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【名家】张世煌:要促进玉米产业技术进步(三)——降低含水量

发布时间:2016-08-04

    一位原本做栽培的北方朋友,近几年做起玉米育种。他用美国种质克服了先玉335感病和倒伏的缺陷,但比先玉335更晚熟,密度也上不去,收获时含水量高。这些都妨碍机械化作业。


                                            


    他们对许多问题有不同理解,于是找来一些美国关于种植密度和收获时含水量的宣传材料为失误的育种方向辩解和助威。前文讨论了密度效应,本文讨论成熟时籽粒含水率。



    农业部在修改品种审定管理办法的时候,征求各方面意见,最后形成共识,目前东北地区机收品种成熟时含水量指标定为25%,黄淮海为28%。这标准定得不算高,但要达到也很不容易。


    我不赞同由官方制定育种标准。回归科学和市场化道路,科技人员会很用心地做好育种研发。但面对背离市场经济和令人失望的种子法,这又是必须接受的务实而居中的暂时标准。说它暂时,因为与国外相比,差距很大,但与国内玉米收获时含水量很高的历史与现状相比,又是很高的标准。现代育种不可能一蹴而就,那就与时俱进,随着科技进步而持续向前推进。


    这就引起讨论,当前含水量标准是否应在25%和28%的基础上降低指标(允许较高含水量)?我建议就用目前这个居中的暂时标准拉动科技进步。以后,企业自会在竞争中逐渐把籽粒含水量降到更低。


    我认为,即使目前达不到这两个指标,也不后退。但实际操作中要务实,最初两三年,只要新品种接近这两个指标就应当审定。育种创新必须经历一个种质和技术转型及有利等位基因的积累过程,市场竞争会持续向前推进。玉米耕作制度的变化拉动科技进步,企业不得不接受改革与创新。吸取以往教训,不要把品种审定标准变成阻碍育种科技进步的绊脚石。


    我曾经建议把25%,23%和20%设为三道门槛。当前目标是推动企业用3~5年时间迈过25%这道门槛。引进美国自交系以后,这应该容易做到;然后再用十年左右时间,实现23%这个指标。至于20%这个指标就不好预测了,也许要20年甚至更多时间,因为技术难度大,而且取决于品种管理制度。不取消品种审定,恐怕就没有种业的明天。到那时,20%这道门槛就只有跨国公司能实现了。


    有人信誓旦旦地说玉米籽粒含水量不需要很低,说23%最合理。我不知道这是从哪里捡来的数据?大概又像生吞活剥关于密度的洋数据一样,也是为了辩解育种方向失误而挖来的洋“证据”。以前国内确曾有过类似的经验之谈,但对育种者是误导。今后若干年,我们多数品种很难达到23%这个指标,但绝不能因此而隐瞒越来越多的美国新品种成熟时含水量已经低于20%这个事实。


    我国玉米产品质量一直很低,重要原因是籽粒含水量高而导致收储过程中霉变。为此,玉米收获以后须及时烘干。一斤玉米籽粒含水量降一个百分点的烘干成本大约8厘钱,作为大农户生产经营,这是一笔不小的额外费用。从品种角度考虑,降低含水量既提高产品质量,减少机收损失,又预防霉变和减少烘干费用。所以,籽粒含水量与生产成本直接相关。


    北方某育种者宣称收获时最佳含水量是23%。这毫无根据。黑龙江省农垦系统在部分农场推广玉米冬收,就是为了自然风干,降低含水量,于是大幅度降低了机收和烘干费用。这对育种目标提出了更苛刻的要求!


    美国用了八十多年时间,逐渐降低玉米品种成熟时的籽粒含水量。也就是说,很多年才降低一个百分点。这是由于在玉米的原始品种当中没有足够的遗传变异,只能靠缓慢的循环育种逐渐积累有利等位基因。中国企业不可能花几十年时间降低含水量,于是引进了许多美国商业自交系。


    美国一直到现在仍在继续降低玉米籽粒含水量。2011年美国新品种试验的籽粒含水量很少有高于23%的。现在顺手找出2015年iowa州26家种子公司的260份品种的区域试验资料。我把主要数据列举如下。


iowa州的玉米品种试验分北中南三个区域六个组。2014-2015两年试验的平均含水量:

    北部早熟(rm≤103)组23个品种18.5%(平均产量197 bu/a)

    北部晚熟(rm>103)组43个品种21.2%(平均产量201)

    中部早熟(rm≤109)组33个品种18.3%(平均产量213)

    中部晚熟(rm>109)组37个品种20.2%(平均产量227)

    南部早熟(rm≤112)组28个品种17.2%(平均产量205)

    南部晚熟(rm>112)组24个品种18.3%(平均产量205)


2015年一年试验的平均含水量

    北部早熟(rm≤103)组61个品种17.8%(平均产量205)

    北部晚熟(rm>103)组74个品种20.5%(平均产量208)

    中部早熟(rm≤109)组69个品种18.2%(平均产量220)

    中部晚熟(rm>109)组68个品种20.4%(平均产量233)

    南部早熟(rm≤112)组61个品种17.0%(平均产量204)

    南部晚熟(rm>112)组50个品种18.2%(平均产量205)


    在581份(次)品种试验中,籽粒含水量最低的品种出现在一年试验的北方早熟组15.5%,最高的出现在北方晚熟组23.2%。虽然改良了近一个世纪,北部两组品种成熟时籽粒含水量与产量仍表现中度正相关(0.32~0.44)!这意味着进一步改良(相关性逆转)的难度仍然很大。中部区两组品种的产量与含水量之间弱相关(0.30~0.34)。而南部两组品种接近零相关(0.08~0.16),说明对晚熟品种的改良进展相对容易。这些数据说明,美国公司在iowa州改进玉米籽粒含水量取得了突出进展。但进一步改良的潜力仍然很大。其最大潜力是在育种过程中加进密度因素,逆境会加快推进这个相关性逆转。


    现在,美国把玉米品种成熟时含水量降到这么低,收获时茎叶风干,含水量就会更低。这无疑进一步降低了玉米的生产成本。


    另一个关注点是根据产量、含水量和烘干成本计算品种的收益值作为选择品种的重要参考。品种的产量与收益没有严格对应,含水量是负面因素。


    分析美国iowa州的试验资料,北方两组品种的试验产量与收益的相关系数分别为0.99(早)和0.77(晚);中部两组分别为0.96和0.81;南部两组品种都是0.93。这说明,产量高的品种收益也高。随后分析各组试验品种的收益与含水量的关系,均为零相关至弱的负相关(-0.02~-0.30)。这表明降低含水量有利于增加农民收益,更说明进一步降低含水量的改良空间仍然较大。


    每蒲式耳玉米籽粒含水量降一个百分点的烘干成本是6美分,相当于每斤玉米8厘钱。我国东北玉米仅这一项成本就是160元/吨左右。国家施行玉米收储市场定价和价补分离政策以后,从技术上降低成本的幅度大约300元/吨。可见仅含水量这一项对玉米产业竞争力的影响就至关重要。


    管理部门应当把种业创新与品种审定制度改革联系起来统筹考虑,认清孙氏“指挥棒”对科技进步的负面效应。同时,打破部门利益屏障,从农业整体高度关注产业竞争力。如果种业改革不给力,我国农业产业将会被拖住后腿。


    我们不可能很快降低玉米籽粒含水量。2000年11月29日在北京科技会堂全国玉米遗传育种研讨会上,我参加东北组讨论,针对大家普遍关注抗病育种发言,玉米的抗病性大多属于简单遗传,容易改良,不需要靠延长生育期来“提高”抗病性。而玉米籽粒的脱水速度和成熟时含水量却很难改良。现在应验了。


    尽管我们引进了美国商业自交系,等于获得了人家的前期工作积累,能够满足目前25%含水量指标,而且绰绰有余,但要追赶美国新品种20%以下的含水量,只靠这些自交系是不够的。未来要在这些基础上自主创新。这是今后的重点和难点。恐怕也会成为侵犯知识产权的盗窃点。


    在现有高杆大穗晚熟稀植的基础上提高籽粒灌浆和脱水速度,降低含水量,每一项都很困难,但不是不可以实现。我们应当讨论采取什么长期策略和短期方案,来降低玉米籽粒含水量,而不应该愚蠢地遮掩落后或者去盗窃。这需要做很多植物生理学研究,更需要改良种质基础和积累有利等位基因频率。


    尽管引进了美国自交系,但提高籽粒灌浆和脱水速率的育种难度仍然很大。许多理论尚不清楚。尤其不知道籽粒和穗轴脱水的机制是什么。不要寄希望于分子技术,这不是分子标记能够奏效的。种质的系统改良与积累才是育种的基础。没有种质积累,分子技术也无计可施。


    脱水是个很难改良的复杂性状,需要耐心,不能浮躁。育种专家要着眼于长远目标。自然界里许多性状存在足够多的变异,育种只是挖掘有利等位基因并组合在一起,然后通过循环育种逐渐浓缩(提高频率),但自然界中缺少籽粒灌浆、脱水和降低含水量的天然变异。所以,必须持续改良和缓慢积累才能使籽粒产量与含水量的相关性逆转!引进外来种质可以较快地缩小与美国的差距。但作为一个国家或企业核心技术的种质基础是无法引进的。


    即使今天,这仍然是一个相当困难的话题。分析表明,降低含水量,籽粒产量会偏低,而提高了产量,含水量又会较高。于是企业将要长期在农民需求和市场竞争中博弈。只有通过长期积累才能实现相关性逆转。这实际上是通过循环育种积累有利等位基因频率的长期过程。


    在种业转型过程中僵化的审定标准会阻碍科技进步,甚至成为落后生产力抵制市场化和阻碍创新的借口。应当吸取“指挥棒”的教训!管理部门要坚持市场化改革,从科技界的各种噪音中分辨出正确信号。


    在我看来,农业部没必要干预机收品种的标准,不管25%还是28%的正面意义并不大。这类小事交给市场,让企业在市场中厮杀对决。科技人员和企业比你们更强烈地发自内心地关注品种创新,这既关系到我国玉米产业的竞争能力,更关系到企业的生死存亡。你们最需要做的是保护好知识产权。


    现在,越来越多的企业被籽粒灌浆、脱水速率和籽粒破碎率等逼上创新之路。还用得着官方制定那么具体而僵化的标准么?除非农业部每两三年修订一次标准。若某企业育成含水率25%的品种,其他企业自然会奋起直追,朝24%或23%努力。若某些企业推出含水率23%的品种,其他企业又会朝更低的方向努力。企业不会因为“专家”蛊惑而停止创新。这是那些“专家”不情愿看到的景象,但管理部门应乐见其成!我们要相信,没有外行瞎指挥,中国玉米育种早就走上正路。减少干预才促进创新。


    为了正确定位玉米籽粒收获时含水量的实际价值,建议根据品种试验数据计算产量收益,作为审定时的参考。这样操作简单,又为品种创新提供支持。


    一些专家教授以为我挡了他的财路。这话不对。客观规律是靠人去发现、发明和传承的,即使我不研究,不写文章不说话,它也客观存在,不能违背;什么人如果想玩弄规律,必遭惩罚。客观规律早晚要发威。不如早些认识到科学规律,然后比别人早些去实践它。(来源:中国玉米 搜狐博客)


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