玉米結實不良原因分析

白玉梅 陳志遠 何歡 郝敬爽 郭慶辰

2015年以前，在黃淮海，玉米也有過結實不良現(xiàn)象（禿尖或空桿），點片發(fā)生，年度間偶發(fā)事件，沒有引起育種界關注。2016年，玉米結實不良范圍大，面積廣，出現(xiàn)“高溫熱害”一詞。

2016-2020年，玉米結實不良常態(tài)化，但有愈演愈烈之勢。過去說紅軸品種易出問題，現(xiàn)在不分紅軸白軸，都有結實不良現(xiàn)象。玉米結實不良正成為黃淮海玉米“4大殺手”之一，引起育種界廣泛關注。

科研是探索未知領域，回答“為社么”，分析問題，解決問題，科研不能一推六二五。

作為育種工作者，應用自己的大腦思考問題，客觀公正地分析結實不良的原因，總結經(jīng)驗，調(diào)整育種思路，提高自己的育種水平，更好地為農(nóng)業(yè)服務。

1 高溫導致授粉結實不良

1.1 玉米起源于南美洲（熱帶），從南美洲傳到北美洲，至今已有5000年的栽培歷史。玉米栽培的傳播路線基本上由南向北，由西向東。現(xiàn)在世界各大洲均有玉米種植，最北已推進到北緯48’。據(jù)佟屏亞先生考證，玉米在明朝傳入中國，最早是在廣西云南一帶栽培，后來傳到北方。

玉米骨子里就有耐熱基因，花期遇上高溫不是授粉結實不良的主要原因。

1.2 玉米是標準的C4作物，喜溫喜光。在自然的CO2濃度和光飽和條件下，C4作物光合溫度三基點

據(jù)河南農(nóng)業(yè)大學李潮海教授統(tǒng)計，在黃淮海夏玉米區(qū)，6月上旬至9月下旬，平均氣溫23.4℃，平均最高溫度28.5℃，平均最低氣溫19.0℃。

山東省農(nóng)科院玉米研究所把黃淮海地區(qū)夏玉米生產(chǎn)自然災害歸為5類：?旱災;?澇災;?陰雨;④風災;⑤熱災。熱害排在最后一位。玉米抽雄前后遇到35℃以上高溫≥5d，易造成授粉不良，缺行、缺粒。

育種界習慣認為>35℃容易出現(xiàn)花粉敗育或吐絲不暢，但不是絕對的，因品種而異。有些品種在>35℃高溫下結實良好。只要溫度合適，玉米全天均可授粉。極端高溫天氣一天一般不會超過4h，中午12：00～16：00，大部分時間<30℃，玉米有充足的授粉時間。

高溫災害不僅僅造成授粉不良，還可造成其他組織器官損傷，質(zhì)膜損傷，活性氧傷害，代謝失調(diào)等。直接損傷包括：?蛋白質(zhì)變性;?膜質(zhì)液化。間接損傷包括，?代謝性饑餓;?有毒物質(zhì)積累;?蛋白質(zhì)破壞;④生理活性物質(zhì)缺乏。玉米其他組織毫發(fā)無損，熱害只對結實造成破壞，從生理上講不通。

1.3 煙臺大學宋建成教授認為，在玉米小喇叭口期，如果遇上高溫干旱，溫度超過光飽和點，有可能造成雌穗發(fā)育不正常，出現(xiàn)“超短裙”現(xiàn)象。

馮東升（美.先鋒公司）認為，玉米空桿是多方面原因造成的，6-8葉期，高溫干旱可能會引起穗分化不良，后期出現(xiàn)空桿。密度過大，郁閉，蚜蟲危害，也可引起玉米空桿。

原因比較復雜，有氣候因素，但更多的是栽培管理和品種因素。同一個品種，同一個村種植，村東和村西可能就不一樣。同一農(nóng)戶，同樣水肥管理，不同品種差異很大。同一個品種，同一塊地，前期澆水時間不同，結實表現(xiàn)不同?！?/p>

筆者認為：?空桿的主要原因是某些稀植大穗品種種植密度過大，適宜密度3500-3800株/畝，非種植到4500株以上，造成空桿。拔節(jié)--大喇叭期高溫干旱，管理粗放，不及時澆水，也是其中原因之一。王德亮（河北科利爾公司）介紹說，?苞葉發(fā)育反常，所謂“超短裙”現(xiàn)象，主要是小喇叭口期以前高溫干旱所致。?造成“上吐下瀉”、中間缺粒的原因很多。高密，陰雨寡照，授粉期遇上高溫，吐絲不暢或花粉敗育;缺肥缺水易引起生理禿尖。2018年山東、河南等地的禿尖花粒原因錯綜復雜，有氣候因素，主要是品種因素及田間管理所致。

DH618因結實不良在黃淮海地區(qū)退市。在新疆結實良好，創(chuàng)玉米高產(chǎn)攻關記錄，新疆同期氣溫遠高于黃淮海。

玉米生產(chǎn)成本上升，前幾年價格下降，許多地方不再分次追肥，施足底肥，“一炮轟”，早熟品種影響不大，晚熟及稀植大穗品種中后期出現(xiàn)缺肥癥狀，營養(yǎng)禿尖。

2 美系玉米不耐熱

2.1 有玉米種植的地方就有美國品種，世界玉米種植大國是美國、中國、巴西、印度、墨西哥，五國玉米種植面積占全球的1/2，總產(chǎn)量占全球70%，巴西、印度、墨西哥都是熱帶國家。美國品種不抗熱怎么在這些地方種植。

在KWS3376進入新疆以前，先玉335是新疆主栽品種，新疆的平均氣溫及最高氣溫總比黃淮海高吧，，怎能說美系不抗熱？

P群是不是美系？農(nóng)大108（P群×黃改）、金海5號（P群×黃改），從黃淮海一直種到南方，高抗不良環(huán)境，從未出現(xiàn)過結實不良現(xiàn)象。金海5號這個推廣了10多年的老品種今年仍結實良好。

許啟風教授的濟玉3240，地地道道美系×美系，又加入了178血緣，預試進區(qū)試，東北、黃淮海、西南三大區(qū)同時上，足以說明美系不僅抗熱且耐陰雨寡照。

美籍華人張銘堂教授認為，“熱帶種質(zhì)資源在短日照，高溫條件下，可以正常形成花芽分化，在長日照低溫的溫帶生育條件下，不能形成花芽分化”。

2.2 美國玉米一年一季，種植區(qū)域化，在最適合玉米生長的幾大州（玉米帶）種植玉米，沒有黃淮海雨熱同季這種環(huán)境，直接應用，抗倒抗病不過關，對光溫似乎并不敏感。335在黃淮海大部分地區(qū)正常結實。

以偏概全，沒有根據(jù)的猜測和臆想在育種人中比較流行。

先玉335生長期長，不耐密，稀植大穗，不是美國主流品種。6WC和4CV也不是骨干系。美國的玉米育種是二群論，BSS×NSS，幾十年的積累聚合，已形成完美的基因鏈條，加入少量外來血緣，動二個基因位點，破壞了固有的基因構成，屬于“注水肉”。

3 在黃淮海離不開黃改系？

“不用黃改系，進不了省區(qū)試;不用340，進不了前三名”。黃早四和丹340是我們國家自有種質(zhì)資源，曾經(jīng)是黃淮海和東華北的骨干父本系。美系進來以后，黃改系和旅系用的少了。

黃早四由河北省地方品種唐四平頭選育而來，應該算是一環(huán)系。大約在1950年代由中國農(nóng)科院與河北省農(nóng)科院聯(lián)合選育。黃早四原來并沒有多大名氣，配出煙單14（mo17×黃早四）、掖單2號（掖107×黃早四）才名聲大振。黃早四是中國固有的種質(zhì)資源，與美系遺傳距離遠，因此有較高的配合力。黃早四突出優(yōu)點是品質(zhì)好，結實封頂好，配合力高，適應性廣;突出缺點是不抗大小斑病。在黃淮海，Reid/黃系已經(jīng)確立，育種工作者集中力量來改良黃早四，黃早四的改良系統(tǒng)稱為黃改系。比較有代表性的有：

P群×黃改系曾一度成為黃淮海的雜交模式，代表品種有，農(nóng)大108，魯單981、邢抗2號、金海5號。

在黃改系中，應用最廣推廣面積最大的是昌7-2。昌7-2可以可以歸入黃改系，但昌7-2里有多少黃早四成份，黃早四成份表達是否活躍，好像沒有這方面的研究。

吉69->維59×黃早四×Suwan->昌7-2

昌7-2集中了東（濰坊）西（陜西）南（Suwan）北（吉林）中（安陽）血緣，還有美國威斯康星大學的血緣也加入了進來，是個極其復雜的群體（張學信《種子世界》）。

昌7-2優(yōu)缺點分明，前期高抗倒伏，后期莖稈松軟，這可能是韌皮部薄，后期維管束中空所致。灌漿快，籽粒脫水慢。

主流品種一出問題，回歸說開始泛起。其實958年年異型穗不少，但種植密度大，一般不會造成減產(chǎn)。

在黃淮海不用黃改系，用什么？需要專題討論。

2019年，在鄭州“黃淮海玉米觀摩會”上，筆者請教中國農(nóng)大李建生教授，他說“高溫熱害”是個偽命題?？蒲行枰檬聦嵳f話，用數(shù)據(jù)說話，至今沒有任何人拿出任何證據(jù)來證明“高溫熱害”造成玉米結實不良。

4對于玉米育種的一些思考

玉米已經(jīng)連續(xù)5年在部分地區(qū)結實不好。有氣候因素，種植密度因素，但根本原因還是品種問題。10個品種有9個品種出現(xiàn)問題，1個結實良好，那也是品種問題，優(yōu)良品種畢竟是精品，少而又少。

據(jù)筆者所知，近幾年隆平392、黎明518、金來318、金來376等組合無論春播還是夏播，在各省均表現(xiàn)優(yōu)異，沒有任何問題。

4.1愛諾瓦教授說：“抗性就是產(chǎn)量！”真是至理名言。我國玉米平均產(chǎn)量才390kg，美國玉米平均產(chǎn)量700kg，高出近1倍。如果沒有自然災害，在黃淮海、東華北、西北玉米主產(chǎn)省，玉米產(chǎn)量不會低于500kg。倒伏、病害、結實不良，年年大面積發(fā)生，一平均產(chǎn)量就下來了。

張世煌教授認為，片面追求產(chǎn)量，為了超CK，人為拉長生育期，人為提高株高穗位，在稀植大穗的路子上越走越遠。育種不是為了實現(xiàn)優(yōu)良基因的重組和聚合，而是突出個別對光溫敏感的基因，育出的品種在大水大肥和有利環(huán)境下確實可以創(chuàng)造高產(chǎn)，一遇不良環(huán)境，馬上出問題。

張世煌教授發(fā)表了大量文章，每篇文章都是大聲疾呼，注重玉米的綜合抗性。

4.2 劉占文博士一再強調(diào)，玉米育種就是解決二件事：?南北種質(zhì)資源結合問題;?對光溫敏感問題。劉博士是育種大家，刻意低調(diào)，在種業(yè)界沒有知名度，他的育種理念更不被人所知。 對光溫敏感問題，耳邊風，沒有人往心里去。玉米對光溫的敏感問題越來越突出，已經(jīng)超過倒伏和青枯，成了黃淮海第一殺手。 玉米結實不良已成為“卡脖子”技術，提在我們面前，必須進行系統(tǒng)研究?，F(xiàn)在黃淮海廣泛設點，篩選年度間結實良好品種，再進行聚類分析，利用全基因組測序技術，從分子層面上進行分析，組配時有的放矢，組配基礎材料時心中有數(shù)。一個大品種的成長不是看它超對照多少。而是盡可能規(guī)避風險，在推廣過程中不出問題。張銘堂教授早就講過，穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)就是一對矛盾，穩(wěn)產(chǎn)品種耐不良環(huán)境能力強，容易成為大品種?！捌贩N井噴”，一年審上千個，大部分品種見光死，結實不良是最大死因。

4.3 玉米起源于南美洲，不斷向北推進，溫帶寒帶大量種植。為了提高抗病及抗倒伏能力，適當加入熱源，育種家慣用手法。加入多少，加入什么？沒有理論依據(jù)，都是憑感覺行事，SNP也沒把Suwan等熱基因列進去。

4.4 育種界已清醒認識到，超958容易，超335很難，335成了標桿。為了不侵權，為了接近335，為了改良335大喇叭口期不抗倒伏、后期不抗大斑不抗灰斑等性狀，育種人千方百計改良6WC、4CV，張世煌和張書申估計，在改335上至少花了20個億，20個億打了水漂，沒搞出任何名堂，畫虎不成反類犬。自己沒本事，，反而說美系不耐熱。

二個好的自交系不等于一個更好的自交系。魯原92×H21=魯原單14，K36×H21=邢抗2號，魯原92/K36選系×H21可能出不來任何品種。

不了解血緣，沒有把自交系解剖清楚，胡亂組配，盲目選系，想鈍化對光溫敏感問題，可能嗎？

4.5 多年以前，魏義章（原河北省農(nóng)業(yè)廳副廳長、農(nóng)業(yè)部國家玉米攻關協(xié)作小組組長）曾有過精辟論斷：不搞育種等死，搞育種找死，出垃圾品種速死，抄襲模仿慢死，組組配配安樂死。抄襲、模仿、打擦邊球，只能是育種中的自殺行為。

育種是一種精神，一種境界，一種追求，育種工作者應有一種敬畏之心，宗教情結，有強烈的責任心和崇高的使命感。不良環(huán)境淘汰垃圾品種，成就優(yōu)良品種。育種工作者就是要提高品種綜合抗性，育出時代性好品種。