馮曉曦 王紅梅 郭海斌 張軍剛 王成業(yè)

黃淮海南部玉米生產(chǎn)存在的問題與育種對策

馮曉曦 王紅梅 郭海斌 張軍剛 王成業(yè)

（河南省駐馬店市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，駐馬店463000）

針對特殊生態(tài)條件下，黃淮海南部地區(qū)玉米生產(chǎn)存在的問題，如病害和自然災(zāi)害頻繁、收購價降低、雜優(yōu)模式單一、群眾對密植認(rèn)識不夠、優(yōu)質(zhì)專用型玉米發(fā)展緩慢等，從育種的角度提出，通過創(chuàng)新種質(zhì)，選育抗病、耐密、穩(wěn)產(chǎn)型機(jī)收玉米新品種和優(yōu)質(zhì)專用型玉米新品種是應(yīng)對這些問題的有效措施。

玉米生產(chǎn)；玉米育種；穩(wěn)產(chǎn)；機(jī)收

黃淮海夏玉米區(qū)南部（豫中南、皖北、蘇北）地處北亞熱帶向暖溫帶交匯過渡區(qū)域，不僅具備黃淮海地區(qū)夏玉米生育期內(nèi)旱澇不均、極端天氣頻發(fā)等基本氣候特點(diǎn)外，而且還具有發(fā)生幾率和嚴(yán)重程度都比中、北部大得多的特點(diǎn)。近些年，生產(chǎn)上存在品種雜優(yōu)模式單一、降低密度推廣、機(jī)收品種缺乏、缺乏高技術(shù)含量、優(yōu)質(zhì)專用型玉米應(yīng)用面積小等問題。選育適應(yīng)性強(qiáng)、符合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)需要的玉米品種是有效抵御自然災(zāi)害，降低損失，破解生產(chǎn)難題的有效途徑。

1 存在問題

1.1 氣候因素導(dǎo)致單產(chǎn)不高

1.1.1 降水過分集中 黃淮海夏玉米區(qū)南部夏玉米生長期內(nèi)降水明顯多于中、北部地區(qū)，且存在過分集中、強(qiáng)度過大的問題。8月中下旬至9月中旬是這一地區(qū)雨水最集中的時期，通常會連綿數(shù)日。而此時正處于夏玉米灌漿關(guān)鍵時期，光照不足及雨后氣溫迅速回升、植株快速衰老，造成灌漿時間縮短，嚴(yán)重影響子粒容重。

1.1.2 苗期干旱 黃淮海夏玉米區(qū)南部同期平均氣溫略高于北部，有時會高出2℃以上，土壤水分蒸發(fā)量也大于北部地區(qū)，近些年苗期干旱的問題日益突出。苗期適度干旱有利于促進(jìn)根系下扎，起到蹲苗和提高抗倒伏能力的作用，但過度干旱直接影響營養(yǎng)體生長和干物質(zhì)積累。如果持續(xù)到孕穗期和花期，就會造成俗稱的“卡脖旱”和授粉不良。

1.1.3 極端天氣頻繁 豫南地區(qū)如駐馬店市，具有亞熱帶與暖溫帶的雙重氣候特征，是典型的季風(fēng)型半濕潤氣候，極端天氣頻發(fā)是這一地區(qū)的主要特征。短時雷雨大風(fēng)發(fā)生頻率最高，近些年來以2009年和2011年最為嚴(yán)重，倒伏面積大。2013年和2014年連續(xù)2年都出現(xiàn)持續(xù)高溫干旱，尤其是2013年，據(jù)駐馬店氣象局提供的數(shù)據(jù)顯示：駐馬店市最高氣溫達(dá)到40℃，35℃以上高溫長達(dá)22d，期間無降雨（8月3-25日），為50年一遇的高溫干旱天氣。在此極端天氣下，出現(xiàn)了大面積減產(chǎn)，對高溫干旱敏感的品種減產(chǎn)尤為嚴(yán)重，表現(xiàn)為果穗畸形、扭曲、缺粒、苞葉短，部分嚴(yán)重缺水地區(qū)營養(yǎng)體過早停止生長，空株多，甚至是絕收。

1.1.4 病害重 除極端天氣外，病害是正常年份中造成本區(qū)域夏玉米單產(chǎn)較低的另一大因素。夏玉米生育中后期降水多，田間濕度大，細(xì)菌性病害發(fā)生、擴(kuò)散、侵染速度快。常年發(fā)生的細(xì)菌性病害有南方銹病、彎孢菌葉斑病、小斑病、莖腐病、瘤黑粉病。其他細(xì)菌性病害也偶有發(fā)生，如2013年駐馬店部分地區(qū)由雨后高溫造成的玉米頂腐病。病毒病以粗縮病為主，特別是與稻區(qū)毗鄰的區(qū)域，發(fā)病較重，感病植株基本絕收。

1.2 玉米收購價降低 長期以來，我國玉米種植面積始終處于持續(xù)增長的趨勢，特別是近10年擴(kuò)張速度尤為迅猛，2012年成為我國第一大作物。管理簡便、價格穩(wěn)定、收益顯著是其發(fā)展迅速的主要原因。然而，2015年玉米銷售價格急轉(zhuǎn)直下，國家臨時收儲價格比上一年降低0．24元/kg（降幅約10%）。市場反應(yīng)更加劇烈，玉米收購價格與期貨價格普遍降低20%以上，其中黃淮海地區(qū)市場價格同比下降25%以上。隨著國家對糧食補(bǔ)貼方面的改革及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)供給側(cè)調(diào)整政策的發(fā)力，及庫存的持續(xù)高企，玉米價格面臨短期持續(xù)低迷的危險。收益降低嚴(yán)重挫傷了群眾種植玉米的積極性，有條件的地方已改種花生、大豆等其他作物，持續(xù)多年的玉米播種面積擴(kuò)張勢頭被遏制。

1.3 雜優(yōu)模式單一 2000年以后黃淮海南片雜優(yōu)模式由農(nóng)大108、豫玉22等品種的PB×Reid、PB×綜合種等逐步演變?yōu)猷崋?58、浚單20、魯單981、中科4號等品種的改良Reid×黃改和P群×黃改。近幾年，隨著先玉335及類似品種在水肥條件較好地區(qū)表現(xiàn)出了較高的增產(chǎn)潛力，且在子粒脫水快方面表現(xiàn)突出，受到群眾歡迎，推廣面積逐漸擴(kuò)大，使Reid×Lancaster很快成為主流模式之一。雖然鄭單958類和先玉335類品種都具備適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，但相對單一的雜優(yōu)模式仍然加大了病害、災(zāi)害大面積發(fā)生的風(fēng)險，如2013年持續(xù)高溫干旱造成的先玉335類美系品種大面積、大幅度減產(chǎn)。

1.4 品種審定密度和推廣密度脫節(jié) 在鄭單958之前，我國育種和生產(chǎn)上一直以稀植大穗型品種為主。鄭單958的出現(xiàn)使種植密度從當(dāng)初的3．75萬株/hm2提升到目前的7．50萬株/hm2。在區(qū)試的指導(dǎo)下品種審定密度逐步提高，但不少品種在實(shí)際生產(chǎn)中的耐密性表現(xiàn)不夠理想，經(jīng)銷商一方面為了降低推廣風(fēng)險，另一方面為了迎合群眾“大穗即高產(chǎn)”、“密植不耐旱”、“密植不抗倒”等觀念，往往將推廣密度降低4500～7500株/hm2，導(dǎo)致群眾當(dāng)前對密植（6．75萬株/hm2以上）并不完全認(rèn)可。

1.5 機(jī)械粒收品種缺乏 得益于農(nóng)機(jī)水平的提高和政策支持，目前基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械穗收。先玉335等美系品種具有的子粒脫水快、硬度大、商品性優(yōu)、苞葉薄、后期站稈能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，符合機(jī)械粒收的要求[1]。這類品種的大面積推廣客觀上加快了玉米機(jī)械粒收的推廣進(jìn)程，黃淮海地區(qū)機(jī)械粒收面積逐年增大。機(jī)械粒收可以省去收穗、曬穗、脫粒等一系列環(huán)節(jié)，還可以節(jié)省3～7d時間，省時、省力、省工，符合農(nóng)村勞動力短缺的現(xiàn)實(shí)。雖然“適宜機(jī)收”這個育種目標(biāo)已經(jīng)提出了多年，部分省份區(qū)域試驗(yàn)和綠色通道也增加了機(jī)收組，但截至目前，我國尚未有1個機(jī)收品種通過官方審定。市場上所謂的機(jī)收品種作為商家宣傳的噱頭，僅僅部分符合機(jī)收要求，遠(yuǎn)未達(dá)到真正的機(jī)收標(biāo)準(zhǔn)。

1.6 缺乏具有高技術(shù)含量的品種 目前推廣的國產(chǎn)玉米品種多以傳統(tǒng)的常規(guī)育種選育，這種育種過多地依賴于育種家的經(jīng)驗(yàn)，育種效率不高。單倍體育種（DH）、分子標(biāo)記輔助育種（MAS）等科技含量較高的新技術(shù)仍未實(shí)現(xiàn)普及，與美國先鋒、孟山都等國際種業(yè)巨頭的育種效率和育種理念尚有一定差距[2]。

1.7 優(yōu)質(zhì)專用型玉米發(fā)展緩慢 隨著應(yīng)用范圍的逐漸廣闊，優(yōu)質(zhì)專用型玉米如糯、甜、青貯、高賴氨酸、高油、爆裂玉米等越來越受群眾、加工企業(yè)和市場的青睞。但目前黃淮海南部優(yōu)質(zhì)專用型玉米總體規(guī)模和發(fā)展速度與普通玉米相比依然較低[3]。

2 育種對策

2.1 明確育種目標(biāo) 生產(chǎn)需要為育種明確目標(biāo)。黃淮海南部應(yīng)以本地區(qū)生產(chǎn)實(shí)際為導(dǎo)向，確定育種目標(biāo)。

2.1.1 抗病 本區(qū)域病害多發(fā)，給玉米生產(chǎn)帶來巨大困擾，但對育種來講，卻是天然的病害鑒定圃，可以省去人工接種和人工制造發(fā)病條件的必要環(huán)節(jié)。應(yīng)充分利用好這個優(yōu)勢，直接對種質(zhì)資源、選系后代以及新組合進(jìn)行抗病性鑒定。

2.1.2 穩(wěn)產(chǎn)型宜機(jī)收 2014年8月，國家農(nóng)作物品種審定委員會公布的適宜機(jī)收普通玉米審定標(biāo)準(zhǔn)顯示，收獲時含水量低于25%，生育期比對照早熟不少于2d，種植密度不少于6750株/hm2，倒伏倒折率不超過3．0%，產(chǎn)量不低于對照即可。簡單概括為“早熟、耐密、抗倒、子粒脫水快”。早熟、耐密和抗倒是我國常年堅持的育種目標(biāo)，在材料和品種方面已有一定積累，而在子粒脫水快方面相對匱乏，是難點(diǎn)和瓶頸。需要更加注重相關(guān)農(nóng)藝性狀的改良，比如著重選擇軸細(xì)、子粒品質(zhì)好、苞葉薄且成熟后松散、株型通透等有利于增加子粒灌漿速度的性狀。

黃淮海地區(qū)尤其是南部，自然災(zāi)害頻發(fā)，穩(wěn)產(chǎn)是品種的必備條件。從2013年高溫干旱災(zāi)害性天氣下的大田生產(chǎn)表現(xiàn)來看，先玉335類美系品種減產(chǎn)幅度遠(yuǎn)大于鄭單958類品種。而國內(nèi)育種者在選育機(jī)收品種時，多以先玉335為模板，甚至直接采用了美系材料，客觀上增加了生產(chǎn)應(yīng)用風(fēng)險。

2.1.3 耐密植 通過增加種植密度提高玉米產(chǎn)量和抗逆性成為共識。區(qū)域試驗(yàn)作為指揮棒，率先對種植密度提高了要求。2016年河南省區(qū)域試驗(yàn)最高密度已經(jīng)由2010年的6．75萬株/hm2提升到7．50萬株/hm2，將來有可能會達(dá)到8．25萬株/hm2，甚至9．00萬株/hm2。因此，在耐密育種方面要進(jìn)一步深化并開展前瞻性研究。從材料入手，通過對株型的改善，提高冠層的通透性；加大自交系選擇壓力，提高各世代選系密度；采用多點(diǎn)環(huán)境脅迫鑒定，通過基因型與環(huán)境的互作，綜合選擇結(jié)實(shí)性好、抗病抗逆能力強(qiáng)、抗倒的耐密自交系[4]。

2.1.4 優(yōu)質(zhì)專用型玉米 在當(dāng)前國家主動進(jìn)行玉米產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，專用型玉米迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇：普通玉米價格下跌，種植普通玉米收益降低，而種植專用型玉米收益較高且相對穩(wěn)定，應(yīng)用面積將大幅增加。大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)專用型玉米，不僅可以達(dá)到調(diào)結(jié)構(gòu)的目的，還可以帶動相關(guān)加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，應(yīng)用前景廣闊。

2.2 種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用 種質(zhì)創(chuàng)新是玉米育種取得突破性進(jìn)展的必經(jīng)之路，歷史已經(jīng)證明，每一次的品種更新?lián)Q代都是種質(zhì)創(chuàng)新的結(jié)果[5]。

2.2.1 以本地優(yōu)勢種質(zhì)為核心 地方種質(zhì)與外來種質(zhì)在推動育種發(fā)展方面具有同等重要的作用[6]。本地優(yōu)勢種質(zhì)是地方種質(zhì)經(jīng)歷長期馴化和篩選過程中，不斷融入其他優(yōu)異種質(zhì)，形成了對本地區(qū)的氣候、土壤、栽培模式有著獨(dú)特的適應(yīng)能力，是品種取得抗逆穩(wěn)產(chǎn)的保證，更是種質(zhì)創(chuàng)新與利用的核心。四平頭種質(zhì)作為黃淮海地區(qū)的優(yōu)勢資源具有株型上沖、花粉量大、灌漿速度快、耐密、結(jié)實(shí)性好等優(yōu)點(diǎn)[7]，黃早四和昌7-2以高配合力成為其典型代表。黃淮海南部種質(zhì)創(chuàng)新應(yīng)以四平頭類為核心，在新的育種目標(biāo)下，融入更豐富種質(zhì)的有利基因，保持較高配合力，提高抗倒性、抗病性、宜機(jī)收性。

2.2.2 先鋒等國外種質(zhì)作為改良利用的重點(diǎn) 先鋒種質(zhì)是美國先鋒公司整合全世界資源以先進(jìn)的育種理念創(chuàng)建的種質(zhì)，與我國種質(zhì)有著明顯差異，具有莖稈堅韌、株型通透、耐密植、子粒品質(zhì)好、脫水快等優(yōu)點(diǎn)。隨著先鋒公司在黃淮海地區(qū)審定品種的逐年增多，先鋒種質(zhì)在本地區(qū)的適應(yīng)能力越來越強(qiáng)，可作為種質(zhì)改良與利用的重點(diǎn)[8]。一些歐洲種質(zhì)已經(jīng)在我國東北地區(qū)取得了成功，如德美亞系列，由于抗病性不過關(guān)延緩了進(jìn)入黃淮海地區(qū)的進(jìn)程，但其早熟、脫水快、耐密、品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)仍然比較突出，也應(yīng)當(dāng)作為利用的重點(diǎn)。

2.3 豐富育種手段，提高效率 生物技術(shù)育種能使育種效率大大提高，實(shí)現(xiàn)“經(jīng)驗(yàn)育種”到“精準(zhǔn)育種”[9-10]。單倍體育種技術(shù)只需2個世代便可得到純合的DH系，極大縮短了育種周期，而且可以淘汰有害、致死和半致死的隱性基因，是一種有效的育種方法[11-12]。分子標(biāo)記技術(shù)作為現(xiàn)代玉米育種中的一種最重要的輔助方法，對于建立玉米雜種優(yōu)勢群，創(chuàng)造玉米新種質(zhì)資源，提高其育種效率，發(fā)揮了不可替代的作用[10]。分子育種技術(shù)、信息技術(shù)已經(jīng)規(guī)?；貞?yīng)用于國外育種實(shí)踐，轉(zhuǎn)基因玉米已經(jīng)大面積推廣。我國也取得了一定進(jìn)展，但尚未能形成規(guī)?；谩＿@些技術(shù)的應(yīng)用正逐步改變著以常規(guī)育種為主的格局，分子育種與常規(guī)育種的緊密結(jié)合將進(jìn)入常態(tài)化。

3 結(jié)語

氣候條件是限制黃淮海南部地區(qū)玉米單產(chǎn)提高的外因，品種適應(yīng)性不強(qiáng)、抗逆能力差、增產(chǎn)潛力有限、不符合當(dāng)前機(jī)收要求是內(nèi)因，因此，選育優(yōu)良新品種無疑是解決問題的最有效途徑。綠色通道和品種聯(lián)合體的建立，及同生態(tài)區(qū)引種政策的實(shí)施，使審定和推廣局部適應(yīng)性強(qiáng)的區(qū)域性品種成為可能。大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)專用型玉米符合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策，還可以保證群眾收益，保持種植玉米積極性。這些都有利于解決黃淮海南部面臨的生產(chǎn)問題與挑戰(zhàn)。

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河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（Z2016-02-05）

王成業(yè)