中美在育种路线上的差距到底在哪里？
摘要
中国用了近 50 年时间与已经有 80 年玉米杂种优势利用育种历史的美国达到了相近的玉米育种水平。中美两国在各自的自然生态环境、社会和经济发展水平、人文意识形态及科学哲学等条件下，形成了两条截然不同的玉米育种道路。
1.中国的特点是善于总结经验，科学育种的水平较高，表现为以产量形成的基本矛盾、生态适应理论和生理学理论为指导的具体育种目标较明确，并以此带动了原始材料和亲本材料的有效选择、利用和创新。育种方法较科学，育种投入少，规模较小，效率较高。
2.美国先锋育种公司等的特点是没有更具体的育种目标；依靠实际环境被动地选择材料，而不是育种家根据材料特点主动地选择测试环境，盲目性较大；因而育种投入多，规模很大，效率较低。
3.目前两国都处于经验育种阶段，在育种理论上中国有条件领先迈入科学育种阶段，但土壤质量不仅是增加玉米单产的限制因素，也是进一步提高育成新品种产量水平的最大障碍。
01
中国玉米育种的外来影响
落后的中国只能从西方那里学习现代科学技术。
中国现代作物育种是从 20 世纪 20～30 年代开始的，当时我国有许多学者在美国留学深造，他们学习的是摩尔根遗传学，实践的是杂交育种。归国后，开展作物育种研究。如赵连芳、丁振麟、金善宝、王绶、卢纬民、杨允奎等。抗战时期，许多科学家在后方坚持作物育种研究，如蒋德麟、吴绍?、戴松恩等。新中国成立后，这些科学家和一些更年轻的西方留学人员、国民党时期的本国大学的毕业生成为作物育种的骨干力量。他们学习和接受的仍然是摩尔根遗传学和杂交育种。
1952～1956 年中国遗传育种界开展了全面学习米丘林遗传育种学，批判摩尔根遗传学的运动，这一把科技问题极端政治化的激烈批判运动虽然干扰和破坏了育种研究，但对于科学家们来说只能是压服心不服。到了 60～70 年代，随着苏联人自己也否定米丘林遗传学而使摩尔根遗传学成为全世界遗传育种学界的绝对优势学说。人们会自然地把摩尔根学说和西方更先进联系在一起。
解放后的很长时期，中国从外国留学归来的学者决大部分都在大学或者在国家级的科研单位从事教学或基础性研究，真正搞育种的并不多。而在科研单位从事育种科研的则大部分是本土大学毕业生或研究生。全国各地育成和推广的新品种大部分来自育种科研单位而很少数来自院校，因此中国的育种经验主要来自省级或省级以下科研单位。但这里的育种家普遍是经验多，理论提升不足。大学的很多教授又相对缺乏育种实践，理论就更加落后于育种实践。这就是中国作物育种的现状及科学理论落后于实践的原因。改革开放以来，出国学习深造的留学生、研究生和进修科技人员不仅从西方学习到先进的生物育种技术，而且很多人也接受了他们的育种科研理念。
在中国改革开放的政策下，在美国先锋公司已经打入世界各地并在中国有优良玉米新品种推广，中国本土先进育种理论力量还处于弱势的情况下，他们之中的一些人回国后便成为各育种科研单位的骨干力量，并有全面接受并推行美国育种理念和做法的倾向。甚至还有些没有出国深造的较年轻的玉米育种者出现了盲目接受先锋育种模式的倾向。
美国和中国在地理纬度上有些相近，育种材料可以相互利用，甚至可以直接在生产上利用，有些作物的早期育种材料例如玉米和高粱的自交系和不孕系等不少是从西方特别是美国引入的，随着开放程度的加大，与西方国家合作机会的增多，从美国等西方国家引入和交流的育种材料会更多。这也更促使了一些中国年轻学者产生了漠视中国育种经验，过低估计中国育种水平和进一步学习美国甚至全盘搬用的错误倾向。
02
中国玉米育种的特点
中国的育种与美国相比较，特点是育种目标较明确、设计育种水平较高；育种经验丰富，育种群体规模小；投入少，效率较高。
这些特点是在中国的具体条件下形成的。例如在气候条件上，美国玉米带的气候类型较单一，光温条件较好些，雨量不多但分布较均匀 ，而中国玉米产区的气候类型很复杂，除西、北方雨量较少、总量与美国玉米带相近但大部分集中于 7、8 月份的雨季外，其它产区雨量均多且集中。美国的土壤质量和耕地肥沃程度很高而中国则较低下。又如地势、病虫害和土壤类型的不同等。这些条件导致两国的玉米生态类型有很大差异且中国的生态类型更为复杂多样。
在社会和经济发展水平上美国比中国高，他们人少地多，机械化程度高，科研投入多，而中国则相反。这就决定了中国玉米育种的单位也较多，但面对的玉米种植面积较少，投入不会很多，育种规模不会太大。在人文特点方面，中国人有善于求道的理性传统，善于思考、总结经验和事前的设计等。在科学哲学方面，一些科学家接受了马克思主义哲学思想并把它用于指导育种科学研究，它特别有利于把经验提升到理论。
国内外的学者甚至官员们都承认中国的育种家勤于实践，田间工作量大，对于每个育种细节每个育种材料都有细致入微的观察或记载。每个有较大成就的育种家都是在其丰富的实践基础上不断总结经验教训，逐步提高育种的设计（按照自己的经验和设想制定具体育种目标及指导各个育种环节）水平，使育种水平逐步有所提高，在育种规模较小甚至很小的情况下选育新品种。形成了具有中国特色的育种目标较明确、投入少、群体规模小、效率相对较高的玉米育种道路。
十分丰富的育种实践经验是中国玉米育种的宝贵财富，而不是包袱和缺点，更不能说成是落后的经验主义，因为按照理论和实践的关系，实践是第一位的，有实践才能转化为理论，没有实践就失去了产生理论的基础，从这个意义上来说，中国的玉米育种理论也应该是最先进的和高水平的。
03
中美两国玉米育种水平差距并不大
1.中美玉米育种水平差距并不大
玉米已经成为中国第一大粮食作物，2012 年种植面积已经达到 3500 万公顷。因为它具有特殊的开花习性使其成为世界上第一个杂种优势利用作物；亲本容易控制，经营种子所获得利润也多，所以不仅国有育种科研单位多，民营科技企业也纷纷崛起，有关玉米研究的科研人员也迅速增加。从县级农科所到国家级育种单位都育成了不少玉米新品种，而且有些品种的水平很高。在 2008 年的中国玉米高产实例中，郑单958、浚单20、内单314、武科2号等都有较高的高产频率，它们都分别达到了各自的转折密度和转折产量水平。这些品种的水平与美国先锋公司的先玉335的水平很相近，差距并不大，其中郑单958较先玉335还略有优势。2002～2008 年先锋公司在中国已经审定的玉米品种有近20 个，由于所用亲本自交系较少，且均源自美国 Reid×Lancaster 杂交优势模式,生态类型单一，适于降雨量偏少地区种植，产量水平也相差无几，其中先玉335 综合性状较为突出。面对中国，对于先锋公司来说，也像我国想要育成比郑单958 更好的品种一样，要育出比先玉335 更好的品种也是很不容易的事，但是中国似更应有理由先行突破。对于只有 40 多年杂种优势利用育种历史的中国与有 80 多年历史的美国相比，我们真不应该妄自菲薄。应该相信我们有长处，能走出符合中国实际的有特色的科学育种道路。
这里采用中美同在中国条件下育成品种的高产实例比较，应该是对我国玉米育种水平的基本估计的正确方法，用其他的比较方法，诸如中美各自条件下年平均产量的比较、各自高产实例的比较、各自遗传改良贡献率的比较等并不能正确反映中美玉米品种的差距，原因就是除了品种因素之外，其它因素如各种气候生态条件因素，人为条件因素，土壤质量因素都在对这些指标发生作用，都说成是品种的作用是不科学的。
2.土壤质量差距是中美玉米产量差距大的最主要原因
采用中美两地玉米平均单产或高产实例的比较都不能正确反映育种水平的差距，这是因为除了品种因素以外，其他因素都会对产量发生影响，其中最重要的因素是中美两国耕地土壤质量的差距。
土地质量主要是指有机腐殖质的含量，含量越多，土壤结构就越好，土壤微生物总量也多，吸附土壤中的水分和养分就越多，成为稳健、持续供应作物的养分库和水分库。在低质量土壤中土壤和化肥主要呈混合状态，而在高质量土壤中化肥呈现被物化吸附状态。所供应的无机肥料只有被良好结构的土壤所吸附，才可能更有效地发挥作用，才不至于在干旱时由于无机肥料浓度过大而对作物有害，也不至于在阴雨连绵时产生径流而使无机肥料流失浪费并大大减少农业面源污染。
美国经过 70 年的秸秆还田并实行农牧结合大量使用有机肥，把土地培养成真正意义上的肥沃黑土地，无机肥料的使用量明显减少，玉米产量仍持续提高，全国玉米平均单产近 10000 公斤/公顷。2006 年就在每公顷仅施用 200 公斤化肥（氮肥 134 公斤、钾肥 67 公斤）时就获得了玉米公顷产量达到 21797.3 公斤的高产，绝大部分靠土壤的“内涵”养分。
现在 2 万公斤的单产已经是可常见的高产，已经不是太难的事情。土壤质量不仅保证了美国玉米的高产稳产，也为选育在一般条件下每公顷 1.5 万公斤以上的高产品种提供了重要条件。尽管如此，仍处在靠天吃饭的境地，气候条件仍然是年份间产量波动的最大因素，但波动幅度比中国小 20 个百分点左右。
而中国 60 多年的掠夺式经营使土壤质量剧烈下降，不得不依靠大量施用化肥，化肥施用量越大，土壤质量下降的越快，形成了恶性循环。目前，中国玉米化肥使用量为 800～1000 公斤/公顷，玉米平均单产为 5400 公斤左右（相当于美国 1970 年的水平，也可以说中国玉米生产水平较美国落后 40 多年，但不能说育种水平也落后 40 多年）。中国仅能在个别风调雨顺年份、个别地区、个别农户、个别地块出现的公顷产量超过 1.7 万公斤的纪录，都是在使用大量有机肥、化肥（超过 1500 公斤/公顷）等极特殊人为条件下偶尔出现的，不能重复。年份间玉米产量的波动幅度为 50 %以上， 对靠天吃饭的依赖程度也比美国大。中国自 1990 年代中期以来玉米产量增长缓慢主要由这个原因而引起，而且将越来越缓慢。决不能说我们使用了 2.3 倍于美国的化肥就等于提高了地力，就与美国的玉米生产条件差不多了。目前，中国中上等玉米生产田和中国玉米育种单位试验场圃的地力水平为 11000 公斤/公顷左右，所育成品种的可常见高产水平为 15000 公斤/公顷左右，但要育成可常见高产水平达到 2 万公斤/公顷的品种则需要有 15000 公斤/公顷的试验场圃的地力水平，而且起决定性作用的是土壤质量的提高，不再是单纯增加化肥使用量。显然，我国绝大部分耕地还不具备这个条件。
土壤质量不仅是中国玉米进一步稳产高产的限制因素，也是选育更稳产高产玉米新品种的限制因素。在目前情况下，不仅中国玉米育种单位还是在中国境内的美国先锋育种公司或其他外国育种公司都将是无法获得正常的育种进展。
04
中美玉米科学育种水平的比较
什么是科学育种？科学育种就是全面的科学理论化的育种，就是以正确的理论体系指导育种实践并得到真正实施的育种。科学化的育种还包括全面实现机械化作业，测试仪器现代化，数据搜集和处理的信息化等。
科学育种一定是高效、低成本的育种，是育种科研单位和种子科技企业共同的发展目标。根据应用技术研究和定向性应用基础研究的对立统一辩证关系，很难存在那种“国有科研单位搞基础性研究，把成果供给种子科技企业进行商业化育种”的行政化而不是市场化的科研体制。
由于作物育种学是一门综合科学，它涉及到品种生态学、生理学、植物保护学、病理学、害虫学、草害学、土壤学、肥料学、耕作学、生物和环境进化学、遗传学、细胞生物学、分子生物学、物理学、化学等。所以作物育种就不能只靠数量遗传学一门科学来指导，更不是‘在明确了加性效应是选育自交系的最重要遗传基础，从而使自交系的选育更加受到重视之后的育种’这么简单，而是靠把这些学科的理论知识有机地结合起来，形成一个理论体系，而其中最重要的是产量表现的基本矛盾理论，没有它就失去了核心和灵魂。
用理论化的标准来衡量，目前中国和美国的玉米育种都远没有成为科学育种，仍处于经验育种阶段。但相对来说，中国育种理论化水平领先于美国。
谈到玉米育种理论时，首先应该明确的是不同作物的育种都是大同小异，如玉米自交系的选育与自交作物品种的选育几乎是完全相同的，只是自交系的选育主要在类群内进行。所以，在讨论玉米育种理论时，应该学会学习借鉴移植其他作物的育种理论，特别是那些对丰富的经验经过高度抽象概括所产生的可以作为一般性指导原则的核心理论。
在中国，最重要的育种理论是作物品种产量表现的基本矛盾和两个矛盾方面性状组成的基本原理，它为制定具体育种目标、育种全过程的选择方法、原始材料的筛选鉴定、利用、创新，及解决其它育种和品种工作中的各种问题提供了理论基础。其次是品种生态学理论的产生，为品种生态区域的划分、具体落实适应稳产性状，明确在生产中的意义，材料筛选鉴定方法等提供了理论基础。三是品种产量能力学理论的产生，为产量能力育种目标落实到具体性状及明确其相互关系、材料筛选鉴定方法等提供了理论基础。四是育种目标性状（同时包括重要生态性状和上属性状） 优×优 的亲本选配原理，它纠正了“亲本间性状互补，扩大后代群体变异幅度”的片面性理论，为在较小的育种规模基础上取得较好的选择效果提供了理论基础。也体现了自交作物育种、杂优利用自交系的选育是以加性效应为主导的数量遗传学基础。五是杂交种的产量取决于两个亲本自交系的绝对产量表现（近似于GCA）及其相互作用（SCA）的理论。
为建立种质类群及提高各类群的自交系水平，正确选择杂交种亲本提供了理论基础。这些育种理论都已经建立，但由于科研体制弊端的干扰和育种人员认识水平上的差异，部分理论还没有成为主流，还没有普及到所有作物。但正确的符合实际经验的理论一定会被接受，一定会对提高育种水平起到巨大的推动作用。
在美国先锋公司及其他西方育种公司、大学育种课程及有关学术论文，至今没有建立和形成前三个方面的理论，而这三个方面构成的理论体系恰恰是全部育种理论中最为核心的部分。有一些美国学者也在研究和探索，但仍处在理论混乱之中。他们现在仍不明白：一切科学理论必须以分析研究事物的基本矛盾为出发点；对于产量能力性状的研究来说，公理化的方法才是最科学的方法，得出的结论才是可以广泛应用的真理；而少数品种材料的某一性状与产量表现的相关系数只能是一个有条件的相对正确的结论，不能作为一般性的指导原则；而对于适应稳产能力性状来说，相对性的大小才是他们的实质，不能以产量表现论高低。他们更不能像数学研究中那样根据‘在一定的环境下由品种的适应能力和产量能力基本矛盾相互作用形成一定的产量表现’的基本公式进一步推论出‘如果适应能力相同，产量表现高的产量能力也高’和‘如果产量能力相同，产量表现高的适应能力也高’这两个定理，并用以作为各试验点材料的具体安排和正确分析试验数据、决定材料的取舍的理论基础。
在第四个方面，他们仍在继续坚持主要靠扩大群体变异，依靠巨大的群体规模，实行循环选择的方法将会进一步扩大群体，这样的“大海捞针”式的选择必将降低育种效率。在第五个方面理论上差不多，但实践上反映出来美国先锋公司的杂交优势模式中的两个种质类群血缘较近，而且没有及时引进、利用和提高中国的种质类群，并由此产生了“玉米产量的继续增长与提高杂种优势无关，而取决于非杂种优势的遗传原因”的片面结论，犯了把美国条件下的相对真理当做绝对真理的错误，也会对育种实践产生误导。
中国育种家虽然经历了长期不利于科学发展的年代，在长期的落后的科技体制下从事研究工作，但由于他们勤于实践，不断思考和总结经验，用辩证唯物主义哲学思想指导理论研究，育种理论体系已经基本形成。尽管从整体上中国玉米育种仍处在经验育种阶段，但科学育种水平比美国高。
但是还必须看到在落后科技体制和行政化所产生的种种弊端所导致的育种单位固步自封，缺乏勇于怀疑和自由讨论的环境；研究人员价值观发生扭曲,科研能力较差,学术腐败现象普遍发生；真正优秀人才不能充分发挥作用，科学理论的作用被削弱，不能较快地成为指导育种科研发展的强大动力。低水平的社会经济发展也使我们只能利用人力畜力或落后机械完成田间作业，测试手段还处在主要是一根尺一台秤的局面，更没有可以资源共享的信息交流平台。随着科学育种水平的提高，育种目标必然呈现出在一个理论体系指导下的多元化方向，并实行多学科多专业人才的合作协同攻关，仪器设备、作业工具现代化的问题便会迎刃而解。
当前，在作物育种理论工作上的重要任务就是普及上述五个方面的理论，提高育种家们的理论水平，并用于指导育种实践，建立起真正的科学技术密集型育种体系。
还值得提出的是，建设高土壤质量耕地的理论基础于 20 世纪初由俄罗斯学者威廉斯建立，至今已经 100 多年，美国等西方国家接受并实施了至少 70 年，但是在中国，实行种植业生产单位农牧或农林牧相结合大量增施有机肥和秸秆还田这一关系到中国人生死攸关的最大长远战略的农业政策至今未被接受和付诸全面实施，简直太无知太可悲太耻辱太不干正事。继续这样下去，中国粮食安全难以保证，并成为提高中国作物育种水平的最大限制因素。希望当权者们尽快决策，即使是马上实行，也得至少 30～40 年后才能使土壤质量进入良性循环，玉米公顷产量较普遍达到 15000 公斤、全国平均单产达到 10000 公斤的水平。
美国玉米杂优利用育种有 80 年历史，其发展主要依赖于社会经济发展水平高，依赖于其他发达产业实现了田间作业机械化，测试仪器现代化，数据搜集处理信息化；需要高精尖科学仪器支撑的生物技术育种也都处在领先地位；强大的动力和运输系统、较廉价的能源帮助他们把耕地建成了真正意义上的肥沃黑土地。但是由于受实证主义哲学思想的长期影响，缺乏正确分析和研究事物的辩证唯物主义哲学思想，不能正确处理实践与理论的对立统一关系这一决定科学发展水平的关键性问题，理念的落后带来了实践的落后，而实践的落后必然导致理论的落后。美国在国家整体发展水平上世界第一，而先锋育种公司的玉米育种规模也堪称世界第一，但科学育种水平确实不怎么高。
文章来源：智种网NOVOSEED
