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找准“痛点”,种业机械化应从哪里突破?
中国种子网  2018-01-12 10:44:01   来源:智种网   【

  
  内容提要

  玉米在我国农作物中有着举足轻重的地位,不仅是特别重要的粮食、饲料原料,更是应用广泛的化工原料。随着育种技术、栽培等各项技术的发展,农业机械设备的进步,玉米从种到收逐步向全程机械化作业转变。发达国家玉米收获机械的研制起始于 20世纪初,目前玉米收获已经全部实现机械化作业。

  玉米机械化收获技术是指使用玉米收获机械在田间一次完成摘穗、剥皮、果穗装车脱粒、秸秆粉碎还田或回收、籽粒烘干收获等多项作业的过程。时至今日,玉米的播种(除部分山区外)基本实现了从人工点播到机械化播种的转变,而玉米的收获也逐渐从人工收穗、人工脱粒向人工、机械协同作业的收获方式转变,而要实现玉米全机械化还存在哪些问题呢?

  耕作制度改革对玉米生产技术的影响

  玉米是我国当前农业产业竞争力的咽喉,影响下游产业的生产成本、价格与竞争力,加快玉米耕作制度转变,促进产业技术进步,提高我国玉米产业的质量、效益和竞争力,是发展我国现代农业的必然选择,其重要性、紧迫性不言而喻。

  目前,玉米耕作制度的转变方式主要集中在两个方面,一是玉米生产全程机械化,二是日益频发重发的各种自然灾害。针对这两方面问题,玉米产业体系提出了“一机两改一保障”的技术发展思路,即“以全程机械化为核心集成技术资源,带动品种改良,带动土壤改良和耕作栽培技术创新,加强病虫害防控”。从而带动适宜玉米全程机械化的新品种选育、田间机械化生产技术研发与推广。为了缓解灾害对玉米生产的影响,需要培育抗逆性强的品种,在建立大面积机械化条件下高产稳产技术的同时,加强农业基础条件建设,不断提高土壤肥力。

  我国玉米机械化收获现状

  玉米是我国粮食作物之首,机收水平正逐年提高,2015 年玉米机收比例已达到 63%,但相对于水稻机收水平的 73%、小麦  92%,仍有较大差距,且目前主要为机收果穗,直收籽粒的比例很少,仅为  3%。影响我国玉米机收发展的主要限制因素:一是品种,目前,国内玉米品种大多数生育期偏长、收获时籽粒含水量偏高、苞叶厚而紧、结穗高度不一致、后期倒伏倒折、穗轴偏软,导致收获质量差,机收损失偏高,不适宜机收籽粒作业;二是种植方式多样且互相冲突、不适宜机收作业,或作业效率低,机收损失偏高;三是农机工业基础薄弱,玉米收获机械起步较晚,技术储备不足,收获机械多以水稻、小麦收获机械改装而来,性能差,质量和可靠性不足。今后应加快轴流式玉米籽粒联合收获机研发推广。四是烘干、贮藏设备不配套。

  适应玉米机械化收获品种的选育

  适应机械化作业的玉米品种应具有籽粒芽势强、出苗快、植株矮、耐密植、站秆能力强、籽粒灌浆速度快、后期脱水快、收获时籽粒含水量低等特征。为满足玉米机械化收获的需求,在机收品种选育技术层面应注意以下几个方面:⑴早熟,缩短生育期,给玉米后期的站秆、脱水留足时间;⑵降低株高,上部叶片要少、短、窄、薄、稀,增加植株通透性,提高种植密度,达到增加单位面积籽粒产量和降低机械能耗的目的;⑶抗倒伏、倒折,抗茎腐病,成熟后田间站秆能力强,减少落穗落粒;⑷穗轴细长,苞叶少薄,长短恰到好处,后期蓬松、叶片落黄,利于后期脱水;⑸穗轴坚硬、易脱粒;⑹抗穗腐病,保证产品质量。⑺母本自交系植株结构要适应机械去雄,籽粒外形趋于圆型,以适应种子加工及高速精密播种,出花丝要快而整齐,抗逆性强,长时间保持花丝活力。⑻父本自交系要有很强的抗逆性,包括耐高温、耐旱、耐阴雨寡照等,花粉充足活力强。

  影响玉米籽粒含水量的主要因素及育种途径

  合适的籽粒含水量是机收籽粒的必备条件,一般认为籽粒含水量大于 25%,破碎率将明显提高并降低农民收益,美国大多数农场收获时的籽粒含水量在 17% 以下,考虑到烘干成本,大多数农场主宁愿推迟收获期,也要将籽粒水分将至 15% 或以下。

  降低籽粒含水量是选育机收品种的关键,而影响玉米籽粒含水量的主要因素有:(1)成熟期是影响玉米收获时籽粒水量的最主要因素。研究表明,收获时籽粒含水量与吐丝期有显着负相关,吐丝到生理成熟通常需要 55-65 天,黑胚层形成后籽粒与穗轴停止了水分和营养交换,生理成熟时籽粒通常含水 30%左右。籽粒水分从 30%降到20% 大约需要 2-3 周。育种家必须下决心选育早熟品种、缩短生育期,给玉米留足 2-3 周的站秆、脱水时间。(2)脱水速率。影响籽粒脱水速率的因素一是外界环境,包括温度、大气湿度与风速,一般生理成熟后籽粒含水量每下降 1%,需要 20-30 度的积温,当日平均温度低于10 度时,籽粒含水量几乎停止下降,黄淮海地区 10 月 11-15 日期间的日平均气温仍在 15 度以上,可以满足籽粒持续脱水的环境要求。二是品种本身特性,包括苞叶数量、厚度、长短、松紧和果穗姿态等。

  育种途径也是两个方面,一是通过品种早熟性来降低籽粒含水量,方法简单可靠、效果明显;二是选择苞叶层数少、透明、松散、苞叶长短适度、果穗成熟后自然下垂等性状来降低籽粒含水量。为此,要用好国外种质资源来改造国内种质。

  农机农艺融合关键技术

  我国玉米市场竞争力低主要表现在生产经营规模小、成本高、产品质量差(破损率高、黄曲霉毒素含量高)、效率低(大马力高效复合作业机械少,作业质量低,农机农艺融合度低)。因此,农机农艺深度融合、机械化智能化紧密配合是提高玉米市场竞争力的重要途径。第一,针对目前土壤耕层浅、抬高犁底层、活土层减少等限制玉米高产稳产的主要因素,推广秸秆还田、秋耕夏松、合理轮耕等土壤改良技术。第二,针对玉米机播质量较差,缺苗断垄,整齐度低等问题,研发大型集成化智能化作业机械,提高机械作业质量和效率,实现小麦收割与灭茬复合作业,实施玉米机械化精密播种、免耕深松、分层施肥增墒保苗一体化技术。第三,推广病虫草害机械化综合防控技术,减少农药用量和作业次数,提高综合防控效果。第四,改进耕作制度,推广小麦晚播、早收,玉米早播、晚收的“双早双晚”技术,实现全程机械化,推动玉米机械粒收。第五,选育熟期较早、穗位整齐、苞叶松散、穗柄牢固、穗轴坚实、后期抗倒伏的玉米品种。

  目前育种机械化研究现状

  作物育种是一项复杂且精密的工程,田间试验机械化能够很大程度上提高作物育种的效率和质量,从而提高粮食产量。欧洲发达国家对田间试验机械研究较早给予了足够的重视, 20 世纪 60 年代 Egil Oyjord 教授发明了小区专用锥体格盘式排种装置,为田间试验机械奠定了坚实的研究基础,前后经历了近 50 年的发展,田间试验机械的技术及装备有了长足的进步。

  目前我国的育种事业正处于蓬勃发展的阶段,而育种机械化的发展又相对缓慢,如何解决这一矛盾,成为当前急需要解决的问题。随着世界粮食问题的凸显,越来越多的国家开始认识到田间试验机械化的重要性,特别是在一些发展中国家, 他们已经开始投入更多的关注。

  长期以来,我国育种专家通过传统的手工作业完成小区试验的播种,机械化程度低,播种质量不均匀,工作效率差,严重影响了育种试验的准确性和科学性。

  播种在作物育种田间试验的过程中,是最重要的环节,播种质量不能保证,播种条件不一致,就会对试验结果的准确性产生很大影响。通俗点说,就是要求播种时,每个小区的物理条件尽量的一致,所有小区播种的时间差尽量的小,而机械的播种效率与播种一致性,都高于人工播种。

  玉米育种机械化重要性

  努力使玉米育种手段现代化是先锋公司投资在育种上的优先项目,也是先锋玉米测验系统成功的关键因素之一。试验手段现代化归纳起来是由试验的机械化和电子化组成的。机械化和电子化是育种规模化的前提。先锋公司玉米育种的每一关键步骤-试验设计、试验用种分包和排列、播种、试验用的标牌,数据采集、收获,数据分析、决策和保存,冬繁和育种材料决选、收获和保存都贯通着机械化和电子化。

作者:智种网    来源:智种网     编辑:xwbj2    讨论:[农业论坛]
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