江蘇省玉米機械化生產的發展及育種對策思考

楊洪興+陳靜+陳艷萍

摘要：介紹了江蘇省玉米機械化生產的現狀，分析了制約玉米生產機械化的主要因素，提出了選育適于機械化生產的玉米品種的育種目標，探討了適于機械化生產的玉米新品種的選育和生產技術對策。

關鍵詞：玉米；機械化生產；育種；生產技術對策

中圖分類號：S23-01文獻標志碼：A文章編號：1002-1302（2014）11-0116-03

根據農業發展的新形勢，近年來，國家鼓勵和支持農業用地在土地承包期內通過轉包、轉讓、入股、合作、租賃、互換等方式出讓經營權，鼓勵農民將承包的土地向專業大戶、合作農場和農業園區流轉。土地集中連片利于農業生產規模化、集約化、高效化經營，實現傳統農業向現代農業轉型。為貫徹落實中央和江蘇省關于發展多種形式的農業適度規模經營的有關要求，鼓勵和引導有條件的地方推進農村土地承包經營權流轉，促進土地適度規模經營，增加農民收入，從2008年起，江蘇省財政設立農村土地流轉扶持資金，專項用于扶持合法有序的農村土地流轉。江蘇省財政廳、農林廳聯合制定了《江蘇省財政扶持農村土地流轉實施意見》（蘇財農（2008]62號/蘇農計[2008]50號）。據海門市統計，2009年農業適度規模經營面積累計達3.15萬hm2，占總耕地面積的53.1%。其中，土地集中型為0.58萬hm2，合作經營型為0.59萬hm2，統一服務型為1.98萬hm2[1]。無錫市土地流轉面積合計3.94萬hm2，也占耕地總面積的35.63%[2]。2013年，海門市農業適度規模經營面積累計已達4.87萬hm2，占總耕地面積的81%。土地流轉催生了規模效應（表1），因此，農業種植收獲全程機械化顯得愈加迫切和重要，2014年，中央一號文件也強調加快推進大田作物生產全程機械化。

1江蘇省玉米生產現狀

玉米是江蘇省主要糧飼作物，僅次于水稻、小麥；是江蘇的飼料主體，也是增值加工的重要工業原料。玉米具有生長期短、適應性廣、種植成本低、產量高等優點，還是江蘇省多熟制中承上啟下的重要作物。因此，玉米生產對江蘇省糧食總量平衡、畜牧業發展、加工業和種植業結構調整均具有重要作用[4]。江蘇省玉米常年種植面積保持在40多萬hm2，主要分布在江蘇徐淮、鹽城、南通地區，占總面積和總產的65%～70%（表2）。其中，南通地區玉米種植面積近5.33萬hm2，主要種植在海門市和啟東市，約4萬hm2。江蘇省玉米總產量不到250萬t（江蘇省統計局），2010年消費量卻高達742萬t，2013年超過800萬t，預計2015年消費量將達到870萬t（江蘇省畜牧局統計數據），供不應求的矛盾日益加劇。因此，江蘇省玉米生產具有很大的發展空間。

2江蘇省玉米生產機械化現狀

江蘇省純作玉米約26.7萬hm2，間套作玉米約13.3萬hm2。土地流轉前，玉米生產基本是一家一戶分散種植，人工管理，手工收獲。近年來，隨著土地的流轉，逐漸規模化種植，玉米生產機械化呈現出快速發展的良好態勢（表3）。

為了貫徹落實《江蘇省委省政府關于實施農業現代化工程的意見》，2014年南通、淮安等市要基本實現玉米生產機械化；2015年連云港、鹽城、宿遷等市要基本實現玉米生產機械化；2015年玉米主產區純作連片種植玉米機收水平力爭達到80%，基本實現玉米生產機械化；到2020年，全省玉米生產機械化水平要達到90%以上[6]。

目前，南通市在玉米秸稈青貯利用方面基本實現全過程機械化配套，主要包括秸稈拔起、粉碎、揉搓、打包、包膜等。南通市利用1ZSD-160/180型埋茬耕整機、4JGH-150型秸稈切碎還田機等，推廣玉米秸稈全量還田機械化；針對種植特點，研制開發了手推式玉米、黃豆播種機，適合套種夾種的種植模式；開發并推廣了干玉米與青玉米脫粒機，減輕了人工脫粒的勞動強度[7]。

3制約江蘇省玉米生產機械化的主要因素

目前，純作玉米耕整、播種、收獲和秸桿粉碎還田機械已普遍應用，精密播種機、植保打藥機、自走式或懸掛式收獲機、秸稈粉碎還田機等機械性能穩定，操作技術也較成熟[8]。江蘇省玉米間套作主要模式為玉米—棉花、玉米—大豆、玉米—甘薯等，但適于間套作玉米生產的機械有待進一步研制，應根據不同間套作模式研制小型、靈活多樣的生產機械；必須加強育種單位、機械研究生產廠家與當地農業技術員的合作，探討采收玉米的機械如何不損害間套作作物，從而既省工、高效，又不必改變間套作的傳統耕作制度。此外，江蘇省鮮食玉米面積6.67萬hm2，目前均為人工采收，因此，鮮食玉米采收機的研制也應加以重視。

江蘇省玉米生產有著特定的區域特性。苗期芽澇、花期“梅雨”、灌漿期高溫以及高溫、多濕引起的大小斑病、青枯病、紋枯病等異常嚴重；生長后期常有臺風，對抗倒性也有較高的要求。因此，外省引進的品種較難適應該生態區的氣候特點和生產模式，主要表現為抗病抗逆性差和產量不穩定，因而必須培育適合江蘇地區種植條件的玉米新品種。

機械化生產對玉米品種的要求有：（1）機械化播種。種子水分小于13%，發芽率高，種子活力強，出苗快，具有耐低溫、抗寒能力。（2）機械化田間管理。品種抗倒折性強，莖稈適度柔韌，植株不過于繁茂。（3）機械化收獲。抗倒伏性強，氣生根系發達，莖稈適度柔韌，莖基部節間適宜，穗位適中整齊，果穗整齊度好，苞葉少但包裹性好，果柄和籽粒附著強度適中。（4）生育期。春播玉米生育期短于125d，夏播玉米生育期短于100d。

目前生產上使用的大多數玉米品種機械播種后苗勢弱，不能確保一播全苗；植株過于繁茂，不利于機械施肥和噴藥；籽粒灌漿速率和脫水慢，生育期偏長；株高和穗位不整齊；抗倒性差，不利于機械收獲。因此，玉米品種問題制約了全程機械化生產的快速發展，迫切需要培育適于機械化生產管理的優良玉米品種，必須制定適于機械化種植收獲的玉米育種新目標。

4適于機械化生產的玉米品種選育目標

江蘇省玉米育種的總目標為：以常規育種方法為主，輔助利用分子育種和轉基因技術，選育適合江蘇省生態條件和種植制度及全程機械化生產的糧飼兼用型品種和專用品種，提高主產區玉米產量。2014年江蘇省審定的玉米品種產量水平見表4。

4.1超高產、優質、專用

由表4可以看出，大多數品種單產在8250kg/hm2左右，與超高產15000kg/hm2的產量要求尚有較大差距。因此，育種單位必須以超高產為主要目標，選育出大面積單產9750kg/hm2以上、產量潛力15000kg/hm2的超高產品種；以產業目標為方向，培育品質達到國標二級以上的優質專用新品種，注重提高籽粒賴氨酸、蛋氨酸、色氨酸、含油量等營養品質，提高工業用高乙醇含量新品種的選育。

4.2早熟

早熟品種后期成熟快，脫水快，利于機械化采收。生育期要求比江蘇和黃淮海地區夏玉米主導品種蘇玉20早3～5d。春播玉米生育期宜短于125d，夏播玉米生育期宜短于100d。

4.3種子活力強

因為機械化播種時單粒播種，所以要求發芽率95%以上；種子要飽滿、大小均勻一致；適于板茬播種；種子吸水快，出苗快，芽勢強，拱土能力強；抗地下害蟲。春玉米一般4月上旬播種，常遇低溫，因此還要求種子抗寒能力強。

4.4株型緊湊，耐密植

增加種植密度是提高單產的重要舉措。目前，大多數品種的適宜種植密度為6.75萬株/hm2。因此，必須選育適宜密植的緊湊型品種，密度提高到8.25萬～9.75萬株/hm2。要求雄穗小，分枝少；葉片夾角小，堅挺上沖，特別是穗位以上葉片上舉，中下部葉片平展，利于光能截獲；葉片不過于寬大繁茂，以免重疊郁蔽，給機械化操作帶來困難。

4.5抗病、抗逆、抗倒折性強

機械收獲要求植株不倒伏。病害是影響倒伏的重要因素。全國每年因各種病害造成的玉米倒伏等產量損失約占總產量的10%，并且嚴重降低了產品的質量，提高抗病性、抗逆性是玉米育種的永恒目標之一[9]。選育的新品種不僅抗大小斑病、粗縮病、莖腐病和瘤黑粉病，還要抗矮花葉病、紋枯病、黃曲霉等病害，且具有耐旱、抗寒的特性。

玉米倒伏后無法機械采收。機械化收割要求倒伏率低于8%。玉米倒伏可分為根倒和莖稈倒折2種類型。因此，要求莖稈適度柔韌；莖基部節間較短，穗上部莖節拉開；根系下扎深，具有3層氣生根，條數多，增強抗根倒能力[10]。抗倒強度在25N/m以上，抗倒強度越大，倒伏的幾率就越低[11]。

4.6株高及穗位適中整齊

降低株高能夠減少地上部的生物量，因而減輕玉米冠層的自重[12]。穗位越高，抗倒強度越小，植株抗倒伏能力越差，倒伏的可能性越大。Homer等的研究表明，穗位降低9%，倒伏率可減少25%[13]。

4.7果穗大小一致，苞葉少、薄但包裹性好，后期苞葉疏松，果柄和籽粒附著強度適中

苞葉少、后期苞葉疏松、果柄和籽粒附著強度適中有利于機械剝葉和籽粒的脫粒。苞葉的主要農藝性狀受基因加性效應控制，因此，親本選擇改良可有效改善苞葉農藝性狀[14]。

4.8灌漿速率和籽粒脫水速度快，收獲時籽粒含水量20%以下

機械收獲時籽粒易破。籽粒破碎率在含水率為25%左右時明顯高于13.5%。因而，收獲時籽粒含水量要低于20%，以13.5%左右最適合籽粒脫粒[15]。

5適于機械化生產的玉米新品種選育和生產技術對策

圍繞適于機械化生產的玉米新品種選育目標，開展選育技術和生產技術研究，力爭在“十三五”期間，選育出符合目標的新品種，并在江蘇省大面積推廣應用。

5.1拓寬種質資源基礎

種質單一是引起病害暴發和流行的主要原因。目前生產上使用的玉米雜交種的種質基礎約80%是塘四平頭、旅大紅骨、蘭卡斯特、瑞德黃馬牙4個優勢群，雜交種的遺傳基礎狹窄。墨西哥、加拿大、美國、歐洲優良種質多，熱帶、亞熱帶種質也具有優良的抗病和抗逆性，穗大稈強，產量潛力大，如在我國玉米育種和生產中發揮了巨大作用的自交系B73、Mo17[16]。熱帶和亞熱帶種質，特別是CIMMYT的種質，與我國溫帶種質遺傳差異大[17]，2種種質間控制同一性狀的優良基因差異大，基因的多態性和互補性強；2類種質雜交后，優良性狀的等位基因頻率增高，基因累加和互作效應強，配合力增大，雜種優勢提高。已有研究證實，熱帶、亞熱帶的優良種質與我國骨干系間存在很強的雜種優勢[18]。近年來，國家玉米產業技術體系發放了數百份美國PVP耐密優良系，江蘇省已引進和利用了部分優良系。江蘇省還引進了美國先玉335和德國KWS的德美亞1號、德美亞2號等早熟、耐密、適合機械化的自交系，從墨西哥、阿根廷等國引進了一批對粗縮病、青枯病抗性突出的種質，并將這些種質的耐密性、抗倒性、抗病性、籽粒灌漿強度大和果穗脫水速度快等適宜機械化作業的優良性狀導入江蘇省主推品種親本中，構建江蘇省主要自交系改良的基礎材料，該項研究已經取得明顯進展。

5.2創新常規育種技術

充分利用江蘇省春秋2季玉米不同的氣候條件，結合人工接種鑒定方法，在12萬～15萬株/hm2的高密度選擇壓下，加強對大小斑病、粗縮病、莖腐病、瘤黑粉病等病害的抗性和耐旱性、耐密性、抗倒性、脫水速率的選擇，選育配合力高、抗倒性和抗逆性強、抗多種病害的耐密玉米自交系，繼而選育出高產、優質、多抗、適于機械化生產的玉米新品種。

5.3輔以分子標記選擇技術

分子標記技術的使用極大地豐富了對生物基因組的理解，為研究玉米種質資源、遺傳變異和基因多樣性提供了有力工具[19]。例如，Ribaut等利用回交的方法，輔以分子標記選擇，改良熱帶玉米的抗旱性，將5個增益等位基因整合到優良自交系，縮小了干旱條件下的吐絲與散粉間的時間間隔（即ASI），提高了籽粒產量[20]。Abalo等使用分子標記輔助回交方法選育抗玉米條紋病毒（maizestreakvirus，MSV），取得了較好的成效[21]。江蘇省玉米育種科技人員正在利用回交輔以分子標記選擇，將抗病性、抗逆性、氮高效利用等重要性狀作為對象，研究相關性狀的分子標記輔助選擇的技術體系，重點研究玉米粗縮病、瘤黑粉病、青枯病三大病害的抗性及后期脫水性狀的遺傳規律。

5.4利用轉基因育種新技術

隨著分子生物學和遺傳工程技術的快速發展，美國轉基因玉米育種取得了巨大成功，并已大面積推廣應用。“十二五”前，我國轉基因玉米主要研究抗蟲和抗除草劑性狀，目前，研究重點已經轉向了抗旱、高效利用氮素、高產和高品質等性狀，并取得了階段性成果[22]。“十三五”期間，應加強與機械化生產有關性狀的改良，如新型抗除草劑基因的研究利用，籽粒迅速脫水基因的發掘和導入等。

5.5利用單倍體誘導技術

使用雙單倍體技術，可以迅速得到純系自交系。利用引進的單倍體誘導系，對育種材料進行單倍體誘導，研究適宜的誘導和加倍條件，提高誘導率和加倍率。同時，將單倍體育種與1年3季的常規育種及分子育種相結合，加強在干旱、漬澇、遮陰等脅迫條件下的選育，創制出適合機械化的玉米核心種質。

5.6研究自交系配合力和雜種優勢利用模式

利用大規模的滾動測試和多點鑒定方法。自交系選育過程中，重視早代測驗，對核心種質早代不斷進行測配和改良，在省內外進行多點鑒定，選育出廣適、耐密植、適宜機械化的高產、多抗、制種產量高的雜交種。

5.7研究配套生產技術

以適宜機械化密植高產玉米新品種為核心，研究親本提純復壯和良種生產技術，建立標準化生產基地，實現良種生產的標準化，確保原種和良種生產符合國家標準，種子質量達到精量播種的標準。對育成的符合目標的新品種在適宜種植區域開展多年、多點機械化生產配套栽培技術研究，集成機械化條件下玉米的精播壯苗技術、密植高產栽培技術、病蟲害防控技術、機械化收獲、秸稈還田技術等，形成品種的機械化生產技術規程，實現玉米機械化生產的標準化。

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隨著分子生物學和遺傳工程技術的快速發展，美國轉基因玉米育種取得了巨大成功，并已大面積推廣應用。“十二五”前，我國轉基因玉米主要研究抗蟲和抗除草劑性狀，目前，研究重點已經轉向了抗旱、高效利用氮素、高產和高品質等性狀，并取得了階段性成果[22]。“十三五”期間，應加強與機械化生產有關性狀的改良，如新型抗除草劑基因的研究利用，籽粒迅速脫水基因的發掘和導入等。

5.5利用單倍體誘導技術

使用雙單倍體技術，可以迅速得到純系自交系。利用引進的單倍體誘導系，對育種材料進行單倍體誘導，研究適宜的誘導和加倍條件，提高誘導率和加倍率。同時，將單倍體育種與1年3季的常規育種及分子育種相結合，加強在干旱、漬澇、遮陰等脅迫條件下的選育，創制出適合機械化的玉米核心種質。

5.6研究自交系配合力和雜種優勢利用模式

利用大規模的滾動測試和多點鑒定方法。自交系選育過程中，重視早代測驗，對核心種質早代不斷進行測配和改良，在省內外進行多點鑒定，選育出廣適、耐密植、適宜機械化的高產、多抗、制種產量高的雜交種。

5.7研究配套生產技術

以適宜機械化密植高產玉米新品種為核心，研究親本提純復壯和良種生產技術，建立標準化生產基地，實現良種生產的標準化，確保原種和良種生產符合國家標準，種子質量達到精量播種的標準。對育成的符合目標的新品種在適宜種植區域開展多年、多點機械化生產配套栽培技術研究，集成機械化條件下玉米的精播壯苗技術、密植高產栽培技術、病蟲害防控技術、機械化收獲、秸稈還田技術等，形成品種的機械化生產技術規程，實現玉米機械化生產的標準化。

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5.4利用轉基因育種新技術

隨著分子生物學和遺傳工程技術的快速發展，美國轉基因玉米育種取得了巨大成功，并已大面積推廣應用。“十二五”前，我國轉基因玉米主要研究抗蟲和抗除草劑性狀，目前，研究重點已經轉向了抗旱、高效利用氮素、高產和高品質等性狀，并取得了階段性成果[22]。“十三五”期間，應加強與機械化生產有關性狀的改良，如新型抗除草劑基因的研究利用，籽粒迅速脫水基因的發掘和導入等。

5.5利用單倍體誘導技術

使用雙單倍體技術，可以迅速得到純系自交系。利用引進的單倍體誘導系，對育種材料進行單倍體誘導，研究適宜的誘導和加倍條件，提高誘導率和加倍率。同時，將單倍體育種與1年3季的常規育種及分子育種相結合，加強在干旱、漬澇、遮陰等脅迫條件下的選育，創制出適合機械化的玉米核心種質。

5.6研究自交系配合力和雜種優勢利用模式

利用大規模的滾動測試和多點鑒定方法。自交系選育過程中，重視早代測驗，對核心種質早代不斷進行測配和改良，在省內外進行多點鑒定，選育出廣適、耐密植、適宜機械化的高產、多抗、制種產量高的雜交種。

5.7研究配套生產技術

以適宜機械化密植高產玉米新品種為核心，研究親本提純復壯和良種生產技術，建立標準化生產基地，實現良種生產的標準化，確保原種和良種生產符合國家標準，種子質量達到精量播種的標準。對育成的符合目標的新品種在適宜種植區域開展多年、多點機械化生產配套栽培技術研究，集成機械化條件下玉米的精播壯苗技術、密植高產栽培技術、病蟲害防控技術、機械化收獲、秸稈還田技術等，形成品種的機械化生產技術規程，實現玉米機械化生產的標準化。

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