赵波¹, 李小龙¹, 周茂林², 宋碧³, 雷恩⁴, 李钟⁵, 吴雅薇¹, 袁继超¹, 孔凡磊^,1,*1 四川农业大学农学院/作物生理生态及栽培四川省重点实验室, 四川成都 611130
2 重庆市农业科学院玉米研究所, 重庆401329
3 贵州大学农学院, 贵州贵阳 550025
4 红河学院, 云南红河 661106
5 南充市农业科学院, 四川南充 637000

Current status and influencing factors of broken rate in mechanical grain harvesting of maize in Southwest China

ZHAO Bo¹, LI Xiao-Long¹, ZHOU Mao-Lin², SONG Bi³, LEI En⁴, LI Zhong⁵, WU Ya-Wei¹, YUAN Ji-Chao¹, KONG Fan-Lei^,1,* 1 College of Agronomy, Sichuan Agricultural University/Crop Ecophysiology and Cultivation Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 611130, Sichuan, China
2 Corn Research Institute, Chongqing Academy of Agricultural Sciences, Chongqing 401329, China
3 College of Agronomy, Guizhou Agricultural University, Guiyang 550025, Guizhou, China
4 Honghe University, Honghe 661106, Yunnan, China
5 Nanchong Academy of Agricultural Sciences, Nanchong 637000, Sichuan, China

通讯作者: *孔凡磊, E-mail: kflstar@163.com, Tel: 028-86290870

收稿日期:2019-04-18接受日期:2019-08-9网络出版日期:2019-09-01

基金资助:

本研究由国家重点研发计划项目资助.2016YFD0300307 本研究由国家重点研发计划项目资助.2017YFD0301704

Received:2019-04-18Accepted:2019-08-9Online:2019-09-01

Fund supported:

This study was supported by the State Key Research and Development Program of China.2016YFD0300307 This study was supported by the State Key Research and Development Program of China.2017YFD0301704

作者简介 About authors
E-mail:sicauzb4633@163.com。











摘要
籽粒破碎率高是西南玉米机械粒收技术发展和应用的主要限制因素。明确当前西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状, 研究其主要影响因素, 对推动西南玉米机械粒收的发展具有重要意义。利用2017—2018年在西南区开展的多点多品种系列粒收试验获得的788组籽粒破碎率样本数据, 分析了西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状, 并于2018年采用同一机型、同一操作人员开展多品种、大跨度多收期试验, 调查不同收获时期籽粒破碎率、含水率、力学强度变化, 分析籽粒含水率、力学强度与破碎率的关系。结果表明, 当前西南玉米机械粒收籽粒破碎率范围为0.54%~42.72%, 平均值为8.34%。随机械粒收时期推迟, 籽粒含水率下降, 籽粒力学强度增加, 破碎率先降低后逐渐升高。破碎率(y)与籽粒含水率(x)间的关系符合y = 0.0329x²-1.3328x+15.529 (R²= 0.5467 ^**)方程, 在籽粒含水率为20.26%时破碎率最低, 破碎率≤5%的籽粒含水率范围为10.76%~29.76%; 破碎率(y)与籽粒立面(x_立面)和侧面(x_侧面)压碎强度的关系符合y = 0.0006x_立面²-0.2692x_立面+32.7030 (R²= 0.3138 ^**)和y = 0.0021x_侧面²-0.6092x_侧面+46.979 (R²= 0.3790 ^**)方程, 当籽粒立面和侧面压碎强度为224.33 N和145.05 N时破碎率最低。籽粒压碎强度与含水率呈极显著负相关。随收获时期推迟, 籽粒含水率下降导致其力学强度的改变是影响破碎率变化的主要原因, 通过选育和选用后期立秆能力强、籽粒脱水快的品种, 当籽粒含水率降至28%以下进行机械粒收是降低西南玉米机械粒收籽粒破碎率的重要举措。
关键词： 西南玉米;机械粒收;破碎率;含水率;力学强度

Abstract
Maize mechanical grain harvesting is the development direction of maize production in Southwest China. High grain broken rate is the main limiting factor for the development and application of this technology. It is of great significance to clarify the current status of broken rate of mechanical grain harvesting in Southwest China, to study the main influencing factors, so as to promote the development of mechanical grain harvesting in Southwest China. Using 788 sets of sample data of grain broken rate obtained from a series of multi-point and multi-variety grain harvesting experiments conducted in Southwest China from 2017 to 2018, the present situation of mechanical grain broken rate in Southwest China was analyzed. In 2018, the same machine and operator were used to carry out multi-variety, long-span and multi-harvest experiments to investigate the changes of grain broken rate, grain moisture content and grain mechanical strength in different harvest periods, and to analyze the relationship among grain moisture content, grain mechanical strength and broken rate. The broken rate of mechanically harvested grains was 0.54%-42.72% with the average of 8.34% in Southwest China. With the delayed mechanical grain harvesting, the moisture content of grains decreased, the crushing strength of grains increased, and the broken rate of grains decreased first and then increased. The relationship between broken rate (y) and grain moisture content (x) was in accordance with the equation y = 0.0329x²- 1.3328x + 15.529 (R²= 0.5467 ^**). The broken rate was the lowest when the moisture content of grains was 20.26%. The range of moisture content of the grains with a broken rate less than 5% was 10.76%-29.76%. The relationship between broken rate (y) and crushing strength of grain facade (x_facade) and side (x_side) was in accordance with the equations of y = 0.0006x_facade² - 0.2692x_facade + 32.7030 (R² = 0.3138 ^**) and y = 0.0021x_side² - 0.6092x_side + 46.979 (R² = 0.3790 ^**), respectively. When the crushing strength of grain facade and side was 224.33 N and 145.05 N, the broken rate was the lowest. With delaying harvest time, the change of mechanical strength caused by the decrease of grain moisture content may be the main reason affecting the change of broken rate. Breeding and selecting varieties with strong standing pole ability and quick dehydration, making the moisture content of grain below 28%, is an important measure to reduce the broken rate of mechanical grain harvesting in Southwest China.
Keywords：southwest maize;mechanical grain harvesting;broken rate;moisture content;mechanical strength


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本文引用格式
赵波, 李小龙, 周茂林, 宋碧, 雷恩, 李钟, 吴雅薇, 袁继超, 孔凡磊. 西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状及影响因素分析[J]. 作物学报, 2020, 46(1): 74-83. doi:10.3724/SP.J.1006.2020.93026
ZHAO Bo, LI Xiao-Long, ZHOU Mao-Lin, SONG Bi, LEI En, LI Zhong, WU Ya-Wei, YUAN Ji-Chao, KONG Fan-Lei. Current status and influencing factors of broken rate in mechanical grain harvesting of maize in Southwest China[J]. Acta Agronomica Sinica, 2020, 46(1): 74-83. doi:10.3724/SP.J.1006.2020.93026


西南是我国三大玉米主产区之一, 玉米机械化收获率却不足2%, 且主要为机械穗收^[1,2]。玉米机械粒收是未来我国玉米机械收获的发展趋势^[3,4], 同时也是西南玉米生产实现跨越式发展的必由之路。机械粒收籽粒破碎率高是该技术发展和应用的主要限制因素, 因此研究当前玉米机械粒收籽粒破碎率及影响因素, 对促进机械粒收技术的发展和本区玉米机械粒收水平的提升具有重要意义。玉米籽粒破碎率、杂质率、损失率为机械粒收质量的主要评价指标^[5,6]。李少昆团队^[3,5]通过6年试验对1698、2450组样本分析表明, 北方玉米区籽粒破碎率平均达到8.63%、8.56%, 高于GBT-21962-2008^[6] ≤5%的要求, 玉米籽粒破碎率高是我国玉米机械粒收技术发展的“瓶颈”性问题^[7,8,9]。收获时籽粒含水率高是造成破碎率高的主要原因^{[10,11,12,13,14,15,16]}, 破碎率与籽粒含水率间符合线性和二次多项式关系^{[11,14-15,17]}。李璐璐等^[17]研究表明, 籽粒含水率相近的不同玉米品种在机械粒收时机收质量差异较大, 尤其是破碎率。生产上硬粒型、马齿型、半马齿型玉米籽粒力学特性存在较大差异, 且籽粒力学特性对机械脱粒性能影响较大, 其中破碎率主要受玉米籽粒压碎特性的影响, 两者呈负相关^[18,19,20]。同时收获机型号、运行速度、操作人员等因素也对粒收质量有一定影响^[3,21]。前人对玉米机械粒收籽粒破碎率的研究报道集中于北方地区, 主要统计分析不同区域多品种大样本量数据, 且侧重于籽粒含水率和品种对破碎率的影响, 鲜见不同时期收获籽粒破碎率、含水率和力学强度动态变化特征及其相互间关系的系统研究。同时西南玉米机械化收获尚处于起步阶段, 机械化收获技术特别是机械粒收技术研究尚属空白。本研究分析了西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状, 于2018年采用同一机型、同一操作人员, 开展了多品种、大跨度多收期试验, 探讨了不同收获时期籽粒破碎率的动态变化及其与籽粒含水率、力学强度等因素的关系, 以期为机械粒收技术和西南玉米机械粒收的发展提供科技支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

1.1.1 机械粒收试验 2017—2018年在西南区的四川中江(31°N, 104°E)、四川南充(30°N, 106°E)、贵州安顺(26°N, 105°E)、云南红河(23°N, 102°E)、重庆潼南(30°18′N, 105°83′E)开展了玉米适宜机械粒收品种筛选及相关粒收技术的研究, 在玉米成熟期进行了机械粒收试验, 统一标准调查了62个西南玉米主体品种机械粒收籽粒破碎率情况, 共获得788组籽粒破碎率样本数据, 以明确西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状。试验品种信息见表1 (除北方引进品种外, 其余品种均为西南各区主推品种, 生育期差异较小)。

Table 1
表1
表1机械粒收试验品种信息(2017-2018)
Table 1Variety information of mechanical grain harvesting test (2017 and 2018)

地点 Location	品种 Cultivar	收获机型 Harvester type
四川中江 Zhongjiang, Sichuan	正红505, 中单808, 渝单8号, 荣玉1510, 瑞玉11, 渝单30, 丹玉336, 正红6号, 郑单958, 粒收1号, 渝豪单6号, 仲玉3号, 成单30, 正红211, 正红431, 先玉1171, 延科288, 国豪玉7号, 华试919, 蠡玉16, 奥玉3111, 联创808, 瑞玉16, 华凯2号 Zhenghong 505, Zhongdan 808, Yudan 8, Rongyu 1510, Ruiyu 11, Yudan 30, Danyu 336, Zhenghong 6, Zhengdan 958, Lishou 1, Yuhaodan 6, Zhongyu 3, Chengdan 30, Zhenghong 211, Zhenghong 431, Xianyu 1171, Yanke 288, Guohaoyu 7, Huashi 919, Liyu 16, Aoyu 3111, Lianchuang 808, Ruiyu 16, Huakai 2	久保田4LZY-1.8B Kubota 4LZY-1.8B
四川南充 Nanchong, Sichuan	仲玉3号, 正红505, 众望玉88, 郑单958, 粒收1号, 先玉1171, 正红431, 渝单8号, 中玉335, 正红6号, 渝单30 Zhongyu 3, Zhenghong 505, Zhongwangyu 88, Zhengdan 958, Lishou 1, Xianyu 1171, Zhenghong 431, Yudan 8, Zhongyu 335, Zhenghong 6, Yudan 30	艾禾4LZT-4.0ZB Aihe 4LZT-4.0ZB
重庆潼南 Tongnan, Chongqing	迪卡M9, 粒收1号, 渝单8号, 先玉1171, 正红6号, 正红431, 荣玉1510, 仲玉3号, 渝单30, 成单30, 正红505, 渝豪单6号, 中单808, 渝单50, 必胜118, 金穗33, 贵单8号, 黔1403, 帮豪58, 新玉503, 资玉6号, 郑单958, 中玉335, 中单901 DikaM9, Lishou 1, Yudan 8, Xianyu 1171, Zhenghong 6, Zhenghong 431, Rongyu 1510, Zhongyu 3, Yudan 30, Chengdan 30, Zhonghong 505, Yuhaodan 6, Zhongdan 808, Yudan 50, Bisheng 118, Jinsui 33, Guidan 8, Qian 1403, Banghao 58, Xinyu 503, Ziyu 6, Zhengdan 958, Zhongyu 335, Zhongdan 901	沃德4LZ-3.0E Wode 4LZ-3.0E
贵州安顺 Anshun, Guizhou	先玉1171, 渝单8号, 正红6号, 筑黄127/S02, 珍禾99, 爱农001, 正红431, 金玉932, 靖丰18, 荣玉1510, 仲玉3号, 靖单15, 粒收1号, 金玉306, 筑黄99M/21, 黔单16, 靖单12, 靖玉1号, 郑单958, 金玉838, 新中玉801, 靖单14, 宣黄单17, 金玉579 Xianyu 1171, Yudan 8, Zhenghong 6, Zhuhuang 127/S02, Zhenhe 99, Ainong 001, Zhenghong 431, Jinyu 932, Jingfeng 18, Rongyu 1510, Zhongyu 3, Jingdan15, Lishou 1, Jinyu 306, Zhuhuang 99M/21, Qiandan 16, Jingdan 12, Jingyu 1, Zhengdan 958, Jinyu 838, Xinzhongyu 801, Jingdan 14, Xuanhuangdan 17, Jinyu 579	雷沃4LZ-4G1 Lovol 4LZ-4G1
云南红河 Honghe, Yunnan	粒收1号, 郑单958, 先玉1171, 渝单8号, 正红431, 中玉335, 靖单14, 靖单15, 新中玉801, 宣黄单17, 宝玉9号, 佛单7号, 华兴单88, 金粒1号, 金玉99, 靖单12, 靖丰18, 五谷3861, 先玉696, 雅玉69, 正大619 Lishou 1, Zhengdan 958, Xianyu 1171, Yudan 8, Zhenghong 431, Zhongyu 335, Jingdan 14, Jingdan 15, Xinzhongyu 801, Xuanhuangdan 17, Baoyu 9, Fodan 7, Huaxingdan 88, Jinli 1, Jinyu 99, Jingdan 12, Jingfeng 18, Wugu 3861, Xianyu 696, Yayu 69, Zhengda 619	久保田4LZY-1.8B Kubota 4LZY-1.8B

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1.1.2 不同收获时期试验 2018年在四川中江(31°N, 104°E)试验基地, 采用大区带状种植, 每带3行(行距60 cm, 带间距为1.2 m, 每一品种种植2带, 带长75 m), 种植密度为60,000株 hm^-2, 田间管理同当地实际生产。供试品种春玉米4个(4个品种的生育期基本一致), 4月8日播种; 夏玉米15个, 5月17日播种(表2)。设置春玉米6个收获时期, 即7月31日、8月7日、8月13日、8月19日、8月25日、8月31日, 夏玉米分别于9月8日、9月16日粒收, 收获机型同为久保田4LZY-1.8B, 配套家家乐4YG-4A玉米收割台。

Table 2
表2
表2不同收获时期试验品种信息(四川中江, 2018)
Table 2Variety information in different harvest dates (Zhongjiang, Sichuan, 2018)

类型 Type	品种个数 Number of varieties	品种 Cultivar	收获次数 Number of harvests
春玉米 Spring maize	4	正红6号, 仲玉3号, 先玉1171, 成单30 Zhenghong 6, Zhongyu 3, Xianyu 1171, Chengdan 30	6
夏玉米 Summer maize	15	正红431, 奥玉3111, 先玉1171, 正红505, 粒收1号, 正红6号, 中玉335, 延科288, 联创808, 丹玉336, 仲玉3号, 渝单8号, 渝单30, 荣玉1510, 郑单958 Zhenghong 431, Aoyu 3111, Xianyu 1171, Zhenghong 505, Lishou 1, Zhenghong 6, Zhongyu 335, Yanke 288, Lianchuang 808, Danyu 336, Zhongyu 3, Yudan 8, Yudan 30, Rongyu 1510, Zhengdan 958	2

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1.2 测定项目与方法

1.2.1 籽粒含水率 每次收获前, 在规定的收获区域内随机取长势一致的15个果穗, 分为3个重复, 人工脱粒, 称鲜重, 85℃烘干至恒重, 称干重, 计算籽粒含水率。

$籽粒含水率(\%)=\frac{鲜重-干重}{鲜重}×100$

1.2.2 籽粒压碎强度 从测定籽粒含水率的样品(经充分混匀)中随机选取完整籽粒90粒, 用石家庄艾沃士科技有限公司生产的玉米茎秆强度测定仪(型号: AWOS-SL0, 500 N量程), 采用截面为1 cm²的圆形探测头测定并记录玉米籽粒立面和侧面(图1)被测头恰好压碎时仪器所显示的最大值。对每一品种籽粒立面和侧面压碎强度分别测定45粒, 每15粒为一个重复, 共3次重复。

图1

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图1籽粒力学强度受力示意图

Fig. 1Grains mechanical strength stress diagram



1.2.3 籽粒破碎率 每次分品种收获后, 将机仓内全部籽粒抽空并装袋。将装袋籽粒充分混匀后随机取2 kg, 取3次(分为3个重复), 参照“玉米收获机械 试验方法”(GBT-21961-2008^[22]), 人工去除非籽粒部分, 再拣出机器损伤、有明显裂纹及破皮的籽粒, 分别称出破碎籽粒质量(W_s)及样品籽粒总质量(W_i), 按以下公式计算籽粒破碎率(Z_s)。

$Z_{s}(\%)=\frac{W_{s}}{W_{i}}×100$

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2013处理数据, SPSS Statistics 17.0软件进行统计分析, Origin 9.0软件建立破碎率与籽粒含水率、力学强度和籽粒力学强度与含水率间的回归方程, 并作图。

2 结果与分析

2.1 西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状

由图2可知, 在2年、5个试验点、62个品种共计788组样本中, 籽粒破碎率范围为0.54%~ 42.72%, 变异系数为79.42%, 平均值为8.34%, 高于国家“玉米收获机械 技术条件”(GBT-21962-2008)≤5%的要求; 所有样本中破碎率≤5%的占比为35.79%, 5%~8%占比为27.28%, 高于我国“粮食烘干收储企业三级粮标准”(GBT-1353-2009^[23]) ≤8%的占比为36.93%。其中四川中江265组样本籽粒破碎率范围为0.54%~16.97%, 平均5.59%, ≤5%的占比为54.34%, 5%~8%的占比为25.66%, ≥8%的占比为20.00%; 四川南充26组样本籽粒破碎率范围为1.52%~15.23%, 平均4.51%, ≤5%的占比为43.50%, 5%~8%的占比为25.20%, ≥8%的占比为31.30%; 重庆潼南246组样本籽粒破碎率范围为0.54%~ 25.92%, 平均7.89%, ≤5%的占比为43.50%, 5%~8%的占比为25.20%, ≥8%的占比为31.30%; 贵州安顺140组样本籽粒破碎率范围为0.72%~ 36.52%, 平均11.19%, ≤5%的占比为2.86%, 5%~8%的占比为40.00%, ≥8%的占比为57.14%; 云南红河111组样本籽粒破碎率范围为2.92%~ 42.72%, 平均13.48%, ≤5%的占比为4.50%, 5%~8%的占比为24.32%, ≥8%的占比为71.18%。

图2

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图2西南玉米机械粒收籽粒破碎率现状(2017-2018)

Fig. 2Current status of broken rate of mechanical grain harvesting of maize in southwest (2017 and 2018)

2.2 不同收获时期籽粒破碎率、含水率、力学强度变化

春玉米6次收获中, 随收获时间推迟, 籽粒破碎率表现出先降低后逐渐升高的趋势(图3)。第3次收获的籽粒破碎率均值最低, 各时期所取测试样本中籽粒破碎率的变幅分别为4.29%~15.05%、3.12%~ 13.91%、0.54%~3.08% (异常值为5.76%)、2.12%~ 3.41% (异常值为5.13%)、1.56%~4.74%和2.58%~ 5.11%, 第3、第4、第5次收获的测试样本中除异常值外全部符合破碎率≤5%的“玉米收获机械 技术条件”国家标准(GBT-21962—2008); 6次收获参试品种测试样本破碎率的极差分别为10.76%、10.79%、2.54%、1.29%、3.18%和2.53%, 在第4次收获的极差最小。夏玉米在9月16日收获的籽粒破碎率均值小于9月8日, 2次收获籽粒破碎率范围分别为3.00%~13.25%和3.03%~9.97%, 2次收获参试品种破碎率≤5%的占比分别为11.1%和38.9%。

图3

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图3不同收获时期玉米籽粒破碎率、含水率、力学强度变化(2018)

箱型图中的箱体部分代表50% (25%~75%)样本的分布区域, 为四分位区间(IQR)。箱体内实线为中位线, “?”为异常值点, “+”为均值。图中不同小写字母表示不同时期在0.05水平下差异显著。
Fig. 3Changes of maize grain broken rate, moisture content and mechanical strength in different harvest dates (2018)

The box part in the box diagram represents the distribution area of 50% (25%-75%) samples, which is a quadrant interval (IQR). The solid line in the box body is the median line, “?” is the abnormal point, “+” is the average. Different lowercase letters above boxes show significant differences at the 0.05 probability level in different periods.


随收获时间推迟, 春夏播玉米籽粒含水率均呈现逐渐降低的趋势, 且品种间的籽粒含水率存在明显的差异(图3)。2018年7月31日至2018年8月31日, 春玉米4个品种6次收获所取测试样本的籽粒含水率范围分别为32.79%~36.10%、26.42%~ 32.78%、21.78%~29.50%、15.74%~20.09%、12.49%~ 17.44%和11.24%~13.72%, 测试样本籽粒含水率在11.24%~36.10%之间。夏玉米15个品种2次收获的籽粒含水率范围分别为15.92%~30.33%和14.23%~ 27.25%。

春玉米6次收获中, 随收获时间推迟, 玉米籽粒的立面和侧面压碎强度均逐渐增加, 但是在最后一个时期表现出有降低的趋势(图3)。玉米籽粒立面压碎强度在各时期均大于侧面压碎强度。籽粒立面压碎强度在7月31日至8月25日间差异达到显著水平, 8月25日至8月31日差异不显著; 籽粒侧面压碎强度在7月31日至8月7日差异不显著, 8月7日至8月13日差异达到显著水平, 之后各时期间差异不显著。

2.3 籽粒破碎率、含水率及力学强度间关系分析

破碎率随籽粒含水率的下降先降低再逐渐升高(图4), 两者间符合二次多项式关系, 可用方程y = 0.0329x²-1.3328x+15.529 (R² = 0.5467^**, n = 72)拟合。根据拟合方程预测, 当籽粒含水率为20.26%时破碎率最低, 为2.03%, 按照机械粒收破碎率≤5%的国家标准以及≤8%的粮食储存三级标准, 在当前参试品种和相应配套的收获条件下, 籽粒含水率应该控制在10.76%~29.76%和6.79%~33.73%。从图中可以看出在籽粒含水率大于32%时, 部分样本的破碎率仍低于5%。

图4

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图4籽粒破碎率、含水率及力学强度间的关系(中江春玉米, 2018)

Fig. 4Relation among grain broken rate, moisture content and mechanical strength (Zhongjiang spring maize, 2018)



破碎率随籽粒力学强度的增加先降低再逐渐升高(图4), 破碎率(y)与立面(x_立面)和侧面(x_侧面)的压碎强度均符合二次多项式关系, 拟合方程分别为y = 0.0006x_立面² - 0.2692x_立面+32.703 (R² = 0.3138^**, n = 72)和y = 0.0021x_侧面² - 0.6092x_侧面+46.97 (R² = 0.3790^**, n = 72)。根据拟合方程预测, 当籽粒立面和侧面压碎强度为224.33 N和145.05 N时破碎率最低, 为2.51%和2.78%, 按照机械粒收籽粒破碎率≤5%的国家标准以及≤8%的粮食储存三级标准, 在当前参试品种和相应配套的收获条件下, 籽粒立面压碎强度应控制在159.88~288.78 N和128.66~320.01 N, 侧面压碎强度应控制在112.60~177.50 N和95.23~194.86 N。

籽粒力学强度随籽粒含水率的下降逐渐增加(图4)。其中籽粒立面(y_立面)和侧面(y_侧面)压碎强度与籽粒含水率(x)呈极显著负相关, 回归方程分别为y_立面 = -4.1606x+283.06 (R² = 0.6034^**, n = 72)和y_侧面 = -1.8552x + 168.4 (R² = 0.5840^**, n = 72), 籽粒含水率每降低1个百分点, 立面和侧面压碎强度分别增加4.16 N和1.86 N, 当籽粒含水率在18%~28%范围时, 籽粒立面压碎强度为166.56~208.17 N, 侧面压碎强度为116.45~135.01 N。

2.4 不同品种间的机械粒收破碎率差异

从表3可以看出, 第1、第2、第3组不同籽粒类型的品种在籽粒含水率相近时, 籽粒立面和侧面压碎强度在品种间差异不显著, 采用相同收获机收获, 品种间的破碎率差异却达极显著或显著水平; 第4、第5组别中不同品种间籽粒含水率差异达极显著水平, 但籽粒立面和侧面压碎强度差异不显著, 且籽粒破碎率差异也不显著; 第6组别中在同一地点、收获机和机手操作下收获, 同一品种在籽粒含水率相近, 籽粒力学强度差异不显著的条件下, 其春播和夏播的籽粒破碎率差异达显著水平。以上说明机械粒收籽粒破碎率不仅受籽粒含水率、力学强度的影响, 可能还与品种类型、胚乳结构、播期等有关。

Table 3
表3
表3不同品种间的机械粒收破碎率差异(四川中江, 2018)
Table 3Differences in broken rate of mechanical grain collection among different varieties (Zhongjiang, Sichuan, 2018)

分组编号 Group number	收获时间 Harvest time (month /day)	品种 Cultivar	籽粒类型 Grain type	收获机型 Harvester type	含水率 Moisture content (%)	籽粒力学强度 Grain mechanical strength (N)		破碎率 Broken rate (%)
						立面Facade	侧面Side
1	7/31	先玉1171 Xianyu 1171	硬粒型 Flint corn	久保田4 LZY-1.8B	34.15 a	140.01 a	106.32 a	5.87 B
		成单30 Chengdan 30	半马齿型 Semident corn	Kubota 4 LZY-1.8B	34.83 a	146.85 a	103.66 a	13.88 A
2	9/8	中玉335 Zhongyu 335	半马齿型 Semident corn	久保田4 LZY-1.8B	26.53 a	207.13 a	143.35 a	7.11 B
		渝单30 Yudan 30	马齿型 Dent corn	Kubota 4 LZY-1.8B	26.49 a	181.40 a	130.16 a	4.26 B
		荣玉1510 Rongyu 1510	半马齿型 Semident corn		26.48 a	188.12 a	132.90 a	13.25 A
3	9/16	荣玉1510 Rongyu 1510	半马齿型 Semident corn	久保田4 LZY-1.8B	23.86 a	182.44 a	102.14 a	8.21 a
		郑单958 Zhengdan 958	半马齿型 Semident corn	Kubota 4 LZY-1.8B	23.84 a	186.14 a	114.58 a	4.13 c
		渝单8号 Yudan 8	半马齿型 Semident corn		23.75 a	214.72 a	130.29 a	6.53 b
4	9/8	粒收1号 Lishou 1	马齿型 Dent corn	久保田4 LZY-1.8B	22.22 B	208.33 a	114.22 b	6.25 a
		渝单8号 Yudan 8	半马齿型 Semident corn	Kubota 4 LZY-1.8B	28.30 A	206.91 a	128.21 a	6.85 a
5	9/8	正红431 Zhenghong 431	马齿型 Dent corn	久保田4 LZY-1.8B	30.33 A	172.69 a	104.79 a	11.60 a
		先玉1171 Xianyu 1171	硬粒型 Flint corn	Kubota 4 LZY-1.8B	25.77 B	171.03a	104.41 a	12.63 a
		渝单30 Yudan 30	马齿型 Dent corn		23.78 a	189.04 a	122.94 a	3.78 c
6	8/13	正红6号 Zhenghong 6	马齿型 Dent corn	久保田4 LZY-1.8B	23.03 a	190.92 a	146.94 a	2.62 b
	9/8	正红6号 Zhenghong 6	马齿型 Dent corn	Kubota 4 LZY-1.8B	22.63 a	195.50 a	125.13 a	5.93 a

Data followed by different lower-case letters are significantly different at the 0.05 probability level, and these by different upper-case letters are significantly different at the 0.01 probability level.
表中数据后不同小写字母表示0.05水平下显著, 不同大写字母表示0.01水平下显著。

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3 讨论

3.1 西南玉米机械粒收籽粒破碎率偏高应适时晚收

籽粒破碎率作为评价玉米机械粒收质量的主要指标, GBT-21962-2008 “玉米收获机械 技术条件”中规定机收籽粒破碎率≤5%, GBT-1353-2009“粮食烘干收储企业三级粮标准”中规定籽粒破碎率≤8%^[5-6,24]。本研究结果显示, 当前西南玉米机械粒收籽粒破碎率范围为0.54%~42.72%, 平均值为8.34%, 与李少昆等^[3,5]在北方的研究结果相近, 高于国家“玉米收获机械 技术条件”(GBT-21962-2008) ≤5%的要求范围; 788组测试样本中破碎率≥5%的占比为64.21%。随收获时期推迟, 机械粒收质量发生显著变化, 特别是破碎率^[17]。本研究采用固定品种, 同一地块、操作人员、收获机械, 多收获时期的方法, 在一定程度上减少了品种、收获机械、人员操作差异等因素对试验结果造成的影响。结果显示, 在本试验条件下, 推迟收获时期, 籽粒含水率下降, 籽粒破碎率显著降低, 但超过一定时期籽粒破碎率却逐渐增加; 籽粒破碎率与含水率间关系符合y = 0.0329x² -1.3328x+15.529 (R² = 0.5467^**)方程, 籽粒含水率为20.26%时破碎率最低, 籽粒含水率在10.76%~29.76%范围内, 破碎率可≤5%, 试验中测试样本籽粒含水率在11.24%~36.10%之间, 基本覆盖西南玉米籽粒收获含水率范围。由于西南是多熟制地区, 茬口衔接比较紧, 而且秋季多雨, 加之现有品种以高秆大穗晚熟品种为主, 后期立秆能力较弱, 收获过迟倒伏严重, 故在籽粒含水率降到28%以下即可考虑机械粒收, 不必像北方一样降至25% ^[5,25]。综上可见, 当前西南玉米机械粒收籽粒破碎率偏高, 选育早熟、后期立秆能力强、籽粒脱水快的品种并适时晚收是西南玉米机械粒收发展的有效措施。

3.2 玉米籽粒含水率变化导致籽粒力学强度变化是破碎率变化的主要原因

影响玉米机械粒收籽粒破碎率的因素有品种、机械、栽培措施、生态气候^{[26,27,28,29,30,31]}。玉米收获时籽粒含水率是影响机械粒收质量的关键因素, 收获时籽粒含水率高是破碎率偏高的主要原因^{[3,10-11,16-17,32]}。

破碎率与籽粒含水率间符合线性和二次多项式关系^[11,14,17]。但机械粒收籽粒含水率变化引起破碎率改变的机理不明。高连兴等^[33]研究认为, 籽粒含水率对玉米脱粒的影响主要体现在籽粒破损强度和脱粒作用力两个方面。张永丽等^[34]在玉米籽粒剪切破碎试验研究中发现, 含水率不同时, 剪切破碎载荷也不同, 含水率越高, 需要的外力就越小。在玉米机械脱粒作业中, 玉米籽粒主要承受挤压(挤搓)、冲击(打击)作用, 其中籽粒力学特性对机械脱粒性能影响较大, 破碎率主要受玉米籽粒压碎特性的影响, 与籽粒最小破碎力呈负相关^[19,35-37]。本研究表明, 破碎率与籽粒立面和侧面压碎强度的关系密切, 符合二次函数关系, 回归方程分别为y = 0.0006x_立面² - 0.2692x_立面 + 32.703 (R² = 0.3138^**)、y = 0.0021x_侧面² -0.6092x_侧面+46.979 (R² = 0.3790^**), 当籽粒立面和侧面压碎强度为224.33 N和145.05 N时破碎率最低。进一步分析发现, 籽粒力学强度随着籽粒含水率的下降而逐渐增加, 两者间呈负相关线性关系, 拟合的方程F检验达到极显著水平。表明玉米籽粒水率变化导致籽粒力学强度变化是破碎率变化的主要原因。

3.3 加强玉米籽粒力学特性的研究助力我国玉米机械粒收的发展

前人研究表明, 不同玉米品种在籽粒含水率相近时收获质量差异较大, 尤其是破碎率^[17]。本研究及前人研究^[3]均发现籽粒含水率≥32%及≥30%时, 部分样本的破碎率仍低于5% (图4), 表明籽粒含水率不是影响破碎率的唯一因素。本研究发现, 破碎率与籽粒立面和侧面压碎强度关系密切, 呈二次函数关系。破碎率是玉米与刚性部件相互作用的结果, 籽粒的生物力学特性与脱粒性能的关系更为密切^[18,36,38], 探明玉米籽粒的力学特性对粒收机械的改良是十分必要的。本研究也发现, 在相同籽粒含水率和籽粒立面与侧面压碎强度下, 不同品种的破碎率也不尽相同, 这可能是不同品种在机械脱粒时的破碎敏感性差异造成的^[17]。同一品种在相近籽粒含水率下春播和夏播的破碎率存在显著差异, 这可能与春夏播玉米籽粒特性不同有关。生产上应用的硬粒型、马齿型、半马齿型玉米籽粒力学特性存在较大差异, 同一类型不同品种的胚乳结构及其力学特性也可能存在较大差异。因此, 今后应加大对玉米籽粒类型及其物理力学特性的研究, 为我国玉米机械粒收技术的发展及宜机收品种的选育提供理论依据。

4 结论

当前西南玉米机械粒收籽粒破碎率偏高, 破碎率范围为0.54%~42.72%, 平均值为8.34%。随收获时期推迟, 籽粒含水率下降, 籽粒力学强度增加, 破碎率先降低后逐渐升高。破碎率与籽粒含水率的关系符合y = 0.0329x² - 1.3328x+15.529方程, 破碎率与籽粒立面和侧面压碎强度的关系符合y = 0.0006x_立面² - 0.2692x_立面+32.703、y = 0.0021x_侧面² - 0.6092x_侧面+46.979方程, 籽粒压碎强度与籽粒含水率的关系符合y_立面 = -4.1606x+283.06、y_侧面 = -1.8552x+168.4方程。在本试验条件下, 籽粒含水率在10.76%~29.76%范围内或籽粒立面和侧面压碎强度在159.88~288.78 N和112.60~177.50 N范围内适宜机械粒收, 籽粒含水率在20%左右或籽粒立面和侧面压碎强度在220 N和145 N左右时收获效果最佳。通过选育和选用后期立秆能力强、籽粒脱水快的品种, 在籽粒含水率降至28%以下收获可显著降低当前西南玉米机械粒收籽粒破碎率。

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被引期刊影响因子

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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=0.0372x²-1.483x+20.422（R²=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 Z 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
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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=0.0372x²-1.483x+20.422（R²=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。

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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。
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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。

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目的 明确玉米穗轴机械强度变化规律及其对机械粒收籽粒破碎率的影响,为提高玉米收获质量提供理论依据。方法 本研究通过设置品种大区鉴选试验,对各品种进行分期收获,历次收获均以相同粒收机械与农机操作人员实施,同步调查玉米穗轴形态、含水率、干物质积累、力学特征以及籽粒含水率、机收破碎率等指标,研究玉米生育后期穗轴机械强度的变化特征及其影响因素,分析穗轴机械强度与籽粒破碎率之间的关系。结果 结果显示,随着收获期推迟,玉米籽粒和穗轴含水率逐渐降低,而穗轴8 cm和全长抗折断力及籽粒破碎率均呈现先降低后升高的趋势。籽粒含水率低于20.1%时,机械粒收籽粒破碎率随穗轴抗折断力提高呈极显著的指数增加趋势;当籽粒含水率高于20.1%时,破碎率与穗轴全长抗折断力呈极显著的指数模型关系,与8 cm抗折断力的回归分析未达到显著水平。穗轴抗折断力与穗轴含水率呈显著负相关,与穿刺强度、干重、单位长度干重、单位体积干重呈显著正相关;通径分析表明穗轴单位长度干重对抗折断力的贡献最大。结论 玉米穗轴机械强度是影响机械粒收籽粒破碎的重要因素之一,生育后期穗轴干物质积累和含水率是影响穗轴机械强度的重要因素。
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目的 明确玉米穗轴机械强度变化规律及其对机械粒收籽粒破碎率的影响,为提高玉米收获质量提供理论依据。方法 本研究通过设置品种大区鉴选试验,对各品种进行分期收获,历次收获均以相同粒收机械与农机操作人员实施,同步调查玉米穗轴形态、含水率、干物质积累、力学特征以及籽粒含水率、机收破碎率等指标,研究玉米生育后期穗轴机械强度的变化特征及其影响因素,分析穗轴机械强度与籽粒破碎率之间的关系。结果 结果显示,随着收获期推迟,玉米籽粒和穗轴含水率逐渐降低,而穗轴8 cm和全长抗折断力及籽粒破碎率均呈现先降低后升高的趋势。籽粒含水率低于20.1%时,机械粒收籽粒破碎率随穗轴抗折断力提高呈极显著的指数增加趋势;当籽粒含水率高于20.1%时,破碎率与穗轴全长抗折断力呈极显著的指数模型关系,与8 cm抗折断力的回归分析未达到显著水平。穗轴抗折断力与穗轴含水率呈显著负相关,与穿刺强度、干重、单位长度干重、单位体积干重呈显著正相关;通径分析表明穗轴单位长度干重对抗折断力的贡献最大。结论 玉米穗轴机械强度是影响机械粒收籽粒破碎的重要因素之一,生育后期穗轴干物质积累和含水率是影响穗轴机械强度的重要因素。

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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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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: 2]
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。

[11] 李璐璐, 雷晓鹏, 谢瑞芝, 王克如, 侯鹏, 张凤路, 李少昆 . 夏玉米机械粒收质量影响因素分析
中国农业科学, 2017,50:2044-2051.
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.010URL [本文引用: 4]
【目的】机械粒收是玉米生产的发展方向,收获质量是影响其推广应用的主要因素。中国玉米机械粒收还处于起步阶段,目前在西北和东北等春播玉米区推广应用面积较大,黄淮海夏播玉米区正在积极开展试验示范。本研究通过分析黄淮海夏玉米机械粒收质量及其影响因素,为该技术的推广应用提供支持。【方法】2013—2015年累计选用了23个玉米品种,在黄淮海典型代表区河南新乡开展试验研究。2013年和2015年在收获期分别进行2次机械收获,2014年1次机械收获。收获当天测定各个品种的收获前籽粒含水率,并调查测产。机械收获后从机仓随机取一定量籽粒样品,立即测定收获后籽粒含水率,然后手工分拣样品,测定籽粒破碎率和杂质率；收获后,在田间选取3个代表性样区,调查落穗损失和落粒损失。【结果】2013—2015年,籽粒破碎率共调查131个样点,结果显示,收获时玉米籽粒含水率在20.80%—41.08%,籽粒破碎率变幅为4.98%—41.36%,籽粒破碎率随着籽粒含水率的提高明显升高；破碎率低于8%的有38个样点,占比29.01%,籽粒含水率低于26.92%时,收获的玉米籽粒能够满足破碎率8%以下的要求。机收杂质率共调查134个样点,杂质率0.37%—5.28%,杂质率低于3%的样点有107个,占比79.85%,杂质率也随着籽粒含水率的升高而增加；2013—2014年,籽粒含水率低于28.27%时,杂质率能够低于3%的国家标准；2015年收获时籽粒含水率虽然较高,但杂质率均在3%以下。田间损失率共调查108个样点,变幅为0.18%—2.85%（落穗率和落粒率）,均能满足国家标准,损失率不是影响机械收获质量的限制因素。在本试验条件下,籽粒含水率低于26.92%时,破碎率和杂质率分别低于8%和3%,田间损失率也符合国家标准,能够满足机械粒收质量要求。研究还发现,籽粒含水率相近的不同品种之间,机械收获的破碎率和杂质率也存在显著差异,表明品种固有的理化特性对机械收获质量也有影响。【结论】收获时的籽粒含水率是影响机械粒收质量的关键因素,在相同籽粒含水率条件下,品种之间收获质量表现出显著差异。由于年际间热量等条件的不同,收获时的籽粒含水率存在一定幅度的变动,但通过选择适宜品种、科学安排播种和收获时间,以河南新乡为代表的黄淮海夏玉米区完全能够保证玉米机械粒收质量。
Li L L, Lei X P, Xie R Z, Wang K R, Hou P, Zhang F L, Li S K . Analysis of influential factors on mechanical grain harvest quality of summer maize
Sci Agric Sin, 2017,50:2044-2051 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.010URL [本文引用: 4]
【目的】机械粒收是玉米生产的发展方向,收获质量是影响其推广应用的主要因素。中国玉米机械粒收还处于起步阶段,目前在西北和东北等春播玉米区推广应用面积较大,黄淮海夏播玉米区正在积极开展试验示范。本研究通过分析黄淮海夏玉米机械粒收质量及其影响因素,为该技术的推广应用提供支持。【方法】2013—2015年累计选用了23个玉米品种,在黄淮海典型代表区河南新乡开展试验研究。2013年和2015年在收获期分别进行2次机械收获,2014年1次机械收获。收获当天测定各个品种的收获前籽粒含水率,并调查测产。机械收获后从机仓随机取一定量籽粒样品,立即测定收获后籽粒含水率,然后手工分拣样品,测定籽粒破碎率和杂质率；收获后,在田间选取3个代表性样区,调查落穗损失和落粒损失。【结果】2013—2015年,籽粒破碎率共调查131个样点,结果显示,收获时玉米籽粒含水率在20.80%—41.08%,籽粒破碎率变幅为4.98%—41.36%,籽粒破碎率随着籽粒含水率的提高明显升高；破碎率低于8%的有38个样点,占比29.01%,籽粒含水率低于26.92%时,收获的玉米籽粒能够满足破碎率8%以下的要求。机收杂质率共调查134个样点,杂质率0.37%—5.28%,杂质率低于3%的样点有107个,占比79.85%,杂质率也随着籽粒含水率的升高而增加；2013—2014年,籽粒含水率低于28.27%时,杂质率能够低于3%的国家标准；2015年收获时籽粒含水率虽然较高,但杂质率均在3%以下。田间损失率共调查108个样点,变幅为0.18%—2.85%（落穗率和落粒率）,均能满足国家标准,损失率不是影响机械收获质量的限制因素。在本试验条件下,籽粒含水率低于26.92%时,破碎率和杂质率分别低于8%和3%,田间损失率也符合国家标准,能够满足机械粒收质量要求。研究还发现,籽粒含水率相近的不同品种之间,机械收获的破碎率和杂质率也存在显著差异,表明品种固有的理化特性对机械收获质量也有影响。【结论】收获时的籽粒含水率是影响机械粒收质量的关键因素,在相同籽粒含水率条件下,品种之间收获质量表现出显著差异。由于年际间热量等条件的不同,收获时的籽粒含水率存在一定幅度的变动,但通过选择适宜品种、科学安排播种和收获时间,以河南新乡为代表的黄淮海夏玉米区完全能够保证玉米机械粒收质量。

[12] Ruan L, Wang J, Chen Y, Wang S, Zhang W, Zuo X, Chen H . Dry matter accumulation, moisture content in maize kernel and their in?uences on mechanical harvesting
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[13] 雷恩, 环建华, 王岳东, 杨永兵, 刘宝宏, 卢丙越, 刘艳红, 袁继超, 王璞 . 云南玉米宜机械收获性能和机收质量研究与评价
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Lei E, Huan J H, Wang Y D, Yang Y B, Liu B H, Lu B Y, Liu Y H, Yuan J C, Wang P . Research and evaluation of suitable for mechanized harvesting performance and mechanical harvesting quality for maize in the Yunnan area
J Agric Mech Res, 2018, (4):156-161 (in Chinese with English abstract).
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[17] 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
作物学报, 2018,44:1747-1754.
DOI:10.3724/SP.J.1006.2018.01747URL [本文引用: 7]
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 = 0.068x ²-2.743x+31.09 (R ²= 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 ^{0.1111 x}(R ²= 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 = 0.006x ²-0.236x+3.479 (R ²= 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(R ²= 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。
Li L L, Xue J, Xie R Z, Wang K R, Ming B, Hou P, Gao S, Li S K . Effects of grain moisture content on mechanical grain harvesting quality of summer maize
Acta Agron Sin, 2018,44:1747-1754 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.3724/SP.J.1006.2018.01747URL [本文引用: 7]
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 = 0.068x ²-2.743x+31.09 (R ²= 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 ^{0.1111 x}(R ²= 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 = 0.006x ²-0.236x+3.479 (R ²= 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(R ²= 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。

[18] 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
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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
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[19] 李心平, 马义东, 金鑫, 高连兴 . 玉米种子仿生脱粒机设计与试验
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Li X P, Ma Y D, Jin X, Gao L X . Design and test of corn seed bionic thresher
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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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[23] 国家质量监督检验检疫总局和国家标准化委员会. 玉米.GB1353-2009, 2009.
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People’s Republic of China National Standard. GB1353-2009, 2009 (in Chinese).
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[25] 李璐璐, 明博, 高尚, 谢瑞芝, 侯鹏, 王克如, 李少昆 . 夏玉米籽粒脱水特性及与灌浆特性的关系
中国农业科学, 2018,51:1878-1889.
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.10.007URL [本文引用: 1]
目的 当前,玉米收获期籽粒含水率普遍偏高,限制了中国机械粒收技术的推广应用。玉米籽粒授粉后,灌浆与脱水过程相伴,但二者之间的关系并不明确,本研究通过对不同玉米品种籽粒脱水和灌浆过程的系统观测,明确其籽粒脱水和灌浆特征,探讨二者间的关系,为适宜机械粒收品种的选育和推广提供支持。方法 试验于2015—2016年在河南新乡进行,累计选用22个供试玉米品种,统一授粉。2015年自授粉后26 d开始至11月14日止、2016年自授粉后11 d开始至10月17日止,连续测定籽粒含水率（MC）、含水量（M）、干重（DW）与鲜重（FW）的动态变化,建立这些指标与授粉后积温（T）之间的回归方程,以此明确籽粒脱水和灌浆特征,并结合籽粒脱水、灌浆参数的相关分析结果,探讨这两个过程的关系。结果 玉米籽粒含水率、含水量、干重及鲜重的动态变化与授粉后积温均有极显著的非线性关系。22个参试玉米品种籽粒含水率与授粉后积温的关系符合Logistic Power模型。授粉后,参试品种含水率降至28%需要积温1 126—1 646℃·d,平均1 357℃·d;含水率降至25%需要积温1 218—1 810℃·d,平均1 480℃·d。综合分析籽粒干物质和含水量的变化动态,籽粒含水率变化可分为两个阶段。第一个阶段从籽粒建成至线性灌浆期结束为止,干物质的快速积累是含水率快速下降的主导因素;第二阶段自线性灌浆期结束至籽粒收获,含水率下降的主导因素转化为籽粒水分的持续散失。相关分析显示,玉米灌浆期天数、积温与生理成熟期籽粒含水率在2015年达到极显著负相关,2016年相关性不显著;不同品种生理成熟前、后及总脱水速率与灌浆速率之间相关性不显著。结论 籽粒含水率与授粉后积温建立的Logistic Power回归模型具有良好的预测稳定性。籽粒含水率的变化由籽粒灌浆和籽粒脱水两个关键因素分阶段主导,评价适宜机械粒收的品种,不仅要注意籽粒灌浆特性和熟期,还要关注籽粒脱水特性的选择。
Li L L, Ming B, Gao S, Xie R Z, Hou P, Wang K R, Li S K . Study on grain dehydration characters of summer maize and its relationship with grain filling
Sci Agric Sin, 2018,51:1878-1889 (in Chinese with English abstract).
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2018.10.007URL [本文引用: 1]
目的 当前,玉米收获期籽粒含水率普遍偏高,限制了中国机械粒收技术的推广应用。玉米籽粒授粉后,灌浆与脱水过程相伴,但二者之间的关系并不明确,本研究通过对不同玉米品种籽粒脱水和灌浆过程的系统观测,明确其籽粒脱水和灌浆特征,探讨二者间的关系,为适宜机械粒收品种的选育和推广提供支持。方法 试验于2015—2016年在河南新乡进行,累计选用22个供试玉米品种,统一授粉。2015年自授粉后26 d开始至11月14日止、2016年自授粉后11 d开始至10月17日止,连续测定籽粒含水率（MC）、含水量（M）、干重（DW）与鲜重（FW）的动态变化,建立这些指标与授粉后积温（T）之间的回归方程,以此明确籽粒脱水和灌浆特征,并结合籽粒脱水、灌浆参数的相关分析结果,探讨这两个过程的关系。结果 玉米籽粒含水率、含水量、干重及鲜重的动态变化与授粉后积温均有极显著的非线性关系。22个参试玉米品种籽粒含水率与授粉后积温的关系符合Logistic Power模型。授粉后,参试品种含水率降至28%需要积温1 126—1 646℃·d,平均1 357℃·d;含水率降至25%需要积温1 218—1 810℃·d,平均1 480℃·d。综合分析籽粒干物质和含水量的变化动态,籽粒含水率变化可分为两个阶段。第一个阶段从籽粒建成至线性灌浆期结束为止,干物质的快速积累是含水率快速下降的主导因素;第二阶段自线性灌浆期结束至籽粒收获,含水率下降的主导因素转化为籽粒水分的持续散失。相关分析显示,玉米灌浆期天数、积温与生理成熟期籽粒含水率在2015年达到极显著负相关,2016年相关性不显著;不同品种生理成熟前、后及总脱水速率与灌浆速率之间相关性不显著。结论 籽粒含水率与授粉后积温建立的Logistic Power回归模型具有良好的预测稳定性。籽粒含水率的变化由籽粒灌浆和籽粒脱水两个关键因素分阶段主导,评价适宜机械粒收的品种,不仅要注意籽粒灌浆特性和熟期,还要关注籽粒脱水特性的选择。

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在微机控制的电子拉压试验机上,对辽北主栽玉米品种东单0号和富油1号的玉米种子籽粒进行了剪切破碎的试验研究,分析了在不同作用力、不同含水率下的玉米籽粒剪切特性.试验结果表明:玉米籽粒在不同侧面、不同方向加载的剪切力有显著差异;含水率不同时,剪切破碎载荷也不同,其原因与玉米籽粒的内部结构、玉米籽粒的形状等因素有关.研究成果对进一步研究玉米籽粒的力学特性、破碎机理、设计新型玉米粉碎机有重要的意义.
Zhang Y L, Gao L X, Liu H L, Li X P . Experimental study on corn kernel shear crash
J Agric Mech Res, 2007, (5):136-138 (in Chinese).
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在微机控制的电子拉压试验机上,对辽北主栽玉米品种东单0号和富油1号的玉米种子籽粒进行了剪切破碎的试验研究,分析了在不同作用力、不同含水率下的玉米籽粒剪切特性.试验结果表明:玉米籽粒在不同侧面、不同方向加载的剪切力有显著差异;含水率不同时,剪切破碎载荷也不同,其原因与玉米籽粒的内部结构、玉米籽粒的形状等因素有关.研究成果对进一步研究玉米籽粒的力学特性、破碎机理、设计新型玉米粉碎机有重要的意义.

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[37] 袁月明, 栾玉振 . 玉米籽粒力学性质的试验研究
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[本文引用: 1]

[38] 李心平, 高连兴, 马福丽 . 玉米种子脱粒特性的试验研究
农机化研究, 2007, (2):156-158.
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为了解决玉米种子脱粒过程中存在的玉米种子机械损伤大的问题,了解机械对玉米种子的作用机理,进而为新型低损伤玉米种子脱粒机的研制提供技术依据,通过在各种施力状态下玉米种子的冲击试验,获得了玉米种子在不同施力位置和不同施力方向下的脱粒性质.结果表明:在同一水分级下,冲击力的作用方向是影响玉米种子脱粒效果的主导因素,冲击力的作用部位对其也有重要影响.
Li X P, Gao L X, Ma F L . Experimental research of seed corn on the threshing property
J Agric Mech Res, 2007, (2):156-158 (in Chinese).
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为了解决玉米种子脱粒过程中存在的玉米种子机械损伤大的问题,了解机械对玉米种子的作用机理,进而为新型低损伤玉米种子脱粒机的研制提供技术依据,通过在各种施力状态下玉米种子的冲击试验,获得了玉米种子在不同施力位置和不同施力方向下的脱粒性质.结果表明:在同一水分级下,冲击力的作用方向是影响玉米种子脱粒效果的主导因素,冲击力的作用部位对其也有重要影响.