李樹巖, 任麗偉, 劉天學(xué), 張億博, 張明珠

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黃淮海夏玉米籽粒機收適宜光溫指標(biāo)研究*

李樹巖1, 任麗偉2, 劉天學(xué)3**, 張億博2, 張明珠2

(1. 中國氣象局· 河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室/河南省氣象科學(xué)研究所 鄭州 450003; 2. 鶴壁市氣象局鶴壁 458030; 3. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 鄭州 450002)

機械粒收技術(shù)是現(xiàn)代玉米生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù), 籽粒機收率低已成為黃淮海夏玉米全程機械化生產(chǎn)的主要限制因素。籽粒含水量是決定能否機械粒收的關(guān)鍵指標(biāo), 但直接測定籽粒含水量工作量繁重, 取樣誤差因素多, 破壞性大。利用生理成熟后籽粒脫水速率與光溫條件的擬合關(guān)系, 通過建立不同品種達(dá)到機收標(biāo)準(zhǔn)所需光溫指標(biāo)來反推籽粒含水量, 間接實現(xiàn)對籽粒含水量的動態(tài)監(jiān)測, 指導(dǎo)適時機收, 可克服上述缺點, 為促進(jìn)夏玉米機械粒收技術(shù)發(fā)展, 指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮重要作用。本研究選擇24個鶴壁主要種植玉米品種為供試材料, 采取統(tǒng)一授粉, 每隔3 d連續(xù)測定籽粒含水量變化。利用播種至收獲期積溫和乳熟至收獲期日照時數(shù)與不同時期籽粒含水量進(jìn)行回歸分析, 建立各品種擬合方程, 以籽粒含水量達(dá)到28%為適宜機收的閾值, 推算相應(yīng)的光溫指標(biāo)。研究結(jié)果表明, 除‘新單38’外, 籽粒含水量均表現(xiàn)為果穗上部<果穗中部<果穗下部, ‘先玉335’、‘登海701’、‘德單5號’和‘新單61’果穗上中下各部分的籽粒含水量差別較大。各品種達(dá)到適宜機收標(biāo)準(zhǔn)時所需播種到收獲期積溫在2 941~3 147 ℃?d范圍內(nèi)變化, 所需乳熟至收獲期日照時數(shù)為179~235 h。將各品種光溫指標(biāo)分別排序, 光照和積溫確定的品種位次較一致。經(jīng)檢驗各品種達(dá)到機收標(biāo)準(zhǔn)的光溫指標(biāo)與收獲期籽粒含水量呈極顯著正相關(guān), 表明研究建立的光溫指標(biāo)能準(zhǔn)確反映各品種籽粒含水量的變化, 可用來指導(dǎo)機收。根據(jù)各品種光溫指標(biāo)大小, ‘新單65’、‘新單68’、‘登海618’、‘新單38’、‘隆平206’、‘登海3號’、‘先玉335’和‘新單80’等品種達(dá)到機收標(biāo)準(zhǔn)所需的光溫條件較少, 更適宜籽粒機收; ‘豫禾988’、‘鄭單958’、‘登海662’、‘登海518’、‘新單66’、‘登海605’、‘德單5號’和‘益豐29’, 成熟后脫水較慢, 相對而言較不適宜籽粒機收。

黃淮海; 夏玉米; 籽粒機收; 籽粒含水量; 光溫指標(biāo)

玉米()是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料和新興的能源作物。隨著國內(nèi)外對玉米消費需求的剛性增長, 玉米種植面積和產(chǎn)量全面超過水稻(), 成為我國第一大糧食作物。近年來, 我國玉米生產(chǎn)的機械化水平提高較快, 機械播種率達(dá)80%, 但機械收獲率仍處于較低水平, 且以摘穗為主, 直接粒收比例不足5%, 且主要分布在新疆、黑龍江和內(nèi)蒙古東北部玉米產(chǎn)區(qū)[1]。黃淮海平原夏播玉米區(qū)是我國最大的玉米集中產(chǎn)區(qū), 種植面積占全國39%左右, 總產(chǎn)占39%左右[2]。隨著土地流轉(zhuǎn)和規(guī)模化種植的推進(jìn), 玉米機收尤其是籽粒機收率低已成為黃淮海夏玉米全程機械化生產(chǎn)的主要限制因素。作為黃淮海夏玉米的核心區(qū), 河南省2014年農(nóng)作物耕種收綜合機械化作業(yè)率達(dá)76.3%, 而玉米機收率僅為68.3%[3]。

已有研究表明, 籽粒含水量是影響玉米籽粒機收的主要因素[4-6], 不僅影響機械收獲質(zhì)量, 還影響玉米品質(zhì)[7-9]。因此, 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以籽粒含水量作為適宜機收判定指標(biāo), 但對適宜機收的籽粒含水量標(biāo)準(zhǔn)研究結(jié)果不完全一致[5,10-11]。農(nóng)業(yè)部制定的黃淮海地區(qū)機收籽粒標(biāo)準(zhǔn)為收獲時水分<28%, 破損率<8%[12]。在現(xiàn)有生產(chǎn)中, 玉米粒收之前通常采用脫粒、破粒測量含水量的方法, 以確定是否適宜粒收。但由于玉米種植面積較大, 需要挑選多個分塊、多組取樣進(jìn)行含水量測量, 取樣量大, 樣本的代表性也容易受人為因素干擾。另外, 籽粒含水量是動態(tài)變化過程, 很難只通過一次測量就能及時、準(zhǔn)確地判斷適宜機收的時間。因此, 通過測定籽粒含水量方式工作量大、勞動強度高, 測量過程中對玉米植株產(chǎn)生的破壞性大, 測量后的破碎籽粒往往隨意丟棄, 也造成資源浪費, 限制了我國玉米機械粒收技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

籽粒含水量與籽粒生理成熟后的脫水速率密切相關(guān)[13-16], 品種間差異顯著[17-19], 除受其自身生物學(xué)特性限制外, 與溫度、日輻射、空氣濕度、風(fēng)速和降雨等有關(guān), 與環(huán)境水分的飽和虧缺高度相關(guān)[20-21]。溫度是影響籽粒脫水速率的首要環(huán)境因子, 低溫會延長籽粒灌漿期, 高溫則縮短籽粒灌漿期[22-23], 當(dāng)日平均氣溫由25 ℃增加到32 ℃時, 隨日均溫增高, 籽粒灌漿速率加快, 利于籽粒快速脫水[24]。因此, 本文利用生理成熟后籽粒脫水速率與光溫條件的定量關(guān)系, 通過建立不同品種達(dá)到機收標(biāo)準(zhǔn)所需光溫指標(biāo)反推籽粒含水量, 實現(xiàn)對籽粒含水量的動態(tài)監(jiān)測, 指導(dǎo)適時機械粒收。這對提高玉米產(chǎn)量、品質(zhì)和機械化生產(chǎn)水平, 實現(xiàn)玉米高產(chǎn)高效協(xié)同發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

2015—2016年連續(xù)兩個生長季在河南省鶴壁市農(nóng)業(yè)氣象試驗站(114.32°E, 35.72°N)開展田間試驗。試驗地前茬為冬小麥(), 土壤類型為黃棕壤, 0~20 cm土層土壤含有機質(zhì)含量10.6 g×kg-1、全氮1.09 g×kg-1、堿解氮76.8 mg×kg-1、速效磷31.6 mg×kg-1、速效鉀79.5 mg×kg-1。

根據(jù)品種審定結(jié)果, 選擇中熟性玉米品種為試驗材料, 其夏播生育期為96~102 d, 表1按生育期由短到長進(jìn)行排序。由于2015年部分品種產(chǎn)量偏低, 不耐蟲、病害, 與當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件不太適應(yīng), 2016年對品種進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。每年均為17個品種, 其中有10個共同品種, 兩年共計24個品種。

表1 2015年和2016年供試的玉米品種

加粗品種為兩年共有品種。Varieties with bold font names were common varieties in two years.

各品種3個重復(fù)小區(qū), 每試驗小區(qū)面積2 m′8 m, 間隔1 m。播種期與當(dāng)?shù)卮筇锉３忠恢? 播前根據(jù)土壤濕度進(jìn)行適當(dāng)灌溉保證全苗。播種時底施氮磷鉀(28-6-6)復(fù)合肥750 kg×hm-2。三葉期定苗, 密度為67 500株×hm-2, 開花期統(tǒng)一授粉。2015年5月30日播種, 8月24日前后進(jìn)入乳熟期, 9月28日進(jìn)入成熟期; 2016年6月11日播種, 8月26日前后進(jìn)入乳熟期, 9月24日進(jìn)入成熟期。

1.2 籽粒含水量測定

在果穗中部籽粒乳線占籽粒一半時開始測定籽粒含水量, 每隔3 d取樣一次。每個重復(fù)小區(qū)取代表性的2穗, 果穗按穗長劃分為上、中、下3等份, 每部分取20粒分別測定籽粒含水量。含水量測定方法為先稱取鮮重, 之后放入烘箱內(nèi), 將溫度設(shè)定在105 ℃殺青, 維持在70~80 ℃烘烤8~12 h后進(jìn)行第一次稱重, 以后每小時稱重1次, 當(dāng)樣本前后兩次重量差≤5‰, 稱取干重。

籽粒含水量=(鮮重-干重)/鮮重×100% (1)

2015年9月23日開始取樣, 所有品種均取樣測定5次; 2016年對取樣方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整, 自9月18日開始取樣, 所有品種先取樣測定4次, 第4次取樣后如部分品種籽粒含水量仍大于28%, 再補取1次。

采用公式(2)計算籽粒脫水速率:

脫水速率=(第一次測定含水量?最后一次測定含水量)/間隔日數(shù) (2)

1.3 夏玉米生長季氣象條件

統(tǒng)計2015年和2016年夏玉米生長季氣象條件及同期歷史常年值, 包括5—10月份積溫、平均氣溫、降水量和日照時數(shù)。氣象數(shù)據(jù)來源于鶴壁市地面氣象觀測站, 與試驗田相距200 m。如表2所示, 2年試驗季熱量條件均高于常年值, 且2016年熱量條件較2015年偏高, 因此雖然2016年夏玉米晚播12 d但成熟期卻提前了4 d; 2016年6、7月份降水量較2015年明顯偏多, 尤其是7月份達(dá)306.9 mm, 較常年值也偏多1倍; 2015年日照時數(shù)較常年值偏低, 2016年略偏高。

1.4 統(tǒng)計分析

應(yīng)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析, 利用Microsoft Excel 2010作圖, 兩年度的數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗比較, 采用Duncan’s檢驗進(jìn)行處理間多重比較。由檢驗結(jié)果可知, 兩年相同品種的產(chǎn)量水平差異顯著(<0.05), 因此兩年試驗結(jié)果分別進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.5 光溫指標(biāo)構(gòu)建

積溫是影響生育進(jìn)程的最主要因子, 生育進(jìn)程快慢直接決定玉米是否成熟及進(jìn)入籽粒脫水階段。因此溫度指標(biāo)從播種開始計算, 是主導(dǎo)指標(biāo)。相對于積溫指標(biāo), 光照因子主要通過光周期效應(yīng)影響生長發(fā)育, 供試品種間差異很小, 且光照對于籽粒脫水速率的影響主要體現(xiàn)在灌漿后期, 因此光照指標(biāo)選擇從乳熟開始計算, 是輔助指標(biāo)。統(tǒng)計兩個年度播種至取樣時間的累積積溫和乳熟至取樣時間的累積日照時數(shù), 與籽粒含水量動態(tài)做多項式擬合分析, 建立相應(yīng)的光溫指標(biāo)方程。經(jīng)檢驗, 部分品種采用二次多項式擬合較直線擬合能顯著提升擬合精度, 而三次及以上多項式對擬合精度改善不明顯, 因此采用二次多項式建立擬合方程。通過文獻(xiàn)查閱等方式, 確定以籽粒含水量低于28%為適宜籽粒機收的指標(biāo)[12], 以此作為閾值代入擬合方程, 計算不同品種籽粒含水量達(dá)到28%時的積溫和光照指標(biāo)。

知識工程(KBE)技術(shù)是一種面向工程開發(fā)全過程的設(shè)計方法[2]。企業(yè)發(fā)展實現(xiàn)信息化進(jìn)程，KBE技術(shù)是不可或缺的前進(jìn)動力，其可以在設(shè)計、制造生產(chǎn)和維護(hù)階段得到應(yīng)用，從而提升企業(yè)競爭力。

表2 2015—2016年夏玉米試驗季各月的氣象條件

2 結(jié)果與分析

2.1 夏玉米收獲期前后籽粒含水量變化

2.1.1 果穗不同部位籽粒含水量動態(tài)變化

對所有品種果穗上、中、下3部分籽粒含水量的動態(tài)變化進(jìn)行分析, 除‘新單38’外, 籽粒含水量均表現(xiàn)為上部<中部<下部, ‘新單38號’是下部的籽粒含水量較低?！扔?35’、‘登海701’、‘德單5號’和‘新單61’(圖略)上中下部分的籽粒含水量差別較大, 其他品種果穗不同部位的籽粒含水量差異不明顯, 如‘浚單20’、‘鄭單958’和‘隆平206’等。圖1僅列出2015年和2016年共有夏玉米品種籽粒含水量的動態(tài)變化。

統(tǒng)計分析兩年共有的10個品種果穗不同部位籽粒脫水速率, 如圖2所示?！ズ?88’、‘浚單29’、‘登海701’、‘偉科702’和‘隆平206’各部位籽粒脫水速率沒有顯著性差異, 且兩年變化一致?！?0’(2015年)、‘先玉335’、‘德單5號’上部脫水速率顯著大于中部或下部, ‘新單38’和‘鄭單958’不同部位脫水速率差異性兩年結(jié)果不太一致, 但都是下部脫水速率最快。

2.1.2 不同品種收獲期籽粒含水量比較

2015年以第5次取樣結(jié)果為依據(jù), 2016年以第4次取樣結(jié)果為依據(jù), 比較各品種收獲期籽粒含水量差異, 如表3所示。2015年所有供試品種中, 收獲期籽粒含水量‘登海605’、‘德單5號’顯著高于‘鄭單958’、‘登海701’、‘新單38’、‘先玉335’和‘新單80’。2016年‘浚單20’、‘鄭單958’、‘豫禾988’、‘德單5號’和‘浚單29’籽粒含水量較高, 顯著高于‘先玉335’、‘新單38’、‘登海518’、‘隆平 206’、‘登海3號’、‘新單65’和‘新單68’, 并且‘新單65’和‘新單68’的籽粒含水量顯著低于其他品種。

2.2 夏玉米籽粒機收適宜光溫指標(biāo)構(gòu)建

2.2.1 積溫指標(biāo)

夏玉米籽粒含水量變化與播種后積溫有顯著的相關(guān)性, 積溫值越高, 籽粒含水量越低, 即籽粒含水量隨著發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)不斷降低。建立各品種的積溫與籽粒含水量的擬合方程如表4所示, 各品種的擬合方程均通過0.01的顯著性檢驗。

圖1 2015年和2016年共有夏玉米品種乳線占籽粒一半后果穗不同部位籽粒含水量的動態(tài)變化

圖2 2015年和2016年共有夏玉米品種果穗上、中、下部位籽粒脫水速率

U、M、L分別代表果穗的上、中、下部位。不同小寫字母表示同一品種不同部位間差異顯著(<0.05)。U, M, L mean the upper, middle and lower parts of ear. Different lowercase letters in the same variety mean significant differences at 0.05 level.

表3 2015年和2016年不同夏玉米品種收獲期籽粒含水量比較

同列不同小寫字母表示品種間差異顯著(<0.05)。Different lowercase letters in the same column mean significant differences at 0.05 level.

表4 不同夏玉米品種播種后積溫(x)與籽粒含水量(y)的擬合方程

**表示通過0.01顯著性檢驗。** means significance at 0.01 level.

表5 不同夏玉米品種籽粒機收的適宜積溫指標(biāo)

2.2.2 光照指標(biāo)

根據(jù)乳熟后累積日照時數(shù)和相應(yīng)取樣時段的籽粒含水量, 進(jìn)行二次多項式擬合。籽粒含水量隨著發(fā)育進(jìn)程的推進(jìn)不斷降低, 累積日照時數(shù)越高, 籽粒含水量越低。建立的擬合方程如表6所示。各品種的二次多項式擬合方程2除‘登海518’和‘偉科702’兩個品種通過0.05顯著性檢驗外, 其他品種均達(dá)到0.01的極顯著水平, 表明方程的擬合效果很好。

以籽粒含水量達(dá)到28%作為適宜機收指標(biāo)閾值, 代入擬合方程, 計算不同品種適宜籽粒機收的光照指標(biāo), 結(jié)果如表7所示。各品種達(dá)到適宜籽粒機收標(biāo)準(zhǔn)時所需日照時數(shù)為乳熟后179~235 h, 約58%的品種光照指標(biāo)集中在220~230 h范圍, 表明各品種光照指標(biāo)的差異較小。其中‘新單65’達(dá)到適宜籽粒機收標(biāo)準(zhǔn)時所需日照時數(shù)最少, ‘新單68’、‘登海618’、‘新單38’、‘隆平206’、‘登海3號’、‘先玉335’和‘新單80’所需的日照時數(shù)較少, 在220 h以下, ‘登海662’和‘新單66’所需光照時數(shù)較多, ‘登海605’所需日照時數(shù)最多。

2.2.3 光溫指標(biāo)一致性分析

將擬合確定的光照指標(biāo)與積溫指標(biāo)分別按升序排序, 在脫水速率較快的前10個品種中, 有8個品種重復(fù)出現(xiàn), 分別為‘新單65’、‘新單68’、‘登海618’、‘新單38’、‘隆平206’、‘登海3號’、‘先玉335’和‘新單80’。在脫水速率較慢的10個品種中也有8個品種重復(fù)出現(xiàn), 分別為‘豫禾988’、‘鄭單958’、‘登海662’、‘登海518’、‘新單66’、‘登海605’、‘德單5號’和‘益豐29’, 分析結(jié)果表明光照指標(biāo)與積溫指標(biāo)品種排序趨勢較一致。

2.3 夏玉米籽粒機收適宜光溫指標(biāo)檢驗

利用收獲期籽粒含水量與所構(gòu)建的光溫指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析, 結(jié)果如表8所示。收獲期籽粒含水量與全生育期積溫和乳熟后累積日照時數(shù)呈顯著(<0.01)正相關(guān), 收獲期籽粒含水量較低的品種需要較少的積溫和光照就能達(dá)到適宜籽粒機收的標(biāo)準(zhǔn)。

另由檢驗可知, 由于供試品種均為中熟, 生育期在96~102 d, 差別較小, 光溫指標(biāo)與品種熟性沒有顯著相關(guān)性。

3 結(jié)論與討論

本研究表明, 夏玉米生理成熟后果穗上、中、下各部分籽粒含水量除‘新單38’外均表現(xiàn)為上部<中部<下部。脫水速率‘豫禾988’、‘浚單29’、‘登海701’、‘偉科702’和‘隆平206’各部位間沒有顯著差異, 且兩年變化一致。‘浚單20’(2015年)、‘先玉335’、‘德單5號’上部脫水速率顯著大于中部或下部。根據(jù)24個品種兩年脫水速率測定及其與生育期內(nèi)氣象條件的關(guān)系建立了夏玉米適宜機收光溫指標(biāo), 不同品種光照指標(biāo)為乳熟期至收獲期日照時數(shù)179~235 h, 積溫指標(biāo)為播種期到收獲期積溫2 941~3 147 ℃×d, 符合以上指標(biāo)的品種適宜當(dāng)?shù)刈蚜C收。根據(jù)光溫指標(biāo)共同的品種排序確定了‘新單65’、‘新單68’、‘登海618’、‘新單38’、‘隆平206’、‘登海3號’、‘先玉335’和‘新單80’為成熟后籽粒脫水較快適宜籽粒機收品種; ‘豫禾988’、‘鄭單958’、‘登海662’、‘登海518’、‘新單66’、‘登海605’、‘德單5號’和‘益豐29’成熟后籽粒脫水較慢, 相對而言為不適宜籽粒機收品種。

表6 不同夏玉米品種乳熟后累積日照時數(shù)(x)與籽粒含水量(y)擬合方程

**和*分別表示通過0.01和0.05顯著性檢驗。** and * mean significance at 0.01 and 0.05 levels, respectively.

表7 不同夏玉米品種籽粒機收適宜光照指標(biāo)

表8 夏玉米收獲期籽粒含水量與光溫指標(biāo)相關(guān)性

**表示通過0.01顯著性檢驗。** means significance at 0.01 level.

本研究旨在通過直接觀測光溫氣象條件, 間接、動態(tài)地監(jiān)測夏玉米生理成熟后的籽粒脫水情況, 判定達(dá)到適宜籽粒機收的時機, 類似的技術(shù)方法在前人研究中尚鮮見報道。因此, 研究思路和光溫指標(biāo)的建立方法可以為其他區(qū)域及品種的指標(biāo)推算提供參考。

作物生長發(fā)育首先有熱量條件保證, 達(dá)到一定的溫度累積值才能成熟, 達(dá)到生理成熟后才考慮籽粒脫水速率及含水量是否達(dá)到機收標(biāo)準(zhǔn), 而且研究建立的積溫指標(biāo)為播種后開始計算, 在實際生產(chǎn)中更便于應(yīng)用, 因此作為主導(dǎo)指標(biāo)。光照條件主要通過光周期影響玉米生長發(fā)育, 是在熱量條件滿足情況下的輔助指標(biāo), 而且光照指標(biāo)應(yīng)用時先要確定一個較準(zhǔn)確的乳熟日期, 增加了累積日照計算的誤差來源, 因此在指導(dǎo)玉米籽粒機收時建議以積溫指標(biāo)為主, 光照指標(biāo)為參考。

探討玉米籽粒機收所需的光溫指標(biāo), 要與當(dāng)?shù)氐姆N植制度緊密相連, 小麥/玉米一年兩作是黃淮海地區(qū)的主體種植模式, 光熱資源限制和農(nóng)作時間短是該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要矛盾[5]。黃淮海地區(qū)玉米生育期短, 雨熱同季, 環(huán)境復(fù)雜, 病蟲害及自然災(zāi)害都比較嚴(yán)重[25], 要求主栽品種既要保證較高產(chǎn)量和優(yōu)良的抗性, 又能實現(xiàn)快速灌漿脫水, 才能滿足機械化生產(chǎn)的需求。已有研究表明玉米籽粒脫水速率具有較強的遺傳與環(huán)境互作效應(yīng)[26], 籽粒含水率與玉米生長季熱量單位呈顯著相關(guān)[27], 與本文研究結(jié)論一致, 也是本研究光溫指標(biāo)建立的理論基礎(chǔ)?？赏ㄟ^氣象條件觀測, 推算當(dāng)?shù)毓鉁貤l件, 參考本文研究結(jié)果進(jìn)行籽粒機收適宜品種篩選, 適時推遲夏玉米收獲不僅籽粒含水量低、收獲質(zhì)量高, 且不會造成產(chǎn)量損失[28], 也符合“玉米適時晚收”增產(chǎn)的方向。本研究結(jié)果也表明通過選擇適宜的品種和收獲時期, 黃淮海夏玉米區(qū)光熱條件可以滿足機械收獲籽粒的需求。

影響籽粒脫水快慢的環(huán)境因素除溫度和光照外,還受多種氣象因子共同作用, 如風(fēng)速、空氣濕度、土壤濕度等。因此, 綜合考慮多種環(huán)境要素, 建立農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)指標(biāo), 將對夏玉米籽粒機收提供更精準(zhǔn)的理論指導(dǎo)。

本文側(cè)重于研究各個品種達(dá)到機收標(biāo)準(zhǔn)時所需的光照和熱量條件, 建立的光溫指標(biāo)能反映品種自身特性, 雖然只在鶴壁單點開展試驗研究, 但在大氣候背景相似的情況下(黃淮海地區(qū)), 指標(biāo)仍具有參考性。如機收光溫指標(biāo)在實際應(yīng)用中可根據(jù)當(dāng)?shù)叵挠衩卓缮L日數(shù), 計算播種到收獲的積溫值, 與表5不同品種適宜機收積溫指標(biāo)進(jìn)行比較, 確定適宜種植的機收品種。但受條件所限, 試驗僅在單點進(jìn)行了兩年觀測, 供試品種有限且部分品種只有1年觀測數(shù)據(jù), 受氣候條件、栽培管理等差異性影響, 篩選的品種和指標(biāo)的準(zhǔn)確性仍需在全省乃至整個黃淮夏玉米種植區(qū)做進(jìn)一步驗證。

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Suitable sunshine and temperature for mechanical grain harvesting of summer maize in the Huang-Huai-Hai Plain*

LI Shuyan1, REN Liwei2, LIU Tianxue3**, ZHANG Yibo2, ZHANG Mingzhu2

(1. China Meteorological Administration ? Henan Province Key Laboratory of Agrometeorological Safeguard and Applied Technique / Henan Institute of Meteorological Sciences, Zhengzhou 450003, China; 2. Hebi Meteorological Bureau, Hebi 458030, China; 3. Henan Agriculture University, Zhengzhou 450002, China)

Mechanical grain harvest is a key technology in modern maize production. Low percent of mechanical harvest is the factor limiting fully mechanized production of summer maize in the Huang-Huai-Hai Plain. Grain moisture content is the key index of mechanical grain harvest, but measurement of grain moisture content is tedious and complicated, prone to error and destruction while sampling. Grain moisture content is closely related to weather conditions. Based on the relationship among dehydration rate after physiological maturity, sunshine duration and accumulated temperature, grain moisture can indirectly be calculated. Thus building sunshine and temperature indexes for the suitability of mechanical grain reaping of different varieties can overcome the above shortcomings. It also can guide timely mechanical harvest and promote the development of mechanical grain harvest technology. In 2015 and 2016, 24 main cultivated cultivars in the Agro-meteorological Experiment Station of Chinese Meteorological Administration in Hebi City, Henan Province were investigated. Controlled pollination was used in every cultivar. Grain weight and moisture content were measured every third day after milk line reached half kernels of middle ear grains. The accumulated temperature from sowing to sampling and sunshine duration from milking stage to sampling were set as the independent variables, and grain water content in different times as dependent variables for regression analysis. And the regression equations were validated by test of significance. The sunshine and temperature indexes suitable for mechanical grain harvest of different varieties were calculated based on the threshold value of 28% grain moisture content by fitting the equations. The results showed that the order of grain moisture content in the same ear was upper part < middle part < lower part for all the tested varieties, except ‘Xindan 38’. The grain moisture content in different parts of ear differed greatly in ‘Xianyu 335’, ‘Denghai 701’, ‘Dedan 5’ and ‘Xindan 61’. The suitable accumulated temperature from sowing to harvest was 2 941–3 147 ℃?d and the suitable sunshine duration during milking stage to harvest stage was 179–235 h for mechanical grain harvesting of different varieties of summer maize. Sunshine duration and accumulated temperature were sorted from small to big, which showed a good consistency of variety order between temperature index and sunshine index.-test showed that sunshine duration and accumulated temperature were significantly positively correlated with grain moisture content at harvest (< 0.01). This indicated that sunshine and temperature indexes established in the study accurately reflected the changes in grain moisture content in each variety, and could be used to guide mechanical grain harvest. Base on sunshine and temperature indexes, ‘Xindan 65’, ‘Xindan 68’, ‘Denghai 618’, ‘Xindan 38’, ‘Longping 206’, ‘Denghai 3’, ‘Xianyu 335’ and ‘Xindan 80’ varieties needed less accumulated temperature and sunshine duration to meet mechanization standards and therefore more appropriate for mechanical grain harvest. However, ‘Yuhe 998’, ‘Zhengdan 958’, ‘Denghai 662’, ‘Denghai 518’, ‘Xindan 66’, ‘Denghai 605’, ‘Dedan 5’ and ‘Yifeng 29’ varieties had slower dehydration rates after maturity and therefore relatively less suitable for mechanical grain harvest.

Huang-Huai-Hai Plain; Summer maize; Mechanical grain harvest; Grain moisture content; Sunshine and temperature indexes

, E-mail: 13783605978@163.com

Jan. 15, 2018;

Apr. 25, 2018

S372

A

1671-3990(2018)08-1149-10

10.13930/j.cnki.cjea.180072

* 中國氣象局·河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點開放實驗室開放研究基金項目(AMF201502)和國家重點研發(fā)計劃(2017YFD0301101)資助

劉天學(xué), 主要研究方向為玉米高產(chǎn)栽培。E-mail: 13783605978@163.com 李樹巖, 主要從事農(nóng)業(yè)氣象方面研究。E-mail: lsy_126com@126.com

2018-01-15

2018-04-25

* The study was supported by the Open Research Fund of China Meteorological Administration and Henan Key Laboratory of Agrometeorological Safeguard and Applied Technique (AMF201502) and the National Key Research and Development Program of China (2017YFD0301101).

李樹巖, 任麗偉, 劉天學(xué), 張億博, 張明珠. 黃淮海夏玉米籽粒機收適宜光溫指標(biāo)研究[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2018, 26(8): 1149-1158

LI S Y, REN L W, LIU T X, ZHANG Y B, ZHANG M Z. Suitable sunshine and temperature for mechanical grain harvesting of summer maize in the Huang-Huai-Hai Plain[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(8): 1149-1158