玉米籽粒机收是玉米全程机械化生产的“最后一公里”，可以大幅提高生产效率，减少收获损失，对提高农民收益和保障国家粮食安全具有重要意义。目前，我国三大主粮作物中只有玉米尚未真正实现籽粒机收，缺乏适宜机收的玉米品种和配套种植技术，收获时玉米籽粒含水率高，导致机收率低的重要原因。截至2015年国内玉米籽粒机收实现率仅为5%，华北地区仅为0.4%。中国科学院遗传发育所农业资源研究中心孙宏勇研究团队从导致玉米籽粒机收率低的主要原因入手，经过多年研究提出了优化解决方案。 

　　研究团队利用基于扩散理论和空气温湿度的脱水模型，较准确地模拟了生理成熟后玉米籽粒含水率变化。通过对河北泊头、南大港、玉田和山西榆次四个地点7个春玉米品种籽粒含水率的模拟，发现生理成熟后10天华北地区春玉米籽粒含水率可以下降到28%（下降到25%的概率为50%），因此华北春玉米籽粒机收不能早于生理成熟后10天。 

 

　图1 不同试验地点玉米生理成熟后籽粒含水率到达28%(a)和25%(b)时的天数

 　　针对京津冀地区适宜籽粒机收的玉米品种较少的问题，研究团队基于多年玉米品种、密度、籽粒机收试验结果，构建了密植高产宜机收籽粒春玉米品种筛选和鉴定的三级指标体系。进而通过层次分析法和熵权法得到末级评价指标的组合权重，并将各评价指标的判别标准作为判别品种的指标值，避免单纯依靠排序确定品种优劣。通过试验和综合性状评价分析发现该地区宜机收籽粒春玉米品种应具有籽粒脱水快、高产、稳产、增密增产、穗粒腐病率低、WUE高的特点，筛选出豫丰98、豫单9953和金科玉3306为适宜机收春玉米品种。 

 

　　播种时间和灌溉制度是影响玉米产量、耗水和籽粒机收的关键因素，通过播期和灌溉制度优化可以实现产量、水分利用效率和籽粒机收质量的协同提高。研究团队通过APSIM模型和基于扩散理论的籽粒脱水模型耦合，以产量、水分利用效率、灌水量以及籽粒含水率降到25%的日期早于最晚宜机收日期的概率作为目标，构建了玉米播期和灌溉制度多目标优化系统。利用该优化系统，对华北平原北部不同生育期长度品种、不同轮作条件、不同水文年型下的玉米播期和灌溉制度进行了优化（表2和表3），实现了高产节水与高质量籽粒机收的协同。上述研究以“Optimization of sowing date and irrigation schedule of maize in different cropping systems by APSIM for realizing grain mechanical harvesting in the North China Plain”为题于2022年12月5日在线发表在Agricultural Water Management，王金涛副研究员为第一作者，孙宏勇研究员为通讯作者。 

　　从2018年至2022年，沧州市南大港管理区健超农机服务专业合作社在研究团队的技术指导下，累计实现玉米籽粒机收2万余亩，2023年将继续扩大应用和辐射扩散面积。 

 

        论文链接：http://www.ecoagri.ac.cn/cn/article/doi/10.13930/j.cnki.cjea.190906 

　　                  http://www.tcsae.org/nygcxb/article/abstract/20202212?st=search 

　　                  https://doi.org/10.1016/j.agwat.2022.108068 

　

　　上述研究得到了国家重点研发计划课题（2016YFD0300305、2021YFD1900904）和河北省重点研发计划项目（18227008D、19227004D、19227309D、21326411D）联合资助。