种子是农业的芯片, 优良品种更新换代对我国玉米产量提高发挥了及其重要的作用。研究

  本研究以1982—2020 年期间全国农业技术推广服务中心发布的历年玉米品种推广面积为依据, 筛选出近40 年来我国种植的郑单958 等27 个玉米大品种, 累计推广3.21亿公顷, 占期间我国玉米总种植培养面积的29.09%, 其中超大品种4 个, 分别是郑单958、中单2 号、丹玉13、先玉335;特大品种6 个, 分别是浚单20、掖单2 号、农大108、掖单13、四单19、烟单14， 推广年限在8~30 年之间, 平均17.63年, 单年最大推广面积在69.97 万~456.95 万公顷, 平均150.79 万公顷。主要分布于山东、河南、河北、吉林、黑龙江、内蒙古等省区, 13 个品种单年超66.67 万公顷的省(区)是山东、河南、河北、吉林、黑龙江、内蒙古、辽宁、四川。大品种种植培养面积占总面积的比例变化特征是1982—1989 年期间快速上升、1990—1997 年期间面积占比稳定、1998 之后下降, 至2020 年面积占比下降到12%左右。裕丰303、中科玉505 等具有发展成为大品种的潜力, 未来智能设计育种将高效培育出新一代突破性品种, 加速提升我国玉米单产水平。面对当前玉米生产问题及今后发展的新趋势, 建议在区域试验的分布布局、试验精准度和品种审定标准等方面加强完善玉米品种区域试验。

  作物大品种通常是指适应性广、种植培养面积大的品种，但迄今尚没有关于大品种的明确定义或确切的指标。本研究考虑我国玉米品种推广应用的历史性，将 1982 年以来年推广面积达 66.67 万公顷以上的品种作为大品种候选，再根据全国玉米品种推广面积排序为主要是根据，将玉米大品种定义为“最大年推广面积在 66.67 万公顷以上且累计推广面积 333.33 万公顷以上的品种”。

  同时参考《国务院关于调整城市规模划分标准的通知国发[2014]51 号》中对于我国城市的划分标准，将大品种划分为 3 类，第 1 类为超大品种，即累计推广面积 2000 万公顷以上品种；第 2 类为特大品种，即累计推广面积 1000 万公顷以上2000 万公顷以下的品种；第 3 类为大品种，即累计推广面积 333.3 万公顷以上 1000 万公顷以下的品种。

  根据评价标准，1982-2020 年共有 24 个玉米品种符合大品种的统计标准，另外，在上世纪 80 年代初推广的丹玉 6 号、郑单 2 号、鲁原单 4 号由于在上世纪 70 年代慢慢的开始大规模推广，所以将这 3 个品种也纳入大品种的范围。27 个大品种累计推广 3.21 亿公顷，占期间我国玉米总种植培养面积的 29.09%，其中前 10 位品种分别是郑单 958、中单 2号、丹玉 13 号、先玉 335、浚单 20、掖单 2 号、农大 108、掖单 13 号、四单 19、烟单 14 号。推广年限在 8-30 年之间，平均 17.63 年。

  单年最大推广面积在 69.97-456.95 万公顷，平均 150.79 万公顷。19 个品种进入年推广面积前 3 名，维持的时间在 1-19 年之间，平均 6.16 年，其中郑单 958、中单 2 号、先玉 335、丹玉 13 和掖单 2 号的维持的时间分别为 19、17、11、10 和 10 年。

  根据大品种分类标准，将有确准统计数据的 24 个大品种划分为 3类：第 1 类为超大品种（4 个），包括郑单 958、中单 2 号、丹玉 13 号、先玉 335；第 2 类为特大品种（6 个），包括浚单 20、掖单 2 号、农大108、掖单 13 号、四单 19、烟单 14 号；第 3 类为大品种（14 个），包括京科 968、豫玉 22、掖单 4 号、四单 8、登海 605、本玉 9 号、鲁单981、掖单 12、沈单 7 号、德美亚 1 号、掖单 19 号、吉单 101、西玉 3号、鲁单 50。

  从 20 世纪 70 年代后, 我国玉米进入了单交种时代。本研究以 1982 年起始算, 我国玉米品种实现了5 次更新换代。

  第 1 次更新换代期: 80 年代初期到中期：代表品种有中单 2 号、丹玉 6 号、郑单 2 号、鲁原单 4 号、吉单 101、四单 8 号等, 其中, 中单 2 号丰产、稳产、抗病、广适, 克服了 70 年代流行的大、小斑病, 实现了“丰产、多抗和广适”三大目标的统一, 1982—1986 年连续 5 年种植培养面积排名第一, 面积占全国玉米培养种植面积的 10.59%, 种植培养面积在 66.67 万公顷以上的年份达 19 年, 共推广 3237.13 万公顷, 是我国历史上累计推广面积第 2 大、应用时间最长的品种。

  第 2 次更新换代期: 80 年代中期到 90 年代中期：代表品种有丹玉13、烟单14、掖单2 号、掖单4 号、沈单7 号等, 其中, 丹玉13 综合抗性好、适应性广、高产、稳产, 在1987—1994 年连续8 年居全国玉米种植培养面积第1 位, 面积占全国玉米培养种植面积的12.66%, 1988—1991 年连续4 年超过300 万公顷, 超66.67 万公顷以上达13 年, 累计推广2810.47 万公顷。

  第 3 次更新换代期: 90 年代中期到90 年代末期：代表品种有掖单13、掖单12、掖单19、本玉9 号、四单19、西玉3 号等, 其中, 掖单13 株型紧凑、耐密、中矮秆、抗倒伏、产量高, 是我国首次育成的具有夏玉米公顷产量66.67 kg 生产能力的紧凑型高产杂交种, 标志着我国在玉米育种方面探索出一条通过紧凑大穗获得高产的新途径, 开创了以群体生产力获得高产的新路, 1995—1999 年连续5年种植培养面积居全国第1 位, 面积占全国玉米培养种植面积的6.96%, 1995—1997 年连续3 年超过200 万公顷,累计推广面积1557.4 万公顷。

  第 4 次更新换代期: 21 世纪初期(2000—2003年) ：代表品种有农大108、豫玉22、鲁单50 等, 其中, 农大108 高产、稳产、优质、抗倒、耐旱、耐瘠薄和抗多种病虫害的诸多优点, 适应性广, 在我国东北、华北、西北春玉米区、黄淮海夏播玉米区和西南山地玉米区广为种植, 2000—2003 年连续4 年种植培养面积居全国第1 位并超过200 万公顷, 面积占全国玉米种植培养面积的10.91%, 累计推广1837.13 万公顷。

  第 5 次更新换代期: 21 世纪初期后(2004 年—至今) ：代表品种郑单958、先玉335、浚单20、京科968、登海605、德美亚1 号等, 其中, 郑单958集高产稳产、优质耐密、广适多抗于一身, 2004 年以来已连续19 年为全国推广面积最大的玉米品种,面积占全国玉米培养种植面积的9.0%, 2009—2013 年连续5 年超过400 万公顷, 最高年份达456.93 万公顷,累计推广5971.12 万公顷, 成为我国玉米育种史上的一个里程碑品种。先玉335 高产、稳产、早熟、脱水快、出籽率高、商品品质好, 深刻影响了我国玉米产业发展, 累计推广2368.5 万公顷。

  对玉米大品种各省市自治区的种植培养面积分析表明，近 40 年来在全国 28 个省市自治区均有分布，前十位分别是山东、河南、河北、吉林、黑龙江、内蒙古、山西、安徽、辽宁、陕西(图1)，所占比例为3.75%~20.35%，其中高于5%以上的分别是山东(20.35%)、河南(14.98%)、河北(13.57%)、吉林(9.34%)、黑龙江(6.95%)、内蒙古(5.87%)，共占71.06%。

  对 1982—2020 年我国玉米大品种种植培养面积及占全国玉米总面积比进行分析，大品种年推广面积在460.4万~1137万公顷(图3-A)，年平均822.64万公顷，主要呈现2个波峰趋势，1989—1997年为第1个波峰，年推广超过900万公顷，年平均1006.89万公顷，1996年达到最高的1137万公顷；2009—2015年为第2个波峰，年推广也超过900万公顷，年平均1007.92万公顷，2012年达到1084.08万公顷。之后呈快速下降趋势，2020年达到较低的496.67万公顷。

  大品种面积占比在12.04%~49.80% (图3-B)，平均31.34%，总的变化趋势是由上升到趋稳再下降，1982—1989年呈快速上升，由26.48%提高到47.61%，平均占比34.13%；1990—1997年这8年期间都在40%以上，平均占比45.79%；其后23年进入下降期，大品种面积占比由34.9%逐步下降到12.04%，平均占比25.35%。

  玉米单产是由品种、耕地、气候、栽培技术、生产方式以及投入等综合因素决定，优良品种选育与推广是提高玉米单产的关键因素，近几十年来我国玉米育种科技进步很快，玉米育种水平总体上已跃居世界先进行列。对我国玉米品种选育创新的驱动因素进行分析，主要包括以下四方面：

  一是种质资源引进和创新。我国玉米育种在很大程度上依赖外来种质的引进与利用，研究表明，美国玉米种质利用率每增加一个百分点，我国玉米平均产量增益约 10 kg hm-2，如引进的 MO17 直接应用组配出中单 2 号、丹玉 13 号、四单 8 号等，形成了我国的兰卡斯特类群；从先锋杂交种 3147、3382、U8 中分别选育出了 5003、7922、U8112，在 5003×8112 基础上选育出了掖478，直接组配并通过审定掖单 13 号、掖单 12 等品种。目前，我国玉米已形成了四平头、旅大红骨、兰卡斯特、Reid 等杂种优势群。

  二是育种理论和基础研究的进步。以杂种优势利用理论为核心的种质改良始终是玉米育种的基础，极大地推动了我国玉米育种科技进步。1970 年以后我国由双交种进入以单交种为主的阶段，中单 2 号、丹玉 6 号、郑单 2 号、吉单 101 等一批单交种基于杂种优势大幅提高了产量，尤其是中单 2 号是我国在由双交种向单交种转变进程中的里程碑代表品种。2000 年以后，农大 108、豫玉 22、鲁单 50 等一批适应性好、抗病性强、稳产高产品种投入生产，尤其是农大 108 拓宽了遗传基础，融入了北美种质、热带和亚热带种质及国内地方种质，在育种理论上开拓了新的杂种优势模式。近年来我国玉米前沿基础和核心技术取得重大进展，牵头组织对玉米自交系 Mo17、SK、mexicana 和黄早四进行基因组测序与组装，挖掘出一批控制产量、株型、抗病、抗旱等重要性状的关键基因，显著提升原始创新能力。

  三是育种技术的突破。以抗病、耐密等为代表的传统育种技术的突破，极大的促进了品种更新换代。80 年代中期以后，以丹玉 13、烟单 14、掖单2 号、四单 8 号为代表的玉米品种在适应性、抗病性和产量方面都有了明显的提升，尤其是丹玉 13 以抗性遗传为基础，是单基因抗性与多基因抗性相结合的抗多种病害的高产、质优、适应性广杂交种。90 年代中期以后，以掖单系列为代表的玉米品种开启了耐密品种选育和生产应用的先例，提高了种植密度，在产量方面又有了大幅度的提高，其中掖单 13 号是我国第一个株型紧凑兼大穗型杂交种。2004 年后推广的郑单 958、浚单 20、京科 968 等，其中郑单 958 集高产稳产、优质耐密、广适多抗于一身，突破了杂交种在高密度下易倒伏与结实性差等关键技术瓶颈。近年来突破了单倍体、基因编辑、转基因、全基因组选择等关键育种技术瓶颈，极大地提升了我国玉米育种创新能力。

  四是跨国种业公司的竞争。以原美国先锋公司的先玉 335、德国 KWS 公司的德美亚 1 号，也极大地推动了我国玉米育种目标的改变。先玉 335 以其高产稳产、适应性广、耐密植、脱水快、商品品质好和适于机械收获等显著特点迅速占领了我国东华北、西北春玉米区和部分黄淮海夏玉米区，一跃成为中国玉米播种面积第二大品种，给我国玉米育种、种业和生产带来了重大影响，促进了我国玉米产业技术变革。德美亚 1 号具有早熟耐密高产脱水快宜机粒收等特点，在部分地区密度达到 10 万株/公顷，相当于国内传统品种密度的近 2 倍，使得黑龙江第四积温带大面积种植玉米，大大推动了黑龙江省玉米面积加快速度进行发展。