◇張世煌（中國(guó)農(nóng)科院作科所研究員、國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家）

育種和栽培學(xué)科的創(chuàng)新需求

◇張世煌（中國(guó)農(nóng)科院作科所研究員、國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家）

1 改革需求

作物育種和栽培兩個(gè)學(xué)科目前都面臨著改革與創(chuàng)新的巨大壓力和機(jī)遇。

國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系在育種領(lǐng)域扭轉(zhuǎn)了被長(zhǎng)期誤導(dǎo)的理論、方向和技術(shù)路線，今后需要落實(shí)到種質(zhì)改良、創(chuàng)新與商業(yè)育種實(shí)踐。

部分專家、教授推行的育種和栽培研究方向與技術(shù)路線，越來(lái)越脫離理論基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。許多人的思維方式停留在“經(jīng)驗(yàn)”和計(jì)劃經(jīng)濟(jì)狀態(tài)，很難拋棄被誤導(dǎo)了的錯(cuò)誤育種方向和技術(shù)路線，這甚至影響到在跨國(guó)公司工作的青年育種人員。

最近，育種領(lǐng)域的學(xué)科建設(shè)有所好轉(zhuǎn)，但栽培領(lǐng)域尚未觸及。國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，特別是青年科技人員要思考學(xué)科建設(shè)問(wèn)題，改革研究方向、思路和技術(shù)路線。這是我國(guó)農(nóng)業(yè)科技人員長(zhǎng)期面對(duì)的特殊狀況，其中隱含著改革與創(chuàng)新機(jī)遇。

歐美國(guó)家的農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)，隨時(shí)根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)整學(xué)科研究方向與結(jié)構(gòu)，并及時(shí)轉(zhuǎn)型，似乎有一種內(nèi)生的學(xué)習(xí)與適應(yīng)機(jī)制，而我國(guó)的科研管理缺乏這樣一種自我調(diào)整機(jī)制。

現(xiàn)在的科技領(lǐng)域遠(yuǎn)沒(méi)有20世紀(jì)80年代那種改革開(kāi)放、渴望學(xué)習(xí)、渴望創(chuàng)新、奮發(fā)圖強(qiáng)和積極向上的精神面貌，似乎也缺少自我激勵(lì)機(jī)制。這可能涉及到許多束縛因素，但最直接的原因是脫離了產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際。

改變科研與產(chǎn)業(yè)脫節(jié)狀態(tài)，不需要觸動(dòng)復(fù)雜的體制因素也能取得成功。觀察許多發(fā)展中國(guó)家的例子，企業(yè)參與國(guó)家科技項(xiàng)目的研發(fā)與管理，能夠及時(shí)調(diào)整研究方向與技術(shù)路線，避免方向性失誤，這是我們應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)、思考的，也是能夠做到的。

2 栽培學(xué)科建設(shè)

國(guó)家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系在廣泛調(diào)研和集體實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出了以“一機(jī)兩改一保障”為核心的玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展思路，包括了農(nóng)業(yè)機(jī)械、土壤改良、品種改良和病蟲害防控，但沒(méi)有把“栽培”的其他內(nèi)容概括進(jìn)來(lái)。這是由于本國(guó)特色的栽培學(xué)科建設(shè)長(zhǎng)期因循守舊，缺乏理論研究，又脫離產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，甚至不明白作物生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的限制因素和發(fā)展優(yōu)先序是什么。這種滯后狀態(tài)必須改變，希望青年科技人員積極探索栽培學(xué)科的改革與創(chuàng)新方向。

由于理論基礎(chǔ)薄弱，創(chuàng)新動(dòng)力明顯不足，因循守舊現(xiàn)象很突出，今后，要從培養(yǎng)青年科技人員入手，重建玉米生產(chǎn)管理（栽培技術(shù)）的生理學(xué)基礎(chǔ)，探索實(shí)踐方向，縮小差距。出路在于改革和創(chuàng)新。

要從青年人當(dāng)中發(fā)現(xiàn)和遴選優(yōu)秀人才，挑選理論基礎(chǔ)好、創(chuàng)新能力強(qiáng)和懂外語(yǔ)的青年科技人員擔(dān)任崗位專家和研究室主任。

改革和創(chuàng)新都需要抓住恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間窗口期。

所謂時(shí)間窗口，意味著改革和創(chuàng)新都有最佳的啟動(dòng)時(shí)間，也不得不面對(duì)臨界時(shí)間點(diǎn)。錯(cuò)過(guò)了窗口期，就失去了改革與創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。技術(shù)與環(huán)境之間及技術(shù)與技術(shù)之間經(jīng)常有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，有時(shí)候，競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果表現(xiàn)為技術(shù)的替代與選擇，因此，技術(shù)創(chuàng)新要抓住有利時(shí)機(jī)和爭(zhēng)取主動(dòng)。我們?cè)谌魏螘r(shí)候都要心存敬畏——敬畏科學(xué)、敬畏民心、敬畏市場(chǎng)、敬畏職業(yè)操守……

我國(guó)轉(zhuǎn)基因研究沒(méi)有處理好這些方面的關(guān)系，失去最佳窗口期，這是科技人員自己造成的被動(dòng)。一些人自我感覺(jué)良好，但思想深處缺少敬畏之心，忽視其他因素和其他人群的作用，忽視其他技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。建議相關(guān)科技人員學(xué)習(xí)毛主席的 《論十大關(guān)系》，其中分析問(wèn)題時(shí)所運(yùn)用的哲學(xué)思想相信會(huì)對(duì)科技人員有所啟發(fā)。

栽培研究需換個(gè)思路求發(fā)展，不要錯(cuò)過(guò)改革的窗口期。要建立一個(gè)經(jīng)得住時(shí)間檢驗(yàn)的學(xué)科，就要加強(qiáng)學(xué)習(xí)、改革與創(chuàng)新。

培養(yǎng)青年科技人員，要加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)和研究，恢復(fù)作物生產(chǎn)管理和作物生理學(xué)的本來(lái)面目與地位。同時(shí)，繼續(xù)服務(wù)生產(chǎn)、調(diào)查研究，要尊重科學(xué)。

栽培學(xué)科建設(shè)需要優(yōu)秀人才隊(duì)伍。站得高，才能看得遠(yuǎn)。青年人要懂得學(xué)習(xí)、繼承、積累和創(chuàng)新的關(guān)系。栽培生理學(xué)要按照先進(jìn)的教材，重新學(xué)習(xí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)，才能提高研究能力和水平。

優(yōu)秀人才要有開(kāi)放心態(tài)、學(xué)習(xí)能力、合作精神和創(chuàng)新意識(shí)，要理論和實(shí)踐相結(jié)合。建議栽培人員關(guān)注以下研究?jī)?nèi)容：

（1）土壤改良和培肥地力（深松、合理施肥、秸稈還田等）；

（2）減肥減藥、輕簡(jiǎn)栽培；

（3）水分生理、灌溉和旱地農(nóng)業(yè)；

（4）調(diào)研農(nóng)作物田間地面覆蓋的理論和技術(shù)；

（5）精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、土地規(guī)劃與管理；

（6）調(diào)研國(guó)內(nèi)外深松改土的文獻(xiàn)資料，并撰寫綜述；

（7）籽粒灌漿生理和產(chǎn)量來(lái)源（生育期、抽雄和吐花絲、灌漿及脫水）；

……

例如我們看到鄭單958品種在農(nóng)民地里和科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)田里植株形態(tài)有明顯差別，怎么解釋這個(gè)現(xiàn)象？能否定量研究？這對(duì)研究籽粒生產(chǎn)效率有什么啟發(fā)？隱含著哪些理論空間？

栽培研究領(lǐng)域需要站得高、看得遠(yuǎn)的學(xué)科帶頭人，玉米產(chǎn)業(yè)體系現(xiàn)有人力資源比較強(qiáng)，但唯有整合資源，才能發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新積極性。陳新平研究土壤和肥料，王立春團(tuán)隊(duì)研究耕作，王璞研究逆境 （干旱），肖俊夫研究灌溉……還有機(jī)械專家、植保專家等都各有所長(zhǎng)，這些團(tuán)隊(duì)整合在一起能夠研究一些重大科學(xué)理論與技術(shù)問(wèn)題。

3 育種學(xué)科建設(shè)

我國(guó)玉米種業(yè)界應(yīng)當(dāng)繼續(xù)調(diào)整育種方向，堅(jiān)決拋棄錯(cuò)誤的育種技術(shù)路線，并落實(shí)到種質(zhì)創(chuàng)新。

體系要繼續(xù)向企業(yè)和全國(guó)科研機(jī)構(gòu)提供公益性支撐服務(wù)，幫助企業(yè)提升育種能力建設(shè)，并探索以PPP（Public—Private—Partnership，公共私營(yíng)合作機(jī)制）方式深化科企合作。

引進(jìn)美國(guó)種質(zhì)，會(huì)大幅度提高我國(guó)玉米種業(yè)的育種水平，相當(dāng)于引進(jìn)和利用了美國(guó)的智力資源。但有發(fā)展?jié)摿Φ钠髽I(yè)應(yīng)當(dāng)建立和提升自主創(chuàng)新能力。美國(guó)商業(yè)自交系的GCA效應(yīng)普遍較高，與我國(guó)本土自交系結(jié)合，可以互相改良，但有難度，因?yàn)樵谥袊?guó)玉米主產(chǎn)區(qū)面臨特殊的逆境壓力。

東北：春季低溫多雨，病害加重，經(jīng)常發(fā)生除草劑藥害等。

黃淮海：陰雨寡照、土壤高溫，導(dǎo)致根系弱、病蟲害等，這些逆境不同于美國(guó)玉米帶，經(jīng)常會(huì)發(fā)生得比較嚴(yán)重。

西南：生態(tài)復(fù)雜多樣，高溫高濕、光照不足、干旱水漬、病蟲害復(fù)雜等，美國(guó)玉米帶種質(zhì)難以適應(yīng)。

育種創(chuàng)新要正視不利的環(huán)境條件，育種手段必須能識(shí)別和篩選抗逆基因型，育種人員要有競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)和緊迫感。體系內(nèi)部交換自交系就是緊迫感和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)的體現(xiàn)。

育種研究室要對(duì)各試驗(yàn)站篩選的美國(guó)自交系進(jìn)行匯總，并尋找規(guī)律。這樣既可以判斷區(qū)域特征及美國(guó)自交系的優(yōu)點(diǎn)與弱點(diǎn)，還可以了解育種者的偏好和育種思路。育種崗位專家和各試驗(yàn)站要繼續(xù)發(fā)放美國(guó)自交系，還要加快繁殖和發(fā)放我國(guó)玉米育種迫切需要的30份加拿大群體。

要縮小科企合作范圍，籌劃PPP合作模式。

4 高密度抗逆育種與西南地區(qū)前育種布局

美國(guó)玉米自交系配合力高，且含有許多我國(guó)急需的優(yōu)良性狀和基因，例如矮稈、早熟、耐密植、抗倒伏、抗莖腐病、抗灰斑病和耐旱性、籽粒灌漿和脫水速度快以及適宜機(jī)械作業(yè)等。但用來(lái)在中國(guó)選育二環(huán)系，并不能自然而然就帶來(lái)我們需要的抗逆性和提高本土自交系的配合力，更不能代替我們自己的創(chuàng)新努力。利用美國(guó)自交系，仍需要按照現(xiàn)代育種流程，施行高密度和其他抗逆育種措施。

美國(guó)自交系的GCA效應(yīng)比本土自交系強(qiáng)很多，但不太適應(yīng)國(guó)內(nèi)特有的生物與非生物逆境。要像廣西南寧試驗(yàn)站那樣，把受體和供體自交系都分為A、B兩群，在同一群內(nèi)把美國(guó)自交系的優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)入本土自交系，反過(guò)來(lái)也一樣，用本土自交系的優(yōu)點(diǎn)改良美國(guó)自交系。在筆者看來(lái)，這不過(guò)是基因流動(dòng)和改變基因頻率。

本土自交系與美國(guó)系雜交，分離群體內(nèi)一些位點(diǎn)的平均等位基因頻率可能趨向0.5，優(yōu)點(diǎn)被弱化，如果不施加選擇壓力，便無(wú)法識(shí)別優(yōu)良的重組基因型。我們能夠用常規(guī)辦法提高聚合育種的效率，在育種群體內(nèi)保持或提高優(yōu)良等位基因頻率，但必須改造育種流程管理，施加對(duì)應(yīng)的選擇壓力。即必須在高密度下利用G×E效應(yīng)，才能較好地識(shí)別優(yōu)良基因型。在逆境下識(shí)別GCA效應(yīng)，不僅是產(chǎn)量，還包括其他逆境因素，例如病蟲害、干旱、高溫、低溫、低氮等。

需要強(qiáng)調(diào)的是，高密度育種是為了識(shí)別和篩選抗逆性基因型，而不是為了提高生產(chǎn)種植密度。

從生理學(xué)角度來(lái)比較，南方和黃淮海大部分低海拔地區(qū)的生態(tài)環(huán)境不適合玉米高產(chǎn)。美國(guó)或東北地區(qū)的玉米種質(zhì)可能不適應(yīng)這些地區(qū)的逆境壓力，但種質(zhì)是可以改良和逐漸累加有利等位基因頻率的。可以利用美國(guó)種質(zhì)、熱帶、亞熱帶（CIMMYT）和本土地方種質(zhì)，培育適合南方不利條件的材料，逐漸提高產(chǎn)量水平。西南地區(qū)研究和改良過(guò)的種質(zhì)，先逐漸擴(kuò)散到黃淮海，然后擴(kuò)散到東北和西北。

黃淮海地區(qū)需要用來(lái)自低緯度的種質(zhì)與美國(guó)玉米帶種質(zhì)結(jié)合，提高抗逆性和產(chǎn)量潛力。最近幾十年，我國(guó)的育種越來(lái)越依賴美國(guó)種質(zhì)，這是育種的捷徑，但再過(guò)二三十年必然會(huì)碰到“天花板”。突破天花板（瓶頸）效應(yīng)，既要引進(jìn)美國(guó)種質(zhì)獲得高配合力，還需要來(lái)自低緯度種質(zhì)的抗逆性與優(yōu)良品質(zhì)。所以，西南地區(qū)要研究熱帶和亞熱帶種質(zhì)。據(jù)胡瑞法研究，在我國(guó)，利用每單位CIMMYT玉米種質(zhì)所帶來(lái)的產(chǎn)量增益是美國(guó)種質(zhì)的2倍。但當(dāng)前最可行的措施是研究美國(guó)商業(yè)自交系和本土自交系。

西南地區(qū)從自身利益出發(fā)，應(yīng)當(dāng)研究和改良利用美國(guó)種質(zhì)。從全國(guó)布局來(lái)考慮，需要長(zhǎng)遠(yuǎn)研究CIMMYT和本土地方種質(zhì)。Pob43、Pob28和Suwan1等種質(zhì)的抗逆性突出，與溫帶種質(zhì)的配合力高，可能引起高稈、大穗、晚熟和稀植，其出籽率低、含水量高，不適應(yīng)機(jī)械化作業(yè)的傾向，需要加入美國(guó)商業(yè)種質(zhì)。但西南地區(qū)加入美國(guó)種質(zhì)不能盲目和沖動(dòng)，要慎之又慎。

建議西南地區(qū)育種崗位專家重點(diǎn)關(guān)注下列研究?jī)?nèi)容：

（1）美國(guó)商業(yè)自交系與西南本土種質(zhì)相結(jié)合；

（2）CIMMYT自交系鑒定和篩選，抗逆性（病蟲害和非生物逆境）鑒定、配合力分析，改良和創(chuàng)新，用CIMMYT自交系改良美國(guó)種質(zhì)；

（3）CIMMYT群體研究；

（4）本土地方種質(zhì)研究。

體系的運(yùn)行特點(diǎn)使科技人員能夠長(zhǎng)期堅(jiān)持這類公益性研究和基礎(chǔ)性工作，并支撐育種應(yīng)用研究，這些需要國(guó)家長(zhǎng)期穩(wěn)定支持才能見(jiàn)成效。前育種研究只能由少數(shù)公益性機(jī)構(gòu)來(lái)做，現(xiàn)行科技體制不支持這類種業(yè)發(fā)展亟需的公益性和基礎(chǔ)性研究。相關(guān)機(jī)構(gòu)不愿意做，也沒(méi)能力做這類長(zhǎng)期公益性的基礎(chǔ)性工作和研究。這與科學(xué)家群體有關(guān)，更與科技管理政策有關(guān)。體系有良好的運(yùn)行機(jī)制，要長(zhǎng)期堅(jiān)持這項(xiàng)研究，以彌補(bǔ)產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈的缺失。

5 關(guān)于產(chǎn)量來(lái)源

個(gè)別“栽培專家”所提及的“高產(chǎn)挖潛”是忽悠人，既要加強(qiáng)實(shí)踐性，更要加強(qiáng)理論研究、提高專業(yè)水平。

高產(chǎn)挖潛的生理學(xué)基礎(chǔ)是產(chǎn)量來(lái)源。首先要明白什么是產(chǎn)量。

美國(guó)幾十年的育種實(shí)踐，已經(jīng)回答了這個(gè)問(wèn)題。現(xiàn)階段，產(chǎn)量就是抗逆性。高產(chǎn)挖潛須重視抗逆性，以利用基因型與環(huán)境互作效應(yīng)，在美國(guó)已經(jīng)落實(shí)在商業(yè)育種實(shí)踐上，在中國(guó)則剛剛開(kāi)始自覺(jué)利用抗逆性。栽培學(xué)研究的理論、技術(shù)要針對(duì)和落實(shí)到抗逆性上。脫離生產(chǎn)實(shí)際的“超高產(chǎn)”，對(duì)栽培學(xué)科發(fā)展既沒(méi)有理論拉動(dòng)力，更沒(méi)有實(shí)踐意義。所謂“超級(jí)”和“強(qiáng)優(yōu)勢(shì)”概念，更沒(méi)有理論和實(shí)踐意義。

農(nóng)作物產(chǎn)量還有第二個(gè)來(lái)源，就是籽粒生產(chǎn)效率，在某些作物上可稱之為經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效率。

現(xiàn)代農(nóng)作物品種隨著抗逆性的改良已經(jīng)在緩慢提升籽粒生產(chǎn)效率，但理論上還是空白，技術(shù)上也不明確，未來(lái)的增產(chǎn)潛力更是不得而知。

歐美國(guó)家的玉米育種已經(jīng)充分挖掘了第一個(gè)產(chǎn)量來(lái)源，在育種研發(fā)上投入產(chǎn)出的效率很高，因而是過(guò)去幾十年和今后若干年內(nèi)的主要技術(shù)路線，但還沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)第二個(gè)產(chǎn)量來(lái)源的理論基礎(chǔ)和技術(shù)途徑，未來(lái)繼續(xù)增產(chǎn)的潛力還很大。

第二個(gè)來(lái)源，只有當(dāng)抗逆性帶動(dòng)的產(chǎn)量增益趨于平緩（漸進(jìn)曲線），才會(huì)考慮采用籽粒（經(jīng)濟(jì)）生產(chǎn)效率這個(gè)概念來(lái)繼續(xù)提高產(chǎn)量潛力。

近幾年，我國(guó)開(kāi)始著力挖掘抗逆性的增產(chǎn)潛力，圍繞抗逆性提高玉米的一般配合力。我們需要用很多年時(shí)間普及抗逆育種的理論和技術(shù)路線，通過(guò)抗逆途徑提高產(chǎn)量潛力至少有80%的增長(zhǎng)空間。當(dāng)玉米產(chǎn)量達(dá)到較高程度以后，繼續(xù)挖掘產(chǎn)量潛力就要靠籽粒生產(chǎn)效率。到那時(shí)，哪怕只是把產(chǎn)量潛力提高20%，增產(chǎn)絕對(duì)值也很高了。

產(chǎn)量的兩個(gè)來(lái)源是效率和邏輯的關(guān)系，不應(yīng)顛倒，也不要相信“超級(jí)”和“強(qiáng)優(yōu)勢(shì)”凌亂思維的干擾。在沒(méi)有普及抗逆育種技術(shù)路線和挖掘第一個(gè)產(chǎn)量來(lái)源時(shí)，就過(guò)早地開(kāi)發(fā)第二個(gè)產(chǎn)量來(lái)源，在研發(fā)管理上投入產(chǎn)出并不合理，只會(huì)浪費(fèi)資源。玉米“超級(jí)”育種走了20余年的高稈、大穗、晚熟、稀植的技術(shù)路線，顛倒了未來(lái)育種的理論與邏輯關(guān)系，應(yīng)引以為戒。

現(xiàn)在提高產(chǎn)量主要靠抗逆性，無(wú)論育種創(chuàng)新還是生產(chǎn)管理（栽培），都要面對(duì)抗逆性。轉(zhuǎn)基因就是針對(duì)抗逆性。密植是抗逆育種策略，也是抗逆栽培措施；興修水利、節(jié)水灌溉、全程機(jī)械作業(yè)、深松改土、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等都是針對(duì)抗逆性。植物保護(hù)更是直接的抗逆性技術(shù)，這些方面要繼續(xù)挖掘潛力。

我們與美國(guó)差距很大，但不等于說(shuō)我們就追不上美國(guó)，不過(guò)是時(shí)間早晚和發(fā)展進(jìn)程的先后差距。但如果踩著先鋒的腳印走，我們永遠(yuǎn)趕不上美國(guó)。只有學(xué)習(xí)而不是照搬照抄，只有自主創(chuàng)新而不是簡(jiǎn)單模仿，我們才能追趕先進(jìn)水平。如果方向正確、措施得當(dāng)，時(shí)間不會(huì)很久遠(yuǎn)。

玉米界有一種觀點(diǎn)，認(rèn)為我國(guó)與美國(guó)的土質(zhì)不一樣、氣候不一樣等，雖然是客觀現(xiàn)象，但言外之意是永遠(yuǎn)達(dá)不到美國(guó)的生產(chǎn)力水平，更超不過(guò)美國(guó)。這是拒絕學(xué)習(xí)先進(jìn)理論和技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)主義借口。

我們還沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)中國(guó)玉米產(chǎn)區(qū)的生態(tài)環(huán)境特征，還沒(méi)有找到適合中國(guó)的更好的育種技術(shù)路線和種質(zhì)創(chuàng)新途徑，還沒(méi)有找到更適合的生產(chǎn)管理（栽培）措施應(yīng)對(duì)各種災(zāi)害。玉米產(chǎn)量的第二個(gè)來(lái)源，現(xiàn)在國(guó)外只是剛開(kāi)始做外圍研究，處于知識(shí)積累的起步階段；我們剛開(kāi)始研究籽粒灌漿，但這不是最終目標(biāo)，只是剛開(kāi)始建立試驗(yàn)技術(shù)和積累數(shù)據(jù)，道路還很漫長(zhǎng)，需要青年科技人員用畢生精力去研究它。