超高产玉米

玉米在国家粮食安全中的重要性

随着全球人口数量的不断增加，粮食危机成为人们关心的热点问题。中国作为世界人口第一的大国，粮食问题更为突出。我国现有人口超过13亿，人均耕地不足1.3亩（宁夏平均耕地2.7亩），而且人口逐年增加而耕地面积逐年减少。未来20年，中国的人口总数还将继续增加，至2030年前后达到16亿的峰值后方可缓慢下降，人口增加，耕地面积的下降，这将使我国本已偏紧的粮食产需形势在相当一段时期内更趋严峻，粮食单产较现在需提高30%-78%。我国粮食生产中，玉米仅次于水稻位居第二，2010年播种面积越居首位，在我国粮食增产中的贡献达44.4%，是粮食增产的主力军。国家粮食安全中长期规划纲要(2008-2020的提出到2020年新增1000亿斤粮食的计划目标，玉米要分担54%的份额，增产任务艰巨。而且玉米已应用到畜牧业、饲料工业、食品加工等方面，且不断提高，20世纪70年代，中国用作饲料的玉米占玉米总产量的39%，80年代达到48%，90年代占60%。据统计，我国玉米总需求量在2030年将达到1.6亿吨，而目前我国产量仅1.44亿吨，所以增加玉米产量，对保障我国粮食安全、食品安全、能源安全以及生态安全都具有重要的意义。

玉米增产主要靠单产的提高

粮食增产的途径一靠扩大耕地面积，二靠提高单位面积产量。从我国建国以来粮食生产发展历程看，我国耕地平均每年减少400多万亩，而且被占的基本上是优质耕地，2030年耕地面积将降至0.075hm2·人，粮食总产不断增长，主要依靠单产的不断提高，高产田对我国粮食总产的贡献率为54.09%，未来粮食增产的关键仍然为中高产田。玉米要达到1.6亿吨的目标，必须要大幅度提高玉米单产，即只能走超高产栽培的道路。挖掘玉米增产潜力，提高单位面积产量，是发展玉米生产和解决粮食问题的重要途径。实践也证明，玉米总产量的提高主要依赖于单产的增加，20世纪70年代玉米平均单产比60年代增加了58%，80年代比70年代增加了48.9%，90年代的单产水平较80年代提高了28%，近10年单产提高提高5.9%。李少昆等(2009)研究也得出，从1949至2007年中国玉米单产提高了4205.lkg/hm2，增幅为437.3%，；总产由1241.5万吨提高到15230.0万吨，增加了12.3倍，其中单产增加的贡献占68.4%、种植面积扩大的贡献为31.6%。在我国玉米种植面积增加有限的情况下，必须依靠玉米单产的大幅度提高，进行

玉米超高产栽培理论与技术研究和实践，提升玉米生产能力，确保粮食安全。

玉米超高产研究进展

超高产(super-high yield)通常指具有超高产潜力的作物品种在一定生态区域和栽培条件等诸多综合因素和谐互作的结果。夏玉米达到12000kg/hm2，春玉米达到15000kg/hm2或比同生育期主栽对照品种增产20%即达到超高产。20世纪80年代，国内外就涌现出超高产典型，美国的华索(Herman warsaw)1985年在非灌溉条件下获得了23224.5kg/hm2（1548.3 kg/667m2）的春玉米世界最高产量。1999年依阿华州(Iowa)的柴欧德(Franci Childs)超过了warsaw的纪录，达到24730.5kg/hm2（1648.7kg/667m2）的产量水平，2002年Childs又将此纪录提高到27742.5kg/hm2（1849.5kg/667m2），成为世界春玉米最高产量的新纪录。我国，李登海1989年创造的世界夏玉米纪录为16444.5kg/hm2（1096.3 kg/667m2），何天祥在1999年获得产量15235.5kg/hm2（1015.78kg/667m2），2005年李登海再次刷新纪录，达2l043.4kg/hm2（1402.9kg/667m2）。我区，2006年创造了内蒙古春玉米单产17383.5kg/hm2（1158.9kg/667m2）(含水量14.0%)的高产纪录；2007年刷新记录，内蒙古春玉米历史高产纪录17581.5kg/hm2（1172.1kg/667m2），2005年玉米超高产达15757.5kg/hm2（1050.5kg/667m2），2009年，19230kg/hm2（1282kg/667m2），2010年，最高产量达20142kg/hm2（1342.8kg/667m2）。在玉米产量大幅度提高过程中，品种的更替、栽培技术的改进及生产条件的改善起了重要作用。

玉米超高产品种

超高产栽培的前提是必须具有超高产品种，在我国玉米单产增长的诸因素中，良种的贡献率达到40%。由80年代的年均利用品种146个到90年代的年均205个，再到近五年的年均304个，年利用品种数量持续增加。超高产玉米育种的历史性飞跃是由平展型到紧凑型的株型育种，李登海等人在1972-1979年间，用100多个杂交种(平展型)，种植140多块地，付出巨大代价，没能突破10500kg/hm2，1979年，紧凑型玉米掖单2号的育出，产量突破了夏玉米11250kg/hm2大关，0.1hm2单产达11652kg/hm2。紧凑型品种的出现，虽然产量有较大提高，却难以实现再高产的突破。纠其原因，随密度增大，玉米倒伏严重，即玉米抗性较差。1986年，以株型紧凑、茎杆坚韧，高抗倒伏的中大穗型、中

秆或中高秆中晚熟的玉米杂交种为育种目标，育成新品种，掖单6号、7号、9号，首次突破了14250kg/hm2高产大关，但由于单株生产力的明显下降，产量不能突破15000kg/hm2。紧密型玉米品种育出现后，强调了提高群体光能利用及协调群体和个体矛盾的重要性。以紧凑、高抗、大穗型为育种目标，1989年掖单12号、掖单13号创夏玉米高产田，产量分别达到16062.15kg/hm2和16444.35kg/hm2，实现了超高产。张泽民(1997)研究了黄淮海夏玉米株型对遗传增益的影响，提出叶向值与穗位高的改良显著提高了玉米的耐密性和抗倒性，占产量提高的遗传增益的30%。现代玉米品种对较高密度的耐受能力归因于冠层结构紧凑，叶片少而直，冠层在较高的叶面积指数下，仍维持较强的光截获能力，且通过降低结穗高度，提高茎干的抗倒伏能力，在高密度下获得较高的产量。sangoi等(2002)认为，株型增产的主要原因是与其群体冠层内光的合理分布有关，特别是玉米干物质积累的主要功能叶片是中部叶片，因而上部叶片上冲，中部叶片可处于较好的光照状态下，从而有利于干物质的生产。胡昌浩等(1998)也从不同角度研究了紧凑型玉米品种增产的原因，近而证明玉米株型改良对提高单产具有重要的作用。目前，国内外许多学者对玉米理想株型基本达成共识，即①茎秆高度中秆、中高秆，粗壮坚韧，茎基部节间较短，穗上部茎节拉开；②穗上叶上冲且较窄，穗下叶较平展宽大，叶片较厚，叶脉坚挺；③多穗，ASI值小，抽丝快而集中，雄穗小、雄穗分枝数少、花粉量充足；④根层数多、根量大、根直立。

李少昆等提出，超高产品种能够突破吨粮，应兼顾株型和光合效率即玉米高光效品种。光合面积、光合速率、光合时间、光合产物的消耗(呼吸)、运转与分配是光合生产力的五个组成因素。紧凑型玉米品种的高产生理特征，与平展型玉米品种相比，它具有穗上叶与主茎夹角小，叶向值大，叶面积系数大，群体光合势高，库容量大，经济系数高等特点。玉米新品种有较高的叶面积且高值持续期长是品种更替过程中的重要生理指标，不同层次叶面积都以新品种为最高，且中下部叶片增加更大。品种更替过程中，新品种叶片光合速率高且高值持续期长，光合色素含量高，改良的效果在中下部叶片表现尤为明显。我国玉米产量的大幅度提高在很大程度上应归功于地上部分光合性能的改良，新品种由于在籽粒灌浆期保持较高的光合活性，较高的光合量子转换和较低的NPQ，可以获得相对较高的籽粒产量。在株型育种和杂种优势利用的基础上进一步提高单叶光合效率是