我国芝麻适宜机械化种植与收获的关键农艺性状研究进展

王 臻 周 芳 杨远霄 周 婷 刘红艳

（中国农业科学院油料作物研究所/农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室，湖北武汉430062）

芝麻（Sesamum indicumL.）属胡麻科（Pedaliaceae）芝麻属（Sesamum）一年生草本植物，广泛种植在亚洲、非洲等70 多个国家[1]。全世界年种植面积约1000万hm2，总产300万t左右，其中我国总产40万～50 万t，占世界总产的1/7～1/6[2]。芝麻种子富含不饱和脂肪酸、维生素，钙、铁、锌等微量元素，以及特有的抗氧化物质芝麻素等，是人民高质量生活不可或缺的特色保健食品[3]。近年来，随着人民生活水平的提高，芝麻年进口量已达100 万t[4-5]。面对巨大的需求量，充分利用现代化的机械设备提高芝麻生产效率是促进芝麻产业发展的重要任务之一。

相较于花生、油菜等油料作物，我国芝麻机械化生产技术研究起步较晚，发展进程较慢，至今仍以传统的手工操作为主，这种耕作方式劳动力投入大、生产成本高、经济效益低，严重制约着我国芝麻生产的发展。芝麻全程机械化生产涉及3 个重要环节——播种、田间管理、收获，它们是提高我国芝麻生产水平的关键环节。目前，我国在播种、间苗、除草、收获等方面的机械化水平已有所进步，但仍然处于引进、开发、试验和推广阶段，主要引用和改制小麦、玉米、油菜等作物的种植机械，尚且还没有芝麻专用的机械生产厂家。据调查研究，全国50 个芝麻主产县已改制出近300 款机械，大多由小麦、玉米、油菜等作物机械设备转化或改制而来[6-10]，主要由种植大户和农场用于芝麻种植。

芝麻机械化种植过程中存在诸多不利因素，如种子小而扁平，对于播种孔和播种量的控制难度较大；生存环境严格，要求地块质量高；苗期生长缓慢，苗间距小易形成簇苗，化学喷药过程中不易控制喷药范围，易伤苗；成熟期植株高大，遇大风大雨天气茎秆易倒伏；花期长，收获时同一植株籽粒成熟度不一致；成熟时蒴果易开裂，种子易散落；收获时节雨水过多，种子易发霉腐烂；机械收割损失严重；籽粒干燥储藏期间，含油量、出油率和油脂品质易发生变化，也容易产生病虫害。因此采取各种措施不断增加芝麻产量和收益、发掘适宜芝麻全程机械化栽培的技术措施逐渐成为芝麻研究领域的重大课题。

本文针对芝麻机械化生产过程中存在的问题，总结前人研究成果，主要对适宜机械化收获的品种、抗倒伏性、裂蒴性、抗病性、理想株型等关键农艺性状和收获方式进行总结，提出适宜我国芝麻机械化种植与收获的关键技术措施，以期为我国芝麻产业高质量快速发展提供参考。

1 我国芝麻生产现状

1.1芝麻种植面积、单产及总产2012-2021 年我国芝麻整体生产情况如图1。2016 年播种季长期阴雨导致很多地区芝麻无法播种，改种其他作物，因此种植面积和总产突降：面积由2015 年的301.23 千hm2降到2016 年的230.21 千hm2，降幅23.58%；总产由2015 年的45.03 万t 降到2016 年的35.20 万t，降幅21.83%。受2016 年种植情况影响，2017 年种植面积和总产与上年相比均变化不大，此后恢复增长并趋于平稳态势。总的来说，我国芝麻属于小宗经济作物，种植面积基本维持在260 千～ 280 千hm2，总产维持在40 万～ 50 万t，年度间变化不大。

图1 2012-2021 年我国芝麻种植面积、单产及总产变化

1.2我国芝麻机械化生产现状芝麻属于小宗作物，在农业农村部网站上未查到芝麻机械化耕地、播种、间苗、收获等机械化利用面积和机械化比率等相关数据，而水稻、小麦、玉米、油菜等大宗作物机械化开发早、机械化程度高。2020 年我国小麦、水稻、玉米、油菜的综合机械化比率分别为97.2%、84.4%、89.8%、59.9%[11]。相比于大宗作物，芝麻产量长期低而不稳，多种植于面积较小、形状不规则、难以使用机器的地块，因此无论是夏播区还是秋播区基本多为人工播种，无专门的芝麻播种机，仅有极少量种植大户或农场用油菜播种机播种芝麻。在收获方面，芝麻机收仅处于试验阶段，主要原因是芝麻属于无限花序，下部蒴果成熟裂开时，上部蒴果未完全成熟呈闭蒴状态，不能实现一次性机械收获，一般进行两段式收获。由河南省农业科学院选育出的芝麻品种豫芝ND837 和豫芝NS610 抗落粒性强，可实现一次性机械收获，但是鉴于芝麻区域性较强的特点，在某些省份达不到高产，目前推广面积未辐射到全国。

尽管总体上芝麻机播和机收均处于研发起步阶段，但芝麻种植面积小，播种方式多样，可撒播、条播、点播。人工播种方式并不是限制芝麻生产的主要因素，而一次性机收则是提高芝麻生产效率的关键。林勇翔等[12]通过试验得出，机械化播种每hm2用工0.17 个，人工播种用工5 个，机械化播种可节约人工4.83 个，效率是人工播种的29 倍；使用雷沃GM100 型联合收割机收割，每hm2用工0.14 个，人工割倒打捆用工55.6 个，人工敲打脱粒用工25 个，使用联合收割机进行机械收获比传统的人工收获节约用工80.46 个，效率是传统人工收获的575.7 倍。由此可知，利用机械播种和收割可大大提升芝麻生产效率，因此，选育适宜机械化收获的品种，配套相应的栽培技术和机器设备，对于提高我国芝麻的机播机收比率、促进芝麻产业发展具有重要的现实意义。

2 适宜机械化收获芝麻品种应具备的重要农艺性状

各地应在适合当地生态条件、种植制度、茬口、综合农艺性状优良的主推品种中，选择具有抗倒伏、抗裂蒴、抗落粒、抗病、株型紧凑、耐密植、株高适中、茎粗适中等适应机械化作业特性相对较好，且中早熟、耐高温、耐旱、耐渍的芝麻品种。目前，生产中的少数品种具备了一个或几个优良特性，它们对于机械化大力开展具有一定的推动作用。例如，刘红艳等[13]创制的密蒴芝麻新种质21XZ98，单株蒴果数多、落花落蕾少、蒴果排列整齐一致、抗病抗逆性强。张艳欣等[14]、王林海等[15]利用中芝13 和矮秆种质ZZM2748（株高不足90cm）进行杂交，后代中发现多个矮秆植株，并利用分子标记辅助选择找到2 个与矮秆性状紧密连锁的分子标记ZZM5914、ZZM5932，植株具有典型的矮缩性状，并且蒴果密集、茎秆粗壮、抗倒性极强。张秀荣等[16]选育的微裂蒴芝麻品种中芝78 和中芝75，大田机收损失率分别为14.4%和10.8%。河南省农业科学院芝麻研究中心张海洋团队研发的宜机收品种豫芝ND837、豫芝NS610、豫芝619 均具有很好的籽粒保持特性，其中豫芝ND837 每667m2产量最高可达183kg，较传统品种增产15%以上，机收损失率最低3%左右[17]。尽管如此，目前关于抗倒伏、抗茎点枯病、抗枯萎病、株型紧凑耐密植的高产芝麻品种还是比较匮乏。

2.1茎秆抗倒伏性芝麻属夏作物，直立草本，植株高大，招风，茎秆纤维组织较脆弱，在夏季受台风和暴雨影响时极易发生倒伏和折断。倒伏一般发生在终花期和成熟期。倒伏后，田间小气候发生恶化，泥土和叶片粘在果壳上易发霉腐烂，光合效率、抗病性、有效蒴果数都会大幅度下降，在降低种子饱满度、产量和品质的同时，机收难度急剧增加。芝麻倒伏分为茎倒和根倒，茎倒为基部茎节发生的弯曲或折断，根倒为直立茎秆由根茎的倾斜而产生的歪倒。芝麻发生倒伏的最主要原因是：下部茎节机械组织发育很好，而上部茎节机械组织发育不完全（维管束粗、木质化程度低），茎节内多为薄壁细胞，含水量高[18]。由于植株倒伏程度不同，研究人员一般用倒伏指数来评价作物茎秆抗倒性，倒伏指数越小，抗倒性越强。计算公式为倒伏指数（LⅠ，Lodging index）（cm/g/g）= 高 度（cm）× 鲜 重（g）/ 抗 折力（g）[19]。倒伏指数与植株高度、株型、茎秆内部组织结构和化学成分、叶片重量等密切相关[11]。植株高度偏矮或者适中、茎秆粗壮、根系发达、节间短、蒴果密、始蒴高度低则抗倒伏性强。细胞壁的主要组成成分是木质素、纤维素和果胶，有研究表明高浓度木质素和纤维素可增强细胞壁强度，从而提高茎秆物理强度[20]。关于作物倒伏机理研究在水稻[21]、小麦[22]、玉米[23]、油菜[24-25]等大宗作物上研究较为深入。张建等[24]认为木质素含量、机械组织面积与抗倒伏显著相关。Wei 等[25]认为糖基水解酶（BnaA01g00480D）和CYT1（BnaA04g22820D），转录因子SHINE1（ERF 家族）、DAR6（LⅠM 家族）是调节木质素合成的关键基因。Hirano 等[26]对水稻茎秆抗折突变体smos1（small organ size 1）进行研究，发现秆壁厚度对水稻抗倒伏也起到重要作用。而关于芝麻抗倒伏分子机理研究尚未见报道。

2.2蒴果抗裂蒴性芝麻蒴果皮由子房壁发育而成，分为外果皮、中果皮和内果皮3 层。每心皮有2个假室，每室有1 排种子着生在胎座上[27]。芝麻蒴果开裂是一个复杂的过程，是在逐渐成熟干燥过程中蒴果发生开裂的。蒴果开裂经历5 个重要步骤，即蒴果打开、蒴果分裂、蒴果收缩、膜完整性和胎盘附着[28]，最后到完全成熟时，蒴果从果尖沿果瓣纵轴方向的室间裂缝向下自然开裂，从而造成自然落粒[27]。前3 个步骤中的任何一个环节不发生或者发生程度轻，后2 个步骤中任何一个环节保持程度较好都会增强芝麻品种的抗裂蒴性。品种不同蒴果构造也不完全相同，因此当蒴果开裂时种子从胎盘上脱落后保留在蒴果内的籽粒数量也不相同。目前绝大多数芝麻完全成熟时都会自然落粒，普通品种机收损失率高达37.29%，因收获延迟导致机收损失率更大。因此为了降低机收损失率，最好将宜机收时间控制在3～5d。由于芝麻多种植在面积不大、地块不规则的荒坡地、门前屋后，规模化机收更加困难。因此，加强抗裂蒴品种选育，提高抗裂蒴性以降低机收损失率、延长机收时间是目前芝麻品种培育的重要研究方向。

关于芝麻裂蒴性鉴定方法研究较少。美国芝麻育种家Langham 公布了两种鉴定芝麻抗落粒的方法。一种是自然法，通过计算正常收获时的种子保留量与田间自然成熟3 个月后的种子保留量比值来鉴定品种的抗落粒性，抗性好的品种比值为65%～97%；另一种是机械法，取完全成熟开裂的芝麻蒴果放入锥形瓶中来回振动10min，计算种子保留量，抗落粒性好的品种保留量为65%以上[28]。师立松等[29]先烘干进入成熟期2 周后的主茎中部蒴果，再测量计算蒴果长、蒴果宽、蒴果厚、裂口宽、裂口深、果皮重、裂口深/蒴果长、果皮重/蒴果长、开裂角度C1 和C2 等10 项指标，通过相关性分析、主成分分析、隶属函数、线性回归等统计学分析，最后确定裂口宽可以作为芝麻抗裂蒴性鉴定评价的指标。抗裂蒴性等级划分标准为：高抗（裂口宽≤0.7cm），抗（0.7cm＜裂口宽≤0.9cm），中间型（0.9cm＜裂口宽≤1.1cm），裂（1.1cm＜裂口宽≤1.5cm），易裂（裂口宽＞1.5cm）。这些抗裂蒴的判断方法与标准对于培育抗裂蒴芝麻品种具有重要的指导作用。

前人对芝麻蒴果开裂性进行了深入的遗传学研究。Langham[30]利用开裂品种和不开裂品种进行杂交获得F2，成熟后1 个月在田间调查蒴果开裂与不开裂植株比例，结果发现分离比为3∶1，表明蒴果开裂由1 对ID/id基因控制，且开裂为显性。而Kotcha 等[31]认为蒴果的开裂性与不开裂性分别由2 对显性上位性基因和隐性上位性基因控制。Culp[32-33]则认为“纸壳蒴果”为单基因隐性遗传，而且这个性状是重复隐性上位的结果。

早在2003 年，Uzun 等[34]就利用BSA 法将闭蒴突变体cc3和当地品种Muganli-57 杂交构建遗传群体，结果找到一个与闭蒴基因紧密连锁的AFLP 标记。Phumichai 等[35]构建了一个F2群体，利用AFLP 分子标记技术找到一个可以区分蒴果开裂与否的标记Si-SR-32-19。Zhang 等[36]发现芝麻闭蒴和卷叶2 个性状紧密连锁，并在第8 号连锁群上定位到同时控制这2 个性状的基因SiCL1，该基因编码一个转录抑制因子KAN1 蛋白，基因序列由20 个核苷酸（caggtagctatatgca）突变为6 个核苷酸（tctttg），最终导致翻译提前终止。通过对控制蒴果性状进行基因克隆和遗传转化，最终可以实现芝麻的精准分子设计育种，缩短育种年限，快速高效地培育出优质的抗裂蒴品种。

2.3芝麻茎点枯病和枯萎病抗性芝麻在全国各地均可种植，但由于芝麻对气候和栽培条件非常敏感，在不利条件下极易感染各种病害。在我国东北、江西、华北以及黄淮主产区主要病害为茎点枯病和枯萎病，这两种病害常年发病率分别为30%和15%左右，重者可达50%～70%[37]。茎点枯病和枯萎病发生后，芝麻茎秆易折断倒伏，蒴果易沾染泥土和腐烂叶片，机收时难度增加，且收获率低下。

芝麻茎点枯病由菜豆壳球孢菌（Macrophomina phaseoli（Maubl.）Ashby.）侵染引起，主要侵染时期为苗期及盛花期，与降雨、空气湿度关系密切。其发病周期短，病害蔓延快，防控难度大。芝麻茎点枯病菌在种子、土壤和病残体上以菌核形式越冬，并在次年作为初侵染源侵染植株。播种后在适宜的环境条件下，种子萌发激发菌核产生菌丝，对种子和芽苗进行侵染，造成烂种、烂芽，幼苗出土后菌核萌发侵染幼苗。开花结果期病害多自根部开始，之后由下而上蔓延，根部感病后，主根、支根逐渐变褐色[38]。

芝麻茎点枯病菌能分泌一组胞外降解纤维素的酶系：滤纸酶、天然纤维素降解酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶，该酶系能够降解芝麻秸秆纤维素[39]，使得菌丝趁机入侵和增殖。菌丝侵染植物后，茎秆中纤维素发生改变，皮层内部布满小菌核及病菌孢子器，后期茎秆中空，易折断，导致植株枯死。目前已从病原菌中克隆出2 个egl基因，egl1基因的表达产物有分解纤维素的活性，egl2基因的表达产物对病原菌在寄主上的营养生长有利[39]。芝麻过氧化物酶（POD）不仅能够清除体内过多的活性氧，还可以加固细胞壁和诱导木质素的合成，以阻止病原菌的蔓延。已有研究从病原菌的细胞壁中分离出了一种激发子，它能诱导抗性寄主快速合成酚类物质苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶，这是抗病品种对病原菌的一种防卫机制[40]。

目前已鉴定出一些茎点枯病抗性基因，如NBS类RGAs基因。于沐[41]通过基因克隆的方法推测RGAs基因中SIRGA1、SIRGA4、SIRGA11、SIRGA12基因可能与芝麻的基础防卫反应相关，SIRGA8基因可能与芝麻对茎点枯病的抗性反应有关。陈燕华[42]借助转录组测序技术鉴定出基因SiPYL4、SiTLP在芝麻茎点枯病抗性中发挥着重要作用。因此借助转基因技术导入外源DNA 片段进行芝麻抗性育种可有效提高品种抗病性。还需要注意的是茎点枯病抗性与开花时间存在负相关，表现为中晚熟品种抗性较强；地方种质的病株率和病情指数低于改良品系。因此利用地方种质资源作为亲本选育中晚熟品种有利于防御茎点枯病菌侵染。

芝麻枯萎病由尖孢镰刀菌芝麻专化型（Fusarium oxysporum f.sp.sesami）侵染引起，植株在生长发育的任何时期均可被侵染。尖孢镰刀菌厚垣孢子能够在土壤中长期存活，即便在无寄主的情况下也可活6 年以上，因此控制难度较大。侵染时病菌多从苗的根尖、伤口侵入，从根部侵入后进入导管，沿导管蔓延到茎、叶、蒴果和种子，致使全株发病枯死。病菌侵入植株后，在导管中繁殖，产生果胶酶、纤维素酶等水解酶，使得细胞壁成分降解，菌丝趁机入侵和增殖；同时由于破坏了维管束，妨碍了水分、养分的正常运转，干扰代谢，导致气孔非正常开合，有利于菌丝侵染。菌丝侵染植物后，还会产生镰刀菌酸毒素，被上行液流带动散布到植株叶片内，杀死维管束周围的细胞，破坏叶绿素，引起叶片变黄，横切病茎可见木质部维管束变褐色，病株易早熟[43]。

目前已鉴定出一些枯萎病抗性基因，如Duan等[44]通过重测序和关联分析发现SiUTC115363基因中有2 个SNPs 与枯萎病抗性直接相关。董朱霞等[45]通过鉴定发现，分枝型芝麻植株枯萎病抗性强于单秆型植株，黄色种皮材料抗性略高于其他种皮颜色材料，其他农艺性状如茎秆茸毛数量、叶片大小、叶片形状、叶片色泽、花色等与抗病性没有显著相关性，并且野生种的抗病性明显高于栽培种。因此，利用野生种和转基因技术导入抗病基因选育分枝型黄色籽粒芝麻品种可能是育种方向之一。

2.4宜机收芝麻理想株型在芝麻生产中，宜机收芝麻品种要求株高160cm 左右，具有茎秆粗壮抗倒伏、抗裂蒴或者抗落粒、抗茎点枯病和枯萎病、单秆型或者分枝少而集中、始蒴部位低、叶面积小、叶夹角小、叶片上举、蒴果数量多、耐密植等特点。但由于芝麻株型易受地力、播种期、播种方式、播种密度、追肥等栽培条件以及当地的光、温、水等自然环境因素影响，导致芝麻在理想株型遗传改良过程中进展缓慢。

2.4.1株高在所有宜机收性状中，株高是最关键的性状。矮秆、半矮秆植株抗倒性强，但由于始蒴部位过低，割台在高于或者等于始蒴部位的时候，易导致蒴果不能全部卷入割台内。植株过矮时，脱粒滚筒茎秆量减少，脱粒难度、籽粒损失率反而增加[46]。当株高适当降低时，种植密度可适当增加，以便于机械收割。

2.4.2株型芝麻株型属单秆型还是分枝型直接反映了植株紧凑程度，其与机收损失密切相关。汪文祥等[47]根据分枝角度大小将油菜株型划分为紧凑型（＜30°）、中间型（30°～40°）和松散型（＞40°）。分枝角度越大，株型越松散，机收时越会因为分枝相互缠绕而增加产量损失。相反，株型越紧凑，植株越耐密植，越有利于机收[48]。油菜分枝角度受多基因控制，且已筛选出与分枝角度相关的候选基因[49-50]。而芝麻在分枝角度与机收关系方面的研究尚未见报道。

芝麻理想株型构建还应充分考虑分枝部位、始蒴部位、分枝长度、分枝数量等性状。芝麻茎秆呈四方型，茎粗、皮厚和木质化程度随茎秆部位上升而降低，理论上植株切割部位越高越有利于机械切割，以减少机械损伤。芝麻分枝长度随着生部位升高而变短，一次分枝数越少、分枝着生部位越集中株型就越紧凑。分枝越多，籽粒灌浆充实时间越长，上下部蒴果成熟度越不一致，宜机收时间越不好把握，机收损失率也越高。因此，理想株型是一个综合性状，以机收产量达最高值为鉴别标准。

2.5成熟一致性任何一种作物成熟一致性越好越有利于机械收获，以降低成熟不一致导致的损失。芝麻为无限花序，目前世界上仍然有99%的芝麻只能在下部蒴果炸裂时提前开始人工收获，充分晾晒后再人工脱粒，以避免中上部蒴果落粒对产量造成的损失[51]，但这样会因为中上部籽粒未完全成熟而引起含油量及产量降低；待到上部蒴果完全成熟后再机械收获则会出现中下部蒴果炸裂的情况，裂蒴严重的会导致50%以上的产量损失[27]，也不利于机械化收获。蒴果成熟度不一致，机械收割脱粒时滚筒难以满足所有蒴果脱壳要求，未完全成熟蒴果籽粒不易脱出，导致产量损失、籽粒颜色差和机械糊筛。因此，生产上，选择适宜机收时间应充分考虑种子成熟率和损失率，以获得最佳产量和最佳商品性为衡量标准。

当前，育种者应重点培育开花期早而集中的品种和有限花序品种。有限花序品种成熟期相对一致，籽粒大而饱满，适宜机收。缺陷是植株偏矮，蒴果数量少，产量偏低。如果能够以有限花序材料为亲本，成功转育出株高中等、蒴果数量多、开花集中的品种，对于适宜机械化收获的品种培育具有重要意义。除了品种选育之外，还可以喷施外源激素（如乙烯利）、蒴果催枯干燥剂（百草枯、敌草快、灭草喹、唑草酮）等促进蒴果成熟一致。乙烯利主要是通过诱导植物释放乙烯来促进熟果脱水成熟。百草枯是一类毒性极强的触杀剂，一部分药剂会残留在籽粒上，存在极大的安全隐患，现在基本处于淘汰状态。敌草快通过破坏植物细胞膜结构从而使植物枯黄失水[52]。灭草喹抑制缬氨酸和亮氨酸等支链氨基酸的合成，当植株的叶和根吸收后，药剂会在木质部和韧皮部传导并在分生组织中累积，从而使分生组织坏死，实现催枯效果。唑草酮通过抑制叶绿素生物合成过程中的原卟啉原氧化酶，使原卟啉原ⅠX 氧化酶迅速累积氧化，并生成单态氧，进而引起细胞膜的不饱和脂肪酸过氧化，导致膜渗漏，色素破坏，叶片迅速干枯死亡，从而实现催枯效果[52]。喷施蒴果催枯干燥剂尽管能够促进成熟一致，但是化学药剂始终对农产品存在残留污染，未来发展趋势还是以品种选育为主，化控逐渐被替代。

3 适宜机收关键农艺性状的栽培及化学调控

3.1抗倒伏性芝麻倒伏后，轻则减产10%～50%，重则减产70%～80%，严重影响产量和品质，同时机收损失率和难度急剧增加。为防止倒伏，可适当降低氮肥使用量，合理密植，深耕深植，早间苗定苗，花期少浇灌多排水，花期喷施多效唑和芸苔素等激素来降低株高、增强茎秆韧性，从而降低倒伏角度，增强抗倒伏性。研究表明优化施氮量和分期（4 次）施氮可改善玉米茎秆形态特征、茎秆机械强度、木质素含量和根系生长，显著降低倒伏率。优化氮用量显著降低了玉米节间长度、株高、穗高、重心高度和倒伏百分比，显著提高了玉米节间直径、灌浆度和茎秆力学性能强度、根系生长和木质素含量；分次施氮显著改善了玉米茎秆形态特征、茎秆机械强度、木质素含量及根系生长，并减少节间长度、株高、穗高、重心高度、倒伏率。研究显示，密度与玉米的茎秆质量性状、气生根数量、茎粗和纹枯病发生呈极显著负相关，与株高、中心高度、穗位、节间长度、茎腐病和玉米螟感病程度呈极显著正相关[53]。密度增大使植株个体在群体中的资源竞争更加激烈，致使茎秆细弱，玉米抗倒伏能力减弱。尽管不同玉米品种对密度的敏感程度不尽相同，但高密度下植株抗倒伏能力均显著下降。外源生长调节剂是通过调节内源激素来控制作物生长发育和功能表达的。研究表明，合理剂量的生长调节剂可以调节群体形态，显著缩短基部节间长度，降低重心高度；同时提高群体功能，增强根系活性，延长叶片功能期，增强抗倒伏能力[54]。因此，类似地适当控施氮肥、增施磷钾肥、合理密植、叶面喷施芸苔素或者多效唑等，或许可以显著提高芝麻抗倒伏性，利于机械化收获。

3.2蒴果抗裂蒴性增强芝麻蒴果抗裂蒴性，可降低机收损失和延长机收时间。研究表明油菜品种秦优7 号密度为45 万/hm2时抗裂荚性明显强于密度为30 万/hm2时，中双11 号密度为60 万/hm2时抗裂荚性明显强于密度为15 万/hm2时，施用硅肥1.44mmol/L 或喷施多效唑300mg/L，可提高角果抗裂性[55-56]。对于芝麻来说，目前无任何研究表明种植密度与施肥用量能显著提高芝麻抗裂蒴性。当前唯一能提高芝麻抗裂蒴性的化控措施是在未完全成熟时喷施蒴果催枯干燥剂，使上部蒴果在未炸开时急速干燥。因此，未来应加强抗裂蒴性与栽培措施关系的研究，配套研究品种最佳种植密度、最佳施肥等栽培及化控措施，以确定品种的宜机收时间。

3.3茎点枯病和枯萎病抗性芝麻发生倒伏后，叶片光合作用效率低，冠层通风效果差，导致茎点枯病和枯萎病发生率增加。芝麻本身较耐贫瘠，一旦在肥水充足的环境下，茎秆会快速生长，在过分密植和间苗定苗较晚的情况下，就易发病导致倒伏。稀植、氮肥较少的条件下，易培育壮苗，抗倒性反而增强。芝麻病菌属于土传病害，病菌在泥土中、病株残体内或种子表里越冬，易在连作芝麻地、泥土肥力差、田间湿度大、高温的情况下发生。因此水旱轮作、“四年种两头”、少灌水、及时排水、深沟窄厢等都是对芝麻病害的最佳防控措施。在保证芝麻产量没有明显下降的情况下，适当推迟播期、种植晚熟品种都有利于控制和减少芝麻病害的发生。此外，选择抗病性强的品种对防治茎点枯病和枯萎病有很好的作用。综上所述，芝麻适当晚播、种植晚熟品种、早间苗定苗、合理密度种植、少施氮肥、水旱轮作等栽培措施和选择抗病性强的品种均可有效降低芝麻茎点枯病和枯萎病的发生。

3.4理想株型调控近20 年来，我国芝麻品种选育绝大多数为单秆型，分枝型品种逐渐被淘汰，生产上也极少看到分枝型品种。单秆型或少分枝品种在密度增加时，由于株型紧凑、相互之间不存在交叉缠绕或者交叉缠绕程度低而有利于机械收获。播种时分厢沟，多采用中等密度直播再间苗方式，一垄多行，少数南方地区实行一垄两行，株型紧凑，收获时一般实行两段式收获，宜机收。美国等发达国家采用高密度直播不间苗方式，一垄两行，深沟窄垄，芝麻品种多为分枝型，以主轴和少分枝为主，分枝间缠绕程度较小，也有利于机收。

播期和密度会显著影响植株长势、株高、始蒴高度、分枝数、分枝高度和蒴果数量。低密度种植时，单秆型品种可能会分出少量分枝，且分枝部位降低，但单株蒴果数会明显增加，上下蒴果成熟不一致，分枝长度加长，反而不利于机械收获。高密度种植时，分枝型品种可能分枝数量减少或者不分枝，且分枝部位增高，分枝长度降低，但单株蒴果数和单产会明显减少，反而有利于机械收获。因此，在弄清品种的生长特性时，应适当密植，始蒴部位稍微升高时，蒴果更加集中在中部和上部，有利于机械收获。增加种植密度，割台损失显著下降，且增加密度芝麻分枝数显著减少，有利于机械收获。

3.5成熟一致性栽培调控芝麻花期较长，一般30d 甚至更长。缩短花期，增加每天开花数量，植株上的蒴果成熟时间差缩短，蒴果成熟一致性提高，更有利于机收。种植单秆型品种或者少分枝品种，主茎上的蒴果数比例增加，蒴果成熟度更加集中。合理密植，减少株行距，导致分枝型品种分枝数量少而短，蒴果成熟一致性提高。适当推迟播期，分枝型品种分枝数量减少，蒴果成熟一致性也提高。芝麻自然成熟前喷施敌草快、灭草喹、唑草酮等干燥剂3～5d 后，叶片枯黄蒴果快速干燥变褐，利于机收。因此，生产中可通过选种单秆型品种、合理密植、适当晚播、收获前喷施干燥剂等措施，调节芝麻蒴果成熟一致性。

4 适宜芝麻机收的方式

芝麻机收方式分为一段式机械联合收获和两段式机械收获2 种。一段式机械联合收获是在田间芝麻全部呈干枯状态时一次性完成切割、脱粒、清选等工序，这种方式收获效率高，但是籽粒破损率高，易酸败变质，且由于全部蒴果成熟需要的时间长，籽粒暴露在空气中受气候影响较大，收获季遇雨种子易霉烂变质，不适宜在我国南方地区推广。对于少数抗裂蒴性极强的品种来说，此收获方式也适用。两段式收获是在芝麻下部叶片脱落，最下部1～2 个节位蒴果开裂时，用机器快速收割、自动捆绑、集中晾晒。待蒴果全部晒干炸裂时再人工投入机械完成脱粒、清选等工序。此方式适合绝大多数抗裂蒴性不强的芝麻品种，可提前倒茬7～10d，机收损失率低于一段式收获。割倒后籽粒存在后熟过程，籽粒饱满，无破损率，颜色好，品质及品相好。缺点是投入人工比一段式机械联合收获多，成本增加。如果割倒后不集中晾晒，遇阴雨天气不用塑料遮盖，效果与一段式无差异。

不同芝麻主产国，机械收获方式也不一样。美国主要采用一段式联合收割机收获；中国主要采用人工两段式收割，很少采用一段式联合收割机收获和单独两段式机械收获；印度和莫桑比克、坦桑尼亚、肯尼亚等非洲国家，主要采用蒴果成熟一个收获一个的人工摘果方式，效率极其低下。我国各芝麻主产区应综合考虑植株大小、品种裂蒴性、成熟一致性、机收损失率、茬口矛盾、天气情况等，确定适宜的机械和收获方式。

5 芝麻机械化种植面临的问题

5.1现有品种对机械化种植适应性差，缺乏专用品种在机械化收获环节，籽粒破损率、含水率较高，不能达到机械收获的理想标准；蒴果开裂程度越大，机收时损失越大，目前国内适宜机收的抗裂蒴品种有豫芝NS610、豫芝ND837、豫芝619、中芝78、中芝75 等少数品种；国内芝麻品种抗倒伏能力普遍不强，没有强抗倒伏品种相关报道，遇到灾害年份减产幅度较大。

5.2现有机械化设备不足，机械化程度低我国水稻、小麦、玉米、大豆等农作物从品种选育、机械化装备研发到配套的农艺栽培措施已基本实现全程机械化，而芝麻机械化水平却严重不足，缺少专用的机械化装备，如高效中耕除草、间苗和机收设备，缺乏高效施肥、节水灌溉装备，现阶段芝麻生产绝大部分还处于传统的人工操作状态。并且，国家在大力发展大宗农作物机械化生产技术研发和补贴的同时，对于芝麻等特色农作物的机械化生产却几乎没有政策支持，这大大阻碍了芝麻等特色油料作物的发展，也不利于农民经济的增收和社会效益的提升。

5.3现有机械化种植规模小，种植程度低我国农业正在向规模化不断发展。而芝麻生产易受灾害影响，加上缺乏技术指导，目前还停留在分散种植的小农生产状态，标准化程度低，防灾避灾能力弱。此外，农田水利的设施条件差，缺乏节水灌溉、排水技术装备，导致芝麻遇灾年减产幅度大，农民种植积极性降低。

6 小结与展望

发展芝麻生产以满足我国人民健康需求和保障油料供给是我国当前农业农村工作的重点任务，提高机械化种植与收获率可节约劳动力、降低劳动力成本、提高经济效益和农民种植积极性，有利于优质油料作物的健康发展。芝麻机械化收获首先要解决农业机械问题，重点是适宜机械化种植与收获的品种及配套栽培措施等问题，只有做到农机农艺配套融合，才能最大程度降低种子落粒损失、提高生产效率。

6.1适宜机械化种植的种质创新与新品种选育加速适宜机械化收获的芝麻新品种选育，需要从种质资源搜集、种质创新等方面加强研究，明确宜机耕品种的育种目标，筛选出株高适中、结蒴集中、抗裂蒴、抗落粒、耐密植的新品种，并进行实际应用。

6.2适宜机械化种植的配套技术研究为将品种的增产潜力充分发挥出来，以不同品种特点和生产基地条件为基础，对每一个阶段的关键技术进行总结，制定出适合当地实际情况、因品种而异的系统生产技术标准，最终形成标准化的管理措施，这对提升产量和品质起到了有利的作用，达到了降本增效提质的目的。

6.3适宜机械化种植的机械设备研制政府应进行合理的规划，加大对研发的投入力度，积极组织并大力推动科企之间的合作，协助和支持机械制造业，发挥对芝麻种植过程中各机械设备研发的推动作用，对芝麻播种机、中耕除草机以及割晒机、联合收获机进行筛选、引进和改制工作，确保改制出适合于分段收获和联合收获的机械装备。

6.4适宜机械化种植的主产区的建立及示范推广我国对芝麻的需求不断增长，需要制定合理的政策和措施，在主产区建立规模化的示范基地，集成示范芝麻全程机械化生产技术与装备体系，降低生产成本，为大面积示范推广高产、高质、宜机收新品种及机械化生产技术与装备提供支撑。

6.5适宜机械化种植的生产补贴与研发经费的落实政府部门应该对芝麻产业的发展给予足够的重视，强化对高产、高质、宜机收芝麻新品种选育相关基础研究项目的政策和经费支持，强化惠农政策的落实，对芝麻特色油料实行生产补贴和最低收购价政策，以此来提升农民种植的积极性，保证芝麻特色油料作物良种繁育和加工企业的原料供应。