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反思玉米育种:从普通到青贮

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阿里巴巴 发表于 2017-3-7 09:20:03 | 显示全部楼层 |阅读模式

      我们为2017年中国青贮粗饲料大会准备的演讲题目是:“反思玉米育种:从普通到青贮”,并提出几个观点与大家分享。

      随着工业化、城镇化稳步推进,居民生活水平持续提高,对畜产品需求的数量和质量将不断上升。饲料玉米占国内总需求的60%以上,增长平稳。畜牧专家告诉我们,当前乳业的经济效益和竞争力主要受制于饲料的质量。

      我国全株青贮玉米产业发展潜力很大。欧洲和美国的青贮玉米差不多都是400万公顷左右。其中欧洲大约占玉米面积的50%~80%,个别国家是100%;美国占10%左右。我国现在青贮玉米只有100万公顷,约占2.6%,未来目标是7%。而我国人口是欧洲的两倍,是美国的四倍半。今后畜牧业和相关的饲料产业发展空间巨大。

      我国的居民营养战略,从以猪肉为主向鸡蛋、牛奶等多元化发展,能够低成本、快速提高居民的身体素质,今后畜牧业发展潜力仍然很大。

      一、如何决定育种方向?

      育种家单独决定育种方向往往容易走偏,我们在过去三十年就出现了这种情况。那么谁研究和确定育种方向呢?是作物生理学!这方面美国先锋公司是典范。D. Duvick博士是作物生理学家,却成为先锋公司的首席育种家,他一生研究抗逆育种,对美国和全世界的玉米育种和种业影响都很大。孟山都对未来育种方向的设计也是基于生理学研究。青贮玉米育种既要尊重生理学,还要尊重市场、尊重用户,满足养殖业对青贮玉米原料的质量要求。育种家要根据市场需求和作物生理学研究成果确定育种方向。

      二、玉米的形态结构和产量构成

      分析近三十年来玉米形态结构的变化表明,我国玉米育种在稳步向前,但与跨国公司相比仍有差距。国家玉米产业技术体系已经改变了国内企业和育种者对作物产量形成机制的认识,高产不在于单株的高(秆)、大(穗)、晚(熟),而在于单位面积上干物质的生产能力和分配,即biomass(生物量)和经济系数。

      玉米的植株分为根、茎、叶和果穗几大部分。查阅国内文献资料,根系大约占总干物质的5%,在植株成熟过程中根系的干物质逐渐转移或腐解,所占比例减少。通常计算玉米生物量的时候不包含根系。

      以下资料来自国家玉米产业技术体系对最近三十年国内玉米骨干品种的观察试验数据:茎干物质平均占全株25%,呈下降趋势,从26 %下降到20%;叶片占13.6%,一直比较稳定,今后有下降空间;籽粒占44.6%,现代品种从41%增加到49%,已接近跨国公司水平,但还有差距,仍有上升空间;穗轴和苞叶占14.6%,一直比较稳定,今后有下降空间。

      资料表明,普通玉米成熟期叶鞘、茎秆和穗轴的含水量比较高,依次是75.9%、75.6%和59.4%,而籽粒含水量通常只有27.7%,叶片19.2%,苞叶17.1%。数据表明,许多品种在初霜或收获时并未达到生理成熟。

      以上数据显示,我国玉米品种的干物质分配逐渐趋于合理,明显提高了籽粒生产效率。这一总的发展趋势也符合畜牧业对青贮饲料的营养需求。实践证明,植株高大晚熟繁茂,使经济系数下降,不利于提高作物生产效率。普通玉米品种将继续提高籽粒干物质比重,提高品种的抗逆性和稳定性。

      三、经验教训

      普通玉米育种正在扭转育种思路、方向和技术路线,从表面看是协调单株与群体的关系,实质上是提升单位面积的biomass和收获指数。实现这两条都不容易,需要大量时间、人力和资金投入,绝非短时间可以奏效。

      以往高秆、大穗、晚熟、稀植型品种难以提高经济系数,这是今后提高农业生产效率绕不过去的技术障碍。从biomass角度看,实际产量并不高,生产风险却很大。从生理学角度来评价,这类品种属于高投入,高风险和低效益类型,现在正被机械化作业迅速淘汰。

      四、走出青贮玉米概念误区

      青贮玉米指的是silage corn,还有一种饲草玉米,即forage corn,两者有区别。一些育种者混淆了silage 和 forage 的不同市场定位。我国乳业发展需要的主要是silage,而不是forage,这是资源条件决定的。即使是发展肉牛养殖业,在草场资源丰富的国家通常不会用高成本的forage corn去生产肉牛。南美洲属于资源型农业,自然草场的forage成本很低。欧洲属于多样性丰富但资源约束型农业,青贮饲料和养殖技术水平都很高。我国用作物秸秆喂养肉牛,符合当前国情和资源条件。玉米育种者应以市场为核心,尊重养殖企业和专家的意见,种子企业不要胡乱猜想。

      青贮玉米是个产品(或用途)概念,任何类型玉米都可以做青贮,只是产量和品质参数略有差异;很多普通玉米品种也是很好的青贮玉米,既可获得高的生物量,也有较高的淀粉含量。

      我国宜发展粮饲兼用(通用)型玉米品种。既节省成本,又降低风险。在青贮玉米行情好的年份,出售青贮玉米的回报率高于籽粒玉米,当畜牧业下滑或青贮玉米过剩的时候,可以收获籽粒,减少损失。

      国内一些育种者所说的青贮玉米产量实际上是鲜重,长期忽略干物质产量是造成这个领域思想混乱的根源。

      植物生理学有一个很重要的基础概念,叫生物量(Biomass)。与之对应的叫生物学产量(biological yield),或者biological out put 等等。前者严谨,后者通俗,本质上是一回事。

      大家都熟悉生物量(Biomass)的定义。生物产量是指作物整个生育期间通过光合作用生产和积累的有机物的总量,通常指地上部的总干物质重量。这个定义与 biomass完全一样。那么鲜重是什么呢?鲜重是 fresh weight,  green weight, 或raw weight。这个raw weight最生动。但不管biomass还是biological yield,都是干物质。这是讨论问题的基础。而青贮玉米不包括根系和地上部25cm这一段产量。所以,无论哪一个概念,都没有疑义和歧义。

      最后,我们知道了,无论哪一种解释,生物产量 ≠ 鲜重。生物量是衡量青贮玉米产量、质量和价格的核心。

      青贮玉米的综合评价指标要从两方面看。一方面,奶牛企业关注每吨青贮玉米对应的产奶量。专业营养师每周到各牛场巡回两次,检查牛奶、粪便和青贮玉米的质量参数,然后修改下一周的饲料配方。另一方面,当企业与农户打交道谈判收购价格或修改订单时,双方估量的差距实际上是基于每亩玉米的产奶量。这是企业与农户的利益分歧点。未来三五年内将重点理顺这层关系。这样一来,各方面对品种的要求便越来越严格。那些依赖光周期反应的所谓“专用”型青贮玉米便没了市场。农民和企业从各自利益考虑,都会拒绝不符合市场要求的品种。

      五、玉米的光周期反应

      玉米起源于低纬度的热带和亚热带短日照生态环境,对光周期反应敏感。低纬度的玉米引入到温带长日照环境下,光周期反应强烈,玉米不停地进行营养生长,穗分化推迟,导致营养生长和生殖生长失调,甚至不能进入生殖生长,通常雌雄不协调,经济系数大幅度降低,淀粉含量极少。

      以往的青贮“专用”品种植株高大繁茂,发育推迟,难以达到青贮原料的质量标准。在初期阶段可能会有人利用颠倒热带和亚热带种质的光周期反应达到繁茂效果,得到的只是高产假象。

      在这个育种思路引领下,全国审定了一百多个青贮玉米品种,经济系数低,长期忽视必要的干物质产量和淀粉含量,不符合乳业需要。现代规模养殖业和外资企业都不会使用这类玉米品种,企业被迫转向“普通玉米青贮化”获取原料。青贮玉米育种初期,走些“捷径”在所难免,但长期痴迷错误方向,则是缺乏理论指导的不正常现象。

      六、青贮玉米审定标准脱离实际

      我国青贮玉米品种审定标准注重的指标脱离乳业发展需求,几乎是相向而行,互不搭界。

      丰产性要求每年区域试验的“生物产量”(实际是鲜重)平均比对照增产≥5.0%。在这一点上不但发生了概念性混淆,也是造成乳企与农户利益分歧的原因所在。必须纠正。

      稳产性要求每年区域试验增产点比率≥70%,没这个必要。全国只有两组试验,为什么要求一个品种涵盖半个中国?如果一个辽宁的乳企只有五十万亩的生产面积,为什么要考虑其中某个优势品种在黄淮海和西北地区的表现?如果内蒙古某乳企有300万亩面积,为什么要顾及每一个品种在黑龙江、吉林和黄淮海的表现?毫无道理。

      另一个指标,每年平均倒伏和倒折率之和≤10.0%。倒伏率10%造成机械收获困难,而且损失的不仅仅是产量,还会使青贮加工后的产品生霉变质,饲料损失就会很大。

      2016年某些人提出修改后的审定标准对品质的要求:整株粗蛋白含量≥7.0%,中性洗涤纤维含量从≤55%提高标准到≤50%,淀粉含量从≥15%提高到20%。这后两项指标太低,不符合乳企的要求。

      20多年来全国审定“专用”青贮玉米品种一百多个,但在生产上的种植面积却非常少,不到20%,今后还将继续减少。国内规模养殖场基本不用,外企更不用,这是为什么?

      七、“双30”是乳企不得不提出的质量抓手

      青贮“专用”玉米品种的质量与企业要求差距较大,突出表现在“双30”,即干物质>30%,淀粉含量>30%。企业这个要求不过分,也不算是很高的指标。这是符合乳业当前发展需要和降成本、提高企业效益的抓手。如果种子企业生产销售的青贮玉米“专用”品种没有给乳企提供抓手,人家只好自己去找。

      育种标准低,突出表现在干物质产量和淀粉含量过低,而中性洗涤纤维含量过高。前者制造高产假象,最终被企业拒绝。后者有利于提高品种的抗倒伏能力,但牺牲了饲料品质。在正常生育期范围内,多数玉米品种实现“双30”并不困难。

      八、优化青贮玉米育种方向

      当前要以“强品质,增能量,降风险”为重点,优化青贮玉米的育种方向。必须放弃“高(秆)大(穗)上(穗位高)晚(熟)”的育种思路,施行“矮(秆)早(熟)密(植)抗(倒伏)”的育种方向。最终用户要用“钱”来衡量品种。青贮玉米须满足乳企和农民两方面的收益,找到能够共同接受的平衡点。

      畜牧专家告诉我们,衡量青贮玉米的品质有四项关键指标,即干物质决定产量和品质,淀粉决定能量,乳酸决定发酵质量,乙酸决定适口性。对乳企来说,这四项关键指标是可调控的,育种者要了解和满足客户的这个需求。

      九、青贮玉米产业改革与创新方向

      青贮玉米育种要遵循生理学规律,改变植株形态结构,提高干物质生产效率和青贮饲料的利用价值。本质上是干物质产量+水分,核心是biomass。而干物质生产效率与常规玉米育种没有区别。但育种者培育的品种必须向畜牧业收购、加工和使用青贮玉米原料的客户提供质量调控的抓手。而现行的“专用”青贮品种几乎找不到抓手,使企业很难降低原奶的生产成本。企业只好自己去找抓手,于是就找到了普通玉米青贮化这个途径。

      普通玉米育种的方向、技术路线和种质基础正在走出误区;青贮玉米是个小产业,当前需要从育种方向和种质基础方面进行深刻反思。从实践经验来看,应该比普通玉米更容易走出误区。当玉米种业受困于“寒冬”时,青贮玉米却新增需求,逆势上行。但如果种子公司经营的品种不对路或代表落后产能,恐怕就失去眼前这次机会了。

      玉米各部分器官的干物质分配越来越符合畜牧业加工青贮的要求,但青贮玉米鲜重产量的实质是生物量(biomass)加适量水分。所以,青贮玉米育种应重点提高干物质产量,这个biomass概念在育种内涵上与普通玉米没有区别。今后青贮玉米育种需要改变的是干物质生产效率。

      在饲料生产中,主要品质因素可通过收获期予以调控。现有的青贮玉米品种一直是制约因素,用户很难通过品种搭配和收获期来调控青贮原料的品质。这是我国乳业生产成本居高不下的主要原因。国内现代乳业公司的硬件设备和工艺流程都是世界一流,惟有粗饲料的质量对产业链终端成本的影响还有巨大提升潜力。

      农业部正在改革品种审定程序与标准,促进了育种创新。青贮玉米育种应听取养殖业的意见。这毕竟是一个技术和装备投入都很高、管理要求严,且竞争压力越来越大,也比较脆弱的产业链。育种必须适应。皮之不存,毛将附焉?

      为了适应国内青贮玉米发展需要,国家玉米产业技术体系增设了青贮玉米专家岗位,还有一批试验站在畜牧业主产区与现代乳企合作。目标很明确,根据畜牧业发展需求,开展青贮玉米品种筛选、育种、栽培和植保技术研究。国家体系通过科企合作途径,在育种方向、技术、信息、种质基础和人员培训方面提供公益性服务。

      必须加强种质扩增、改良与创新。以往大多数“专用”青贮玉米品种往往含有热带种质成分,不但制种产量低,缺乏竞争力,饲料生产的风险也很大。要合理使用热带种质和欧美国家的玉米种质,培育适合我国东北和西北地区使用的粮饲兼用型青贮玉米新品种。

      在青贮玉米产业发展初期,农民和企业迫切需要栽培技术研究和指导,帮助农民和企业筛选矮杆、耐密植和节省资源投入的新品种;指导农民增加生产种植密度和降低产成本,界定最佳收获时间等。企业应注意,即使同一个品种,农户对普通玉米和青贮玉米会有不同的栽培技术需求。

      目前的“专用”青贮玉米品种只是个体产量较高,短时间内很能忽悠种子经销商和农户。“专用”青贮玉米品种的种植密度偏低,但增加密度后容易倒伏,且茎杆细弱、穗小或空杆,营养价值大幅下降。要推荐农户选用虽然个体产量低,但耐密植抗倒伏的品种,适宜机械作业,通过增加密度实现群体高产。

      要针对不同产区的生态环境加强青贮玉米的病虫害防控技术研究与指导。当前重点研究茎腐病、丝黑穗病和某些严重的叶部病害。

      一些已经调整了育种方向的种子企业,面对现代养殖业施行科企合作,产业合作,培育符合乳企需要的青贮玉米品种,不过是顺带环节,不增加负担。国内种企要有竞争意识,法国、德国、美国的青贮玉米品种已经进入中国,就像当年先玉335一样,将改变国内的育种思路。当然,国内也需要少数种企服务落后产能。再过几年,乳业和青贮玉米领域仍会有少量的落后产能。此外,还要慢慢培养forage需求和提升黄贮玉米的技术水平。

      现在的形势:普通玉米青贮化占40%,粮饲兼用占40%,“专用”青贮玉米不到20%。随着养殖业规模化现代化推进,现有“专用”型青贮玉米品种将继续萎缩。这是相关企业把自己的机会拱手送给了别人,不要怨天尤人。

      现在,内蒙古、宁夏、辽宁、河南、山东、山西、新疆都已经筛选出或选育出粮饲兼用型品种,而跨国公司更是以兼用型品种稳稳地进入国内市场。这种势头已经不可阻挡。我们必须适应技术进步潮流,才能站稳自己。

      做事情要抓主要矛盾的主要方面。不可混淆主次,更不可以偷换概念。当前,企业计算经济效益时,当然要以那些投入少,见效快,回报最多的主要矛盾的主要方面为抓手。种子公司要明白,养殖企业为什么提出“双30”的要求,这是适合乳企需要的青贮玉米品种的第一道入门槛,只是一个居中标准。

      大多数种子企业可以在常规育种线的收官阶段分析出圃品种的全植株营养参数,筛选出适合做青贮的玉米品种。这扩大了普通玉米品种的市场范围。国内一些企业已经在这么做。国外品种的进入,将拓展国内企业和育种者的思路,促进这个领域的创新。

      讨论育种标准须尊重养牛专家和草业专家的意见。乳企、种企和农户只能合作共赢,但这需要磨合时间。

      十、企业与农民之间的磨合期,关键是定价

      这次会议设专题讨论青贮玉米的收购定价问题,说明乳企已经集体行动,农民这边也要行动起来。今后3~5年,乳企与农民之间将进行磨合,种子企业不要瞎掺和,但要明确自己的定位。实际上,种子企业只能旁观,因为最终是养殖企业与农民达成共识。这么一来,种子企业就更要改变自己了。态度谦虚点好!不要瞎咋呼。

      在结束本文的时候,送给青年科技人员一句话,要了解基层农民、企业和管理干部在想什么。现在的科技人员似乎不怎么了解和关心这些来自基层的声音,而把自己的想法看得太重要,走向极端就难免自以为是。这对企业和自己都很不利。

      谢谢大家。祝大家好运!

      (国家玉米产业体系  张世煌 李潮海 刘文国 孟昭东 曹靖生 王永宏 赵久然 李明顺)
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