云南省优质专用玉米研究现状及发展前景

2011-12-08番兴明

云南农业科技 2011年4期

刘帆，谭静，番兴明*

（1.云南省大理州农业科学研究所，云南大理 671000；2.云南省农业科学院粮食作物研究所，云南昆明 650205）

玉米是云南省第一大作物，不但对云南省的粮食生产起决定作用，而且作为畜牧业主要的饲料来源，在一定程度上决定着云南省畜牧业的发展。优质专用玉米包括优质蛋白玉米（QPM）、高油玉米、高维生素A源玉米、青贮玉米以及甜糯鲜食玉米等，由于其独特的内在遗传组分表现出各具特色的籽粒结构、营养成分、加工品质和食用风味等特征，有着各异的专门用途、加工特色和相应的市场份额，是普通玉米不可替代的优质饲料、优质淀粉、优质食用油和优质食品的重要原料。云南省在优质专用玉米育种方面取得了较大进展，选育的优质专用玉米品种已在生产上大面积推广应用，取得了显著的经济效益和社会效益。针对目前云南省畜牧业发展的需要以及玉米生产发展的趋势要求，云南省应进一步推动优质专用玉米的产业化开发，推进种植业结构调整，实现粮经饲、种养加、农林牧渔业持续协调发展。

1 云南省玉米生产现状及未来需求

云南省玉米常年种植面积133.33万hm2，占全省粮食作物总播种面积的30%左右；2008年全省玉米种植面积达到123.67万hm2，总产量494万t，平均单产3994.5 kg/hm2，占全省粮食总产量的31.1%。目前云南省玉米总产量的65%～70%作为饲用，其余作为边疆少数民族的口粮、食品工业原料和工业上的综合利用，其生产对云南省农牧业及相关产业的发展有着举足轻重的作用。

玉米是产量较高的能量饲料，俗称饲料之王。其产量是大豆的2.6～3.3倍，含热量居禾谷类作物之首。据统计，全世界70%～75%的玉米转化为肉、蛋、奶，10%～15%作为工业原料，10%～15%供人们食用。随着人民生活水平的提高，对粮食品质的要求从温饱型向营养保健型转化，同时随着城乡居民消费层次和消费结构的变化，对动物性蛋白的需求量也日益增加，玉米作为口粮的比例日益减少，大部分用作饲料和工业原料。根据云南省畜禽养殖量推算，全省年均饲用玉米需求量1200万t左右，而全省玉米年产量约500万t，缺口约700万t，不足的饲料粮长期依靠外调或进口，运距遥远、成本高及运输压力大等问题突出，此外，资金的外流也不利于地方经济的发展。与此同时，生产上大面积种植的普通玉米，蛋白质品质和能量水平较低，缺乏人体及单胃动物生长发育必需的赖氨酸、色氨酸等。普通玉米籽粒中赖氨酸含量只有0.23%左右，而畜禽饲料需要的赖氨酸含量为0.6%～0.8%；普通玉米的含油量只有3.5%～4.0%，而畜禽饲料要求6%～8%的含油量。在云南省大力发展畜牧业的形势下，仅靠增加产量无法满足畜牧业发展对饲料的需求。针对目前云南省农业结构调整和畜牧业发展的需要以及玉米生产发展的趋势要求，云南省应大力发展优质蛋白玉米（QPM）、高油玉米、高维生素A源玉米、青贮玉米以及甜糯鲜食玉米等优质专用玉米，以进一步调整玉米的种植结构，促进畜牧业、食品加工业及其它相关产业的健康快速发展，促进农业增效、农民增收。

2 优质专用玉米的营养价值和经济价值

2.1 优质蛋白玉米（QPM）

QPM是指蛋白质组分中富含赖氨酸的新型优质玉米，其赖氨酸含量高出普通玉米2倍，较普通玉米有更高的应用价值和经济效益，是重要的高效能畜禽饲料，而且高含量的赖氨酸对人体的生长发育具有重要作用。一些南美国家曾对2～3岁儿童做了实物营养实验，证明这种玉米的营养价值超过了普通玉米加豆粉的营养水平。Clark H.E.研究指出，对每个成年人每天给予300 g QPM，就足以维持体内氮的平衡，如给予普通玉米则需600 g。云南省边疆贫困山区的人民有食用玉米的习惯，且长期以普通玉米为食，由于缺乏人体所必需的赖氨酸和色氨酸，容易导致赖皮病的发生。在这些地区推广QPM可改善当地人民的膳食营养结构，提高人民的健康水平。

国内外大量的饲养试验表明，用QPM为主体的饲料养猪，比普通玉米饲料日增重提高30%以上，喂鸡可提高产蛋量15%以上。用QPM养猪试验表明，QPM的赖氨酸、色氨酸消化率均显著高于普通玉米，这意味着在单胃动物的日粮中用QPM可降低赖氨酸含量高的蛋白质饲料如豆粕、鱼粉等用量，降低饲养成本，提高经济效益。中国农科院作物所与通县农牧局做养猪试验，分别用不同的饲料配比养猪3个月，用QPM的日增重为0.5 kg，用普通玉米的日增重为0.22 kg，料肉比前者为4.27∶1，后者为6.4∶1。云南省的养猪试验表明，用QPM和普通玉米作饲料喂养8头小猪，151 d后喂养QPM的小猪体重比喂养普通玉米的增加37.2%，节约饲料35.29%，用QPM喂养的小猪料肉比为3.5∶1，普通玉米的料肉比5.4∶1。用QPM饲养鸡、鸭等家禽试验表明，QPM能显著改善日粮饲料转化率，降低饲养成本，提高经济效益。仅此1项技术，就可以大幅度提高饲料转化率和畜产品的商品率。如果全国1/3玉米面积推广QPM并用于发展养猪业，节省的粮食相当于减少进口1500万t玉米，不仅节省外汇，同时还可以增加农民收入，增强人民体质，促进经济建设和农村经济可持续发展。

2.2 高油玉米

普通玉米籽粒的含油量为3%～4%，含油量超过6%即为高油玉米。高油玉米作为20世纪人工创造的一种高附加值的玉米新类型，不仅大大提高了玉米籽粒总能量水平，也全面改善了它的营养成分，是高能优质饲料的重要来源。高油玉米含油量比普通玉米高80%以上，赖氨酸含量高30%以上，蛋白质含量也相应增加，同时，脂溶性维生素（VA、VE）、类胡萝卜素等含量也增加。除籽粒优质外，高油玉米还具有秸秆优质的特征，高油玉米籽粒收获后，其茎、叶、秸秆仍然保持鲜绿多汁，含有丰富的粗蛋白、水溶性糖类和其他营养成分，木质素和纤维素含量低，经加工贮藏后是家畜、家禽等养殖业的优质青贮饲料。

此外，玉米油是优质植物油，其亚油酸的含量可达60%以上，对软化血管、防止血管硬化等有良好作用，故有健康油之称。用高油玉米作畜禽饲料，具有较高的生物效应和经济效益。研究表明，用高油玉米饲喂鸡、鸭等家禽，产蛋率、料肉比显著提高。养猪试验表明，高油玉米可降低猪日饲料消耗量，饲料效率显著优于普通玉米日粮，猪每增重1 kg所需要的高油玉米比普通玉米少5%～6%；在母猪妊娠期饲喂高油玉米饲料，可增加母猪体重、体内脂肪含量、产奶量和仔猪存活率。用高油玉米代替普通玉米喂奶牛，可使奶牛每天多产奶1 kg；用高油玉米秸秆青贮饲喂牛的试验表明，肉牛平均日增重比对照组每增重1 kg可节省饲料粮10 kg，节约精料1.2 kg；饲喂奶牛可改善其牛奶品质，提高蛋白质、乳糖和总干物质含量。与普通玉米相比，高油玉米具有多方面的优越性，高油玉米使玉米从单纯的粮食作物变成了油粮或油饲兼用作物。以已育成的高油玉米含油量计算，每500 kg玉米含有35～50 kg玉米油，相当于175～200 kg大豆或 88～125 kg油菜籽的含油量，油分提取后的450～465 kg产品仍可作工业原料、粮食或饲料，这就意味着种植1 hm2高油玉米相当于种植1 hm2油料作物+1 hm2粮食作物或饲料作物。

2.3 青贮玉米

青贮玉米是指专门用于饲养家禽、家畜的玉米品种，其果穗、茎叶均可用作饲料。青贮玉米具有营养丰富、产量高、能量高、吸收率良好等特点，是发展牛、羊等草食家畜的优质饲料。科学研究表明，适时收获的玉米秸秆作为反刍动物的饲料，每1000 kg含有20个饲料单位、1.2 kg消化蛋白质，相当于20 kg优质青饲料的营养价值，消化率可达60%～70%，而传统的直接饲喂法，消化率只有20%～30%，玉米秸秆青贮后的料肉比较直接饲喂提高了1倍多；青贮玉米经贮藏发酵后，部分碳水化合物转化为乳酸、醋酸等，具有酒香味、柔软多汁、适口性好等特点，所含的营养物质更容易消化吸收。研究表明，在土地和耕作条件相对一致的情况下，青贮玉米比籽实玉米每公顷多收入539元，多生产可消化蛋白53 kg。喂青贮饲料的奶牛比喂一般饲料的奶牛日产奶增加3.64 kg，1个泌乳期多盈利978元。法国农业科学院以青贮玉米进行动物活体试验，在每头幼牛节约精料15～30 kg的情况下，幼牛的采食量提高10%，日增重增加13%；以青贮饲料喂奶牛，消化率提高12.4%，泌乳量增加7.5%，每天节约精饲料15%。云南省长期以来人畜共粮、粮饲共用，随着人们生活水平的提高，以粮食为主发展畜牧业，植物的茎、叶等部分不能很好利用，已经愈来愈不经济。农民收获完果穗后其余部分被焚烧掉，不仅浪费了大量的营养物质，而且污染了环境。发展青贮玉米可以很好地解决玉米秸秆的利用问题，增加畜牧业的饲料来源和总量，减少玉米等优质粮食的使用，满足云南省畜牧业发展的现实要求和未来需求。

2.4 高维生素A源玉米

维生素A缺乏和缺铁性贫血是中国人营养不良的2个突出问题，严重缺乏维生素A可导致眼干燥症和夜盲症。通常动物性食品是人类维生素A的主要来源，但贫困边远地区人民的动物性食品摄入量严重不足，维生素A缺乏的现象相当普遍，特别是一些少数民族习惯以白色玉米为主食，而白色玉米维生素A源的含量几乎为零，从而使人群维生素A缺乏的问题更加突出。玉米籽粒中并不直接含有维生素A，但含有丰富的维生素源-类胡萝卜素，在人体中类胡萝卜素转化形成维生素A。白玉米中类胡萝卜素的含量几乎为零，但黄玉米中类胡萝卜素含量的差异却很大，总的类胡萝卜素含量在7.61～38.23 μg/g，而通过不同自交系的组合，可以使F1的类胡萝卜素含量达到更高，这为高含量类胡萝卜素玉米的选育提供了可能。

根据对微量元素含量的初步调查，QPM和高油玉米比普通玉米含有更高的维生素A源。以现有QPM和高油玉米材料和品种为基础开展进一步的改良研究，选择营养富集型高维生素A源含量、籽粒产量不降低的玉米品种，不但可以大大加快品种推广应用的速度，还可以大幅度提高其他营养物质的含量，有助于解决贫困地区人群维生素A缺乏等现实问题，也有助于提高贫困地区玉米杂交种的覆盖率，使玉米生产上一个新台阶。

2.5 优质鲜食玉米

优质鲜食玉米主要指甜玉米、糯玉米，其籽粒富含人体必需的多种维生素、氨基酸、植物素和大量可食性纤维素，是目前市场上最佳的绿色食品，它以“粗粮细吃”、“老玉米鲜吃”的特色满足人们对餐桌食品新鲜、营养、均衡的追求，被誉为“蔬菜”玉米。优质鲜食玉米具有较高的营养价值和广泛的用途，大大提高了玉米的自身价值，是近年来尤其是发达国家发展较快的一种新型玉米品种。在国外，如日本、南朝鲜、泰国和欧洲还有着广阔的甜、糯玉米和糯淀粉市场。近5年云南省年均种植青食玉米面积约6.67万hm2，其产品以鲜嫩果穗周年供应本省大中城市以及广州、香港等地区。云南省气候类型多样，具有丰富的水热资源，发展优质鲜食玉米具有得天独厚的地理优势，南部大部分地区可常年种植鲜食玉米，由于这些地区昼夜温差大，有利于糖分及营养物质的积累，产出的鲜食玉米口味极佳，深受消费者欢迎，反季上市可形成“人无我有”的产品，形成云南省的特色产业，为云南省的经济找到一个新的增长点，并带动相关食品加工业的发展。近年来在云南省冬季农业开发中，主要产品之一就有鲜食玉米，除部分在本省大中城市消费外，大多销往广州、台湾等地及日本、法国等国家，产品供不应求。

3 云南省优质专用玉米育种及产业化现状

云南省于20世纪80年代中期开始引进北方的QPM品种如中单206、中单9409等，但这批以温带血缘为背景的品种不适应云南省的生态条件，一般表现为易感大小斑病、穗粒腐病，因此在云南省推广面积不大。近几年中国北方QPM研究及推广工作也因育种材料缺乏，难以取得大的进展。云南省农科院粮作所玉米研究中心于1988年开始QPM研究，利用云南省地处亚热带低纬高原，热带、亚热带和温带材料均能正常开花结实的地理优势，引进了大量CIMMYT、南非南塔大学的热带、亚热带QPM种质，在云南省不同生态条件下开展异地改良和穿梭育种，选育出一批品质、抗性及农艺性状均十分优良的热带、亚热带QPM骨干系。通过田间试验和分子标记相结合的方法，在国内外首次对热带、亚热带QPM种质和中国温带QPM种质进行杂种优势群的划分，并成功构建了杂交组配模式“QPM温带系×热带（亚热带）系”。应用“QPM温带系×热带亚热带系”杂优模式选育出一批既具有温带适应性、又具有热带种质抗逆性的硬质胚乳QPM强优势杂交种，突破QPM选育中的抗病性差、籽粒容重低的瓶颈。至2010年育成通过省级审定的QPM品种3个，这些杂交种不但产量高、适应性广，而且品质优、胚乳硬质、抗逆性强，其突出的抗病性有效地解决了中国北方QPM抗病性差的问题，在云南省及周边省份表现出良好的适应性和丰产性。其中QPM品种云优19经检索查新是目前国内唯一的油分含量达到高油玉米品质标准的硬质胚乳QPM品种，2004年获云南省科技进步二等奖，同年被国家农业部和科技部共同推荐为“优质专用玉米新品种”，2005年获农业部丰收二等奖；云南省临沧市和文山州做的QPM品种与普通玉米品种的对比饲养试验表明，用QPM杂交新品种云优19等为主体的饲料养猪，显著提高了饲料转化率和日增重，降低了料肉比，用其饲养肉猪比普通玉米饲料增效17%～31.4%。云优19各项技术经济指标达到同类技术的领先水平，产量较大面积推广的普通玉米杂交种增产6.6%，籽粒容重（776.5 g/L）超过国家饲用玉米一级标准（≥710 g/L），是目前国内大面积应用的抗灰斑病硬质胚乳QPM品种，成功解决了目前QPM育种的一系列重大技术难题，目前已通过云南、贵州、广西3省（区）的审定（认定），并获得国家植物新品种保护品种权，2009年荣获云南省技术发明一等奖。至2010年这些品种已在云南省及周边省份累计推广种植53.33多万hm2，取得了显著的经济效益和社会效益。

同时，云南省农科院粮作所玉米研究中心针对云南省玉米生产现状和畜牧业发展对玉米生产需求的实际情况，利用云南省地理气候和种质资源优势，积极开展高油玉米种质创新研究，选育出一批品质、抗性及农艺性状均十分优良的热带、亚热带高油玉米骨干系，较国内使用的温带高油玉米自交系具有较强的优势，尤其在抗性、农艺性状等方面表现较好，对中国高油玉米育种作出了重要贡献；利用中国温带高油玉米系与热带、亚热带高油玉米系组配，选育出通过省级审定的高油玉米杂交种云瑞21（含油量6.06%，粗淀粉72.25%）、云瑞8号（含油量9.16%）等，解决了高油玉米抗病性差、产量低的问题。其中云瑞21是利用云南省独创热带白粒高油玉米种质选育出的国内外首个热带白粒高油玉米品种，是目前国内外唯一同时达到高淀粉标准的高油玉米品种，各项技术经济指标达到同类技术的领先水平，2006年通过云南省品种审定，2007年获得国家植物新品种保护品种权，同年获云南省技术发明一等奖。云瑞8号于2006年通过云南省品种审定，具有突出的抗病性和广泛的适应性，籽粒内在品质和外观品质均十分优良。目前这些品种已在生产上推广应用近66.67万hm2，深受农民群众欢迎。

云南省农科院粮作所于20世纪90年代初开始进行鲜食玉米育种，一方面从云南地方种质中选育优良自交系，另一方面大量从国内外引进优质甜、糯玉米种质，目前已选育出产量高、籽粒外观好、品质好、果皮薄、适口性好并通过省部级审定的优质鲜食玉米杂交种7个，其中利用普通热带玉米突变体选育的加强甜玉米自交系白甜糯-1-2-5-1-1-3、2636、122等表现丰产、稳产、抗病和优质（外观品质优、营养价值高和适口性好），拓宽了我国鲜食玉米的种质基础。其中云南省农科院粮作所选育的加强甜玉米品种云甜玉一号（五彩甜玉米）和甜糯888，各项品质指标均超过国家食用玉米一级质量标准，克服了目前中国鲜食玉米适口性、商品性较差的缺点，拓宽了中国鲜食玉米的种质基础。云甜玉一号采收时籽粒有白、黄、红、紫、灰等多种颜色，是目前国内外特有的同一穗具有5种颜色籽粒的加强甜玉米杂交种，充分满足了消费者对鲜食玉米色、香、味的需求，2002年通过国家和云南省品种审定，并获国家植物新品种权，2003年荣获第十四届全国发明展览会金奖，同年荣获云南省技术发明二等奖；甜糯888产量高、适应性广、抗逆性强，大面积生产平均每公顷产鲜穗22.5 t左右，目前已推广到中国云南、贵州、广西、四川、重庆、安徽、浙江等10多个省、市、自治区和越南、缅甸、泰国、菲律宾、印度尼西亚、南非等国家，在海拔200 m以下地区和海拔3100 m的高山均有种植，近年来种植面积占云南省鲜食玉米种植面积的50%左右，2002年通过云南省品种审定并获国家植物新品种权，2006年荣获云南省技术发明二等奖。至2010年这些品种已在云南省及周边省份累计推广种植6.67万hm2，取得了显著的经济效益和社会效益。

4 云南省优质专用玉米发展前景及建议

优质专用玉米的大面积种植能大幅度提高动物生产性能，改善饲料转化效率，减少动物粪便中氮的排出，缓解养殖业对环境的污染，促进生态与经济的共同发展。在云南省贫困地区发展优质专用玉米，既可改善当地人民的膳食营养结构，还有利于贫困地区农民的脱贫致富，带来较大的社会效益。优质专用玉米的示范推广可推动当地农业产业结构及种植结构的调整，增加农民的收入，并带动云南省畜牧业、饲料加工业等相关产业的发展，具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

但是优质专用玉米种质基础的脆弱性和遗传基础狭窄已严重地限制了优质专用玉米在中国的进一步发展。狭窄的遗传基础增加了玉米杂交种遭受病虫侵害的危险性，品种间相近的亲缘关系使其基因利用潜力受到限制，已成为提高产量、改善品质及增强抗性的主要障碍。中国玉米杂交种选育技术已经达到较先进的水平，但杂种优势群和模式的研究落后于发达国家，育种家基本上根据经验选育自交系和组配杂交种，忽略了系谱来源和杂种优势群，使得自交系的系谱混乱，杂种优势群和模式复杂化，造成资源和人力浪费，降低了育种效率。另外，优质专用玉米的生产示范基地严重不足，远远不能满足大面积生产对种子的需求。目前优质专用玉米的经济价值尚未在大规模生产中得到体现，仅在家庭式散户养殖中得到体现，种植农户得不到相应的利润，这也是当前制约优质专用玉米大规模发展的主要因素。

在云南省粮食播种面积不可能有所增加及大力发展畜牧业的形势下，应进一步推动优质专用玉米的产业化开发，建议政府加大人力、物力、经费上的支持，开展如下工作：（1）加强优质专用玉米的新品种选育、种质扩增、遗传关系和杂种优势研究以及配套繁育栽培技术研究，为优质专用玉米的产业化开发提供科技支撑；（2）建立和完善优质专用玉米繁育制种基地及其配套基础设施，为优质专用玉米的产业化开发奠定物质基础；（3）重点开发优质专用玉米特殊的经济价值，与种子企业、饲料加工厂和畜牧养殖场或农户紧密配合，在畜牧业发达的地区发展优质专用玉米，形成“产、加、销”一条龙的产业化链条。只有把优质专用玉米应用于畜牧业，其价值才能体现，才能带动全省乃至全国优质专用玉米的生产应用，提高优质专用玉米生产的整体效益。

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