對中國玉米生產中良種良法機械化協調發展的思考

侯有良 鐘改榮 盧保紅 魏榮業 杜如珊 張廣峰

摘要：回顧了中國玉米育種和栽培技術發展歷程以及不同時期良種良法相結合狀況，概述了當前玉米生產機械化發展進程中出現的主要問題和矛盾，簡要介紹了美國玉米生產的先進技術和經驗，提出了今后中國玉米育種、栽培技術和機械化協調發展的方向。

關鍵詞：玉米育種；栽培技術；機械化；歷程回顧；發展方向

中圖分類號：S513文獻標志碼：A論文編號：2013-0941

0引言

玉米是中國三大糧食作物之一，糧經飼兼用，對整個國民經濟發展有著巨大影響。在當前農業現代化穩步推進過程中，繼續保持玉米產量的穩定增長意義重大。建國以來，中國的玉米生產發展迅速，優良品種發揮了重要作用。在玉米良種培育方面，中國工程院院士、著名玉米育種專家李競雄先生是中國單交種利用的奠基人，在他的倡導下，中國全面進入單交種選育和應用新階段。20世紀70年代初由他主持育成的‘中單2號玉米新品種，在產量、抗性和農藝性狀方面得到了很大提高和改進，對中國玉米育種產生了重大影響?！袉?號榮獲自然科學發明一等獎，推廣面積、使用年限創造了奇跡，至今仍未被打破[1]。20世紀70年代末至80年代后期由李登海先生育成的系列掖單號玉米品種，以株型緊湊、增加密度、依靠群體來獲取高產，徹底改變了中國傳統玉米育種方向，開創了中國緊湊型玉米育種的先河[2]。近年來，中國大面積應用的由美國先鋒公司育成的‘先玉335，以其高產、耐密、早熟、脫水快、適于機械作業的顯著優點，再一次引起了玉米育種工作者的高度重視，改變著人們的育種觀念和育種方向[3]。栽培技術的進步同樣對中國玉米產量的提高做出了重大貢獻。在栽培技術研究方面，中國大致經歷了3個階段：20世紀50—70年代主要是針對單產因素改善的研究來提高產量，包括篩選和推廣良種、精耕細作、合理密植、科學施肥、耕作制度改革和農田條件改善等；80—90年代是以研究器官建成、生長發育為特點，以建立高光效群體為目標，通過技術集成和模式化栽培研究來進一步提高產量；21世紀以來，以簡化、節本、高產高效為主攻目標，以耐密、抗逆品種和機械化作業為載體，進行高產高效研究。栽培研究范圍之廣泛，理論和技術研究之深入[4]。但隨著機械化的快速推進和規?；⒓s化、標準化、簡約化的應用，一個品種一種栽培管理的所謂配套模式就顯得不相適應，難以推廣應用。圍繞機械化的應用進行新品種選育和栽培技術研究，圍繞新品種和栽培新技術推廣進行機械的設計和改進，使良種、良法、機械化協調發展就成為當今急需研究的課題。筆者在分析研究中國玉米育種栽培發展歷史和變化趨勢的基礎上，借鑒國外發達國家玉米生產先進技術和經驗，為中國玉米育種、栽培、機械化三者協調發展提出一些建議和努力方向，以利加速中國玉米生產機械化進程，推動中國玉米生產持續健康發展。

1建國前后中國玉米育種栽培狀況

玉米傳入中國至少有500多年的歷史。中國從20世紀20年代開始玉米雜交育種工作[5]，由于舊中國政治動蕩，天災戰亂不斷，研究推廣經費極少，所育良種無法繁育推廣，生產上以農家品種為主，一些引進的改良品種為輔，玉米種植面積也不大。從歐洲引入的‘意大利白經選擇形成的‘白馬牙和從美國引入的‘金皇后，建國后仍在北方生產上應用，并推廣了一定面積[6]。農家品種和引入的改良品種由于本身存在的嚴重缺陷，如植株高大，株型散，葉片大而披垂，抗病、抗倒、抗逆能力差；加之多年連續種植，種性退化嚴重，導致植株生長不整齊，抗性減弱，果穗變小，種植密度僅15000株/hm2左右，產量很低。中國玉米雜種優勢的深入研究和生產上的推廣應用是在中華人民共和國成立之后才真正開始的。1949年12月吳紹暌教授提出了“利用雜種優勢增進玉米產量”的倡議，1950年國家農業部頒發了“全國玉米改良計劃”，正式拉開了雜交育種工作的序幕[7]。最初的雜交育種方法是以品種間雜交、雙交、三交為主，先后育成了‘坊雜號、‘齊玉號、‘白雜號、‘春雜號、‘農大號、‘雙躍號和‘新雙躍號等雜交種，在生產上發揮了一定增產作用[7]。這些品種的農藝性狀、群體結構、抗病能力、產量潛力均得到了改善，種植密度在30000~37500株/hm2左右。1971年2月，“全國兩雜育種座談會”提出了“雜交玉米的選育和應用以單交種為主，充分發揮玉米的雜種優勢增產作用”，從此開辟了中國玉米單交種選育和應用的新篇章[8]。20世紀70年代中國推廣應用了第一代單交種，主要代表品種有‘新單1號、‘群單105、‘丹玉6號、‘吉單101、‘中單2號、‘白單4號、‘鄭單2號、‘陜單1號等，1980年單交種種植面積占到了70%[5]。這些單交種較以前應用的雙交種在整齊度、抗病性、抗倒性、豐產性方面得到了明顯提高，種植密度也隨之增加到了37500~42000株/hm2。值得一提的是，‘中單2號自1977年大面積推廣以來，連續6年名列全國玉米種植面積之首，是使用時間最長的品種。

中國的玉米栽培在解放前幾乎為空白，當時的生產條件極差，設施簡陋，技術落后，管理粗放，投入少，玉米以古老的傳統方式進行種植。加之戰亂不斷，災害頻發，單產低，總產少，面積小，玉米生產發展緩慢。新中國成立后，中央人民政府制定頒布了《全國農業發展綱要》，圍繞糧食增產，發展農業生產力，全國重視興修水利和農田基本建設，深耕改土培肥地力，平整土地，廣辟肥源，增施農家肥，耙耱保墑，精耕細作，生產條件不斷改善，玉米種植開始由解放前的粗放傳統耕種方式向精細化栽培方式轉變。20世紀50年代，玉米栽培主要是總結推廣勞模高產經驗，改進栽培技術，如改撒播為條播或點播，合理密植，推廣間套種，集中或分次施肥，改善灌溉措施等。20世紀60年代，主要進行玉米生長發育規律、群體結構及其調控、合理密植、需肥需水規律、肥料應用種類和施用量、耕作制度改革、病蟲害防治等研究。20世紀70年代，主要進行玉米產量構成與器官建成的關系、群體物質生產與分配、高產促控綜合栽培技術、抗逆高產綜合栽培技術、中低產田改造、間套復種、合理密植、增施化肥、化學除草、病蟲害化學及綜合防治等研究[4,9]?？傊▏跗诩捌浜笠欢螘r間內，中國的栽培專家及其研究人員在栽培理論和技術方面做了大量基礎性、廣泛性的研究工作，盡管栽培技術主要是針對單項生產因素的改善，與良種結合的不是十分緊密，研究也較膚淺，但對提高中國的玉米產量做出了重要貢獻。那時農業機械化僅局限在深耕、施肥、整地等方面，播種、植保、收獲等方面幾乎為零。

2近30多年來中國玉米育種栽培及機械化發展

近30多年來，經過玉米育種工作者的艱辛努力，雜交育種取得了舉世矚目的成就，為中國糧食增產做出了重大貢獻。20世紀80年代遼寧省丹東市農科所育成了以‘丹玉13號為代表的系列雜交種，實現了高產、廣適、多抗等優良性狀的結合。20世紀80年代后期，李登海先生育成了以‘掖單13號為代表的系列緊湊、耐密雜交種，徹底改變了人們對緊湊型玉米的看法，開創了中國耐密玉米育種的新局面，將中國玉米育種水平推向一個新的高峰。20世紀末，中國農業大學育成的‘農大108以高產、穩產、優質、多抗、適應性廣的絕對優勢和保綠、糧飼兼用的顯著特點，迅速在全國20多個省市大面積推廣應用，創造了玉米新品種大面積應用的又一個奇跡。21世紀初，河南省農科院糧作所育成的‘鄭單958，以其高產穩產、優質耐密、廣適多抗的突出特點連續多年位居全國玉米種植面積首位，2009年推廣面積已達到了454萬hm2[4]，成為建國以來年種植面積最大的玉米品種，至今仍是中國東北春播區和黃淮海夏播區主栽玉米品種。這些品種是中國30多年玉米育種成就中的佼佼者和優秀代表，它們的共同特點是推廣面積大，應用時間長，增產效果明顯，不僅提高了中國玉米的單產和總產，也引導了中國的玉米育種方向。縱觀中國玉米育種的發展，可以看到育種策略由挖掘個體產量潛力調整到發揮群體優勢，由一味追求高產調整到高產優質并重，由重視幾種病害抗性調整到提高綜合抗病性，由推遲熟期實現高產調整到提早熟期增加密度獲取高產。

不可否認的是從20世紀80年代開始，中國的玉米栽培技術發展迅猛，進步較大，緊緊圍繞提高玉米產量這個總目標在玉米品種更新換代和生產發展的過程中及時提供強有力的技術支撐，對中國玉米的發展和產量提高做出了重大貢獻，發揮了重要作用。20世紀80年代開始，栽培技術的研究和應用從單目標向多目標、從單項技術向綜合技術、從定向研究向定量研究發展，栽培、植保、機械等多學科相互滲透、融合，規范化、模式化栽培在普遍推廣應用。這一時期研究的內容包括地膜覆蓋、育苗移栽技術，緊湊型玉米配套增密栽培技術，免耕、保護性耕作技術，旱作節水栽培技術，化學調控抗逆栽培技術，化學除草技術，水分生理及科學施肥（包括微肥）技術。進入20世紀90年代，玉米生產的目標和栽培學主要任務發生了很大變化，在穩步提高產量的同時，還要求品質、效益、資源節約協調統一。在理論研究方面，這一時期圍繞高產生理機制深入進行了光合性能、源庫關系、產量構成因素等方面探討。在應用技術方面主要研究了緊湊型玉米綜合配套栽培技術，穩產抗逆廣適栽培技術，一體化噸糧田栽培技術，高產、高效綜合栽培技術，模式化栽培技術，種子包衣技術，機械化播種與除草技術等。進入新世紀，隨著社會經濟的快速發展，勞動力機會成本上升和農村勞動力的轉移，簡約、節本、高產、優質、高效成為這一時期的主攻目標，產量與效益相結合，以耐密、抗逆品種和機械化作業為載體，進行高產高效栽培技術研究。包括秸稈還田、深松改土、少免耕栽培、套種改直播、精量播種、合理增密、復合肥與緩釋肥施用、測土配方施肥、化學除草、種子包衣、機械化耕種與收獲等技術[4]。從20世紀80年代開始，各地廣泛開展不同生態區豐產性、穩產性和良種適應性研究，根據生態區特點選用特定品種，針對不同品種研究相配套的栽培技術措施，良種配良法，因種栽培，因種管理，充分發揮了優良品種的增產潛力，增加了玉米產量。

隨著玉米機械化程度的大幅度提高和廣泛應用，生產中也逐漸出現了一些不相適應的問題和矛盾，如種子芽率低、籽粒大小不一或過大不適宜單粒點播的問題，品種苞葉過緊、穗位不齊、果穗下垂不利于機械收獲的問題，栽培模式多樣、種植行比參差不齊不利于機械田間作業和收獲的問題，栽培技術太繁雜、精細、用工多增產不增收的問題，收獲機械故障頻發、效率不高的問題等。面對這些問題和矛盾，很有必要學習和借鑒發達國家在處理和協調這些方面的先進方法和經驗。

3美國玉米育種和生產可借鑒的經驗

美國是世界上玉米生產第一大國，玉米產量約占世界玉米總產量的42%[10]。美國也是世界上玉米生產第一強國，無論育種技術、生產技術還是機械化程度都屈指可數。在玉米育種方面，美國十分重視種質資源的收集、整理、鑒定、研究和育種新技術的創新利用，把品種選育和生產應用緊密結合，根據區域生產技術條件、環境特征和農民的需求定向選育品種，同時密切跟蹤了解品種在生產中的表現。選育品種既要高產，更要優質穩產；既要抗病蟲、耐密植，更要抗倒伏、適應性廣泛；既要適于簡約化栽培，更要滿足機械化播種和直接收獲籽粒的要求。品種必須具備耐密、早熟、抗倒、抗病蟲、穗位整齊的基本特性，同時具有“五小一大”、“五快一壯”的特征：即雄穗小，葉片小，個子小，節間小，植株小（收斂），果穗大；籽粒灌漿脫水快，苞葉蓬松快，果穗脫粒快，播種后種子吸水快，出苗快，植株幼苗健壯。美國玉米實行區域化種植，專業化生產，其目的是為了充分利用當地自然資源和社會經濟條件，發揮玉米的增產潛力；為了實現機械化作業，降低生產成本，提高勞動生產率；為了推廣應用新品種、新農藥、新技術，增加經濟效益。美國的玉米栽培管理“重兩頭，輕中間”，重視播種前和收獲后的整地施肥管理，輕視播種后至收獲前的田間管理。玉米在收獲的同時完成秸稈還田，然后用深松機械和重耙聯合整地，基肥大多為秋季進行深施。肥料為高濃度復合肥、緩釋肥和液態肥。美國農民十分重視培肥地力，堅持可持續發展，主要采用大量秸稈還田、與大豆合理輪作和施用有機肥、高效復合肥等措施。土壤有機質含量在4%以上。植株營養診斷、土壤養分分析、制定肥料施用方案由州農化實驗室或州立大學完成，服務周到，方便快捷。播種采用現代化精量單粒播種機械，劃開雜物、開溝播種、合土鎮壓一次完成。由于種子質量和播種質量都高，出苗整齊劃一，苗全苗壯?？s株增密是近年來美國玉米產量提高的關鍵措施之一，種植密度已增加到了8萬株/hm2~9萬株/hm2。灌溉采用以噴灌為主的節水技術，一個噴灌設施可灌溉33.3~66.7 hm2。收獲是機械直接收獲籽粒，秸稈隨之粉碎，收獲的籽粒直接拉運倉儲或交售給加工購銷公司。全程機械化作業是美國農業的突出特點，玉米生產機械功率大，作業速度快、幅度寬，并實現了自動化、智能化、大型化和多機聯合作業。GPS精確定位和自動導航系統已用于玉米收獲機、耕耙機、平田整地機、噴藥機、撒肥機、播種機等。美國玉米生產重視產量，更加重視效益，節本增效貫穿于生產每個環節，追求高產伴有風險的技術，農民一般不會輕易嘗試[11-13]。

4中國玉米育種、栽培、機械化協調發展方向

隨著玉米機械化步伐的加快、土地流轉帶來的規?；洜I的擴大、農戶集約經營水平的提高和對節本增效簡約化生產的重視，中國的玉米生產技術正在發生著重大轉變。因此，統籌和協調育種、栽培和機械化的發展、發揮三者集成效應顯得尤為重要。

在品種選育方面，要適度調整當前的育種方向和技術路線，除保持高的產量潛力、優良的品質不變外，應將早熟、耐密、適于全程機械化作業和輕簡栽培作為重要育種目標，選育耐密、集約、區域適應性強的低風險型品種。選育的品種其籽粒應呈偏圓型，大小均勻一致，角質層厚，芽率高，芽勢強，頂土力強，耐低溫，出苗整齊，有利于精量播種。植株應緊湊，矮稈，雄穗和上部葉片小，耐密植，莖稈堅硬抗倒伏，抗病蟲，有利于田間機械作業。熟期應早，穗位整齊，成熟時苞葉自然蓬松，灌漿和脫水速度快，果穗均勻，禿尖小，軸細粒深，出籽率高，易脫粒但不掉粒，有利于機械直接收獲籽粒[14]。應將選育早熟、耐密、宜粗放管理的品種作為增產、提質、增效的重要措施。

在栽培技術應用方面，要緊緊圍繞簡約、效益、機械化進行。借鑒美國的經驗，建立持續的用地養地政策，重視土壤培肥。推行秸稈還田、與豆科作物輪作、增施有機肥和采取少耕、免耕等保護性耕作等措施培肥地力。逐步調整田間管理方式，重視收后播前施肥、秸稈還田、深松作業等田間管理，減少作物生長期的田間管理，減少機械投入成本。生產經營成本合理投入，要高產，更要在提高產量的前提下提高勞動生產率和資源利用率，實現高產與高效協調發展，達到經濟效益最大化。逐步發展先進的噴灌和微灌（膜下滴灌）技術，實現作物生產管理中水、肥的信息化、智能化和精量化管理。聯合全國生態生產條件相近區域開展農機農藝相融合的區域性精簡模式栽培研究與標準制定，規范種植管理，減少多類型種植模式。一切栽培技術研究要緊緊圍繞機械化作業進行，簡約、實用、高效，避免一味追求高產而不計效益甚至風險很高的所謂高產試驗。

在機械化發展方面，要結合中國國情，走農機農藝有機結合、農藝為農機服務的道路，研發與玉米主產區種植方式相適應的田間播種、施肥、植保、收獲的機械和制定科學合理、相互適應的機械作業規范和農藝標準，使玉米生產諸環節農機農藝相配套，并將機械適應性作為科研育種、栽培模式推廣的重要指標，推進玉米生產全程機械化進程。組織引導農民在一定區域內統一農作物品種、播期、行距、行向、施肥和植保，為機械化作業創造條件。強化玉米種子加工、單粒精播、生產前期追肥和生產后期病蟲害防治機械的研發和推廣應用。在平川地區重點發展大中型、高效能、多功能復式作業機具；在丘陵山區發展經濟實惠、輕便耐用的多功能小型機械，推進中國玉米生產全程機械化發展。

5小結與展望

農業機械化是農業現代化的基礎和標志，發展農業機械化是現代農業建設的中心環節和帶有方向性的戰略任務。近年來，黨中央、國務院十分重視農業機械化的發展，把它作為發展農村經濟、增加農民收入的重要支撐。作為中國第二大糧食作物的玉米，全面實現生產機械化對于減輕農民的勞動強度、有效爭搶農時、確保農藝措施到位、節本增效、提高玉米產量都具有十分重要意義。由于種種原因，中國玉米生產機械化水平比較低，遠落后于小麥和水稻，尤其是中耕除草、追肥和收獲[15]。要加快玉米生產機械化的步伐，就必須協調好玉米育種、栽培和機械化的發展方向。首先要將玉米生產全程機械化作為總目標，選育高產、耐密、適于機械化作業的優良品種，集成簡約、高效的綜合配套栽培技術和規范標準化種植模式，研制和生產能滿足不同條件作業的農機具、尤其是收獲機械。其次是政府要加大扶持力度，提高玉米機械購置補貼和實行作業（如收獲）補貼，積極制定政策加速土地合理流轉，擴大土地規模經營戶。只有這樣，玉米生產機械化步伐才會加快，也只有這樣，玉米生產機械化才會健康發展，全面實現。

參考文獻

[1] 佟屏亞.玉米遺傳育種學家[J].中國科技史料,1994(3):54-61.

[2] 李登海.從事緊湊型玉米育種的回顧與展望[J].作物雜志,2000(5):1-5.

[3] 李愛生,侯有良,盧保紅,等.從先玉335成功應用得到的育種啟示[J].山西農業科學,2012,40(6):590-592.

[4] 趙久然,趙明,董樹亭,等.中國玉米栽培發展三十年[M].北京:中國農業科學技術出版社,2011.

[5] 曾孟潛.我國玉米雜交優勢利用回顧與未來育種改進遺傳性狀的前瞻[J].中國農業科技導報,2009,11(S2):1-6.

[6] 劉紀麟主編.玉米育種學(第2版)[M].北京:中國農業出版社,2002:15-21.

[7] 徐艷霞,李旭業,王曉春,等.建國以來我國玉米育種技術的發展與成就[J].天津農業科技,2005(4):22-24.

[8] 董海合,李鳳華,朱秀珍.我國玉米育種的歷程與玉米育種的現狀[J].黑龍江農業科學,2009(6):165-168.

[9] 劉德寶主編.山西玉米[M].北京:山西科學技術出版社,2002.

[10] 趙明,李少昆,董樹亭,等.美國玉米生產關鍵技術與中國現代玉米生產發展的思考——赴美國考察報告[J].作物雜志,2011(2):1-3.

[11] 王永宏.美國玉米產業發展現狀及對我國的啟示[J].寧夏農林科技,2012,53(01):25-29.

[12] 韓萍,李海燕,王丹,等.美國玉米生產概述[J].中國農學通報,2008,24(10):243-247.

[13] 高明,田子玉,蔡紅梅,等.我國與美國玉米生產的差距淺析[J].玉米科學,2008,16(3):147-149.

[14] 王振華,魯曉民,張新,等.我國玉米全程機械化育種目標淺析[J].河南農業科學,2011,40(11):1-3,21.

[15] 胡占菊.玉米生產機械化問題及展望[J].中國種業,2012(8):32-33.