我国玉米生产现状及发展变革

2020-03-15崔爱民张久刚张虎单皓陈伟

中国农业科技导报 2020年7期

崔爱民，张久刚，张虎*，单皓，陈伟

(1.山西农业大学小麦研究所，山西临汾 041000；2.山西师范大学生命科学学院，山西临汾 041004)

玉米位居我国三大粮食作物之首，是人类和畜禽的重要食物来源，也是重要的工业和医药原料，玉米产业与我国养殖业、畜牧业关联度高，与人民生活息息相关。“十三五”前的较长时间内，玉米价格高、管理粗放、经济效益好，其播种面积和总产量连续多年增长，为这一时期的粮食十余年连增做出了较大贡献[1-2]。2002年，我国玉米的播种面积为2 463.4万hm2，小麦播种面积为2 390.8万hm2，玉米播种面积超过小麦播种面积；2007年，玉米播种面积为3 002.4万hm2，水稻播种面积为2 897.3万hm2，其播种面积超过水稻；尤其是2015年，玉米种植面积4 496.8万hm2，达到最高值，占全国粮食播种总面积的37.8%[1]。与其播种面积相比，玉米总产量更早时间就超越了小麦和水稻。1995年，玉米总产量11 198.6万t，小麦总产量为10 220.7万t，玉米总产量超过小麦总产量；2011年，玉米总产量21 131.6万t，水稻总产量20 288.3万t，玉米总产量超过水稻；高峰年2015年玉米总产量为26 499.2万t，占粮食总产的40.1%[1]。目前，我国玉米产量和消费均居世界第二位，以2016年为例，玉米生产量和消费量分别占世界总量的20.6%和22.6%[3]。

玉米产业多年的快速增长和社会发展，产生了一系列新的问题。首先，国内玉米价格持续高于国际市场，导致玉米及其替代品大量进口，加上国内玉米生产旺盛，玉米供给快速超过需求，供需失衡，玉米生产出现了高生产、高库存、农民卖粮难的问题[2]。2005年，玉米及其替代品进口量为219.3万t；2015高峰年达到3 303.7万t，占到同年国内玉米生产量的12.5%[4-5]。其次，玉米品种创新乏力，生产风险加大。自21世纪初，郑单958、先玉335等紧凑型品种和配套栽培技术开始推广应用，全国玉米平均单产达到5 120.1 kg·hm-2，至2013年升至6 016.0 kg·hm-2，年均增长99.5 kg·hm-2，增长较快。之后增长乏力，多年在5 800～6 100 kg·hm-2徘徊，单产水平难以形成显著突破，玉米育种长期处于爬坡状态[1]。这一时期，种植品种多样性降低，同质化严重，病虫害危害加剧，抵御高温、干旱等自然灾害的能力下降，生产风险加大[6]。再次，随着城镇化和农业发展，农村青壮劳力大量进城，农业劳动力结构发生根本变化。加之国家粮储政策改革后玉米价格大幅回落，种植效益下降，玉米生产重视度下降，部分地区甚至出现土地撂荒现象，玉米生产经营主体和生产方式变革已迫在眉睫[7]。玉米生产还存在不同程度的粒腐霉变、真菌毒素侵染现象和地力持续减退、可持续生产能力下降等突出问题[8-11]。

玉米产业进入到了一个从环节到总体都需变革的阶段，如何破解这些难题，实现玉米生产标准化、机械化、生态化和智慧化，最终实现玉米生产现代化，关乎“三农”事业的发展。针对玉米种植结构不合理、劳动力结构劣化、单产提高不快、品种同质化严重、种植效益低、质量安全堪忧、生产潜力下降等突出问题，本文进行了深入剖析，并提出玉米产业间和产业内种植结构优化、稳定玉米生产，加快土地集中耕种、加快玉米品种原始创新、提高种植效益，多措并举、提高玉米安全质量和种养并重、培肥地力等有针对性的解决措施，以期对玉米生产变革提供有益参考[2]。

1 近年来我国玉米生产发展概况

1.1 我国玉米生产发展变化

自改革开放以来，我国玉米生产增长较快，大体可分为稳步增长(1978—1989)、快速增长(1990—1998年)、调整下降(1999—2003年)、恢复增长(2004—2015)和优化调整(2016至今)5个阶段(图1、图2)[12]。这5个阶段的划分主要是依据全国玉米平均产量的变化，并综合考虑了播种总面积和总产量的变化。从图1可以看出，20世纪70年代末，全国玉米单产不足3 000 kg·hm-2，至80年代末已增长至4 500 kg·hm-2，至90年代中期达到近5 000 kg·hm-2，之后下降调整，21世纪初又快速增长至近6 000 kg·hm-2，现阶段增长缓慢有待突破[1]。由图2可以看出，自20世纪70年代末玉米播种面积和总产量均缓步增长，80年代前半期调整下行后恢复增长，21世纪初开始快速增长，至2015年达到高峰，之后缓慢下降。总产量的变化趋势与播种面积的变化趋势基本相同。2017年，全国玉米播种面积和总产量分别为4 239.9万hm2和25 907.1万t[1]。

图1 1978—2017年我国玉米平均产量发展变化[1]Fig.1 Development and change of average maize yield in China from1978 to 2017[1]

图2 1978—2017年我国玉米播种面积和总产量发展变化[1]Fig.2 Development and change of planting area and total yield of maize in China from 1978 to 2017[1]

1.2 我国玉米主要产区

我国31个省区均有玉米种植，以黑龙江、吉林、山东、河南、内蒙古、河北和辽宁7个省区居多，约占全国玉米种植面积的66.0%，形成了从东北向西南走向的东北、华北和西南3大玉米生产带[1,13]。按生态区划分，我国玉米种植区分为北方春播玉米区、黄淮海夏播玉米区、西南山地玉米区、南方丘陵玉米区和西北灌溉玉米区5大区[13]。其中，以北方春播玉米区和黄淮海夏播玉米区所占面积和产量最大，两区面积超过全国总面积的70%，产量达到全国总产量的80%[4,14]。

1.3 我国玉米高产创建水平

当前，我国春播玉米单产纪录为22 756.7 kg·hm-2，夏播玉米单产纪录为21 042.9 kg·hm-2，分别由中国农业科学院2017年和登海种业集团2005年创造[15-16]。高产创建的主要栽培措施是密植和水肥一体化管理，其种植密度分别为130 500株·hm-2和102 000株·hm-2以上[15-16]。不过相比美国，我国的高产创建水平还比较低。例如，2017年全美玉米平均产量为11 080 kg·hm-2，春玉米高产纪录是34 035 kg·hm-2，分别比当年我国玉米平均产量和高产纪录高65.0%和49.6%[1,17]。这进一步表明，我国玉米生产和高产创建仍有很大的增长空间。

2 我国玉米消费需求与贸易现状

2.1 我国玉米消费需求现状

我国玉米消费总量仅次于美国，居世界第2位。2002年，我国玉米消费量达到约12 590万t，占世界消费总量的20.06%，2016年达到约23 200万t，占世界消费总量的22.53%，玉米消费增长较快[3]。玉米是多元经济作物，主要用于饲料加工和化工原料，少部分用于食用和种用[18]。2015年，我国普通玉米用于饲料加工的占比60.41%，用于工业消费的占比31.26%，用于种用和食用的占比7.39%，损耗占比0.94%[19]。2017年，国内玉米消费量约为23 300万t，人均消费约167.63 kg；2018年，国内玉米消费量约25 100万t，人均消费约179.93 kg[1,20]。人口增加和生活水平提高、人均消费增加是玉米需求增加的直接因素。据《国家人口发展规划(2016—2030年)》测算，至2030年前后，我国人口将达到高峰14.5亿左右，以当前人均消费180 kg计算，玉米需求将达到约26 100万t，这与《中国农业展望报告(2018—2027)》预测2027年玉米需求约25 900万t大体接近[21]。这表明，在未来一段时间内，我国玉米消费仍有一定的增长需求。

2.2 我国玉米及替代品贸易现状

2001—2009年间，我国一直是玉米净出口国，最高年份2003年的出口量达到1 639万t。自2010年起，我国玉米进口量超过出口量，2012年最高达到520.8万t，近3年年进口量在300万t左右(图3)[4-5]。美国和乌克兰是中国主要的玉米进口来源地，2015年前美国进口占比较大，之后乌克兰进口占比居多，至2017年11月，乌克兰进口量升至62.8%，美国进口进一步下降[22]。为保护国内玉米生产，我国一直对玉米进口实施配额制度，严格限制玉米进口总量，因此，玉米进口量多年差异不大。但饲料玉米替代品高粱、大麦和玉米酒糟等进口增长迅速(图4)，2005年进口量为218.9万t，2015年高达2 830.7万t，增长约12倍，是当年玉米进口量473万t的近5倍，对国内玉米生产、消费、价格和库存形成重要的影响[23-24]。

图3 2004—2017年我国玉米进出口对比[4-5]Fig.3 Compare analysis between import and export of maize in China from 2004 to 2017[4-5]

图4 2005—2017年我国玉米及替代品进口量[23-24]Fig.4 Import of maize and maize substitutes in China from 2005 to 2017[23-24]

农业供给侧改革以来，我国玉米及替代品的进口地更加多元化，玉米净进口依存度仍保持低位，进口贸易处于安全范围[19]。随着玉米种植面积的调减到位，国内玉米生产总量将下行企稳，并伴随生产变革红利的释放、优势区生产水平的提高而缓步提升。因此，未来一段时间，我国玉米供需关系将会从供大于需逐渐调整至供需平衡，消费安全压力较小。这也为我国玉米产业安全、优质、可持续及多元化发展深度变革赢得时机。

3 我国玉米产业存在的主要问题

3.1 玉米在粮食作物中的占比过高

玉米管理粗放、经济效益好，农民种植极性高，从20世纪末以来，种植面积一直在扩大。2008年，国家实行玉米临时收储政策后，国内玉米价格与国际脱轨持续上涨，推动种植面积进一步扩大，由1995年的2 277.6万hm2扩大至2017年的4 239.9万hm2，增加了1 962.3万hm2，增幅86.2%，2015高峰年为4 496.8万hm2[1]。增加的玉米播种面积一部分来源于粮食总面积的增加，1995年我国粮食播种面积为11 006.0万hm2，2017年为11 798.9万hm2，增加了792.9万hm2[1]。另一部分源于对其他粮食作物种植面积的挤占，1995—2017年间除水稻面积基本持平外，小麦种植面积下降435.2万hm2，大豆面积下降118.1万hm2，薯类面积下降234.6万hm2(图5)[1]。

图5 1995—2017年粮食作物播种面积变化[1]Fig.5 Change in crop planting area in China from 1995 to 2017[1]

图6 1995—2017年粮食作物产量变化[1]Fig.6 Change in crop yield in China from 1995 to 2017[1]

图7 近年来大豆生产与消费情况[1]Fig.7 Production and consumption of soybean in China in recent year [1]

在几种主要粮食作物中，水稻和小麦产出大于需求，加之进口，形成一定的库存，消费安全压力较小(图6)。粮油作物大豆虽总产有小幅增长，但需求增加显著，生产自给率不到20%，严重依赖进口，形成较大的消费安全压力(图6、图7)[1]。薯类作物在“马铃薯主粮化”政策主导下，其种植面积也有进一步增加的需求[25]。因此，无论从播种面积还是从产出来讲，玉米相对占比过大，大豆严重不足。

3.2 劳动力结构劣化，生产成本高，种植效益低

我国农村家庭普遍拥有的耕地较少，农业生产收入在家庭收入中所占比重低，大量的青壮劳力从事其他产业，农村劳动力结构发生根本变化。主要劳力由以青壮年为主转变为以老年人和妇女为主[7]。玉米从播种、田间收获到脱粒实现机械化，单粒播种、化学除草等配套技术应用，大大减少了劳动用工，减轻了劳动强度，也为这种转变提供了条件。劳动力结构的劣化和种植效益的降低，造成了玉米生产的重视度下降，投入意向降低，重种轻管，生产效率降低，个别地区甚至出现土地撂荒现象。

生产成本高是玉米种植效益低的另一因素。1998—2016年，我国玉米成本由5 348.13元·hm-2升至15 983.05元·hm-2，增长198.9%，并于2010年超过美国，种植效益和竞争力明显下降[26]。生产成本中直接费用如种子、化肥、农药、机耕等占比35.5%，间接成本如土地费、雇工费等增长较大，占比64.5%[26]。其主要原因是田地分散，规划与管理不统一，作业效率低，农资采购成本高。山西省农业农村厅2015—2016年对玉米生产成本与收益情况进行了调查，农民土地和投工不计入成本，平均收益约7 300元·hm-2；土地不计成本，投工计入成本(因劳力缺乏，需要雇工)，平均收益约1 600元·hm-2；土地和投工均计入成本(土地成本水地为7 500～12 000元·hm-2、旱地为4 500～7 500元·hm-2，平均以6 000元·hm-2计)，效益为亏损4 000元·hm-2[27-28]。

3.3 单产提高慢，品种同质化严重，生产风险大

2013年全国玉米平均产量达到6 016 kg·hm-2，玉米生产水平有一个大的进步，但之后全国玉米平均产量多年在5 800～6 100 kg·hm-2间徘徊[1]。2004—2013年全国玉米平均产量年均增长99.5 kg·hm-2，2013—2017年全国玉米平均产量年均增长23.6 kg·hm-2，且2014—2016年间全国玉米平均产量低于6 000 kg·hm-2，表明近年来我国玉米单产水平没有增长，玉米育种长期处于爬坡阶段[1]。当前这一产量水平与美国等农业发达国家比较，有较大的差距，以2017年为例，我国玉米平均单产6 110.3 kg·hm-2，美国同期单产却为10 080 kg·hm-2，相差65.0%[1,17]。

生产中郑单958、先玉335等类似品种的大量存在，表明玉米品种的同质化率很高，种质基础狭窄，遗传多样性降低，病虫害危害加剧、大面积爆发的风险增加[6]。近年来，高温、干旱在多地时有发生，造成玉米结实率下降；玉米矮花叶病毒病在黄淮海夏播区呈年际间高发态势；玉米蚜虫、玉米螟等在部分地区危害造成空杆和早衰[29-30]。

表1 2015—2016年山西省玉米生产成本与收益调查结果Table 1 Investigation results of maize production cost and benefit in Shanxi province in 2015 and 2016

3.4 质量安全有待提高

全球每年大约有 25% 的粮食产品、我国大约80%的玉米产品受到不同程度的真菌侵染，部分霉菌在特定的条件会造成穗腐并产生毒素[8-9]。这些真菌毒素主要有黄曲霉毒素、伏马毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇、赤霉烯酮等，具有强烈的致病、致畸、致癌作用，对家禽和家畜有较大的危害，部分真菌毒素还能通过食物链污染肉类和牛奶等食品，对人类健康构成威胁。2016年，从国内多个地区所采集的猪全价配合饲料样品中，黄曲霉毒素B1、玉米赤霉烯酮(ZEN)和呕吐毒素(DON)的阳性率分别高达100.0%、99.5%和100.0%，其中，96.4%的样品同时检出3种毒素，均超过GB13078—2017饲料卫生标准[10]。玉米发生穗腐、粒腐，受霉菌侵染后籽粒颜色、味道和营养成分劣化，商品性降低，食用价值和饲用价值降低[8]。

3.5 种养失调，地力持续下降

化肥替代农家肥、有机肥，旋耕替代翻耕、深松，轮作与休耕缺失，是长期以来大部分玉米田重生产、轻保育，高投入、高产出的生产现状。长期不施农家肥和有机肥，导致全国超过87.8%的耕地土壤有机质出现了不同程度的下降，超过10.6%的耕地土壤有机质低于6 g·kg-1，土壤养分失衡，地力下降[11]。据农业农村部发布的《关于全国耕地质量等级情况的公报》显示，2012年底，中低等耕地约占总耕地的72.7%，27.9%耕地基础地力相对较差[31]。土壤可持续生产力下降还表现为土壤耕层变浅，玉米主产区的东北地区黑土层已由开垦初期的80～100 cm退化到20～30 cm，华北平原耕层也在变浅；土壤结构变差，理化性状下降，蓄水保肥能力下降，土壤板结加重；土壤自身净化能力减退，有害生物和有害物质迅速累积，有效微生物菌群和有益微量元素失调，土传病害加剧，化肥和农药利用率降低[11]。

4 我国玉米生产变革初探

4.1 合理定位，稳定生产，优化产业结构

在当前国际粮食供求关系相对宽松和国内库存充足的前提下，压缩并维持合理玉米生产面积，扩大大豆和马铃薯生产，是当前农业供给侧改革、优化粮食生产结构的重要内容。有研究显示，玉米生产自给率大体在85%～95%之间[2,17]。以自给率90%、单产水平6 000 kg·hm-2、玉米消费量25 100万t(2018—2019年实际消费量)计算，玉米生产面积为4 183.3万hm2左右，较2018年实际播种面积少30万hm2，表明玉米生产调整还有一定的空间[32]。玉米调减区主要为非玉米生产优势区和生态环境脆弱区，包括东北冷凉区、北方农牧交错区、西北风沙干旱区春玉米和黄淮海低产夏玉米区等区域[33-34]。调减方式有粮改饲、玉米大豆轮作、玉米薯类轮作、休耕等方式。根据规划农业供给侧改革后大豆种植面积增加266.7万hm2，马铃薯种植面积增加130万hm2[33-34]。调减非优势区的同时，应加强生产基础好、机械化程度高、产量高而稳定的优势产区玉米生产，通过种植高产、优质、抗逆、适宜机械化收获的高效品种，使用配套栽培技术和机械，降低生产成本，稳定和持续提高玉米生产产能。

在玉米产业内部，结合种、养融合程度，根据消费加工能力，因地制宜地发展饲料玉米、青贮玉米、鲜食玉米，在订单机制的基础上适度发展高淀粉玉米、高油玉米、高赖氨酸等专属玉米，使玉米种植结构更加多元化。根据农业农村部规划，至2020年，青贮玉米面积达到160万hm2，鲜食玉米达到100万hm2[33-34]。

4.2 加快土地集中耕种，发展新型农业经营方式，提高种植效益

土地分散耕种不利于实现规模化和机械化，生产成本较高。在不改变土地所有权的前提下，以种粮大户、家庭农场、农民合作社、农业企业等新型农村经济体为依托，以土地流转、入股、参社、托管等方式，实现集中耕种和管理，促进农业生产过程向农资、农机、植保、收贮、管理等职业细化，达到玉米生产专业化、标准化、机械化和规模化[14，35]。2017年，山西省农业科学院玉米研究所依托企业，通过“土地托管联盟”和“增益型、套餐式”模式开创了山西省土地集中耕种模式的探索[35]。

与土地集中耕种相适应，玉米生产的经营主体和经营方式也要一同变革。新的生产经营者将是专职农业生产者，技术和资本实力更强，对玉米生产更为重视，对新品种、新技术的需求度更高。与之相适应的新的经营方式要求统一规划经营管理，降低农资采购成本，摊薄用工用机成本，充分发挥专职管理者的专长，节约生产成本，提质增产增收，进行高效生产。

4.3 加快原始创新、培育多元优质高效品种

生产中郑单958、先玉335等类似品种的大量涌现，表明在玉米品种选育上原始创新不足，模仿育种严重[6]。适度提高品种审定的基因差异性门槛，加大新种质和新品种的知识产权保护力度，建立创新种质有偿使用机制，为品种原始创新创造良好的制度环境。要加快品种的原始创新，必须加大种质资源的多源扩增力度，从国内外不同生态区挖掘和引进种质资源，并开展种质资源的基础性研究，为种质应用研究提供前育种信息。近年来，外源种质的引进利用更多是对跨国种企在我国参审品种种质的利用，往往局限在较小的范围内，资源多样性不高，应持续从CIMMYT等国外机构引进外源种质，在系统性前育种研究的基础上进行种质发放，拓宽外源种质的利用范围。当前，国内种质的研究利用主要集中在近年来生产上应用面积大的亲本上，遗传丰富的地方种质研究利用较少，而我国拥有地方玉米种质有11 743份，占整个种质资源的74%，先后育成了E28、旅9、黄早四、昌7-2、lx9801等多个生产骨干自交系，弥足珍贵，未来应以早熟、耐密、脱水快、茎秆坚韧等新的生产要求筛选利用[6]。

专用、适粒收和抗旱、耐瘠、水肥高效利用、抗病是玉米生产资源节约、环境友好、可持续发展的要求，也是玉米育种创新的方向。玉米的主要用途是饲料加工和工业消费，约占总消费量的90%[19]。饲料玉米创新应更注重营养价值的提高，高赖氨酸、高蛋白等玉米专属性的提高；工业消费主要用于生产淀粉和燃料乙醇，应注重淀粉含量专属性的提高。机械粒收是玉米生产全程机械化的关键一环，一次作业完成了收获、脱粒、秸秆还田3道工序，节约了生产投入，提高了生产效率，是玉米育种创新的重要方向[12]。节水、节肥、节药，水、肥、药等资源高效利用是玉米高效生产和生产生态化的另一创新方向。总之，玉米品种创新应兼顾多元、专用、优质、高效等多个层面，实现多优良性的状协调统一。

4.4 种植抗逆品种，加强晾晒条件建设，提高安全质量

玉米籽粒安全品质低的原因主要是发生籽粒霉烂，产生毒害物质。田间感染穗腐病和收获后果穗、籽粒霉变是穗腐和粒腐发生的两个阶段。玉米在田间发生穗腐，主要与种植品种的穗腐病和粒腐病抗性低相关，田间管理差或遭受其他病虫害，也会降低植株抗性，导致穗腐病加重。种植抗病性强、抗逆性强的玉米品种，加强田间管理，提高植株抗性，是防治田间穗腐病的主要措施。

收获时籽粒含水率高、破碎高，晾晒期低温寡照阴雨，脱水速度慢，会加重籽粒霉变[36]。当前，晾晒场地不足和烘干设备缺失是广大农村的普遍现状。2016年，我国玉米的机械化收获率达到66.7%，而粮食烘干机械化水平却不足10%，二者产能严重不匹配[37]。烘干不足还在一定程度上制约着机械化粒收大面积应用。未来，应在玉米生产优势区，根据实际需要，分区域分步骤进行烘干设备配套和晾晒场地建设，保障玉米丰产丰收与安全优质。总之，应多措并举，加强玉米种植、收获、加工和存贮全过程建设，实现玉米产品的质量安全。

4.5 用养并重，培肥地力，持续提高玉米生产潜力

要“藏粮于地”持续提高玉米生产潜力，必需多措并举，综合运用产业融合发展、耕作制度变革和耕作方式优化等方法，培肥地力，逐步提高土地的生产潜力。通过种植业与养殖业、畜牧业融合发展，使籽粒、秸秆经过禽畜过腹，又回到田间，实现绿色循环发展[36,38]。通过玉米与小麦、大豆、谷子、薯类等作物倒茬轮作或休耕制度，用养结合，平衡土壤养分，减轻土传病虫草害，克服“连作障碍”，持续提高地力[38]。通过秸秆还田、减施化肥、增施有机肥和绿肥种植，提高土壤中的有机质含量[36]；推广旋耕与翻耕、深松相结合的耕作方式，持续熟化土壤[38]。推广秸秆覆盖、少耕、免耕、秋整地等保护性耕作技术，降低水分消耗，提高水分利用率；推广以控制氮磷流失为主的节肥增效、植物营养诊断、测土配方施肥、个性化订单配方等技术，提高肥料利用率。通过物联网技术进行农田环境、病虫害等自动监测，实现科学化、智慧化管理。