繪圖：吳狄

 

    本報記者莫志超

 

    去年玉米收獲的時候，山東省高唐縣南鎮(zhèn)村農(nóng)民唐書旺很是高興，相比于其他村民的玉米由于前期高溫干旱后期陰雨寡照導致果穗發(fā)育異常進而造成減產(chǎn)的不利局面，他種植的玉米依舊獲得了豐收。“沒想到玉米品種還大有學問，兩個品種種在一起，效果真是不一樣。”唐書旺說。

 

    唐書旺的變化，得益于山東登海道吉種業(yè)面向當?shù)剞r(nóng)民推廣的“1+1高產(chǎn)栽培方式”。“我們將兩個品種打包賣給農(nóng)民，農(nóng)民同時種下去，能夠獲得比單一種植高得多的產(chǎn)量。”山東登海道吉種業(yè)有限公司總經(jīng)理周偉告訴記者。

 

    周偉所說的“1+1模式”，其實是源自于河南農(nóng)業(yè)大學教授李潮海和他的團隊針對黃淮海區(qū)域玉米病害特點而研發(fā)的互補增抗減災技術(shù)。

 

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    “跳躍式災情”成為玉米最大殺手

 

    “氣候災害一年一個樣，選起品種來很費勁”，這是黃淮海區(qū)域農(nóng)民面臨的普遍問題。

 

    作為我國的玉米主產(chǎn)區(qū)之一，近年來，伴隨著全球性的氣候變化，黃淮海的玉米連年經(jīng)受考驗。

 

    一些數(shù)據(jù)可以直觀說明。在初夏旱的年際變化方面，從上個世紀50年代起，初夏旱發(fā)生概率平均每年升高0.2個百分點左右，呈波動上升的趨勢，與此同時，初夏旱的發(fā)生面積也逐年擴大。伏旱的變化情況也同樣如此，并且發(fā)生概率每年升高的幅度比初夏旱還要高，達到0.4個百分點。

 

    相比于旱情的逐年變化，寡照的影響則要更加兇猛。2003年，寡照的發(fā)生概率高達97.3%，黃淮海的全部區(qū)域幾乎都收到了影響。“在上個世紀50年代，寡照還屬于極其偶發(fā)的災害，但80年代后，隨著全球氣候變暖，空氣中氣溶膠等顆粒物逐年增多，太陽輻射量下降，寡照的發(fā)生率直線走高。”李潮海介紹。

 

    災害頻發(fā)，盡管對農(nóng)作物的生長帶來了不利影響，但對于在品種抗逆性選育上已經(jīng)取得一定技術(shù)優(yōu)勢的我國玉米育種來說，解決玉米耐高溫或者耐寡照的問題并不是難事。然而，黃淮海地區(qū)的難點可不僅僅是災害頻發(fā)。

 

    2013年，黃淮南部遭遇70年不遇的高溫干旱疊加災害，部分品種出現(xiàn)較為嚴重的雌雄穗異常；2014年，又是在黃淮南部，前期干旱后期陰雨寡照的“跳躍式災情”又導致青枯病全面爆發(fā)；2015年，突如其來的臺風天氣則造成了往年少見的南方銹病在黃淮地區(qū)流行起來；2016年的高溫熱害導致了部分玉米品種結(jié)實率嚴重下降；去年，再次出現(xiàn)了“跳躍式災情”，部分品種的穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等指標更是全面下降。

 

    “實際上，多種不同類型的氣候災害輪流發(fā)生，才是制約黃淮海玉米生產(chǎn)的最主要問題。”在中國農(nóng)科院作物科學研究所研究員李少昆看來，無論單一品種的抗高溫或抗寡照性再強，也無法適應多種災害的“輪番轟炸”。

 

    這一系列特點從黃淮海區(qū)域的玉米品種發(fā)展進程上就可以得到印證：最開始，來自美國的“先玉335”因其較好的產(chǎn)量表現(xiàn)獲得了市場歡迎，但由于在抗逆性上難以適應黃淮海區(qū)域的極端天氣，因此本土品種“鄭單958”漸漸獲得了優(yōu)勢。但是，即便是“生于”黃淮海的“鄭單958”，應對起近些年頻繁切換的生物逆境，也有些力不從心。

 

    例如，在市場上諸多的品種中，偏先玉335類型在遭遇高溫熱害后容易出現(xiàn)較多半裸穗現(xiàn)象，而偏鄭單958類型在降雨量偏多的年份則會出現(xiàn)雞頭穗（小穗）的問題。“可以說，無論哪種類型或者衍生品種，最多只能應對一兩種病害，在現(xiàn)有的育種手段上，還沒有抵御全面生物逆境的能力。”李潮海表示。

 

    2

 

    互補原理讓品種抗性“1+1＞2”

 

    既然品種抗性有局限，栽培管理上是否有提升空間？“從目前的情況看，如果采取超高產(chǎn)栽培方式，尚且能夠緩解災害的影響，但這種超高產(chǎn)栽培成本過高，投入到大田生產(chǎn)中并不現(xiàn)實。”李潮海說。其實不僅僅是農(nóng)民生產(chǎn)達不到要求，就拿河南農(nóng)業(yè)大學自己的試驗田來說，很多地塊的受災情況也不容樂觀。

 

    現(xiàn)有的辦法解決不了問題，但農(nóng)民等不起，黃淮海區(qū)域的糧食安全更等不起。還有沒有其他的解決方案？

 

    “多年的育種工作總結(jié)出來的經(jīng)驗讓我們認識到，必須研究品種與品種之間的優(yōu)勢互補現(xiàn)象。”李潮海告訴記者。

 

    在實踐摸索中，李潮海和他的團隊發(fā)現(xiàn)，如果將兩個抗性不同的品種以間混的方式進行種植，那么兩個品種除了能夠發(fā)揮出自身的抗性外，還能夠“獲得”對方的抗性，共同抵御逆境。

 

    2011年，在河南新鄉(xiāng)的試驗田里，“登海662”和“浚單20”的互補種植方式就已經(jīng)獲得了成功。單獨種植的“浚單20”，出現(xiàn)了大面積的倒伏，而間混作之后，“浚單20”的倒伏情況大大改善，同時“登海662”也表現(xiàn)出了抗小斑病等“浚單20”的抗性特點。

 

    “之所以出現(xiàn)互補的現(xiàn)象，是因為品種間存在的密度效應和阻擋效應。”李潮海解釋了不同品種抗性互補的原理：“‘葉片揮發(fā)物’在其中起到了重要作用，對于間混種之后的品種來說，由于已經(jīng)有了其他品種作為‘屏障’，相當于玉米生長的環(huán)境得到了凈化，病害被阻擋或稀釋了，另一品種的抗性也就隨之提高。”

 

    除了簡單的阻擋，在品種之間，還存在著誘導效應。“通過研究后發(fā)現(xiàn)，在進行間混作之后，易感病品種的葉片揮發(fā)性物質(zhì)組分發(fā)生了改變，誘導易感病品種的抗病代謝酶活性增強，進而增強品種抗性。”李潮海介紹。

 

    抗性互補還僅僅是不同品種間混作的優(yōu)勢基礎之一，此外，育性互補也發(fā)揮了很大作用。“不同玉米品種的雌雄穗發(fā)育和授粉結(jié)實能力對災害的反應存在很大差異，利用這種差異進行間混作，可以緩解產(chǎn)量損失，提高玉米的穩(wěn)產(chǎn)性。”李潮海說。

 

    在品種選育的過程中，雜交的優(yōu)勢十分明顯，實際上，在種植過程中，雜種優(yōu)勢也同樣存在。“不同品種間作后，花粉會相互傳播，如果組配得當，粒重比自交粒要提高5%以上。”在李潮?？磥恚N植過程中的雜種優(yōu)勢，可以輕松實現(xiàn)“小粒變大粒、小穗變大穗”。

 

    “通過構(gòu)建品種復合群體來提高抗性，解決品種缺陷，發(fā)揮品種優(yōu)勢，這個對于任何一個育種單位來說都要更容易、更有效。”李少昆表示。

 

    3

 

    組配、機播和包裝巧妙應對保推廣

 

    “按照‘互補增抗’的原理，我們面向山東省推出了由‘登海701’和‘登海662’組成的‘道吉1+1’產(chǎn)品，農(nóng)民種下去后，可以獲得‘1+1＞2’的效果。”周偉表示。

 

    不過，要想真正實現(xiàn)“1+1＞2”，還有一系列現(xiàn)實問題必須解決。

 

    “如果兩個品種熟期不一樣，收獲怎么辦？”“可以自己找兩個品種混種在一起嗎？”“如何操作，是隨便撒種子還是按照一定的步驟來？”……在推廣過程中，登海道吉經(jīng)常會收到來自農(nóng)民的一些疑惑。

 

    “在實踐中挑選品種時，首先要保證兩個品種都能夠適應當?shù)氐纳a(chǎn)環(huán)境，其次熟期必須一致，再者抗性必須有差異，不能夠隨便拿來就種。”李潮海給出了自己的建議。

 

    針對農(nóng)民自己挑選品種存在困難的現(xiàn)實局面，登海道吉種業(yè)聯(lián)合山東黎明種業(yè)、中農(nóng)天泰種業(yè)等幾家企業(yè)進行了一系列試點，希望提供給不同細分地區(qū)的農(nóng)民更多選擇。據(jù)了解，像“連勝15+連勝188”“天泰33+天泰55”“魯單1108+魯單999”等組合今年都取得了不錯的試驗效果。

 

    而在具體的操作方法上，李潮海給出了他所認為的適宜方式：抗性互補的品種間作時，高矮不同的采用2:4間作模式，株高相近的采用2:2間作模式或者進行混作；育性互補的品種，可以直接采用混作模式。

 

    “‘道吉1+1’不是隨意的組配，而是選擇了熟期接近、性狀互補的姊妹系，這樣更有利于規(guī)范化操作，發(fā)揮品種優(yōu)勢。”山東農(nóng)業(yè)大學教授張吉旺說。

 

    張吉旺幾年前在美國也曾見到過此類技術(shù)，在他看來，“1+1”模式要想成功應用于大田生產(chǎn)，機械化適配性的問題必須得到解決。

 

    “兩個品種外形難免有差異，現(xiàn)有的播種機無法滿足同時播種的需要，目前在試驗中采用的都是人工點穴播種，費時費力。因此，必須針對‘1+1’模式研究相應的種子加工技術(shù)，讓不同品種也能一次性機播。”張吉旺認為。

 

    除此之外，種子的包裝也是個挑戰(zhàn)。“由于間混作對比例的要求較高，因此必須保證農(nóng)民拿到的是整體包裝，而非將兩個包裝好的品種分散著直接拿給農(nóng)民。”山東登海道吉種業(yè)有限公司技術(shù)負責人胡孟表示。

 

    過去，登海道吉采用的是將兩個品種的紅藍粒種子放在一個包裝袋內(nèi)，但是新的種子包裝規(guī)定出臺后，已經(jīng)不允許此類操作。因此，登海道吉只能將目光轉(zhuǎn)向包裝袋的密封方式上。

 

    “通過改造生產(chǎn)線，我們把兩個品種的包裝袋封口粘接在一起，這樣既確保農(nóng)民拿到的是配比好的種子，又保證每個品種有獨立的包裝和品種說明，符合管理規(guī)定。”胡孟介紹了登海道吉的解決方法。