我国玉米超高产研究现状与展望.pdf
《我国玉米超高产研究现状与展望.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《我国玉米超高产研究现状与展望.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、玉米高产专题生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN2023,39(8):52-61收稿日期:2023-06-12基金项目:国家自然科学基金面上项目(32172113)作者简介:刘月娥,女,博士,研究方向:玉米栽培生理生态;E-mail:通讯作者:赵久然,男,博士,研究员,研究方向:玉米遗传育种与高产栽培;E-mail:2050 年,地球人口预计将达到 85-100 亿,要满足全球粮食需求,预计作物产量将比 2006 年提高50%-110%1-3。玉米作为第一大粮食作物,对保障粮食安全意义重大,也是目前产需缺口最大的谷物。在我国,玉米对粮食增产的贡献率高达 60%,居粮食作物之
2、首4-5。我国玉米超高产研究现状与展望刘月娥 徐田军 蔡万涛 吕天放 张勇 薛洪贺 王荣焕 赵久然(北京市农林科学院玉米研究所,北京 100097)摘 要:玉米作为我国种植面积最大、总产最高的第一大粮食作物,对我国粮食安全、饲料保障都至关重要。在耕地资源日趋紧张的形势下,未来我国粮食扩大面积的空间有限,产能提升主要依靠单产提高。2023 年中央一号文件明确提出要全力抓好粮食生产,开展吨粮田建设,实施玉米单产提升工程。玉米超高产是优良品种、生产条件和栽培管理技术等最高水平的体现,本文全面综述了我国玉米超高产研究的政策支持、高产纪录现状、超高产田的分布及气象特点、高产创建的技术要点。在此基础上,从
3、增加科研投入加强新品种选育、加强栽培技术集成进行示范推广、加强农田基础设施建设等方面提出了我国玉米大面积高产创建的建议。关键词:玉米;超高产;政策;品种;技术措施DOI:10.13560/ki.biotech.bull.1985.2023-0555Current Status and Prospects of Maize Super High Yield Research in ChinaLIU Yue-e XU Tian-jun CAI Wan-tao LYU Tian-fang ZHANG Yong XUE Hong-he WANG Rong-huan ZHAO Jiu-ran(Maize
4、 Research Center,Beijing Academy of Agriculture&Forestry Sciences,Beijing 100097)Abstract:Maize,as the largest grain crop with the largest planting area and highest total yield in China,is crucial for food and feed security in China.In the increasingly tense situation of arable land resources,the sp
5、ace for expanding the area of crop in China is limited in the future,and the increase in crop production mainly relies on the increase in yield per unit area.In 2023,the No.1 Central Document of the Central Government clearly proposed that we should pay full attention to grain production,carry out t
6、he construction of 1 t grain yield per 667 m2,and implement the project of increasing maize yield per unit area.The super high yield of maize is the embodiment of the highest level of excellent cultivars,production conditions,and cultivation management techniques.This article comprehensively elabora
7、tes on the policy support,current status of high yield records,distribution and meteorological characteristics of super high yield fields,and technical key points for creating super high yield.On this basis,suggestions are put forward for the large-scale high-yield creation of maize in China,includi
8、ng increasing scientific research investment,strengthening the breeding of new cultivars,strengthening the integration of cultivation techniques for demonstration and promotion,and strengthening the construction of farmland infrastructure.Key words:maize;super high yield;policy;cultivar;technical me
9、asures2023,39(8)53刘月娥等:我国玉米超高产研究现状与展望在耕地资源日趋紧张的形势下,未来我国粮食扩大面积的空间有限,产能提升的主要途径是提高单产水平,玉米是单产提升潜力最大的作物。2023年中央一号文件明确提出要全力抓好粮食生产,开展吨粮田建设,实施玉米单产提升工程。产量潜力能够反映品种的最大生产力,是作物在没有生物和非生物胁迫的环境下所能获得的产量6,最大限度地挖掘作物产量潜力,充分发挥品种的遗传潜力和管理技术水平是实现大面积高产的阶梯,为作物产量继续提高提供可能的途径。高产纪录(超高产)是玉米品种选育、生产条件和管理技术的最高水平的体现,与世界玉米最高产量相比,我国玉米产
10、量潜力提升空间依然很大。产量潜力挖掘和实现的过程,可以为玉米产业的发展提供切实的研究平台。1 我国玉米超高产研究的政策支持实现玉米高产是保证我国粮食安全的基础,是农业生产中永恒的课题。我国借鉴美国玉米高产竞赛的经验,为提升玉米综合生产能力,自 2006 年开始,农业农村部玉米专家指导组及全国玉米栽培学组倡导和组织全国性的玉米小面积高产创建和高产潜力挖掘探索活动,要求单产达到 15 000 kg/hm2(1 000 kg/亩)以上的超高产水平。这项活动也被列为农业农村部“加快玉米生产发展的工作方案”中的一项增产措施。为了更好地进行超高产研究,做好超高产田的测产验收工作,统一规范测产验收办法,农业
11、农村部玉米专家指导组、中国作物学会玉米专业委员会和中国作物学会栽培委员会玉米学组联合制定了“关于玉米高产、超高产田测产验收办法和标准”,并派专家到现场严格测产验收。为促进我国粮食生产稳定发展,农业农村部决定将 2008 年作为“全国粮食高产创建活动年”,组织制定了全国粮食高产创建活动年工作方案。大力推进玉米高产创建活动,努力实现玉米生产的新突破。要求把高产创建作为今后玉米生产的中心工作,作为提高玉米综合生产能力的重要抓手和推进专业化服务的关键举措。并在 24 个玉米主产省建立 150 个万亩集中连片高产示范点,通过集约资源、集成技术、集中力量,力争东北、华北和黄淮海示范点玉米单产达到 800
12、kg 以上,其他地区示范点亩产 600 kg,示范点所在县玉米总产较前 3 年平均增10%以上。开展高产创建有利于充分发挥技术推广的示范带动作用、充分挖掘我国粮食生产潜力进而形成科技兴粮的合力。2016 年,为适应农业供求形势和发展环境新变化,农业农村部将打造高产创建“升级版”绿色高产高效创建。不单纯追求高产,还要追求效益的提升,更要体现绿色的内涵。绿色发展理念将贯穿于粮棉油糖生产的全过程,以县为单元整建制推进,辐射带动区域性绿色高产高效。同时,开展绿色增产模式攻关,突破制约粮食生产的资源瓶颈、技术瓶颈和效益瓶颈,集成组装节种节水节肥节药技术模式。2023 年,中央一号文件对抓好粮食和重要农产
13、品稳产保供做出全面部署。要求全力抓好粮食生产,千方百计稳住面积、主攻单产、力争多增产。开展吨粮田创建,实施玉米单产提升工程,努力提高粮食单产;2023 年 3 月 14 日,农业农村部办公厅、国家发展改革办公厅印发了玉米单产提升工程实施方案的通知。在东北、西北和黄淮海 3 大玉米主产区的 19 个县实施玉米单产提升工程 300 万亩。2 我国玉米超高产情况玉米作为 C4植物,其高产潜力大,单产潜力居禾谷类作物之首。高产纪录是实现最高理论产量的希望7,对高产纪录玉米产量形成的生理生态机制进行研究有助于对产量潜力的理解,是实现大面积高产的阶梯,也可能为将来产量继续提高提供途径。玉米专家组长赵久然研
14、究员认为现阶段超高产玉米的单产水平应达到 15 000 kg/hm2(1 000 kg/亩)以上8-9。美国作为全球第一大玉米生产国和出口国,其玉米单产水平和科技水平最为先进。美国的小面积高产纪录是由美国国家玉米种植者协会(NCGA)举办的全国性的玉米高产竞赛(NCYC)创造。NCYC集合了众多玉米种植者的智慧,持续创新和优化玉米种植方法,不断创造新的玉米高产纪录10-13。美国首次玉米高产竞赛于 1920 年在依阿华州举行,随后逐渐扩大到全国。目前,美国高产竞赛规则日趋完善,已成为美国各大种子公司展示和宣传各自品生物技术通报 Biotechnology Bulletin2023,Vol.39
15、,No.854种、玉米种植者充分利用优良品种和配套栽培技术措施挖掘玉米品种产量潜力的重要平台,在促进美国玉米快速发展中起到了重要作用14。目前NCYC 的产量最高纪录是大卫胡拉(David Hula)于 2019 年创造的 38 000.75 kg/hm2(2 533.4 kg/亩,14%含水量)。根据正式发布、并有专家组测产结果的超高产田块,2005 年以前,全国先后涌现出 36 块单产达到 15 000 kg/hm2(1 000 kg/亩)的玉米高产田。2006-2007 年,共有 39 块产量达 15 000 kg/hm2(1 000 kg/亩)以上的玉米高产田。2008 年全国共涌现出
16、 41 块产量 15 000 kg/hm2(1 000 kg/亩)以上的玉米高产田,全国各地也陆续出现玉米最高产纪录。我国夏玉米的高产纪录是李登海团队在山东莱州创建,他们利用自育紧凑型玉米新品种,先后 7次创造全国夏玉米高产纪录,2 次创造世界夏玉米高产纪录。李登海团队在 1979 年首次打破全国夏玉米单产纪录,玉米产量为 776.9 kg/亩。1988 年亩产量首次突破1 000 kg,首次打破世界夏玉米单产纪录。2005 年,再次打破世界夏玉米单产纪录,玉米产量为 1 402.86 kg/亩(表 1)。我国玉米的最高产量纪录(春玉米高产纪录)由中国农业科学院作物科学研究所栽培与生理创新团队
17、 2020 年在新疆奇台创建,该团队从 2009 年以来一直在新疆奇台开展春玉米超高产研究,多次突破我国玉米高产纪录,玉米高产纪录从 2009 年的1 360.1 kg/亩突破至 2020 年的 1 663.25 kg/亩,实现了 303.15 kg 的产量提升。但我国高产纪录与美国最高产量纪录(2 533.4 kg/亩)仍存在 870.1 kg/亩的差距,说明我国玉米育种及生产管理水平与美国相比还存在很大的提升空间(表 1)。表 1 我国玉米历年高产纪录Table 1 The high yield record of maize in China时间 Year夏玉米 Summer maize
18、时间 Year春玉米 Spring maize品种 Hybrid产量 Yield/(kg/亩)地点 Site品种 Hybrid产量 Yield/(kg/亩)地点 Site1979 年掖单 2 号776.9山东莱州2009 年郑单 9581 360.1新疆奇台1986 年“8112*80104”夏玉米新组合962.12011 年良玉 661 385.41988 年“340*479”夏玉米新组合1 008.92012 年良玉 661 410.31989 年掖单 13 号1 069.32013 年登海 6181 511.72005 年登海超试 1 号1 402.92017 年MC6701 517.1
19、2014 年登海 6611 335.82020 年MC6701 663.33 玉米超高产研究对我国玉米大面积高产的启示和借鉴3.1 高产玉米田的环境优势我国自 1980 年以来,随着农业生产条件改善和技术水平不断提高,在新疆、陕西、内蒙古、吉林、河北、北京、山东等省(市、区)陆续创造出了春玉米和夏玉米单季亩产吨粮(1 000 kg/亩)的高产典型,2020 年我国玉米高产纪录达到 1 663.3 kg/亩(新疆奇台),这些都为高产田建设提供了初步的经验。北京市农林科学院赵久然团队通过分析 2006-2010 年全国 159 块超高产田的分布情况发现,玉米产量的形成受生态环境条件的影响,大多数高
20、产田分布在中高纬度(40-43N),或中高海拔(1 000-1 500 m)地区,这些地区具有昼夜温差大、光照充足等利于高产的自然条件15-17。较高的太阳辐射有利于干物质积累18-19、籽粒灌浆,延长籽粒灌浆期20,植株的茎秆强度较强,不易发生倒伏21,利于玉米产量的提高。玉米生长与光温匹配是实现高产的重要条件,光辐射较高的地区可以承担更大的玉米群体,利于提高种植密度,进而提高玉米产量22,较高的昼夜温差利于降低玉米夜间呼吸消耗23,提高产量24-25。3.2 品种特性玉米高产,品种是关键。在玉米高产潜力突破的过程中,品种的更新起到了非常重要的作用。在新品种不断选育的过程中,玉米的株型发生了
21、很大2023,39(8)55刘月娥等:我国玉米超高产研究现状与展望的变化,由原来的平展型过渡到现在的紧凑型玉米。当前我国玉米生产中有一定推广规模(10 万亩)的品种约 1 000 个,但能够创出超高产水平的品种不多,那么能够创造高产纪录的品种具有什么样的特点?首先,选择株型紧凑的玉米品种。Liu 等26通 过 选 择 不 同 年 份 获 得 高 产 纪 录 的 6 个 品 种(SC704、郑单 958、先玉 335、良玉 66、登海 618和 MC670),进行高产纪录重演试验。研究发现,在产量提升过程中,玉米品种的株型更加紧凑。紧凑型玉米比较耐密,其增产主要得益于密植条件下,较高的群体光合和
22、合理的冠层光辐射分布与截 获27-29,具有更高的花后光合势和灌浆期光合速率,最大灌浆速率显著提高,花后物质积累量、群体粒数和千粒重显著提高,空秆和秃尖减少,利于产量提高16,26,30。登海 618 和 MC670 是紧凑型玉米品种,具有耐密抗倒的高产品质,分别在 2013 年和 2020年创造了我国亩产 1 511.74 kg 和 1 663.25 kg 玉米单产最高纪录,是全国最高产的玉米新品种。第二,选择生育期较长(中熟/中晚熟)的品种。选择不同熟期品种是影响玉米籽粒产量的重要因素,产量和生育期在一定范围内呈正相关关系,适当延长生育期可增加光能利用时间,获得较高产量31-33。已有研究
23、发现,玉米品种熟期在早熟至中晚熟时,熟期与产量呈正相关。在东北地区,当玉米为晚熟品种时,因不能正常成熟,熟期与产量呈负相关34。所以,在超高产田适宜选择中熟或中晚熟品种。第三,选择综合抗性好的品种。超产田玉米增密后群体内部对有限资源的竞争增加,同时个体生理发生变化,个体之间的竞争加剧,玉米后期容易发生倒伏。并且在玉米生长期间,各种病虫草害(茎腐病、丝黑穗病、苗期病害、叶斑病、锈病、玉米螟等)和极端天气(高温、干旱、台风等)造成玉米减产,为了降低损失,选用综合抗性好的品种是最经济有效的方法,较强的抗病性能够保证在产量形成关键期(灌浆期)仍可保持尽可能多的绿叶面积16,进而获得高产。第四,选用水肥
24、利用效率高的品种。选用水肥高效型高产品种是实现玉米高产稳产、节本增效的重要技术途径。不同基因型玉米品种的水肥利用效率差异显著35-42。而作物本身的水肥利用效率的高低是由其遗传特性、环境因素和管理水平交互影响的结果,作物的遗传特性对其具有明显影响。通过遗传育种改良作物不仅提升了作物产量潜力,也提高了作物水肥利用效率43-44。选择水肥利用效率高和产量潜力大的优良品种是实现玉米高产稳产、提高水肥利用效率、减少用量、降低环境污染、实现农业可持续发展的重要技术途径。第五,选用物质转运率较高的品种。研究表明,玉米籽粒产量在很大程度上取决于后期的光合生产能力,生育后期的光合生产物积累是玉米超高产栽培产量
25、的主要来源45-46,选用物质转运率较高的品种更有利于获得较高的籽粒产量,但贡献率应该控制在适宜的比例,贡献率低,不利于籽粒充实,贡献率过高,籽粒“库”对有机物质的竞争力增强,影响“源”与“库”协调关系,导致叶片早衰,影响后期光合生产45,47。3.3 栽培技术栽培技术的优化是玉米实现产量提高的又一重要因素。其中,密植是提高单位面积产量获得高产的重要技术手段48。随着紧凑型玉米品种的选育及推广,提高了玉米品种的耐密性30,49,冠层结构的优化增加了适宜种植密度及光截获能力50,利于延缓叶片的衰老,提高生育后期叶片的持绿性51,提高了花后光合生产能力52,为产量的形成提供更多的物质基础53。在我
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 我国 玉米 超高 研究 现状 展望
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。