我国甜菜品种引进工作的现状与分析
2013-07-26马亚怀陈连江柏章才
马亚怀,邱 军,陈连江,柏章才
(1.中国农业科学院甜菜研究所,哈尔滨150080;2.农业部全国农技中心品种试验处,北京 100026)
甜菜作为我国第二大糖料作物,在北方的种植已接近百年。甜菜种植区也由当初的黑龙江扩展到吉林、辽宁、河北、内蒙、山西、甘肃和新疆。东西跨度超过5000km,南北跨度超过2000km。虽然我国的甜菜种植总面积最近10年来一直不足30万hm2(相当于法国种植总面积的1/2左右),但考虑到庞大的种植区域,生产上对品种生态多样性的需求十分强烈。对于种业公司而言,中国的甜菜种子市场的挑战是巨大的。主要原因是种植区域广大、生态类型多样、气候特征复杂,要求甜菜品种类型必须丰富,但种植总面积又十分有限,单个品种的市场回报率非常低,市场风险巨大。
中国的甜菜品种选育工作始于20世纪50年代后期,主要的育种材料来源于从东欧引进的二倍体自然授粉的生产种。通过群体内单株选择形成品系,品系间自然“杂交”培育品种,或将二倍体品系经秋水仙碱诱变培育出四倍体,然后以3∶1的田间采种比例与二倍体品系“杂交”培育混倍体品种,至于真正意义的杂交种,虽然经过很多努力,但终究因不育系的不育率很难超过90%,保持系未能解决优良农艺性状整合,授粉系纯度不够等原因,至今并未培育出可以在甜菜生产中能较大面积种植的品种。随着生产上对甜菜品种丰产性和抗病性要求的不断提高,国产品种已于近年来彻底退出了市场。
虽然个别种业公司,如德国KWS公司,自1980年后就启动了中国项目,但我国甜菜品种的科学、规范、系统的引进工作始于20世纪90年代中后期。到目前为止,世界甜菜种业三大公司:KWS、SES-VanderHave、Syngenta Seeds及其对应的子公司:Betaseed、Strube、Maribo Seed均已在中国市场开展业务。每年全国通过审定/鉴定注册引进品种6~10个。现阶段在生产上有较大面积推广种植的品种有:KWS3418、2409、0143、0149、5145、8138;Beta807、812、356、866;Bastion、Rima、ADV0412、Pristabel、Acero、Iris;HM1629、HM1631、Hi0147、Hi0479等。依据我国的环境与气候条件,结合具体的生产实际,本文将力争对我国的甜菜品种引进工作做一较系统全面的分析,并指出实际工作中存在的核心问题及可能的解决途径。
1 中国甜菜生产分区与病害特点
依据生态条件,中国的甜菜种植区可以分为三大区:东北区(以黑龙江为主)、华北区(以内蒙古为主)、西北区(以新疆为主)。三大区可以再细分为如下生态区:
东北区:(1)嫩江上游冷凉区(嫩江、讷河、五大连池等);(2)嫩江中游与乌裕尔河流域、旱区(甘南、龙江、富裕、依安、拜泉等);(3)嫩江、松花江交汇盐碱区(依安、松源、肇源、肇州、肇东、兰西等);(4)小兴安岭南麓丘陵区(海伦、望奎、绥化等);(5)三江平原湿地区(佳木斯、福利、桦川、友谊、富锦、宝清等);(6)张广才岭与老爷岭间川地、丘岭区(海林、牡丹江、宁安等)。
华北区:(1)林西、赤峰、通辽荒漠绿洲区(通辽、赤峰、开鲁、林西等);(2)坝上凉爽区(张北、商都、康保、太仆寺、化德等);(3)雁北高地区(大同、阳高、丰镇、前旗等);(4)河套灌区(巴彦淖尔、五原、包头等)。
西北区:(1)河西走廊灌区(武威、张掖、酒泉等);(2)天山北麓、准格尔盆地南缘绿洲区(奇台、昌吉、石河子、奎屯等);(3)伊犁河谷区(新源、伊宁、霍城、昭苏等),(3)天山南麓、塔里木盆地北缘干热区(焉耆、库尔勒、阿克苏等);(5)博尔塔拉河谷区(博乐、温泉);(6)塔额盆地区(塔城、额敏);(7)额尔齐斯河谷区(阿尔泰、福海等)。
以上就是中国甜菜种植区域的大致分区(17个生态区),其中每个生态区的的区域面积均大于英国全国的甜菜种植区域面积,但英国的甜菜种植总面积一般保持在15万hm2左右(近年来随单产水平的不断提高,总的种植面积在逐年下降,但总产量一直保持在750万t以上),相当于我们全国的总种植面积的2/3强,从中可以十分清楚地看出我国甜菜种植区的显著特点:区域分散,生态类型多,气候特征杂复杂,工厂布局混乱,种植总面积少。加上我们的人为环境:基础研究差、技术水平低、生产规模小、计划随意性强、人为干扰多等特点,使得品种引进与推广工作总是曲曲折折、起起伏伏。国家层面没有统一的布局和规划,省区级更是盲目和随意,制糖企业也不清楚面对自己实际的原料区该如何选择品种。
甜菜属二年生作物,生产上只利用其一年生,即从种子到块根,块根的大小和品质的优劣与种植区的病害、虫害的危害密切相关。由于我国的甜菜种植区均处于大陆性气候带,降雨主要集中于6、7、8、9月份,与高温期重合,所以甜菜病害危害十分严重,生产上对品种抗病性的要求相应也较欧美迫切。我国甜菜的主要病害为甜菜褐斑病、甜菜丛根病、甜菜镰刀菌黄化根腐病、甜菜丝核菌根腐病、甜菜腐霉菌根腐病5种,另外,西北地区也存在较严重的甜菜黄化病和白粉病及甜菜苗期的立枯病 (主要由3~5种真菌性病原菌引起),对甜菜保苗也会造成严重影响。
根据多年的生产实际,结合各甜菜产区的气候特点,可以将三大甜菜主产区的病害的重要程度(由重到轻)做如下大致排序:
西北产区:褐斑病,镰刀菌、丝核菌根腐病,丛根病,黄化病,白粉病。
华北产区:褐斑病,丛根病,镰刀菌、腐霉菌、丝核菌根腐病。
东北产区:褐斑病,镰刀菌、丝核菌、腐霉菌根腐病,丛根病,立枯病。
一般而言,通过品种解决病害问题是最经济有效的方法。可惜的是现代甜菜育种所能培育的品种只能解决个别病害问题,如,甜菜丛根病;或者是解决部分病害的部分问题,如,甜菜褐斑病、丝核菌根腐病、镰刀菌根腐病、腐霉菌根腐病等。我国甜菜病害的实际发生情况与现有甜菜品种抗病性情况对照如表1。
由列表可以清楚看出单一依靠甜菜品种解决甜菜生产中的病害问题是不现实的。
表1 我国甜菜病害发生与品种抗性
2 世界现代化甜菜种业公司研发概况
目前,世界主要的甜菜育种公司有 3 家:KWS(德国)、SES-Vanderhave(法国)、Syngenta(瑞士)。 其中,KWS公司的育种和种子加工主要集中在德国,另外在北美、南美、东欧和南欧也设有育种站和试验站。SESVanderhave的育种主要在荷兰,种子加工在比利时,另外在德国、法国、北美等地也设有育种站和试验点。Syngenta的育种和种子加工主要集中在瑞典,另外在丹麦、中欧、北美等地也设有育种站和试验点。
各公司对育种的投入都非常重视,一般用于品种开发的资金为其年营业额的15%。以KWS公司为例,2011年该公司的营业额为8.5亿欧元,15%的投入为1.275亿欧元,其中甜菜占45%左右,为0.57亿欧元(折合人民币约4.7亿元),也就是说KWS每年用于甜菜品种选育的经费大约在4~5亿元人民币的水平。
KWS公司甜菜育种目标:①块根产量:高;②块根品质:好;③抗性:病害(真菌、病毒、细菌)和虫害(害虫、线虫):强;④养分利用效率:高;⑤农艺性状:好;⑥其它重要的育种性状:改进。
KWS公司主要的育种技术起始于杂交和选择,1910年开始杂交育种;1970年开始细胞和组织培养,以后陆续开展DNA-诊断,遗传工程和基因组学。
KWS公司的研发投入:①总的研发资金投入:1.12亿欧元/年(2009年水平)。②研发投入占营业额的比例:15%。③1200名雇员在研发领域工作,其中科学家130名。④将最先进的生物技术手段应用于传统的育种技术之中。⑤KWS在70余个国家开展业务活动。
KWS公司目前向中国市场推出的品种主要以标准型品种为主,品种的抗性表现为抗丛根病和褐斑病,耐根腐病(R-型根腐或A-型根腐)。
SES-Vanderhave和Syngenta的育种工作与KWS相仿,向中国市场提供的品种也主要以标准型品种为主。在抗性方面,SES-Vanderhave的品种对抗褐斑病有优势,如Bastion等,Syngenta的品种对抗根腐病有优势,如Hi0479等。
3 引进与使用甜菜品种存在的问题
3.1 引进甜菜品种的主要方式与存在问题
目前我国由国外引进甜菜品种工作的主要问题是盲目性。产生的原因是我们的许多基础工作没跟上,如我们对各产区病害发生的基础情况不清。每个产区的主要病害是什么?严重程度如何?具体的地域分布怎样?年度间有何差异?不同气候条件对病害的影响是什么?等等,均没有详尽的数据和资料。所以在品种选择方面存在盲目性在所难免。另外,品种筛选试验不规范、不系统,主要的表现是试验点次少、布点代表性差,对主要病害缺乏对应性,所有抗病试验均以自然发病程度进行评估,使得病害评估随年份和地点而波动。
近年来,许多糖厂也尝试进行品种的筛选试验,但普遍存在的问题是多数糖厂仅有一点次试验,且试验误差很大,严重时往往是同一品种不同重复间的误差远高于不同品种间的差异,但是,糖厂往往会坚持依据该试验对品种进行排队,并以此为取向决定品种的选择。偌大的产区,方圆数百公里,仅一点次的试验,而且试验误差惊人,还要依据该试验结果为整个产区选择品种,多数时候还是依据一年的试验结果,可以想象其中的科技含量有几许,决策者的魄力有多大!好在甜菜属块根作物,不论什么品种只要保住苗,在通常年份都会有产量。另外,多数农户的生产规模很小,甜菜收入占家庭收入的比例不高,农民对品种的信息又十分匮乏,等等,使得很多问题被掩盖了起来。
值得注意的是,现阶段我国在甜菜品种市场准入方面有国家层面的甜菜新品种鉴定和黑龙江、内蒙古、新疆省(区)级的甜菜新品种审定。国家的甜菜新品种鉴定更多考虑的是一种全局性,引领性和导向性以及与品种使用相关的技术引进、交流和展示等。省区级的甜菜品种审定更多的是考虑甜菜生产的安全性、农民种植收益的保障性以及制糖企业对优质原料供给的满足性。
国家甜菜品种鉴定工作的经费完全依靠国家财政专项拨款,不收取任何参试方和使用方的任何费用,保持了试验体系的高度独立性。试验体系在全国甜菜产区布置试验点20余个,每年召开全国性工作和甜菜技术交流大会一次,并不定期安排区域性甜菜专家考察等活动,并通过该试验体系搭建起甜菜新品种选择取向、最新甜菜技术国际交流、最新甜菜生产问题探讨等方面工作的国家级平台,为我国甜菜生产的健康和可持续发展发挥着积极导向和引领作用。但目前工作的主要问题是:第一,经费有限,有些工作难以深入开展;第二,国家品种鉴定与省区品种审定存在一定程度的不协调,个别省区过分强调其审定工作的法律地位,对国家鉴定工作存在顾虑和抵触;第三,品种鉴定工作与生产实际有待进一步密切结合,特别是试验数据共享,鉴定标准统一等方面仍有许多工作需要协调开展。将适合的品种,种植于适合的地区,取得适合的产量和效应仍然需要方方面面的努力和协作。
3.2 国内在甜菜品种使用方面存在的缺陷
在品种使用方面长期以来都存在一种过于理想的诉求:希望一个品种不论种在什么地域,不论用于什么年份,不管谁来种都能取得同样好的结果。这种过于理想化的诉求的实际表现是对品种不切实际的苛责,是一种不现实的盲目冲动。甜菜从种到收受方方面面因素的作用,同样的品种会随种植地域和种植年份的不同其产质量会存在合理的波动,对于甜菜这样的肥大直根类作物,波动的范围可能会更大,再加上人为因素的不良影响,如,不及时管理、不及时防病、不及时防虫等,结果可能千差万别。
甜菜品种的准确使用也讲究“天时、地利、人和”,处于大陆性气候带的我国甜菜产区与欧美国家相比不占天时与地利,再加上我们的甜菜制糖生产体系(无计划)和原料生产的制度设计(无检质)失于人和,使得我们的甜菜新品种引进和推广以及整个甜菜制糖工业步履维艰,困难重重。所以在甜菜新品种的使用中必须建立科学的品种观念,完善原料生产的制度设计,特别需要指出的是甜菜生产必须走依质论价的道路,否则我们的整个工作将没有支点。
近年来,甜菜品种也开始执行品种退出制度,但在具体执行中我们却犯了一刀切的毛病,往往只考虑品种审定年份的长短,而忽略了品种的实际生产表现。事实上,不同品种的市场寿命是有差异的,应该通过试验来确定其是否存在继续推广的价值,而不是简单依照命名后的时间长短来确定取舍。
另外,在品种的种子质量检测方面,我们应积极与国际接轨,由于我们现阶段生产上推广的品种的种子几乎100%为进口,这些种子的繁殖、生产、加工到成品都在国外,整个种子生产过程均严格按照OECD(国际经合组织,30多个成员国)甜菜种植生产章程来完成的,而且种子的质量又是接受ISTA(国际种子检测协会)检测和监控。所以我们的种子和种子质量检测机构应积极与国际权威机构对接,并取得相应的资格认证,使得我们在种子和种子质量监管方面更加主动、有效,更好地服务于我国的甜菜制糖事业,而不是脱离实际,自搞一套,自我封闭,孤芳自赏,贻笑大方。
4 今后工作的努力方向
依据目前的现实情况,我们的甜菜品种引进工作将长期进行下去。因此我们必须统筹规划,在品种引进中必须做到知彼知己。所谓知己就是我们必须清楚自己产区的实际情况,主要的气候特点是什么?主要的病害、虫害、草害有哪些、发生区域有多广、危害程度有多重?农民的耕作习惯有何不同?各地区的轮作制度如何、上下茬作物间有何影响?如何配套机械化、机械化对品种是否有特殊要求?各产区的土壤条件有何特点、土壤养分与物理性状是否需要特定的品种类型?灌区、旱作区在品种选择方面有何不同?等等。只有我们充分了解我们的生产实际、生态条件、气候特点、人文环境、作物结构等所有情况,我们才能主动告诉供种企业提供相对应的品种,并配合相对的措施,进而取得良好的生产和社会效应。
所谓知彼就是积极了解和掌握国外育种公司的新发展、新技术、新成果以及甜菜制糖先进国家的甜菜生产新技术、新工艺、新思想。例如欧洲现阶段甜菜生产中提出的“202020“目标,即,到2020年,20%的甜菜生产达到每公顷产糖20t。目前品种选育、耕作栽培、植物保护等各方面均依照该目标开展工作,整体推动欧洲的甜菜生产向前迈进,使甜菜生产更加集约、高效。自1980年代以来,英国甜菜的甜菜单产提高了60%,减少种植面积48%,而且氮肥的施用量降低40%,磷肥的施用量降低70%,使得英国糖业成为全世界最环保、最高效的制糖企业。所有这些成果的取得靠的就是新品种、新技术、新工艺、新思想。
真心希望通过新品种、新技术、新工艺、新思想的不断引进,结合方方面面的共同努力使我国甜菜事业走出低谷,健康发展。