摘要
本文依据玉米不同收获环节的机械使用率，并结合中国的具体情况，将玉米收获方式分为机械摘穗—机械脱粒、人工摘穗—机械脱粒和籽粒收获三种。利用中国 5 省 5 县的试验调查数据， 分别考察了不同收获方式下各收获环节损失率及收获环节总损失率。研究结果表明，籽粒收获方式的收获环节损失率最高，机械摘穗—机械脱粒收获环节损失率次之，人工摘穗—机械脱粒收获环节损失率最低;中国玉米收获环节损失程度的主要影响因素有玉米品种、摘穗机型、机手熟练度、收获方式和脱粒机型。根据研究结果，得出三点政策启示：改进玉米收获及脱粒机械;提高玉米种植技术;加强机手培训力度。
引言
玉米是粮食作物、饲料作物和经济作物“三位一体”的重要作物。由于玉米用途广、附加值高， 玉米生产对国民经济发展已产生了重要影响。近年来，由于玉米种植的比较收益高于其他作物以及国家实施临储政策提高了玉米价格，使得玉米种植面积不断增加。2015 年，全国玉米种植面积和产量创历史最高水平，分别达到 38116.6 千hm2和 22458.0 万吨。
然而，如此大的玉米产量必然需要投入大量的耕地、水资源、农药、化肥等，在中国耕地越来越紧张、水资源匮乏、农业污染由点源向面源发展等现状下，玉米增产面临的压力越来越大。保证玉米有效供给的途径主要有两条：一是进口;二是减少损失。而关于损失却未引起足够的重视，据农业部估计，有7%～11%的粮食在产后环节被损失掉，即有 1570 万-2470 万t玉米被损失掉;池仁勇认为，目前中国粮食产后损失率达 15%，那么，按照2015 年玉米产量计算，意味着有 3368 万吨玉米被浪费掉。
玉米产后环节包括收获、干燥、储藏、运输等，而目前关于玉米产后损失的研究大多集中于干燥和储藏环节，对收获环节损失的研究却很少。关于玉米收获环节损失的影响因素，已有研究多集中在如下几个方面：一是收获方式。大多数研究认为，机械收获的损失率高于人工收获，但随着人工成本的不断上涨，机械收获已成为一种不可逆转的趋势。二是机械本身。由于玉米的特殊性以及玉米收获机械研发的迟缓，机械本身成为产后收获环节损失的重要因素。三是机手熟练度。对机手来讲，收获质量和收获速度很难统一，因此，机手的熟练度对粮食产后损失的影响不容低估。四是其他因素，包括玉米种子、种植农艺、收获时机等。张象忠以 4YW-2A 型玉米收获机作业效果为例，认为玉米机收损失主要受收获时机、机手熟练度、玉米品种及农艺等因素影响;薛飞等认为，造成玉米收获环节损失率高的原因虽然复杂，但可以归结为机手熟练度、收获时机选择、收获机械本身设计以及玉米品种等因素。
综上所述，虽有关于玉米收获环节损失的一些研究，但这些研究主要存在三方面的不足：一是研究时间较早，不能更好地反映中国现阶段玉米收获环节损失率的现实;二是定性为主，定量较少且定量方法较为模糊;三是不够全面，不能从整个国家层面来测算玉米收获环节的损失率。因此，科学准确地测算中国现阶段玉米收获环节损失率，不仅可以为有关部门减少产后损失提供数据支持及政策建议，而且减少损失就相当于增加耕地和水资源、减少农药化肥等污染物的排放。
材料与方法
1.1 试验设计
中国幅员辽阔，地域之间资源禀赋、气候环境差异较大，玉米种植形式多样，因而收获工艺也因人工成本、种植规模、种植品种、种植方式、地形等因素不同分为分段收获和联合收获。其中，分段收获指玉米摘穗和脱粒两个过程分开进行;联合收获又称籽粒收获，指摘穗和脱粒一次性完成。分段收获中的摘穗又分为机械摘穗和人工摘穗，同时，鉴于人工成本不断上涨，且人工脱粒费时费工，因而本研究中脱粒方式均为机械脱粒。这样，本研究将分三种方式进行试验：①机械摘穗—机械脱粒，②人工摘穗—机械脱粒，③籽粒收获。
(1)试验地点选择。结合玉米种植面积和机械化水平，本研究选择黑龙江、吉林、河南、河北和甘肃五省具有代表性的地点作为最终的试验点。其中，选择机械化程度最高、机械装备水平最佳的黑龙江农垦 A 农场作为籽粒收获试验点;选择甘肃民乐、河南兰考、吉林公主岭和河北涿州农场作为分段收获试验点;选择甘肃民乐和吉林公主岭作为脱粒损失试验点。根据各试验点玉米成熟期的不同，本研究试验时间为 2016 年 9 月～10 月。
(2)玉米品种选取。由于各试验点所种植玉米品种繁多，因此，在具体试验中主要参考当地农业部门的建议选取种植面积最多、最具代表性的两个玉米品种，分别记作 S1 和 S2 。
(3)机型选取。摘穗机型的选取分为两种;一种是当地使用最普遍的机型，记作 P1 ;另一种是当地认为先进的机型，记作 P2 。籽粒收获机型的选取方法同摘穗机型一样，分别记作 C1和 C2 。考虑到玉米从摘穗到脱粒和出售之间时间较长，且各试验点脱粒机型相对单一，因此，本研究未对脱粒机型进行区分，仅以具体参与试验的机械为主，记作 T。
(4)机手选取。本研究选取驾龄大于等于 3 年的为熟练机手，记作 O1;选取驾龄不足 3 年的为不熟练机手，记作 O2 。
(5)地块选取。为保证玉米的生长和栽培条件相同，所选取的地块均为同一农户的连片玉米地。在每个试验点选取地块 A 为对照组，地块 B～E 为试验组。其中，地块 A 的玉米品种为 S1，摘穗机型为 P1 (籽粒收获机型为C1 )，机手为 O1 ;其他地块只改变一个条件。因此本研究提出如图 1所示的试验内容。
▲ 图1 对照组与试验组试验设计
1.2测算方法
1.2.1产量
(1)摘穗环节产量。由于玉米摘穗完成时含水率较高，且烘干设施尚未普及，因此不能马上进行脱粒得出产量，而需要进行折合才能得出实收产量，记作 W。从摘穗后的玉米穗中随机选取 20kg，人工脱粒后对玉米粒进行称重，记作 W1;将此时的生物系数记作 Q1。
(2)籽粒收获产量。农户在收获籽粒后会直接出售，而此时的产量则为实际出售量。
1.2.2损失率测算
(1)机械摘穗-机械脱粒。该收获方式需分别测算摘穗损失率和脱粒损失率。①机械摘穗损失率测算。通过试验需要测定的摘穗环节损失包括两部分：机械在作业时漏摘的玉米穗和机械剥皮造成的籽粒脱落。在实际操作中，摘穗机械造成的损失均匀分布在地里。根据国家标准《农业机械试验条件测定方法的一般规定》(GB/T5262-2008)，本研究采用五点法选择测量点，在四方形地块内找到两条对角线(非四方形地块近似按四方形对待)，两条对角线的交点作为测量点1;然后在两条对角线上，距 4 个顶点距离约为对角线长的 1/4 处取另外 4 个点作为测量点 2～5(如图2所示)。每个测量点为 1m×1m 的样本框。机械收割后把各样本框内的玉米粒及玉米穗捡拾干净，对玉米穗进行脱粒后与捡拾的玉米粒一起称重，即为损失量。
▲ 图2 机械摘穗损失测算测量点分布示意图
(2)籽粒收获。由于农场地块面积较大，农户不会对地头的玉米株进行处理，因而本研究增加了地头的选点，同时将测量点样本框扩大为 2m×2m，并且增加至 10 个测量点(如图3所示)。
▲ 图3 籽粒收获损失测算测量点分布示意图
结果与分析
2.1 各试验点玉米收获环节损失率
由表 1 可知，各试验点收获环节损失率相差较大。其中，最低的为甘肃民乐试验点，仅为 4.76%;而最高的为黑龙江农垦 A 农场试验点，损失率达到 12.41%。可能的原因是，甘肃民乐位于西北内陆，耕地资源、水资源相对匮乏，且种植业收入占家庭收入的比重较高，因而农民具有较强的节粮意识。黑龙江农垦A农场资源条件较好，人均耕地较多，收获期时间较短，存在着抢收的情况，同时因为籽粒收获对玉米成熟度有一定的要求，因此收获环节损失率较高。而资源禀赋较为相似的河北和河南两个试验点，玉米收获损失率也相差较大。可能的原因是，河北涿州是中国农业大学教学实验场所在地，依托于学校的资源，在玉米品种、田间管理、收获等环节上有相对优势，所以损失率较低。
机械摘穗环节损失率来看，各试验点之间差别较大，河南兰考和吉林公主岭的损失率要明显高于河北涿州和甘肃民乐。本研究是在各地区玉米最佳成熟期进行试验的，因此可排除收获时期对损失的影响;同时两个试验中所使用的机型均为当地主流机型，所以两者差距较大的原因是机手熟练度不同。
从人工摘穗环节损失率来看，甘肃民乐和河南兰考均低于 1%，而吉林公主岭却达到 2.56%。这符合人们的经验判断。吉林位于世界三大黄金玉米带，人均耕地资源丰富，但面临玉米收获期抢时间的问题且近年来人工成本不断上涨，导致秋收时节缺人手，从而作业相对粗放，因此人工摘穗损失率较高。河南兰考位于黄淮海玉米主产区，尽管秋收时节也存在着抢种的压力，但由于地少人多，可精耕细作，因此人工摘穗损失率并没有超过 1%。
从脱粒环节损失率来看，本研究两个试验点的测算结果较为接近，但均超过了行业 2% 的标准。
▲ 表1 各试验点玉米收获环节损失率(%)
注：a河南和河北玉米种植条件相似，同时吉林、河南和河北均为玉米主产区，因此，本研究中兰考和涿州脱粒环节损失率以公主岭脱粒环节损失率代替;b涿州人工摘穗环节损失率以兰考人工摘穗环节损失率代替;c数据来源各试验点玉米机械摘穗环节损失率由该试验点各地块损失率加权计算得到;收获环节损失率由机械摘穗比例和人工摘穗比例加权得到，其中机械摘穗比例、玉米品种、摘穗机型、机手分布等权重信息根据对各试验点农业部门的统计和访谈调查得到
2.2 玉米品种对摘穗损失的影响
由表 2 可知，甘肃民乐、吉林公主岭、河南兰考和全样本主流玉米品种 1 比主流玉米品种 2 平均摘穗损失量要低 11g/m2 以上。但仅甘肃民乐试验点的差异在 1% 显著性水平上具有统计学意义。究其原因在于甘肃民乐由于地形原因，以前并没有大规模进行机械摘穗，玉米品种的种植方式、栽培技术未能与机械摘穗有效的结合，导致摘穗环节损失量较高。而在吉林公主岭和河北涿州，并未因玉米品种差异造成损失率有较大的区别。这主要得益于在这些地方，玉米种植时间较长且对玉米的地区适宜性做了大量改进。
▲ 表2 不同玉米品种摘穗损失量的两样本 T 检验
2.3 摘穗机型对摘穗损失的影响
由表3可知，先进机型的损失量比主流机型的损失量低 21g/m2，且该差异在 5% 显著性水平上具有统计学意义。兰考试验点玉米摘穗机型分为两种：背负式玉米摘穗机和自走式玉米摘穗机。而损失率较高的正是背负式玉米摘穗机。背负式玉米摘穗机是一种组装的半自动机型，存在着操作不便、适应性差、效率低等缺点，因此所造成的损失高于自走式玉米摘穗机。
▲ 表3 不同摘穗机型玉米摘穗损失量的两样本 T 检验
2.4 机手熟练度对摘穗损失的影响
由表 4 可知，机手熟练度对摘穗环节损失的影响是一致的，即熟练机手造成的损失量均低于非熟练机手。而从不同机手熟练度玉米摘穗损失量的两样本 T 检验结果来看，只有甘肃民乐试验点通过了 10% 显著性水平检验，原因在于甘肃民乐采用机械摘穗收获方式时间较短，对非熟练机手，在面临不同作业时不能很好地调整机械的运行状态，故造成的损失较多。而其他区域没有通过统计检验，可能的原因是这些区域机械摘穗开始时间较早，已大范围推广，所以损失量没有显著差异。
▲ 表4 不同机手熟练度下玉米摘穗损失量的两样本 T 检验
2.5 籽粒收获机型对收获损失的影响
由表5可知，两样本T检验结果没有通过显著性检验，即两种籽粒收获机型造成的损失量没有显著差异。尽管两种机型都可以一次性完成摘穗、剥皮、脱粒等作业，但所造成的损失量较高，可能的原因是籽粒收获对玉米的成熟度、含水量等有一定的要求，同时农场面积较大且为给整地留出足够的时间，存在一定的抢收，因此损失较高。随着机械工艺的改进、人工成本的提升、烘干设备的普及，籽粒收获将是玉米收获方式未来发展的趋势。
▲ 表5 不同籽粒收获机型损失量的两样本 T 检验
2.6 收获方式对收获损失的影响
3 种不同收获方式收获环节损失率差异最大。籽粒收获方式下的收获环节损失率超过10%，最高达到 15.54%;而甘肃民乐人工摘穗—机械脱粒的损失率仅为 4.76%，仅相当于籽粒收获损失率平均水平的 1/3，这与闫洪余的结论相一致。机械摘穗—机械脱粒的综合损失率虽较人工摘穗—机械脱粒的损失率高，但在目前人工成本抬升、籽粒收获损失严重的状况下，这是一种最经济的收获方式。
2.7 脱粒机械对收获损失的影响
甘肃民乐和吉林公主岭的试验均表现为未脱净损失明显大于飞溅损失，农民即使发现有未脱净的玉米粒，但由于在脱粒时已将玉米穗打碎，不方便对未脱净的玉米穗进行再次脱粒，因此损失较高。
▲ 表6 不同脱粒机型下脱粒环节损失量的两样本 T 检验
结论与启示
研究结论
依据河南兰考、河北涿州、甘肃民乐、吉林公主岭和黑龙江农垦A农场5地共 17 个地块收获试验及甘肃民乐和吉林公主岭 2 地 2 次脱粒试验的调查数据，测算了中国玉米不同收获方式及不同收获环节的损失率，得出以下主要结论：
1)中国玉米收获环节的主要影响因素有玉米品种、摘穗机型、机手熟练度、收获方式和脱粒机型，其中摘穗机型通过了显著性检验。
2)籽粒收获方式的损失率最高，机械摘穗—机械脱粒收获环节损失率次之，人工摘穗—机械脱粒收获环节损失率最低。
启示
上述结论主要有三方面的政策含义。
1)改进玉米收获及脱粒机械。人工收获玉米的损失率明显低于机械收割，但随着中国人口红利的消失，用工成本不断上升。在此背景下，由于农业尤其是粮食生产先天不具有比较优势，因而依靠增加用工数量来减少损失是不现实的。可行的途径是进一步提高机械装备水平，改进机械工艺，减少收获环节的损失。
2)提高玉米种植技术。玉米机械化作业需要玉米种植方式与机械作业方式相适应。从人工收获到机械收获的过程中需要对传统的玉米种植方式做出一些改变，如适当扩大垄距。此外还应培育适合机械摘穗和籽粒收获的玉米品种，提高玉米穗位一致、株型整齐、成熟后抗倒伏等性状，为机械收获提供便利。
3)加强机手培训力度。机械作业质量不仅与机械本身的技术状态有关，机手的操作熟练度更是影响机械作业质量的关键因素。因此，需要对机手进行培训，使其全面掌握机械的性能和正确的操作方法，从而使机械达到最佳状态，减少损失。
参考文献：略