农作物优良品种的增产作用研究
一 定义
本项研究中所说的良种的增产作用是指在实际生产中导致作物产量增加的诸因素中优良品种(即遗传改良)所起作用的大小,亦即在诸因素综合作用的情况下,良种对于产量提高的贡献份额及贡献量。
这与通常所说的某优良品种可使作物增产百分之多少有所不同。通常所说的增产百分数,一般都是采用产量区域试验对照法,即在相同的管理、投入和相同的环境条件下,通过与对照对比得出的实验数字。
二 方法
(一)建立分析计算模型
在实际生产中,影响作物产量的因素(气温因素除外)主要包括品种、施肥、地膜、灌溉、农机、病虫害防治、耕作制度、栽培技巧、土壤养护等。这些因素的组合可能由于地区不同、年份不同、经济状况不同、生产者的素质不同而有很大差异。但是,不管由于什么原因以及如何组合,这些因素大体上可以划分成3大类,即遗传改良、物质投入和管理技术。
为了便于计算遗传改良(即农作物优良品种的应用)对农作物增产的贡献率及实际引起的产量变化,我们建立了良种贡献率及贡献量分析计算模型。这一分析计算模型的基本原则是基于上述分析,将影响作物产量的诸因素划分成为遗传改良、肥料施用(系主要的物质投入)、管理技术及其他因素三大部分。换句话说,由技术进步导致的产量增加等于遗传改良、施肥、管理技术及其他因素三者综合作用的结果。
关于本项研究所建立的分析计算模型以及计算方法请详见本研究的分报告之二《良种增产作用的方法学研究》。
(二)统计调查
为了获取必要的数据,我们设计了专门的调查表,利用统计调查的方法对全国五大作物(水稻、小麦、玉米、大豆、棉花)的良种种植情况进行了调查。
五大作物良种种植情况的调查表的内容包括1985~1994年10年间水稻、小麦、玉米、大豆、棉花五大作物的良种和对照(常规)种单产及其推广面积与占总播种面积的比例;1985~1994年5大作物良种种植单位面积的施肥量(包括氮、磷、钾肥)。调查的良种均系1985年后经过省或国家一级农作物品种审定委员会审定推广的品种,对照(常规)种则是1985年前审定推广的品种或者是仍有一定种植面积的当地传统当家品种。
本次调查是在国家科委农村科技司和农业部科技与质量标准司的支持下进行的。调查表发至除台湾省之外的30个省、自治区和直辖市,回收21份,回收率为70%。由于调查所要求的数据涉及1985~1994年10年间五大作物的良种种植情况和肥料施用量,时间跨度大,数据量也大。因此在回收的调查表中有的数据不全,在进行数据处理时须将这类调查表筛除。本次调查可以用于分析的共有10个省区(湖南、广西、贵州、安徽、河南、辽宁、吉林、山西、宁夏、新疆)的统计调查数据,占回收数的48%。需要说明的是,这10个省区包括了我国水稻、小麦、玉米、大豆、棉花的主产区。而且分别占水稻总种植面积的35.6%、小麦总种植面积的34.5%、玉米总种植面积的39.7%、大豆总种植面积的32.2%、棉花总种植面积的45.7%。
(三)数据处理及计算
本项研究通过数据库软件Quattro. pro4.0将统计调查数据建成原始数据库,再将其与以MSExce15.0软件所构造的计算公式相连接进行计算。由于各省种植情况不同,因此在计算时是根据种植情况进行分类处理的。我们分别计算了1985~1994年间五大作物品种遗传改良对产量提高的作用,同时也计算了施肥的作用和管理技术及其他因素的作用。
三 良种的增产作用
根据我们的计算,1994年较之1985年,依靠技术进步,五大作物的平均单产(扣除气候因素影响后的产量,即“趋势产量”)都有明显提高,其中品种遗传改良对产量提高的贡献份额平均为32%。
(一)水稻
1985~1994年,湖南、辽宁、广西、贵州、安徽5省区依靠技术进步使水稻单产平均提高了69.8公斤。其中,由于品种遗传改良导致的产量提高平均为21.6公斤/亩,占30.6%;由于施肥导致的产量提高平均为29.5公斤/亩,占43.2%;由于管理技术及其他因素的作用导致的产量提高平均为18.7公斤/亩,占26.2%。
在所调查的5个省份中,湖南省依靠技术进步使水稻单产提高得最多,平均为85.2公斤/亩。在导致增产的诸因素中,由于采用优良品种所导致的产量提高平均为37.8公斤/亩,即品种遗传改良的作用占44%。
(二)小麦
1985~1994年,河南、新疆、山西、辽宁、贵州、宁夏、湖南、安徽8省区依靠技术进步使小麦单产平均提高了55.3公斤。其中,由于品种遗传改良所导致的产量提高平均为15.9公斤/亩,占30.9%;由于施肥导致的产量提高平均为20.6公斤/亩,占36.3%;由于管理技术及其他因素的作用导致的产量提高平均为18.8公斤/亩,占32.8%。
在上述8个省区中,河南省依靠技术进步使小麦单产提高得最多,平均为89.0公斤/亩。在导致增产的诸因素中,由于采用优良品种所导致的产量提高平均为27.6公斤/亩,亦即品种遗传改良的作用占31%。
(三)玉米
1985~1994年,吉林、辽宁、新疆、河南、宁夏、安徽、湖南、贵州、广西9省区依靠技术进步使玉米单产平均提高了93.8公斤。其中,由于品种遗传改良所导致的产量提高平均为32公斤/亩,占35.5%;由于施肥导致的产量提高平均为48.2公斤/亩,占51.5%;由于管理技术及其他因素的作用导致的产量提高平均为13.6公斤/亩,占13%。
在上述9省区中,辽宁省依靠技术进步使玉米单产提高得最多,平均为181公斤/亩,吉林省其次,平均为156公斤/亩。在导致增产的诸因素中,由于采用优良品种所导致的产量提高,辽宁平均为58公斤/亩,吉林平均为62.3公斤/亩,品种遗传改良对产量提高的贡献率辽宁为32%,吉林为40%。
(四)大豆
1985~994年,河南、吉林、山西、辽宁、宁夏5省区依靠技术进步使大豆单产平均提高了24.3公斤。其中,由于品种遗传改良所导致的产量提高平均为9.6公斤/亩,占37.8%;由于施肥导致的产量提高平均为9.7公斤/亩,占41.8%;由于管理技术及其他因素的作用导致的产量提高平均为5公斤/亩,占20.4%。
在上述5省区中,河南省依靠技术进步使大豆单产提高得最多,平均为39.1公斤/亩。在导致增产的诸因素中,由于采用优良品种所导致的产量提高平均为17.7公斤/亩,亦即品种遗传改良的作用占45%。
(五)棉花
1985~1994年,新疆、山西、辽宁、湖南、安徽5省区依靠技术进步使棉花单产平均提高了21.2公斤。其中,由于品种遗传改良所导致的产量提高平均为5.1公斤/亩,占25.2%;由于施肥导致的产量提高平均为8.7公斤/亩,占39.6%;由于管理技术及其他因素的作用导致的产量提高平均为7.4公斤/亩,占35.2%。
在上述5省区中,新疆依靠技术进步使棉花单产提高得最多,平均为35.4公斤/亩。在导致增产的诸因素中,由于采用优良品种所导致的产量提高平均为6.7公斤/亩,即品种遗传改良的作用占20%。
四 主要结论
(一)结论1
1985~1994年10年间,依靠技术进步,我国主要农作物的单产均有明显提高,特别是水稻、小麦、玉米3种主要粮食作物的单产平均提高了73公斤/亩。总体而言,在导致作物产量提高的诸因素中品种遗传改良(即良种的推广应用)的贡献份额为32%,大体上占1/3;施肥的作用占42.5%;管理技术及其他因素的作用占25.5%。如按这一比例推算,1994年较1985年由于采用优良品种使我国的主要粮食作物大约增产275亿公斤。按上述比例来看,在过去的10年中,我国主要农作物产量的提高,肥料的投入仍起着主要作用,良种的作用居其次,而管理技术和其他因素的作用在第3位。但是,对于棉花和小麦的产量提高,管理技术及其他因素的作用相对大些。
(二)结论2
在实际生产中,无论是良种或其他生产要素对作物产量提高的贡献率,还是所引起的产量变化,各种作物之间不同,各地区之间也有很大差异,尤其是产量变化的差异更为明显。简而言之,不同作物、不同地区,其品种遗传改良的增产作用不一样。而且,在导致产量提高的作用当中,品种遗传改良与其他生产要素的组合情况也不一样。
(三)结论3
同一种作物,各省区之间品种遗传改良对产量提高贡献率的异同,并不对应于实际导致的产量变化(参看分报告之一表2、表4、表6、表8、表10)。例如,河南省与湖南省的小麦品种遗传改良对产量提高的贡献率都是31%,但实际导致的产量提高却分别为27.6公斤/亩和7.3公斤/亩;再如,吉林省和广西壮族自治区的玉米品种遗传改良对产量提高的贡献率,前者是40%,后者是49%,但实际导致的产量提高分别是62.3公斤/亩和10.3公斤/亩。因此,在考察良种的增产作用时,不仅要看它对产量提高的贡献率,更要看它实际导致的产量提高是多少。
(四)结论4
各生产要素组合是否得当,物质投入总体水平的高低,是影响良种增产潜力、作物产量提高的两大要因。同一种作物在各省区依靠技术进步导致产量提高上的差异,一方面可能是由于所用良种自身潜力差异所致;另一方面可能是由于在各生产要素组合上有的比较得当,有的则不那么合理,因而影响了良种增产潜力的发挥。即便是组合比例大体一样,但由于管理技术水平和物质投入的总体水平(包括投入的数量、质量、技术)不同,也会导致产量变化上的很大差异。换个角度看,这也是我国粮食作物增产潜力之所在。例如,在我国的玉米生产中,管理技术及其他因素尚未发挥重要作用,9省区平均仅为13.1%,远远低于其他作物。由此可以看出,我国玉米尚有很大增产潜力;又如大豆,如果能在大力推广良种的同时改进栽培技术,单产有可能再提高一倍,使亩产平均达到200公斤。
(五)结论5
本项研究的一个重要结论是,在实际生产中并不是良种贡献所占份额越大越好,因为这很可能是各生产要素组合不合理的反映。在实际生产中,作物产量的提高是各种生产要素综合作用的结果,良种作用的发挥与各种生产要素组合状况密切相关,组合是否得当,可能效果大不一样。因此,在分析良种对作物增产的贡献时,必须澄清一个概念,即不能简单地认为良种在各生产要素中所占组合比例越大越好。例如,河南和安徽同属黄淮海冬小麦区,小麦生产中遗传改良对增产的贡献份额河南为31%(施肥24%,管理45%),安徽为43%(施肥25%,管理32%),而实际各因素组合所导致的产量变化前者却为后者的4倍(其中管理因素导致的产量变化前者是后者的5.6倍)(参看分报告之一表4)。因此,在实际生产中,只有各生产要素组合比例得当,而且使管理技术和物质投入都达到一个较高水平,才有可能获得最佳增产效果。
五 政策建议
(一)加强良种培育和推广应用是实现我国粮棉持续增产的关键和长久之计
对于农业生产来说,保证必要的物质投入始终是重要的,特别是那些物质投入差的省区,今后仍须加强必要物质的投入力度。但是,任何物质投入,当达到一定水平以后都将出现报酬递减的现象。要想保证农作物产量和质量持续稳定提高,最根本和长久之计是加强优良品种的选育及应用。
改革开放以来,我国已培育了5000多个主要农作物的新品种新组合,使粮棉等主要农作物品种更换了3~5次,并且大约1/3的产量提高是由于采用良种所致。今后仍须高度重视育种工作和加大推广应用面积,特别是加强生物技术育种工作。生物技术育种可能会导致革命性的突破,对解决粮食问题作出重大贡献。
(二)提高管理技术水平是实现农作物持续增产的重要保证
一般而言,在物质投入(施肥、灌溉等)、管理水平较高的条件下,遗传改良对于增产的作用较为明显。换言之,优良品种增产潜力的发挥必须要有高水平合理施肥、灌溉和管理技术相配合。如果生产要素组合不合理,则不能充分发挥良种的效能。提高管理技术水平是一个普遍问题,特别是那些管理水平及其他因素投入较低的省区(以玉米为例,在我们所分析的9个省区中有4个省区在10%以下),如能提高管理水平和其他因素的投入水平,肯定会收到更好的效果。因此,不仅应加强培育和广泛采用优良品种,而且还应广泛采用优良方法(包括物质投入的数量、质量和技术,以及管理技术)与之配套。良种加良法应是最佳选择。
(三)不同地区应采取不同的政策措施
对于依靠技术进步取得较好增产效果的省区,如湖南的水稻、河南的小麦、吉林的玉米、新疆的棉花等,应继续加强良种的培育,扩大推广应用面积,同时应组织大面积高产、优质、高效配套技术研究,特别应注意管理技术水平的提高,以期逐步形成几个建立在现代化先进技术基础之上的主要粮棉产区。
对于那些增产效果差的省区,应分情况给予技术上的扶持和指导,广泛采用适宜的优良品种,合理组合各生产要素。我们认为,这是使之逐步摆脱低产面貌、提高粮食总产的重要环节之一。
(主持此项研究的有周永春、申茂向等)