今天将我们团队在西北玉米生产及品种需求方面的一些认识和困惑介绍给各位老师，请批评指正。

　　一、生产现状

　　西北区玉米生产主要包括陕西、甘肃、宁夏、新疆，以及山西及内蒙西部，常年播种面积在6900万亩左右，占全国面积的12%左右。其中雨养旱作玉米4140万亩，占总面积的60%，可灌溉和补充灌溉面积为2760万亩。单产：345-520公斤/亩，平均单产较全国平均高20公斤左右。除陕西关中地区、山西南部和新疆南部的部分地区为小麦玉米一年两茬外，主要种植模式为一年一熟春播玉米。该区地处我国干旱和半干旱地区，10℃以上积温2500-3500℃，年降雨量250-600毫米，无霜期150-200天，土壤类型以垆土、壤土和沙土为主。光热资源丰富，昼夜温差大，是我国光热资源高值区和玉米增产潜力最大区域，也是我国适宜种植玉米的四大区域之一。

　　二、目前玉米生产的影响因素

　　干旱是西北发展玉米生产的第一限制因素。降雨少、变异幅度大，水分供应有限，“十年九旱”。土壤瘠薄、耕层变浅、水土流失严重，保水保肥能力差，品种更新换代慢，机械化程度低是产量增进的主要限制因素。

　　1.气候条件：西北玉米生产60%左右为旱地农业(即在半干旱和干燥半湿润地区无灌溉条件下，依靠天然降水进行的农业生产)。40%的内陆灌溉区也面临春旱、伏旱的威胁。半干旱及干燥半湿润区, 降雨在250 到500 mm左右，且降水时空分布差别很大，无效降水频率高，蒸发量比降水量高几倍到几十倍，影响了玉米的出苗和灌浆。水是发展玉米生产第一限制因素。而光热资源丰富，昼夜温差大，病虫害轻，光能资源丰富，是我国玉米高产区及产量潜力最大的地区。

　　2.土壤因素：土壤瘠薄，水土流失严重，保水保肥能力差。

　　3.品种因素：现有品种产量、抗逆性和适应性不协调，难以满足玉米全程机械化生产的需求。

　　4.种植技术：农户耕作业务水平普遍较高，种植技术比较规范，密度一般在3500-4500株/亩，高产田在5500 -6000株/亩。地膜覆盖(全膜双垄沟播、膜侧种植)、配方施肥、水肥一体化和机械化作业(播种、覆膜)应用广泛。但是，由于农户相对贫困，受生产资料涨价影响，投入不均衡，农户和地块之间差异较大。

　　三、西北玉米品种选育问题分析

　　近年来西北玉米育种工作，与国内玉米育种相比，虽然新品种不断育成，但突破性品种少，品种的现实产量潜力提高幅度不大，品种的适应性、抗逆性不强。

　　1.种质创新能力不足

　　现在选育的玉米新品种同质化程度高，竞争力弱，其根本原因在于种质材料的创新性不突出，选育的玉米自交系成长性不强。我国已有6次品种更新换代，核心是突破性种质成功应用。

　　2022年3月颁布的新《种子法》强化了种业知识产权保护，建立实质性派生品种制度，扩大植物新品种权的保护范围和保护环节，完善侵权赔偿制度。《植物新品种保护条例》于2022年11月向社会公开征求修订意见，首次全面修订。

　　“实质性派生品种”概念引入，明确实质性派生品种可以申请新品种权，可以获得授权，但在进行商业化应用时需征得原始新品种权所有人同意。另外，2021年修订的《国家级玉米品种审定标准》明确了玉米品种DNA指纹差异要求。将玉米审定品种与已审定品种DNA指纹检测差异位点数由2个分位点提高至4个。原始品种的法律保护强度加大，实质性派生品种进行育种的策略将受到限制。如何加强原创性种质创新，提升育种能力建设成为关键。

　　其次，对地方农家种的持续改良和利用，缺乏足够的认识和重视。地方农家种在长期封闭的生态环境中生长，对特殊生态条件，表现出一定的适应性，如耐荫蔽性、耐贫瘠、耐寒性、耐盐碱等。但其丰产性差、农艺性状有缺欠，如植株高大、株型披散、雌雄不调等，不适应现在高产高效的要求。充分利用我国地方农家种的有利基因，来改良现有核心种质，提高它们的抗逆性和适应性，仍有较大的潜力可挖掘。

　　当前，需要对已有种质资源材料，按照新时期的育种目标，进行重新整理、筛选和鉴定，构建新的核心种质，同时不断强化优异新种质的搜集和引进，重视地方品种和外源基因的开发利用，应用现代生物技术进行不同生态型有利基因的创建、挖掘与利用。从种质的扩增、改良和创新入手，扩增种质遗传基础，形成本土化的种质材料是育种的关键。

　　2.育种技术和方法有待改进

　　尽管对玉米杂种优势机理缺乏清晰的了解，并没有防碍杂种优势在育种中的应用。但关于杂种优势和非杂种优势与产量的关系，一般配合力和特殊配合力对产量的贡献，杂优模式的简化与杂优群的构建等，对这些问题的深入认识有助于提高育种的效率。选育的玉米新品种推广面积不大，除了基础材料的差距外，育种技术和方法也是不可忽视的一个方面。需要对育种方法进行反思，例如，组材思路、选择压力以及对产量与适应性的认识等，要借鉴郑单958、先玉335等优良品种的创新思路，对育种技术路线作出新的选择。

　　目前现代玉米育种已从艺术转向科学，再到智能的革命性转变，需要依赖于基因组技术、大数据技术、人工智能技术，整合基因型、表型、环境数据，建立基于大数据驱动的基因组智能设计育种技术体系。需要建立基于高通量数据分析、复杂表型预测和选择的基因组选择技术，对传统育种技术升级，以现代生物技术为手段，提高选择效率，缩短时间，增强遗传增益。

　　3.对抗逆性育种重视不够

　　Duvick(1997)研究了美国过去70年的玉米品种，认为在美国玉米杂交种单株生产力没有明显的增加，产量提高的主要原因是增强了品种的耐密植性和抗性，因而认为，玉米产量就是抵抗环境胁迫的能力，特别是耐密植性。过去我们已认识到品种适应性的重要性，但在一定程度上仅仅片面的强调了抗病性育种，而对抗逆性育种(或适应性生态育种)认识不够。

　　西北60%面积为依靠自然降雨的旱作玉米，40%的灌溉玉米同样也面临干旱和土壤贫瘠化的困扰。干旱、土壤贫瘠和病虫草害等生物与非生物逆境危害日趋加剧，已成为今后一段时间，玉米产量增进过程中，不可逾越的障碍因素。如何突破水土农业资源的严重约束，培育和种植抗逆性强、适应性广的高产高效玉米品种是跨越这一瓶颈因素的必然选择。

　　需要把抗逆性育种(或适应性生态育种)提到重要日程。强化逆境人工选择，结合自然选择，提高品种对干旱、瘠薄、高温、低温和病虫草等生物与非生物逆境的适应性。另外，随着现代农业步伐的加快，如何适应简化轻型栽培的需要，与农机农艺措施配套，减少对农机作业的压力和降低成本也成为育种必须关注的问题。

　　4.育种与栽培等学科结合不紧密

　　玉米育种技术体系是个系统工程，它由许多的育种技术单元组成，每个育种单元之间既相对独立，又互相联系，从而构成一个有机的整体。

　　一般来说，玉米育种单元大致包括：种质资源的搜集、整理和保存，种质材料的优势群的鉴定和划分，杂种优势群的改良，自交系的鉴定和筛选，优势组合的测配，新组合的多环境测试，优异组合参加国家或者省级的区域试验和审定，杂交种的示范推广，杂交种的营销(生产、销售和售后服务)等。

　　相比较而言，跨国企业育种技术体系，各个育种单元都由不同的人负责，相对独立，且每个单元做的非常精细。首席育种家协调各个育种单元，通过构建保持杂种优势群-进行循环育种-杂交种多环境测试，每个育种单元的结果都传送到信息汇总中心,经过育种家整理，汇总，分析。再把下一步的育种计划下达到每个育种单元，这样几十年坚持下来就形成良性循环。

　　如何有效组织、管理和协调每个单元，使其发挥协同的整体效应是提高玉米育种成效的关键，而育种效率的高低取决于育种技术体系的组织管理的水平。国内多数科研院所和种子企业的玉米育种，一般由课题主持人负责，育种系统多由课题组有限的人员一揽子完成，育种单元之间的衔接度和单元内部的研究精细化程度较差，育种单元之间的协调性不强，育种效率相对较低。

　　5.技术研发与产业脱节

　　企业实力弱，科研基础差，缺乏有竞争能力的品种，科研院所材料基础、人才优势强，受制于体制和机制的制约，导致课题组织形式是“大学科、小作坊”，产业管理“大产业、小管理”，导致玉米种业发展处于低层次水平。需要通过体制和机制创新，促进产学研用协同发展，以产业链布置创新链，要通过上下游整合，推进产、学、研、用协作良种攻关，以技术创新和机制创新为基础，构建种业科技创新平台、研发基地和成果转化示范体系为主的现代种业创新体系，系统整合、任务分工，形成科研、示范和营销系统，探索种业科技成果评价、转化和扩散的办法，打通种业成果转化的通路，形成高等学校、科研院所和种业企业协同创新、分工明确的现代种业体系。

　　综上所述，面对耕地减少、水资源短缺又始终是西北农业发展无法回避的硬约束，以及我国人民生活水平不断提高对玉米产量提出的更高的要求。西北地区作为我国最适宜种植玉米四大区域之一。高产、稳产、优质、高效和机械化是西北玉米生产的主要发展方向。

　　四、西北玉米产区分布与不同区域品种需求

　　依据西北地区生态特点和产业发展需求，经过国家重点研发计划“七大作物育种”重点专项 “西北耐密高产抗旱玉米新品种培育”项目专家组论证，将西北玉米产区分成4个亚区，分别是西部灌溉区，中部灌溉区，中部旱作区和东部旱作区。

　　1.西部灌溉区

　　该区域主要集中在新疆天山以北地区。玉米生长期间光热资源条件好，降雨量极少，春旱、春寒和伏旱发生频率高。玉米耐密、抗病、宜机收种质缺乏，宜机收自主品种少需要进行耐密宜机收种质创制、自交系选育和杂交种培育。

　　2.中部灌溉区

　　该区域主要集中在河西走廊、宁夏黄河引灌区、内蒙西部河套地区和陕西榆林北部区域。玉米生长期间光热资源条件较好，春旱、春寒、伏旱和高温发生频率高。耐密、抗旱、抗茎腐病种质缺乏，品种抗逆性不强。需要进行耐密、抗旱、抗病新种质创制、玉米自交系选育和杂交种培育。

　　3.中部旱作区

　　该区域主要集中在甘肃东部、定西、陇西、天水、庆阳、平凉，陕西渭北旱塬春玉米、陕北延安、榆林北部春玉米区。玉米生长期间雨热同步，春旱、伏旱发生频率高。抗旱、耐密种质缺乏、品种稳产性和适应性差。十年九旱是典型气候特征，特别是春旱是主要限制因素，影响玉米难以实现一次全苗。需要进行耐密、抗旱、抗病种质创制、玉米自交系选育和杂交种培育，提高品种抗逆性和适应性。特别是要关注早春的抗旱性、抗低温能力，生育期适中，对播期调整弹性好。

　　4.东部旱作区

　　该区域主要集中在山西中部和北部春玉米。玉米生长期间雨热同步，春旱、春寒、伏旱发生频率高。抗旱、耐密、耐低温、抗丝黑穗病和茎腐病种质缺乏，品种稳产性和适应性差。需要进行耐密、抗旱、抗病种质创制、自交系选育和杂交种培育。

　　五、研究进展

　　在有关部门支持下，国家重点研发计划“七大作物育种”重点专项 设立了“西北耐密高产抗旱玉米新品种培育”项目，由西北农林科技大学主持，联合28家科研院所和优势企业，设置了6个课题， 依据西北地区4个生态区的特点和产业发展需求，以提高玉米品种的适应性、产量潜力和品质性状为主线，6个课题按照任务分工，在48个地点开展育种材料、育种方法的创新，培育优异玉米自交系和杂交种，以及重大重点品种适应性评价、配套技术集成与示范。

　　1.组织管理

　　建立的3个一体化技术实施小组，开展了陕A群、陕B群的多点联合改良、抗旱种质多点联合鉴定，以及7个重点玉米品种耐密性、抗旱性和适应性评价联合试验。基于项目一体化实施抗旱种质联合鉴定，明确玉米抗旱种质遗传基础和特征，完善了抗旱种质评价和育种技术，初步探索了全基因组选择育种平台，为进一步开展抗旱品种选育奠定基础。明确了西北玉米密植高产机械化的发展方向，提出了以密植高产、抗旱和机械粒收为西北玉米品种选育方向，形成以熟性换水分、以密度增产的早熟耐密宜机收技术路径、建立了基于核磁共振的玉米单粒水分无损测试技术和籽粒水分双向选择技术，为密植高产机械化粒收品种的培育奠定了基础。

　　2.种质创新

　　以种质创新为切入点，构建了陕A群、陕B群2个杂种优势群，探索了一条玉米种质协同创新的育种模式。创制了122份优异种质。对项目承担单位研制的2546份材料，在抗病性、抗旱性、配合力和脱水特性等方面开展多年多点鉴定。依据主要病害接种鉴定结果，筛选了56份抗病材料。依据抗旱种质多点联合鉴定结果，筛选了94份耐旱系数大于1的抗旱材料。依据流程化配合力试验结果，筛选了8份高配合力材料。依据授粉后7-70天籽粒水分变化规律，结合收获期籽粒含水率≤20%，筛选出籽粒脱水快的14份材料。综合抗病、抗旱、脱水及配合力鉴定结果，筛选了优异种质122份。

　　3.品种选育

　　通过种质协同创新、育种关键技术攻关、新品种网络测试等一体化实施，实现了抗旱耐密种质创新，抗旱育种关键技术，高产稳产耐密、粮饲兼用型和耐密抗旱宜机收培育的能力提升，育成了耐密高产抗旱49个玉米新品种。通过多年的玉米品种耐密性、抗旱性和适应性多点联合评价，筛选了MC703、陕单650九圣禾2468、联创825、瑞普909、新玉108和科河699等7个重点品种，具有丰产、耐密性好、抗旱性优良和宜机收等特点。