我国玉米科研生产恢复快速增长

◇张世煌（国家玉米产业技术体系首席科学家）

我国玉米科研生产恢复快速增长

◇张世煌（国家玉米产业技术体系首席科学家）

李竞雄先生是我国近现代玉米育种的“一代宗师”，在20世纪五六十年代极其困难的条件下，带领育种家团队开创性地在中国培育和推广双杂交种和单交种，成功指导玉米抗病育种，倡导优质蛋白、高油和甜玉米育种及种质的群体改良技术，启动雄性不育和杂种优势的遗传基础研究等。由于品种改良和先进生产技术综合投入的增加，20世纪60~80年代，我国玉米产量增益速度令世界瞩目；但进入90年代，育种技术徘徊不前，而水肥投入的增产效率已近饱和，我国玉米单产的年均增益率跌入低谷，这同样引起世界关注。

年代1960s 1970s 1980s 1990s 2000s 2011~2013（3年平均）年度产量增益6.0% 4.4% 3.2% 0.5% 1.5% 4.0%

李竞雄先生早在1990年3月南京举行的全国植物遗传理论与应用研讨会上就高瞻远瞩地指出了现代玉米高密度育种的发展方向，但李先生1993年卧病，不能继续指导玉米科学研究。1997年7月去世后仅一个月，以承德会议为转折点，我国玉米育种方向和技术路线加速倒退，致中国玉米科研和生产跌入低谷，1990s的年均产量增益率下降到0.5%。

2000—2002年在南京举办的全国玉米区试培训会前后，我们花了很多时间调研中国玉米产量增益下降的原因，不得不重新扭转育种方向和技术路线。直至2003年11月，昆明会议成为我国玉米育种方向的又一个转折点，对中国玉米育种方向起到振聋发聩的纠偏作用。

昆明会议后，我们艰难地重回李先生1990年南京会议讲话的起点。尽管受到一些干扰和抵制，但中国玉米育种在新的理论基础上不断探索，逐渐回归正确的育种方向和技术路线，推动企业的商业育种实践。在这个过程中，农业部种植业司品种管理部门为探索中国玉米育种方向，创造了当时唯一有利的舆论环境，作出了重要贡献。遗憾的是，几个地位显赫的玉米教授却在转型时期与正确方向失之交臂。至今，一些专家仍然把产量增益率下降归因于品种的杂种优势不强，而我们主张的商业育种更强调抗逆性是突破口。

找到原因后，我们不得不纠正被少数专家和教授引领的错误方向。当时能够找到的唯一切入点是种质扩增、改良与创新，随之而来的是克服繁琐复杂的杂种优势群和杂种优势模式的理论障碍。随后，又消除了育种有关的其他理论困惑，如产量与杂种优势的关系，GCA和SCA与产量的关系，抗逆性与产量的关系等，这为纠正育种方向和调整技术路线奠定了理论基础。如果没有这一系列的理论准备，商业育种便只能跟着少数专家教授沿着错误方向和技术路线越走越远。

2003年昆明会议以后，我国玉米育种逐渐确立了种质扩增、改良与创新的战略方向和高密度抗逆育种的技术路线，从理论和技术上简化了杂种优势群和模式，明确了循环育种和高密度抗逆育种的基本策略。如今，我们归纳成由5个基本环节组成的商业育种技术链：①种质扩增、改良与创新；②以本土化的杂种优势模式为核心；③向两边推和循环育种；④高密度抗逆育种；⑤测试平台和信息化管理。

这5个环节既包含现代育种的理论基础，也构成玉米商业育种的技术框架。这5个环节的意义在于：一是扩大育种材料群体内的遗传方差，但要防止“狗熊掰棒子”。二要控制两个杂种优势群间的SCA，防止“走猫步”。三是倡导循环育种，提高育种材料群体内优良等位基因的频率，提升GCA。“向两边推”和“循环育种”原本是独立的两句话，现合并在一起，虽然是两层意思，但逻辑上很连贯。四是利用G×E效应，在育种材料群体中扩大遗传方差，提高选择效率。五是现代商业育种不同于传统作坊式育种管理的核心理念和枢纽。

少数专家教授拒绝上述基本环节，导致他们在种业的地位边缘化，而企业和青年科技人员却受到鼓舞，玉米商业育种越来越活跃，并收到成效。近年来，生产上越来越多地采用矮秆、早熟、耐密植品种，还推广先进的农业机械、深松改土和植保技术。经过多年积累，最近3年，我国玉米科研和生产终于走出低谷，年增益率恢复到5.6%、3.8%和2.6%，平均4.0%。虽然2011—2013年，全国每年增加约118.07万hm2玉米面积，这在历史上是绝无仅有的高速增长，但扩大面积对增产的贡献率却从75%下降到59%，而提高单产的贡献增加到41%。继续提高单产仍有很大潜力，是发展玉米生产的主要方向。今后，到2030年以前，依靠常规技术的优化、集成与推广，玉米生产如能保持2.0%左右的年均增益率，就可以满足国内经济发展对玉米的增长需求。

我国玉米科研、生产走出低谷，进入一个新的发展阶段，不只是育种作出了贡献，还有农艺技术，包括普及农业机械、改革耕作制度、加强病虫害防控都发挥了重要作用。最值得称道的是“一增四改”为发展玉米生产作出了重要贡献。一般认为，品种改良和非遗传因素对增产的贡献率各占一半。例如，美国先锋公司的品种改良对产量增益的贡献大约51%，巴西约57%，中国约53%。在我国玉米生产的不同阶段，非遗传因素和品种改良对产量的贡献都占很大比重，二者相互促进，共同提高玉米产量水平。经验表明，忽视这些非遗传因素，品种的作用会大打折扣。我们不得不承认，“一增四改”是农业管理部门对玉米栽培学科的一次系统纠偏。为什么是管理部门而不是科技人员发现问题并提出解决的措施，这种现象应当引起反思。

基于调查研究和上述认识，国家玉米产业体系近年来凝练出 “一机两改一保障”的产业技术发展战略，以此凝聚资源，全面推动玉米科技进步，形成新的生产力要素。即玉米生产全程机械化是改善生产条件，调动农民生产积极性，提高产量和增加效益的拉动力。现代机械带动土壤改良和品种改良，通过“土”和“种”提高生产能力。今后要更重视病虫害防控，依靠现代技术实行统防统治，保障玉米生产可持续发展。

技术之外，土地流转和规模化生产经营，市场、价格和其他相关政策都是进一步推动玉米生产发展的制度因素。

虽然大家都意识到深松改土能够增加旱地作物产量，但对该技术的增产效果和生态效益的认识并不充分。这项技术不但挖掘土壤的生产潜力，提高土壤中水和养分的利用率和生产效率，还改善土壤生态环境，增加农业生产的可持续性。今后，需要国家投入更多的财政补贴，长期支持深松改土 （含秸秆还田），使农业耕地质量得到恢复和提升，支持旱作农业可持续发展。

随着普遍推广机械化作业、种植业结构调整和耕作改制，玉米种植面积扩大，专业化生产提高了宏观生产能力，同时设施农业覆盖区域和规模扩大，但这些变化的背后隐藏着玉米品种遗传单一化诱发病虫害暴发流行的巨大风险。例如，山东近年流行的玉米粗缩病，黄淮海夏玉米区暴发二点委夜蛾，近两年大面积暴发黏虫，东北地区流行大斑病和北方炭疽病，全国范围玉米茎腐病严重发生，西南地区灰斑病、纹枯病和穗腐病加重流行，都与耕作制度变化和生态失衡有密切关系。而我们至今对玉米抗病育种和病虫害防控研究重视不够，抗病种质严重不足，相关知识和技术储备不充足，这导致生产中隐含着巨大风险。我们要一如既往重视新品种选育、土壤改良、提高水利用效率，同时重视病虫害防控和抗病育种的基础性研究和应用技术研发，防范风险，可持续地发展玉米生产能力。

玉米栽培学科正面临挑战与困惑，但也是历史性发展机遇，从理论到技术路线和实践方向都有必要重新定位。历史上，我国栽培学科的理论研究经常被忽视，学科研究与理论和实践两头脱离。中国的栽培学科有必要在产业背景下进行分析，理清思路，从理论上明确科学基础、研究方向和技术框架。

以往栽培学科受干扰，做了一些脱离生产实际的项目，偏离产业需求，孤立地强调高产而忽视农民的经济利益和对环境的影响。这种情况近年来有所好转，资源高效利用的理念和环境意识逐步增强。今后，要调整学科发展方向和技术路线，把经济效益作为技术研发和推广必须考虑的因素，同时兼顾国家的长远经济需求和环境效益。

无论育种、栽培还是农机、植保，在正确的理念和技术路线指导下，相信我国未来的玉米科研和生产都将继续得到长足发展。