玉米高产竞赛助力中国玉米种业振兴.pdf
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1、玉米高产专题生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN2023,39(8):4-10收稿日期:2023-08-11作者简介:冷燕,女,农艺师,研究方向:作物遗传育种;E-mail:通讯作者:李翔,男,研究方向:科研管理;E-mail: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
2、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玉米高产竞赛助力中国玉米种业振兴冷燕1 马晓薇1 陈光2 任鹤2 李翔2(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)摘 要:高产竞赛已经在国际上广泛开展,涵盖玉米、小麦、大豆、水稻等粮食作物,且国际上的成功经验表明,开展高产竞赛可以有效促进良种良法配套,增强品种培育能力,提升
3、作物产量。在我国粮食安全面临新挑战的形势下,如何借鉴其他国家的成功经验以提升我国粮食增产潜力,需要进一步探索。国家玉米种业技术创新中心以“良种+良法”为核心的高产技术推广链,发展高产基因+高产品种的生物育种创新链,贯通小面积试验到大面积应用的增长链,实现全国范围内可复制、可推广的玉米高产模式,助力种业振兴发展。关键词:高产竞赛;玉米;增产;生物育种;种业振兴DOI:10.13560/ki.biotech.bull.1985.2023-0776High-yield Contests in Maize Facilitate the Vitalization of China s Seed Indu
4、stryLENG Yan1 MA Xiao-wei1 CHEN Guang2 REN He2 LI Xiang2(1.State Key Laboratory of Crop Germplasm Innovation and Molecular Breeding,Wuhan 430073;2.The National Center of Technology Innovation for Maize,Beijing 102206)Abstract:High-yield contests have been widely conducted globally,covering major foo
5、d crops such as maize,wheat,soybeans,and rice.Successful experiences from international cases demonstrate that organizing yield contests may effectively promote the integration of superior seeds and agronomic practices,enhance crop breeding capabilities,and improve crop yields.Given the new challeng
6、es to food security in our country,it is necessary to explore how to draw on successful experiences of other nations to enhance our own potential for increasing crop production.The National Center of Technology Innovation for Maize adopts a high-yield technology dissemination chain centered around“q
7、uality seeds and good practice”,develops a biotechnological breeding innovation chain of high-yield genes and high-quality seeds varieties,and establishes a growth chain that spans from small-scale trials to large-scale applications.The goal is to establish a nationally replicable and scalable high-
8、yield maize model,contributing to the vitalization and development of the seed industry.Key words:high-yield contests;maize;yield increase;biotechnological breeding;seed industry vitalization.2023,39(8)5冷燕等:玉米高产竞赛助力中国玉米种业振兴内大循环为主,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
9、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 c
10、rop 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
11、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。在农作物高产竞赛发展历史中,美国是最早开展农作物高产竞赛的国家。迄今为止,已成功举办了大豆、小麦、玉米等作物的高产竞赛。在美国,大豆高产竞赛始于 20 世纪 40 年代,由各州自
12、行组织并制定参赛类别4。小麦高产竞赛始于 2015 年,由美国国家小麦基金会(national wheat foundation,NWF)组织发起并举办至今。玉米高产竞赛始于1920 年,由衣阿华州(IOWA)政府举办5。随后,其他玉米主产州纷纷效仿。1965 年,由美国玉米种植者协会 NCGA 举办了第一届全美玉米高产竞赛(NCYC)6,延续至今。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 6 000-8 000 人(表 1),参赛州数量达到 45 个以上。其中,2
13、014年创造参赛最高人数纪录,高达 8 129 人8。2019年创造了 38 647.20 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年份Year参赛人数Number of participants 参赛州数量Participating states20187 2584620197 4704520207 8444820217 2134720226 33746生物技术通报
14、Biotechnology Bulletin2023,Vol.39,No.86Yield/(kghm-2)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
15、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
16、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
17、加到 92%,显著提高了玉米品种的综合抗性,提升单产水平。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。200
18、5 年,掖单 13 创造了亩产 1 402.8 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表 2 2019-2021 年参赛品种情况Table 2 Overview of participating varieties in NCYC for 2019 to 2021年份Year参赛品种数量(个)Number of participating varieties三大公司品种使用数量(个)Number of used varieties
19、 from top three companies三大公司品种使用占比率Used ratio of varieties from top three companies/%试验田块(块)Number of plots三大公司品种试验田块占总试验田块频次Frequency of plots from top three companies in total plots/%PIONEERDEKALBAGRIGOLD201921884632478.4465189.09202023082562177.8059687.90202124493617170.8152982.612023,39(8)7冷燕等:
20、玉米高产竞赛助力中国玉米种业振兴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。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
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