品种试验不宜高水高肥
品种试验不宜高水高肥
1. 历史留下的概念
解放初期,从前苏联引进品种区域试验这个概念,对品种科学研究有推动作用。品种试验,包括区域试验,原本只是育种研发的后续环节,而不是行政管理环节。
1995年以前,品种区域试验由各地农科院系统主持,品种审定由种子管理站主持。科学研究与管理层之间的合作关系比较正常和明确。那时候的品种试验比较靠近科学原理,靠近生产实践。如果出现什么方向性或共性技术问题,很快就能够发现和及时纠正。科技人员能够把握品种试验过程中的技术与方向。
但1996年以后就演变为一成不变的官僚主义的管理环节,越来越脱离科学家的视野,越来越脱离农业生产实践。管理者和科技人员逐渐认识到,我国玉米品种区域试验既脱离生产实际水平,又背离科学和技术原理。这种现象很普遍。现在,其不良影响已经反向渗透到品种选育环节。个别管理干部将自己对育种相关知识和技术的无知与偏见渗透进技术领域,严重误导了育种方向和技术路线。
我们需要对两种体制下的品种试验做一点比较,为种业管理体制的结构性改革提供线索。我们避开品种区域试验官僚化以后,自下而上逐渐形成和越演越烈的潜规则与四处蔓延和渗透到基层的腐败现象,只讨论其中的科学道理。毕竟科研机构和企业内部的品种试验不存在腐败,但在官僚主义主导的不良社会氛围影响下,试验技术也发生偏离,也需要回归科学精神。
2. 我在品种审定委员会的经历
十年前,我是国家也是北京市农作物品种审定委员会玉米专业副主任。有一年秋季在北京郊区考察,在各县种子管理部门、技术推广站和公司设的试验点看到的品种都是变了形的。基层同志害怕试验管不好,领导怪罪,思想上有压力,于是大水大肥过度管理,致使品种试验扭曲变形。那时候,我经常在考察现场看到和在会议上听到那个挥舞“指挥棒”的干部批评基层同志试验田管理得不好。基层工作的同志可能理解偏了,再加上80至90年代国内育种界有典型引路,导致试验田越演越烈的过度管理现象。
那一年,我只在北京市农林科学院西山农场的试验田里看到了正常的玉米品种试验,所有品种都表现出玉米植株原有的形态特征和色泽。在讨论时,我肯定了北京市农林科学院的正确做法,告诉他们这是我本次考察看到的最好的品种试验。但我的意见没有引起重视,包括赵久然也没有认真理会。
第二年在考察品种试验的时候,各个试验点无一例外地仍然是高水高肥,北京市农林科学院的玉米试验场地迁到顺义机场附近所谓的精准农业示范基地去了,也变成高水高肥,而且一步登天,植株高度增高了近一倍,品种形态严重失真。我在田间考察和后来开会讨论的时候都给大家指出,北京市农林科学院两年玉米品种试验表现不一致,但我更看好上一年在西山农场做的试验。我这些话仍然没有引起大家重视。
在当时,我记得只有北京市种子管理站的小白和老吴站长疑疑惑惑地向我询问过水肥管理问题,但我是少数派,他们面对的全是涉及自身利益的育种“专家”,没办法扭转方向。再说了,那时候我也不想为这点“小事”得罪那么多人。
3. 新时期的新气象
以往十几年,我看了一些国家和省的区域试验,尽管孙世贤明确禁止我去看试验,但我还是看到了。看了以后越来越皱眉头,因为在官僚主义“指挥棒”的瞎指挥下,品种试验越来越走样。我只是从理论上告诉大家,这样做会把玉米育种和品种审定引到错误方向。
这几年,我在各处检查国家玉米产业体系的工作,顺便看到许多试验,发现品种试验中存在的共同缺陷就是高水高肥,扭曲了品种的形态和抗逆性表现。我只能在现场不厌其烦地给科技人员讲大道理。
现代玉米育种越来越强调抗逆性。在试验田里,新品种之间的产量差异并不很大,而且不重要,可是品种到了农业生产上就表现出千差万别,背后隐含的抗逆性差异才是现代育种最重要和最难把握的对象。这就挑战我们,在现代育种理念里,什么是产量?产量就是抗逆性!各国的科技人员很容易就明白这个道理,但“指挥棒”却怎么也想不通这个浅显的科学道理。这是官僚化的品种区域试验越走越偏的根源。
问题不是出在技术,而是管理体制。当然,若“指挥棒”态度虚心一些,这个问题也早就解决了。现实是这个现象越来越扭曲,连科研机构在自己的试验田里也跟着施行高水高肥,这就很难育成有市场竞争力与生命力的突破性新品种。可惜“指挥棒”有行政影响力,大家的育种方向首先想到的不是农业生产需求的变化,而是官僚主义的“指挥棒”往哪里指。首先想到的是怎样通过审定。通过审定成为育种的第一目标。这扭曲的就不仅仅是品种试验,也扭曲了科学研究的方向。这是越来越不能容忍的中国特色的官僚主义怪现象。
4. 正确的育种方向和科学的试验设计带来转机
最近,我国玉米育种和产业界出现了转机。
今年,国家玉米产业体系设计了一个由6084个小区组成的庞大的自交系配合力分析试验。这个试验的一个目的是指引全国的玉米育种方向和育种技术路线转型,示范和引领玉米育种从经验走向科学。配合力是最重要的育种操作和选择标准。这个试验布置在北方玉米主产区的12个试验站。我看到第9个试验站的时候,发现与其他试验站不一样了!
我们把160份美国玉米自交系分成4组,第1组年代较早,第4组较现代。在别处,我们从第1组选到的优良自交系组合比较少;从第4 组选到的自交系比较多。从某些试验站选出的优良组合比较集中。我没有意识到这是什么原因,只以为美国玉米自交系与中国自交系的配合力表现好的就是这么少。因为即使只有这么少的优良自交系,已经令人满意,成功率大大超过预期,所以就没往深处想。
9月中旬,我在某实验站考察,该站承担第2组自交系的配合力试验。他们按照设计要求把试验安排在偏远的旱区农户。虽然属于年代较早的美国自交系,我们却发现许多优良组合,优良自交系出现的频率较高,但比较分散。对比其他试验站,我发现这个试验所表现的遗传变异更丰富,选择机会更多些。
从统计学上认识这个现象,就是在农户的田间,507个测交组合表现出较大的变异。这个试验有启发意义。假设育种周期取社会平均值,育种的选择响应就取决于遗传方差和选择强度。实验条件高水高肥,缩小遗传方差,必然降低选择强度,而且选择方向会偏移。这个现象应引起育种家重视,更要引起农业部种子局和品种区域试验管理者重视。这个问题必须解决!而且容易解决。
5. 分析原因找出路
为什么我国农作物品种试验会发生系统性偏差?官僚主义“指挥棒”瞎指挥,下面人只好跟着跑;但还有一个原因,就是“超级”给闹腾的。登海认为,要培育超级品种,就必须建立超高产的试验条件。这是误导,完全漠视基因型与环境的互作效应对品种试验和品种筛选结果的方向性影响。
我们从各地育种经验看到,真正适合育种的条件是在生产问题多的地区,较许多高水肥试验条件下容易育成优良品种。我们抛开其中隐含的环境对育种方向的影响,只讨论其中的理论和技术现象。
长江流域某农科所原来设在县城以外较远的地方,是水稻病窝子,自解放以来育成了很多水稻优良品种。后来当地政府为落实知识分子政策,关心科技人员,改善试验条件,把研究所搬到了城里。从此再不出品种。几年后,科技人员醒悟,品种筛选试验不能失去逆境压力。于是重新启用原来的试验场地,逐渐恢复了育种的活力。
吉林省四平农科院的育种方向对头,针对生产需求,且得益于育种试验场地的适宜条件,即砂壤土,中等肥力,却是出品种的宝地。后来并入省农科院,试验场地条件大为改善,可是育种人员仍留恋老四平院那块适宜育种的土地,但无奈土地抵押,被银行拍卖给某房地产公司盖了楼房。
8年前,我在西南考察玉米科研情况,某地区农科所设在丘陵山区。他们尽力改善科研条件,把土地搞平整。但几十年下来,发现只在一块簸箕状挂在缓坡上的试验田选育的自交系成功率最高,适宜当地半山区和多雨水的生态条件。
这两个例子完全不支持“超级”误导,同时也启发品种试验要利用环境条件揭示遗传变异,使遗传方差最大化。这是正确选择的基础。
当然,不完全是超级误导,官僚主义使科学技术奴婢化,排除了科学家纠正偏向的可能性,这是最要命的偏差和长期误导效应。
6. 小经验,看对照
如何衡量品种试验正常与否?看对照。
我首先看试验田里的对照品种与在农民田间的表现有多大差距。例如看先玉335和郑单958,如果先玉335在春播区的植株特别高大,一直到8月下旬,叶片和果穗苞叶仍然浓绿,而没有转黄,透过叶片看果穗不明朗,那就是实验条件出了问题。这个试验就不太可信了。
我曾经在个别试验站看到吉单27品种使我完全不敢认,但是在很多试验站都看到这是个有突出优点的好品种。在许多农民田间看到先玉335到8月下旬叶片就开始转黄,这是好品种的特征。但在许多试验站却表现得高大晚熟,叶色浓绿,迟迟没有转黄,这说明品种完全走了样。这是实验条件脱离实际的现象。
郑单958对环境很敏感。我经常在农民田间看到真实的郑单958,而在大多数试验田里,郑单958都走样。可育种家和企业都必须按照“指挥棒”的方向和走了样的对照来培育和筛选品种。无形中,掩盖了品种之间抗逆性的本质差别。这就是官僚主义“指挥棒”的误导效应。恰当的试验条件,必须充分表现品种之间的方差,才能做出正确的选择。
农业部种子局需要调查研究,然后从技术上解决试验条件问题,不可任由个别人的官僚主义“指挥棒”胡乱驱赶品种试验,更不要继续用官僚主义的“指挥棒”误导全国的育种方向与技术路线。
当然,技术上可以做出一些规定,“水来土掩”,总比没有规定强,但官僚主义可能会带来越来越繁琐,越来越细致的恶性循环。其实关键问题很简单,建立市场经济驱动的科学研究和品种试验的行为驱动机制,使大家自觉地面向农业生产和市场需求选育新品种。我国原本的品种试验机制比较好,现在却被搞成育种创新和种业发展的重要障碍。
7. 改进的办法
现在已经搞成这个样子,只好想办法纠正。
① 正面宣传统计学和数量遗传学知识,宣传G×E的原理和对品种选育结果的各种可能影响;
② 合理布局试验站点,增加点数,还是利用G×E效应;
③ 国家和省玉米区域试验减少一半的化肥施用量,同时严格控制灌溉,依照多数玉米产区生态特点,尽量不灌溉,目的是扩大遗传方差。
在机械化作业条件下,控制水肥。凡是一个点的平均产量水平超过当地实际产量水平(以各地方统计年鉴为准)一倍的试验点,视为不合格,要求整改。连续两年不合格者,应暂停试验资格,第三年继续检验资格,如果仍不合格,取消该试验点。
用这些办法约束试验站点过量施肥和超量灌溉。通常每个试验点的平均产量不能超过当地玉米平均产量50%,最好是控制在30%以下。因为有很多减产品种会拉低高产品种对总平均数的影响。如果按50%控制,仍然会突出那些高产而脱离实际的垃圾产品。
8. 技术进步需要科学试验
我国从事统计学和数量遗传学教学的老师们,没有机会获得经费研究这类科学问题,这显然是中国农作物育种存在的严重现实问题。不解决这个现实的理论问题,我们浪费大量经费选育和审定的品种就会继续是垃圾成堆,有用的品种太少太少。怎么解决?官僚主义解决问题的办法很简单,举起砍刀,或者这样切,或者那样切。但我们需要用科学试验的数据和结果回答疑问。
解铃还须系铃人。
建议农业部种子局协调有关方面,出资给大学教授通过试验来解决这个疑难问题。国家玉米产业体系可以提供条件支持和技术帮助。我们有庞大的科学实验设计,有最理想的试验条件。另一种方案,大学教授利用我们的试验条件,设计统计学分析的试验方案,研究品种试验扭曲现象,然后提出解决方案。
国家玉米产业体系今年设计了庞大的美国自交系配合力试验,明年这个试验的规模将超过一万小区,欢迎有能力有资质的大学教授利用这套试验进行统计学试验。前提是不能改变试验设计,因为我们采用不完全区组设计,数据完整,误差控制,信息量大,不能轻易改动设计方案。