玉米高产竞赛助力中国玉米种业振兴

冷燕 马晓薇 陈光 任鹤 李翔

（1. 玉米等作物种质创新及分子育种全国重点实验室，武汉 4300732；2. 国家玉米种业技术创新中心，北京 102206）

一个世纪以来，农作物高产竞赛在一些国家取得了显著的成果。如美国的玉米和小麦高产竞赛、澳大利亚的小麦高产竞赛、巴西的大豆高产竞赛［1]。其中最为著名的是由美国国家玉米种植者协会（national corn growers association, NCGA）举办的全美玉米高产竞赛（national corn yield contest, NCYC），多次创造了世界玉米高产纪录［2]。世界上的成功经验表明，农作物高产竞赛的开展有效地促进了作物栽培技术进步、品种发展应用和产量提升，是品种迭代更新和粮食增产丰收的有效途径之一。

“五谷者，万民之命，国之重宝”。粮食生产是安天下、稳民心的战略产业。在我国加快构建以国内大循环为主，国内国际双循环相互促进的新发展形势下，我国粮食安全及重要农产品有效供给面临诸多挑战。玉米作为我国产量最大、种植面积最广的粮食作物，其产业发展已成为保障国家粮食安全的重要基础。“全力抓好粮食生产，实施新一轮千亿斤粮食产能提升行动，启动玉米单产提升工程”“深入实施种业振兴行动，加快玉米生物育种产业化步伐”写进2023年2月的中央一号文件。本文在分析了国内外玉米高产竞赛的发展历程及成功经验的基础上，提出了玉米单产提升，提质增效的新模式，以期助力种业振兴发展。

1 国际农作物高产竞赛的发展历程

农作物高产竞赛在不同国家和地区有着丰富的发展历史。最早可以追溯到20世纪初。纵观而来，分为以下3个阶段（图1）。

图1 国际农作物高产竞赛发展历程Fig. 1 Development history of international crop high yield contest

早期阶段（20世纪初至20世纪50年代）。在20世纪初期，一些国家如美国、加拿大、澳大利亚等率先开展了农作物高产竞赛。这一阶段的高产竞赛对象主要集中在小麦、玉米等主要粮食作物上。高产竞赛中育种改良和栽培管理模式的创新，促使一些国家的农业生产有了较大的增长。

中期阶段（20世纪60年代至80年代）。这一阶段，包括中国在内的很多亚洲和非洲国家也开始了不同作物的高产竞赛。1963年，北京市启动“百万亩小麦亩产300斤”的科技攻关。1980年，中国山西省阳泉市盂县农业局举办了本县玉米高产竞赛［3]。除主要粮食作物外，高产竞赛也在诸如大豆、棉花、蔬菜和水果等作物中实施。这一阶段高产竞赛中技术创新、育种改良和栽培管理模式创新对提高作物产量和质量有很大的促进和提升作用。不仅如此，高产竞赛的推广和发展也促进了各国之间的技术交流和合作。

现代阶段（20世纪90年代至今）。从20世纪90年代开始，随着科学技术的快速发展和全球化的趋势，高产竞赛进入了现代阶段。现代农业技术如基因改良、精准农业和数字农业等得到广泛应用，为高产竞赛提供了新的机遇和挑战。

NCGA举办美国玉米高产竞赛的目的在于通过玉米高产来体现玉米生产可持续的创新管理实践，继而推动全美玉米生产发展［7]。竞赛参赛人数从1965年的几十人发展到近5年的6000-8000人（表1），参赛州数量达到45个以上。其中，2014年创造参赛最高人数纪录，高达8129人［8]。2019年创造了38647.20 kg/hm2的玉米最高产世界纪录（图2）［9]。

表1 2018-2022年美国高产竞赛参赛人和州数量统计Table 1 Participants and number of participating states in NCYC from 2018 to 2022

图2 美国玉米全国平均单产与高产竞赛单产比较Fig. 2 Comparison between the national average yield and the yield from the national maize yield contest

根据竞赛官网中《参赛及收获规则》（Entry and Harvest Rules），竞赛分为9组，A为传统非灌溉组、B为传统非灌溉（玉米带）组、C为免耕非灌溉组、D为免耕非灌溉（玉米带）组、E为条播/起垄非灌溉组、F为条播/起垄非灌溉（玉米带）组、G为免耕灌溉组、H为条播/起垄灌溉组、I为传统灌溉组。竞赛组别在不同时期根据具体情况会有调整。规则要求参赛地块必须是至少为10英亩（约4 hm2）的连续地块，并且种植的种子必须是当前已商业化销售的品种。参赛者自行实施耕种和记录，收获期申请测产。每组评选前3名给予奖金鼓励。

纵观美国玉米高产竞赛举办几十年，以下几大因素影响深远：

首先，相对成熟的运行机制是保障该活动持续开展的重要基础。活动成功举办58年，并且参赛人数逐渐增加表明了参赛规则及运行机制得到了参赛者和公众的普遍认可。这样的运行机制，有利于参赛者各施所长。通过高产竞赛这一平台，来自全美的玉米种植农场结合种植条件及经验量身定制最优种植方案，选用优良品种、采用精细化田间管理手段，制定玉米生产最佳种植方案，以期在高产竞争中取得好成绩。来自弗吉尼亚州的David Hula曾分别在2013年、2019年、2021年3次创造年度全美玉米高产竞赛纪录。

其次，玉米转基因育种技术和生物技术相结合，是提升美国玉米高产竞赛产量水平的关键因素。Pioneer、Dekalb、Agrigold三大公司品种一直以来是高产竞赛主要参与品种。近年来参赛品种占比稳定在70%以上，品种试验田块占用频率超过80%（表2）。在2009年，高产竞赛中转基因玉米品种的应用比例已超过85%。2019年进一步增加到92%，显著提高了玉米品种的综合抗性，提升单产水平。

表2 2019-2021年参赛品种情况Table 2 Overview of participating varieties in NCYC for 2019 to 2021

最后，历年开展的玉米高产竞赛对玉米产量的提升起着综合且深远的推动作用，两者相互促进［7,10]。

2 中国玉米高产竞赛

中国的农作物高产竞赛从20世纪80年代初得以发展。1987年，农业农村部（原农牧渔业部）在全国启动了“丰收计划”，设立“丰收奖”，以推动大面积、大范围采用新技术，创农业高产丰收竞赛，并要求各地配合因地制宜开展各种促进增产增收的竞赛活动。这一奖项沿用至今，报评对象以从事品种选育和推广的企事业科研工作者为主。

20世纪90年代末到2005年，各地方政府积极开展玉米高产创建活动［11]，发掘了一批玉米高产品种。2005年，掖单13创造了亩产1402.8 kg的中国夏玉米高产纪录。2006年，农业农村部全面启动粮食综合生产能力增强行动，开展水稻、小麦、玉米、大豆和杂粮优质高产创建，2007年举办了“玉米品种高产竞赛活动”。这也是新中国成立以来首次就某一个作物品种开展的全国性高产竞赛活动。高产创建活动先后在一亩、十亩、百亩、千亩和万亩规模上进行，对于品种发展和技术集成有了较大的示范和推动作用，带动了我国农作物产量上一个新台阶。

在确定扭矩限制器打滑扭矩时，需要核对机组的扭矩疲劳载荷谱，保证打滑扭矩设定值大于扭矩疲劳载荷谱中的最大值。根据风电机组的设计和运行经验，一般打滑扭矩设定值为齿轮箱输出额定扭矩的1.5～1.8倍左右。

自2018年起，中国种子协会连续5年举办了全国性的寻找玉米高产品种的活动。活动以“寻找一批适应性广、高产稳产的玉米品种，推出一批高产优质玉米品种”为目标，在东华北春播区、黄淮海夏播区、西北区玉米三大主产区开展。由中国种子协会主办，协会会员单位自主申报参赛，收获期按照农业农村部高产创建的验收测产方法，由专家组通过公开、公正、科学的方法实收或测产，对每个主产区组别选出排名前十位的高产品种，将其产量结果和栽培管理措施进行对外公布及宣传。参赛品种必须是已审定品种，种植面积要求参选单一品种必须连片种植，东华北春播区、西北区不少于100亩，黄淮海夏播区不少于50亩，不限水肥条件。

从2018-2022年活动情况来看（表3），寻找玉米高产品种活动参试企业数量在8-14家，参试品种数量维持在22个上下，企业参与度与品种参与度有待扩大。

表3 寻找玉米高产品种活动参赛品种及最高单产统计表Table 3 Participating varieties and highest yields statistics in searching for high-yield maize varieties contests

除政府和行业协会组织的作物高产竞赛外，也有企业和科研单位自主开展的高产竞赛活动。如李登海先生自1972年发起玉米高产攻关［10]；中国农业科学院作物科学研究所栽培与生理创新团队自2004年开始，在全国玉米主产区开展高产研究，探索我国玉米高产的潜力［7]。并于2020年9月，在新建奇台总场的玉米示范田创造了24948.75 kg/hm2的玉米单产新纪录。

中国的系列高产竞赛各有特点（表4）。每一种活动的开展对发现优良品种，展示良种在增产增收中的作用以及品种发展和技术集成有着很大的示范和推动作用，在不同时期带动了我国农作物产量上了新台阶。近十年来，中国玉米平均单产水平呈缓慢上升趋势，但也仅为玉米高产国家如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起伏较大，与美国玉米高产竞赛最高单产有30%-50%的差距（表5）。连续5年的测产结果显示，中国系列竞赛活动中最高单产是中国平均单产的3倍左右（图3）。由此可见,我国玉米单产还有很大的产量提升潜力。

表4 中国作物高产竞赛的发展历程Table 4 Development history of crop high-yield contest in China

表5 中美近10年平均单产及高产竞赛单产产量比较Table 5 Comparison of the average yields and yields in high-yield contests between China and the United States in the pastdecade

图3 中国高产竞赛最高单产与全国平均单产产量比较Fig. 3 Comparison between the highest yield in Chinas high-yield contest and the national average yield

3 玉米高产竞赛模式创新

为系统性提升我国玉米高产潜力，国家玉米种业技术创新中心（以下简称“玉米国创中心”）提出了“玉米高产提振行动计划”，支撑我国玉米单产的高水平提升。

玉米国创中心是由科技部2021年批复的、首批农业领域国家级技术创新中心之一，以玉米高产为技术攻关核心方向。“玉米高产提振行动计划”面向全行业，以发现高产品种、创建高产方案为核心，从高产理论、高产基因到高产品种及其综合解决方案的全种植链的玉米高产竞赛组合。竞赛内容包括高产理论评选、高产品种筛选、高产方案创建和高产竞赛推广4个环节（图4）。

图4 玉米国创中心高产竞赛模式Fig. 4 High-yield contest model in the National Center of Technology Innovation Center for Maize

（1）高产理论研究评选，针对理论研究，评选与高产理论研究、高产基因发掘相关的优秀论文，奖励原创高产理论研究，支持加速理论研究成果转化。

（2）高产品种筛选，玉米国创中心联合国家玉米产业技术体系等，面向行业，针对区试2年以上且未开发新组合，开展新组合筛选试验，加速新一代高产品种脱颖而出。

（3）高产方案创建，针对新审定品种，玉米国创中心联合国家玉米产业技术体系在指定区域和地点开展大面积试验示范，探索高产配套栽培管理技术，让好品种发挥出最大增产潜力。每年收集基础数据，开展统计分析，探索高产形成理论，形成行业公开性报告；逐步建立产量相关数据库，为玉米种业发展提供数据支持。

（4）定向大面积高产邀请赛，面向社会邀请合作社、种植大户、种业和智慧农业企业等具有千亩、万亩推广能力的组织和个人参赛。参赛实行过程自管、结果共测，激励单产提升，关注投产效率和环保可持续的最优种植方案，起到高产增效示范宣传作用。并选出最高产量奖、最高种植收益奖和绿色模式奖，与优秀论文同时奖励并向行业发布。

玉米国创中心这套高产竞赛组合拳立足当前，力争对我国玉米高产竞赛创新链布局不系统、高产创建模式推广性不强、大面积高产竞赛缺失3个主要方向进行改进，以“良种+良法”为核心要义深入挖掘品种潜力，弥合区域、条件、资源差异，发展高产基因+品种的生物育种创新链和可复制的高产技术推广链，贯通从小面积试验到大面积应用的增长链，打造增产创建和竞赛模式创新双轮驱动的玉米高产竞赛，实现玉米单产提升，助力种业振兴。

4 总结与展望

打造中国式玉米高产竞赛，需要在本国的实际情况和现存问题基础上，借鉴现有的成功经验和模式，寻求中国式解决途径。

中美高产竞赛，从竞赛运行机制来讲，美国玉米高产竞赛承办主体为全国性玉米种植协会，代表着全国的玉米种植者，具有强大的号召力，能够带动全国玉米种植者积极性，促进竞赛规模不断扩大。而中国的玉米高产竞赛多由政府发起，地方政府协同响应，在运行机制和赛制规模方面尚不完善。近年也有种子协会等主体单独发起，均收获一定成效，但在距离取得巨大成效及长期运行仍需不断实践和改进。

在品种及种植技术方面，我国玉米育种技术与世界先进水平存在一定差距，品种更新换代仍然依赖国外种质资源，原创性技术较少，理论研究尚未形成系统，导致玉米品种迟滞，模仿、跟随式育种成风。客观条件方面，与美国相比，我国在玉米种植产区自然条件、农业生产政策规模、科技投入和制度保障等方面均存在差异。

回顾我国玉米高产竞赛发展史，有3个尚待优化的方向：

一是，创新链系统性布局仍有待加强。我国有大量关于玉米高产理论、高产基因的研究，但与高产品种筛选之间脱节情况突出，按照创新链一体化考虑高产理论、高产基因、高产品种的高产竞赛尚未有成形案例。

二是，高产创建的可复制性、可推广性仍有待加强。多年来高产竞赛、高产创建所形成的经验模式、数据积累等多数仍然停留在学术界，真正向企业、向种植者可公开、可应用的成套技术、成型模式仍显著不足。

三是，大面积高产竞赛缺失。目前国内主流的高产竞赛均集中在数十亩或者百亩的面积开展，更大面积，如千亩、万亩的高产竞赛没有系统性地组织和开展。这也是造成小面积高产竞赛数据与大面积生产应用数据不匹配的主要原因之一。

综上所述，我国玉米实现高产提升任重而道远。玉米国创中心提出的高产竞赛在系统性总结国内外玉米高产竞赛成功经验和不足之处的基础上，将持续推进“品牌化”“全链条”“重应用”三大目标，为中国玉米贡献高产综合解决方案。首先，对标美国NCGA高产竞赛，持续性联合国家玉米产业技术体系、先正达集团中国MAP与数字农业业务等行业优势产学研单位，打造中国行业高产竞赛的优质品牌；其次，全面开展全链条布局，将高产理论、高产基因、高产品种、高产技术等要素融合，实现高产全创新链的一体化设计和实践；最后，将高产技术示范应用作为核心目标，形成面向企业、种植者的成套解决方案，开展大面积千亩、万亩示范，将高产的各项研究成果真正落到生产实处。