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黄淮海地区探索玉米品种“1+1”种植模式
来源:中国农业新闻网-农民日报   日期:2018-01-17

  

  黄淮海地区探索玉米品种“1+1”种植模式

                                       ——两样种一起,优势能互补

 

  去年玉米收获的时候,山东省高唐县南镇村农民唐书旺很是高兴,相比于其他村民的玉米由于前期高温干旱后期阴雨寡照导致果穗发育异常进而造成减产的不利局面,他种植的玉米依旧获得了丰收。“没想到玉米品种还大有学问,两个品种种在一起,效果真是不一样。”唐书旺说。

  唐书旺的变化,得益于山东登海道吉种业面向当地农民推广的“1+1高产栽培方式”。“我们将两个品种打包卖给农民,农民同时种下去,能够获得比单一种植高得多的产量。”山东登海道吉种业有限公司总经理周伟告诉记者。

  周伟所说的“1+1模式”,其实是源自于河南农业大学教授李潮海和他的团队针对黄淮海区域玉米病害特点而研发的互补增抗减灾技术。

  1、“跳跃式灾情”成为玉米最大杀手

  “气候灾害一年一个样,选起品种来很费劲”,这是黄淮海区域农民面临的普遍问题。

  作为我国的玉米主产区之一,近年来,伴随着全球性的气候变化,黄淮海的玉米连年经受考验。

  一些数据可以直观说明。在初夏旱的年际变化方面,从上个世纪50年代起,初夏旱发生概率平均每年升高0.2个百分点左右,呈波动上升的趋势,与此同时,初夏旱的发生面积也逐年扩大。伏旱的变化情况也同样如此,并且发生概率每年升高的幅度比初夏旱还要高,达到0.4个百分点。

  相比于旱情的逐年变化,寡照的影响则要更加凶猛。2003年,寡照的发生概率高达97.3%,黄淮海的全部区域几乎都收到了影响。“在上个世纪50年代,寡照还属于极其偶发的灾害,但80年代后,随着全球气候变暖,空气中气溶胶等颗粒物逐年增多,太阳辐射量下降,寡照的发生率直线走高。”李潮海介绍。

  灾害频发,尽管对农作物的生长带来了不利影响,但对于在品种抗逆性选育上已经取得一定技术优势的我国玉米育种来说,解决玉米耐高温或者耐寡照的问题并不是难事。然而,黄淮海地区的难点可不仅仅是灾害频发。

  2013年,黄淮南部遭遇70年不遇的高温干旱叠加灾害,部分品种出现较为严重的雌雄穗异常;2014年,又是在黄淮南部,前期干旱后期阴雨寡照的“跳跃式灾情”又导致青枯病全面爆发;2015年,突如其来的台风天气则造成了往年少见的南方锈病在黄淮地区流行起来;2016年的高温热害导致了部分玉米品种结实率严重下降;去年,再次出现了“跳跃式灾情”,部分品种的穗数、穗粒数、千粒重等指标更是全面下降。

  “实际上,多种不同类型的气候灾害轮流发生,才是制约黄淮海玉米生产的最主要问题。”在中国农科院作物科学研究所研究员李少昆看来,无论单一品种的抗高温或抗寡照性再强,也无法适应多种灾害的“轮番轰炸”。

  这一系列特点从黄淮海区域的玉米品种发展进程上就可以得到印证:最开始,来自美国的“先玉335”因其较好的产量表现获得了市场欢迎,但由于在抗逆性上难以适应黄淮海区域的极端天气,因此本土品种“郑单958”渐渐获得了优势。但是,即便是“生于”黄淮海的“郑单958”,应对起近些年频繁切换的生物逆境,也有些力不从心。

  例如,在市场上诸多的品种中,偏先玉335类型在遭遇高温热害后容易出现较多半裸穗现象,而偏郑单958类型在降雨量偏多的年份则会出现鸡头穗(小穗)的问题。“可以说,无论哪种类型或者衍生品种,最多只能应对一两种病害,在现有的育种手段上,还没有抵御全面生物逆境的能力。”李潮海表示。

  2、互补原理让品种抗性“1+1>2”

  既然品种抗性有局限,栽培管理上是否有提升空间?“从目前的情况看,如果采取超高产栽培方式,尚且能够缓解灾害的影响,但这种超高产栽培成本过高,投入到大田生产中并不现实。”李潮海说。其实不仅仅是农民生产达不到要求,就拿河南农业大学自己的试验田来说,很多地块的受灾情况也不容乐观。

  现有的办法解决不了问题,但农民等不起,黄淮海区域的粮食安全更等不起。还有没有其他的解决方案?

  “多年的育种工作总结出来的经验让我们认识到,必须研究品种与品种之间的优势互补现象。”李潮海告诉记者。

  在实践摸索中,李潮海和他的团队发现,如果将两个抗性不同的品种以间混的方式进行种植,那么两个品种除了能够发挥出自身的抗性外,还能够“获得”对方的抗性,共同抵御逆境。

  2011年,在河南新乡的试验田里,“登海662”和“浚单20”的互补种植方式就已经获得了成功。单独种植的“浚单20”,出现了大面积的倒伏,而间混作之后,“浚单20”的倒伏情况大大改善,同时“登海662”也表现出了抗小斑病等“浚单20”的抗性特点。

  “之所以出现互补的现象,是因为品种间存在的密度效应和阻挡效应。”李潮海解释了不同品种抗性互补的原理:“‘叶片挥发物’在其中起到了重要作用,对于间混种之后的品种来说,由于已经有了其他品种作为‘屏障’,相当于玉米生长的环境得到了净化,病害被阻挡或稀释了,另一品种的抗性也就随之提高。”

  除了简单的阻挡,在品种之间,还存在着诱导效应。“通过研究后发现,在进行间混作之后,易感病品种的叶片挥发性物质组分发生了改变,诱导易感病品种的抗病代谢酶活性增强,进而增强品种抗性。”李潮海介绍。

  抗性互补还仅仅是不同品种间混作的优势基础之一,此外,育性互补也发挥了很大作用。“不同玉米品种的雌雄穗发育和授粉结实能力对灾害的反应存在很大差异,利用这种差异进行间混作,可以缓解产量损失,提高玉米的稳产性。”李潮海说。

  在品种选育的过程中,杂交的优势十分明显,实际上,在种植过程中,杂种优势也同样存在。“不同品种间作后,花粉会相互传播,如果组配得当,粒重比自交粒要提高5%以上。”在李潮海看来,种植过程中的杂种优势,可以轻松实现“小粒变大粒、小穗变大穗”。

  “通过构建品种复合群体来提高抗性,解决品种缺陷,发挥品种优势,这个对于任何一个育种单位来说都要更容易、更有效。”李少昆表示。

  3、组配、机播和包装巧妙应对保推广

  “按照‘互补增抗’的原理,我们面向山东省推出了由‘登海701’和‘登海662’组成的‘道吉1+1’产品,农民种下去后,可以获得‘1+1>2’的效果。”周伟表示。

  不过,要想真正实现“1+1>2”,还有一系列现实问题必须解决。

  “如果两个品种熟期不一样,收获怎么办?”“可以自己找两个品种混种在一起吗?”“如何操作,是随便撒种子还是按照一定的步骤来?”……在推广过程中,登海道吉经常会收到来自农民的一些疑惑。

  “在实践中挑选品种时,首先要保证两个品种都能够适应当地的生产环境,其次熟期必须一致,再者抗性必须有差异,不能够随便拿来就种。”李潮海给出了自己的建议。

  针对农民自己挑选品种存在困难的现实局面,登海道吉种业联合山东黎明种业、中农天泰种业等几家企业进行了一系列试点,希望提供给不同细分地区的农民更多选择。据了解,像“连胜15+连胜188”“天泰33+天泰55”“鲁单1108+鲁单999”等组合今年都取得了不错的试验效果。

  而在具体的操作方法上,李潮海给出了他所认为的适宜方式:抗性互补的品种间作时,高矮不同的采用2:4间作模式,株高相近的采用2:2间作模式或者进行混作;育性互补的品种,可以直接采用混作模式。

  “‘道吉1+1’不是随意的组配,而是选择了熟期接近、性状互补的姊妹系,这样更有利于规范化操作,发挥品种优势。”山东农业大学教授张吉旺说。

  张吉旺几年前在美国也曾见到过此类技术,在他看来,“1+1”模式要想成功应用于大田生产,机械化适配性的问题必须得到解决。

  “两个品种外形难免有差异,现有的播种机无法满足同时播种的需要,目前在试验中采用的都是人工点穴播种,费时费力。因此,必须针对‘1+1’模式研究相应的种子加工技术,让不同品种也能一次性机播。”张吉旺认为。

  除此之外,种子的包装也是个挑战。“由于间混作对比例的要求较高,因此必须保证农民拿到的是整体包装,而非将两个包装好的品种分散着直接拿给农民。”山东登海道吉种业有限公司技术负责人胡孟表示。

  过去,登海道吉采用的是将两个品种的红蓝粒种子放在一个包装袋内,但是新的种子包装规定出台后,已经不允许此类操作。因此,登海道吉只能将目光转向包装袋的密封方式上。

  “通过改造生产线,我们把两个品种的包装袋封口粘接在一起,这样既确保农民拿到的是配比好的种子,又保证每个品种有独立的包装和品种说明,符合管理规定。”胡孟介绍了登海道吉的解决方法。

  
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