东北冷凉区玉米籽粒脱水模型构建策略研究

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2023.06.015

摘要/Abstract

摘要：

建立玉米籽粒脱水模型是分析不同品种籽粒脱水特征、为产区筛选适宜机械粒收品种的重要理论工具。东北冷凉区是重要的早中熟玉米产区，该地区秋季降温快，霜期早，收获时籽粒成熟度差和含水率偏高是制约玉米机收产业发展的关键问题。在2021-2022年对东北冷凉区典型的早中熟玉米品种德美亚1号和德美亚3号进行分期播种试验，利用播期模拟不同气象条件对籽粒田间干燥过程的影响。采用全播期及部分播期等不同建模策略，构建品种籽粒脱水模型，分析不同策略下脱水模型的精度差异，探明快速构建品种脱水模型的方法。结果显示，采用不同建模策略构建的德美亚1号和德美亚3号的脱水模型，随着参与建模的播期数增加，模型参数和模拟精度无显著差异，模型参数变异性逐渐缩小。利用不同策略建立的模型在东北春玉米区3个站点检验，模型精度无明显差异。利用分期播种方式可构建稳健的品种模型，在年际间、区域间均具有稳定的预测精度，为评价玉米品种的机械粒收适宜性提供了有力的理论工具。

关键词: 玉米, 籽粒脱水, Logistic Power模型

Abstract:

Constructing a model for dehydrating maize kernels is an important theoretical tool for investigating the dehydrating characteristics of various kernel variations and screening suitable mechanical grain harvesting types for cultivation areas. The cold Northeastern region is an important early-to-mid maturing cultivation of maize area, where rapid cooling and early frost in the fall, as well as low maturity and excessive moisture content of the kernels throughout the harvest season, are critical production concerns limiting maize industry development. During 2021-2022, a staged planting experiment was conducted in the cold Northeastern region on typical early-mid maturing maize varieties (Demeiya 1 and Demeiya 3) and the effects of shifting weather conditions on the drying process of maize kernels were simulated using various sowing treatments. The dehydrating model for the varieties was built using various modeling strategies, such as a full sowing dates and a portion sowing dates. The accuracy differences of the models were analyzed under various strategies, establishing a method for quickly building a dehydrating model for varieties. The results showed that the dehydration models built by various modeling techniques for Demeiya 1 and Demeiya 3 did not exhibit significant differences in model parameters or simulation precision, and the model parameter variability gradually decreased with the increase of the number of sowing dates. The models developed using different methods were assessed at three stations in the Northeastern spring corn region, and there was no apparent difference in the modeling accuracy. By employing phased sowing, a robust model for varieties could be constructed, with stable prediction accuracy between years and regions, accelerating the construction of maize variety dehydrating models, and provided a powerful theoretical tool for evaluating the suitability of mechanical grain harvesting for varieties.

Key words: Maize, Grain dehydration, Logistic Power model

吴琦, 明博, 高尚, 杨宏业, 张川, 初振东, 李少昆. 东北冷凉区玉米籽粒脱水模型构建策略研究[J]. 作物杂志, 2023 (6): 108–113

Wu Qi, Ming Bo, Gao Shang, Yang Hongye, Zhang Chuan, Chu Zhendong, Li Shaokun. Research on the Construction Strategy of Maize Grain Dehydration Model in Cold Northeast China[J]. Crops, 2023(6): 108–113

图/表 7

图1

表1

图2

图3

表2

图4

图5

参考文献 21

[1]	Xie R Z, Ming B, Gao S, et al. Current state and suggestions for mechanical harvesting of corn in China. Journal of Integrative Agriculture, 2022, 21(3):892-897. doi: 10.1016/S2095-3119(21)63804-2
[2]	王克如, 李璐璐, 鲁镇胜, 等. 黄淮海夏玉米机械化粒收质量及其主要影响因素. 农业工程学报, 2021, 37(7):1-7.
[3]	柴宗文, 王克如, 郭银巧, 等. 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(11):2036-2043. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.009
[4]	高尚, 明博, 李璐璐, 等. 黄淮海夏玉米籽粒脱水与气象因子的关系. 作物学报, 2018, 44(12):1755-1763. doi: 10.3724/SP.J.1006.2018.01755
[5]	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(11):2018-2026. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.007
[6]	李璐璐, 明博, 高尚, 等. 不同熟期玉米品种籽粒田间脱水特征差异性分析. 作物学报, 2023, 49(6):1643-1652. doi: 10.3724/SP.J.1006.2023.23043
[7]	黄兆福, 李璐璐, 侯梁宇, 等. 不同种植区玉米生理成熟后田间站秆脱水的积温需求. 中国农业科学, 2022, 55(4):680-691. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.04.005
[8]	Schmidt J L, Arnel R H. Estimating harvest date of corn in the field. Crop Science, 1966, 6(3):227-231. doi: 10.2135/cropsci1966.0011183X000600030003x
[9]	Maiorano A, Fanchini D, Donatelli M. MIMYCS. Moisture,a process-based model of moisture content in developing maize kernels. European Journal of Agronomy, 2014, 59:86-95. doi: 10.1016/j.eja.2014.05.011
[10]	Li L L, Ming B, Gao S, et al. A regional analysis model of maize kernel moisture. Agronomy Journal, 2021, 113(2):1467-1479. doi: 10.1002/agj2.v113.2
[11]	陈绪昊, 高强, 陈新平, 等. 东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征. 中国农业科学, 2022, 55(16):3170-3184. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.16.009
[12]	Chu Z D, Ming B, Li L L, et al. Dynamics of maize grain drying in the high latitude region of Northeast China. Journal of Integrative Agriculture, 2022, 21(2):365-374. doi: 10.1016/S2095-3119(20)63434-7
[13]	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(11):2027-2035. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.008
[14]	周颖, 张立国, 顾万荣, 等. 黑龙江省不同熟期玉米品种灌浆脱水及产量品质特性. 西北农业学报, 2017, 26(8):1173-1182.
[15]	李璐璐, 明博, 谢瑞芝, 等. 玉米品种穗部性状差异及其对籽粒脱水的影响. 中国农业科学, 2018, 51(10):1855-1867. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.10.005
[16]	高尚. 主要气象因素对玉米籽粒脱水的影响. 北京: 中国农业科学院, 2020.
[17]	Zhang Y M, Xue J, Zhai J, et al. Does nitrogen application rate affect the moisture content of corn grains?. Journal of Integrative Agriculture, 2021, 20(10):2627-2638. doi: 10.1016/S2095-3119(20)63401-3
[18]	王凤, 薛军, 王群, 等. 灌溉量对玉米生育后期脱水阶段子粒水分的影响. 玉米科学, 2020, 28(2):100-105.
[19]	Zhang Z T, Ming B, Liang H W, et al. Evaluation of maize varieties for mechanical grain harvesting in mid-latitude region, China. Agronomy Journal, 2021, 113(2):1766-1775. doi: 10.1002/agj2.v113.2
[20]	黄兆福, 明博, 王克如, 等. 辽河流域玉米籽粒脱水特点及适宜收获期分析. 作物学报, 2019, 45(6):922-931. doi: 10.3724/SP.J.1006.2019.83062
[21]	李红燕. 宁夏玉米籽粒脱水特性与机械粒收时期预测. 石河子: 石河子大学, 2019.

相关文章 15

[1]	金玉, 郭新宇, 张颖, 李大壮, 王璟璐. 玉米叶片气孔表型鉴定及研究进展[J]. 作物杂志, 2023, (6): 1–10
[2]	梁忠宇, 薛军, 张国强, 明博, 沈东萍, 方梁, 周林立, 张玉芹, 杨恒山, 王克如, 李少昆. 水肥一体化施磷量对玉米抗倒伏能力的影响[J]. 作物杂志, 2023, (6): 190–194
[3]	曹庆军, 李刚, 杨浩, 娄玉勇, 杨粉团, 孔凡丽, 李辛琲, 赵新凯, 姜晓莉. 不同耕作方式对春玉米种床质量的影响及其与幼苗群体建成和产量的关系[J]. 作物杂志, 2023, (5): 249–254
[4]	于乐, 李林, 黄红娟, 黄兆峰, 朱文达, 魏守辉. 湖北省玉米田杂草种类组成及群落特征[J]. 作物杂志, 2023, (5): 272–279
[5]	杨宗莹, 肖贵, 张红伟. 利用玉米F₁群体进行玉米全株鲜重的全基因组预测分析[J]. 作物杂志, 2023, (5): 43–48
[6]	曲海涛, 李忠南, 王越人, 马艺文, 相洋, 邬生辉, 谭倬, 王纯, 魏强, 罗瑶, 李光发. 玉米百粒重遗传育种效应研究[J]. 作物杂志, 2023, (5): 66–70
[7]	杨密, 王美娟, 许海涛. 不同生态区玉米自交系苞叶动态发育差异性研究[J]. 作物杂志, 2023, (5): 81–90
[8]	袁刘正, 王会强, 王秋岭, 朱世蝶, 赵月强, 袁曼曼, 王会涛, 张运栋, 柳家友, 袁永强. 遮阴条件下玉米自交系配合力与遗传效应分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 104–109
[9]	郑飞, 陈静, 崔亚坤, 孔令杰, 孟庆长, 李杰, 刘瑞响, 张美景, 赵文明, 陈艳萍. 淮北不同生态区丰产稳产宜机收玉米新品种筛选[J]. 作物杂志, 2023, (4): 110–117
[10]	王丽萍, 白岚方, 王天昊, 王宵璇, 白云鹤, 王玉芬. 不同施氮水平对青贮玉米植株氮素积累和转运的影响[J]. 作物杂志, 2023, (4): 165–173
[11]	李雨新, 卢敏, 赵久然, 王荣焕, 徐田军, 吕天放, 蔡万涛, 张勇, 薛洪贺, 刘月娥. 京津唐夏玉米区生产现状调研分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 174–181
[12]	刘松涛, 田再民, 刘子刚, 高志佳, 张静, 贺东刚, 黄智鸿, 兰鑫. 基于转录组测序揭示玉米抗倒伏相关基因和代谢通路[J]. 作物杂志, 2023, (4): 31–37
[13]	谢文锦, 李方明, 李宁, 杨海龙, 付俊, 张中伟, 高旭东, 丰光. 基于GGE双标图的北方地区鲜食糯玉米产量和品质性状及试点鉴别力分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 85–90
[14]	温胜慧, 杨俊伟, 王洋, 李公建, 翁建峰, 段灿星, 贾鑫, 王建军. 玉米抗真菌病害基因挖掘与分子育种利用研究进展[J]. 作物杂志, 2023, (3): 1–11
[15]	常青, 李立军, 渠佳慧, 张艳丽, 韩冬雨, 赵鑫瑶. 土默川平原麦后复种饲用玉米‖油菜模式的增产优势及氮素利用效率[J]. 作物杂志, 2023, (3): 167–174

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed

品种 Variety	年份 Year	播期 Sowing date	播种日期 Planting date	吐丝期 Silking date	成熟日期 Maturity date
德美亚1号 Demeiya 1	2021	B1	05-06	07-16	08-17
德美亚1号 Demeiya 1		B2	05-17	07-19	08-17
		B3	05-27	07-24	09-13
	2022	B1	05-07	07-15	08-24
		B2	05-17	07-19	08-29
		B3	05-27	07-24	09-14
德美亚3号 Demeiya 3	2021	B1	05-06	07-16	08-29
德美亚3号 Demeiya 3		B2	05-17	07-19	08-29
		B3	05-27	07-27	09-23
	2022	B1	05-07	07-19	09-03
		B2	05-17	07-23	09-14
		B3	05-27	07-29	09-23

品种Variety	建模播期数量Sowing date number for modeling	a	b	R²	RMSE
德美亚1号Demeiya 1	2	790.83±29.00a	1.68±0.04a	0.92a	4.50a
	3	788.00±18.00a	1.70±0.03a	0.90a	4.30a
	4	797.00±15.00a	1.71±0.02a	0.90a	4.26a
	全部	783.41±14.00a	1.67±0.03a	0.83b	4.19a
德美亚3号Demeiya 3	2	922.54±26.00a	1.87±0.04b	0.92a	5.43a
	3	922.08±18.00a	1.89±0.05b	0.90a	5.15a
	4	926.37±11.00a	1.91±0.02b	0.90a	4.62a
	全部	937.06±9.00a	2.00±0.04a	0.86b	4.83a