美国玉米生产关键技术与中国现代玉米生产发展的思考

美国玉米生产关键技术与中国现代玉米生产发展的思考
第一篇：美国玉米生产关键技术与中国现代玉米生产发展的思考美国玉米生产关键技术与中国现代玉米生产发展的思考
--------玉米栽培与土肥和农机研究室赴美国考察报告
美国是世界最大的玉米生产国，产量占全世界玉米总量的42%，是机械化、规模化高产高效生产管理技术先进国家。

为了学习国外玉米生产的先进技术和管理经验，促进我国玉米生产技术发展，国家玉米产业技术体系栽培与土肥和农机两个研究室联合组团，于2010年10月18日～28日，赴美国和国际玉米小麦改良中心（CIMMYT）进行为期 10天的考察。

先后走访了美国农业部、伊利诺大学农学院、伊利诺州玉米种植者协会、先锋种子公司（Pioneer）总部、Iowa州立大学农学院试验农场和位于墨西哥城的CIMMYT总部，在沿途穿行美国“玉米带”的过程中参观了5个农场，考察大规模机械收获、整地、施肥现场。

所到之处受到热情接待，会见了包括美国和CIMMYT相关专家共计50多人。

通过这次考察对美国的玉米品种、保护性耕作、农机农艺结合、玉米生产经营信息化管理、玉米种植者协会等有了初步了解，对进一步转变思路，提升栽培与土肥、农机两个研究室的研发和服务能力，提高我国玉米综合生产能力均有很大的借鉴意义。

一、主要考察内容与收获
为期10天的考察发现，美国玉米生产具有“五重五不重”的特点，即重播前整地，不重播后管理；重效益，不重产量；重培肥地力，不重追肥；重农机，不重农艺；重晚收，不重早收。

1、以深松为主，松耙联合机械作业为主的整地技术
伊利诺州玉米种植者协会秘书长Rodney M.Weinzierrl介绍，该州每个农场大约有
3000～6000亩，平均每个农场由1.5个农民经营，全部实现大型联合机械作业。

由于生产规模大，效益高，农场年收入大约15～30万美元。

该州玉米生产的土地耕作和培肥地力主要集中在收获后进行，为春季及时高质量播种和玉米生长发育创造了良好条件，播种后到收
获前基本上不进行田间管理。

考察团在伊利诺州Champaign市Bloomington区
David N Sides农场和艾奥瓦州Ames市Tama区农场看到，玉米耕作以深松为主，松耙联合机械作业（见附图1-3）。

所考察“玉米带”地区免耕约占20%，条带深松耕作占70%，玉米田以深松为主，很少能见到翻耕。

2、以子粒直接收获为主的机械化收获技术
在伊利诺州和艾奥瓦州实地考察见到，美国农民用大型联合机械直接收获玉米籽粒，可同时收获8行玉米，部分农场采取籽粒收获与秸秆粉碎一体作业，部分为籽粒收获时割断秸秆再进行粉碎作业。

据我们在田间实地调查，机械收获玉米籽粒损失率一般在3%～4%（见附图片4-6）。

3、玉米种子分级精选、质量高，相关技术服务体系健全
种子生产过程始终以满足农民需求、服务农民、提高玉米产量和效益为出发点，科学先进的制种技术和严格管理保证制种质量。

通过对美国先锋公司种子加工实验室的参观和考察了解到，商品种子全部进行严格的分级和精选，发芽率达到95%以上，种子纯度100%，芽势
强、种子质量高，适应各型号播种机械单粒精播的需要。

先锋公司根据不同厂家生产的播种机排种器型号，进行严格的种子适应性台架试验和分级精选处理，向农户提供适应各型号播种机械需要的种子及相应参数，实现单粒精播。

商品种子全部用针对性的种衣剂进行包衣处理，以有效控制病虫害，生育期间基本上不进行化学防治。

后续质量控制和技术服务到位。

对种子用户的管理、区域环境、产量、生产中遇到的问题等通过GPS实行信息跟踪，及时反馈种子的生产表现和存在的问题，进行相应的技术服务和改进。

多数收获机上有自动测产装置，可通过GPS和数据处理系统直接获得玉米的产量和相关数据信息，用于推荐施肥和相关技术指导。

4．主推品种具有矮秆、早熟、耐密、适合机械作业的特点
据伊利诺州玉米种植者协会信息部主任Tricia Braid Terry介绍和
在伊利诺、艾奥瓦州的实地考察分析，美国玉米品种具有“五小一大”和“五快一壮”的特点，即雄穗小、叶片小、个子小、节间小、植株小（收敛），果穗大和籽粒灌浆脱水快、苞叶蓬松快、果穗脱粒快、播种后种子吸水快、出苗快，植株幼苗健壮。

玉米植株高240-250厘米左右、穗位高110厘米左右、整齐度高、耐密植、单株生产力高、抗倒、抗病虫等综合抗逆性强，播种至成熟即全生育期110-120天，但从成熟到收获还有近1个月的脱水时间，收获时籽粒含水量降至15%-20%、茎秆坚硬、不倒伏、利于机械收获籽粒。

访问先锋（Pioneer）种子公司期间听取了公司副总裁Dennis F.Byron博士的报告，并与Hans R.Bhardwaj、Chris Baszczynski、Jennie B.Shen、Peter J.Freymark等中高层管理人员进行座谈和交流，参观了抗逆种质材料鉴定温室。

先锋公司的玉米育种针对性强，根据区域生产技术条件、环境特征和农民的需求定向选育品种。

产量是育种的首要目标，突出抗逆增产的理念，重视耐密植品种的选育，种质材料均在高密度下进行选择。

另外，通过分子标记辅助育种、转基因技术、遗传分析和不同区域的品种试验，选育高产、耐密植、综合抗性强的品种。

第一代抗虫和抗除草剂转基因玉米品种研发技术已经非常成熟，转基因玉米面积占全美85%以上。

下一步研发重点是选育多基因抗性、耐旱和氮肥高效利用的转基因品种。

由于病害种类多，发病原因复杂，主要采用分子聚合手段对多种病害的抗性进行改良。

先锋公司的品种选育以高产、高效为基本目标进行顶端设计，分层次分阶段设置岗位，程序化育种，品种选育针对性强、育种效率高。

5、重视秸秆还田、施用有机肥、与豆科作物轮作等方式培肥地力
虽然美国玉米主产区耕地有机质含量在3%以上，但仍重视土壤培肥，除了与大豆轮作培肥地力外，还重视施用有机肥。

在艾奥瓦州Ames市Tama区农户施用液态有机肥现场，农场主介绍该地区大部分农场每年有10%～20%的耕地增施腐熟的有机肥，每英亩约3000～4000加仑，与使用化肥相比较，成本低、产量高（见附图7-8）。

通过对美国玉米生产的考察和CIMMYT的访问，对保护性耕作有了更深刻的认识。

美国玉米主产区重视秸秆还田、深松和轮作，玉米
田全部实现秸秆还田，其中有的全部还田，有的为部分还田。

CIMMYT农学家Ken Sayre博士认为保护性耕作应以不降低产量为前提，因地制宜地采用保护性耕作技术，如秸秆覆盖、少耕、条带耕作、免耕等。

伊利诺州玉米种植者协会和艾奥瓦州T ama区农场主介绍，玉米收获后，结合土壤耕作施入液态厩肥和液态化肥。

为了减少液态肥料挥发，一般在气温降低到15℃以下时施用，采用机械深施肥。

艾奥瓦州立大学农学院John Sawyer教授介绍，当地农场主请州立大学农学院进行土壤测试，费用由农场主承担，一般每3-4年测定一次。

农场主根据测土结果调整施肥量和肥料配比。

6、调节行株距，增加种植密度
美国采用机械化单粒精量播种，通过对伊利诺州和艾奥瓦州5个农场的田间调查，实际收获株数为4500-6000株/亩。

绝大部分采用76cm等行距播种，极个别农场受老型号联合收获机固有行距的制约而种植90cm行距。

伊利诺大学农学院Don Bullock教授和伊利诺州玉米种植者协会介绍，为了增加种植密度、提高光能利用效率，也有采用大小行种植（但与我国的大小行种植概念不同，其大行距仍为76cm，小行距18cm三角形错位播种，两列小行距株数之和与等行距单行株数相同）及51cm行距种植试验，行距变小的趋势及应用进程主要由农机具的改革所决定。

7、秸秆综合利用
美国重视玉米生产的可持续发展，开展了大量的秸秆综合利用研究，其中关于生物柴油利用的研究颇具有超前性。

目前，美国玉米秸秆主要是还田，以改善土壤理化性状，提高资源利用效率。

伊利诺州和艾奥瓦州部分地块采用植株上部2/3机械打捆作饲料，下部1/3还田（见附图9）。

生物柴油利用仍处于研发和技术储备阶段（见附图10），如艾奥瓦州立大学实验农场的秸秆转化生物柴油实验室由John Deer和Pioneer等公司资助，已经取得了阶段性成果。

8、玉米种植者协会提供专业化服务
伊利诺州玉米种植者协会为农民提供生产技术、管理、加工和贸
易等全方位的服务，与州立大学农学院、相关科研机构和企业密切合作，通过政府和企业的投资设立应用性研发课题，建有专业的服务网站。

对农民服务，只收取很少的费用。

二、对我国玉米生产的借鉴和思考
我国玉米生产技术面临着四大转变，即手工操作向机械化生产转变；小农生产向规模化生产转变；以高产为目标向高产高效转变；精耕细作向精简栽培技术转变。

美国玉米生产经验给我们提供了好的借鉴，并引起我们思考。

（一）转变玉米生产方式，实现高产、高效协同发展
美国玉米生产以经济效益最大化为目标，以耐密植抗逆品种、机械化作业为载体；农业研究以保护环境为前提，有效地利用和节省资源，提高产量和利润率，改善农产品的品质，保持国际市场竞争力为目标。

虽然我国农业不同于美国，面对众多人口，粮食安全尤为重要，但不能一味追求高产和超高产，粮食安全不能以牺牲农民利益和资源环境为代价，应在提高产量的前提下提高劳动生产率和资源利用效率，借鉴美国玉米生产机械化、合理投入、精量和简化生产过程，实现高产与高效协同发展。

（二）改革耕作制度，推广精简实用高效的机械化作业，实现我国玉米生产管理技术转型
1、精简化管理的转型
美国玉米生产技术简化有效，生产的关键环节和技术着重于播前准备、播种和收获，收获后施肥、处理秸秆与综合整地，生育期间基本上不进行田间管理。

我国玉米生产应重点围绕上下茬衔接、改革种植模式，提高种子质量、推广单粒播种，机械施肥和机械化籽粒收获等关键环节，推广现代农业机械和生产管理技术。

2、农机农艺配合目前，美国玉米生产基本以行距76cm为主体定型机械，农艺为农机服务。

根据我国农村劳动力转移和成本上升的特点，当前应突出以农机为先导，研发与玉米主产区种植方式相适应的机械化作业标准，农机农艺相配合，推进玉米生产全程机械化进程。

3、籽粒收获转型
美国玉米一般在胚顶端出现黑层、乳线消失后2～4周收获，田间脱水，籽粒含水量可降到15%～18%，直接收获籽粒，减少烘干成本。

我国东北雨养春玉米区应学习美国的先进经验，改变早熟品种不高产的传统思维定势，以早熟、密植实现提质、增产、增效，逐步实施机械收获籽粒。

（三）选育耐密植、抗逆性强、适应机械化生产的玉米品种
美国玉米品种具有植株矮，穗位低，耐密植，抗倒伏，雄穗小，芽率高、芽势强，出苗快、植株生长整齐，后期脱水快、利于机械化收获等特点。

我国应借鉴美国经验，强化早熟、耐密植、适应机械作业品种的选育，强化种子加工技术和单粒精播技术的研发和推广应用。

（四）强化基层技术服务体系建设，提升玉米生产能力
美国农业技术推广网络健全，联邦政府设有联邦推广局，主产区有玉米种植者和市场协会，州立大学农学院设有专门的农业技术推广服务机构，对农业生产提供有效的技术指导与服务。

如美国先锋公司不仅提供高质量的种子，且技术服务到位。

我国因千家万户的小规模种植，难以规模化生产，但随着土地流转，突出规模种植效益，农民对技术需求将会更加强烈，要逐渐建立中国特色的技术和信息服务平台，促进玉米生产技术能力的提升。

（栽培与土肥研究室李少昆）
第二篇：玉米与大豆套种
玉米与大豆套种、间种栽培技术
米豆间作技术，有两种方法：
一、大豆田隔沟间作一埯多株玉米；
二、大豆田横垄串带一埯多株玉米，两个方法共同体现在一埯多株，每埯株数的增减，因地而宜，达到水，肥、气、热、光的协调应用，最后达到优质、高产、高效的目的。

一、增产优势与增产潜力
光能利用率的高低，决定产量的高低。

作物群体光能利用率不仅与叶面积大小，叶片中叶绿素含量多少有关，也与群体植株总数，叶片角度，面积质数，种植方式有着密切
关系。

大豆、玉米立体栽培定向种植，太阳幅射能利用比清种增加15%～20%。

两种作物种植在同一面积上，高矮形成了通风透气的走廊。

通过走廊，一方面增加了二氧化碳的供应，另一方面光线能直射在高棵作物的下部，同时由于矮作物的反向，田间漫射光也大大增强了。

此外，作物进行光合作用所需要的光多是长波光，早晚的光比中午的光长波光多，而主体栽培增强的光照比早晚的光照多，不仅光照强，而且光照质量好。

由此创造了增产的先决条件，光能利用率提高了。

二、发挥边行优势
1、清种玉米，地边地头玉米棒大，粒好。

大豆边行，地头座荚数多，籽粒饱满。

农民总结叫边行优势。

立体栽培定向种植，把大面积清种玉米，大豆改变成地头边垄种植，通风透光，增加了二氧化碳的供给，光能利用率大大提高，充分发挥玉米的增产优势，挖掘玉米的增产潜力，极大地提高了单位面积的经济效益。

2、营造优越的适应大豆生长的田间小气候。

玉米植株比大豆植株高，玉米形成了大豆田间的防风带，降低了水分蒸发，空气湿度大，光照辐射力强，使大豆在生长过程中光能利用率提高，光合作用好，营造了非常适应大豆生长的田间小气候，玉米叶片一致，方向一致，不影响大豆光合作用。

三、增产优势与经济效益
1、隔沟间作，一埯多株。

一公顷地边垄垄沟种玉米，隔2垄黄豆一沟玉米，以此类推。

埯距有三种模式：（1）埯距1.2尺三株；（2）埯距1.5尺三株或四株；（3）埯距2.1尺四株或五株。

总体看清种大豆公顷面积50%垄沟种玉米，而玉米产量等于或高于清种一垧地玉米的产量，大豆公顷产量1500公斤到2500公斤，大豆白得。

第三篇：饲料玉米订单生产合同
饲料玉米订单生产合同
甲方（供方）：______________________（盖章）法定代表人：____________
____________
丙方（服务方）：_______________________（盖章）法定代表人：____________
为了推进畜牧产业发展，以“玉米带”带动“乳肉带”经三方协商同意，签订本合同。

第一条品种及种子：乙方负责为甲方提供饲料玉米种子，所提供种子须经丙方试验示范后审查确认适合本地种植的品种，种子达到国家二级以上标准，种子的发放和技术服务由丙方负责。

种子资金先由乙方垫付，后在交货后结算时扣除甲方的同等种子款。

第二条交货形式：甲方在玉米盛花期组织收获，交货地点是位于四角门村的大别山良种牛羊繁殖场，运输费用由甲方自付。

乙方必需提前做好收储准备，保证不停收，不拒收。

第三条交货数量：甲方按所领种子的数量折合的亩数，按每亩2000公斤交货给乙方，超出部分按每2000公斤由乙方付给甲方5元的组织费。

第四条作价办法：玉米鲜活饲料按50公斤/14元结算
第五条结算方法：乙方保证在收购后30天以内与甲方按户结清收购款。

第六条违约责任除不可抗力的原因外，甲乙双方应严格履行合同，严守信用，如甲方无故违犯合同有关规定，以致影响合同完成，应按未完成合同数量总值（每亩560元）的1％作为罚金赔补乙方损失。

第七条本合同如有未尽事宜，按《中华人民共和国合同法》规定执行。

本合同正本二份，甲乙双方各执一份，具有同等效力。

第十条本合同自双方签字之日起生效，有效期限至2010年____月____日。

甲方（供方）：______________________（盖章）法定代表人：____________
乙方（需方）：_______________________（盖章）法定代表人：____________
____________
见证方：铁门岗乡人民政府（盖章）法定代表人：____________
____ 年____月____日
第四篇：玉米发酵生产酒精工艺
玉米发酵生产酒精工艺
酒精是一种重要的工业原料,广泛应用于食品,化工、医药等领域,而且可以部分或全部替代汽油,具有安全、清洁、可再生等优点。

传统的酒精生产主要以糖蜜、薯类、谷物为原料发酵而成。

近年来,随着人口增长和经济的发展以及可利用耕地面积的减少使得酒精生产成本日趋增高,利用丰富、廉价的玉米秸秆为原料生产酒精已成为必然趋势。

我国是一个农业大国,各种纤维素原料资源非常丰富,仅玉米秸秆年产量大约2亿吨。

目前,玉米秸秆除了少部分被利用外,大部分以堆积、焚烧等形式直接倾入环境,极大地污染了环境,也是一种资源浪费。

如果将玉米秸秆经过预处理后水解,其所含的纤维素和半纤维素可分解成糖,经发酵可转化为酒精,转热效率可达30%以上。

这样不但缓解人类所面临的食物短缺,环境污染、资源危机等一系列问题,而且还能实现人类的可持续发展,因而近年来玉米秸秆成为生物能源领域的研究热点。

玉米生产酒精的工艺流程如图。

1玉米秸秆简介
玉米秸秆主要由植物细胞壁组成,基本成分为纤维素、半纤维素和木质素等。

木质素将纤维素和半纤维素层层包围。

纤维素是一种直链多糖,多个分子平行排列成丝状不溶性微小纤维,半纤维素主要由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖组成,木质素是以苯丙烷及衍生物为基本单位组成的高分子芳香族化合物。

其中,木质素是一种燃料,半纤维素可水解为五碳糖,而纤维素水解为六碳糖比较困难。

2玉米秸秆预处理由于玉米秸秆结构复杂,不仅纤维素、半纤维素被木质素包裹,而且半纤维素部分共价和木质素结合,同时纤维素具有高度有序晶体结构。

因此必须经过预处理,使得纤维素、半纤维素、木质素分离开,切断它们的氢键,破坏晶体结构,降低聚合度。

常见预处理方法有物理法、化学法、
物理化学法和微生物法等。

2.1挤压膨化法
该方法属于物理处理法,是将原料粉碎后调节至一定水分,加入挤压机内,物料在螺杆的旋转推动下向前运动,同时被剪切、挤压。

并且在摩擦热的作用下温度可接近140℃;然后从挤压机中喷出,物料的压力突然降低、体积迅速膨胀,纤维素晶体结构被破坏,从而为纤维素的酶解处理创造条件。

这种预处理方法生产过程连续,不需要消耗蒸汽,而且具有灭菌效果。

2.2湿氧化法
湿氧化法属于化学处理法,是指在加温加压条件下,水和氧气共同参加的反应。

湿氧化法对玉米秸秆处理效果很好,纤维素遇碱,只引起纤维素膨胀,形成了碱化纤维素,但能保持原来骨架,加入Na2CO3后起缓和作用,能防止纤维素被破坏,使木质素和半纤维素溶解于碱液中而与纤维素分离。

这样得到的纤维素纯度较高,且副产物很少。

匈牙利Eniko等人采用湿氧化法在195℃,15min,1200千帕O2,Na2CO32g/L条件下,对60g/L玉米秸秆进行预处理。

其中60%半纤维素、30%木质素被溶解,90%纤维素呈固态分离出来,纤维素酶解转化率(ECC)达85%左右。

2.3酸处理法
酸处理法也是一种化学处理法,这种方法可追溯到1980年,而在德国可能更早。

该法是采用硫酸、硝酸、盐酸、磷酸等对纤维素原料进行预处理,其中以硫酸研究和应用的最多。

处理后,半纤维素首先水解得到无碳糖,纤维素的结晶结构被破坏,原料疏松,可发酵性强。

但水解前必须将pH值调整到中性,还应该注意反应器的耐酸性。

2.4蒸汽爆破法蒸汽爆破法属于物理处理化学法,是用蒸汽将原料加热至180～200℃,维持5～30min,也可加热到245℃,维持0.5～2.0min。

高温高压造成木质素的软化,然后迅速使原料减压,造成纤维素晶体和纤维束的爆裂,使木质素和纤维素分离。

该法成本较高,在我国可采用北京林业大学赖文衡教授研究的间歇蒸汽汽爆器对玉米秸秆进行爆破处理,经这种爆破器爆破的玉米秸秆,纤维素水解转化率(ECC)可达70%以上。

2.5生物方法
生物处理方法具有节约化工原料、能源和减轻环境污染等方面的优点。

有许多微生物能产生木质素分解酶,如白腐菌,其分解木质素的能
力较强,但活性较低,而且微生物处理周期长、菌体会破坏部分纤维素和半纤维素,降低纤维素的水解率,因此难以得到利用。

瑞典等北欧国家则利用无纤维素酶的担子菌突变株对纤维素材料进行脱木质素处理,取得了一定的效果。

3水解工艺
玉米秸秆进行预处理后,纤维素水解只有在催化剂存在的情况下才能显著进行。

常用催化剂是无机酸和酶,由此分别形成了酸水解工艺和酶水解工艺,酸水解工艺又分为稀酸水解和浓酸水解。

水解主要是破坏纤维素、半纤维素的氢键,使之转化为发酵的单糖。

3.1浓酸水解用70%的硫酸50℃下在反应器中反应2～6h,半纤维素首先被降解,溶解在水里的物质经过几次浓缩沥干后得到糖,半纤维素水解后的固体残渣经过脱水后,在30%～40%的硫酸中浸泡1～4h。

溶液再经脱水和干燥后,在70%的硫酸下反应1～4h,回收的糖和酸溶液经过离子交换,分离出的酸在高效蒸发器中重新浓缩,剩余的固体残渣则再循环利用到下一次的水解中。

浓酸水解过程的主要优点是糖的回收率高,大约有90%的半纤维素和纤维素转化的糖被回收。

但浓硫酸腐蚀性强,而且从经济方面考虑必须回收浓硫酸,增加了工艺的复杂程度。

3.2稀酸水解为了解决浓酸水解法存在的问题,一般采用稀硫酸(0.2%～0.5%),在较温和条件下进行。

此时水解一般分2个阶段:第1阶段为低温操作,从半纤维素获得最大糖产量;第2阶段采用高温操作使纤维素水解为六碳糖,糖的转化率一般为50%左右。

但稀酸水解容易产生大量副产物。

3.3酶水解
酶水解是利用产纤维素酶的微生物或者纤维素酶制品,直接将半纤维素、纤维素水解成可发酵糖。

与酸水解相比,它可在常压下进行,反应条件温和、效率高、能耗低、选择性强、环保效果好,显示出良好的应用价值和前景。

水解后可形成单一产物,产率较高(>95%)。

匈牙利Eniko等人采用NovoYm188等水解经湿氧化处理的玉米秸秆,酶解纤维素转化率(ECC)高达85%。

该法的关键在于纤维素酶的获得和利用,同时要考虑纤维素酶的成本。

丹麦诺维信公司曾经宣布其纤维素酶生产成本已比当初降低了12倍,现在该公司又取得了重大进展,纤维素酶生产成本已比最初降低了20倍,生产lL燃料级乙醇所需纤维素酶的成。