山西稻作現(xiàn)狀及品種改良?xì)v程的研究

元香梅，王廣元，王國鵬，梅 青，孫希平，王和平*

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，太原 030031）

水稻是起源于中國的重要糧食作物[1-2]，對(duì)于保障我國口糧絕對(duì)安全發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[3]。水稻作為商品化程度較高的口糧作物之一，在山西省的種植地位舉足輕重。近幾年來，山西稻作無論是在栽培技術(shù)、田間管理方面，還是在品種選育、農(nóng)耕制度等方面，均取得了許多卓越的成果[4-10]。例如：被譽(yù)為“華北地區(qū)水稻之明珠”的晉祠稻，其不僅色香味俱全，而且產(chǎn)量也較高[10]；針對(duì)晉稻12 號(hào)改良的栽培技術(shù)，集節(jié)水、高效、高產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)于一體[4]；晉稻17 號(hào)被評(píng)選為山西省2020年度主要推廣的重點(diǎn)品種之一[5]；在有機(jī)旱作的大背景下，節(jié)水抗旱稻、巨胚稻、“水稻+”等農(nóng)耕模式也取得了較大進(jìn)展[10-12]；此外，近年來，隨著國家科研投入的持續(xù)增長，秈粳稻亞種間雜交及利用理化技術(shù)誘導(dǎo)產(chǎn)生突變體，逐漸成為山西水稻育種常規(guī)手段，由此創(chuàng)制的新株型也已應(yīng)用于育種實(shí)踐中[4-6]。這些研究成果均對(duì)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻的培育具有重要的參考價(jià)值。

“十三五”以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及人們生活水平的提高，人民群眾對(duì)健康、綠色、優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求逐年提升[13-14]。只有在水稻品種改良技術(shù)上不斷突破，才能適應(yīng)21 世紀(jì)稻米產(chǎn)業(yè)及消費(fèi)市場(chǎng)的需求，才能促使水稻產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展[15]。諸多學(xué)者對(duì)水稻改良品種的主要質(zhì)量及數(shù)量性狀遺傳、開花習(xí)性、抗逆生理等方面展開了一系列的研究，結(jié)果顯示改良品種可大大提高水稻的抗逆性能及生產(chǎn)潛力[16-17]。

本文根據(jù)山西水稻種植情況，對(duì)山西省水稻種植區(qū)位概括及稻作區(qū)劃進(jìn)行了相關(guān)介紹；對(duì)山西省水稻品種改良?xì)v程及現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單的歸納，以期促進(jìn)山西省水稻產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量持續(xù)發(fā)展，并為山西省水稻單產(chǎn)和稻米品質(zhì)的進(jìn)一步提高奠定基礎(chǔ)。

1 山西省水稻種植區(qū)位概括

山西省地處我國華北地區(qū)的黃土高原東端，介于東經(jīng)110°14′～114°33′、北緯33°34′～40°43′之間。地形地貌較為復(fù)雜，呈南北狹長、東西較窄的地形，且地勢(shì)起伏較大。山西省的土地總面積在1 560 萬hm2左右，尤以丘陵和山地居多，其中，丘陵、山地、平原的比例大體為4∶4∶2。耕地面積有376 萬hm2，約為全省土地總面積的1/4。

由于地形多樣，海拔落差較大，全省氣候資源呈現(xiàn)出顯著的水平地帶性（緯向）及垂直地帶性[18]，屬于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)。全省年太陽輻射的總量是502～603 kJ/cm2，而年日照時(shí)數(shù)由南向北遞增，為2 200～2 900 h。山多川少，全省氣溫南北差異較大，年平均氣溫3.0～14.2 ℃，≥10 ℃積溫為1 500～4 500 ℃，熱量資源的地區(qū)分布特點(diǎn)是由北向南遞增，由平川向山區(qū)遞減，無霜期80～210 d。光、熱條件兼有南北之長，對(duì)作物的生長具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)[19]。

全省年降水量為370～650 mm，由東南方向到西北方向逐漸減少，整體呈半干旱及半濕潤狀態(tài)，屬于典型的北方易旱地區(qū)。水源缺乏，加之十年九旱，而且降水在不同季節(jié)的分配又相差較大，春、冬降水甚少，這對(duì)水稻種植不利，往往會(huì)因缺水而影響水稻的播種和栽插；60%以上降水集中在7、8、9 月份，此時(shí)期恰與水稻需水高峰期（水稻分蘗期）相吻合，利于水稻的生長。

綜上所述，山西大多地區(qū)的溫、光條件均適合單季粳稻的生產(chǎn)要求，但降水量少，并不能完全滿足水稻需要，因此水稻的生長主要靠河水、泉水和井水灌溉；而有些地方也由于水資源不夠充足，使得水稻的布局在一定程度上受到了限制[12]。

此外，山西水稻種植面積雖然不大，但從南到北均有分布，全省70%的縣、市有水稻種植歷史。1970 年后，山西省各地群眾在解放軍墾荒（灘涂地、鹽堿地）種稻的影響下勞動(dòng)熱情高漲，開展了大面積墾荒種稻活動(dòng)，從而有力地促進(jìn)了鹽堿荒地的改良，使荒地變糧田、低產(chǎn)田變中高產(chǎn)田。1972 年，全省水稻種植面積達(dá)到高峰的2.3 萬hm2。20 世紀(jì)90 年代后，水稻播種面積逐年減少，稻田零星分散在晉南、晉中、晉東南、晉北（忻定盆地為主、大同盆地為輔）等四大盆地及部分丘陵山地的泉水、庫區(qū)周邊和河流兩岸（主要分布于汾河、黃河、滹沱河區(qū)域）的平川河灘下濕地、鹽堿地（部分屬于非耕地或次耕地）。山西歷史上比較出名的大米有晉祠大米、代州大米、原平大米、五臺(tái)大米等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全省目前水稻種植面積約為0.5 萬hm2。種植面積的逐漸恢復(fù)與擴(kuò)大，主要得益于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、政府政策的扶持、市場(chǎng)向好的趨勢(shì)、旱育秧技術(shù)的革新以及水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化的應(yīng)用，加之南方有志之士的大力開發(fā)，帶動(dòng)了晉南黃河流域?yàn)┩康?、鹽堿地大面積種植水稻，并采取水直播、稻麥輪作、水稻旱作等耕作方式，以輕簡(jiǎn)栽培技術(shù)引領(lǐng)發(fā)展，創(chuàng)建了晉南黃河大米區(qū)域品牌。

2 山西省稻作區(qū)劃

山西省地形地貌復(fù)雜，各地氣溫差異較大，種植的水稻品種類型較多。但是，鑒于全省水稻種植面積不大且零星分散，水稻在山西省仍屬于小宗作物。為了便于管理和指導(dǎo)生產(chǎn)，同時(shí)與國家稻品種同一適宜生態(tài)區(qū)的劃定保持一致，根據(jù)山西省自然生態(tài)條件、耕作與栽培制度、品種類型、農(nóng)耕技術(shù)及生產(chǎn)力水平，可將山西省水稻種植區(qū)域粗略劃分為三大稻作區(qū)，分別為山西單季晚熟及麥茬稻兼種稻作區(qū)、山西單季中熟稻作區(qū)及山西單季早熟稻作區(qū)。

2.1 山西單季晚熟及麥茬稻兼種稻作區(qū)

該區(qū)地處晉南盆地和晉中東部偏南光熱充足的地帶。前者東臨太岳山，北靠韓侯嶺，西、南倚黃河，包括運(yùn)城、臨汾轄區(qū)的全部或部分地區(qū)；后者位于晉中東部偏南臨近河北界的海拔700 m 以下的部分光熱充足的區(qū)域，包括左權(quán)麻田鎮(zhèn)、昔陽孔氏鄉(xiāng)等。海拔高度300～600 m，年平均降水量500～560 mm，全年平均氣溫11.6～14.2 ℃，≥10℃積溫3 700～4 500 ℃，無霜期180～210 d，全年平均太陽輻射總量502～540 kJ/cm2，此外，該區(qū)全年平均日照時(shí)數(shù)一般為2 200～2 600 h，氣候溫暖，為全省熱量值最高地區(qū)。該區(qū)以栽培單季中早粳晚熟、中粳早熟品種，麥茬稻中早粳中熟品種為主。一般在4 月上、中旬播種，9 月底至11 月初收獲，麥茬稻4 月底5 月初育秧，大多采用濕潤（水）育秧移栽，個(gè)別地方水直播栽培。該區(qū)稻田主要分布在黃河、汾河、澮河、涑水河、清漳河中下游、松溪河兩岸的下濕低洼澤地、下濕河谷和泉水地帶，如臨汾、洪洞、襄汾、曲沃、運(yùn)城、河津、新絳、稷山、平陸、萬榮、臨猗、永濟(jì)、芮城、左權(quán)麻田等地方（市、縣）。20 世紀(jì)70 年代至21 世紀(jì)初期，該區(qū)稻田面積約占全省稻田面積的20%；2020 年后稻田面積約占全省稻田面積的60%。種植制度有稻麥兩熟制，近年來隨著生產(chǎn)條件的改善，水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度也逐漸加快，“水稻+”新型農(nóng)作制度應(yīng)運(yùn)而生，例如稻田養(yǎng)蟹、魚、鴨等。

2.2 山西單季中熟稻作區(qū)

該區(qū)地處山西中部和東南部，系太行山與呂梁山兩大山脈之間的平川地帶、上黨盆地、東太行低山丘陵地區(qū)和太岳與中條山區(qū)交界的河谷、丘陵地區(qū)，土壤深厚肥沃，是山西省水稻的主要生產(chǎn)基地，水稻類型繁多，以太原市和忻定盆地較為集中。海拔高度600～960 m，年平均降水量400～650 mm，無霜期150～175 d，全年的氣溫平均值一般為8.0～11.7 ℃，≥10 ℃的積溫為3 000～3 700℃，年太陽輻射總量的平均值為536～586 kJ/cm2，全年的日照時(shí)數(shù)平均值為2 400～2 800 h，具有空氣干燥、氣溫偏低、晝夜溫差較大的特點(diǎn)。該區(qū)主要栽培單季中早粳中熟品種，兼種部分中早粳晚熟及中早粳早熟的品種。一般在4 月上或中旬播種，同年9 月底或10 月初即可收獲，采用農(nóng)膜保溫濕潤育秧和旱育秧移栽。20 世紀(jì)70 年代至21 世紀(jì)初期，該區(qū)稻田面積約占全省稻田面積的70%；2020 年后稻田面積約占全省稻田面積的30%左右。該區(qū)稻田主要分布在汾河、瀟河、昌源河、文峪河、清漳河、濁漳河、沁河、丹河、云中河、牧馬河、滹沱河、桃河、烏河等河流域及水庫周圍低洼下濕地、灘地、鹽堿地（鹽堿地種稻用河水與井水灌溉），如太原，呂梁的文水、左權(quán)東、汾陽，晉中大部分地區(qū)，長治的屯留、沁縣、襄垣，以及忻州的原平、五臺(tái)、代縣，陽泉、盂縣等市、縣。該區(qū)發(fā)展有油菜（春大麥）—稻一年兩熟制，稻田埂套種大豆的耕作方式及少數(shù)稻田養(yǎng)蟹種養(yǎng)方式。

2.3 山西單季早熟稻作區(qū)

該區(qū)地處山西北部平川及全省境內(nèi)部分海拔高度900～1 200 m 的丘陵山區(qū)，主區(qū)北接內(nèi)蒙古，東臨恒山、五臺(tái)山，西倚黃河，南跨忻定盆地邊緣。該區(qū)氣候寒冷，海拔高度一般在900 m 以上，年平均降水量370～450 mm，年平均氣溫6.0～8.0 ℃，≥10 ℃積溫2 800～3 000 ℃，無霜期130～150 d，由繁峙等縣及以北，無霜期逐步縮短，年太陽輻射總量560～603 kJ/cm2，年日照時(shí)數(shù)2 600～2 900 h。稻田主要集中在晉北的東部和晉中地區(qū)的高海拔丘陵山區(qū)，以種植單季早粳晚熟稻、中早粳早熟稻為主，同時(shí)搭配種植部分早粳中熟的品種。該區(qū)一般于4 月中旬進(jìn)行播種工作，到9 月中旬或下旬即可進(jìn)行收獲工作，育秧主要采取的是保溫半旱育秧以及旱育秧早移栽的模式。該區(qū)稻田面積約為全省稻田面積的1/10，稻田主要分布點(diǎn)在桑干河、御河、唐河、渾河、三川河、滹沱河和汾河的上游等流域及水庫、山間泉水周圍低洼下濕地、灘地、山溝谷底，如大同、廣靈、靈丘、平魯、天鎮(zhèn)、陽高、繁峙、婁煩、離石、方山、和順、榆社、左權(quán)、靜樂等市、縣。種植制度有水旱作物輪作制。

3 山西省水稻品種改良?xì)v程

水稻品種的改良不僅可以提高水稻的單產(chǎn)及其品質(zhì)，同時(shí)也可以增加稻農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收益[20]，而優(yōu)良品種的推廣對(duì)促進(jìn)區(qū)域農(nóng)業(yè)的發(fā)展也具有重要的意義[21]。

3.1 “引種”與“系選法”水稻育種技術(shù)的應(yīng)用

山西水稻育種始于20 世紀(jì)50 年代，當(dāng)時(shí)是評(píng)選利用農(nóng)家品種的時(shí)期；50 年代中期開始引種，當(dāng)時(shí)水稻育種還處在較為初期階段，故而生產(chǎn)上采取“引種”這種既簡(jiǎn)易可行又見效快的辦法。20 世紀(jì)60 年代至70 年代是外引品種的大量利用時(shí)期，這一時(shí)期主要開展外引品種的引種試驗(yàn)、示范，外引品種逐漸取代地方農(nóng)家品種成為主栽品種；育種主要靠“系選法”，推廣了系統(tǒng)選育的雙塔1 號(hào)和雙塔2 號(hào)。外引品種一直維持到20 世紀(jì)80 年代，其種植面積才逐漸減小，先后推廣了陸羽132、銀坊、原子2 號(hào)、水原52、農(nóng)墾19、農(nóng)林17、秋豐、京引35、遼豐66、黎明、秋光、早豐、京系17、豐錦、京系21、京引174、遼豐8 號(hào)、遼粳5 號(hào)、黎優(yōu)57 等品種。

3.2 雜交育種

雖然“引種”與“系選法”已經(jīng)成功培育出了較多的優(yōu)異水稻品種（品系），然而，在育種效率方面，不可否認(rèn)其具有一定的局限性，要培育出更加優(yōu)質(zhì)的水稻品種，就需要采用更先進(jìn)、更有效的育種方式，即雜交育種，這也是我國近現(xiàn)代水稻品種選育的主要方法[22]。山西于20 世紀(jì)70 年代開始開展雜交育種工作，后續(xù)陸續(xù)展開了誘變及花培育種、雜交優(yōu)勢(shì)的利用、導(dǎo)入外源DNA 等諸多研究工作，陸續(xù)成功培育出水稻新品種13 個(gè)，使得山西省水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)生了3 次品種改良突破。20 世紀(jì)70 年代山西水稻育種的總目標(biāo)是早熟、產(chǎn)量高及抗病性強(qiáng)。此外，花培育種選育的晉稻1 號(hào)的推廣應(yīng)用，使得山西省水稻育種實(shí)現(xiàn)了第一次質(zhì)的飛躍。晉稻1 號(hào)在山西忻州地區(qū)及以南大部分稻區(qū)種植，1978～2002 年累計(jì)推廣面積15 萬hm2。

3.3 品質(zhì)育種及超高產(chǎn)育種

20 世紀(jì)80 年代至90 年代，山西水稻育種目標(biāo)發(fā)生了顯著的變化，育種工作重點(diǎn)圍繞提高產(chǎn)量、抗病性及改善品質(zhì)三方面的研究，具體開展了品質(zhì)育種、超高產(chǎn)育種等研究工作[23]。先后育成晉80-184、晉稻2、3、4、5、6 號(hào)及晉稻（糯）7 號(hào)等新品種[24-25]，晉稻3 號(hào)和晉稻5 號(hào)逐漸成為主栽品種，水稻育種實(shí)現(xiàn)了第二次飛躍。在育種技術(shù)方面，由之前單純的常規(guī)育種方法轉(zhuǎn)變成了兼顧常規(guī)技術(shù)及現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法。晉稻3 號(hào)在山西大部分單季稻稻區(qū)和麥茬稻稻區(qū)種植，1989～1995 年省內(nèi)外累計(jì)推廣面積2.4 萬hm2。晉稻5 號(hào)在山西代縣以南大部分稻區(qū)種植，1992～2005 年省內(nèi)外累計(jì)推廣面積7.7 萬hm2。

3.4 多種育種技術(shù)與田間及實(shí)驗(yàn)室鑒定測(cè)試結(jié)合

育種科技進(jìn)步為水稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了扎實(shí)的根基[22]。20 世紀(jì)90 年代末以來，從品質(zhì)選育與株型選育兩方面入手，按照優(yōu)質(zhì)、多抗、超高產(chǎn)及適應(yīng)性廣的育種目標(biāo)，以形態(tài)改良、秈粳亞種間雜交優(yōu)勢(shì)利用、現(xiàn)代（生物）技術(shù)與常規(guī)技術(shù)相結(jié)合為創(chuàng)新措施，通過運(yùn)用大田測(cè)試和實(shí)驗(yàn)室鑒定結(jié)果相結(jié)合、聚合育種、分子育種等一系列現(xiàn)代鑒定評(píng)價(jià)體系，育成了晉稻8、9、10、11、12、13、14、15、16 及晉稻17 號(hào)等新品種[4-6,23,26]，水稻育種實(shí)現(xiàn)了第三次飛躍，其中晉稻10 號(hào)是由N+束注入的誘變高效育種新技術(shù)選育而成。

晉稻8 號(hào)于2006 年成為山西省水稻主栽品種，在山西省無霜期150 d 以上的稻作區(qū)域栽培最為適宜。此外，省外的新疆、寧夏、吉林晚熟稻區(qū)、遼寧、貴州畢節(jié)粳稻區(qū)以及河北、山東河南等麥茬稻稻作區(qū)也均適宜種植[26]。2004～2015 年，晉稻8 號(hào)在全國累計(jì)推廣面積13 萬hm2以上。晉稻9 號(hào)于2010 年成為山西省早、中熟區(qū)種植的主栽品種，2005～2015 年省內(nèi)外累計(jì)推廣面積2 萬hm2以上。

2015 年，晉稻12 號(hào)成為當(dāng)家品種；后來晉稻15 號(hào)和晉稻17 號(hào)逐漸成為主導(dǎo)（推）品種。晉稻15 號(hào)自育成以來，省內(nèi)外累計(jì)推廣面積1.3 萬hm2以上。晉稻17 號(hào)2020 年入選為山西省2020年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重點(diǎn)推廣主導(dǎo)品種，2021 年又列入太原市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主推品種，目前在全省作為單季稻和麥茬稻的首選品種正加速推廣，對(duì)水稻產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效、叫響品牌發(fā)揮著積極的推動(dòng)作用。

4 結(jié)語

糧食及資源環(huán)境安全等因素促使我國農(nóng)業(yè)已進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期[27]。山西省水稻種植業(yè)及品種選育工作該怎樣推進(jìn)，是當(dāng)前山西省稻作研究工作者要解決的首要難題。本研究通過對(duì)山西省水稻種植情況及品種改良?xì)v程的分析，得出以下結(jié)論：

首先，山西省不同地區(qū)間的自然條件存在較大的差異，水稻的種植效率相對(duì)偏低。在水稻種植、品種改良及推廣過程中，應(yīng)注重地方優(yōu)勢(shì)利用，以優(yōu)化全省水稻布局，使資源分配更加合理。在實(shí)際的耕作制度的選擇中也需要因地制宜。同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步加大水稻研發(fā)投入，保證良種良法能夠配套使用。

其次，山西省水稻品種改良?xì)v程三次育種飛躍的實(shí)現(xiàn)，與品種的改良和推廣密切相關(guān)。20 世紀(jì)90 年代后，隨著種質(zhì)資源的擴(kuò)大，加上育種技術(shù)的逐漸提高，品種改良的速度顯著加快。發(fā)掘和創(chuàng)新這些資源需要更加準(zhǔn)確的研判，并利用好基因定位與育種間的關(guān)聯(lián)性，從而培育出更多優(yōu)異的稻種資源。

另外，農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的基石，而糧食問題則是農(nóng)業(yè)的核心[3]。在生產(chǎn)實(shí)際中，稻農(nóng)也應(yīng)該因地制宜、因時(shí)制宜，良種配良法，以保證水稻新品種的優(yōu)勢(shì)能夠充分顯現(xiàn)出來。

本研究對(duì)山西省水稻種植分布及品種改良情況進(jìn)行了歸納與探討，為促進(jìn)山西水稻產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供了理論參考依據(jù)；但由于山西水稻種植較為分散，屬小宗作物，加之缺乏系統(tǒng)性的深入研究，山西水稻產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)持續(xù)健康發(fā)展，需立足于生產(chǎn)實(shí)際，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，不斷選育改良優(yōu)良品種，在深加工開發(fā)方面下足功夫，嚴(yán)格控制質(zhì)量，唯有如此，產(chǎn)業(yè)發(fā)展才能取得更大的突破。