陳應(yīng)志,武婷婷,白 巖,邱 強(qiáng),楊中路,程艷波,鮑志猛
(1.全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,北京 100125;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所,北京 100081;3.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所,吉林 公主嶺 136100;4.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所,武漢 430062;5.華南農(nóng)業(yè)大學(xué),廣州 510642)
大豆起源于中國,是中國最古老的作物之一。據(jù)馬育華(1983)認(rèn)為中國栽培大豆已有5 000多年的歷史。有文字記載,早在神農(nóng)時期(約公元前2550年),大豆就被作為“五谷”之一廣為種植?!对娊?jīng)·大雅·生民》中記載了周始祖后稷種植大豆的情形:“蓺之荏菽,荏菽旆旆”。“荏菽”即大豆。大豆具體起源于我國何地,目前學(xué)術(shù)界還沒有定論,有黃淮地區(qū)起源說、南方起源說、東北起源說、多中心起源說等。王金陵等(1974)在分析了中國南至湖南衡陽,北至黑龍江北部的野生大豆的光周期特性后,認(rèn)為我國長江流域及江南地區(qū)應(yīng)是大豆起源的中心。1959年,我國考古學(xué)家在山西侯馬縣發(fā)現(xiàn)大豆粒多顆,根據(jù)14C測定,距今已有2 300 a,系戰(zhàn)國時代遺物,黃色豆粒,百粒重約18~20 g。這是迄今為止世界上發(fā)現(xiàn)的最早的大豆出土文物。經(jīng)過長期的馴化過程,我國大豆生產(chǎn)形成了多種多樣的耕作制度,有一年一作、一年兩作、一年三作等,形成了春播大豆、夏播大豆和秋播大豆,在北回歸線以南的一些地區(qū)還有冬作大豆。
我國有組織地開展大豆品種選育最早可以追溯到1913年,當(dāng)年成立了公主嶺農(nóng)事試驗(yàn)場,收集地方品種,進(jìn)行鑒定和比較,1916年開展系統(tǒng)選種,于1923年育成黃寶珠,1929年育成紫花1號,1934年育成小金黃1號,1943年育成豐地黃等。1929年,公主嶺農(nóng)事試驗(yàn)場以黃寶珠作母本、金元作父本進(jìn)行雜交,于1935年育成我國最早的雜交品種滿倉金、滿地金和元寶金,是世界上首批采用雜交方法育成的大豆品種。1949年新中國成立后,大豆品種收集、良種評選、系統(tǒng)選育和雜交育種陸續(xù)展開。1956、1979和1990年,我國先后組織了3次全國范圍的大豆種質(zhì)資源收集,共收集和保存栽培大豆種質(zhì)資源23 587份。20世紀(jì)50年代前期,東北地區(qū)對之前選育的品種如黃寶珠、紫花4號、西比瓦、元寶金、滿倉金、小金黃1號、豐地黃、集體1號等通過區(qū)域試驗(yàn),確定增產(chǎn)效果而推廣,其中,推廣面積最大的是含油率達(dá)23%的滿倉金,種植范圍從黑龍江中南部一直擴(kuò)展到吉林大部,兩省最大種植面積達(dá)100萬hm2。
建國后,通過品種區(qū)試和審定工作,篩選了一批又一批大豆品種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用,各主要大豆產(chǎn)區(qū)已完成4~6次較大規(guī)模的品種更新?lián)Q代,每次品種更換都使大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)有穩(wěn)步的提高。我國大豆的單產(chǎn)水平由1949年的40.76 kg/667m2,增加到1980年代初的80 kg/667m2,2010年的120 kg/667m2,2020年的132 kg/667m2。
東北春大豆區(qū)是我國大豆主產(chǎn)區(qū),包括黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古東部地區(qū),而以松嫩平原、三江平原、遼河平原等最為集中。東北大豆品種的遺傳改良,總體上產(chǎn)量不斷提高,結(jié)莢習(xí)性從無限向亞有限性轉(zhuǎn)變,抗倒伏性增強(qiáng),抗大豆花葉病毒病和灰斑病能力提高,大豆外觀仍以種皮金黃光亮、臍色淺淡為主。
第1次品種更換從新中國成立后至1960年代前期。通過系統(tǒng)選育和雜交育種,育成以豐收2號、東農(nóng)4號、吉林3號為代表的大豆品種。東農(nóng)4號是由東北農(nóng)學(xué)院(現(xiàn)東北農(nóng)業(yè)大學(xué))選育而成,該品種株型收斂,主莖發(fā)達(dá),喜肥抗倒,適宜合理密植和機(jī)械化栽培,成熟期較滿倉金早,結(jié)莢密,產(chǎn)量高,籽粒性狀優(yōu)良。1959—1965年,累計推廣面積200多萬hm2。東農(nóng)4號的育成和推廣是大豆育種的里程碑,其表明品種間雜交育種是未來發(fā)展的主攻方向。吉林3號適應(yīng)性好,高抗食心蟲,曾引入河北作夏大豆種植,被當(dāng)作河北夏大豆區(qū)域試驗(yàn)對照品種。這批品種的推廣,解決了大豆倒伏問題,為機(jī)械收獲創(chuàng)造了條件。東農(nóng)4號、吉林3號榮獲全國科學(xué)大會獎。
第2次品種更換為1960年代后期至1970年代前期。此期,雜交育種成為大豆育種的主要手段,選育出以黑河3號、黑農(nóng)26、九農(nóng)9號、鐵豐18為代表的大豆品種。大豆品種的適應(yīng)性更強(qiáng),抗病性提高。鐵豐18既是遼寧主栽品種,也推廣至河北、山西、寧夏、甘肅以及云貴川地區(qū),種植范圍橫跨12個緯度,累計推廣200多萬hm2,增產(chǎn)大豆48萬t,榮獲國家科學(xué)技術(shù)發(fā)明一等獎。黑河3號由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黑河農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育成,該品種早熟,高產(chǎn),適應(yīng)性強(qiáng),1967—1983年累計推廣面積370多萬hm2,增產(chǎn)大豆80.5萬t,榮獲國家科學(xué)技術(shù)發(fā)明二等獎。
第3次品種更換為1970年代后期至1980年代前期。選育出以合豐25、吉林20、東農(nóng)36和遼豆3號為代表的的大豆品種。合豐25由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院合江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(現(xiàn)黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院)選育而成,該品種適宜種植區(qū)域覆蓋黑龍江、遼寧、內(nèi)蒙古、河北、新疆、云南等9個?。ㄗ灾螀^(qū)),年最大推廣面積100萬hm2,累計推廣面積1 200萬hm2,增產(chǎn)大豆263萬t,榮獲國家科技進(jìn)步三等獎、國家科學(xué)技術(shù)發(fā)明三等獎。超早熟品種東農(nóng)36的育成使我國大豆種植范圍向北推移了超過100 km。
第4次品種更換為1980年代后期至1990年代前期。選育出以合豐35、吉林30、遼豆10號為代表的大豆品種。合豐35由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院合江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所(現(xiàn)黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯分院)選育,該品種亞有限結(jié)莢習(xí)性,早熟,適應(yīng)性好,種植范圍包括黑龍江、內(nèi)蒙古、吉林、河北、遼寧、新疆、安徽、云南、浙江、江蘇、甘肅全國11個?。ㄗ灾螀^(qū)),累計推廣面積433.33萬hm2,創(chuàng)純社會效益28.4億元,榮獲國家科技進(jìn)步二等獎。吉林30豐產(chǎn)性、適應(yīng)性好,曾是國家區(qū)域試驗(yàn)北方春大豆中熟組對照品種。這一階段育成以墾農(nóng)4號、開育9號為代表的高油品種,以黑農(nóng)35、東農(nóng)42、通農(nóng)12為代表的高蛋白品種。
第5次品種更換為1990年代后期至2000年代中期。選育了以綏農(nóng)14、長農(nóng)13、遼豆11為代表的大豆品種。綏農(nóng)14由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院選育,因其豐產(chǎn)、適應(yīng)性好,在黑龍江、吉林大面積推廣,曾連續(xù)6 a成為推廣面積最大的品種,累計推廣面積404.69萬hm2,增產(chǎn)大豆106萬t,創(chuàng)社會效益22.5億元,榮獲黑龍江省政府科技進(jìn)步一等獎,2003年獲國家科技進(jìn)步二等獎。這一時期,育成的高油品種增多,包括合豐40、墾農(nóng)18、吉育47、鐵豐31、開育12等均屬于高油品種。
第6次品種更換為2000年代中期至今。選育了以黑河43、克山1號、東生7號為代表的大豆品種。黑河43由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黑河分院育成,該品種早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆、廣適,年最大推廣面積86.67萬hm2左右,累計推廣面積已超666.67萬hm2,推廣應(yīng)用超過15 a,從2016年至今一直是我國推廣面積最大的品種,榮獲黑龍江省科技進(jìn)步一等獎??松?號由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院選育而成,自2009年通過國家審定以來,在黑龍江省第三積溫帶下限和第四積溫帶、內(nèi)蒙古、吉林、新疆春大豆早熟區(qū)推廣種植,年最大種植面積32.8萬hm2,累計推廣面積133.33萬hm2,連續(xù)9 a位居黑龍江省推廣面積第二大品種。東生7號由中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所選育而成,該品種抗倒伏、抗病性強(qiáng),穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì),在不添加任何添加劑的情況下,豆制品色澤鮮亮、韌性充足,適合制作高端豆制品。累計推廣面積233.33萬hm2。
黃淮海夏大豆區(qū)是我國兩大大豆主產(chǎn)區(qū)之一,大豆栽培模式主要是黃淮海冬麥區(qū)麥后茬接種大豆,冬小麥播種前收獲夏大豆,區(qū)域涵蓋河北省石家莊、天津一線以南、山東省全部、河南省大部、江蘇安徽省淮河以北、山西省西南部、陜西省關(guān)中地區(qū)和甘肅省天水地區(qū),生育期90~110 d,南部長,北部短。1950—1960年代黃淮海夏大豆區(qū)基本上利用地方品種評選出來的品種,山東、江蘇選育出來的齊黃1號、莒選23、58-161等不僅在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用,還成為大豆育種的骨干親本。
第1次品種更換為1970年代初至1980年代初。選育了以徐豆1號、躍進(jìn)5號和文豐7號為代表的大豆品種。此期品種改良逐步替代了地方品種,選育的品種熟期提早,抗性增強(qiáng),其中躍進(jìn)5號由于適應(yīng)性廣,種植面積遍及山東、河南、安徽、江蘇、陜西等省,年種植面積最大達(dá)80萬hm2,累計種植面積超過500萬hm2,榮獲國家科學(xué)技術(shù)發(fā)明二等獎。
第2次品種更換為1980年代初至1990年代初。選育了以誘變30、魯豆4號、豫豆2號、冀豆7號為代表的大豆品種。此一時期,黃淮海地區(qū)大豆育種全面展開,改良品種已成為大豆生產(chǎn)主體。魯豆4號由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所選育而成,該品種的育成實(shí)現(xiàn)了黃淮海地區(qū)大豆品種早熟、高產(chǎn)、廣適應(yīng)性的突破,抗花葉病毒病、霜霉病、根腐病等多種大豆病害,夏播產(chǎn)量突破200 kg/667m2,適宜在黃淮海北片、中片和南片地區(qū)種植,年度最大推廣面積26.67多萬hm2,累計推廣面積超過266.67萬hm2,榮獲國家科技進(jìn)步二等獎。誘變30在河南、安徽、江蘇夏播,在北京、天津、河北春播,表現(xiàn)豐產(chǎn)、抗病、適應(yīng)性好,榮獲國家科學(xué)技術(shù)發(fā)明三等獎。
第3次品種更換為1990年代初至2000年代初。選育出以中豆19、豫豆8號、魯豆11和晉豆19為代表的大豆品種。此時期品種繼續(xù)表現(xiàn)早熟、豐產(chǎn)、抗病,而且蛋白質(zhì)含量有所提高,豫豆12的蛋白質(zhì)含量高達(dá)50.18%。中豆19由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所選育,該品種為早熟品種,有限結(jié)莢習(xí)性,在黃淮生育期100 d,根系發(fā)達(dá),喜肥水,抗倒伏,適宜在云南、貴州、鄂西(北)、陜南、甘肅東南部、河南中南部、江蘇和安徽淮北地區(qū)以及山東菏澤地區(qū)種植,累計推廣面積達(dá)233.33余萬hm2,榮獲國家科技進(jìn)步三等獎。
第4次品種更換為2000年代初至今。選育出以中黃13、齊黃34、冀豆12、豫豆22、鄭1307等為代表的大豆品種。中黃13由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所選育,具有廣適、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn),適宜在全國14個省份推廣種植,年最大種植面積79.73萬hm2,占黃淮海地區(qū)1/3,全國1/10,連續(xù)9 a位居全國大豆年種植面積首位,累計推廣面積800萬hm2,是21世紀(jì)推廣面積最大品種,榮獲國家科技進(jìn)步一等獎。齊黃34由山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所選育而成,該品種的育成實(shí)現(xiàn)了大豆品種高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、耐逆和適應(yīng)性的突破,種植區(qū)域橫跨20個緯度,累計推廣220萬hm2,以產(chǎn)量353.45 kg/667m2創(chuàng)全國夏大豆高產(chǎn)紀(jì)錄,高蛋白、高脂肪,抗花葉病毒病、霜霉病等6種主要病害,耐旱、耐澇、耐鹽堿,榮獲中國技術(shù)市場協(xié)會金橋獎項(xiàng)目一等獎。冀豆12蛋白質(zhì)含量超過46%,可溶性蛋白質(zhì)達(dá)40%,遠(yuǎn)高于國家可溶性蛋白一級標(biāo)準(zhǔn)(34%),近20 a一直是黃淮海夏大豆北片區(qū)試對照品種。
南方多熟制大豆產(chǎn)區(qū),包括長江流域春夏大豆區(qū)、熱帶亞熱帶大豆產(chǎn)區(qū),覆蓋江蘇、安徽淮河以南,河南、陜西兩省南部,湖北、浙江、湖南、四川、貴州、云南、江西、福建、廣東、廣西、海南等廣大地區(qū)。這一地區(qū)的大豆生產(chǎn)分散,研究力量薄弱,品種改良與更新速度緩慢。
1950年代至1970年代,主要以地方品種為主,如江西上饒大青絲、浙江蘭溪大青豆、福建古田豆、廣西宜山六月黃、四川自貢冬豆等。這些地方品種適應(yīng)性好,產(chǎn)量較高,但抗大豆花葉病毒病較差,易倒伏。這一時期,江蘇、湖北、湖南開始進(jìn)行品種改良,先后培育出南農(nóng)493-1、蘇豆1號、鄂豆2號、矮腳早、湘豆3號、湘豆4號等品種。矮腳早成為長江流域春大豆主栽品種,種植范圍遍及整個長江流域,面積最大時超過50萬hm2。
自1980年代,隨著國家對南方地區(qū)大豆科研隊(duì)伍的重視,南方地區(qū)大豆科研隊(duì)伍逐步完善,大豆育種工作得到快速發(fā)展,至1990年代末,選育出以浙春2號、鄂豆4號、莆豆8008、湘春豆10號、中豆8號、桂早1號、貢豆2號、川豆4號為代表的一批大豆品種。例如,浙春2號表現(xiàn)豐產(chǎn)、廣適應(yīng)性、高抗大豆花葉病毒病、耐酸鋁,榮獲國家科技進(jìn)步二等獎。此一時期,育成的品種既有春豆,又有夏豆、秋豆、冬豆,大豆品種呈現(xiàn)多樣性,注重品質(zhì),生育期提早,普遍表現(xiàn)抗大豆花葉病毒病。
進(jìn)入21世紀(jì),根據(jù)國家大豆品種區(qū)域試驗(yàn)精確度研究成果,結(jié)合南方大豆生產(chǎn)特點(diǎn),全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心將原有的南方春大豆品種區(qū)域試驗(yàn)組優(yōu)化為長江流域春大豆組、長江流域夏大豆組、西南山區(qū)春大豆組、熱帶亞熱帶地區(qū)春大豆組、熱帶亞熱帶地區(qū)夏大豆組,大大促進(jìn)了該區(qū)域大豆品種選育工作,選育出了一大批高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強(qiáng)的大豆品種。這一時期,僅國審品種就有83個,其中,2001—2010年先后審定品種42個,2011—2020年先后審定品種41個(見附表)。這一期間,國家還啟動了鮮食大豆品種區(qū)域試驗(yàn),截至目前,國家共審定推廣7個鮮食大豆品種,包括浙鮮豆2號、浙鮮豆4號、浙鮮豆5號、浙鮮84、撫鮮3號、衢鮮3號、奎鮮5號等,這些品種的種植區(qū)域遍布我國十多個省。
附表 2001—2020年南方多熟地區(qū)審定大豆品種
近年來,在國家轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)的推動下,大豆生物育種技術(shù)研究取得重要突破,培育出3個抗除草劑大豆品種(轉(zhuǎn)化事件)(SHZD32-01、DBN9004和中黃6106)獲得轉(zhuǎn)基因生物安全證書。這些新技術(shù)的研發(fā)與推廣應(yīng)用必將對大豆品種更新?lián)Q代起到助推作用。
與水稻、小麥、玉米等主要農(nóng)作物相比,我國大豆品種更新?lián)Q代的速度相對比較緩慢,其主要原因是種質(zhì)資源的深度挖掘不夠,優(yōu)異種質(zhì)資源創(chuàng)新乏力;育種技術(shù)還停留在傳統(tǒng)的雜交育種階段,生物育種技術(shù)實(shí)用化程度不高,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)設(shè)計育種還任重道遠(yuǎn)。隨著我國種業(yè)振興行動方案的深入實(shí)施,相信不久的將來,我國在大豆種質(zhì)資源收集整理和挖掘利用方面必將取得新進(jìn)展,在大豆生物育種技術(shù)和雜交優(yōu)勢利用技術(shù)的實(shí)用化應(yīng)用方面必將取得新突破,屆時大豆育種效率必將大大提高,突破性大豆品種選育推廣進(jìn)程和大豆品種更新?lián)Q代速率必將大大加快。