, impurity rate, grain loss rate and ear loss rate were measured to analyze their mutual relationships. With delaying harvest time, grain moisture content and impurity rate declined gradually, grain broken rate and grain loss rate decreased first and then increased, ear loss rate gradually rose. The grain moisture contents ranged from 9.68% to 41.36% in the two years. Its relationship with broken rate could be fitted by the equation y = 0.068x²-2.743x+31.09 (R²= 0.79 ^**, n = 140). Broken rate could be less than 5% when moisture content was 15.47%-24.78%. When moisture content was 20.05%, broken rate was the lowest. The relationship between impurity rate and moisture content could be fitted by the equation y = 0.0158e ^0.1111x(R²= 0.66 ^**, n = 140). Impurity rate decreased first and then tended to be stable with falling moisture content. Grain loss rate and moisture content could be regressed in the equation y = 0.006x²-0.236x+3.479 (R²= 0.42 ^**, n = 127). Grain loss rate was the lowest when moisture content was 20.37%. Ear loss rate and moisture content could be regressed in the equation y = 2578.7645/x^2.2453 (R²= 0.35 ^**, n = 140). Ear loss rate was more than 5% when moisture content was below 16.15%. We also found that harvesting qualities, especially broken rate, of different cultivars had significant differences while their grain moisture contents were the same. In conclusion, broken rate is the key factor that determined the quality of grain mechanical harvesting. The optimal grain moisture content interval of mechanical harvesting in Yellow-Huaihe-Haihe Rivers Plain summer maize region is 16.15%-24.78% at the standard of 5% broken rate and 5% ear loss rate. The harvesting quality would be the best when the moisture content is about 20%.
Keywords：Maize;Mechanical grain harvesting;Harvesting quality;Broken rate;Impurity rate


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本文引用格式
李璐璐, 薛军, 谢瑞芝, 王克如, 明博, 侯鹏, 高尚, 李少昆. 夏玉米籽粒含水率对机械粒收质量的影响[J]. 作物学报, 2018, 44(12): 1747-1754. doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01747
LI Lu-Lu, XUE Jun, XIE Rui-Zhi, WANG Ke-Ru, MING Bo, HOU Peng, GAO Shang, LI Shao-Kun. Effects of Grain Moisture Content on Mechanical Grain Harvesting Quality of Summer Maize[J]. Acta Agronomica Sinica, 2018, 44(12): 1747-1754. doi:10.3724/SP.J.1006.2018.01747


玉米机械粒收是转变传统生产方式, 提高生产效率和经济效益的重要突破点。在各地机械粒收技术质量调查、试验示范和推广应用过程中, 农民普遍关注的焦点在籽粒破碎和杂质混杂造成的籽粒收购等级下降, 以及田间果穗遗漏、籽粒掉落等产量损失问题, 概括来说就是玉米机械粒收质量问题^[1]。国家标准GBT 21962-2008^[2]规定机械粒收破碎率≤5%, 杂质率≤3%, 损失率≤5%, 而玉米检测国家标准GB1353-2009^[3]将三等玉米破碎率规定为≤8%。本团队前期研究表明, 籽粒破碎率高是我国玉米机械粒收最主要的质量问题^[4], 现有品种和种植模式下, 收获期籽粒含水率过高是造成破碎率居高不下的主要原因^[5,6,7]。前人研究表明, 破碎率与籽粒含水率显著正相关, 随着含水率增大而增大^[8,9,10,11]。也有研究认为籽粒含水率过低时, 破碎率有所增加^[4,12-14]; 由于后期倒伏, 机械粒收落穗率随之增加^[15], 将造成一定的产量损失^[16,17]。多数研究认为籽粒含水率在17%~24%时收获破碎率最低^{[4,12,14,18-20]}, 但脱粒装置、收获机型号、机械调试状态和不同操作人员作业等对收获质量影响很大^{[21,22,23,24]}。本研究在同一台收获机械、机器状态基本稳定, 同一名机手和同一地块条件下对同一批品种开展玉米机械粒收质量研究, 通过分期收获, 明确不同时期的收获质量以及籽粒含水率等因素对收获质量的影响, 对最佳粒收时期的确定、适宜机械粒收品种的选育和粒收技术的推广应用有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2015年和2017年在中国农业科学院新乡综合试验站(35°10′N, 113°47′E)进行。大区种植, 每个品种10行, 行距0.6 m, 种植密度均为67 500株 hm^-2, 田间管理同大田生产。2015年11个品种, 行长200 m, 种植面积1200 m², 6月10日播种; 2017年28个品种, 行长100 m, 种植面积600 m², 6月17日至18 日播种(表1)。2015年设置2个收获期, 即9月26日和10月8日; 2017年设置5个收获期, 即10月6日、10月16日、10月27日、11月10日和11月25日。收获机为福田雷沃谷神GE 50, 配套喜盈盈4YB-4半喂入玉米籽粒收获割台, 该机割幅4行, 每次收获长度为20 m, 收获速度0.8 m s^-1。

Table 1
表1
表12015年和2017年参试品种
Table 1Experimental cultivars in 2015 and 2017

年份 Year	品种个数 Number	品种 Cultivar
2015	11	中科玉505、裕丰303、联创808、农华816、宁玉721、京农科728、禾田1号、中单909、先玉335、郑单958、农华101 Zhongkeyu 505, Yufeng 303, Lianchuang 808, Nonghua 816, Ningyu 721, Jingnongke 728, Hetian 1, Zhongdan 909, Xianyu 335, Zhengdan 958, Nonghua 101
2017	28	中科玉505、裕丰303、联创808、农华816、辽单585、辽单586、辽单575、MC670、泽玉501、泽玉8911、吉单66、东单913、联创825、金通152、农华5号、恒育898、迪卡517、迪卡653、新单58、新单65、新单68、陕单636、陕单650、宇玉30、利单295、LA 505、北斗309、豫单9953 Zhongkeyu 505, Yufeng 303, Lianchuang 808, Nonghua 816, Liaodan 585, Liaodan 586, Liaodan 575, MC670, Zeyu 501, Zeyu 8911, Jidan 66, Dongdan 913, Lianchuang 825, Jintong 152, Nonghua 5, Hengyu 898, Dika 517, Dika 653, Xindan 58, Xindan 65, Xindan 68, Shaandan 636, Shaandan 650, Yuyu 30, Lidan 295, LA505, Beidou 309, Yudan 9953

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1.2 测定项目与方法

1.2.1 籽粒含水率 收获当天随机取3个果穗样品, 手工脱粒, 称鲜重, 85℃烘至恒重, 称干重。

含水率(%)=$\frac{鲜重-干重}{鲜重}\times 100$

1.2.2 产量 2015年于10月8日, 2017年于10月26日选择长势均匀一致处作为样区, 调查10 m行长的株数、双穗率和空秆率, 3次重复, 计算收获密度。同时在此区域内连续选择20穗, 调查行粒数、穗行数, 计算平均单穗粒数, 脱粒后用PM8188水分仪测定含水率, 并测定百粒重, 计算单穗重和理论产量。

1.2.3 收获质量调查 机械收获后, 随机取籽粒样品约2 kg, 手工分拣, 将其分为籽粒(KW1)和非籽粒(NKW)两部分, 分别称重; 再根据籽粒的完整性, 将其分为完整籽粒(KW2)和破碎籽粒(BKW), 分别称重。

杂质率(%)=$\frac{\text{NKW}}{\text{KW1+NKW}}\times 100$
破碎率(%)=$\frac{\text{BKW}}{\text{KW2+BKW}}\times 100$

在收割段随机选取3个样点, 取每个样点2 m长一个割幅宽(4行玉米)的面积, 收集样点内落粒, 称量落粒重。在收割段随机选取3个样点, 取每个样点3 m长一个割幅宽的面积, 收集样点内落穗,计数落穗个数, 由单穗重计算落穗粒重。将理论产量、落粒重和落穗粒重分别折合成单位面积数值。

落粒率(%)=$\frac{单位面积落粒重}{单位面积产量}\times 100$

落穗率(%)=$\frac{单位面积落穗重}{单位面积产量}\times 100$

由于玉米植株含水率高, 清筛困难, 造成收获机筛板堵塞, 落粒率剧增, 未计算2015年9月26日参试品种和2017年10月6日13个品种的落粒率。

1.3 数据处理

用GraphPad Prism 5.01绘制箱形图, Microsoft Excel 2007绘制散点图, Cure Expert Professional 2.2.0建立破碎率、落粒率、杂质率与籽粒含水率的回归方程, 并用SPSS Statistics 17.0进行回归方程拟合度检验和品种之间收获质量方差分析(Duncan’s的SSR法)。

2 结果与分析

2.1 不同收获时期玉米籽粒含水率的变化

随着收获期推迟玉米籽粒含水率呈逐渐降低趋势, 同一收获期不同品种籽粒含水率差异较大(图1)。2015年9月26日和10月8日, 11个供试品种籽粒含水率分别为31.27%~41.08%和19.7%~ 28.83%。2017年10月6日至11月25日, 28个品种5次收获籽粒含水率分别为31.89%~39.15%、28.28%~36.30%、20.77%~29.09%、14.95%~23.86%和9.68%~16.73%。

图1

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图1不同时期收获玉米籽粒含水率的变化

箱形图中箱体部分代表50%样本的分布区域, 即四分位区间(IQR)。两端线为 Tukey 法判定的合理观测样本边界。箱体中实线为样本中位数, “· ”为异常值点 , “+”为样本均值。
Fig. 1Maize grain moisture contents in different harvest dates

The main box called IQR contains fifty percent samples in Box-whisker Plot. The two sidelines mean the reasonable sample border in Tukey method. The solid line in box positions the sample median. “·” Stands for the outlier. “+” Stands for the average.

2.2 不同时期机械粒收玉米收获质量的变化

2015年9月26日收获的玉米籽粒破碎率和杂质率均高于10月8日收获的, 两次收获破碎率分别为14.74%~41.36%和8.35%~20.79%, 均高于8%; 杂质率均低于3% (图2)。

图2

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图22015年分期收获玉米破碎率和杂质率变化

处理同图1。
Fig. 2Broken rate and impurity rate of maize in different harvest dates in 2015

Figure notes are the same as those given in Fig. 1.


2017年10月6日至11月25日, 28个品种5次收获的籽粒破碎率表现出先降低后升高的趋势, 其中前4次逐渐降低, 分别为8.75%~35.43%、6.23%~ 25.71%、2.33%~12.89%和1.11%~4.77%, 第5次增至4.33%~12.89%; 测试样本破碎率高于8%和5%的占比为51%和72%, 主要分布于10月6日至10月27日和11月25日。5次收获的杂质率基本在3%以下, 随着收获期推迟呈逐渐降低趋势; 落粒率均低于5%, 随着收获期推迟呈先降低后略有升高的趋势。5次收获的落穗率随着收获期推迟呈显著增加趋势, 分别为0、0~0.59%、0~13.77%、0~6.81%和0~34.02%, 品种间差异逐渐增大, 测试样本落穗率高于5%的占16%, 集中于11月25日(图3) 。

图3

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图32017年分期收获玉米的破碎率、杂质率、落粒率和落穗率变化

处理同图1。
Fig. 3Broken rate, impurity rate, grain loss rate and ear loss rate of maize in different harvest dates in 2017

Figure notes are the same as those given in Fig. 1.

2.3 玉米籽粒含水率对粒收质量的影响

机械粒收破碎率随着籽粒含水率降低先降低后升高, 二次曲线拟合方程为y = 0.068x²-2.743x + 31.09 (R² = 0.79^**, n = 140); 当籽粒含水率为20.05%时, 破碎率最低, 为3.58%; 当籽粒含水率在15.47%~24.78%之间收获, 破碎率可低于5%; 当籽粒含水率在12.04%~28.21%之间收获, 破碎率可低于8%。杂质率随着籽粒含水率降低逐渐降低并趋于稳定, 拟合方程为y = 0.0158e^0.1111x(R² = 0.66^**, n = 140)。落粒率随着籽粒含水率降低呈先降低后升高的趋势, 拟合方程为y = 0.006x²-0.236x+3.479 (R² = 0.42^**, n = 127); 当含水率为20.37%时, 落粒率最低, 为1.07%。落穗率随着籽粒含水率降低呈增加趋势, 拟合方程为y = 2578.7645/x^2.2453(R² = 0.35^**, n = 140), 当含水率低于16.15%之后, 落穗率将超过5% (图4)。

图4

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图4玉米破碎率、杂质率、落粒率、落穗率与籽粒含水率的关系(2017)

Fig. 4Relationships of grain moisture content with broken rate, impurity rate, grain loss rate, and ear loss rate in maize (2017)

2.4 不同玉米品种收获质量差异

2017年迪卡653和辽单575、金通152和陕单636、泽玉501和中科玉505这3组品种籽粒含水率在5个收获期均相近, 但收获质量差异较大, 尤其是破碎率差异最为显著(表2)。由此, 以收获时破碎率最低的籽粒含水率20.05%为分界点, 以3%的含水率间隔向上划分出6个含水率区间, 向下划分出3个含水率区间, 比较破碎率、杂质率、落粒率和落穗率在相近含水率时28个供试品种之间的差异。方差分析显示(表3), 从总体上看破碎率和落穗率在品种间差异极显著, 杂质率和落粒率差异不显著; 在相近含水率下, 不同品种之间的破碎率具有极显著差异, 杂质率、落粒率和落穗率也有一定差异; 其中, 杂质率在含水率低于20.05%的区间内, 品种间差异不显著。

Table 2
表2
表2三组籽粒含水率相近玉米品种收获质量方差分析(2017)
Table 2Variance analysis of harvesting qualities of three maize groups with equally close moisture contents (2017)

品种 Cultivar	指标 Indicator	收获时间 Harvest time (month/day)
		10/6	10/16	10/27	11/10	11/25
迪卡653 Dika 653	含水率Moisture content (%)	38.04	33.93	27.08	19.22	12.49
辽单575 Liaodan 575	含水率Moisture content (%)	37.96	34.64	26.47	19.39	14.35
	破碎率Broken rate	ns	**	ns	**	*
	杂质率Impurity rate	ns	ns	ns	ns	ns
	落粒率Grain loss rate	—	*	ns	*	*
	落穗率Ear loss rate	—	—	ns	ns	**
金通152 Jintong 152	含水率Moisture content (%)	37.13	32.46	25.66	22.70	12.69
陕单636 Shaandan 636	含水率Moisture content (%)	37.61	33.19	25.34	22.08	12.35
	破碎率Broken rate	**	*	**	ns	**
	杂质率Impurity rate	ns	**	ns	ns	ns
	落粒率Grain loss rate	—	ns	ns	ns	ns
	落穗率Ear loss rate	—	ns	ns	ns	ns
泽玉501 Zeyu 501	含水率Moisture content (%)	36.89	33.93	27.47	19.13	13.17
中科玉505 Zhongkeyu 505	含水率Moisture content (%)	36.05	33.65	27.05	18.25	12.88
	破碎率Broken rate	*	ns	**	*	*
	杂质率Impurity rate	ns	ns	*	ns	*
	落粒率Grain loss rate	ns	ns	ns	ns	ns
	落穗率Ear loss rate	—	—	ns	ns	ns

*, **: significant at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: not-significant at the 0.05 probability level. “-”: no data available because of missing grain loss rate or being zero of ear loss rate (variance analysis is not of significance).
*和**分别表示在0.05和0.01水平上差异显著, ns表示差异不显著; “-”为空缺值, 是由于未计算落粒率, 或者落穗率均为0(方差分析没有意义)。

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Table 3
表3
表3玉米品种间收获质量方差分析(2017)
Table 3Variance analysis of harvesting qualities between maize cultivars (2017)

指标 Indicator	含水率区间 Moisture content interval
	11.05%- 14.05%	14.05%- 17.05%	17.05%- 20.05%	20.05%- 23.05%	23.05%- 26.05%	26.05%- 29.05%	29.05%- 32.05%	32.05%- 35.05%	35.05%- 38.05%	总体 Total
破碎率Broken rate	**	**	**	**	**	**	**	**	**	**
杂质率Impurity rate	ns	ns	ns	**	*	**	ns	*	ns	ns
落粒率Grain loss rate	**	**	ns	ns	**	**	ns	ns	ns	ns
落穗率Ear loss rate	**	**	ns	**	ns	**	ns	ns	—	**

*, **: significant at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: not-significant at the 0.05 probability level. “-”: no data available because of being zero of ear loss rate (variance analysis isn’t of significance).
*和**分别表示在0.05和0.01水平上差异显著, ns表示差异不显著; “-”为空缺值, 是由于落穗率均为0 (方差分析没有意义)。

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3 讨论

3.1 玉米籽粒含水率与破碎率的关系

玉米籽粒破碎率与收获时籽粒含水率密切相关, 在适宜的含水率下进行机械粒收能够有效降低破碎率。前人研究认为籽粒含水率在17%~24%之间破碎率最低, 含水率高于或低于最适值破碎率均增加^{[12,14,18-20]}。但以往研究品种较为单一、籽粒脱水动态测试时间较短、含水率变化范围有限, 研究结果具有局限性; 且前人多使用果穗脱粒机模拟粒收效果, 喂入物和喂入速度等与田间机械作业环境差异较大, 结果与实际情况可能存在一定差异。前期本团队田间粒收质量调查数据显示, 籽粒含水率与破碎率的关系模型为y = 0.0372x² - 1.483x + 20.422, 认为籽粒含水率在19.26%时破碎率最低^[4], 但调查数据覆盖中国各个玉米产区, 收获机具和机手作业水平等多方面因素均会对籽粒含水率与粒收质量的关系造成显著影响^[23]。本研究集中于同一地块, 对同一批材料采用分期收获的方式, 研究籽粒含水率变化对粒收质量的影响。收获机具为福田雷沃谷神GE 50, 配套半喂入玉米籽粒收获割台, 为黄淮海夏玉米区粒收的主流机型, 固定粒收作业经验丰富的机手, 控制收获机具、机手作业水平等因素造成的收获质量差异。研究结果显示, 籽粒含水率与破碎率的关系模型为y = 0.068x²-2.743x+31.09 (R² = 0.79^**), 籽粒含水率为20.05%时, 破碎率最低; 籽粒含水率在15.47%~24.78%之间收获, 破碎率可低于5%。本研究参试样本籽粒含水率在9.68%~ 39.15%之间, 涵盖了黄淮海夏玉米收获期籽粒含水率范围, 该模型能够充分反应玉米籽粒含水率与破碎率的关系。

3.2 适期收获

玉米机械粒收质量随收获时期推迟发生显著变化, 适期收获可以显著提高收获质量。由本研究结果可见, 随收获期推迟, 籽粒含水率不断下降, 收获质量逐渐提高, 但是当含水率低于15%之后, 虽可降低收获籽粒烘干成本, 但籽粒破碎率增加, 超过5%的国标要求, 落粒率也随之增加, 同时由于倒伏等造成落穗率迅速增加(含水率低于16%之后)。以籽粒破碎率为主要限制因素, 综合考虑落粒率和落穗率等的影响, 研究认为籽粒含水率16.15%~ 24.78%为黄淮海夏玉米区机械粒收的适宜时期, 其中籽粒含水率在20%左右时, 收获质量最佳。2017年, 28个参试品种在6月17日至18日播种, 至10月16日仅有个别品种达到生理成熟, 10月27日至11月10日, 籽粒含水率下降至14.95%~ 29.09%之间, 基本上满足粒收要求, 但是在冬小麦-夏玉米周年生产模式下, 该收获期明显偏晚, 与小麦播种产生矛盾。任佰朝等^[25]研究认为, 黄淮海区域目前广泛推广的夏玉米品种生育期过长, 适时晚收仍然难以完成生理成熟, 不利于机械粒收。因此,选育生育期适宜、籽粒脱水速率快的高产宜机收品种、适期收获是黄淮海夏玉米区亟需解决的问题。

3.3 籽粒含水率相近的不同玉米品种之间收获质量差异

本研究选用了当前生产上主推的35个品种, 研究发现, 籽粒含水率相近的不同品种之间粒收质量差异也较大, 其中破碎率差异最明显, 分析认为这与不同品种籽粒的破碎敏感性^[6,26]不同有关。籽粒脱粒过程中与脱粒装置的刚性部件产生冲击作用, 冲击力致使籽粒破碎^[21,22,23]。玉米籽粒4个主要组成部分包括种皮、胚、粉质胚乳和角质胚乳, 其结构特征及力学特性差异很大^[23,27-28], 脱粒过程中在冲击力作用下损伤程度不同。生产上常见的马齿型和半马齿型玉米不同品种之间籽粒的大小、形状、不同种类胚乳含量等均有差异, 籽粒强度和硬度也不同, 破碎敏感性不同^{[21,26,29-30]}。此外, 玉米籽粒间隙、籽粒果柄与穗轴之间连接力等在一定程度上也会影响脱粒性能^[31,32,33]。不同品种之间籽粒的理化特性具有较大差异, 今后可针对不同品种籽粒的力学特性开展研究, 为适宜机械粒收品种的选育提供指导。

4 结论

在黄淮海夏玉米区, 随着收获期推迟, 玉米籽粒含水率逐渐降低, 机械粒收破碎率和落粒率先降低后升高, 杂质率逐渐降低, 落穗率逐渐增加。破碎率与籽粒含水率的关系符合y = 0.068x² - 2.743x + 31.09模型, 杂质率与籽粒含水率的关系符合y = 0.0158e^0.1111x模型, 落粒率与籽粒含水率的关系符合y = 0.006x² - 0.236x + 3.479模型, 落穗率与籽粒含水率的关系符合y = 2578.7645/x^2.2453模型。籽粒含水率相近的不同品种之间, 收获质量存在显著差异。破碎率是决定收获质量的关键因素, 黄淮海夏玉米区适宜机械粒收的籽粒含水率范围为16.15%~ 24.78%, 籽粒含水率在20%左右时, 收获质量最佳。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

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People’s Republic of China National Standard. Technical Requirements for Maize Combine Harvester. GB/T 21962-2008, 2008 (in Chinese)
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[4] 柴宗文, 王克如, 郭银巧, 谢瑞芝, 李璐璐, 明博, 侯鹏, 刘朝巍, 初振东, 张万旭, 张国强, 刘广周, 李少昆 . 玉米机械粒收质量现状及其与含水率的关系
中国农业科学, 2017,50:2036-2043
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.009URL [本文引用: 4]
【目的】机械粒收技术是现代玉米生产的关键技术,是国内外玉米收获技术发展的方向和中国玉米生产转方式的关键。明确当前中国玉米机械粒收质量的现状,研究影响收获质量的主要因素,推动玉米机械粒收技术发展。【方法】利用2011—2015年在西北、黄淮海和东北和华北玉米产区15个省（市）168个地块获得的1 698组收获质量样本数据,分析当前中国玉米机械粒收质量的现状及其影响因素。【结果】结果表明,籽粒破碎率平均为8.63%,杂质率为1.27%,田间损失籽粒（落穗、落粒合计）为24.71 g·m~（-2）,折合每亩损失16.5 kg,平均损失率为4.12%,破碎率高是当前中国玉米机械粒收存在的主要质量问题。收获玉米籽粒平均含水率为26.83%,含水率与破碎率、杂质率及机收损失率之间均呈极显著正相关。其中,破碎率（y）与籽粒含水率（x）符合二次多项式y=0.0372x~2-1.483x＋20.422（R~2=0.452＊＊,n=1 698）,在一定含水率范围内（含水率大于19.9%）,破碎率随籽粒含水率增大而增大。【结论】当前中国玉米机械粒收时破碎率偏高,而籽粒含水率高是导致破碎率高的主要原因。对此,建议选育适当早熟、成熟期籽粒含水率低、脱水速度快的品种,适时收获,配套烘干存贮设施等作为中国各玉米产区实现机械粒收的关键技术措施。
Chai Z W, Wang K R, Guo Y Q, Xie R Z, Li L L, Ming B, Hou P, Liu C W, Chu Z D, Zhang W X, Zhang G Q, Liu G Z, Li S K . Current status of maize mechanical grain harvesting and its relationship with grain moisture content
Sci Agric Sin, 2017,50:2036-2043 (in Chinese with English abstract)
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【目的】机械粒收技术是现代玉米生产的关键技术,是国内外玉米收获技术发展的方向和中国玉米生产转方式的关键。明确当前中国玉米机械粒收质量的现状,研究影响收获质量的主要因素,推动玉米机械粒收技术发展。【方法】利用2011—2015年在西北、黄淮海和东北和华北玉米产区15个省（市）168个地块获得的1 698组收获质量样本数据,分析当前中国玉米机械粒收质量的现状及其影响因素。【结果】结果表明,籽粒破碎率平均为8.63%,杂质率为1.27%,田间损失籽粒（落穗、落粒合计）为24.71 g·m~（-2）,折合每亩损失16.5 kg,平均损失率为4.12%,破碎率高是当前中国玉米机械粒收存在的主要质量问题。收获玉米籽粒平均含水率为26.83%,含水率与破碎率、杂质率及机收损失率之间均呈极显著正相关。其中,破碎率（y）与籽粒含水率（x）符合二次多项式y=0.0372x~2-1.483x＋20.422（R~2=0.452＊＊,n=1 698）,在一定含水率范围内（含水率大于19.9%）,破碎率随籽粒含水率增大而增大。【结论】当前中国玉米机械粒收时破碎率偏高,而籽粒含水率高是导致破碎率高的主要原因。对此,建议选育适当早熟、成熟期籽粒含水率低、脱水速度快的品种,适时收获,配套烘干存贮设施等作为中国各玉米产区实现机械粒收的关键技术措施。

[5] 李少昆, 王克如, 谢瑞芝, 李璐璐, 明博, 侯鹏, 初振东, 张万旭, 刘朝巍 . 玉米子粒机械收获破碎率研究
作物杂志, 2017, ( 2):76-80
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Li S K, Wang K R, Xie R Z, Li L L, Ming B, Hou P, Chu Z D, Zhang W X, Liu C W . Grain breakage rate of maize by mechanical harvesting in China
Crops, 2017, ( 2):76-80 (in Chinese with English abstract)
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[6] 王克如, 李少昆 . 玉米机械粒收破碎率研究进展
中国农业科学, 2017,50:2018-2026
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.007URL [本文引用: 2]
机械粒收是玉米收获技术发展的方向,是玉米实现全程机械化、转变生产方式的关键。当前,籽粒收获过程中破碎率高的问题不仅降低玉米等级和销售价格,而且导致收获产量下降,并增大烘干成本、增加安全贮藏的难度,是推广机械粒收技术面临的重要问题。玉米不同基因型间籽粒破碎率存在显著差异,抗破碎特性是可遗传的性状,可通过育种培育抗破碎率的品种;不同收获机械和作业参数对籽粒破碎率有显著影响,选择轴流式收获机,并根据玉米生长、成熟和籽粒含水率状况及时检查与调试收获机参数是保证低破碎率的有效措施;生态环境因素对破碎率也有显著的影响,籽粒形成、自然干燥和收获期的光照、温度、湿度等因素均会影响到籽粒硬度、容重、含水率和质地等与籽粒破碎相关的特性;种植密度、水肥管理、收获时期等栽培管理措施对籽粒破碎率也会产生明显的影响。因此,针对不同区域生态环境条件,应选择适宜生育期内能与当地光温资源匹配的品种以及确定品种适宜的种植区域。合理种植密度、优化氮肥管理和适量灌溉有利于降低破碎率,而选择在最佳收获期收获是降低籽粒破碎率的最有效措施。
Wang K R, Li S K . Progresses in research on grain broken rate by mechanical grain harvesting
Sci Agric Sin, 2017,50:2018-2026 (in Chinese with English abstract)
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.007URL [本文引用: 2]
机械粒收是玉米收获技术发展的方向,是玉米实现全程机械化、转变生产方式的关键。当前,籽粒收获过程中破碎率高的问题不仅降低玉米等级和销售价格,而且导致收获产量下降,并增大烘干成本、增加安全贮藏的难度,是推广机械粒收技术面临的重要问题。玉米不同基因型间籽粒破碎率存在显著差异,抗破碎特性是可遗传的性状,可通过育种培育抗破碎率的品种;不同收获机械和作业参数对籽粒破碎率有显著影响,选择轴流式收获机,并根据玉米生长、成熟和籽粒含水率状况及时检查与调试收获机参数是保证低破碎率的有效措施;生态环境因素对破碎率也有显著的影响,籽粒形成、自然干燥和收获期的光照、温度、湿度等因素均会影响到籽粒硬度、容重、含水率和质地等与籽粒破碎相关的特性;种植密度、水肥管理、收获时期等栽培管理措施对籽粒破碎率也会产生明显的影响。因此,针对不同区域生态环境条件,应选择适宜生育期内能与当地光温资源匹配的品种以及确定品种适宜的种植区域。合理种植密度、优化氮肥管理和适量灌溉有利于降低破碎率,而选择在最佳收获期收获是降低籽粒破碎率的最有效措施。

[7] 王克如, 李少昆 . 玉米籽粒脱水速率影响因素分析
中国农业科学, 2017,50:2027-2035
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.008URL [本文引用: 1]
玉米收获时籽粒含水率是影响机械粒收质量、安全贮藏和经济效益的关键因素,已经成为一个重要的技术与经济问题。当前玉米品种收获期籽粒含水率偏高不仅制约了中国玉米粒收技术的推广、影响到玉米收获及生产方式的转变,也严重影响了玉米品质。从国内外相关文献综述可见,收获期玉米籽粒含水率主要由生理成熟前后籽粒的脱水速率控制,该性状是可遗传的,品种间具有显著的差异;品种间脱水速率与苞叶、穗轴、籽粒特征及果穗大小等许多农艺性状有关;玉米生育后期的空气湿度（环境水分的饱和亏缺程度）、温度、日辐射、风速、降雨等生态气象因子对籽粒脱水速率具有重要影响;播期、种植密度、株行距、水肥管理等栽培措施对籽粒脱水也有一定影响。通过生理成熟时籽粒含水率和生理成熟后籽粒脱水速率参数可预测籽粒的适宜机械收获时间。本文建议,当前选择适当早熟、籽粒发育后期脱水快、成熟与收获时含水量低的品种是中国各玉米产区实现机械粒收技术的关键措施。同时,鉴于籽粒脱水速率受基因型、生态气象因素和栽培措施的共同作用,而中国玉米种植区域广、种植方式与品种类型多,因此,需要深入研究玉米籽粒脱水的生理机制,并在各产区针对籽粒脱水特征开展系统观测,为玉米机械粒收技术的推广和品质改善提供理论依据和技术支撑。
Wang K R, Li S K . Analysis of influencing factors on kernel dehydration rate of maize hybrids
Sci Agric Sin, 2017,50:2027-2035 (in Chinese with English abstract)
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.008URL [本文引用: 1]
玉米收获时籽粒含水率是影响机械粒收质量、安全贮藏和经济效益的关键因素,已经成为一个重要的技术与经济问题。当前玉米品种收获期籽粒含水率偏高不仅制约了中国玉米粒收技术的推广、影响到玉米收获及生产方式的转变,也严重影响了玉米品质。从国内外相关文献综述可见,收获期玉米籽粒含水率主要由生理成熟前后籽粒的脱水速率控制,该性状是可遗传的,品种间具有显著的差异;品种间脱水速率与苞叶、穗轴、籽粒特征及果穗大小等许多农艺性状有关;玉米生育后期的空气湿度（环境水分的饱和亏缺程度）、温度、日辐射、风速、降雨等生态气象因子对籽粒脱水速率具有重要影响;播期、种植密度、株行距、水肥管理等栽培措施对籽粒脱水也有一定影响。通过生理成熟时籽粒含水率和生理成熟后籽粒脱水速率参数可预测籽粒的适宜机械收获时间。本文建议,当前选择适当早熟、籽粒发育后期脱水快、成熟与收获时含水量低的品种是中国各玉米产区实现机械粒收技术的关键措施。同时,鉴于籽粒脱水速率受基因型、生态气象因素和栽培措施的共同作用,而中国玉米种植区域广、种植方式与品种类型多,因此,需要深入研究玉米籽粒脱水的生理机制,并在各产区针对籽粒脱水特征开展系统观测,为玉米机械粒收技术的推广和品质改善提供理论依据和技术支撑。

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The objective of this research was to determine the potential for selection of maize (Zea mays L.) genotypes that are superior for resistance to kernel breakage and to evaluate the relationships among several kernel characteristics affecting grain quality. Eighty random inbreds and 40 of their single-cross hybrids were grown at two locations in 1976 to 1979. Data taken included date of anthesis, endosperm type, harvest moisture, Stein breakage test, 300-kernel weight, 300 kernel volume, specific gravity, and a Fast Green dye test. The combined analysis of variance for inbreds and hybrids indicated highly significant differences among genotypes for all traits. Heritability estimates (entry mean basis) were relatively high for all traits (77 to 87%), except for specific gravity (39%). The estimated variance component for genotype x environment was significant for all traits, but the relative magnitude was 25% to 58% as large as the estimate for genotype. Breakage-resistant genotypes tended to have smaller flinty-type kernels. Inbred-hybrid correlations were calculated for the midparent values with their hybrid progeny. Correlations for an inbred trait with the same trait of the hybrid were relatively large (r = 0.54 to 0.79). Endosperm type (r = 0.34) and 300-kernel weight (r = 0.53) of parents may predict resistance to breakage in hybrids. Selection differentials showed a restricted selection index controlling seed size would most likely improve resistance to kernel breakage.

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作物杂志, 2014, ( 2):76-79
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设置不同玉米品种和收获时期试验,研究黄淮海地区夏玉米子粒机械收获的可能性及影响收获质量的因素。结果表明,选择适宜品种和收获时期,在黄淮海小麦/玉米一年两作区实施夏玉米机械直接收获子粒是可行的。影响收粒质量的主要因素是子粒水分含量,随含水量增加,机收时子粒损失率、破碎率和杂质率明显上升,适宜子粒收获的含水量建议控制在27%以内。
Xie R Z, Lei X P, Wang K R, Guo Y Q, Chai Z W, Hou P, Li S K . Research on corn mechanically harvesting grain quality in Huanghuaihai Plain
Crops, 2014, ( 2):76-79 (in Chinese with English abstract)
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设置不同玉米品种和收获时期试验,研究黄淮海地区夏玉米子粒机械收获的可能性及影响收获质量的因素。结果表明,选择适宜品种和收获时期,在黄淮海小麦/玉米一年两作区实施夏玉米机械直接收获子粒是可行的。影响收粒质量的主要因素是子粒水分含量,随含水量增加,机收时子粒损失率、破碎率和杂质率明显上升,适宜子粒收获的含水量建议控制在27%以内。

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山东理工大学硕士学位论文,山东淄博, 2013
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目前我国主要的玉米收获方式是分段收获即收集玉米果穗—一晾晒— 一脱粒，与美国等发达国家直接收获玉米籽粒相比，分段收获费时费力。我国大部分地区玉米收获时籽粒含水率较高，直接脱粒收获籽粒破碎率较大，籽粒含水率较 高是采用分段收获方式的主要原因。为了解决我国玉米联合收获机只能进行果穗收获不能进行直接籽粒收获的问题，本文对籽粒型玉米联合收获机的适应性进行了研 究，并针对籽粒含水率与脱粒性能的关系进行了相关试验研究，得到了最佳适宜收获的籽粒含水率，为确定最佳收获时期提供了依据。　　首 先，本文通过对国内外玉米种植区域和种植方式...
Qu H J . Experiment and Research on Adaptability of Grain Corn Harvester.
MS Thesis of Shandong University of Technology, Zibo, Shandong,China, 2013 ( in Chinese with English abstract)
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目前我国主要的玉米收获方式是分段收获即收集玉米果穗—一晾晒— 一脱粒，与美国等发达国家直接收获玉米籽粒相比，分段收获费时费力。我国大部分地区玉米收获时籽粒含水率较高，直接脱粒收获籽粒破碎率较大，籽粒含水率较 高是采用分段收获方式的主要原因。为了解决我国玉米联合收获机只能进行果穗收获不能进行直接籽粒收获的问题，本文对籽粒型玉米联合收获机的适应性进行了研 究，并针对籽粒含水率与脱粒性能的关系进行了相关试验研究，得到了最佳适宜收获的籽粒含水率，为确定最佳收获时期提供了依据。　　首 先，本文通过对国内外玉米种植区域和种植方式...

[14] 相茂国 . 玉米籽粒直收机械适应性研究.
山东理工大学硕士学位论文,山东淄博, 2014
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从种植面积和年产量角度分析，玉米已成为我国第一大粮食作物，作为粮食、饲料和工业原料，其需求量还会增加。随着我国农村土地的流转和家庭农场等新型农业经营主体的出现以及农村劳动力的不断转向二、三产业，农村劳动力变得越来越少，越来越贵，玉米生产成本随之增加。目前我国玉米收获机械化水平不高，到2013年，我国玉米机械化收获水平为49%，玉米籽粒直收机械化水平更低。我国大部分地区，玉米收获时的籽粒含水率在25%～35%，甚至更高，不得不采取分段收获的方式。分段收获主要以摘穗剥皮为主，通过“果穗晾晒、脱粒、籽粒再晾晒（烘干）”等过程，才能达到籽粒含水率不大于14%仓储的条件，而玉米果穗和籽粒的脱水过程受天气和场地的局限大，费时费力、耗能，如不能及时晾晒脱粒，易发生霉变、腐烂、发芽等现象，降低了产量和品质。美国40年代普遍使用玉米摘穗收获，到60年代美国等发达国家通过直接收获田间充分脱水后的玉米籽粒来解决上述问题，玉米籽粒直收也将是我国玉米收获的发展方向，因此，研究我国玉米籽粒直收机械适应性对于解决目前我国玉米籽粒收获难题具有重要意义。 本文主要对我国玉米籽粒直收机械适应性进行了试验与研究。分析了玉米脱粒元件的脱粒原理和脱粒方式，并搭建实验台进行脱粒试验，试验研究了玉米籽粒含水率和脱粒速度等因素对玉米籽粒破碎率和未脱净率的影响，试验得到玉米籽粒含水率和脱粒速度与破碎率和未脱净率间的拟合函数方程，适合脱粒的籽粒含水率为13.9%～27.6%，含水率18.3%时籽粒破碎率最低，适合脱粒的脱粒速度为2.99m/s～7.77m/s，脱粒速度5.04m/s时脱粒效果最佳，并通过玉米脱粒机场地脱粒试验验证了玉米籽粒含水率对破碎率影响试验结论的正确性。 针对我国玉米成熟和最佳收获期的判断方法缺乏定量的标准，人们对玉米成熟和最佳收获期的认识较模糊以及农作物品种审定规范（玉米）对品种鉴定缺乏适宜机械化生产评价因素的问题，本文通过试验研究玉米籽粒含水率与玉米籽粒乳线完全消失后的天数之间的关系，提出依据玉米籽粒含水率准确定量判断玉米籽粒最佳收获期的方法，并对山东各地区玉米最佳籽粒收获期和生育期进行了统计与分析，分析得出山东地区玉米最佳籽粒收获期为玉米籽粒含水率小于18.3%的时期，即玉米籽粒乳线完全消失后的10~13天，并建议建议在国家标准中增加玉米籽粒含水率等适宜机械化生产的评价因素。
Xiang M G . Study on the Adaptability of Corn Grain Harvesting Device.
MS Thesis of Shandong University of Technology, Zibo, Shandong,China, 2014 (in Chinese with English abstract)
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从种植面积和年产量角度分析，玉米已成为我国第一大粮食作物，作为粮食、饲料和工业原料，其需求量还会增加。随着我国农村土地的流转和家庭农场等新型农业经营主体的出现以及农村劳动力的不断转向二、三产业，农村劳动力变得越来越少，越来越贵，玉米生产成本随之增加。目前我国玉米收获机械化水平不高，到2013年，我国玉米机械化收获水平为49%，玉米籽粒直收机械化水平更低。我国大部分地区，玉米收获时的籽粒含水率在25%～35%，甚至更高，不得不采取分段收获的方式。分段收获主要以摘穗剥皮为主，通过“果穗晾晒、脱粒、籽粒再晾晒（烘干）”等过程，才能达到籽粒含水率不大于14%仓储的条件，而玉米果穗和籽粒的脱水过程受天气和场地的局限大，费时费力、耗能，如不能及时晾晒脱粒，易发生霉变、腐烂、发芽等现象，降低了产量和品质。美国40年代普遍使用玉米摘穗收获，到60年代美国等发达国家通过直接收获田间充分脱水后的玉米籽粒来解决上述问题，玉米籽粒直收也将是我国玉米收获的发展方向，因此，研究我国玉米籽粒直收机械适应性对于解决目前我国玉米籽粒收获难题具有重要意义。 本文主要对我国玉米籽粒直收机械适应性进行了试验与研究。分析了玉米脱粒元件的脱粒原理和脱粒方式，并搭建实验台进行脱粒试验，试验研究了玉米籽粒含水率和脱粒速度等因素对玉米籽粒破碎率和未脱净率的影响，试验得到玉米籽粒含水率和脱粒速度与破碎率和未脱净率间的拟合函数方程，适合脱粒的籽粒含水率为13.9%～27.6%，含水率18.3%时籽粒破碎率最低，适合脱粒的脱粒速度为2.99m/s～7.77m/s，脱粒速度5.04m/s时脱粒效果最佳，并通过玉米脱粒机场地脱粒试验验证了玉米籽粒含水率对破碎率影响试验结论的正确性。 针对我国玉米成熟和最佳收获期的判断方法缺乏定量的标准，人们对玉米成熟和最佳收获期的认识较模糊以及农作物品种审定规范（玉米）对品种鉴定缺乏适宜机械化生产评价因素的问题，本文通过试验研究玉米籽粒含水率与玉米籽粒乳线完全消失后的天数之间的关系，提出依据玉米籽粒含水率准确定量判断玉米籽粒最佳收获期的方法，并对山东各地区玉米最佳籽粒收获期和生育期进行了统计与分析，分析得出山东地区玉米最佳籽粒收获期为玉米籽粒含水率小于18.3%的时期，即玉米籽粒乳线完全消失后的10~13天，并建议建议在国家标准中增加玉米籽粒含水率等适宜机械化生产的评价因素。

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Liu F H, Wang K R, Li J, Wang X M, Sun Y L, Chen Y S, Wang Y H, Han D S, Li S K . Factors affecting corn mechanically harvesting grain quality
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Corn (Zea mays L.) growers often question the effect of delayed fall harvest on grain quality. Various studies have reported the effect of genetic and environmental factors on the quality of grain, but few have reported on date of harvest. Therefore, the purpose of this study was to investigate the effects of harvest date, as well as planting density, hybrid, year, and their interactions on the quality of corn grain.

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The relationship between grain moisture at harvest and the amount of kernel cracking was evaluated at Brandon, Manitoba. Grain moisture at harvest was closely correlated to percentage kernel cracking. Least amount of kernel cracking occurred with grain moisture ranging from 16.7% for K730 to 22.1% for 3979. Maize, kernel breakage, grain moisture

[20] 宋卫堂, 封俊, 胡鸿烈 . 北京地区夏玉米联合收获的试验研究
农业机械学报, 2005,36(5):45-48
[本文引用: 2]

Song W T, Feng J, Hu H L . Experimental study on combine harvesting of summer corn in Beijing area
Trans CSAM, 2005,36(5):45-48 (in Chinese with English abstract)
[本文引用: 2]

[21] Waelti H . Physical Properties and Morphological Characteristics of Maize and Their Influence on Threshing Injury of Kernels.
PhD Dissertation of Iowa State University, Iowa,America, 1967
DOI:10.1111/j.1467-9655.2010.01632_21.xURL [本文引用: 3]
By Henry Waelti, Published on 01/01/67

[22] 周旭 . 玉米种子脱粒损伤机理与低损伤脱粒原理研究.
沈阳农业大学硕士学位论文,辽宁沈阳, 2006
DOI:10.7666/d.y891736URL [本文引用: 2]
玉米种子脱粒损伤机理与低损伤脱粒原理研究摘要玉米不仅是重要的 粮食作物，更是发展畜牧业的优质饲料和工业原料，在我国粮食生产中占有重要的地位。而发展玉米产业，种子是基础。玉米种子的加工质量是这一产业发展的重要 保障和关键指标。 而脱粒是玉米种子加工质量的一个关键环节，如果玉米种子脱粒过程中造成较多的机械损伤，会造成严重的经济损失。然而，就我国玉米脱粒装备来说，相对国外水 平差距很大。随着我国玉米种植业机械化水平的不断提高，降低玉米种子在脱粒过程中的机械损伤具有越来越重要得意义，尤其是对玉米种子质量要求较高的精准农 业...
Zhou X . Research the Damage Mechanism of Seed Com and Threshing Technology with Lower Damage.
MS Thesis of Shenyang Agricultural University, Shenyang, Liaoning,China, 2006 (in Chinese with English abstract)
DOI:10.7666/d.y891736URL [本文引用: 2]
玉米种子脱粒损伤机理与低损伤脱粒原理研究摘要玉米不仅是重要的 粮食作物，更是发展畜牧业的优质饲料和工业原料，在我国粮食生产中占有重要的地位。而发展玉米产业，种子是基础。玉米种子的加工质量是这一产业发展的重要 保障和关键指标。 而脱粒是玉米种子加工质量的一个关键环节，如果玉米种子脱粒过程中造成较多的机械损伤，会造成严重的经济损失。然而，就我国玉米脱粒装备来说，相对国外水 平差距很大。随着我国玉米种植业机械化水平的不断提高，降低玉米种子在脱粒过程中的机械损伤具有越来越重要得意义，尤其是对玉米种子质量要求较高的精准农 业...

[23] 李心平 . 种子玉米脱粒损伤机理及5TYZ-1型定向喂入式脱粒机研究.
沈阳农业大学博士学位论文,辽宁沈阳, 2007
DOI:10.7666/d.y1172042URL [本文引用: 4]
玉米不仅是我国乃至世界主要的粮食作物，也是优质饲料和医药、化工原料的来源。发展玉米产业，种子玉米是基础。种子作为农业生产中特殊生产资料，是农业科学技术发挥作用的载体，是农业增产的主要内因。 脱粒是种子玉米加工质量的一个关键环节，它决定了种子玉米的破损程度。种子玉米的破损影响种子玉米的储藏，遭受破损的种子玉米发芽率低、易生霉菌、生虫、易破碎，不但降低其经济价值，而且对玉米产量有不可忽视的影响，因此降低玉米种子在脱粒过程中的破损程度具有越来越重要得意义。 我国从90年代以来引进吸收了一些国外种子玉米加工设备和技术，...
Li X P . Study on Threshing Damage Mechanism of Seed Corn and Study on 5TYZ-1 Directional Feed Thresher.
PhD Dissertation of Shenyang Agricultural University, Shenyang, Liaoning,China, 2007 (in Chinese with English abstract)
DOI:10.7666/d.y1172042URL [本文引用: 4]
玉米不仅是我国乃至世界主要的粮食作物，也是优质饲料和医药、化工原料的来源。发展玉米产业，种子玉米是基础。种子作为农业生产中特殊生产资料，是农业科学技术发挥作用的载体，是农业增产的主要内因。 脱粒是种子玉米加工质量的一个关键环节，它决定了种子玉米的破损程度。种子玉米的破损影响种子玉米的储藏，遭受破损的种子玉米发芽率低、易生霉菌、生虫、易破碎，不但降低其经济价值，而且对玉米产量有不可忽视的影响，因此降低玉米种子在脱粒过程中的破损程度具有越来越重要得意义。 我国从90年代以来引进吸收了一些国外种子玉米加工设备和技术，...

[24] 王克如, 李璐璐, 郭银巧, 范盼盼, 柴宗文, 侯鹏, 谢瑞芝, 李少昆 . 不同机械作业对玉米子粒收获质量的影响
玉米科学, 2016,24(1):114-116
DOI:10.13597/j.cnki.maize.science.20160119URL [本文引用: 1]
在玉米收获季节，通过6组不同收获机械收获玉米子粒的对比试验与测试，研究不同机械作业对玉米子粒直收质量的影响。结果表明，机械收获子粒后，子粒破碎率普遍较高，大多超过5%的国家标准；杂质率和落粒损失率普遍较低，分别低于3%和5%的国家标准。子粒破碎率和落粒损失率在不同收获机械及其作业之间存在明显差异，杂质率差异相对较小，收获机械作业是造成玉米子粒破碎率的一个重要因素。
Wang K R, Li L L, Guo Y Q, Fan P P, Chai Z W, Hou P, Xie R Z, Li S K . Effects of different mechanical operation on maize grain harvest quality
J Maize Sci 2016,24(1):114-116 (in Chinese with English abstract)
DOI:10.13597/j.cnki.maize.science.20160119URL [本文引用: 1]
在玉米收获季节，通过6组不同收获机械收获玉米子粒的对比试验与测试，研究不同机械作业对玉米子粒直收质量的影响。结果表明，机械收获子粒后，子粒破碎率普遍较高，大多超过5%的国家标准；杂质率和落粒损失率普遍较低，分别低于3%和5%的国家标准。子粒破碎率和落粒损失率在不同收获机械及其作业之间存在明显差异，杂质率差异相对较小，收获机械作业是造成玉米子粒破碎率的一个重要因素。

[25] 任佰朝, 高飞, 魏玉君, 董树亭, 赵斌, 刘鹏, 张吉旺 . 冬小麦-夏玉米周年生产条件下夏玉米的适宜熟期与积温需求特性
作物学报, 2018,44:137-143
URL [本文引用: 1]
本研究旨在探讨冬小麦–夏玉米周年生产条件下黄淮海区夏玉米的适宜熟期与积温需求特性。选用郑单958(ZD958)、先玉335(XY335)、登海605(DH605)、登海618(DH618)和登海661(DH661),设置5月21日、5月31日、6月10日和6月20日4个播期,研究表明,播期对夏玉米生理成熟所需积温无显著影响,各品种生理成熟所需要的积温主要取决于品种自身的特性,DH618、XY335、ZD958、DH605、DH661的生育期和生理成熟所需要积温分别为110、112、116、116、121 d和2800、2880、2945、2950、3025°C d。冬小麦-夏玉米周年生产条件下,夏玉米最大可能的生长期约107~112 d(自6月15日至10月1~5日),积温约2800°C d,难以满足现有品种的生产需要。夏玉米直播晚收、冬小麦适期晚播有利于周年产量提高,但目前广泛推广的夏玉米品种生育期过长(约120 d),适时晚收仍难以完全生理成熟,机收籽粒损伤严重。可见,冬小麦–夏玉米周年生产条件下夏玉米最大可能的生长期和有效积温不能满足目前广泛推广的夏玉米品种所需生育持续期和积温,且适时晚收仍难以完全生理成熟,黄淮海区亟需生育期适宜(生育期≤107 d)的高产夏玉米新品种。
Ren B Z, Gao F, Wei Y J, Dong S T, Zhao B, Liu P, Zhang J W . Suitable maturity period and accumulated temperature of summer maize in wheat-maize double cropping system
Acta Agron Sin, 2018,44:137-143 (in Chinese with English abstract)
URL [本文引用: 1]
本研究旨在探讨冬小麦–夏玉米周年生产条件下黄淮海区夏玉米的适宜熟期与积温需求特性。选用郑单958(ZD958)、先玉335(XY335)、登海605(DH605)、登海618(DH618)和登海661(DH661),设置5月21日、5月31日、6月10日和6月20日4个播期,研究表明,播期对夏玉米生理成熟所需积温无显著影响,各品种生理成熟所需要的积温主要取决于品种自身的特性,DH618、XY335、ZD958、DH605、DH661的生育期和生理成熟所需要积温分别为110、112、116、116、121 d和2800、2880、2945、2950、3025°C d。冬小麦-夏玉米周年生产条件下,夏玉米最大可能的生长期约107~112 d(自6月15日至10月1~5日),积温约2800°C d,难以满足现有品种的生产需要。夏玉米直播晚收、冬小麦适期晚播有利于周年产量提高,但目前广泛推广的夏玉米品种生育期过长(约120 d),适时晚收仍难以完全生理成熟,机收籽粒损伤严重。可见,冬小麦–夏玉米周年生产条件下夏玉米最大可能的生长期和有效积温不能满足目前广泛推广的夏玉米品种所需生育持续期和积温,且适时晚收仍难以完全生理成熟,黄淮海区亟需生育期适宜(生育期≤107 d)的高产夏玉米新品种。

[26] Martin C R, Converse H H, Czuchajowska Z, Lai F S, Pomeranz Y . Breakage susceptibility and hardness of corn kernels of various sizes and shapes
Appl Eng Agric, 1987,3:104-113
DOI:10.13031/2013.26655URL [本文引用: 2]

[27] 杨引福, 李向拓, 谢恩魁 . 不同硬质度胚乳奥帕克-2(o2)玉米籽粒超微结构与品质性状的相关研究
中国农业科学, 2005,38:59-63
DOI:10.3321/j.issn:0578-1752.2005.01.011URL [本文引用: 1]
以中群14QPM和陕综5号QPM两个优质蛋白玉米(QPM)群体为试材,采用胚乳硬质度5级分类法对籽粒超微结构进行观察分析。结果表明,胚乳硬质度越高,籽粒物理性状越好,蛋白质品质越差;硬质度越低,籽粒物理性状越差,蛋白质品质越好。在含奥帕克-2(o2)的QPM群体中,胚乳硬质度、籽粒密度的差异主要表现于胚乳内部组织(EN)的不同,而胚乳边缘组织(EN1)无差异。胚乳内部组织结构的疏密排布、淀粉粒形状、均匀性、角质化程度决定了籽粒物理性状的优劣;胚乳内部组织中基质蛋白形态、密度以及与淀粉粒结合紧密程度决定了优质蛋白玉米籽粒的营养品质。
Yang Y F, Li X T, Xie E K . Correlation between ultra- microstructure and nutrition quality in opaque-2 corn kernels with different hardness endosperm
Sci Agric Sin, 2005,38:59-63 (in Chinese with English abstract)
DOI:10.3321/j.issn:0578-1752.2005.01.011URL [本文引用: 1]
以中群14QPM和陕综5号QPM两个优质蛋白玉米(QPM)群体为试材,采用胚乳硬质度5级分类法对籽粒超微结构进行观察分析。结果表明,胚乳硬质度越高,籽粒物理性状越好,蛋白质品质越差;硬质度越低,籽粒物理性状越差,蛋白质品质越好。在含奥帕克-2(o2)的QPM群体中,胚乳硬质度、籽粒密度的差异主要表现于胚乳内部组织(EN)的不同,而胚乳边缘组织(EN1)无差异。胚乳内部组织结构的疏密排布、淀粉粒形状、均匀性、角质化程度决定了籽粒物理性状的优劣;胚乳内部组织中基质蛋白形态、密度以及与淀粉粒结合紧密程度决定了优质蛋白玉米籽粒的营养品质。

[28] 张锋伟, 赵武云, 韩正晟, 刘聚才, 杨小平, 戴飞 . 玉米籽粒力学性能试验分析
中国农机化, 2010, ( 3):75-78
DOI:10.3969/j.issn.1006-7205.0000.00.020URL [本文引用: 1]
对甘肃省玉米种植主导品种金穗4号玉米籽粒的压缩和剪切力学性能进行了实验研究,采用针尖压入法对玉米籽粒各组分的硬度作了试验分析。实验结果表明,含水率以及压缩和剪切位置对玉米种子籽粒静压破损特性和硬度有明显的影响;角质胚乳的硬度明显高于粉质胚乳和胚,而粉质胚乳的硬度略高于胚。
Zhang F W, Zhao W Y, Han Z S, Liu J C, Yang X P, Dai F . Experimental researches on mechanical properties of corn kernels
Chin Agric Mech, 2010, ( 3):75-78 (in Chinese with English abstract)
DOI:10.3969/j.issn.1006-7205.0000.00.020URL [本文引用: 1]
对甘肃省玉米种植主导品种金穗4号玉米籽粒的压缩和剪切力学性能进行了实验研究,采用针尖压入法对玉米籽粒各组分的硬度作了试验分析。实验结果表明,含水率以及压缩和剪切位置对玉米种子籽粒静压破损特性和硬度有明显的影响;角质胚乳的硬度明显高于粉质胚乳和胚,而粉质胚乳的硬度略高于胚。

[29] Jennings V M . Genotypic Variability in Grain Quality of Corn Zea mays L.
PhD Dissertation of Iowa State University, Iowa,America, 1974
URL [本文引用: 1]
By Vivan Malcolm Jennings, Published on 01/01/74

[30] 蔡超杰, 陈志, 韩增德, 刘贵明, 张宗玲, 郝俊发 . 种子玉米生物力学特性与脱粒性能的关系研究
农机化研究, 2017,39(4):192-196
[本文引用: 1]

Cai C J, Chen Z, Han Z D, Liu G M, Zhang Z L, Hao J F . Study on relationship of biomechanical characteristics of corn seed and threshing performance
J Agric Mechanization Res, 2017,39(4):192-196 (in Chinese with English abstract)
[本文引用: 1]

[31] 李心平, 高连兴 . 种子玉米籽粒果柄断裂机理试验研究
农业工程学报, 2007,23(11):47-51
Magsci [本文引用: 1]
为降低种子玉米脱粒过程中的机械损伤，掌握种子玉米籽粒果柄的断裂机理，该文对不同品种、不同籽粒含水率、不同施力方式下的种子玉米籽粒果柄断裂特性进行了分析，试验结果表明：随籽粒含水率的增大，果柄抗压强度、抗弯强度、抗剪强度都减小，但抗拉强度增大；压力施力方式对果柄断裂力的影响程度最大，剪切力施力方式对果柄断裂力的影响程度最小；在同一分离方式下，不同品种玉米粒穗分离的难易程度不同。从而为玉米种子低损伤脱粒方式及部件研究和脱粒系统设计提供依据。
Li X P, Gao L X . Experimental study on breaking mechanism of kernel stem of corn seed
Trans CSAE, 2007,23(11):47-51 (in Chinese with English abstract)
Magsci [本文引用: 1]
为降低种子玉米脱粒过程中的机械损伤，掌握种子玉米籽粒果柄的断裂机理，该文对不同品种、不同籽粒含水率、不同施力方式下的种子玉米籽粒果柄断裂特性进行了分析，试验结果表明：随籽粒含水率的增大，果柄抗压强度、抗弯强度、抗剪强度都减小，但抗拉强度增大；压力施力方式对果柄断裂力的影响程度最大，剪切力施力方式对果柄断裂力的影响程度最小；在同一分离方式下，不同品种玉米粒穗分离的难易程度不同。从而为玉米种子低损伤脱粒方式及部件研究和脱粒系统设计提供依据。

[32] 高连兴, 李飞, 张新伟, 张永丽, 刘新, 焦维鹏 . 含水率对种子玉米脱粒性能的影响机理
农业机械学报, 2011,42(12):92-96
DOI:10.3969/j.issn.1000-1298.[year].[issue].[sequence]URL [本文引用: 1]
In order to study the effect of moisture content on seed corn threshing mechanism, the typical three varieties of corn seed, such as Tiedan Generation 1 etc., were selected and a series of experiments for different moisture contents of seed damage strength, handle strength and threshing force were completed. The test results showed that the effect of moisture content on corn threshing was mainly reflected in two aspects of seed damage strength and the threshing-force. There was a significantly increasing on damage strength of corn seed kernels as the moisture content down, and then the corn seed kernels were not easily broken during threshing. These main reasons were the lager longitudinal and lateral clearance, not extrusion or support among kernels, for the significantly dropping of the threshing force with the moisture content decline, and the handle strength dropped at the same time too. The test results also showed that there was no longitudinal and lateral clearance among kernels when the moisture content was higher than 25%, the longitudinal and lateral clearance among kernels near the biggest changed slowly when the moisture content was below 14.26%.
Gao L X, Li F, Zhang X W, Zhang Y L, Liu X, Jiao W P . Mechanism of moisture content affect on corn seed threshing
Trans CSAM, 2011,42(12):92-96 (in Chinese with English abstract)
DOI:10.3969/j.issn.1000-1298.[year].[issue].[sequence]URL [本文引用: 1]
In order to study the effect of moisture content on seed corn threshing mechanism, the typical three varieties of corn seed, such as Tiedan Generation 1 etc., were selected and a series of experiments for different moisture contents of seed damage strength, handle strength and threshing force were completed. The test results showed that the effect of moisture content on corn threshing was mainly reflected in two aspects of seed damage strength and the threshing-force. There was a significantly increasing on damage strength of corn seed kernels as the moisture content down, and then the corn seed kernels were not easily broken during threshing. These main reasons were the lager longitudinal and lateral clearance, not extrusion or support among kernels, for the significantly dropping of the threshing force with the moisture content decline, and the handle strength dropped at the same time too. The test results also showed that there was no longitudinal and lateral clearance among kernels when the moisture content was higher than 25%, the longitudinal and lateral clearance among kernels near the biggest changed slowly when the moisture content was below 14.26%.

[33] 刘赢 . 玉米果穗籽粒离散过程中籽粒间力学特性的研究.
河南科技大学硕士学位论文,河南洛阳, 2014
URL [本文引用: 1]
玉米不仅是我国乃至世界主要的粮食作物，也是优质饲料和医药、化工原料的来源。脱粒是玉米加工质量的一个关键环节，它决定了玉米籽粒的破损程度。玉米籽粒的破损影响玉米籽粒的储藏，遭受破损的玉米籽粒发芽率低、易生霉菌、生虫、腐烂且易破碎，不但降低其经济价值，而且对玉米品质和产量有不可忽视的影响，因此降低玉米籽粒在脱粒过程中的破损程度具有越来越重要的意义。 目前国内外对玉米果穗脱粒过程的研究，大都采取试验方法，费时费力且效果有限，或者采用连续体力学方法分析果穗的整体脱粒过程，并不能揭示玉米籽粒脱离的内在机理。本论文通过对玉米果穗的缝隙变化规律和果穗中部离散过程的研究分析，总结了玉米果穗籽粒间“循环力圈”的衰败规律，并采取有限元法探讨玉米果穗籽粒的脱粒历程，进行了玉米果穗整体建模、玉米果穗中部冲击的有限元法过程分析，为玉米果穗籽粒脱粒特性的探讨和脱粒机的优化设计提供了一种新方法。本课题为低损伤玉米果穗脱粒机的研究提供了理论和试验依据，有重要的理论依据和实用价值。 本研究内容隶属于NSFC-河南人才培养联合基金资助项目“玉米种子低损伤仿生脱离机理研究”的部分内容。本论文的主要工作和结论如下： (1)利用高级体视显微镜与图像处理技术对不同水分级玉米果穗籽粒间的不同部位（包括横截面、纵截面上相邻两颗籽粒间）的缝隙变化及缝隙、颖壳、果柄、玉米芯、籽粒间的相互影响和依存关系进行显微分析研究，得到了玉米果穗籽粒的组砌规律，获得了玉米果穗籽粒间“循环力圈”的衰败规律。 (2)借助跌落式冲击试验台对不同品种不同水分级的玉米果穗籽粒在不同冲击头作用下离散过程中玉米果穗中部籽粒离散的难易程度、籽粒损伤情况进行多因素的随机区组试验，获得了玉米果穗离散效果的最佳方法，得出楔形冲击头在相同条件下最适合玉米果穗籽粒脱粒。 (3)运用有限元分析方法及其软件对玉米果穗籽粒间动力接触特性进行研米果穗的接触应力应变规律和特征。
Liu Y . Experimental Research of Corn Ear Kernels for Mechanical Properties on the Discrete Process.
MS Thesis of Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan,China, 2014 ( in Chinese with English abstract)
URL [本文引用: 1]
玉米不仅是我国乃至世界主要的粮食作物，也是优质饲料和医药、化工原料的来源。脱粒是玉米加工质量的一个关键环节，它决定了玉米籽粒的破损程度。玉米籽粒的破损影响玉米籽粒的储藏，遭受破损的玉米籽粒发芽率低、易生霉菌、生虫、腐烂且易破碎，不但降低其经济价值，而且对玉米品质和产量有不可忽视的影响，因此降低玉米籽粒在脱粒过程中的破损程度具有越来越重要的意义。 目前国内外对玉米果穗脱粒过程的研究，大都采取试验方法，费时费力且效果有限，或者采用连续体力学方法分析果穗的整体脱粒过程，并不能揭示玉米籽粒脱离的内在机理。本论文通过对玉米果穗的缝隙变化规律和果穗中部离散过程的研究分析，总结了玉米果穗籽粒间“循环力圈”的衰败规律，并采取有限元法探讨玉米果穗籽粒的脱粒历程，进行了玉米果穗整体建模、玉米果穗中部冲击的有限元法过程分析，为玉米果穗籽粒脱粒特性的探讨和脱粒机的优化设计提供了一种新方法。本课题为低损伤玉米果穗脱粒机的研究提供了理论和试验依据，有重要的理论依据和实用价值。 本研究内容隶属于NSFC-河南人才培养联合基金资助项目“玉米种子低损伤仿生脱离机理研究”的部分内容。本论文的主要工作和结论如下： (1)利用高级体视显微镜与图像处理技术对不同水分级玉米果穗籽粒间的不同部位（包括横截面、纵截面上相邻两颗籽粒间）的缝隙变化及缝隙、颖壳、果柄、玉米芯、籽粒间的相互影响和依存关系进行显微分析研究，得到了玉米果穗籽粒的组砌规律，获得了玉米果穗籽粒间“循环力圈”的衰败规律。 (2)借助跌落式冲击试验台对不同品种不同水分级的玉米果穗籽粒在不同冲击头作用下离散过程中玉米果穗中部籽粒离散的难易程度、籽粒损伤情况进行多因素的随机区组试验，获得了玉米果穗离散效果的最佳方法，得出楔形冲击头在相同条件下最适合玉米果穗籽粒脱粒。 (3)运用有限元分析方法及其软件对玉米果穗籽粒间动力接触特性进行研米果穗的接触应力应变规律和特征。