中國農(nóng)科院：用科技打通玉米全程機(jī)械化“最后一公里”

　　玉米是我國大作物。“十三五”期間，我國玉米播種面積和產(chǎn)量分別占糧食作物的35.98%和39.3%，玉米的生產(chǎn)發(fā)展對保障糧食具有重要地位。

 

　　“十三五”期間，我國玉米生產(chǎn)方式逐步向優(yōu)質(zhì)機(jī)械化方向轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)效率不斷提升。玉米產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展得益于新品種培育不斷突破，單產(chǎn)由2015年的393公斤/畝提高到2020年的421公斤/畝，自育品種面積由85%提高到90%以上，優(yōu)質(zhì)專用、綠色品種大幅度增加，籽粒直收新品種助力全程機(jī)械化打通“最后一公里”。

 

　　得益于精準(zhǔn)綠色栽培技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，玉米肥料總用量由1400萬噸降至1200萬噸（2015-2019），肥料生產(chǎn)力提高2.7kg/kg（14.3%）（2015-2019），水分利用率提升16.7%。得益于一體化綠色防控技術(shù)升級，鐮孢菌病害早期預(yù)警準(zhǔn)確率達(dá)到70%以上，研發(fā)的系列木霉菌-芽孢桿菌生物種衣劑使得農(nóng)藥減施30%，示范區(qū)平均挽回?fù)p失10%以上。得益于農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平穩(wěn)步提高，綜合機(jī)械化率由2015年的81%提高到2020年的90%，為玉米生產(chǎn)轉(zhuǎn)方式、增效益和提升競爭力提供技術(shù)裝備支撐。

 

　　記者近日從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉，“十三五”期間，面向我國玉米主產(chǎn)區(qū)，中國農(nóng)科院育成“中單123”“中單685”“中玉303”“中單111”等高產(chǎn)抗逆宜機(jī)收新品種10個(gè)，推動(dòng)育種目標(biāo)從高產(chǎn)向早熟優(yōu)質(zhì)抗倒宜機(jī)收方向轉(zhuǎn)變。新品種“中單111”在內(nèi)蒙古表現(xiàn)早熟抗倒、籽粒含水量低（22.4%）、產(chǎn)量高（969.2kg/畝）、落粒損失率低（0.92%），可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量籽粒直接收獲；在新疆奇臺創(chuàng)畝產(chǎn)超過1570公斤。以“中單808、909”等為代表的中單系列玉米品種累計(jì)推廣超過3000萬畝以上。

 

　　在玉米育種基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，中國農(nóng)科院開展了玉米種質(zhì)資源保護(hù)與創(chuàng)新研究，創(chuàng)新基因編輯、轉(zhuǎn)基因、全基因組選擇等遺傳改良技術(shù)，驅(qū)動(dòng)玉米種業(yè)新發(fā)展。建立了我國玉米種質(zhì)資源保護(hù)體系，保存3萬余份種質(zhì)資源。精準(zhǔn)鑒定2000余份種質(zhì)資源，篩選出54份耐旱種質(zhì)、71份抗莖腐病種質(zhì)。闡明我國玉米種質(zhì)資源遺傳多樣性，揭示現(xiàn)代玉米種質(zhì)遺傳改良規(guī)律?？寺mPIF3.3、ZmGLK36、miR528等與玉米株型建成、耐密性、耐鹽、抗粗縮病與抗倒伏性緊密相關(guān)的基因并闡明了遺傳機(jī)制。

 

　　此外，中國農(nóng)科院團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新全基因組選擇模型，研制玉米產(chǎn)量、籽粒含水量和莖稈強(qiáng)度全基因組選擇技術(shù)。建立規(guī)模化轉(zhuǎn)基因遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)，研制出轉(zhuǎn)基因抗蟲（玉米螟、草地貪夜蛾）玉米CM8101（Cry1Ab）、BFL4-2（Cry1Ab+Cry1F）、HGK60（Cry1Ah）等、耐旱玉米NAZ-4、高植酸酶玉米。創(chuàng)新CRISPR/Cas系統(tǒng)的敲除與單堿基替換突變技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一步法創(chuàng)制雄性核不育系和配套保持系。開發(fā)從基因組DNA序列預(yù)測基因表達(dá)調(diào)控模式的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，為實(shí)現(xiàn)人工智能（AI）輔助定向育種奠定基礎(chǔ)，助力提升我國玉米育種自主創(chuàng)新能力和水平。

 

　　在玉米病蟲草害防治方面，中國農(nóng)科院組織優(yōu)勢力量，積極發(fā)展綠色防控技術(shù)，限度地減少了病蟲害為害損失，降低了化學(xué)農(nóng)藥使用量。“十三五”期間，明確了機(jī)械耕作制度變革下玉米重大病草蟲害發(fā)生規(guī)律，為我國玉米病蟲害發(fā)生、預(yù)測預(yù)報(bào)與控制提供了科學(xué)依據(jù)。玉米抗病蟲害鑒定技術(shù)規(guī)范在玉米品種資源抗性鑒定、品種選育審定中起到了關(guān)鍵作用。2019年草地貪夜蛾入侵我國，中國農(nóng)科院組織相關(guān)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)攻難克艱，揭示了草地貪夜蛾發(fā)生規(guī)律，建立監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，為我國成功防治草地貪夜蛾蔓延為害發(fā)揮了重要支撐。創(chuàng)制的Bt工程菌G033A可濕性粉劑在草地貪夜蛾等重大害蟲的綠色防控和化藥的合理減替方面發(fā)揮重要作用。

 

　　中國農(nóng)科院還部署全院力量開展綠色生產(chǎn)技術(shù)攻關(guān)，助力玉米提質(zhì)增效。“十三五”期間，創(chuàng)新玉米秸稈還田與配肥地力技術(shù)，提升了耕地質(zhì)量。精量播種技術(shù)使田間出苗率由85%左右提高到90%以上。低損收獲技術(shù)減少了田間作業(yè)損失。以上技術(shù)的綜合效果使玉米單產(chǎn)增幅達(dá)10%-15%。制定的“玉米減損收獲技術(shù)指導(dǎo)意見”和四大區(qū)域“機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)模式”由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布實(shí)施，玉米籽粒低破碎機(jī)械化收獲技術(shù)連續(xù)三年被列為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部“十項(xiàng)重大引領(lǐng)性農(nóng)業(yè)技術(shù)”。

 

面向東北、西北玉米產(chǎn)區(qū)，中國農(nóng)科院構(gòu)建了以密植增穗增產(chǎn)、高質(zhì)量群體構(gòu)建、病蟲害綠色防控、機(jī)械粒收與全程機(jī)械化作業(yè)、秸稈還田為主的玉米密植高產(chǎn)全程機(jī)械化綠色技術(shù)體系，2020年創(chuàng)畝產(chǎn)1663.25公斤新紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了豐產(chǎn)綠色的有機(jī)協(xié)同。