來源丨中國種業(yè)，農(nóng)財(cái)網(wǎng)種業(yè)寶典

      作者丨賈恩吉、欒奕、車殿珍、張東升

      目前我國農(nóng)村勞動力短缺,玉米生產(chǎn)機(jī)械化粒收是大勢所趨。為適應(yīng)玉米生產(chǎn)機(jī)械化粒收，玉米育種目標(biāo)應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，由過去單純追求單株產(chǎn)量晚熟稀植大穗的育種模式轉(zhuǎn)變到耐密植中早熟抗性好群體產(chǎn)量高的育種思路上來。本文從玉米機(jī)械粒收的角度，闡述與之相適應(yīng)的玉米育種目標(biāo)，期望對育種工作者有所啟示。

      玉米是我國第一大糧食作物，2019年播種面積已超過4000萬hm2，成為種植面積最大、總產(chǎn)量最多的作物，對保障我國糧食安全具有重要戰(zhàn)略地位。

      據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全國玉米生產(chǎn)綜合機(jī)械化率已超過 90%，主要集中在土地整理、機(jī)械播種、無人機(jī)防控及機(jī)械摘穗等方面，但機(jī)械粒收率還不高，主要是由于收獲時(shí)籽粒含水量較高（大多超過30%）、機(jī)械收粒破損率高所致。

      過去玉米育種目標(biāo)定位在晚熟、 高產(chǎn)、稀植大穗方面，土地精耕細(xì)作，全程人工管理,，農(nóng)村勞動力充足。隨著科技的發(fā)展，農(nóng)村勞動力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，基于手工操作的傳統(tǒng)玉米生產(chǎn)技術(shù)已不能適應(yīng)當(dāng)前玉米生產(chǎn)發(fā)展，而面向市場，建立與之相適應(yīng)的玉米全程機(jī)械化技術(shù)體系是解決這一難題的必然選擇。

      農(nóng)村土地集約化、生產(chǎn)規(guī)模化、全程機(jī)械化是大勢所趨。玉米育種目標(biāo)必須盡快作出調(diào)整，確立以中早熟、密植、高產(chǎn)、抗逆性強(qiáng)，適應(yīng)全程機(jī)械化為育種目標(biāo)，盡快選育出宜機(jī)械粒收的高產(chǎn)玉米新品種，滿足生產(chǎn)需求。為此，本文從玉米生產(chǎn)機(jī)械化粒收的角度出發(fā)，揭示玉米自交系及雜交種的選育目標(biāo)。

      玉米生產(chǎn)機(jī)械化粒收對自交系選育的啟示

      選育自交系的目的是為了組配高產(chǎn)玉米雜交種。一個(gè)優(yōu)良玉米單交種是由2個(gè)優(yōu)質(zhì)的玉米自交系組配而成的。要滿足玉米生產(chǎn)機(jī)械化粒收需要，無論是雜交種還是自交系都要求種子發(fā)芽率高（95%以上）、純度好（98%以上）、凈度達(dá)98%以上。芽勢強(qiáng)，才能保證苗齊苗壯；種子大小均勻，硬度要好，耐機(jī)械磨損。

      玉米生產(chǎn)機(jī)械化粒收要求選育出的玉米自交系抗倒伏能力、耐密性要強(qiáng)；父本雄穗分枝稍多，花期較長；母本分枝較少，穗位以上節(jié)間長，便于機(jī)械去雄；母本生育期不宜過長，最好是中早熟，脫水要快，便于機(jī)械化收粒。針對以上機(jī)械化生產(chǎn)對玉米自交系選育的要求，特建議如下育種目標(biāo)。

      （一）選育米質(zhì)好、硬粒型或半硬粒型的自交系作母本

      硬粒型或半硬粒型的種子較馬齒型具有較強(qiáng)的耐機(jī)械磨損能力，更強(qiáng)的耐低溫能力，出苗整齊、芽勢強(qiáng)。可以引進(jìn)歐美的早熟堅(jiān)稈硬粒型品種，與本地早熟硬粒型品種進(jìn)行雜交、回交等，采用常規(guī)育種技術(shù)和生物技術(shù)手段進(jìn)行選系，通過DH系育種及分子標(biāo)記技術(shù)等手段，可以迅速得到純系，進(jìn)而組配出符合育種目標(biāo)的雜交組合。

      （二）選育耐密性強(qiáng)的玉米自交系

      玉米自交系的選育除要具備較高的一般配合力和特殊配合力外, 還要有較強(qiáng)的耐密植能力。玉米自交系的耐密能力可以通過密度試驗(yàn)進(jìn)行，密度可以設(shè)置在9萬~18 萬株/hm2之間。最佳種植密度應(yīng)是在該密度下自交系的空稈少、禿尖少、不倒伏，群體產(chǎn)量最高。從表觀上看，耐密自交系的株型應(yīng)為緊湊或半緊湊型，穗上部葉片為小窄葉、斜上沖、節(jié)間長，通風(fēng)透光好。

      耐密玉米自交系的選育，可以通過引進(jìn)歐美等發(fā)達(dá)國家的玉米種質(zhì)資源與本地玉米種質(zhì)進(jìn)行雜交改良。歐美等發(fā)達(dá)國家玉米生產(chǎn)全程機(jī)械化程度較高，耐密種質(zhì)資源豐富，但存在一些弱點(diǎn)，比如感大斑病、莖腐病等，通過與地方種質(zhì)的融合改進(jìn)，選育出抗性好、耐密性強(qiáng)的優(yōu)良玉米自交系。

      （三）選育抗倒伏能力強(qiáng)的玉米自交系

      玉米自交系的抗倒伏能力強(qiáng)弱關(guān)系到能否進(jìn)行機(jī)械化收獲。玉米自交系如果大面積倒伏，不僅嚴(yán)重影響產(chǎn)量，還無法進(jìn)行機(jī)械收獲。玉米倒伏可分為莖折和根倒， 其中，莖稈在穗位節(jié)或穗位節(jié)以下的折斷稱為莖折, 莖稈與垂直線大于一定角度（30°或45°）而莖稈不發(fā)生折斷的稱為根倒。GB/T 21962—2008 《玉米收獲機(jī)械技術(shù)條件》中規(guī)定機(jī)械粒收的條件為田間植株倒伏率應(yīng)低于5%。

      玉米自交系抗倒伏能力的強(qiáng)弱取決于根系根量的多少、層數(shù)、面積，莖 基部節(jié)數(shù)和長短，莖稈柔韌性的強(qiáng)弱及抗莖腐病的能力。一般來說，根系發(fā)達(dá)、分布面廣、氣生根多、支持根多、莖基部節(jié)間短、莖稈柔韌性好的自交系抗倒 伏能力較強(qiáng)。在自交系選育時(shí)，可以有目的地針對上述特點(diǎn)進(jìn)行選育及改良。

      （四）選育抗病蟲害尤其是抗莖腐病能力強(qiáng)的自交系

      玉米自交系抗病蟲能力弱，不僅嚴(yán)重影響自身產(chǎn)量，還影響機(jī)械收獲。在自交系選育時(shí)，作為組建基礎(chǔ)群體之一的親本自交系必須具備較強(qiáng)的抗玉米葉斑病、絲黑穗病及莖腐病的能力，并抗玉米螟。通過引進(jìn)熱帶、亞熱帶及國外抗性優(yōu)良的玉米自交系與當(dāng)?shù)匾话闩浜狭Ω叩挠衩鬃越幌颠M(jìn)行雜交，利用常規(guī)育種技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，選育抗病蟲能力強(qiáng)的優(yōu)良玉米自交系。

      （五）選育生育后期脫水快的優(yōu)良玉米自交系

      機(jī)械粒收是玉米生產(chǎn)全程機(jī)械化的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，籽粒含水量高是影響收獲質(zhì)量的重要技術(shù)瓶頸。玉米機(jī)械粒收的質(zhì)量指標(biāo)主要包括籽粒破碎率、雜質(zhì)率 和損失率，損失率又包括落穗率和落粒率。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，玉米籽粒含水量顯著影響機(jī)械收獲破碎率，且在一定范圍內(nèi)，含水量越高，破碎率越大?？梢?，選育生育后期籽粒脫水快的優(yōu)良玉米自交系至關(guān)重要。

      選育生育后期脫水快的玉米自交系，在組建基礎(chǔ)材料時(shí)，要選用熟期較早的材料作為親本之一，另一個(gè)親本要配合力高、抗逆性好、自身產(chǎn)量高、偏中早熟或中熟。通過DH育種選系，選育出熟期早、配合力高、抗逆性好的優(yōu)良品系。同時(shí)，還要對玉米自交系的穗部性狀進(jìn)行研究。前人研究表明，玉米籽粒達(dá)到生理成熟后，果穗苞葉蓬松，長度適中（包住籽粒就好），層數(shù)較少，利于脫水。中小穗和穗行數(shù)少、穗軸稍細(xì)，穗行間“兩行夾一溝”的排列易于脫水。在自交系選育時(shí)，可充分考慮上述特點(diǎn)進(jìn)行選系。

      玉米生產(chǎn)機(jī)械化粒收對雜交種選育的啟示

      玉米雜交種是由兩種不同類型的玉米自交系組配而成的，適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)要求，玉米自交系的優(yōu)良性狀可以在雜交種上得到充分體現(xiàn)。玉米生產(chǎn)機(jī)械化粒收要求選育出的玉米雜交種適當(dāng)早熟，耐密性、抗逆性強(qiáng)，生育后期籽粒脫水速率快，出苗整齊，芽勢強(qiáng)。

      （一）雜交種適應(yīng)機(jī)械化收獲的理想熟期為中早熟

      在東北春玉米區(qū)，生育期一般要求125天左右，積溫 2500℃左右，可以使玉米在生理成熟后大約有1個(gè)月的時(shí)間站稈晾曬，使籽粒有充足的時(shí)間降水，達(dá)到機(jī)械粒收的標(biāo)準(zhǔn)。雜交種的熟期太早，產(chǎn)量上不去，太晚籽粒降水困難，影響收獲質(zhì)量。在組配雜交組合時(shí)，要充分考慮2個(gè)親本的熟期，最好2個(gè)親本都是中早熟（制種方便），或早熟親本與中熟親本組配 （需錯(cuò)期，制種不便），盡量不要利用晚熟材料作制種親本。

      （二）機(jī)收豐產(chǎn)的關(guān)鍵核心技術(shù)是提高雜交種的種植密度

      高密度下，玉米單株生產(chǎn)力下降，群體產(chǎn)量增加；但也不是種植密度越大越好，合理的種植密度能協(xié)調(diào)群體與個(gè)體之間的矛盾。在合理種植密度下, 玉米植株空稈少、不倒伏，果穗禿尖少，群體產(chǎn)量最高。從表觀上看，耐密株型緊湊，穗上部葉片為小窄葉、斜上沖、節(jié)間長，通風(fēng)透光好。

      機(jī)收玉米的種植密度應(yīng)該不低于7.5萬株/hm2。因品種而異，有些品種的種植密度可達(dá)到12萬株/hm2, 甚至更高。品種的種植密度可通過密度試驗(yàn)進(jìn)行選 擇，即通過多年多點(diǎn)不同生態(tài)環(huán)境、不同密度條件, 篩選出適宜機(jī)械化生產(chǎn)的優(yōu)良品種最佳種植密度。

      （三）雜交種抗倒抗病蟲害是玉米生產(chǎn)機(jī)械化的必要條件

      玉米雜交種收獲時(shí)，植株倒伏較重，人工收獲都很困難，更不宜機(jī)收。抗倒伏玉米雜交種的選育，可通過人工設(shè)置一些障礙因子，比如人工拉力，多變的氣候條件如風(fēng)災(zāi)等考察品種的綜合抗倒伏能力。多年多點(diǎn)不同生態(tài)環(huán)境差異也能篩選出抗倒伏及抗病蟲能力強(qiáng)的高產(chǎn)玉米雜交種。表觀上看，一 般根系發(fā)達(dá),氣生根多，支持根多，莖稈柔韌性好，抗莖腐病的玉米雜交種抗倒伏能力較強(qiáng)。

      （四）收獲時(shí)玉米雜交種籽粒的含水量嚴(yán)重影響機(jī)械粒收的質(zhì)量

      研究表明，在一定范圍內(nèi)，收獲時(shí)籽粒含水量越高，籽粒破損率也越高。但也不是籽粒含水量越低越好，當(dāng)籽粒含水量低于16%時(shí), 籽粒破損率、落粒率會逐漸升高。籽粒含水量在18%~23%范圍內(nèi)，破損率低，最適合機(jī)械化粒收。

      選育籽粒脫水快的玉米雜交種，除了考慮熟期適當(dāng)早熟外，還要對玉米雜交種達(dá)到生理成熟前后籽粒脫水速率和穗部性狀進(jìn)行研究。表觀上，可以利用成熟時(shí)果穗苞葉蓬松、層數(shù)少、長度適中、穗軸 稍細(xì)的玉米自交系進(jìn)行組配；利用大家公認(rèn)的脫水較快的玉米自交系組配。

      推進(jìn)玉米生產(chǎn)全程機(jī)械化，還能做什么？

      由于我國農(nóng)村勞動力短缺，為了省時(shí)省力，提高生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益，玉米生產(chǎn)全程機(jī)械化是大勢所趨。目前，玉米生產(chǎn)在機(jī)械整地、機(jī)械播種以及機(jī)械摘穗等方面普及率已超過90%，但在機(jī)械粒收方面普及率還不高，主要是因?yàn)槭斋@時(shí)玉米籽粒的含水量過高所致。

      降低收獲時(shí)籽粒含水量，需要適當(dāng)縮短玉米雜交種的生育期和培育生理成熟后 期籽粒脫水快的優(yōu)良玉米雜交種?？s短玉米雜交種的生育期，可使其有充足的時(shí)間在田間降水，達(dá)到符合機(jī)械粒收的標(biāo)準(zhǔn)。但這需要犧牲一部分積溫作為 代價(jià)，勢必影響玉米雜交種的產(chǎn)量。這部分損失的玉米雜交種產(chǎn)量，需要通過選育耐密植的優(yōu)良玉米 雜交種來彌補(bǔ)。通過單位面積株數(shù)的增加，群體產(chǎn)量的提高，增加玉米雜交種的產(chǎn)量。

      歐美國家的玉米雜交種在籽粒達(dá)到生理成熟后，還需要在田間站稈晾曬1個(gè)多月，使籽粒充分降水。這需要玉米雜交種的根系發(fā)達(dá)，氣生根多，莖稈的柔韌性好，高抗莖腐病。在這方面,我們也應(yīng)該加大研究力度，培育適宜機(jī)械化粒收的莖稈和根系。

      玉米雜交種生理成熟后期籽粒脫水是一個(gè)復(fù)雜過程，除與環(huán)境、氣候條件有關(guān)外，還與遺傳因素有關(guān)。潮濕的生態(tài)環(huán)境不利于玉米雜交種籽粒脫水, 親本脫水慢的自交系也會減緩組配雜交種的脫水速率。在組配雜交組合時(shí)，除了要考慮2個(gè)親本要有較高的一般配合力和特殊配合力外，還要考慮2個(gè)親本至少有1個(gè)是脫水較快的，只有這樣才能選育 出脫水較快的玉米雜交種。

      玉米機(jī)械粒收在歐美國家現(xiàn)已全面普及，可以引進(jìn)他們的優(yōu)異種質(zhì)與國內(nèi)熟期早、抗性好的優(yōu)良玉米自交系進(jìn)行組配選系，也可以直接對引進(jìn)的玉米雜交種進(jìn)行二環(huán)系選育，利用其耐密植、籽粒脫水快、莖稈柔韌性好、根系發(fā)達(dá)等突出特點(diǎn)，加以改造利用。

      種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，種子的核心是種質(zhì)，要想打好種業(yè)翻身仗，就必須在種質(zhì)資源上下功夫。選育適合玉米生產(chǎn)機(jī)械化粒收的品種，需要充分挖掘國內(nèi)現(xiàn)有玉米種質(zhì)資源，積極引進(jìn)國外優(yōu)異種質(zhì)，通過大膽創(chuàng)新突破，才能育成符合玉米育種目標(biāo)的新種質(zhì)。

      綜合前人觀點(diǎn)及多年的玉米育種經(jīng)驗(yàn)，可以將適宜機(jī)械化粒收的玉米育種目標(biāo)定為：種子角質(zhì)較多，芽勢強(qiáng)；植株耐密植、抗倒伏、抗莖腐病，莖稈柔韌性好；根系發(fā)達(dá)，氣生根較多；熟期稍早(中早熟)，生育后期籽粒脫水速率快，收獲時(shí)籽粒含水量為18%~23%；雜交種產(chǎn)量高于同熟期對照品種的5%及以上。