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中国小麦产业和科技进步
（1中国农业科学院作物科学研究所,北京100081；2江苏省里下河地区农业科学研究所,江苏扬州225007；
3山东农业大学农学院,山东泰安271018；4山东省农业科学院作物研究所,济南250100）
摘 要：文章总结分析了新中国成立以来中国小麦生产发展和品种选育与栽培技术研究的历史进程.
小麦生产发展分为4 个阶段,即1949—1957 年恢复性增长、1958—1978 年稳定增长、1979—1999 年单产快速增长和2000—2016 年产量质量同步提升.简要介绍了1949 年前的育种起步历史,1950 年以后小麦育种取得了巨大进展,经历了抗病稳产早熟、矮化抗倒高产和高产优质高效3 个阶段,矮秆基因和1B/1R易位系利用与株型改良起到关键作用,育成了碧蚂1 号、泰山4 号、扬麦158、豫麦21、济麦22 等突破性品种,主产麦区经历了8~9 次品种更新换代.黄淮麦区的矮秆高产育种和长江中下游麦区的抗赤霉病育种在国际上产生重要影响.概括了种质资源、远缘杂交、矮败小麦、品质改良、兼抗型成株抗性育种、基因组学等领域的新进展.小麦栽培研究经历了4 个阶段,20 世纪50 年代以合理密植为核心,20 世纪六七十年代重点研究不同麦区小麦生长发育规律与高产栽培历程,20 世纪80 年代提出了各主要麦区栽培技术模式包括精播高产、节水高产等技术,20 世纪90 年代以优质和信息技术应用为主.未来产业发展面临提升质量、降低成本和保护环境三大挑战,气候变化、病害加重、缺乏优质高效抗病品种制约生产发展,建议加强优质抗病高效品种选育与新技术应用研究,实现栽培研究与植保、土肥、农机等有机结合,以全面提高小麦产业的竞争力.
关键词：小麦；遗传改良；栽培；历史回顾
中图分类号：S512.1 文献标志码：A
Wheat Production and Technology Improvement in ChinaHe Zhonghu1, Zhuang Qiaosheng1, Cheng Shunhe2,Yu Zhenwen3, Zhao Zhendong4, Liu Xu1
(1Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100081, China;2Lixiahe Agricultural Research Institute of Jiangsu Province, Yangzhou 225007, Jiangsu, China;3Agronomy College, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong, China;4Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Science, Jinan 250100, Shandong, China)Abstract: The objective of this paper is to review the progress of wheat production, breeding, and cropmanagement in China from establishment of the People’s Republic of China in 1949 to present. Wheatproduction can be divided into four periods, recovery period from 1949 to 1957, stable increase from 1958 to1978, rapid increase from 1979 to 1999, and synchronized improvement of yield and quality from 2000 topresent. A brief summary was made in breeding activities before 1949. Significant progress was achieved invarietal development, and three periods were recognized, i.e., improving disease resistance, reducing plantheight and increasing yield potential, and improvement of yield, processing quality, and resource useefficiency. Utilization of dwarfing genes such as Rht1, Rht 2, Rht 8, and Rht 24, as well as 1B/1R translocation has made significant contributions to wheat improvement. Milestone varieties such as Bima 1, Taishan 4,Yangmai 158, Yumai 21, and Jinmai 22 he promoted 8-9 times varietal replacements. Progress in yieldimprovement in the Yellow and Huai Valley and improvement for scab resistance in the Yangtze Region areinternationally recognized. Other aspects include genetic resource collection, wide cross, utilization of Ms 2gene, quality improvement, adult plant resistance based on minor genes, and genomics. Four stages inimproving crop management are observed, i.e., management of planting density in 1950s, characterization ofwheat developmental stages and application in increasing yield performance in various regions in 1960s and1970s, establishment of crop cultivation models in various regions in 1980s, and improvement of processingquality and application of information technology in 1990s. Major challenges for wheat production in China inthe future include improving quality, reducing production costs, and protecting environment, while the majorconstrains are climate changes, increased occurrence of diseases, and needs of better varieties. Researchpriorities in the future include development of milestone varieties through application of new technologies,integration of crop management with plant protection, soil science, and machinery application.Key words: Common Wheat; Breeding; Breeding Methodology; Cultivation
0 引言
小麦是中国第三大粮食作物,其持续发展为保障国内粮食安全做出了重要贡献.新品种大面积推广、栽培技术持续改进等为推动生产发展发挥了重要作用.庄巧生[1]对2000 年以前的全国小麦育种工作做了全面系统总结,董玉琛和郑殿升[2]系统总结了2000 年以前中国小麦遗传资源的进展,先后出版了4 部小麦栽培专著[3-6],韩一军[7]全面分析了小麦产业发展与政策选择.笔者从产业发展角度出发,在参考上述文献的基础上,着重补充2000 年以后的品种选育与育种技术进展,系统分析总结新中国成立后近70 年中国小麦生产发展与育种、资源和栽培的技术进步,还对目前产业面临的挑战及未来的重点研发领域进行了讨论,以便为中国小麦技术创新和产业发展提供参考.
1 中国小麦产业发展概况
小麦是一种适应性强、分布广泛的世界性粮食作物,为人类提供约21%食物热量和20%蛋白质.据FAO资料,2014—2016 年全球平均种植面积、单产和总产分别为2.2 亿hm2、3323 kg/hm2和7.38 亿t.小麦营养价值较高,具备独特的面筋特性,可制作多种食品,是全球约35%~40%人口的主食,同时还是最重要的贸易粮食和国际援助粮食.
中国是全球最大的小麦生产国和消费国,常年产量约占全球总产17%,因此小麦生产的持续发展不仅对保障国内口粮安全具有重要意义,而且还在一定程度上影响国际粮价.小麦是中国北方地区最重要的口粮作物,其栽培与发展至少已有四五千年的历史.在明代小麦已遍布全国,在粮食生产中占有重要地位.20 世纪初,小麦已成为仅次于水稻的第二大作物,如1918 年小麦面积、单产和总产分别为3126 万hm2、729 kg/hm2和2295 万t,约占当时粮食作物面积39%.近20 年,由于玉米产量高,有利于畜牧业发展,小麦逐步成为全国第三大粮食作物.
小麦起源于中东,但传入中国的时间和途径尚无定论.一般认为有3 条途径,即经丝绸之路,通过新疆和甘肃传入黄河流域；通过中南亚及印度和巴基斯坦北部,经西藏到云南传入长江流域；还有可能通过海上从华南传入[8].
1.1 生产发展
新中国成立以来,国内小麦生产取得举世瞩目的成就.推广新品种、改进栽培技术、改善水利设施、增施化肥、普及机械化、加强病虫害防治、实施联产承包责任制和有利的粮食生产政策等措施发挥了重要作用.据《中国统计年鉴》,2016 年全国小麦播种面积2419 万hm2,单产5327 kg/hm2,总产12885 万t,占谷物面积25.6%、总产22.8%,占粮食作物（包括豆类和薯类）面积21.4%、总产20.9%.国内小麦基本为普通小麦,硬粒小麦等仅有零星种植.秋播小麦（包括北方冬性和南方春性类型）俗称冬麦,占种植面积93.7%,春麦仅占6.3%.河南、山东、河北、安徽和江苏为主产区,其产量占全国总产76%.国内小麦的独特性表现在3 个方面：（1）小麦生产主体为一年两熟制,即小麦/玉米或小麦/水稻轮作,对早熟性要求高；（2）农户种植规模小,但机械化程度较高；（3）食品种类独特,面条和馒头等传统食品占主导地位.
总体来说,新中国成立后国内小麦单产和总产不断增长的趋势基本一致（图1）,说明科技进步发挥了重要作用；种植面积在2000 年以后显著减少,但近10年则比较稳定.中国小麦生产可大致分为4 个阶段.（1）1949—1957 年恢复性增长阶段.播种面积由1949年的2470 万hm2 增加到2756 万hm2,单产由每公顷645 kg 增加到859 kg,总产则由1381 万t 增加到2368万t.单产和播种面积同步提高为增加总产做出贡献,大面积推广优良地方品种和一些新育成的抗锈品种则在提高单产中发挥了重要作用.（2）1958—1978 年稳定增长阶段.1960 年前后受“大跃进”等的影响,生产出现严重下滑.随着农业政策的逐步调整,播种面积由1958 年的2580 万hm2 增加到2918 万hm2,单产由877 kg/hm2 增加到1845 kg/hm2,总产则由2263 万t 增加到5384 万t.由于高产早熟抗条锈新品种的大面积推广、栽培水平的显著提高（包括增施化肥和增加灌溉面积等）,播种面积和单产同步提高,实现了小麦生产的第一次跨越.（3）1979—1999 年单产快速增长阶段.播种面积相对稳定,单产由1979 年的2139 kg/hm2增加到3947 kg/hm2,总产则由6273 万t 增加到11388 万t.普及半矮秆高产早熟品种、进一步提高栽培水平等技术进步发挥了重要作用,推行农村承包责任制则是1979—1984 年前后突破性增长的关键因素,实现了小麦生产的第二次跨越.小麦由过去的严重短缺逐步过渡到基本平衡,20 世纪90 年代后期转变为丰年有余,同时消费者对加工品质提出了新的更高的要求.（4）2000—2016 年产量质量同步提升阶段.由于产业结构调整,小麦播种面积大幅度减少,春麦区、西南冬麦区和北部冬麦区面积下降尤为显著,产区进一步集中到黄淮麦区（约占总产70%）和长江中下游麦区.播种面积由2000 年的2665 万hm2减少到2419 万hm2,单产由3735 kg/hm2 增加到5327 kg/hm2,总产则由9964 万t 增加到12885 万t.高产矮秆抗逆优质品种大面积普及,优质麦得到较快发展,产量得到进一步提高.但品质仍不能满足市场需求,生产成本过高成为进一步提高产业竞争力的主要限制因素,健康营养绿色高效成为目前供给侧改革的重点和今后的发展方向.
多种因素导致生产成本偏高.据农业部资料,国内小麦每公顷产量5610 kg,生产成本13710 元；美国小麦每公顷产量2610 kg,生产成本4770 元,中国每千克成本较美国高33%.中国物资消耗、人工和土地分别占成本45%、38%和17%,而美国分别占41%、6%和20%.另外,2006—2015 年美国小麦生产成本年均降低0.96%,而中国同期则年均增加8.4%,尽管中国小麦年均收购增加5.5%,但麦农净收入却下降较多.还有学者认为,自2000 年以来,汇率变化是造成国内农产品差的重要原因,约占60%.总之,生产成本高与国家的多种政策、生产规模及技术有关,并以前两者为主.
1.2 消费与贸易
作为细粮的小麦,从194
9 年到20 世纪90 年代中后期消费总量持续增加,口粮消费一直占主导地位,1980—2016 年约占80%~90%.《中国统计年鉴》显示,随着主食消费减少及食品多元化的发展,2000 年以后口粮消费呈下降趋势,饲料和工业消费则显著增加[7,9]（图2）.1995 年城镇和农村居民每年消费小麦分别为69、81 kg,2010 年则分别减少至55、57 kg.全国口粮消费由1992年9000万（t 占87%）下降到2016年8850万（t 占80%）,饲料和工业消费目前占消费总量6.3%和6.7%.
中国是传统小麦进口大国,新中国成立前就有进出口贸易.为了满足国内日益增长的消费需求,新中国成立后尤其是1967—1995 年进口量较大,1983—1995年均进口小麦1046万t.加入国际贸易组织(WTO)后,中国农产品市场高度开放,配额内的964 万t 小麦关税为1%,配额外关税65%.由于国内生产能力的快速提升,2000 年以后小麦进口量显著减少,2014—2016 年平均进口314 万t,占全国总产2.5%.品质优、低及外贸平衡可能是中国继续适度进口小麦的主要原因.2 品种改良研究发展历程与主要成就中国小麦品种改良工作始于20世纪10年代,至今已有100 多年历史,庄巧生主编的《中国小麦品种改良及系谱分析》[1]对2000 年以前的育种工作做了全面系统总结.本节主要参考上述文献进行总结,同时补充21世纪新品种选育的进展.
2.1 新中国成立前育种起步阶段
1949 年前,与小麦改良有关的单位前后有25 个.
育成在生产上应用的改良品种39 个,其中从国外引进5 个,由地方品种或混合选种法育成5 个,纯系法育成23 个,通过杂交法育成6 个,但推广面积并不大.影响较大的品种包括玉皮（Quality,美国）、矮立多（Ardito,意大利）、中农28（Villa Glori,意大利）、川福麦（Fawn,澳大利亚）、南大2419（Mentana,意大利）、金大26、金大2905、金大开封124、浙场9 号、成都光头、陕农7 号、蓝芒麦等.国立大学农学院与私立金陵大学农学院在小麦品种改良、性状遗传与栽培技术研究以及人才培养方面都有建树,前者以原颂周、金善宝为代表,后者以外籍人士洛夫及沈宗瀚、沈寿铨为代表.1931年开始筹备成立的农业实验所则在种质资源引进与品种区域试验方面开展了开创性工作.私立齐鲁大学农事试验场、私立燕京大学作物改良场、陕西农业改进所、国立西北农学院、四川省稻麦改良场、国立公主岭农事试验站等则在新品种选育方面做出了贡献.需要说明的是,尽管新中国成立前条件很差,抗战期间难以继续进行研究工作,但不少有条件的单位仍在开展杂交育种工作,这是十分难得的.
国内小麦遗传育种工作的主要奠基人包括金善宝、沈宗瀚、沈寿铨、戴松恩、蔡旭、赵洪璋、庄巧生、肖步阳等,20 世纪80 年代前李振声、董玉琛、刘大钧、陆懋曾、颜济等在远缘杂交、种质资源、品种选育等领域分别做出了重要贡献,李振声于2006 年获国家最高科学技术奖.
2.2 新中国成立后育种快速发展阶段
1950 年春全国小麦遭受有史以来的条锈病特大流行,造成严重减产,麦收后国务院召开紧急会议,要求大力加强消灭条锈病危害的具体措施,显著推动了小麦抗锈育种工作.1950 年以来,国内小麦育种取得巨大成就,大致经历了抗病稳产早熟、矮化抗倒高产和高产优质高效3 个阶段,以第一阶段时间最长.小麦育种的总体目标是高产抗病早熟优质广适,以满足一年两季高产的要求；但病害的种类在不同麦区和不同时期则有较大差别,北方冬麦区在1990 年以前一直以抗条锈病为主,长江流域则一直以抗赤霉病为主.品质改良始于20 世纪80 年代中期,90 年代后期节水则成为黄淮麦区北片的重要目标.
1950 年黄淮麦区开始大面积推广抗条锈品种碧蚂1 号和碧蚂4 号等,1970、1971 年育成了半矮秆品种泰山4 号和矮丰3 号,20 世纪80 年代中后期主要推广矮秆高产多抗的陕农7859 和豫麦21 等,近10 年优质高产兼顾品种如济南17 和豫麦34 等大面积种植.主产麦区先后经历了8~9次大规模品种更新换代,为单产和总产提高做出了重要贡献.以黄淮麦区南片为例,1950—2012 年间品种的产量潜力从4.6 t/hm2 提高到8.9 t/hm2,年均增加57.5 kg/hm2或0.70%,产量提高主要与单位面积粒数、粒重、生物产量、收获指数和开花后茎秆中水溶性碳水化合物含量的增加及株高降低有关.1990年以后的主要品种多为直立紧凑株型,株高从1950年初的120~130 cm降到约75 cm,千粒重从35 g左右提高到48~50 g,Rht1、Rht2、Rht8、Rht24 等矮秆基因和1B/1R易位系的利用为降低株高、提高产量、改进抗病性起到关键作用[10].需要说明的是,黄淮麦区的矮秆高产育种和长江中下游麦区的抗赤霉病育种得到国际同行的高度评价,20 世纪60 年代后期的矮化育种仅比国际上的绿色革命晚几年.
主要麦区从20 世纪50 年代到目前的代表性推广品种大致如下.北部冬麦区包括农大183、农大45、北京10 号、东方红3 号、农大139、丰抗8 号、京411、京冬8 号和中麦175,黄淮冬麦区包括蚰子麦、徐州438、碧蚂1 号、南大2419、石家庄407、济南2 号、北京8 号、泰山1号、丰产3号、博爱7023、郑引1号、百农3217、济南13、鲁麦1 号、小偃6 号、陕农7859、冀麦30、鲁麦14、晋麦33、豫麦13、豫麦18、豫麦21、郑麦9023、济麦19、邯6172、烟农19、济麦22、周麦18、矮抗58、周麦22 等,长江中下游麦区包括南大2419、阿夫、鄂麦6 号、扬麦1号、鄂恩1 号、扬麦4 号、扬麦5 号、扬麦158 和扬麦16等,西南麦区包括南大2419、山农205、阿勃、繁6、绵阳11、绵阳26、川麦107 和川麦47 等,春麦区有甘肃96、新克旱9 号、宁春4 号等.2000 年以来,在生产上曾经或正在发挥重要作用的优质品种有济南17、济麦20、豫麦34、豫麦47、郑麦366、师栾02-1、藁城8901、中优9507等.
从1998年到2015年,农业部在中国农业科学院作物科学研究所建立了国家小麦改良中心,在郑州、衡水、泰安、杨凌、合肥、扬州、绵阳、昆明、贵阳、哈尔滨、天水、银川和乌鲁木齐等地建立了国家小麦改良中心分中心,显著提升了各地小麦育种的研究设施和能力.
2.3 国外引种发挥了关键作用
国际性种质资源交换是推动育种进步的关键因素之一,引进品种在国内小麦育种中发挥了重要作用.1932 年,农业实验所与大学和金陵大学农学院联合出资,从英国专家潘希维尔氏(John Percival)购买了1700 份世界小麦品种,这是中国首次有计划、大规模收集国外资源.1946 年,北京大学农学院蔡旭从美国堪萨斯引进数以千计的冬春小麦品种.上述工作为各地开展小麦育种奠定了良好的材料基础.从意大利引进的南大2419、阿夫、阿勃、郑引1 号等不仅在南方冬麦区和黄淮麦区直接大面积推广应用,还在后来的杂交育种中发挥了骨干亲本的作用.从美国引进的抗锈品种早洋麦和胜利麦,及20世纪70年代从罗马尼亚引进的洛夫林10 号等1B/1R易位系,则分别在抗病育种中发挥了核心作用.20 世纪80 年代至今,从国际玉米小麦改良中心系统引进了其培育的春麦品种,在春麦区和西南麦区发挥着重要作用,除直接利用外,还广泛用作杂交亲本,主要用于改良加工品质、降低株高、提高产量潜力和抗锈病等.
需要说明的是,中国长江流域的小麦品种对赤霉病和印度腥黑穗病的抗性好,黄淮麦区品种表现矮秆抗倒、早熟、灌浆快,在国际玉米小麦改良中心和美国等得到广泛应用.
3 育种技术新进展
新中国成立以后,杂交育种很快得到普及.20 世纪五六十年代用系统育种法和引种育成了不少品种,但20 世纪70 年代以后的主要品种则基本上是通过杂交育种育成的,杂交方式以单交和三交为主.尽管后代处理技术逐步多样,但仍以系谱法选择为主.1990年前的育种方法研究相对较少,近10 年来,以基因组学为代表的新技术研究取得较大进展.下面从6 个方面对相关进展进行总结.
3.1 种质资源
中国建立了从资源收集保存到研究利用的技术体系.国家种质库保存小麦资源4.9万份,每年为全国数以万计的科研人员提供种质资源与信息服务.在核心种质和基于基因组学的种质资源研究等领域取得重要进展,还对小麦族生物学进行了系统研究,详见董玉琛、郑殿升主编的《中国小麦遗传资源》[2].高抗赤霉病的苏麦3 号、小麦遗传研究模式品种中国春、带独特糯基因的白火麦等则为中国特有,并在国际上产生广泛影响.育成的骨干亲本繁6、矮孟牛、鲁麦14、周8425B等在国内育种中发挥了重要作用,近年来还对上述骨干亲本做了系统解析.
3.2 染色体工程与远缘杂交
20 世纪70 年代,将细胞遗传学的非整倍体材料引入国内并付之应用,推动了国内小麦细胞遗传学和染色体工程育种的发展.用长穗偃麦草后代育成了高产多抗优质广适性小麦品种小偃6 号,在陕西关中等地大面积推广20 余年,并已成为国内优质小麦的骨干亲本.用簇毛麦与普通小麦育成的6VS/6AL 易位系在抗病育种中发挥了重要作用,应用生物技术和染色体工程把中间偃麦草的抗黄矮病等有益基因导入普通小麦并育成抗病品种,把冰草的多花多实基因导入普通小麦并成功用于新品种选育.
3.3 太谷核不育与矮败小麦
中国发现的太谷核不育基因在育种中发挥了较好作用.育成的代表性品种有鲁麦15和石4185等,2017年该基因已被中国科学家成功克隆.在太谷核不育小麦研究的基础上,把不育和矮秆2 个基因紧密连锁在一起的“矮败小麦”正在育种中应用,育成的轮选987不仅在北部冬麦区大面积推广,还成为该麦区产量育种的骨干亲本.
3.4 品种品质评价体系
自2000 年以来,国内小麦品质改良方法研究取得重要进展.采用表型分析和基因标记鉴定相结合的方法,建立了既符合中国国情又与国际接轨的小麦品种品质评价体系,包括磨粉品质评价、加工品质间接评价和4 种主要食品（面条、馒头、面包和饼干）实验室评价与选择指标3 个部分[11-12].如建立了中国面条的标准化实验室制作与评价方法,明确了主要选种指标与分子育种可用的基因标记,在基因层次阐释面条品质的内涵,使传统食品的品质育种有规可循.还确定了中国馒头、面包与饼干品质育种的选择指标,创立的品质评价体系已在全国主要育种单位广泛应用.将国内小麦产区初步划分为3 个品质区域,即北方强筋与中筋冬麦区、南方弱筋与中筋冬麦区和中筋强筋春麦区,《中国小麦品质区划方案》由农业部2001年发布试行.
3.5 兼抗型持久抗性育种
成株抗性受微效多基因控制,抗性不因病原菌生理小种变化而丧失,具持久抗性特点,但因遗传机理复杂,在育种实践中应用很少.受国际玉米小麦改良中心启发,在基因定位的基础上,建立了基于微效基因一因多效的兼抗条锈、叶锈和病的成株抗性育种新方法,包括种质资源成株抗性鉴定、亲本选配、分离世代群体大小、田间选择标准、高代材料多点鉴定与分子确认等技术.在平原50等品种中发现了5个兼抗上述3 种病害的优异基因,它们控制的抗性已保持60 年以上,并将其成功用于育种实践,育成了100 余份兼抗条锈、叶锈和病的成株抗性新品系[13].这一研究不仅揭示了小麦兼抗型持久抗性的遗传机理,还为解决抗性频繁丧失的难题提供了新方法和新材料.需要说明的是,中国的抗赤霉病研究在国际上产生了重要影响,但近20年美国等在这一领域取得了实质性进展.
3.6 基因组学技术应用
2012 年中国牵头完成了小麦D基因组和A基因组供体种草图的绘制,为小麦研究提供了较为完整的基因组信息,基因编辑技术也取得了一定进展.将水稻、玉米和小麦基因组学的信息与技术成功用于小麦品质等新基因发掘、标记开发与应用,发展了育种实用的基因标记技术.发现11 个影响面制品色泽的基因位点,筛选出Ppo-A1b 等13 个能显著改良面制品色泽和筋力的优异等位基因,发掘验证育种可用的基因标记60 多个.研发的小麦SNP 芯片Wheat660K和基因特异性标记的KASP高通量检测技术已在国内外广泛应用.用分子标记育成了中麦1062、济麦23 等6 个优质新品种,为分子育种起到示范带头作用.上述标记除在国内单位应用外,还被澳大利亚、美国等16 个国家和地区广泛使用.
4 栽培技术发展
有关新中国成立前小麦栽培研究的资料很少,但早在1936 年,就有学者依据气候和土壤条件及生产状况,将全国小麦划分为6个冬麦区和1个春麦区.1949年以后,全国先后广泛开展了低产变高产、高产更高产乃至超高产的栽培研究.小麦高产优质高效栽培理论与技术研究取得重要进展,形成了不同地区的高产优质高效栽培模式,建立了“小麦叶龄指标促控法”、“冬小麦精量半精量播种技术”、“小麦超高产栽培关键技术”、“节水高产栽培技术”和“小麦精确管理技术”等栽培管理体系,还对生理机制和信息技术等进行了研究,为全国小麦生产持续发展提供了技术保障.上述研究的主要进展在《中国小麦栽培学》、《小麦栽培理论与技术》、《中国小麦学》、《中国小麦栽培理论与实践》和《小麦产量与品质生理及栽培技术》[3-6,14]中进行了系统全面总结,并对全国小麦区划进行不断完善.本节内容主要引自上述著作.20 世纪80 年代之前,金善宝、蔡旭、余松烈、卢良恕、张锦熙、梅楠等为国内小麦栽培的发展做出了重要贡献.
《中国小麦栽培学》(1961)反映了20 世纪50 年代国内小麦生产由低产变中产的群众性栽培经验,重点论述种植密度和田间管理的研究现状.介绍了小麦生产和栽培技术改革的成就,包括分布和区划、品种资源、生物学基础和栽培技术,涉及轮作、深耕、施肥、灌溉、良种、密植、植保、管理、机具、收获等,指出合理密植是小麦丰产栽培的中心环节,依靠主茎穗并争取分蘖穗是获得大面积丰产的可靠途径.
《小麦栽培理论与技术》(1979)反映了20 世纪六七十年代国内小麦栽培的科研进展和生产经验,将栽培区域划分为9 个主区、5 个副区,并对其耕作制度和栽培特点做了说明.系统介绍了小麦生长发育规律,论述了个体生长发育、器官建成与群体环境的相互关系及对产量的影响,特别在分蘖生长与环境、结实器官的形成环境等方面有一定深度,研究并制定出小麦生育过程及高产栽培历程表.
《中国小麦学》(1996)的栽培部分全面总结了20 世纪60年代以后,特别是80年代前后的新进展与研究成就,从总体上确立了小麦栽培的基本原则和技术体系.提出了各主要麦区栽培技术模式,包括北方冬麦区水浇地、旱地冬小麦,南方冬麦区的平原稻茬麦区、春麦区栽培技术等.明确了各地高产栽培的理论依据、技术体系和基本农艺措施,强调了各区的技术特点和主攻方向.山东省研制的精播高产技术,在高产地区将播量从原来的每公顷180 kg 降为60~120 kg,不仅增产10%以上,而且抗倒伏能力显著增强.河北省等缺水地区已普遍将原来的小麦灌溉4~5 水减少到2~3水,实现了高产节水高效的统一.
《中国小麦栽培理论与实践》(2006)全面论述了20世纪90 年代以来国内小麦栽培科研新成就和生产新发展,突出了高效优质和新技术的应用.面对小麦总量基本平衡、丰年有余的历史性转变,把栽培研究与优质品种、种植制度、结构调整、加工销售等联系起来,拓宽研究领域,在宏观和微观领域都取得新进展.主要包括研究确定不同地区的高产优质高效栽培技术体系,加强优质栽培技术,探索超高产栽培理论与实践,开展节水节肥高产技术研究,提升旱地栽培技术、信息技术在栽培中的应用等.如传统小麦栽培的底肥一般占60%~70%,追肥占30%~40%,追肥时间一般在返青至起身期.氮肥后移技术将底肥氮肥比例减少至30%~50%,追肥比例增加至50%~70%,同时将春季追肥时间移至拔节期,部分高产地块甚至移至拔节至挑旗期.氮肥后移技术有利于北方地区小麦高产、优质目标的实现.
5 未来挑战与机遇
中国小麦生产虽已实现了历史性跨越,但近20 年产业发展出现了一些突出问题,面临提升质量、降低成本和保护环境三大挑战.（1）消费者对优质营养健康的要求越来越高,优质麦不能满足市场需求；（2）生产对水肥农药的依赖性强,现有品种和技术不能满足生态环保绿色的新要求；（3）生产规模小、成本高,导致国内小麦高于国际市场约30%.另外,私有企业在育种与新技术推广中的作用越来越重要,国有单位与私有企业密切合作才能更好地发挥作用；目前审定品种过多,可能会给产业带来不利影响.
从生产角度来看,主要存在3 个问题,迫切需要优质高效抗病广适的新品种和高效栽培技术.（1）气候变化的影响日益明显,主要表现为极端高温或低温、干旱或涝害等发生频率显著增加.如2013年安徽北部和河南南部在4 月中旬出现极端低温,导致至少200 万hm2小麦严重减产；2014 年5 月底—6 月初,黄淮麦区连续出现35~38℃高温,导致河北、山东及北京周边地区严重减产.为适应这一变化,要求新品种在抽穗前发育略慢一些,而在后期具备更快的灌浆速度,同时具备更全面和更好的抗逆性.（2）病害问题日益严重,表现为病害种类、发生频率、危害程度显著增加.近10 年赤霉病明显北移,已成为黄淮麦区的常发性病害,如2012 年严重发病面积约1000 万hm2；近20 年纹枯病已成为黄淮地区的重要病害,但育种进展并不大；禾谷类包囊线虫和茎基腐病的危害越来越重；出现了致病性强、发展速度很快的条锈病新小种V26,使主产麦区广泛应用的抗条锈病基因Yr26 和被寄予厚望的Yr10 普遍丧失抗性,人工合成小麦、簇毛麦易位系和贵农号品系已丧失对条锈病等的抗性；叶锈病危害显著加重,已成为主要麦区的重要病害；病的发生面积在进一步扩大.要求新品种兼抗多种病害,黄淮麦区迫切需要抗赤霉病的新品种.（3）优质高效品种不能满足生产和市场需求.由于2005 年以后再次强调产量,忽视了品质改良,品质育种呈下滑趋势,导致优质麦面积下降.
在新的形势下,应站在全球视野,综合考虑国内和国际2 个市场资源,重新研究粮食或口粮安全战略,从经济、市场、技术、生态多个角度全面分析产业问题,并制定出持续稳定的发展策略,以满足口粮安全、营养健康、生态绿色的总体发展目标.除部分地区继续加强高产更高产甚至超高产品种培育外,大部分地区应把培育高产稳产、水肥高效、抗病、抗逆、广适性品种作为主要任务；在改进加工品质的同时,系统开展营养健康相关性状研究[15].就育种技术而言,考虑到产量、水肥利用效率及抗高温等的复杂性及表型鉴定的巨大工作量,在近期内发掘出效应较大、育种家可用的基因标记难度相当大,因此,高产高效广适性品种的培育仍需主要依靠常规育种技术.在推广普及分子标记选择技术的同时,还应研发全基因组选择、基因编辑等新技术,为未来应用做好储备.
目前及未来应重点抓好3 个方面的工作.（1）加强抗病品种选育.通过基因特异性标记和常规选择相结合,将国内外已有的抗病基因快速转育到现有主栽品种和苗头品系中,普遍提高黄淮麦区品种对赤霉病的抗性水平；培育兼抗条锈病、叶锈病和病的成株抗性新品种,为防止锈病的扩展和抗性频繁丧失提供技术支撑.（2）加强优质节水节肥品种选育,亲本和育成品系品种的系统鉴定至关重要,还应及时大胆采用一些可用的分子标记,为表型鉴定补充有益信息.（3）栽培研究与植保、土肥、农机等紧密结合,为优质高效绿色生产提供技术支撑.黄淮麦区应适度扩大小麦与豆类轮作面积,只有同时改进品种抗性与现有耕作制度,才能有效减轻赤霉病的危害.
参考文献
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