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玉米霉变大数据指明育种新方向


□张世煌

2016年12月上旬,国家玉米产业技术体系在东北和黄淮海两个地区调研玉米籽粒霉变率,共调查150个县2000余农户,获得上万个样本数据。专家提出:关注东北和黄淮海地区玉米籽粒霉变,提出应对策略,促进育种技术升级,才能推动种业管理制度的改革与创新,也会为跨学科解决玉米穗粒腐和霉变防控难题指明方向。

“矮早密”适应全程机械化

中国玉米产业正在从高成本、高产出和高库存向降低成本、维持合理产能和可持续发展方向转型。玉米生产全程机械化、机械收获籽粒或果穗,将成为降低生产成本和提高劳动生产效率的关键环节。今后,玉米育种和生产技术的中长期目标将是机械收获籽粒后免烘干脱水环节,帮助农民实现地头售粮,大幅降低生产成本,增加农民收益。

中国玉米育种和生产经历了一个马鞍形的演变过程,从上世纪70年代以前较早熟品种,向晚熟稀植型品种演变,经过三十多年,形成特有的“高大晚稀”(高秆、大穗、晚熟、稀植)的育种方向与技术风格。“高大晚稀”品种很难继续提高产量潜力。美国上世纪60年代以前也种植高秆大穗和稀植型品种,但没有从早熟向晚熟、从合理密植向稀植的技术倒退过程。2000年以后,中国才艰难地启动了从“高大晚稀”向“矮早密”现代育种方向的回归。

在计划经济体制下,育种和生产系统都格外重视单株生产力、重视基于特殊配合力的杂种优势,忽视了群体产能、抗逆性和一般配合力对产量的主导贡献,导致许多新品种抗逆性不强、适应性较差,尤其不适宜机械收获。

籽粒破损霉菌易侵染

机收玉米果穗两个环节可能造成籽粒破碎:一是摘穗时,拉茎辊快速向下拉秸秆,果穗撞到摘穗板上的冲击力形成了摘穗板对果穗的反作用力,这个反作用力可能造成籽粒撞击破碎;二是果穗剥皮时,剥皮辊高速转动对果穗上的籽粒有直接作用力,可能造成籽粒剪切破碎。此外,当籽粒含水量较高时,脱粒部件会对籽粒造成更大的破坏。

玉米生理成熟时籽粒含水量约35%,高于35%表明籽粒未成熟。成熟的玉米,若籽粒含水量超过25%,则无法承受机械收获的冲击力和剪切力,即使摘果穗也会损伤籽粒,易造成籽粒霉变,降低商品品质。东北地区玉米收获时含水量通常在35%以上,某些品种在个别年份甚至高达43%以上。正是基于此,国家玉米品种审定标准中把东华北玉米机收的适宜含水量定在25%以下,黄淮海地区暂定为28%以下。这是现阶段的最低标准,凡是高于这个含水量的品种,机械收获都会严重破坏籽粒的完整性。

据跨国公司的信息,玉米籽粒含水量在18%以上、环境温度25~37℃、湿度大于80%,最适合黄曲霉菌繁衍,容易产生黄曲霉毒素。所以,玉米收获时含水量高于18%很不安全,也不宜机械收获。当然,含水量较高不一定产生毒素,前提条件是有病原菌存在,籽粒破碎增加了霉菌扩散感染的机会。

当前农户储存玉米的条件简陋,破损的带菌籽粒容易引起病原菌感染和扩散,即引起籽粒霉变。表面看,是机械收获引起霉变加剧,但本质上是品种生育期太长,成熟时籽粒含水量过高,机械收获加重了籽粒破损。

解决籽粒霉变育种先行

玉米籽粒含水量高,降低了农民的收益。玉米收获时含水量较高,需要烘干入库,成本增加。2016年玉米价格大幅降低,许多农民等到田间籽粒含水量降到17%以下才收获,冬收玉米的含水量可低至14%~15%。降低含水量,是育种必须调整的方向。

解决玉米籽粒霉变,首先要从育种入手。即缩短生育期,使用籽粒灌浆快、脱水速度快和较早熟的种质。当前的难题是:中国从较早熟品种演变成晚熟品种,许多品种在初霜来临时不能正常成熟。现在回归较早熟的育种方向,就必须克服思维障碍与管理障碍,进行育种技术和品种管理创新。


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