中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院  王志敏

各位老師：大家好！

我是中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院王志敏，是“一麥眾承”2群第21組的成員，根據(jù)組長何流老師的安排，今天由我代表小組值日，本組目前的成員還有劉建軍老師、李楠老師、王秀芹老師。“一麥眾承”是一個同行們相互交流、學(xué)習(xí)、討論，共享經(jīng)驗(yàn)、思想、成果的很好平臺，我也每天閱讀新鮮的文章，從中汲取營養(yǎng)、獲得啟發(fā)。衷心希望平臺越辦越好！

我從事作物栽培與耕作學(xué)教學(xué)科研工作，在河北吳橋縣建立了作物節(jié)水技術(shù)研究示范基地，常年除了完成教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室任務(wù)，大部分時(shí)間在田間地頭研發(fā)和推廣技術(shù)，并到各地調(diào)查苗情，接觸的品種和生產(chǎn)問題較多，長期習(xí)慣于把學(xué)習(xí)心得、工作思考和田間觀察等記錄下來，已積累了大量筆記。本想在退休后把筆記內(nèi)容好好整理，供團(tuán)隊(duì)人員參考，但發(fā)現(xiàn)有“一麥眾承”這樣一個好的交流平臺，便考慮提前做一些整理，把部分可以公開的筆記內(nèi)容與大家分享，也許對青年科技人員有所裨益。本次整理的是有關(guān)品種筆記的第一部分，由于是零散臨時(shí)的筆記組合，可能有前后矛盾或不正確之處，還請各位老師批評指正！

1、何謂育種？簡而言之，通常的育種就是在不斷求解1×1＞1的過程，即將兩個不同親本雜交，通過基因重組互作產(chǎn)生新的雜種或從后代選出新的品種，使新的雜種或品種在產(chǎn)量等目標(biāo)性狀上超過親本或?qū)φ铡２煌蛑亟M互作產(chǎn)生的新品種是一個新的復(fù)雜系統(tǒng)，“＞1”的性狀則是該復(fù)雜系統(tǒng)“涌現(xiàn)”（ emergence）特征。盡管對復(fù)雜系統(tǒng)“涌現(xiàn)”的規(guī)律和機(jī)制仍不很清楚，但新品種復(fù)雜性和涌現(xiàn)性的形成一定是生物自組織與自然和人工協(xié)同選擇共同作用的結(jié)果。

2、栽培強(qiáng)調(diào)的是“集成”，即把多學(xué)科知識和技術(shù)集成為一個栽培體系并在農(nóng)田應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)多目標(biāo)高水平產(chǎn)出。育種強(qiáng)調(diào)的是“聚合”，即把多目標(biāo)優(yōu)良性狀聚集到一個品種中并組合到栽培體系中去推廣，以實(shí)現(xiàn)遺傳增益的最大化。集成也好，聚合也罷，都應(yīng)以需求為導(dǎo)向、以目標(biāo)為引領(lǐng)。品種是栽培系統(tǒng)的一部分，因此，就一般而言，育種的目標(biāo)應(yīng)服從或服務(wù)于栽培的目標(biāo)。什么是栽培的目標(biāo)？概言之，即是“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全、美好”。高產(chǎn)者，提高產(chǎn)量、保障供給也；優(yōu)質(zhì)者，改善品質(zhì)、強(qiáng)化功能也；高效者，減少投入、提高效益也；生態(tài)者，保護(hù)環(huán)境、綠色發(fā)展也；安全者，產(chǎn)品安全、抗逆持續(xù)也；美好者，景觀美化、“天-地-人-禾”和諧共榮也?，F(xiàn)代栽培是多功能的，需要適應(yīng)和逐步滿足“生產(chǎn)、生態(tài)、生活、生命”多功能多層次需求，已不僅僅是生產(chǎn)，盡管生產(chǎn)產(chǎn)品仍是主要功能。栽培系統(tǒng)既是生產(chǎn)系統(tǒng)，也是社會生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)，栽培系統(tǒng)演進(jìn)過程，就是不斷推進(jìn)多功能發(fā)展和多目標(biāo)協(xié)調(diào)統(tǒng)一的過程。在這一過程中，品種更新發(fā)揮著重要作用。育種總的目標(biāo)要契合栽培的目標(biāo)，育種過程也在不斷追求多目標(biāo)協(xié)同。但是應(yīng)看到，品種是栽培的一部分，我們希望但不能指望一個品種能融入全部的目標(biāo)性狀且均為理想狀態(tài)，不斷改良主需求或特殊需求性狀，并形成優(yōu)勢特色，同時(shí)爭取較多必要性狀的適合度及適應(yīng)性，乃是育種的基本策略。畢竟，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)多功能多目標(biāo)的要求最終是由綜合的栽培體系去實(shí)現(xiàn)和達(dá)成的。

3、從國際研究動向看，“可持續(xù)集約化”（Sustainable intensification）似乎已成為全球小麥生產(chǎn)發(fā)展的共同主導(dǎo)性方向了！在此大方向下，小麥育種和栽培面臨的、需要突出解決的主要挑戰(zhàn)性問題是：如何大幅度提高產(chǎn)量水平（增產(chǎn)50-70%），滿足未來100億人口對小麥產(chǎn)品的需求？如何在水氮等低投入下提高有限資源的利用效率，以實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)增產(chǎn)？如何在高產(chǎn)的同時(shí)提高籽粒重要營養(yǎng)素（特別是微量營養(yǎng)素）含量，以消除人類“隱性饑餓”？如何提高小麥對生物和非生物脅迫的多重抗性，以適應(yīng)氣候變化和安全高產(chǎn)？培育超級品種、綠色高效品種、營養(yǎng)強(qiáng)化品種、氣候智慧型品種等已經(jīng)成為國際小麥界聯(lián)合行動了！

4、從社會主體需求看，在品種多目標(biāo)性狀中，產(chǎn)量仍然是第一位的目標(biāo)性狀，也即主體育種的方向?qū)⒊掷m(xù)遵循“豐產(chǎn) ”的改良原則，且以不斷提升產(chǎn)量潛力為首要任務(wù)。何為產(chǎn)量潛力？過去，總以為“產(chǎn)量潛力” （Yield Potential） 和“潛在產(chǎn)量” （Potential Yield） 是同一概念，近讀Evans L T的著作《作物進(jìn)化、適應(yīng)性與產(chǎn)量》, 方知兩者之不同。所謂“產(chǎn)量潛力”是針對品種而言的，是指“一個品種當(dāng)它生長在它所適應(yīng)的環(huán)境中，營養(yǎng)和水分不受限制，且病蟲草害、倒伏和其它脅迫因子被有效控制的條件下所具有的產(chǎn)量”。而“潛在產(chǎn)量”是針對生態(tài)區(qū)域而言的，是指由區(qū)域光溫資源所決定的某種作物最高理論產(chǎn)量。顯然，潛在產(chǎn)量是理論上的產(chǎn)量最高限，而區(qū)域內(nèi)品種產(chǎn)量潛力是可以不斷提升的，在不斷提升中不斷趨近潛在產(chǎn)量。品種產(chǎn)量潛力的表現(xiàn)，是遺傳潛力與栽培技術(shù)及環(huán)境互作的結(jié)果，區(qū)域內(nèi)某品種的高產(chǎn)紀(jì)錄可以作為該品種在當(dāng)時(shí)技術(shù)與環(huán)境條件下的可達(dá)到的產(chǎn)量潛力。

5、我國小麥品種產(chǎn)量潛力已經(jīng)達(dá)到什么水平了？看看我國主產(chǎn)區(qū)小麥高產(chǎn)紀(jì)錄：2009年山東首創(chuàng)小麥畝產(chǎn)789公斤，2014年河南首報(bào)畝產(chǎn)820公斤，2016年山東再報(bào)畝產(chǎn)828公斤，此后，800公斤以上的高產(chǎn)便不斷涌現(xiàn)了，且高產(chǎn)紀(jì)錄水平逐年攀升，直到突破900公斤。山東、河南、河北、山西、安徽、新疆等多省份、多位點(diǎn)、多品種持續(xù)出現(xiàn)畝產(chǎn)800公斤以上高產(chǎn)田。2022年更報(bào)道有多個畝產(chǎn)大幅超過900公斤的示范田甚至是示范區(qū)。這些產(chǎn)量紀(jì)錄說明了什么？我曾專門咨詢請教過一位小麥育種大家：“畝產(chǎn)800多公斤紀(jì)錄已多地出現(xiàn)，是否已說明我國小麥品種的產(chǎn)量潛力躍上800-900公斤臺階了”？老先生沒有直接回答，他說：“近年來我國小麥品種改良取得很大進(jìn)展，各地培育了一批具有高產(chǎn)潛力的品種，這些品種在生產(chǎn)中已可穩(wěn)定達(dá)到700公斤以上水平了”。

6、近日看到美國著名作物生理學(xué)家Sinclair TR寫的一篇文章，題目是“Agronomic UFOs”，他把農(nóng)業(yè)上出現(xiàn)的沒有科學(xué)依據(jù)的產(chǎn)量奇跡稱之為農(nóng)學(xué)“UFO”（Unconfirmed field observations，不明田間事件或不明農(nóng)田現(xiàn)象）。這使我想起了中國人熟知的“農(nóng)田放衛(wèi)星”。面對逐年“競升”的小麥高產(chǎn)紀(jì)錄（可能很快就會出現(xiàn)畝產(chǎn)超1000公斤的產(chǎn)量了），學(xué)界和社會上有許多議論，網(wǎng)上也常能看到品種營銷者夸張性的宣傳視頻和農(nóng)民小哥的不同聲音。根據(jù)我的了解（我也參加過某些紀(jì)錄的測產(chǎn)），大部分高產(chǎn)典型還是可信的！我認(rèn)為，現(xiàn)時(shí)代似乎也已沒有放衛(wèi)星的社會條件了。但不能不說的情況是，許多高產(chǎn)紀(jì)錄只有報(bào)道的產(chǎn)量新聞，卻沒有實(shí)產(chǎn)田塊產(chǎn)量構(gòu)成因素的真實(shí)數(shù)據(jù)，有的宣傳中雖有其數(shù)據(jù)，但其數(shù)據(jù)與產(chǎn)量是不相吻合的，或根據(jù)產(chǎn)量因素間的關(guān)系分析是不太可信的！人們不知道高產(chǎn)紀(jì)錄田品種生長發(fā)育過程的關(guān)鍵指標(biāo)信息，也不知道采取了什么樣的關(guān)鍵性創(chuàng)高產(chǎn)技術(shù)，更不知道同一品種高產(chǎn)紀(jì)錄田與鄰近一般生產(chǎn)田主要差距在哪里。由于這些“沒有”和“不知道”，人們自然就有理由懷疑那些紀(jì)錄的異常高產(chǎn)是否就屬于農(nóng)田UFO？

7、作為栽培生理研究者，我們已深深感到愧疚和不安：育種已遠(yuǎn)遠(yuǎn)地走在我們研究的前面了！高產(chǎn)典型本應(yīng)是由栽培專家來指導(dǎo)創(chuàng)立，但現(xiàn)實(shí)是，許多高產(chǎn)紀(jì)錄是由育種者與公司聯(lián)合創(chuàng)造的！多年多地的小麥高產(chǎn)已達(dá)畝產(chǎn)800公斤以上了，可是，我們高產(chǎn)栽培的研究大多還停留在畝產(chǎn)600公斤左右的水平上。具有800-900公斤產(chǎn)量潛力的品種具有什么樣的株群結(jié)構(gòu)、生育特性、資源利用及產(chǎn)品形成規(guī)律？從畝產(chǎn)600公斤到畝產(chǎn)800多公斤，其群體性能是如何演變的？其多出的200公斤產(chǎn)量物質(zhì)是從哪里來的？需要什么樣的綜合環(huán)境條件？超高產(chǎn)的栽培途徑與組合技術(shù)是什么？這些重要的問題我們還沒有系統(tǒng)的跟蹤性、解釋性研究，更沒有對未來產(chǎn)量進(jìn)一步突破的前瞻性、超越性研究。

8、看看國外的研究吧！圍繞突破產(chǎn)量限制、提高小麥產(chǎn)量潛力，新世紀(jì)以來，國際上的研究可謂風(fēng)生水起、持續(xù)火熱。國際小麥玉米改良中心（CIMMYT）很早就組建了“小麥產(chǎn)量研究聯(lián)盟”（Wheat Yield Consortium，2008）；幾個主要國家倡議發(fā)起了“小麥改良計(jì)劃”（The Wheat Initiative，2011）；進(jìn)而，多國聯(lián)合開展了“國際小麥產(chǎn)量研究伙伴行動”（International Wheat Yield Partnership ，IWYP  2014）。英國已實(shí)施“小麥20：20計(jì)劃”（2012），目標(biāo)是在20年內(nèi)使小麥產(chǎn)量潛力達(dá)到20噸/公項(xiàng)。雖然未全面了解這些研究的進(jìn)展情況，但從相關(guān)介紹及發(fā)表的部分文獻(xiàn)看，似乎感覺針對產(chǎn)量潛力如何提高的問題及方案理論分析較多，且多為老生常談的理念路徑，并未形成有重大創(chuàng)新意義的可指導(dǎo)、可實(shí)踐的策略（CIMMYT提出了一個研究框架），也未有重大超級品種或模式品種出現(xiàn)。

9、匯整國內(nèi)外有關(guān)研究信息，提高小麥產(chǎn)量潛力的理論途徑暫可概括為：綜合強(qiáng)化源庫系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)源-庫高強(qiáng)度協(xié)調(diào)。為此，已形成的基本思路是：（1）以提高生物產(chǎn)量為重點(diǎn)，同時(shí)穩(wěn)定或提高收獲指數(shù)；（2）以提高葉-穗光合效率為重點(diǎn)，優(yōu)化協(xié)調(diào)株群結(jié)構(gòu)和根-冠關(guān)系；（3）以提高穗粒重為重點(diǎn)，高水平協(xié)調(diào)產(chǎn)量構(gòu)成因素，同時(shí)平衡穗-莖矛盾，穩(wěn)固增強(qiáng)抗倒性；（4）在足夠的庫容量基礎(chǔ)上，優(yōu)化生育進(jìn)程，著力提高花后物質(zhì)積累。這些思路的新意何在？有無可行性仍值得探討。提高小麥產(chǎn)量潛力的實(shí)踐途徑似乎可概括為：

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10、（2013年05月12日）看到英國廣播公司報(bào)道，英國研究人員說，他們培育出一種新型“超級小麥”，可讓產(chǎn)量增加30%以上。英國國家農(nóng)業(yè)植物研究所研究人員利用異花授粉和種子胚胎移植技術(shù)，把現(xiàn)代小麥與遠(yuǎn)古野草雜交，培育出超高產(chǎn)抗逆新品種。這則報(bào)道含有一些重要信息，但超級品種長成什么樣？是否有如此報(bào)道的超級性能呢？有必要進(jìn)一步了解其實(shí)質(zhì)內(nèi)容。

11、系統(tǒng)地讀完安徽農(nóng)學(xué)院（安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)）徐風(fēng)先生1985年發(fā)表于《安徽農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)》上的長篇論文：“小麥品種源庫生態(tài)規(guī)律的研究...小麥高產(chǎn)育種若干問題的探討”，讀后，深受啟發(fā)并深為震憾：這是一篇多么重要的論文?。∧哿死舷壬嗄甑男难?，怎么默默無聞沒有引起小麥學(xué)界重視呢（可能是發(fā)表的刋物少有人查閱的原因）？我把其論文摘要顯示如下：

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文章提出的源庫結(jié)構(gòu)型、源庫生態(tài)型及源庫生理生態(tài)協(xié)調(diào)育種比國外學(xué)者早了若干年！且其許多思想今天讀來仍有重要新意和指導(dǎo)意義！這項(xiàng)工作也很有必要繼續(xù)推進(jìn)，例如，將我國廣闊復(fù)雜的小麥產(chǎn)區(qū)僅劃分為C和O兩個源庫生態(tài)區(qū)，似乎過大過粗了，O型生態(tài)區(qū)幾乎覆蓋了絕大部分主產(chǎn)區(qū)，而區(qū)內(nèi)各地品種與生態(tài)環(huán)境是有很大不同的；C型區(qū)跨度似乎太大，其東、西、南、北區(qū)位差異也是很大，均可以增加分區(qū)數(shù)或進(jìn)行2級分區(qū)；同時(shí)，以光溫條件為主要分區(qū)依據(jù)也有較大局限，各地降水分布及供水條件不同對品種源庫性狀的表現(xiàn)會有很大影響，也需要考慮；另外，從區(qū)域尺度上分析探究氣候變化對品種源庫系統(tǒng)演變影響的歷史過程和未來趨向也是很有應(yīng)用價(jià)值的。

12、當(dāng)前流行的一種觀點(diǎn)認(rèn)為，過去品種改良（綠色革命）產(chǎn)量潛力的提高主要依賴收獲指數(shù)的增加，未來進(jìn)一步提高產(chǎn)量將主要依靠生物產(chǎn)量的增加。對此，需要結(jié)合我國小麥情況辯證分析。小麥?zhǔn)斋@指數(shù)理論上可達(dá)0.62（可記為0.618），許多國家高產(chǎn)小麥品種的收獲指數(shù)已達(dá)0.5或更高，但我國大多數(shù)冬小麥品種高產(chǎn)田的收獲指數(shù)尚未達(dá)到這個水平，匯整各地畝產(chǎn)600公斤左右的高產(chǎn)田收獲指數(shù)，多為0.40-0.44，很少有超過0.45。冬小麥?zhǔn)斋@指數(shù)也普遍低于高產(chǎn)水稻和玉米（均可達(dá)0.47-0.55）。為什么我國小麥的收獲指數(shù)偏低？原因可能是：我國冬小麥生育期長，但開花-成熟的產(chǎn)量形成期卻很短（35天左右，不及水稻和玉米）；后期處于高溫干旱環(huán)境，不僅呼吸量大，而且葉片易早衰，難以像高產(chǎn)水稻和玉米那樣持綠成熟；小麥籽粒蛋白質(zhì)含量也比常規(guī)水稻和玉米高，其合成耗能也較多，后期要求葉片氮素較多較快轉(zhuǎn)移，也相對限制了光合生產(chǎn)。小麥花后積累的生物量占總生物量的比例一般只有35%-40%，明顯低于水稻（40%-45%）和玉米（50%）。但隨著氣候變化（生育后期平均溫度趨降）和品種適應(yīng)性改良、管理技術(shù)進(jìn)步，提高小麥?zhǔn)斋@指數(shù)的潛力是很大的。而且，提高收獲指數(shù)的增產(chǎn)途徑也是資源高效的途徑（增加生物產(chǎn)量則需要增加水肥等資源投入）。協(xié)同增加生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)可能是我國冬小麥品種增產(chǎn)增效協(xié)同改良的方向。過去收獲指數(shù)的增加主要通過莖稈的矮化，提高了花前同化物向穗的分配，并通過品種與技術(shù)互作改善了花后物質(zhì)生產(chǎn)；未來既要增加生物產(chǎn)量又要增加收獲指數(shù)，重點(diǎn)將是依靠進(jìn)一步增加花后物質(zhì)積累，提高花后生物量占總生物量的比例。同時(shí)，花前在穩(wěn)定矮稈的基礎(chǔ)上，需要考慮適度減小單莖葉面積，改良葉質(zhì)量，提高穗/葉比（穗重/葉重）、粒/葉比（粒數(shù)/葉面積）。通常，上部葉片大小與穗型大小存在相關(guān)性，但小葉重穗或穗/葉比高的基因型也是存在的，應(yīng)注意尋找和創(chuàng)造這樣的材料。

13、為了提高生物產(chǎn)量，學(xué)界把關(guān)注點(diǎn)集中于作物光合作用的改良，希望在不同層次上改良光合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、機(jī)能與效率。如何提高小麥光合生產(chǎn)能力？一些學(xué)者提出了研究清單或調(diào)控路線圖。雖然基礎(chǔ)研究已有不少進(jìn)展，但實(shí)踐改良未見重要突破。從高產(chǎn)育種現(xiàn)實(shí)看，能有效提高光合供源性能的仍主要是兩方面性狀（除葉面積外）：一是空間性狀，即株形結(jié)構(gòu)，且主要是葉片直立性狀，對群體光能利用有直接影響，這在小麥上也是非常重要的，濟(jì)麥22和馬蘭1號等品種的葉片構(gòu)型和相對較直立分布是產(chǎn)量因素協(xié)調(diào)高產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。曾有學(xué)者認(rèn)為，旗葉花后完全下垂也是高光效性狀，對此需要進(jìn)一步觀察與研究。二是時(shí)間性狀，即葉片功能持續(xù)期，主要是花后葉片“持綠性”（Stay green），這也是被育種和栽培實(shí)踐反復(fù)證明是高產(chǎn)的重要性狀。這一性狀在水稻和玉米高產(chǎn)品種上表現(xiàn)得更為突出。小麥有其不同的特點(diǎn)（如：籽粒高蛋白對葉片氮素運(yùn)轉(zhuǎn)有較高需求），植株的“落黃性”可能是比葉片“持綠性”更為準(zhǔn)確和更為適宜的功能性指標(biāo)。多年前，為了探索小麥超高產(chǎn)途徑，我和王樹安老師曾爭論過這樣一個問題：到底是“麥?zhǔn)杖窝保ㄞr(nóng)諺）好，還是“麥?zhǔn)諆啥窝保ㄋ朦S而冠層葉皆持綠）更好？后來的實(shí)踐證明，“麥?zhǔn)諆啥窝笔强梢詣?chuàng)造的，但并不是更高產(chǎn)的性狀，當(dāng)然也更不是高效的性狀。小麥畝產(chǎn)800公斤以上品種葉片功能持續(xù)性特征尚有待明確的研究。

許多關(guān)于光合代謝改良的設(shè)想是否有實(shí)用意義尚難以評判。值得注意的是，非葉器官光合性能的改良和利用可能是未來產(chǎn)量潛力改良、特別是逆境下產(chǎn)量改良的重要突破點(diǎn)！CIMMYT已經(jīng)把穗光合能力列為新品種選育的突出指標(biāo)。我們對小麥品種穗光合性能進(jìn)行了長達(dá)10多年研究，對其重要性已有基本認(rèn)識。小麥和水稻的產(chǎn)量形成似有明顯的不同之處，已故的中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻專家廉平湖先生，早在上世紀(jì)70年代提出并在浙江、江蘇、江西、福建等水稻主產(chǎn)區(qū)廣泛宣講水稻高產(chǎn)的“三個90%”理論，即：水稻產(chǎn)量90%以上來自于“空間營養(yǎng)”...光合作用；高產(chǎn)水稻產(chǎn)量90%以上來自于抽穗后的光合作用；高產(chǎn)水稻產(chǎn)量物質(zhì)90%左右來自于上部4片葉的光合作用。進(jìn)而提出，水稻高產(chǎn)栽培應(yīng)控制群體數(shù)量，提高群體質(zhì)量；控制前期營養(yǎng)體，提高抽穗后物質(zhì)積累；一切高產(chǎn)措施都必須有利于改善抽穗后上部葉片光合性能。這一理論成為后來水稻“稀少平”栽培法和“群體質(zhì)量”栽培的重要基礎(chǔ)。然而，觀察小麥的產(chǎn)量形成，似乎表現(xiàn)出兩個“80%”特點(diǎn)，即：高產(chǎn)小麥產(chǎn)量80%左右來自于開花后物質(zhì)積累；高產(chǎn)小麥花后積累的物質(zhì)80%左右來自于旗葉及旗葉以上器官（穗和穗下節(jié)間）的光合作用。特別是穗器官具有明顯的光合抗逆優(yōu)勢：直立分布于群體上層，光-氣環(huán)境好；具有“類C4”光合機(jī)制，能把籽粒呼吸釋放的CO2重新固定，具有高光效潛力；水勢穩(wěn)定，耐旱耐熱，不易早衰；光合產(chǎn)物能就近輸入籽粒中；逆境下對產(chǎn)量有較大貢獻(xiàn)。穗光合對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)可達(dá)20-45%（因品種和環(huán)境而有差異）。我們在河北研發(fā)和大面積推廣的的小麥節(jié)水高產(chǎn)栽培技術(shù)，其主要原理之一，就是在穩(wěn)定葉片功能的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮穗、莖、鞘等非葉器官的光合耐逆機(jī)能。依此，通過高密度栽培和減灌調(diào)虧，控葉增穗，擴(kuò)大冠層非葉光合面積，同時(shí)增加根層種子根數(shù)目，形成一個高光效高水效強(qiáng)抗逆的群體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水與高產(chǎn)的統(tǒng)一。節(jié)水抗逆品種的篩選也要重視非葉光合器官結(jié)構(gòu)與功能的表現(xiàn)特征。

14、多年的實(shí)踐證明，在華北地區(qū)要穩(wěn)定創(chuàng)造畝產(chǎn)600公斤以上的小麥高產(chǎn)，沒有足夠多的穗數(shù)是不成的，多穗是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的前提。高產(chǎn)超高產(chǎn)的穗數(shù)水平雖因地、因種、因技而有不同，但從近年出現(xiàn)的高額豐產(chǎn)田或紀(jì)錄田看，適宜的畝穗數(shù)水平多在46-55萬穗水平。然而，查看主要高產(chǎn)品種的審定報(bào)告，這些創(chuàng)高產(chǎn)品種區(qū)試畝穗數(shù)只有40萬左右，極少有超過44萬的。這說明什么？說明在同樣適宜播期下實(shí)際生產(chǎn)田的基本苗數(shù)常常要多于區(qū)試田的基本苗。為了達(dá)到適宜高產(chǎn)的穗數(shù)水平，理論上可因地采?。海?）少苗多蘗，依靠分蘗成穗的途徑；（2）多苗少蘗，依靠主莖成穗的途徑；（3）主莖和分蘗兼顧的中間型途徑。但從現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)看，不論南北，農(nóng)戶的播種量均普遍較高，這既是為了高產(chǎn)，也是為了應(yīng)變防災(zāi)。如今，經(jīng)典的精播高產(chǎn)栽培方式（畝基本苗6-9萬）已很少有應(yīng)用了。而從長遠(yuǎn)的節(jié)水高效栽培需求和適應(yīng)夏玉米機(jī)械粒收的需要看，北方各地冬小麥晚播和超晚播可能逐漸成為常態(tài)，“大播量”也將隨之成為小麥栽培的常規(guī)。在現(xiàn)實(shí)背景和未來趨勢下，我們的品種如何適應(yīng)？品種的區(qū)試條件是否有必要調(diào)整？我們對理想品種的穗蘗結(jié)構(gòu)是否要有新的認(rèn)識？這些問題有必要去思考。

15、在保證適宜和足夠穗數(shù)的前提下，產(chǎn)量水平的不斷提升必然要求穗粒重的不斷增長。提高穗粒重是以增加穗粒數(shù)為主？還是以增加粒重為主？似可認(rèn)為，在北方冬麥區(qū)為了協(xié)調(diào)產(chǎn)量三因素關(guān)系，協(xié)調(diào)高產(chǎn)、高效和抗逆的矛盾，除了局部地區(qū)可努力爭取適當(dāng)較多的穗粒數(shù)外，大多數(shù)地區(qū)的品種均不宜追求穗粒數(shù)的較大增加。大穗或超大穗品種之所以難以應(yīng)用，是因?yàn)椋海?）大穗與多穗的矛盾。大穗型品種主莖優(yōu)勢過強(qiáng)，葉片往往大而披散，分蘗成穗率低，畝穗數(shù)上不去；而增加基本苗擴(kuò)大群體，大穗優(yōu)勢又不能發(fā)揮，且易使群體惡化。（2）大穗與粒重的矛盾。大穗品種往往開花較遲，晚熟易遭高溫脅迫，往往灌漿不飽；穗粒數(shù)多，弱勢粒增多。這些都會使平均千粒重受到嚴(yán)重限制。（3）大穗與抗旱節(jié)水的矛盾。大穗品種抗旱耐熱性較差，大穗的形成需要較多的肥水投入，這不利于節(jié)水高效栽培。（4）黃淮北部和北部冬麥區(qū)一般沒有超大穗品種穗粒數(shù)充分表達(dá)的時(shí)間和溫水條件。故認(rèn)為，北方多數(shù)地區(qū)的品種改良和超高產(chǎn)實(shí)踐，可能應(yīng)以“多穗數(shù) 中穗型 高粒重”的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)為較為適宜和適用的攻關(guān)目標(biāo)。

16、高產(chǎn)育種和高產(chǎn)栽培應(yīng)把粒重作為重點(diǎn)調(diào)控對象，粒重的提升有潛力、有可能、有突出的增產(chǎn)作用。多年的生產(chǎn)實(shí)踐及觀察表明，在我國主產(chǎn)區(qū)小麥粒重有很大的可調(diào)性，對產(chǎn)量變化有顯著影響，哪一年粒重高哪一年往往是高產(chǎn)年份。我讓學(xué)生匯整了我國各麥區(qū)20年來審定品種的產(chǎn)量構(gòu)成因素?cái)?shù)據(jù)，顯示北方冬麥區(qū)隨品種釋放年份的變化，千粒重總體呈現(xiàn)增長的趨勢。近年來在我承擔(dān)的育種攻關(guān)品種生產(chǎn)試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在黃淮北部偏北地區(qū)的環(huán)境下大部分品種的千粒重都能表現(xiàn)出43-50克水平（有的高于50克）。這改變了我過去對品種千粒重改良的認(rèn)識。國外的研究多認(rèn)為，綠色革命改良品種增加了穗粒數(shù)，受穗粒數(shù)與粒重負(fù)相關(guān)制約，品種千粒重并沒有明顯改良，部分國家甚至還有下降的傾向。然而，我國的情況顯然與此不同。我國北方主產(chǎn)區(qū)小麥千粒重為何能夠增長？其原因值得深入探討。除了遺傳潛力和抗逆性改良的機(jī)制外，環(huán)境和栽培的變化對品種粒重潛力的表達(dá)可能發(fā)揮了重要促進(jìn)作用。首先是氣候的變化。根據(jù)有關(guān)研究，氣候變化在我國小麥生長季的表現(xiàn)是秋冬季平均溫度增加，春季溫度也有增加但起伏波動加大，而花后至成熟期平均溫度則呈現(xiàn)下降趨勢，極端高溫和嚴(yán)重干熱風(fēng)天氣減少，這樣的氣候變化促使開花期略有提前，灌漿期得以延長，籽粒生長過程溫度環(huán)境改善，有利于粒重增加。其次是地力的良化。由于長期秸稈還田和養(yǎng)分投入，主產(chǎn)區(qū)麥田有機(jī)質(zhì)含量和其它肥力水平已有較大提升。第三是管理的強(qiáng)化。高度重視和持續(xù)推行后期“一噴三防”，增加磷酸二氫鉀的應(yīng)用等，為抗逆防災(zāi)、促進(jìn)灌漿提供了技術(shù)支持。隨著水肥一體化的逐步大面積推廣應(yīng)用，小麥防衰增重將有更為有效的實(shí)施技術(shù)。小麥潛力的提升需要增強(qiáng)后期的光合生產(chǎn)能力，也需要增加籽粒庫能力，而天-地環(huán)境變化和栽培技術(shù)優(yōu)化也為源庫性能改進(jìn)提供了有利條件，因此，持續(xù)改良粒重性狀具有戰(zhàn)略意義。

17、如何改良千粒重？粒重決定于后期的“源、流、庫、耗”，是基因-環(huán)境-管理互作的結(jié)果。從籽粒性狀來看，粒重決定于籽粒庫容和庫容充實(shí)度。籽粒潛在庫容的形成先后經(jīng)歷了花前子房形態(tài)形成和花后籽粒形態(tài)形成兩個階段（主要時(shí)段從花前12天到花后12天）。我們常常觀察到，品種籽粒體積大小與花期子房大小有直接的可觀測的關(guān)聯(lián)性，甚至小花外稃的大小也能與籽粒大小建立一定的關(guān)系。這是否說明，在正常條件下籽粒潛在庫容似乎可能在花前就基本確定了，如果是這樣，我們對籽粒性狀的選擇和調(diào)控就應(yīng)該前移！庫容充實(shí)度決定于灌漿速率和持續(xù)期，華北冬麥區(qū)灌漿持續(xù)期較短，灌漿速率是最重要的指標(biāo)，而且在花后8-20天內(nèi)快速形成高強(qiáng)度灌漿優(yōu)勢尤為重要，對此，在品種選擇時(shí)應(yīng)高度重視！隨著氣候變化，近年觀察到籽粒生長持續(xù)期似乎也有延長的趨勢，也必須考慮品種如何去適應(yīng)和利用。千粒重是粒群的平均性狀，粒群的均勻度對千粒重有重要影響，且粒群的均勻性可最終反映品種穗群的整齊性和強(qiáng)弱勢粒的均衡性，因而是品種選擇的重要性狀。

18、華北缺水區(qū)在足墑播種基礎(chǔ)上，春季灌溉模式對小麥源庫關(guān)系有很大影響，栽培上需要依此選擇合適的品種類型。（1）春澆2水即拔節(jié)水和開花水已成為常規(guī)高產(chǎn)灌溉模式，在此模式下，小麥源庫性能可相對較好的表達(dá)和協(xié)調(diào)，容易爭取高產(chǎn)，可選用的適宜品種范圍較廣，品種間產(chǎn)量差異主要決定于品種本身源庫潛力。（2）春澆1水一般在拔節(jié)期澆水，是節(jié)水栽培的主要灌溉模式（節(jié)水品種品比試驗(yàn)和區(qū)試也以拔節(jié)期澆1次水為要求），在此模式下，小麥穗數(shù)和穗粒數(shù)能得到基本保證，即“庫”一般不是產(chǎn)量的主限因子，但花后土壤水分虧缺，“源”易成為主要限制，粒重通常較低，產(chǎn)量主要受粒重調(diào)節(jié)。節(jié)水高產(chǎn)栽培的重點(diǎn)應(yīng)是在保證足夠庫容量的基礎(chǔ)上補(bǔ)償性強(qiáng)化花后供源，應(yīng)選擇種子根較多、后期根系活性和葉片持綠性好、非葉器官光合功能較強(qiáng)、籽粒灌漿較快的節(jié)水型品種。（3）正在推廣的貯墑旱作模式，即澆足底墑水生育期內(nèi)不再澆水，此種模式拔節(jié)后上層土壤便處于水分虧缺狀態(tài)，分蘗極少能成穗或不能成穗，穗數(shù)和穗粒數(shù)受影響較大，群體庫容量不足成為主要限制因子。但粒重卻往往較高，其原因可能是多方面的，如：穗粒數(shù)少了，弱勢小粒少了，粒群主要是由主莖穗的強(qiáng)勢粒組成；葉片小了，群體透光性好了，每穗占有的種子根多了，單莖供源大于單穗庫容，群體源/庫比相對提高了。因此貯墑旱作高產(chǎn)栽培的重點(diǎn)是通過技術(shù)補(bǔ)償性增庫并穩(wěn)源，應(yīng)增加播種密度，并選擇多穗型、穗粒數(shù)對干旱較不敏感的品種，同時(shí)，集中施好基肥，促進(jìn)前期根-苗生長和物質(zhì)積累，后期發(fā)揮深層種子根吸水作用和穗層光合功能以穩(wěn)定粒重。

19、春回大地麥先知，又是一年新苗綠。我們相逢在廣闊的田野里，我俯身看著你，你仰頭看著我，你看我陽光滿面，我看你綠波泛起，心潮與春潮齊漲，我情與你情共濃......

（未完待續(xù)）

作者簡介：王志敏，男，博士，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，農(nóng)業(yè)部小麥專家指導(dǎo)組成員，中國作物學(xué)會栽培委員會小麥學(xué)組副組長。長期從事作物高產(chǎn)高效生理與栽培技術(shù)研究。擔(dān)任國家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家14年，獲國家科技進(jìn)步二等獎、中華農(nóng)業(yè)科技一等獎、河北省科技進(jìn)步一等獎、教育部高校優(yōu)秀成果發(fā)明獎、天津市科技進(jìn)步獎、全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎成果獎和推廣貢獻(xiàn)獎等獎勵10項(xiàng)，發(fā)表論文180余篇。主持建立的“冬小麥節(jié)水省肥高產(chǎn)技術(shù)”連續(xù)10年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部推介為全國主推技術(shù)，建立河北省主推技術(shù)3項(xiàng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)7套，獲國家專利12件。被評為“全國糧食生產(chǎn)突出貢獻(xiàn)科技人員”。獲國務(wù)院政府特殊津貼。