黑龙江省玉米育种存在的问题及对策

蒋佰福牛忠林邱 磊吴丽丽靳晓春夏永伟王长溪（黑龙江省农业科学院佳木斯分院，佳木斯54007；国营汤原县东风良种场，佳木斯54700）



黑龙江省玉米育种存在的问题及对策

蒋佰福1牛忠林1邱 磊1吴丽丽1靳晓春1夏永伟1王长溪2
（1黑龙江省农业科学院佳木斯分院，佳木斯154007；2国营汤原县东风良种场，佳木斯154700）

摘要：从黑龙江省育种水平、育种单位发展变化、新品种推广形式、管理水平及知识产权保护等方面阐述了育种状况，分析了黑龙江省品种现状，高新育种技术应用滞后，种业规模小、科研投入少，忽视基础研究，耕作栽培环境恶化，优良品种少等目前黑龙江省玉米育种存在的主要问题，并提出了相应对策。

关键词：黑龙江省；玉米；育种；问题；对策

作为黑龙江省主要高产粮食作物，玉米种植面积对全省粮食总产颇具意义。近年来在政策和市场因素引导下，玉米种植面积逐年增加。由于玉米在单产和比较效益方面具有明显优势，黑龙江第三、四、五积温带的麦豆种植区不断调整种植结构，增加玉米种植面积。2011年黑龙江玉米种植面积达到560万hm2，比上年增加66．7万hm2。产量达到267．6亿kg，占全省粮食作物播种面积的47．4%，占粮食总产量的50%。在玉米等高产作物带动下，黑龙江粮食总产达到557 亿kg，成为全国产粮第一大省。2013年黑龙江省玉米种植面积达到713．18万hm2，横跨第一至第五积温带。玉米产量快速提升的同时，黑龙江省为了促进粮食生产稳定发展，提出了促进牧草产品和其他各种可利用生物资源的种植。长期以来，黑龙江省玉米一直直接作为商品粮进行运输与销售，附加值较低并且增加了运输成本。近年来，为了降低成本，增加附加值，黑龙江省鼓励玉米由粮食型产业向工业型产业发展，从农产品转化为工业品。近年来黑龙江涌现出了以玉米为原料生产燃料酒精、食用酒精、DDGS高蛋白饲料、玉米油、食用级液体二氧化碳的中粮生化能源肇东公司、生产玉米淀粉的青冈龙凤和生产各种玉米变性淀粉、药用淀粉、蜡质淀粉、麦芽糖浆、玉米油、麦芽糊精等为主导产品的绥化昊天等一批玉米加工龙头企业。随着玉米需求的不断扩大以及需求的多样化，玉米育种正面临新的机遇和挑战。

1　黑龙江省玉米育种状况

1.1 品种多，市场份额大

1.1.1 杂交种选育及应用 2006-2014年黑龙江省共审（认）定玉米杂交种359个，其中普通玉米331个约占92．2%，特用品种（青贮、糯、甜）玉米28个占7．8%[1]。几个主要品种的面积变化按积温带划分：一积温带郑单958、先玉335、四单19；二积温带龙单16、龙单13、绥玉10、龙单32、鑫鑫1号、鑫鑫2号、吉单519；三积温带哲单37、绿单2号、绥玉7、德美亚3；四、五积温带德美亚1、德美亚2。二、三积温带以黑龙江省农业科学院和省内公司等单位选育的杂交种占主导地位，一、四、五积温带主要种植外资企业的玉米种子（德美亚系列号和先玉335），种植面积占全省玉米15%左右。

1.1.2 主要杂种优势模式 21世纪以来，黑龙江省应用面积较大的玉米杂种优势模式以改良Ried群× Mo17亚群、兰卡斯特亚群×塘四平头、Ried群×塘四平头群模式为主和Mo17亚群×330亚群。改良Ried群×Mo17亚群代表品种有东农254、丰单3、丰禾10、合玉24、吉单415、龙单13、龙单28、龙单30、龙单48；兰卡斯特群×塘四平头群代表品种有四单19、哲单37、绿单2号；Ried群×Lancaster群为代表品种先玉335；改良Ried群×塘四平头群代表品种郑单958。

1.1.3 自交系的选育和基础材料创造 黑龙江省农科院及各个科研育种单位开展了种质资源创新及改良工作，利用收集和整理的农家品种，从1956年开始在老一代玉米育种工作者主持及带领下开始自交系选育工作，先后从地方农家种中选育出农艺性状优良、配合力较高的自交系（一环系）桦94、克830、海014、铁13、大黄46、英64、冬黄、甸骨11A、熊掌等。利用这些地方农家种选育出的一环系开始了二环系的选育工作，选育出东46、冬96、268、413、434、冬黄等配合力、抗逆性强，株型结构合理的二环系。同时针对低温冷害及大斑病、丝黑穗病的发生，选育筛选出了一批芽势强、抗大斑病和丝黑穗的自交系。采用回交转育等方法，利用这些抗源培育出抗甸11、K10、合344等优秀的改良自交系。这些优秀的改良自交系已发展为黑龙江省早熟春玉米育种的重要种质资源和骨干自交系。近几年来由于先锋系及国内系的引入如郑58、昌7-2、PH6WC、PH4CV等。这些系的育成对玉米种质遗传基础的拓宽和育种研究的进步作出了贡献。

1.2 育种单位增多，不同体制的研究机构共同创新

1.2.1 不同研究机构共存 省内大学、科研院所、民营公司共存，以2014年黑龙江省预备试验为例，参试组合873个，其中省内研究机构（农科院、农垦科学院、大学）118个，其余为各种业公司及个人755个。2015年审定玉米品种54个，其中省内研究机构（农科院、农垦科学院、大学）12个，其余为省内及国内各种业公司及个人40个，外资2个。

1.2.2 生态育种布局形成 针对不同育种目标，很多育种单位在黑龙江省不同生态区有针对性地建立了育种材料鉴定点或育种站，如五谷、登海、德农、KWS、先正达、孟山都、利玛格兰在黑龙江省都建立了育种站。

1.3 育种能力逐渐增强，品种更新快 由于市场份额巨大，竞争力不断加大，育种水平明显提高；从近几年的预备试验看，优良组合增多，特别是早熟育种水平逐年提高，新品种审定及推广力度加大，市场上新品种多、面积增加快、更新速度加快，真正的良种有了更加广阔的施展空间。

1.4 科企合作日益紧密，促进了新品种的价值提升和推广 随着国家政策促进成果转化和科研单位人才流动政策的出台，随着育种商业化的发展，科企合作必将更加紧密，合作的速度必将加快，各种类型的种业公司加大了新品种的开发力度，合作与推广形式多。由过去事业单位农科院、农垦科学院、大学自主开发逐渐向合作开发、有偿转让等多种形式转变，促进了新品种的价值提升和推广，促进成果转化和企业的竞争力。

1.5 加强审定及市场管理力度，为好品种的审定和推广保驾护航 省内试验参试组合由省种子管理站编制密码、区域试验DNA指纹鉴定、生产试验和预备试验省种子管理站统一或者监督测产，并在鉴评和审定时，对相关品种的专家和评委进行了回避制度，有效遏制了人为因素影响试验数据的现象，为好品种的审定和推广保驾护航。

1.6 产权意识提高，维权效果显著 我国于1999年4 月23日正式加入国际植物新品种保护联盟（UPOV），同日，农业部和国家林业局正式启动实施《中华人民共和国植物新品种保护条例》，开始受理来自国内外的品种权申请。当时，本省只有黑221、克单8和龙单16等3个玉米品种提交申请[2]，2000年7月8日我国通过《中华人民共和国种子法》，该法全面地保障了植物新品种权，2014年以后我国农业品种权申请数量已经达到12111件。近年来全省品种权人在农业行政主管部门、工商、技术监督局、公安等行政机构及新闻媒体的配合下已查处侵权、假冒品种权案件20余起，挽回经济损失100余万元，依法维护了品种权人的合法权益[2]。

2　存在的主要问题

2.1 耐密性差，适合机收品种少 在高度机械化生产条件下，耐密性增加是美国玉米杂交种单产水平提高的主要因素之一[3]。但在我国，受育种策略和生产条件因素影响，品种改良的产量增益主要来自特殊配合力即单株产量的提高，因此，通过抗逆性育种提高单位面积种植密度是我国玉米品种改良的重要发展方向之一。在品种耐密性方面，从20世纪60年代至2000年间，美国品种的单位面积收获穗数增加量显著高于我国品种[4]。美国生产田播种密度为7．5万～9．0万株/hm2，密度在9．0万株/hm2以上的玉米种植田以每年1%的速率在增长。并且美国玉米品种农艺性状高度整齐（得益于优良的种子加工技术），收获时子粒含水量低为15%～18%，茎秆坚硬、不倒伏、苞叶松散利于机械收获[5]。黑龙江省种植密度一般为6．00万～8．25万株/hm2（黑龙江省第三四积温带种植耐密性较好早熟的德美亚系列），植株农艺性状整齐度较先锋、孟山都的品种差别明显，且收获时子粒含水量为25%～38%、植株高大、晚熟，不利于机械收获。我国玉米品种在产量、收获期子粒含水量、品质、农艺性状、适应机械化等方面与国外品种仍存在较大的差距，迫切需要育种人选育新型品种以满足我国未来规模化生产的需求[5]。

Y．Li[6]在4个地点、3种密度条件下比较了中美1960年、1980年、2000年玉米杂交种的产量增益，结果显示先锋公司杂交种在高密度下（67550株/hm2）获得最高的产量增益（81kg/hm2）；中国杂交种在中等密度条件下（52500株/hm2）的产量增益最大（62kg/hm2），先锋公司杂交种在产量与耐密性方面都显著高于我国同时期的杂交种产量水平。

2.2 高新育种技术应用相对滞后 分子标记辅助选择、转基因、基因设计育种、品种与环境互作、单倍体育种和杂种优势设计等已在先锋公司得到了广泛应用。我国现阶段偏重于QTL、基因克隆等研究，对于先进的技术手段还在起步或摸索阶段，与真正实现高效的分子标记辅助选择育种的目标还有一定距离。黑龙江省在育种中研究和应用这些技术方面存在更大的差距。

2.3 商业意识强，科研投入少，基础研究被忽视 玉米种子市场规模由2004年79．4亿元快速增长到2013年 269亿元[7]，2016年达到297亿元。种业企业数量众多，2015年全国现有持证经营企业4692家，黑龙江省356家。为争夺种子市场，各个种子企业都在快速拓展销售渠道，竞争开始日趋白热化。种子企业由于激烈的竞争，企业和育种单位重点关注销售，轻育种或不育种，更不要说中长期育种目标、周期长的群体轮回选择和种质创新等，我国种质资源改良、育种方法、技术创新等基础性、公益性研究薄弱。全国40万份种质资源，经过科研作出全面评价的只有5000份[8]。

2.4 耕作栽培环境恶化，兼抗、多抗品种较少 黑龙江省目前多采取土地1～5年短期分散承包使用制，土地承包人只注重当年收益，没有深松旋土、培肥地力等长期计划，造成土壤肥力下降、土壤结构破坏、犁底层加厚耕层变浅；不注重水土流失防护治理和土地的养护造成水土流失和土壤板结；常年连作玉米水稻以及受自然灾害时有发生的影响，耕作栽培环境日渐恶化。1990年以后，玉米丝黑穗病为害严重，感病品种发病率在7%以上，重者达到62%。近年来由于种子包衣以及抗病品种的选育使得发病率有所下降；1997年、2004年和2015年发生的严重旱灾，致使20万hm2以上玉米几乎绝收；2010年洪灾绝收5万hm2。日益频发的自然灾害以及恶劣的自然条件对新品种的选育提出了新的要求。

“七五”至“十二五”期间全省共审定推广玉米品种596个，其中，“七五”期间22个“，八五”期间39个，“九五”期间30个，“十五”期间90个，“十一五”期间197个，“十二五”期间218个。虽然审定的品种数量多，但是突出的品种少。

2.5 “水苞米”现象频出 “水苞米”是黑龙江省比较普遍的问题，近几年越发严重。一是早春低温干旱和生育期间低温干旱造成晚播和生长速度延缓，直接影响玉米的正常成熟，致使玉米收获时水分偏高。二是为了追求产量致使黑龙江省新选育品种生育期延长，吉林品种生育期较黑龙江省长，产量高，导致部分农户盲目引进吉林晚熟品种，另外黑龙江省玉米收购企业和加工企业较多，收获季节收购玉米不扣水、不去杂，导致干粮品质差。

2.6 部分农民认知能力差，新品种潜力难以挖掘 现代农业生产管理已经进入精耕细作时期，每一个新品种的推出都有相应的配套农业技术。同一品种在不同土壤肥力条件下种植的密度也不同，“肥地宜密，薄地宜稀”。不同品种播种密度更不相同。种植户不能很好地把握这一原则，不同地块与品种都采用同一密度标准播种[4]，这是对种植密度的一种错误思维方式。更有部分种植户在生产中一块地种5、6个品种，收获时混收混脱，造成后期追肥、施药等栽培模式不匹配以及子粒商品品质下降。

2.7 种业规模小，研发能力差，套牌严重 目前全国现有持证经营企业4692家，黑龙江省356家。在4692家种业中注册资本超过3000万元只有200多家，绝大多数种子企业没有品种研发能力或者研发能力薄弱，其中前十强种子企业中种、登海、隆平、敦煌、德农、辽宁东亚、奥瑞金、垦丰、屯玉、丰乐仅占国内种子市场份额的13%。然而先锋公司每年始终投入不少于销售额10%的资金用于种子研发，在中国有9个研究站，将来还要在更多的区域建更多类似的研究中心。我国种子企业年研发投入超过1000万元人民币的屈指可数。我国种子企业目前的现状是：企业多（大型企业少）、小（注册资本超过3000万元只有200多家）、弱（研发能力弱，突出品种少），并且个别种业产权意识差，存在着套牌现象，严重扰乱了正常的育种秩序。

2.8 外（合）资企业品种强势进入，面积增长迅速 美国先锋公司研发的玉米品种先玉335已成为黑龙江省第一积温带主栽品种，2013在黑龙江省种植面积达到39．05万hm2。德国KWS公司研发的德美亚系列玉米品种成为黑龙江省第三、四积温带主栽品种，德美亚1号种植62．10万hm2，德美亚2号种植22．91万hm2，德美亚3号种植11．11万hm2。占黑龙江省玉米实际种植面积的19%，直接冲击了国产种子的市场份额。孟山都、利玛格兰在黑龙江省也建立了育种站，准备争夺市场份额。

3　主要应对措施

3.1 明确研究方向，培育精优品种 2014年杂交玉米种子总需求量为11．6亿～12．1亿kg，总供给达19．3亿～19．8亿kg，期末剩余7．2亿～8．2亿kg，高库存压力的解决方案就是选育适应农业发展新方向的耐密植、适宜机械化的玉米新品种。一是注重耐密、适宜机械化种质资源的创新与利用，选育与鉴定过程中实行高密度筛选（选系材料F2、F3采用1．2万～1．5万株/hm2，鉴定采用7．5万～9．0万株/hm2）；二是多环境、强压力选育，提高抗逆性（多点、高强度检测可以提高试验的准确性，筛选出高产稳产组合）；三是注重品种选育与栽培技术研究的合作。

适应全程机械化生产的玉米品种要求种子质量发芽率达到95%以上；收获时子粒含水量15%～25%；农艺性状整齐度高、茎秆坚硬，不倒伏（倒伏率低于5%），利于机械收获。

3.2 常规育种技术与高新育种技术紧密结合 将分子标记辅助选择、转基因、基因设计育种、品种与环境互作、单倍体育种和杂种优势设计等现代高效玉米育种技术与数据化常规育种有机结合，提升传统的经验选择效率，解决优良品种育成速度慢、筛选难度高的关键问题，推动传统的“经验育种”向高效的“设计育种”转变。

3.3 加大种质改良创新力度，解决资源匮乏和遗传基础狭窄的瓶颈 具体做好以下几项工作：异域种质材料的引进、扩增与创新利用，我国玉米应用性基础种质类型偏少，研究表明到20世纪末，在45类美国基础种质类型中，有23类种质（A237、AB8Y、Boone County、Coker616、DK56、Dockendorf101、FSOP、G16Y、GE440、Goldengate、Laguna open pollinated、LE、Longfellow Flint、M41Y、Maryland Yellow Dent、MHW、Midland、Northwestern Dent、Prolific Composite、TGCR28、U886、US558W、Wilson Farm Reid）从未应用于我国玉米育种；同时还发现，与美国近代杂交种（先锋杂交种）相比，中国品种含有较低组份的Argentinean Maize Amargo、FCOP、Iodent、Leaming、Osterland Yellow Dent、Reid Yellow Dent遗传组分[5]。

黑龙江省玉米育种工作起步较其他省份晚，并且位于我国最北端，独特的地理气候条件，使得种质资源更少，国外和国内其他省份的玉米自交系绝大多数难以在黑龙江省玉米育种上直接利用，生产上应用的玉米品种其亲本都源于少数几个骨干自交系（Mo17、K10、甸骨11A、黄早四），再加之玉米杂交种的迅速推广，许多地方品种被取代，原有种质资源不断出现流失，导致黑龙江省玉米种质资源相对于其他国家和省份更为狭窄，极大地制约了黑龙江省突破性玉米新品种的产生和玉米生产的发展[9]。

3.4 多环境选育，全面提升新品种抗逆性和适应性实施异地多年多点鉴定、高强度胁迫、人为模拟病虫害等生物逆境和非生物逆境相结合的选育手段，准确鉴定新组合的各项生物学特性，筛选具有较好抗逆性和适应性的新品种。

3.5 加强杂种优势群和杂优模式研究利用 只有从理论上明确黑龙江省玉米种质的遗传基础和杂交模式，才能在实践中有目的地改良与创新玉米育种种质资源，遗传基础更加丰富，从而有利于选出骨干系，配制强优势组合，提高育种效率[10]。黑龙江省应以黄改群、改良瑞德、兰卡斯特群为骨干群体，导入地方外源种质优良基因，拓宽遗传基础。在兰卡斯特群×塘四平头群、瑞德群×兰卡斯特群、改良瑞德群×塘四平头群的基础上，发展黑龙江省玉米杂种优势模式。

3.6 加大执法力度 加大品种权保护与执法力度，加重品种侵权人惩罚力度，使商业育种在有序的前提下稳健的成长。

参考文献

[1]焦仁海，仲义，孙发明，等．吉林省玉米育种存在的问题及对策．河南农业科学，2012，41（8）：43-45

[2]张瑞英．黑龙江省农业植物新品种保护的现状、问题及对策．黑龙江农业科学，2004（2）：27-29

[3]管立伟．玉米合理种植密度简析．农村实用科技信息，2012（6）：11

[4]李永祥，石云素，宋燕春，等．中国玉米品种改良及其种质基础分析．中国农业科技导报，2013，15（3）：30-35

[5]王绍平，刘文国．吉林省耐密玉米品种选育问题与解决途径的探讨．中国农业信息，2008（3）：23-24

[6]Li Y．Increasing maize productivity in China by planting hybrids with germplasm that responds favorably to higher planting densities．Crop Sci，2011，51：2391-2400

[7]孙海燕，宁明宇，马继光，等．我国玉米种子市场规模发展浅析．中国种业，2014（12）：21-23

[8]刘恕．农作物育种，下一个十年如何突围市场．农家参谋（种业大观），2011（7）：4-5

[9]刘长华．加拿大玉米群体杂交选系性状评价、遗传多样性及杂种优势研究．哈尔滨：东北农业大学，2010

[10]王立丰．黑龙江省主要玉米自交系的类群划分．哈尔滨：东北农业大学，2002

收稿日期：（2016-01-19）

通信作者：靳晓春