智慧农业 | 如何实现玉米产量提升？

今年12月13日美国NCGA （全国玉米种植者协会）的全国玉米产量竞赛获胜者公布，大卫·胡拉在竞赛中再次突破了每英亩 600 蒲式耳的大关。

2023年弗吉尼亚州查尔斯市的大卫·胡拉，再次取得了他过去在玉米高产上成就，在今年的比赛中以每英亩 623.8439 蒲式耳 (2641公斤/亩）的产量获得了冠军。（注：1英亩 = 6 亩，1 蒲式耳= 25.401 公斤，含水量为 15.5%）

美国玉米高产竞赛（NCYC）由来已久，至 2023 年，已历经 59 年。今年竞赛有来自46个州的近7000名农民参赛。最新的氮管理试验比赛已经验证了在限制氮肥施用量的情况下，平均每英亩土地仍然能够达到269蒲式耳（1138.8公斤/亩）的产量，而2023年美国全国平均每英亩产量为173蒲式耳（732.4公斤/亩），玉米平均亩产仍有很大的提升空间。

在过去的2022年，我国玉米种植面积6.46亿亩，玉米总产量2.77亿吨，平均亩产429公斤。玉米总产量与美国的3.49亿吨相比，少了7200万吨，种植面积却比美国的4.75亿亩多了1.71亿亩。我们使用了更多的土地，却只达到了美国玉米产量的80%。

在国内玉米平均亩产最高的省份是新疆，为628公斤/每亩，其他玉米种植大省，如：内蒙古492公斤、黑龙江450公斤、吉林省485公斤、辽宁省473公斤、山东省451公斤。相较于美国全国平均亩产732.4公斤仍有较大差距。

我国玉米高产纪录产生于2020年新疆兵团奇台农场的玉米密植高产示范田，最高亩产达到1663.25公斤。近十年来，我国玉米平均单产水平不断提升，但仅为美国平均单产水平的 60% 左右。有连续数据记录的“寻找玉米高产品种活动”中，不同年度最高单产水平仍与美国玉米高产竞赛最高单产有 30%-50% 的差距。

玉米产量与种植密度存在着紧密联系，这些高产田中普遍采用了高密度的种植方式。玉米生长与光温匹配是实现高产的重要条件，因此高密度种植更加需要构建一个健康、整齐、高效的群体冠层结构，这需要品种与栽培技术的共同作用。

今年10月，新疆察布查尔锡伯自治县、伊宁县等地的玉米高产创建田进行实收测产。结果显示，伊宁县喀什镇760亩玉米高产示范田中的100亩核心区亩均产量1545.94公斤；察布查尔锡伯自治县种羊场1439亩玉米高产示范田亩均产量1427.66公斤；察布查尔锡伯自治县阔洪奇乡11260亩玉米高产示范田亩均产量1300.67公斤，百亩、千亩、万亩单产均刷新全国玉米单产最高纪录。这也证明在现有技术条件下，我国玉米平均单产从429公斤提升一倍以上，达到1000公斤/亩并非不可能。那么这些高产田有哪些不同，首先，我们需要了解哪些因素影响玉米产量。

每亩株数、每株穗数、穗粒数、穗粒重是玉米产量构成的四大要素。这些产量构成要素的发育贯穿整个生长季，一旦种子被种下，作物就会受到一系列产量限制因素的影响，大多数是降低产量潜力的逆境。

因此，提高产量的关键就是注意识别影响玉米产量构成的各种因素，后续更有针对性地采取农艺管理措施，缓解阻碍产量的逆境因素，加强那些促进高产的因素。

影响玉米产量提升的因素是多方的，这其中既有品种的遗传改良，也有栽培技术的改进。同时包括土壤类型、土壤质地、水肥条件、天气条件等环境因素，这些因素通过相互作用共同影响构成谷物产量的四大要素，并最终反映在产量上。

实现玉米高产需要从苗期开始构建一个健康整齐的群体，并在后续田间管理中保证每一阶段作物所受到胁迫最小。通过栽培技术构建一个合理的冠层结构，最大化发挥产量潜力。

萌发、出苗及保苗数整体决定最终收获群体大小。至V6期，植株的健康与整齐程度，会影响随后的潜在生长速率，及抗逆性。

在玉米高产竞赛（NCYC）中获胜的选手大多数都选择了使用John Deere（约翰迪尔）的农业机械，包括耕作、播种、收获等。高精度农机的作业不仅意味着减少劳动力的使用，并通过促进种植的及时性和质量来提高土地生产力。

利用机械精细化耕作可使土地平整疏松，改善土壤的通气性，促进微生物的活动，增加土壤保水、保肥能力，有利于玉米的出苗、扎根和生长发育。

卫星导航播种技术不仅实现了精准作业，提高了播种效率和土地使用率，与以往的传统人工播种作业相比大大减轻劳动负担，避免出现地里打滑造成播种量不准、少播、漏播的情况。这些技术的使用为后续玉米高密群体的构建打下了基础，更高的种植密度、出苗率都意味着更高的产量。

玉米出苗时易受土壤墒情影响，利用地膜覆盖保墒会产生回收困难、土壤环境污染等问题。而利用水肥一体化灌溉的滴水出苗技术，不仅可以提高提高保苗率和整齐度，还能提前播种期，带来诸如调控玉米生长周期，避免灌浆期热害等其他自然灾害等诸多好处。

滴灌水肥一体化不仅在玉米出苗期起到良好的保苗作用，也能为玉米后续的生长发育提供诸多好处。

水肥一体化系统利用先进的压力灌溉系统，将肥液与灌溉水按需配比，一体化精准、均匀地输送到作物根部。同时借助远程控制技术，实现无人值守自动灌溉，大幅节约劳动力，提升生产效率，降低成本。

玉米的生长发育可以分为营养生长与生殖生长两个阶段。在不同生长时期作物对水肥需求不同，利用水肥一体化技术按需供给水分和肥料，不仅可以减少浪费，提升水肥利用效率，还能有效减少逆境胁迫，增加作物产量。

密植高产玉米底肥正常使用，全生育期采取6~8次的氮肥随水灌溉，结合玉米生育期的需肥规律实现精准氮肥控制，增加肥效，有效避免后期早衰和倒伏。

利用滴灌系统能够有效应对极端天气，实现玉米抗逆稳产。在连续高温无降雨的情况下，通过少量滴灌维持土壤湿润，能够显著降低叶片温度，维持散粉量、缓解吐丝延迟，提高籽粒授粉率。

玉米种植增密后，容易产生大面积倒伏。除了选择耐密种植的防倒品种，还需要在玉米6~8展叶阶段采取化学调控。采用生长调节剂使玉米底部1~5节间缩短，株高降低20~30公分，穗位降低10~20公分，有效增加玉米茎粗，提升群体抗倒伏能力。

玉米生育期需要做好3次以上的防虫、病作业，一方面减少由于病、虫害引起的倒伏、早衰等，另一方面可以将品种的产量潜力发挥到最大。

在小喇叭口期至抽雄期、灌浆期（花后15天左右）根据病虫害发生情况，进行1至2次一喷多效（杀虫剂、杀菌剂、叶面肥）

玉米高产密植涉及到诸多技术的集成与实施，高密度压力的群体更加需要保证农艺措施的及时性和质量。基于物联网等技术的智慧农业解决方案，可以提供有效的监测手段，实时反馈田间环境与农情信息，并为种植管理决策提供可靠建议。

雨生云数字大田解决方案提供了一种高产密植玉米的大田种植智能化管控手段，实现种植、管理、收获全流程托管服务。系统应用了物联网和移动互联网技术，能实现对灌溉设备的统一管理和远程控制，结合自动气象站，可在手机端，电脑端查看灌溉数据和环境信息，具有节水，高效，节省人工的特点，精准调控，提高了水资源利用率。

智能灌溉系统结合了数据分析、自动化和精确性的特征，彻底改变了农业用水管理方式。

精准农业、遥感和数据分析的进步为优化农业用水管理提供了新的工具和技术。RAINBORN遥感作物监测凭借其特定地点的卫星遥感及数据算法，提供一种全区域综合视图的智慧灌溉系统，使种植者能够根据农情变化精确地调整灌溉，而不是在田地里简单的统一灌溉。

农业管理人员可以使用RAINBORN系统从远处轻松评估土壤水分水平。假设平台上的地图显示，玉米田的一些地区的土壤湿度比其他地区低，这可能是由于土壤成分或地形的差异。种植者可以利用这些信息将更多的水分引导到最需要的干旱地区，避免在潮湿地区发生内涝和浪费资源。这样，基于土壤水分监测的农业水分管理将改善资源分配，防止植物胁迫，并提高农业产量。

当应用于精确灌溉时，作物水势图能够反映植被冠层的水分含量情况，其能揭示作物水分胁迫水平的能力是非常宝贵的。例如，一位玉米种植者使用RAINBORN作物监测系统来关注作物水势。根据作物水势图，不均匀的水分分布会导致田地出现成片的干旱。有了这些数据，种植者可以调整农业用水，做出灌溉决策。系统提供了便捷手段帮助种植者确定灌溉区域、灌溉时间、灌溉时长，最终制定出一份科学合理的灌溉计划，及时缓解受影响地区的干旱压力，并促进整个田地的玉米均匀一致生长。