夏玉米籽粒含水率对机械粒收质量的影响

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

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

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= 0.0682–2.743+31.09 (2= 0.79**,= 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= 0.0158e0.1111x(2= 0.66**,= 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= 0.0062–0.236+3.479 (2= 0.42**,= 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= 2578.7645/2.2453(2= 0.35**,= 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。

玉米; 机械粒收; 收获质量; 破碎率; 杂质率

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[5-7]。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[8-11]。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[21-24]。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。

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。

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。

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。

表1 2015年和2017年参试品种

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%。

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。

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.

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2 2015年分期收获玉米破碎率和杂质率变化

处理同图1。Figure notes are the same as those given in Fig. 1.

图3 2017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。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= 0.0682–2.743+ 31.09 (2= 0.79**,= 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= 0.0158e0.1111x(2= 0.66**,= 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= 0.0062–0.236+3.479 (2= 0.42**,= 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= 2578.7645/2.2453(2= 0.35**,= 140), 当含水率低于16.15%之后, 落穗率将超过5% (图4)。

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。

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)

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= 0.03722– 1.483+ 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= 0.0682–2.743+31.09 (2= 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[21-23]。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[31-33]。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。

表2 三组籽粒含水率相近玉米品种收获质量方差分析(2017)

*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)。

*, **: 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).

表3 玉米品种间收获质量方差分析(2017)

*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)。

*, **: 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).

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= 0.0682– 2.743+ 31.09模型, 杂质率与籽粒含水率的关系符合= 0.0158e0.1111x模型, 落粒率与籽粒含水率的关系符合= 0.0062– 0.236+ 3.479模型, 落穗率与籽粒含水率的关系符合= 2578.7645/2.2453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。

[1] 国家质量监督检验检疫总局和国家标准化委员会. 玉米收获机械技术条件. GB/T 21961-2008, 2008 People’s Republic of China National Standard. Technical Requirements for Maize Combine Harvester. GB/T 21961-2008, 2008 (in Chinese)

[2] 国家质量监督检验检疫总局和国家标准化委员会. 玉米收获机械技术条件. GB/T 21962-2008, 2008 People’s Republic of China National Standard. Technical Requirements for Maize Combine Harvester. GB/T 21962-2008, 2008 (in Chinese)

[3] 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 People’s Republic of China National Standard. Maize. GB1353- 2009, 2009 (in Chinese)

[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 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., 2017, 50: 2036–2043 (in Chinese with English abstract)

[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 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., 2017, (2): 76–80 (in Chinese with English abstract)

[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 Wang K R, Li S K. Progresses in research on grain broken rate by mechanical grain harvesting., 2017, 50: 2018–2026 (in Chinese with English abstract)

[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 Wang K R, Li S K. Analysis of influencing factors on kernel dehydration rate of maize hybrids., 2017, 50: 2027–2035 (in Chinese with English abstract)

[8] Waelti H, Buchele W F. Factors affecting corn kernel damage in combine cylinders., 1969, 12: 55–59

[9] Johnson D Q, Russell W A. Genetic variability and relationships of physical grain-quality traits in the BSSS population of maize., 1982, 22: 805–809

[10] 谢瑞芝, 雷晓鹏, 王克如, 郭银巧, 柴宗文, 侯鹏, 李少昆. 黄淮海夏玉米籽粒机械收获研究初报. 作物杂志, 2014, (2): 76–79 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., 2014, (2): 76–79 (in Chinese with English abstract)

[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 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., 2017, 50: 2044–2051 (in Chinese with English abstract)

[12] Chowdhury M H, Buchele W F. The nature of corn kernel damage inflicted in the shelling crescent of grain combines., 1978, 21: 610–614

[13] 曲宏杰. 籽粒型玉米收获机适应性的试验与研究. 山东理工大学硕士学位论文, 山东淄博, 2013 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)

[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 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)

[15] 柳枫贺, 王克如, 李健, 王喜梅, 孙亚玲, 陈永生, 王玉华, 韩冬生, 李少昆. 影响玉米机械收粒质量因素的分析. 作物杂志, 2013, (4): 116–119 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., 2013, (4): 116–119 (in Chinese with English abstract)

[16] Cloninger F D, Horrocks R D, Zuber M S. Effects of harvest date, plant density, and hybrid on corn grain quality., 1975, 67: 693–695

[17] Huang H, Dan B F, Berger L L, Eckhoff S R. Harvest date influence on dry matter yield and moisture of corn and stover., 2012, 55: 593–598

[18] Hall G E, Johnson W H. Corn kernel crackage induced by mechanical shelling., 1970, 13: 51–55

[19] Plett S. Corn kernel breakage as a function of grain moisture at harvest in a prairie environment., 1994, 74: 543–544

[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 Song W T, Feng J, Hu H L. Experimental study on combine harvesting of summer corn in Beijing area., 2005, 36(5): 45–48 (in Chinese with English abstract)

[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

[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 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)

[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 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)

[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 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.2016, 24(1): 114–116 (in Chinese with English abstract)

[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 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., 2018, 44: 137–143 (in Chinese with English abstract)

[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., 1987, 3: 104–113

[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 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., 2005, 38: 59–63 (in Chinese with English abstract)

[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): 75–78Zhang F W, Zhao W Y, Han Z S, Liu J C, Yang X P, Dai F. Experimental researches on mechanical properties of corn kernels., 2010, (3): 75–78 (in Chinese with English abstract)

[29] Jennings V M. Genotypic Variability in Grain Quality of CornL. PhD Dissertation of Iowa State University, Iowa, America, 1974

[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 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., 2017, 39(4): 192–196 (in Chinese with English abstract)

[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 Li X P, Gao L X. Experimental study on breaking mechanism of kernel stem of corn seed., 2007, 23(11): 47–51 (in Chinese with English abstract)

[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 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., 2011, 42(12): 92–96 (in Chinese with English abstract)

[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 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)

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, and LI Shao-Kun*

Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Beijing 100081, China

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= 0.0682–2.743+31.09 (2= 0.79**,= 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= 0.0158e0.1111x(2= 0.66**,= 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= 0.0062–0.236+3.479 (2= 0.42**,= 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= 2578.7645/2.2453(2= 0.35**,= 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%.

Maize; Mechanical grain harvesting; Harvesting quality; Broken rate; Impurity rate

2018-01-23;

2018-06-12;

2018-07-06.

10.3724/SP.J.1006.2018.01747

通信作者(Corresponding author): 李少昆, E-mail: lishaokun@caas.cn, Tel: 010-82108891

E-mail：lilulu19910818@163.com

本研究由国家重点研发计划项目(2016YFD0300110，2016YFD0300101)，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)和中国农业科学院农业科技创新工程项目资助。

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

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180705.1439.002.html