对中国玉米生产中良种良法机械化协调发展的思考

侯有良 钟改荣 卢保红 魏荣业 杜如珊 张广峰

摘要：回顾了中国玉米育种和栽培技术发展历程以及不同时期良种良法相结合状况，概述了当前玉米生产机械化发展进程中出现的主要问题和矛盾，简要介绍了美国玉米生产的先进技术和经验，提出了今后中国玉米育种、栽培技术和机械化协调发展的方向。

关键词：玉米育种；栽培技术；机械化；历程回顾；发展方向

中图分类号：S513文献标志码：A论文编号：2013-0941

0引言

玉米是中国三大粮食作物之一，粮经饲兼用，对整个国民经济发展有着巨大影响。在当前农业现代化稳步推进过程中，继续保持玉米产量的稳定增长意义重大。建国以来，中国的玉米生产发展迅速，优良品种发挥了重要作用。在玉米良种培育方面，中国工程院院士、著名玉米育种专家李竞雄先生是中国单交种利用的奠基人，在他的倡导下，中国全面进入单交种选育和应用新阶段。20世纪70年代初由他主持育成的‘中单2号玉米新品种，在产量、抗性和农艺性状方面得到了很大提高和改进，对中国玉米育种产生了重大影响。‘中单2号荣获自然科学发明一等奖，推广面积、使用年限创造了奇迹，至今仍未被打破[1]。20世纪70年代末至80年代后期由李登海先生育成的系列掖单号玉米品种，以株型紧凑、增加密度、依靠群体来获取高产，彻底改变了中国传统玉米育种方向，开创了中国紧凑型玉米育种的先河[2]。近年来，中国大面积应用的由美国先锋公司育成的‘先玉335，以其高产、耐密、早熟、脱水快、适于机械作业的显著优点，再一次引起了玉米育种工作者的高度重视，改变着人们的育种观念和育种方向[3]。栽培技术的进步同样对中国玉米产量的提高做出了重大贡献。在栽培技术研究方面，中国大致经历了3个阶段：20世纪50—70年代主要是针对单产因素改善的研究来提高产量，包括筛选和推广良种、精耕细作、合理密植、科学施肥、耕作制度改革和农田条件改善等；80—90年代是以研究器官建成、生长发育为特点，以建立高光效群体为目标，通过技术集成和模式化栽培研究来进一步提高产量；21世纪以来，以简化、节本、高产高效为主攻目标，以耐密、抗逆品种和机械化作业为载体，进行高产高效研究。栽培研究范围之广泛，理论和技术研究之深入[4]。但随着机械化的快速推进和规模化、集约化、标准化、简约化的应用，一个品种一种栽培管理的所谓配套模式就显得不相适应，难以推广应用。围绕机械化的应用进行新品种选育和栽培技术研究，围绕新品种和栽培新技术推广进行机械的设计和改进，使良种、良法、机械化协调发展就成为当今急需研究的课题。笔者在分析研究中国玉米育种栽培发展历史和变化趋势的基础上，借鉴国外发达国家玉米生产先进技术和经验，为中国玉米育种、栽培、机械化三者协调发展提出一些建议和努力方向，以利加速中国玉米生产机械化进程，推动中国玉米生产持续健康发展。

1建国前后中国玉米育种栽培状况

玉米传入中国至少有500多年的历史。中国从20世纪20年代开始玉米杂交育种工作[5]，由于旧中国政治动荡，天灾战乱不断，研究推广经费极少，所育良种无法繁育推广，生产上以农家品种为主，一些引进的改良品种为辅，玉米种植面积也不大。从欧洲引入的‘意大利白经选择形成的‘白马牙和从美国引入的‘金皇后，建国后仍在北方生产上应用，并推广了一定面积[6]。农家品种和引入的改良品种由于本身存在的严重缺陷，如植株高大，株型散，叶片大而披垂，抗病、抗倒、抗逆能力差；加之多年连续种植，种性退化严重，导致植株生长不整齐，抗性减弱，果穗变小，种植密度仅15000株/hm2左右，产量很低。中国玉米杂种优势的深入研究和生产上的推广应用是在中华人民共和国成立之后才真正开始的。1949年12月吴绍暌教授提出了“利用杂种优势增进玉米产量”的倡议，1950年国家农业部颁发了“全国玉米改良计划”，正式拉开了杂交育种工作的序幕[7]。最初的杂交育种方法是以品种间杂交、双交、三交为主，先后育成了‘坊杂号、‘齐玉号、‘白杂号、‘春杂号、‘农大号、‘双跃号和‘新双跃号等杂交种，在生产上发挥了一定增产作用[7]。这些品种的农艺性状、群体结构、抗病能力、产量潜力均得到了改善，种植密度在30000~37500株/hm2左右。1971年2月，“全国两杂育种座谈会”提出了“杂交玉米的选育和应用以单交种为主，充分发挥玉米的杂种优势增产作用”，从此开辟了中国玉米单交种选育和应用的新篇章[8]。20世纪70年代中国推广应用了第一代单交种，主要代表品种有‘新单1号、‘群单105、‘丹玉6号、‘吉单101、‘中单2号、‘白单4号、‘郑单2号、‘陕单1号等，1980年单交种种植面积占到了70%[5]。这些单交种较以前应用的双交种在整齐度、抗病性、抗倒性、丰产性方面得到了明显提高，种植密度也随之增加到了37500~42000株/hm2。值得一提的是，‘中单2号自1977年大面积推广以来，连续6年名列全国玉米种植面积之首，是使用时间最长的品种。

中国的玉米栽培在解放前几乎为空白，当时的生产条件极差，设施简陋，技术落后，管理粗放，投入少，玉米以古老的传统方式进行种植。加之战乱不断，灾害频发，单产低，总产少，面积小，玉米生产发展缓慢。新中国成立后，中央人民政府制定颁布了《全国农业发展纲要》，围绕粮食增产，发展农业生产力，全国重视兴修水利和农田基本建设，深耕改土培肥地力，平整土地，广辟肥源，增施农家肥，耙耱保墒，精耕细作，生产条件不断改善，玉米种植开始由解放前的粗放传统耕种方式向精细化栽培方式转变。20世纪50年代，玉米栽培主要是总结推广劳模高产经验，改进栽培技术，如改撒播为条播或点播，合理密植，推广间套种，集中或分次施肥，改善灌溉措施等。20世纪60年代，主要进行玉米生长发育规律、群体结构及其调控、合理密植、需肥需水规律、肥料应用种类和施用量、耕作制度改革、病虫害防治等研究。20世纪70年代，主要进行玉米产量构成与器官建成的关系、群体物质生产与分配、高产促控综合栽培技术、抗逆高产综合栽培技术、中低产田改造、间套复种、合理密植、增施化肥、化学除草、病虫害化学及综合防治等研究[4,9]。总之，建国初期及其后一段时间内，中国的栽培专家及其研究人员在栽培理论和技术方面做了大量基础性、广泛性的研究工作，尽管栽培技术主要是针对单项生产因素的改善，与良种结合的不是十分紧密，研究也较肤浅，但对提高中国的玉米产量做出了重要贡献。那时农业机械化仅局限在深耕、施肥、整地等方面，播种、植保、收获等方面几乎为零。

2近30多年来中国玉米育种栽培及机械化发展

近30多年来，经过玉米育种工作者的艰辛努力，杂交育种取得了举世瞩目的成就，为中国粮食增产做出了重大贡献。20世纪80年代辽宁省丹东市农科所育成了以‘丹玉13号为代表的系列杂交种，实现了高产、广适、多抗等优良性状的结合。20世纪80年代后期，李登海先生育成了以‘掖单13号为代表的系列紧凑、耐密杂交种，彻底改变了人们对紧凑型玉米的看法，开创了中国耐密玉米育种的新局面，将中国玉米育种水平推向一个新的高峰。20世纪末，中国农业大学育成的‘农大108以高产、稳产、优质、多抗、适应性广的绝对优势和保绿、粮饲兼用的显著特点，迅速在全国20多个省市大面积推广应用，创造了玉米新品种大面积应用的又一个奇迹。21世纪初，河南省农科院粮作所育成的‘郑单958，以其高产稳产、优质耐密、广适多抗的突出特点连续多年位居全国玉米种植面积首位，2009年推广面积已达到了454万hm2[4]，成为建国以来年种植面积最大的玉米品种，至今仍是中国东北春播区和黄淮海夏播区主栽玉米品种。这些品种是中国30多年玉米育种成就中的佼佼者和优秀代表，它们的共同特点是推广面积大，应用时间长，增产效果明显，不仅提高了中国玉米的单产和总产，也引导了中国的玉米育种方向。纵观中国玉米育种的发展，可以看到育种策略由挖掘个体产量潜力调整到发挥群体优势，由一味追求高产调整到高产优质并重，由重视几种病害抗性调整到提高综合抗病性，由推迟熟期实现高产调整到提早熟期增加密度获取高产。

不可否认的是从20世纪80年代开始，中国的玉米栽培技术发展迅猛，进步较大，紧紧围绕提高玉米产量这个总目标在玉米品种更新换代和生产发展的过程中及时提供强有力的技术支撑，对中国玉米的发展和产量提高做出了重大贡献，发挥了重要作用。20世纪80年代开始，栽培技术的研究和应用从单目标向多目标、从单项技术向综合技术、从定向研究向定量研究发展，栽培、植保、机械等多学科相互渗透、融合，规范化、模式化栽培在普遍推广应用。这一时期研究的内容包括地膜覆盖、育苗移栽技术，紧凑型玉米配套增密栽培技术，免耕、保护性耕作技术，旱作节水栽培技术，化学调控抗逆栽培技术，化学除草技术，水分生理及科学施肥（包括微肥）技术。进入20世纪90年代，玉米生产的目标和栽培学主要任务发生了很大变化，在稳步提高产量的同时，还要求品质、效益、资源节约协调统一。在理论研究方面，这一时期围绕高产生理机制深入进行了光合性能、源库关系、产量构成因素等方面探讨。在应用技术方面主要研究了紧凑型玉米综合配套栽培技术，稳产抗逆广适栽培技术，一体化吨粮田栽培技术，高产、高效综合栽培技术，模式化栽培技术，种子包衣技术，机械化播种与除草技术等。进入新世纪，随着社会经济的快速发展，劳动力机会成本上升和农村劳动力的转移，简约、节本、高产、优质、高效成为这一时期的主攻目标，产量与效益相结合，以耐密、抗逆品种和机械化作业为载体，进行高产高效栽培技术研究。包括秸秆还田、深松改土、少免耕栽培、套种改直播、精量播种、合理增密、复合肥与缓释肥施用、测土配方施肥、化学除草、种子包衣、机械化耕种与收获等技术[4]。从20世纪80年代开始，各地广泛开展不同生态区丰产性、稳产性和良种适应性研究，根据生态区特点选用特定品种，针对不同品种研究相配套的栽培技术措施，良种配良法，因种栽培，因种管理，充分发挥了优良品种的增产潜力，增加了玉米产量。

随着玉米机械化程度的大幅度提高和广泛应用，生产中也逐渐出现了一些不相适应的问题和矛盾，如种子芽率低、籽粒大小不一或过大不适宜单粒点播的问题，品种苞叶过紧、穗位不齐、果穗下垂不利于机械收获的问题，栽培模式多样、种植行比参差不齐不利于机械田间作业和收获的问题，栽培技术太繁杂、精细、用工多增产不增收的问题，收获机械故障频发、效率不高的问题等。面对这些问题和矛盾，很有必要学习和借鉴发达国家在处理和协调这些方面的先进方法和经验。

3美国玉米育种和生产可借鉴的经验

美国是世界上玉米生产第一大国，玉米产量约占世界玉米总产量的42%[10]。美国也是世界上玉米生产第一强国，无论育种技术、生产技术还是机械化程度都屈指可数。在玉米育种方面，美国十分重视种质资源的收集、整理、鉴定、研究和育种新技术的创新利用，把品种选育和生产应用紧密结合，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，同时密切跟踪了解品种在生产中的表现。选育品种既要高产，更要优质稳产；既要抗病虫、耐密植，更要抗倒伏、适应性广泛；既要适于简约化栽培，更要满足机械化播种和直接收获籽粒的要求。品种必须具备耐密、早熟、抗倒、抗病虫、穗位整齐的基本特性，同时具有“五小一大”、“五快一壮”的特征：即雄穗小，叶片小，个子小，节间小，植株小（收敛），果穗大；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。美国玉米实行区域化种植，专业化生产，其目的是为了充分利用当地自然资源和社会经济条件，发挥玉米的增产潜力；为了实现机械化作业，降低生产成本，提高劳动生产率；为了推广应用新品种、新农药、新技术，增加经济效益。美国的玉米栽培管理“重两头，轻中间”，重视播种前和收获后的整地施肥管理，轻视播种后至收获前的田间管理。玉米在收获的同时完成秸秆还田，然后用深松机械和重耙联合整地，基肥大多为秋季进行深施。肥料为高浓度复合肥、缓释肥和液态肥。美国农民十分重视培肥地力，坚持可持续发展，主要采用大量秸秆还田、与大豆合理轮作和施用有机肥、高效复合肥等措施。土壤有机质含量在4%以上。植株营养诊断、土壤养分分析、制定肥料施用方案由州农化实验室或州立大学完成，服务周到，方便快捷。播种采用现代化精量单粒播种机械，划开杂物、开沟播种、合土镇压一次完成。由于种子质量和播种质量都高，出苗整齐划一，苗全苗壮。缩株增密是近年来美国玉米产量提高的关键措施之一，种植密度已增加到了8万株/hm2~9万株/hm2。灌溉采用以喷灌为主的节水技术，一个喷灌设施可灌溉33.3~66.7 hm2。收获是机械直接收获籽粒，秸秆随之粉碎，收获的籽粒直接拉运仓储或交售给加工购销公司。全程机械化作业是美国农业的突出特点，玉米生产机械功率大，作业速度快、幅度宽，并实现了自动化、智能化、大型化和多机联合作业。GPS精确定位和自动导航系统已用于玉米收获机、耕耙机、平田整地机、喷药机、撒肥机、播种机等。美国玉米生产重视产量，更加重视效益，节本增效贯穿于生产每个环节，追求高产伴有风险的技术，农民一般不会轻易尝试[11-13]。

4中国玉米育种、栽培、机械化协调发展方向

随着玉米机械化步伐的加快、土地流转带来的规模化经营的扩大、农户集约经营水平的提高和对节本增效简约化生产的重视，中国的玉米生产技术正在发生着重大转变。因此，统筹和协调育种、栽培和机械化的发展、发挥三者集成效应显得尤为重要。

在品种选育方面，要适度调整当前的育种方向和技术路线，除保持高的产量潜力、优良的品质不变外，应将早熟、耐密、适于全程机械化作业和轻简栽培作为重要育种目标，选育耐密、集约、区域适应性强的低风险型品种。选育的品种其籽粒应呈偏圆型，大小均匀一致，角质层厚，芽率高，芽势强，顶土力强，耐低温，出苗整齐，有利于精量播种。植株应紧凑，矮秆，雄穗和上部叶片小，耐密植，茎秆坚硬抗倒伏，抗病虫，有利于田间机械作业。熟期应早，穗位整齐，成熟时苞叶自然蓬松，灌浆和脱水速度快，果穗均匀，秃尖小，轴细粒深，出籽率高，易脱粒但不掉粒，有利于机械直接收获籽粒[14]。应将选育早熟、耐密、宜粗放管理的品种作为增产、提质、增效的重要措施。

在栽培技术应用方面，要紧紧围绕简约、效益、机械化进行。借鉴美国的经验，建立持续的用地养地政策，重视土壤培肥。推行秸秆还田、与豆科作物轮作、增施有机肥和采取少耕、免耕等保护性耕作等措施培肥地力。逐步调整田间管理方式，重视收后播前施肥、秸秆还田、深松作业等田间管理，减少作物生长期的田间管理，减少机械投入成本。生产经营成本合理投入，要高产，更要在提高产量的前提下提高劳动生产率和资源利用率，实现高产与高效协调发展，达到经济效益最大化。逐步发展先进的喷灌和微灌（膜下滴灌）技术，实现作物生产管理中水、肥的信息化、智能化和精量化管理。联合全国生态生产条件相近区域开展农机农艺相融合的区域性精简模式栽培研究与标准制定，规范种植管理，减少多类型种植模式。一切栽培技术研究要紧紧围绕机械化作业进行，简约、实用、高效，避免一味追求高产而不计效益甚至风险很高的所谓高产试验。

在机械化发展方面，要结合中国国情，走农机农艺有机结合、农艺为农机服务的道路，研发与玉米主产区种植方式相适应的田间播种、施肥、植保、收获的机械和制定科学合理、相互适应的机械作业规范和农艺标准，使玉米生产诸环节农机农艺相配套，并将机械适应性作为科研育种、栽培模式推广的重要指标，推进玉米生产全程机械化进程。组织引导农民在一定区域内统一农作物品种、播期、行距、行向、施肥和植保，为机械化作业创造条件。强化玉米种子加工、单粒精播、生产前期追肥和生产后期病虫害防治机械的研发和推广应用。在平川地区重点发展大中型、高效能、多功能复式作业机具；在丘陵山区发展经济实惠、轻便耐用的多功能小型机械，推进中国玉米生产全程机械化发展。

5小结与展望

农业机械化是农业现代化的基础和标志，发展农业机械化是现代农业建设的中心环节和带有方向性的战略任务。近年来，党中央、国务院十分重视农业机械化的发展，把它作为发展农村经济、增加农民收入的重要支撑。作为中国第二大粮食作物的玉米，全面实现生产机械化对于减轻农民的劳动强度、有效争抢农时、确保农艺措施到位、节本增效、提高玉米产量都具有十分重要意义。由于种种原因，中国玉米生产机械化水平比较低，远落后于小麦和水稻，尤其是中耕除草、追肥和收获[15]。要加快玉米生产机械化的步伐，就必须协调好玉米育种、栽培和机械化的发展方向。首先要将玉米生产全程机械化作为总目标，选育高产、耐密、适于机械化作业的优良品种，集成简约、高效的综合配套栽培技术和规范标准化种植模式，研制和生产能满足不同条件作业的农机具、尤其是收获机械。其次是政府要加大扶持力度，提高玉米机械购置补贴和实行作业（如收获）补贴，积极制定政策加速土地合理流转，扩大土地规模经营户。只有这样，玉米生产机械化步伐才会加快，也只有这样，玉米生产机械化才会健康发展，全面实现。

参考文献

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