冷燕 馬曉薇 陳光 任鶴 李翔

（1. 玉米等作物種質(zhì)創(chuàng)新及分子育種全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 4300732；2. 國家玉米種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 102206）

一個世紀(jì)以來，農(nóng)作物高產(chǎn)競賽在一些國家取得了顯著的成果。如美國的玉米和小麥高產(chǎn)競賽、澳大利亞的小麥高產(chǎn)競賽、巴西的大豆高產(chǎn)競賽［1]。其中最為著名的是由美國國家玉米種植者協(xié)會（national corn growers association, NCGA）舉辦的全美玉米高產(chǎn)競賽（national corn yield contest, NCYC），多次創(chuàng)造了世界玉米高產(chǎn)紀(jì)錄［2]。世界上的成功經(jīng)驗(yàn)表明，農(nóng)作物高產(chǎn)競賽的開展有效地促進(jìn)了作物栽培技術(shù)進(jìn)步、品種發(fā)展應(yīng)用和產(chǎn)量提升，是品種迭代更新和糧食增產(chǎn)豐收的有效途徑之一。

“五谷者，萬民之命，國之重寶”。糧食生產(chǎn)是安天下、穩(wěn)民心的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。在我國加快構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主，國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展形勢下，我國糧食安全及重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給面臨諸多挑戰(zhàn)。玉米作為我國產(chǎn)量最大、種植面積最廣的糧食作物，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為保障國家糧食安全的重要基礎(chǔ)?！叭ψズ眉Z食生產(chǎn)，實(shí)施新一輪千億斤糧食產(chǎn)能提升行動，啟動玉米單產(chǎn)提升工程”“深入實(shí)施種業(yè)振興行動，加快玉米生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐”寫進(jìn)2023年2月的中央一號文件。本文在分析了國內(nèi)外玉米高產(chǎn)競賽的發(fā)展歷程及成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了玉米單產(chǎn)提升，提質(zhì)增效的新模式，以期助力種業(yè)振興發(fā)展。

1 國際農(nóng)作物高產(chǎn)競賽的發(fā)展歷程

農(nóng)作物高產(chǎn)競賽在不同國家和地區(qū)有著豐富的發(fā)展歷史。最早可以追溯到20世紀(jì)初。縱觀而來，分為以下3個階段（圖1）。

圖1 國際農(nóng)作物高產(chǎn)競賽發(fā)展歷程Fig. 1 Development history of international crop high yield contest

早期階段（20世紀(jì)初至20世紀(jì)50年代）。在20世紀(jì)初期，一些國家如美國、加拿大、澳大利亞等率先開展了農(nóng)作物高產(chǎn)競賽。這一階段的高產(chǎn)競賽對象主要集中在小麥、玉米等主要糧食作物上。高產(chǎn)競賽中育種改良和栽培管理模式的創(chuàng)新，促使一些國家的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有了較大的增長。

中期階段（20世紀(jì)60年代至80年代）。這一階段，包括中國在內(nèi)的很多亞洲和非洲國家也開始了不同作物的高產(chǎn)競賽。1963年，北京市啟動“百萬畝小麥畝產(chǎn)300斤”的科技攻關(guān)。1980年，中國山西省陽泉市盂縣農(nóng)業(yè)局舉辦了本縣玉米高產(chǎn)競賽［3]。除主要糧食作物外，高產(chǎn)競賽也在諸如大豆、棉花、蔬菜和水果等作物中實(shí)施。這一階段高產(chǎn)競賽中技術(shù)創(chuàng)新、育種改良和栽培管理模式創(chuàng)新對提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量有很大的促進(jìn)和提升作用。不僅如此，高產(chǎn)競賽的推廣和發(fā)展也促進(jìn)了各國之間的技術(shù)交流和合作。

現(xiàn)代階段（20世紀(jì)90年代至今）。從20世紀(jì)90年代開始，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和全球化的趨勢，高產(chǎn)競賽進(jìn)入了現(xiàn)代階段?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)如基因改良、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和數(shù)字農(nóng)業(yè)等得到廣泛應(yīng)用，為高產(chǎn)競賽提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

NCGA舉辦美國玉米高產(chǎn)競賽的目的在于通過玉米高產(chǎn)來體現(xiàn)玉米生產(chǎn)可持續(xù)的創(chuàng)新管理實(shí)踐，繼而推動全美玉米生產(chǎn)發(fā)展［7]。競賽參賽人數(shù)從1965年的幾十人發(fā)展到近5年的6000-8000人（表1），參賽州數(shù)量達(dá)到45個以上。其中，2014年創(chuàng)造參賽最高人數(shù)紀(jì)錄，高達(dá)8129人［8]。2019年創(chuàng)造了38647.20 kg/hm2的玉米最高產(chǎn)世界紀(jì)錄（圖2）［9]。

表1 2018-2022年美國高產(chǎn)競賽參賽人和州數(shù)量統(tǒng)計(jì)Table 1 Participants and number of participating states in NCYC from 2018 to 2022

圖2 美國玉米全國平均單產(chǎn)與高產(chǎn)競賽單產(chǎn)比較Fig. 2 Comparison between the national average yield and the yield from the national maize yield contest

根據(jù)競賽官網(wǎng)中《參賽及收獲規(guī)則》（Entry and Harvest Rules），競賽分為9組，A為傳統(tǒng)非灌溉組、B為傳統(tǒng)非灌溉（玉米帶）組、C為免耕非灌溉組、D為免耕非灌溉（玉米帶）組、E為條播/起壟非灌溉組、F為條播/起壟非灌溉（玉米帶）組、G為免耕灌溉組、H為條播/起壟灌溉組、I為傳統(tǒng)灌溉組。競賽組別在不同時(shí)期根據(jù)具體情況會有調(diào)整。規(guī)則要求參賽地塊必須是至少為10英畝（約4 hm2）的連續(xù)地塊，并且種植的種子必須是當(dāng)前已商業(yè)化銷售的品種。參賽者自行實(shí)施耕種和記錄，收獲期申請測產(chǎn)。每組評選前3名給予獎金鼓勵。

縱觀美國玉米高產(chǎn)競賽舉辦幾十年，以下幾大因素影響深遠(yuǎn)：

首先，相對成熟的運(yùn)行機(jī)制是保障該活動持續(xù)開展的重要基礎(chǔ)?；顒映晒εe辦58年，并且參賽人數(shù)逐漸增加表明了參賽規(guī)則及運(yùn)行機(jī)制得到了參賽者和公眾的普遍認(rèn)可。這樣的運(yùn)行機(jī)制，有利于參賽者各施所長。通過高產(chǎn)競賽這一平臺，來自全美的玉米種植農(nóng)場結(jié)合種植條件及經(jīng)驗(yàn)量身定制最優(yōu)種植方案，選用優(yōu)良品種、采用精細(xì)化田間管理手段，制定玉米生產(chǎn)最佳種植方案，以期在高產(chǎn)競爭中取得好成績。來自弗吉尼亞州的David Hula曾分別在2013年、2019年、2021年3次創(chuàng)造年度全美玉米高產(chǎn)競賽紀(jì)錄。

其次，玉米轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合，是提升美國玉米高產(chǎn)競賽產(chǎn)量水平的關(guān)鍵因素。Pioneer、Dekalb、Agrigold三大公司品種一直以來是高產(chǎn)競賽主要參與品種。近年來參賽品種占比穩(wěn)定在70%以上，品種試驗(yàn)田塊占用頻率超過80%（表2）。在2009年，高產(chǎn)競賽中轉(zhuǎn)基因玉米品種的應(yīng)用比例已超過85%。2019年進(jìn)一步增加到92%，顯著提高了玉米品種的綜合抗性，提升單產(chǎn)水平。

表2 2019-2021年參賽品種情況Table 2 Overview of participating varieties in NCYC for 2019 to 2021

最后，歷年開展的玉米高產(chǎn)競賽對玉米產(chǎn)量的提升起著綜合且深遠(yuǎn)的推動作用，兩者相互促進(jìn)［7,10]。

2 中國玉米高產(chǎn)競賽

中國的農(nóng)作物高產(chǎn)競賽從20世紀(jì)80年代初得以發(fā)展。1987年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（原農(nóng)牧漁業(yè)部）在全國啟動了“豐收計(jì)劃”，設(shè)立“豐收獎”，以推動大面積、大范圍采用新技術(shù)，創(chuàng)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)豐收競賽，并要求各地配合因地制宜開展各種促進(jìn)增產(chǎn)增收的競賽活動。這一獎項(xiàng)沿用至今，報(bào)評對象以從事品種選育和推廣的企事業(yè)科研工作者為主。

20世紀(jì)90年代末到2005年，各地方政府積極開展玉米高產(chǎn)創(chuàng)建活動［11]，發(fā)掘了一批玉米高產(chǎn)品種。2005年，掖單13創(chuàng)造了畝產(chǎn)1402.8 kg的中國夏玉米高產(chǎn)紀(jì)錄。2006年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部全面啟動糧食綜合生產(chǎn)能力增強(qiáng)行動，開展水稻、小麥、玉米、大豆和雜糧優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)創(chuàng)建，2007年舉辦了“玉米品種高產(chǎn)競賽活動”。這也是新中國成立以來首次就某一個作物品種開展的全國性高產(chǎn)競賽活動。高產(chǎn)創(chuàng)建活動先后在一畝、十畝、百畝、千畝和萬畝規(guī)模上進(jìn)行，對于品種發(fā)展和技術(shù)集成有了較大的示范和推動作用，帶動了我國農(nóng)作物產(chǎn)量上一個新臺階。

在確定扭矩限制器打滑扭矩時(shí)，需要核對機(jī)組的扭矩疲勞載荷譜，保證打滑扭矩設(shè)定值大于扭矩疲勞載荷譜中的最大值。根據(jù)風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般打滑扭矩設(shè)定值為齒輪箱輸出額定扭矩的1.5～1.8倍左右。

自2018年起，中國種子協(xié)會連續(xù)5年舉辦了全國性的尋找玉米高產(chǎn)品種的活動?；顒右浴皩ふ乙慌m應(yīng)性廣、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的玉米品種，推出一批高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉米品種”為目標(biāo)，在東華北春播區(qū)、黃淮海夏播區(qū)、西北區(qū)玉米三大主產(chǎn)區(qū)開展。由中國種子協(xié)會主辦，協(xié)會會員單位自主申報(bào)參賽，收獲期按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部高產(chǎn)創(chuàng)建的驗(yàn)收測產(chǎn)方法，由專家組通過公開、公正、科學(xué)的方法實(shí)收或測產(chǎn)，對每個主產(chǎn)區(qū)組別選出排名前十位的高產(chǎn)品種，將其產(chǎn)量結(jié)果和栽培管理措施進(jìn)行對外公布及宣傳。參賽品種必須是已審定品種，種植面積要求參選單一品種必須連片種植，東華北春播區(qū)、西北區(qū)不少于100畝，黃淮海夏播區(qū)不少于50畝，不限水肥條件。

從2018-2022年活動情況來看（表3），尋找玉米高產(chǎn)品種活動參試企業(yè)數(shù)量在8-14家，參試品種數(shù)量維持在22個上下，企業(yè)參與度與品種參與度有待擴(kuò)大。

表3 尋找玉米高產(chǎn)品種活動參賽品種及最高單產(chǎn)統(tǒng)計(jì)表Table 3 Participating varieties and highest yields statistics in searching for high-yield maize varieties contests

除政府和行業(yè)協(xié)會組織的作物高產(chǎn)競賽外，也有企業(yè)和科研單位自主開展的高產(chǎn)競賽活動。如李登海先生自1972年發(fā)起玉米高產(chǎn)攻關(guān)［10]；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所栽培與生理創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)自2004年開始，在全國玉米主產(chǎn)區(qū)開展高產(chǎn)研究，探索我國玉米高產(chǎn)的潛力［7]。并于2020年9月，在新建奇臺總場的玉米示范田創(chuàng)造了24948.75 kg/hm2的玉米單產(chǎn)新紀(jì)錄。

中國的系列高產(chǎn)競賽各有特點(diǎn)（表4）。每一種活動的開展對發(fā)現(xiàn)優(yōu)良品種，展示良種在增產(chǎn)增收中的作用以及品種發(fā)展和技術(shù)集成有著很大的示范和推動作用，在不同時(shí)期帶動了我國農(nóng)作物產(chǎn)量上了新臺階。近十年來，中國玉米平均單產(chǎn)水平呈緩慢上升趨勢，但也僅為玉米高產(chǎn)國家如美國平均單產(chǎn)水平的60%左右。有連續(xù)數(shù)據(jù)記錄的“尋找玉米高產(chǎn)品種活動”中，不同年度最高單產(chǎn)水平起伏較大，與美國玉米高產(chǎn)競賽最高單產(chǎn)有30%-50%的差距（表5）。連續(xù)5年的測產(chǎn)結(jié)果顯示，中國系列競賽活動中最高單產(chǎn)是中國平均單產(chǎn)的3倍左右（圖3）。由此可見,我國玉米單產(chǎn)還有很大的產(chǎn)量提升潛力。

表4 中國作物高產(chǎn)競賽的發(fā)展歷程Table 4 Development history of crop high-yield contest in China

表5 中美近10年平均單產(chǎn)及高產(chǎn)競賽單產(chǎn)產(chǎn)量比較Table 5 Comparison of the average yields and yields in high-yield contests between China and the United States in the pastdecade

圖3 中國高產(chǎn)競賽最高單產(chǎn)與全國平均單產(chǎn)產(chǎn)量比較Fig. 3 Comparison between the highest yield in Chinas high-yield contest and the national average yield

3 玉米高產(chǎn)競賽模式創(chuàng)新

為系統(tǒng)性提升我國玉米高產(chǎn)潛力，國家玉米種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心（以下簡稱“玉米國創(chuàng)中心”）提出了“玉米高產(chǎn)提振行動計(jì)劃”，支撐我國玉米單產(chǎn)的高水平提升。

玉米國創(chuàng)中心是由科技部2021年批復(fù)的、首批農(nóng)業(yè)領(lǐng)域國家級技術(shù)創(chuàng)新中心之一，以玉米高產(chǎn)為技術(shù)攻關(guān)核心方向。“玉米高產(chǎn)提振行動計(jì)劃”面向全行業(yè)，以發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)品種、創(chuàng)建高產(chǎn)方案為核心，從高產(chǎn)理論、高產(chǎn)基因到高產(chǎn)品種及其綜合解決方案的全種植鏈的玉米高產(chǎn)競賽組合。競賽內(nèi)容包括高產(chǎn)理論評選、高產(chǎn)品種篩選、高產(chǎn)方案創(chuàng)建和高產(chǎn)競賽推廣4個環(huán)節(jié)（圖4）。

圖4 玉米國創(chuàng)中心高產(chǎn)競賽模式Fig. 4 High-yield contest model in the National Center of Technology Innovation Center for Maize

（1）高產(chǎn)理論研究評選，針對理論研究，評選與高產(chǎn)理論研究、高產(chǎn)基因發(fā)掘相關(guān)的優(yōu)秀論文，獎勵原創(chuàng)高產(chǎn)理論研究，支持加速理論研究成果轉(zhuǎn)化。

（2）高產(chǎn)品種篩選，玉米國創(chuàng)中心聯(lián)合國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等，面向行業(yè)，針對區(qū)試2年以上且未開發(fā)新組合，開展新組合篩選試驗(yàn)，加速新一代高產(chǎn)品種脫穎而出。

（3）高產(chǎn)方案創(chuàng)建，針對新審定品種，玉米國創(chuàng)中心聯(lián)合國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系在指定區(qū)域和地點(diǎn)開展大面積試驗(yàn)示范，探索高產(chǎn)配套栽培管理技術(shù)，讓好品種發(fā)揮出最大增產(chǎn)潛力。每年收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，開展統(tǒng)計(jì)分析，探索高產(chǎn)形成理論，形成行業(yè)公開性報(bào)告；逐步建立產(chǎn)量相關(guān)數(shù)據(jù)庫，為玉米種業(yè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。

（4）定向大面積高產(chǎn)邀請賽，面向社會邀請合作社、種植大戶、種業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)企業(yè)等具有千畝、萬畝推廣能力的組織和個人參賽。參賽實(shí)行過程自管、結(jié)果共測，激勵單產(chǎn)提升，關(guān)注投產(chǎn)效率和環(huán)?？沙掷m(xù)的最優(yōu)種植方案，起到高產(chǎn)增效示范宣傳作用。并選出最高產(chǎn)量獎、最高種植收益獎和綠色模式獎，與優(yōu)秀論文同時(shí)獎勵并向行業(yè)發(fā)布。

玉米國創(chuàng)中心這套高產(chǎn)競賽組合拳立足當(dāng)前，力爭對我國玉米高產(chǎn)競賽創(chuàng)新鏈布局不系統(tǒng)、高產(chǎn)創(chuàng)建模式推廣性不強(qiáng)、大面積高產(chǎn)競賽缺失3個主要方向進(jìn)行改進(jìn)，以“良種+良法”為核心要義深入挖掘品種潛力，彌合區(qū)域、條件、資源差異，發(fā)展高產(chǎn)基因+品種的生物育種創(chuàng)新鏈和可復(fù)制的高產(chǎn)技術(shù)推廣鏈，貫通從小面積試驗(yàn)到大面積應(yīng)用的增長鏈，打造增產(chǎn)創(chuàng)建和競賽模式創(chuàng)新雙輪驅(qū)動的玉米高產(chǎn)競賽，實(shí)現(xiàn)玉米單產(chǎn)提升，助力種業(yè)振興。

4 總結(jié)與展望

打造中國式玉米高產(chǎn)競賽，需要在本國的實(shí)際情況和現(xiàn)存問題基礎(chǔ)上，借鑒現(xiàn)有的成功經(jīng)驗(yàn)和模式，尋求中國式解決途徑。

中美高產(chǎn)競賽，從競賽運(yùn)行機(jī)制來講，美國玉米高產(chǎn)競賽承辦主體為全國性玉米種植協(xié)會，代表著全國的玉米種植者，具有強(qiáng)大的號召力，能夠帶動全國玉米種植者積極性，促進(jìn)競賽規(guī)模不斷擴(kuò)大。而中國的玉米高產(chǎn)競賽多由政府發(fā)起，地方政府協(xié)同響應(yīng)，在運(yùn)行機(jī)制和賽制規(guī)模方面尚不完善。近年也有種子協(xié)會等主體單獨(dú)發(fā)起，均收獲一定成效，但在距離取得巨大成效及長期運(yùn)行仍需不斷實(shí)踐和改進(jìn)。

在品種及種植技術(shù)方面，我國玉米育種技術(shù)與世界先進(jìn)水平存在一定差距，品種更新?lián)Q代仍然依賴國外種質(zhì)資源，原創(chuàng)性技術(shù)較少，理論研究尚未形成系統(tǒng)，導(dǎo)致玉米品種遲滯，模仿、跟隨式育種成風(fēng)。客觀條件方面，與美國相比，我國在玉米種植產(chǎn)區(qū)自然條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)政策規(guī)模、科技投入和制度保障等方面均存在差異。

回顧我國玉米高產(chǎn)競賽發(fā)展史，有3個尚待優(yōu)化的方向：

一是，創(chuàng)新鏈系統(tǒng)性布局仍有待加強(qiáng)。我國有大量關(guān)于玉米高產(chǎn)理論、高產(chǎn)基因的研究，但與高產(chǎn)品種篩選之間脫節(jié)情況突出，按照創(chuàng)新鏈一體化考慮高產(chǎn)理論、高產(chǎn)基因、高產(chǎn)品種的高產(chǎn)競賽尚未有成形案例。

二是，高產(chǎn)創(chuàng)建的可復(fù)制性、可推廣性仍有待加強(qiáng)。多年來高產(chǎn)競賽、高產(chǎn)創(chuàng)建所形成的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?、?shù)據(jù)積累等多數(shù)仍然停留在學(xué)術(shù)界，真正向企業(yè)、向種植者可公開、可應(yīng)用的成套技術(shù)、成型模式仍顯著不足。

三是，大面積高產(chǎn)競賽缺失。目前國內(nèi)主流的高產(chǎn)競賽均集中在數(shù)十畝或者百畝的面積開展，更大面積，如千畝、萬畝的高產(chǎn)競賽沒有系統(tǒng)性地組織和開展。這也是造成小面積高產(chǎn)競賽數(shù)據(jù)與大面積生產(chǎn)應(yīng)用數(shù)據(jù)不匹配的主要原因之一。

綜上所述，我國玉米實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)提升任重而道遠(yuǎn)。玉米國創(chuàng)中心提出的高產(chǎn)競賽在系統(tǒng)性總結(jié)國內(nèi)外玉米高產(chǎn)競賽成功經(jīng)驗(yàn)和不足之處的基礎(chǔ)上，將持續(xù)推進(jìn)“品牌化”“全鏈條”“重應(yīng)用”三大目標(biāo)，為中國玉米貢獻(xiàn)高產(chǎn)綜合解決方案。首先，對標(biāo)美國NCGA高產(chǎn)競賽，持續(xù)性聯(lián)合國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、先正達(dá)集團(tuán)中國MAP與數(shù)字農(nóng)業(yè)業(yè)務(wù)等行業(yè)優(yōu)勢產(chǎn)學(xué)研單位，打造中國行業(yè)高產(chǎn)競賽的優(yōu)質(zhì)品牌；其次，全面開展全鏈條布局，將高產(chǎn)理論、高產(chǎn)基因、高產(chǎn)品種、高產(chǎn)技術(shù)等要素融合，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)全創(chuàng)新鏈的一體化設(shè)計(jì)和實(shí)踐；最后，將高產(chǎn)技術(shù)示范應(yīng)用作為核心目標(biāo)，形成面向企業(yè)、種植者的成套解決方案，開展大面積千畝、萬畝示范，將高產(chǎn)的各項(xiàng)研究成果真正落到生產(chǎn)實(shí)處。