浅谈中国大豆品种改良与更新换代百年史
2022-10-21陈应志武婷婷杨中路程艳波鲍志猛
陈应志,武婷婷,白 岩,邱 强,杨中路,程艳波,鲍志猛
(1.全国农业技术推广服务中心,北京 100125;2.中国农业科学院作物科学研究所,北京 100081;3.吉林省农业科学院大豆研究所,吉林 公主岭 136100;4.中国农业科学院油料作物研究所,武汉 430062;5.华南农业大学,广州 510642)
大豆起源于中国,是中国最古老的作物之一。据马育华(1983)认为中国栽培大豆已有5 000多年的历史。有文字记载,早在神农时期(约公元前2550年),大豆就被作为“五谷”之一广为种植。《诗经·大雅·生民》中记载了周始祖后稷种植大豆的情形:“蓺之荏菽,荏菽旆旆”。“荏菽”即大豆。大豆具体起源于我国何地,目前学术界还没有定论,有黄淮地区起源说、南方起源说、东北起源说、多中心起源说等。王金陵等(1974)在分析了中国南至湖南衡阳,北至黑龙江北部的野生大豆的光周期特性后,认为我国长江流域及江南地区应是大豆起源的中心。1959年,我国考古学家在山西侯马县发现大豆粒多颗,根据14C测定,距今已有2 300 a,系战国时代遗物,黄色豆粒,百粒重约18~20 g。这是迄今为止世界上发现的最早的大豆出土文物。经过长期的驯化过程,我国大豆生产形成了多种多样的耕作制度,有一年一作、一年两作、一年三作等,形成了春播大豆、夏播大豆和秋播大豆,在北回归线以南的一些地区还有冬作大豆。
我国有组织地开展大豆品种选育最早可以追溯到1913年,当年成立了公主岭农事试验场,收集地方品种,进行鉴定和比较,1916年开展系统选种,于1923年育成黄宝珠,1929年育成紫花1号,1934年育成小金黄1号,1943年育成丰地黄等。1929年,公主岭农事试验场以黄宝珠作母本、金元作父本进行杂交,于1935年育成我国最早的杂交品种满仓金、满地金和元宝金,是世界上首批采用杂交方法育成的大豆品种。1949年新中国成立后,大豆品种收集、良种评选、系统选育和杂交育种陆续展开。1956、1979和1990年,我国先后组织了3次全国范围的大豆种质资源收集,共收集和保存栽培大豆种质资源23 587份。20世纪50年代前期,东北地区对之前选育的品种如黄宝珠、紫花4号、西比瓦、元宝金、满仓金、小金黄1号、丰地黄、集体1号等通过区域试验,确定增产效果而推广,其中,推广面积最大的是含油率达23%的满仓金,种植范围从黑龙江中南部一直扩展到吉林大部,两省最大种植面积达100万hm2。
建国后,通过品种区试和审定工作,筛选了一批又一批大豆品种在生产上推广应用,各主要大豆产区已完成4~6次较大规模的品种更新换代,每次品种更换都使大豆的产量和品质有稳步的提高。我国大豆的单产水平由1949年的40.76 kg/667m2,增加到1980年代初的80 kg/667m2,2010年的120 kg/667m2,2020年的132 kg/667m2。
1 东北春大豆的品种改良与更新换代
东北春大豆区是我国大豆主产区,包括黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古东部地区,而以松嫩平原、三江平原、辽河平原等最为集中。东北大豆品种的遗传改良,总体上产量不断提高,结荚习性从无限向亚有限性转变,抗倒伏性增强,抗大豆花叶病毒病和灰斑病能力提高,大豆外观仍以种皮金黄光亮、脐色浅淡为主。
第1次品种更换从新中国成立后至1960年代前期。通过系统选育和杂交育种,育成以丰收2号、东农4号、吉林3号为代表的大豆品种。东农4号是由东北农学院(现东北农业大学)选育而成,该品种株型收敛,主茎发达,喜肥抗倒,适宜合理密植和机械化栽培,成熟期较满仓金早,结荚密,产量高,籽粒性状优良。1959—1965年,累计推广面积200多万hm2。东农4号的育成和推广是大豆育种的里程碑,其表明品种间杂交育种是未来发展的主攻方向。吉林3号适应性好,高抗食心虫,曾引入河北作夏大豆种植,被当作河北夏大豆区域试验对照品种。这批品种的推广,解决了大豆倒伏问题,为机械收获创造了条件。东农4号、吉林3号荣获全国科学大会奖。
第2次品种更换为1960年代后期至1970年代前期。此期,杂交育种成为大豆育种的主要手段,选育出以黑河3号、黑农26、九农9号、铁丰18为代表的大豆品种。大豆品种的适应性更强,抗病性提高。铁丰18既是辽宁主栽品种,也推广至河北、山西、宁夏、甘肃以及云贵川地区,种植范围横跨12个纬度,累计推广200多万hm2,增产大豆48万t,荣获国家科学技术发明一等奖。黑河3号由黑龙江省农业科学院黑河农业科学研究所育成,该品种早熟,高产,适应性强,1967—1983年累计推广面积370多万hm2,增产大豆80.5万t,荣获国家科学技术发明二等奖。
第3次品种更换为1970年代后期至1980年代前期。选育出以合丰25、吉林20、东农36和辽豆3号为代表的的大豆品种。合丰25由黑龙江省农业科学院合江农业科学研究所(现黑龙江省农业科学院佳木斯分院)选育而成,该品种适宜种植区域覆盖黑龙江、辽宁、内蒙古、河北、新疆、云南等9个省(自治区),年最大推广面积100万hm2,累计推广面积1 200万hm2,增产大豆263万t,荣获国家科技进步三等奖、国家科学技术发明三等奖。超早熟品种东农36的育成使我国大豆种植范围向北推移了超过100 km。
第4次品种更换为1980年代后期至1990年代前期。选育出以合丰35、吉林30、辽豆10号为代表的大豆品种。合丰35由黑龙江省农业科学院合江农业科学研究所(现黑龙江省农业科学院佳木斯分院)选育,该品种亚有限结荚习性,早熟,适应性好,种植范围包括黑龙江、内蒙古、吉林、河北、辽宁、新疆、安徽、云南、浙江、江苏、甘肃全国11个省(自治区),累计推广面积433.33万hm2,创纯社会效益28.4亿元,荣获国家科技进步二等奖。吉林30丰产性、适应性好,曾是国家区域试验北方春大豆中熟组对照品种。这一阶段育成以垦农4号、开育9号为代表的高油品种,以黑农35、东农42、通农12为代表的高蛋白品种。
第5次品种更换为1990年代后期至2000年代中期。选育了以绥农14、长农13、辽豆11为代表的大豆品种。绥农14由黑龙江省农业科学院绥化分院选育,因其丰产、适应性好,在黑龙江、吉林大面积推广,曾连续6 a成为推广面积最大的品种,累计推广面积404.69万hm2,增产大豆106万t,创社会效益22.5亿元,荣获黑龙江省政府科技进步一等奖,2003年获国家科技进步二等奖。这一时期,育成的高油品种增多,包括合丰40、垦农18、吉育47、铁丰31、开育12等均属于高油品种。
第6次品种更换为2000年代中期至今。选育了以黑河43、克山1号、东生7号为代表的大豆品种。黑河43由黑龙江省农业科学院黑河分院育成,该品种早熟、高产、优质、抗逆、广适,年最大推广面积86.67万hm2左右,累计推广面积已超666.67万hm2,推广应用超过15 a,从2016年至今一直是我国推广面积最大的品种,荣获黑龙江省科技进步一等奖。克山1号由黑龙江省农业科学院克山分院选育而成,自2009年通过国家审定以来,在黑龙江省第三积温带下限和第四积温带、内蒙古、吉林、新疆春大豆早熟区推广种植,年最大种植面积32.8万hm2,累计推广面积133.33万hm2,连续9 a位居黑龙江省推广面积第二大品种。东生7号由中国科学院东北地理与农业生态研究所选育而成,该品种抗倒伏、抗病性强,稳产优质,在不添加任何添加剂的情况下,豆制品色泽鲜亮、韧性充足,适合制作高端豆制品。累计推广面积233.33万hm2。
2 黄淮海夏大豆的品种改良与更新换代
黄淮海夏大豆区是我国两大大豆主产区之一,大豆栽培模式主要是黄淮海冬麦区麦后茬接种大豆,冬小麦播种前收获夏大豆,区域涵盖河北省石家庄、天津一线以南、山东省全部、河南省大部、江苏安徽省淮河以北、山西省西南部、陕西省关中地区和甘肃省天水地区,生育期90~110 d,南部长,北部短。1950—1960年代黄淮海夏大豆区基本上利用地方品种评选出来的品种,山东、江苏选育出来的齐黄1号、莒选23、58-161等不仅在生产上大面积应用,还成为大豆育种的骨干亲本。
第1次品种更换为1970年代初至1980年代初。选育了以徐豆1号、跃进5号和文丰7号为代表的大豆品种。此期品种改良逐步替代了地方品种,选育的品种熟期提早,抗性增强,其中跃进5号由于适应性广,种植面积遍及山东、河南、安徽、江苏、陕西等省,年种植面积最大达80万hm2,累计种植面积超过500万hm2,荣获国家科学技术发明二等奖。
第2次品种更换为1980年代初至1990年代初。选育了以诱变30、鲁豆4号、豫豆2号、冀豆7号为代表的大豆品种。此一时期,黄淮海地区大豆育种全面展开,改良品种已成为大豆生产主体。鲁豆4号由山东省农业科学院作物研究所选育而成,该品种的育成实现了黄淮海地区大豆品种早熟、高产、广适应性的突破,抗花叶病毒病、霜霉病、根腐病等多种大豆病害,夏播产量突破200 kg/667m2,适宜在黄淮海北片、中片和南片地区种植,年度最大推广面积26.67多万hm2,累计推广面积超过266.67万hm2,荣获国家科技进步二等奖。诱变30在河南、安徽、江苏夏播,在北京、天津、河北春播,表现丰产、抗病、适应性好,荣获国家科学技术发明三等奖。
第3次品种更换为1990年代初至2000年代初。选育出以中豆19、豫豆8号、鲁豆11和晋豆19为代表的大豆品种。此时期品种继续表现早熟、丰产、抗病,而且蛋白质含量有所提高,豫豆12的蛋白质含量高达50.18%。中豆19由中国农业科学院油料作物研究所选育,该品种为早熟品种,有限结荚习性,在黄淮生育期100 d,根系发达,喜肥水,抗倒伏,适宜在云南、贵州、鄂西(北)、陕南、甘肃东南部、河南中南部、江苏和安徽淮北地区以及山东菏泽地区种植,累计推广面积达233.33余万hm2,荣获国家科技进步三等奖。
第4次品种更换为2000年代初至今。选育出以中黄13、齐黄34、冀豆12、豫豆22、郑1307等为代表的大豆品种。中黄13由中国农业科学院作物科学研究所选育,具有广适、高产、优质等特点,适宜在全国14个省份推广种植,年最大种植面积79.73万hm2,占黄淮海地区1/3,全国1/10,连续9 a位居全国大豆年种植面积首位,累计推广面积800万hm2,是21世纪推广面积最大品种,荣获国家科技进步一等奖。齐黄34由山东省农业科学院作物研究所选育而成,该品种的育成实现了大豆品种高产、优质、抗病、耐逆和适应性的突破,种植区域横跨20个纬度,累计推广220万hm2,以产量353.45 kg/667m2创全国夏大豆高产纪录,高蛋白、高脂肪,抗花叶病毒病、霜霉病等6种主要病害,耐旱、耐涝、耐盐碱,荣获中国技术市场协会金桥奖项目一等奖。冀豆12蛋白质含量超过46%,可溶性蛋白质达40%,远高于国家可溶性蛋白一级标准(34%),近20 a一直是黄淮海夏大豆北片区试对照品种。
3 南方多熟制大豆品种改良与更新换代
南方多熟制大豆产区,包括长江流域春夏大豆区、热带亚热带大豆产区,覆盖江苏、安徽淮河以南,河南、陕西两省南部,湖北、浙江、湖南、四川、贵州、云南、江西、福建、广东、广西、海南等广大地区。这一地区的大豆生产分散,研究力量薄弱,品种改良与更新速度缓慢。
1950年代至1970年代,主要以地方品种为主,如江西上饶大青丝、浙江兰溪大青豆、福建古田豆、广西宜山六月黄、四川自贡冬豆等。这些地方品种适应性好,产量较高,但抗大豆花叶病毒病较差,易倒伏。这一时期,江苏、湖北、湖南开始进行品种改良,先后培育出南农493-1、苏豆1号、鄂豆2号、矮脚早、湘豆3号、湘豆4号等品种。矮脚早成为长江流域春大豆主栽品种,种植范围遍及整个长江流域,面积最大时超过50万hm2。
自1980年代,随着国家对南方地区大豆科研队伍的重视,南方地区大豆科研队伍逐步完善,大豆育种工作得到快速发展,至1990年代末,选育出以浙春2号、鄂豆4号、莆豆8008、湘春豆10号、中豆8号、桂早1号、贡豆2号、川豆4号为代表的一批大豆品种。例如,浙春2号表现丰产、广适应性、高抗大豆花叶病毒病、耐酸铝,荣获国家科技进步二等奖。此一时期,育成的品种既有春豆,又有夏豆、秋豆、冬豆,大豆品种呈现多样性,注重品质,生育期提早,普遍表现抗大豆花叶病毒病。
进入21世纪,根据国家大豆品种区域试验精确度研究成果,结合南方大豆生产特点,全国农业技术推广服务中心将原有的南方春大豆品种区域试验组优化为长江流域春大豆组、长江流域夏大豆组、西南山区春大豆组、热带亚热带地区春大豆组、热带亚热带地区夏大豆组,大大促进了该区域大豆品种选育工作,选育出了一大批高产、优质、抗逆性强的大豆品种。这一时期,仅国审品种就有83个,其中,2001—2010年先后审定品种42个,2011—2020年先后审定品种41个(见附表)。这一期间,国家还启动了鲜食大豆品种区域试验,截至目前,国家共审定推广7个鲜食大豆品种,包括浙鲜豆2号、浙鲜豆4号、浙鲜豆5号、浙鲜84、抚鲜3号、衢鲜3号、奎鲜5号等,这些品种的种植区域遍布我国十多个省。
附表 2001—2020年南方多熟地区审定大豆品种
4 大豆其他育种与展望
近年来,在国家转基因生物新品种培育重大专项的推动下,大豆生物育种技术研究取得重要突破,培育出3个抗除草剂大豆品种(转化事件)(SHZD32-01、DBN9004和中黄6106)获得转基因生物安全证书。这些新技术的研发与推广应用必将对大豆品种更新换代起到助推作用。
与水稻、小麦、玉米等主要农作物相比,我国大豆品种更新换代的速度相对比较缓慢,其主要原因是种质资源的深度挖掘不够,优异种质资源创新乏力;育种技术还停留在传统的杂交育种阶段,生物育种技术实用化程度不高,实现精准设计育种还任重道远。随着我国种业振兴行动方案的深入实施,相信不久的将来,我国在大豆种质资源收集整理和挖掘利用方面必将取得新进展,在大豆生物育种技术和杂交优势利用技术的实用化应用方面必将取得新突破,届时大豆育种效率必将大大提高,突破性大豆品种选育推广进程和大豆品种更新换代速率必将大大加快。