我國小麥種業科技研發現狀與展望

文丨劉錄祥

小麥是我國重要的口糧作物。黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央把保障糧食安全作為治國理政的頭等大事，提出了“確保谷物基本自給、口糧絕對安全”的新糧食安全觀。目前，我國人均糧食占有量超過470公斤，高于人均400公斤的國際糧食安全標準線，小麥品種的自主率為100%。做好小麥種業科技研發對保障我國糧食安全有著重要的意義。

一、小麥產業基本面

我國小麥的單產水平居世界先進水平。全世界小麥年種植面積在30～33億畝之間，總產達到7.0～7.8億噸。我國作為小麥生產和消費大國，常年種植面積3.5億畝，總產連續8年超過1.3億噸，2022年總產達到1.38億噸。2022年平均單產水平達到了390.4公斤/畝，10年間增加了22.3%。我國小麥平均單產水平低于英國、法國和德國等單季種植的國家，但比美國、加拿大、澳大利亞、俄羅斯等小麥出口大國高70%；比同屬一年兩熟制的印度高60%。

小麥單產提升對總產發揮決定性作用。小麥產業的發展是以科技支撐為基礎的。過去70多年，小麥總產從1949年的1381萬噸增加到2021年的13695萬噸，增長了8.9倍。小麥平均畝產從1949年的42.8公斤增加到2021年的387.3公斤，增長了8倍。改革開放以來，隨著農業產業結構性調整，小麥種植面積不斷降低，從4.4億畝減少到2021年的3.5億畝，幾乎減少了1億畝，但平均畝產從123公斤增加至387.3公斤，帶動總產從0.54億噸提升到1.37億噸。這表明小麥單產的貢獻對總產持續提升發揮了決定性作用。

我國優質麥進口呈快速增長態勢。從1978年開始，我國已經開始對優質麥進口作出結構調整。2020年優質麥進口量顯著增加，超過800萬噸，2021年進口972萬噸。2022年進口量達到996萬噸，同比增加1.9%，噸價同比增長22.3%，進口小麥噸價逐月增長，從1月份平均噸價365.1美元，增加至10月份的416.7美元。據不完全統計，2010—2021年，小麥主產區優質強筋小麥品種僅占同期本區域推廣品種總數的8%。因此，未來需要持續落實調優結構政策，不斷提升優質小麥品種占比。這既是滿足國內自身消費的需求，也是節約外匯的重要措施。

黃淮麥區產量差成因與解決路徑。近些年出現一種現象，農作物品種的大面積平均產量與同期報道的高產創建的記錄產量往往存在較大的差距，我們稱其為“產量”差。2022年，從北部冬麥區到長江中下游麥區，多地小麥高產創建達到畝產800公斤以上，而黃淮麥區更是出現了9個實打驗收典型案例畝產達900公斤以上。據測算，黃淮地區小麥理論最高畝產可以達到1600公斤。2022年小麥畝產最高紀錄為950公斤，只實現了理論最高產量的59%；近年來國家級區域試驗平均畝產為515公斤左右，只實現了理論最高產量的32%，部分品種可以達到畝產650公斤，但仍與理論最高產量差距較大；而同期農戶畝產量僅有415公斤，為理論最高產量的26%。究其原因，主要是缺乏可重復的區域性高產高效配套技術，加之實用技術到位率低、共性技術精準度不夠等。因此，需要進一步探索高產潛力挖掘和新技術突破，加強集成區域性高產高效協同關鍵技術、推廣并精準實施新技術、提高配套農藝措施的精準度，逐漸縮短產量差。

二、小麥產業發展重大需求

保障國家口糧絕對安全。小麥在保障國家口糧絕對安全中占據重要戰略地位，因此小麥生產舉足輕重，其豐產對全年糧食的增產和豐收起到帶動和鼓舞作用。俗話說，夏糧豐收，全年主動，我國利用不足10%的耕地面積生產了世界20%的糧食總量，小麥生產起到了積極的帶動作用。

推進小麥綠色可持續發展。我國水資源嚴重短缺，淡水資源總量占全球水資源的6%，人均水資源僅占世界的1/4，其中農業用水占用水總量的62%。小麥是需水大戶，占北方農業用水的70%，水資源的短缺導致小麥常年受旱面積約1億畝，減產50億公斤以上。未來小麥品種和生產的節水化是實現小麥高產穩產、大幅度提高中低產田產量、保障糧食安全，推進綠色可持續發展的重要途徑。

促進小麥品質多元化與國民營養健康。目前，我國優質專用小麥的需求仍依賴進口，主要用于制作高檔面包和糕點，配粉用麥連年增加，因此需要逐步以技術創新來彌補優質麥需求的缺口。同時，兼具營養特色的功能性產品開發對改善國民營養健康十分重要，如富鋅、富鐵、高抗性淀粉、高膳食纖維等小麥可以滿足不同消費人群的差異化需求。此外，從品種端到加工產品全產業鏈，對功能專用型產品的實際需求增長較快，迫切需要優化農產品供給結構。

掌握小麥產業國際競爭主動權。隨著氣候變化和國際地緣政治沖突加劇，國際小麥市場不確定性增加，必須加大小麥自主產能，降低對外依賴。國際種業競爭核心主要依靠原創科技，針對面臨的技術創新挑戰，必須做好小麥源頭科技創新，突破小麥種業科技關鍵核心技術。我國小麥產業市場相對較小，小麥種業市值常年在160億元左右，種業企業自育和科企合作育成品種合計占比約25%，需要加快培育具有國際競爭力的小麥種業企業。

三、我國小麥產業體系科技研發新進展

育成小麥新品種大面積推廣應用，支撐種源自主可控。2022年，國家小麥產業技術體系遺傳改良研究室收集評價小麥種質資源9380份，引進包括東方小麥、阿拉拉特小麥、提莫菲維小麥等261份，從中篩選出產業急需的強抗旱種質、高抗穗發芽和強筋高抗莖基腐病等資源。不斷優化和改良小麥育種技術與方法，如小孢子離體誘變技術、高通量突變基因篩選TILLING技術等。組裝了超強筋小麥品種濟麥44的基因組，開發出的多種不同用途的小麥液相芯片，分別用于小麥基礎研究和育種應用。克隆和解析多個重要農藝性狀基因，如矮稈抗倒伏基因Rht8、干旱應答信號通路TaSnRK2.10等。闡明了河南省小麥遺傳改良過程中品種的氮素吸收利用和籽粒生產效率遺傳改良進展。通過遠緣雜交，將外緣冰草有益基因導入到栽培品種中，為小麥產量和抗性改良提供了創新種源。構建了以小麥骨干親本“京411”為背景的全外顯子大容量突變體庫，為小麥功能基因挖掘與新品種培育提供了重要材料基礎，并在國內外公開發放。

國家小麥產業技術體系年均育成小麥新品種130個左右。其中2022年育成國審品種54個、省審品種70個。15個品種入選2022年農業農村部主導品種，占全國小麥生產主導品種的60%；所育成冬小麥品種年推廣面積占全國總面積的36%以上，超過1.05億畝。一些冬小麥品種如“濟麥22”“煙農19”“魯原502”“鄭麥9023”“鄭麥1860”等，已經在生產上大面積推廣應用。

水肥耕種土全環節集成技術促進小麥產量和效益提升。國家小麥產業技術體系栽培與土肥研究室研發的冬小麥節水省肥優質高產技術等8項技術入選2022年農業農村部糧油生產主推技術。稻茬小麥滅茬免耕帶旋播種技術等13項技術入選2022年度省級農業主推技術。水肥耕種土全環節集成技術的推廣應用，可使小麥產量實現3.1%～11.8%的增產，水分利用效率提高6.0%～22.7%，土壤主要肥力指標提高6.5%以上，溫室氣體減排25%以上，每畝節本增收可達120～200元。

對麥田水氮協同增效機理的研究，為小麥綠色生產提供了理論支撐。在測墑補灌節水34.4%條件下，施氮顯著調節了各生育階段的耗水量。相比傳統方式減氮22.2%，可顯著降低硝態氮淋溶的風險。開發了豐產綠色節水增效關鍵技術及裝備，實現小麥農田精準高效用水，支撐了黃淮海平原糧食安全與水安全。創新“實時監測—快速診斷—智能決策—精準實施”水肥一體化精準施用控制裝置，集成了黃淮海平原控水、提質、增效技術模式。

秸稈還田有利于土壤培肥，其關鍵技術在于將秸稈的有效生物質轉變為土壤的有機質。目前研究表明，秸稈來源生物炭引起的作物產量變化與土壤關鍵物種的豐富度和多樣性密切相關，可為生物炭在不同土壤上的高效利用提供新策略。

小麥主要病蟲害監測防控與致病機制解析獲重大突破。國家小麥產業技術體系病蟲草害防控研究室從感病基因入手來解析致病機制、培育抗病品種，是一種全新的病蟲害防控策略。研究鑒定到首個小麥條銹菌感病基因-細胞質激酶類受體基因TaPsIPK1，為作物抗病育種開辟了新路徑和新材料。陳劍平院士、許為鋼院士評論該研究工作兼具理論突破性和生產應用價值，是植物病理學與作物抗病育種領域的標志性成果；實現了抗病與農藝性狀的協同，是實現種源自主可控，提升種業原始自主創新能力的跨越性突破。

針對赤霉病菌，國際上已經明確了草歐菌素與真菌麥角甾醇的互作機制，篩選獲得了能顯著抑制赤霉菌子囊殼形成的生防菌ZJU23。該研究不但加深了對赤霉病機制的了解，也為后續防治藥物的開發提供了理論基礎。此外，詳細報道了赤霉病菌侵染小麥的過程，降低病菌對硝化脅迫的抵抗能力可有效提高寄主抗性，為抗性小麥材料的創制提供新思路。

持續改良機械效能，高質量服務小麥全程機械化生產。小麥是主要農作物中機械化程度最高的，耕種收綜合機械化程度達到97%以上。國家小麥產業技術體系機械化研究室在一些特殊區域，特別是生態脆弱區，推廣免少耕播種技術和復式耕播技術取得了很好的效果。實施小麥免少耕播種技術，在玉米秸稈覆蓋地實現高效小麥免少耕播種，播種深度合格率大于80%。利用復式耕播技術，可一次完成深松、旋耕整地、分層施肥、碎土鎮壓、開溝播種、覆土等多項作業；作業后地表平整、松土深度穩定性系數大于87%、地表平整度標準差0.663。在此帶動下，農業農村部設立了“保護性耕作（黃河流域）機械化科研基地”。

提升種業創新條件能力、轉型升級數字化小麥產業，用科技支撐小麥產業發展。

利用小麥播種機器人技術，已經能夠實現小麥無人化智能播種，克服了傳統農業受農時、駕駛經驗、人工疲勞等影響，提高小麥播種精度和作業效率，實現以“機器換人”?；诖笮蛧姽鄼C的移動滴灌及精準變量灌溉技術取得新突破，基于地下滴灌及水肥一體化技術應用得以穩步推進。創建了小麥地下滴灌水肥一體化技術模式，相比地面灌節水10%～25%；利用移動滴灌系統，實現自動化灌溉，解決噴灌水分蒸發漂移和冠層截留損失的難題；利用精準變量灌溉技術，開發了基于冠層溫度的土壤含水率反演與變量灌溉決策系統，實現大型噴灌機變量灌溉精準控制。

四、小麥種業科技研發展望

近年來，我國小麥種業科技創新為促進小麥產業發展提供了重要科技支撐。邁向小麥產業高質量發展新征程，我們仍然面臨多方面的挑戰，例如，缺少優質專用品種、缺乏節水抗旱品種、缺少雙減綠色品種、病蟲危害逐年加重、消費量連年增長導致的需求增加等。因此，需要通過科技創新，發掘優異資源、培育重大自主品種并實現產業化；創新高效精準栽培科技、提升新一代育種技術、集成綠色生產關鍵技術，并加強技術的應用與示范；提升種業創新條件能力、轉型升級數字化小麥產業，用科技支撐小麥產業發展。

2020年，中國農業科學院創新工程啟動實施了小麥“藏糧于技”增糧行動重大科研任務，提出到2025年全國小麥平均單產達到400公斤、2030年達430公斤的行動目標，用以帶動實現2025年小麥總產達到1.4億噸、2030年達1.52億噸的產能。小麥增糧行動實施三年已經取得顯著成效。在此基礎上，2022年，中國農業科學院成立了小麥產業專家團，面向黃淮海、長江中下游、西南西北三個小麥生產功能區，全方位開展小麥產業科技支撐工作，構建“集團軍式”大聯合、大協作的科技服務網絡體系，成為一支小麥穩產保供的科技小分隊。