第一章 大豆产业发展前景与展望
第一节 大豆发展历史及研究进展
大豆通称黄豆,原产于中国,在中国各地均有栽培,世界各地也广泛种植。大豆是重要的油料作物和粮饲兼用作物,在世界各国的农业领域占据重要地位。大豆富含蛋白质,并含有较多的人体所需要的维生素及矿物质,是人类食用的重要作物之一。
目前,全球大豆的主要种植国有美国、巴西、阿根廷、中国、印度、加拿大、巴拉圭、乌拉圭、乌克兰和俄罗斯等国,其中美国、巴西、阿根廷、中国属于传统大豆种植国家。美国是世界上大豆产量及贸易量最多的国家,巴西、阿根廷和中国的大豆供应处于世界的第二、三、四位。近20年来,排名前四国的大豆产量占全球总产量的比重始终在 87%以上;印度大豆产量在近十年占据了世界第五的位置,大豆种植面积超越中国,但其产量依然低于中国。
大豆是中国第四大农作物,播种面积仅次于玉米、水稻和小麦,播种面积在800万 hm2左右,主要分布在东北、黄淮和南方地区,国产大豆年产量在1 400万 t左右。目前,中国是世界主要大豆消费国和最大的大豆进口国。实际上在国际贸易历史中,中国也曾是大豆净出口国。从21世纪起,中国的大豆面积逐渐减少,但是世界大豆种植范围却越来越广。2017—2018年,中国大豆产量为0.14亿 t,仅为同期世界产量的4.1%,而同期美国的大豆产量为1.2亿 t。中国大豆产业的兴衰关联着成千上万农民的利益,大豆种植效益的高低直接关系到农民的经济收入,是影响农民种植积极性的重要因素,也是涉及国家粮食安全的重大问题。大豆产业复兴,不仅是提高农民收益、增加就业的有效途径,也是提高国产大豆在国际市场的竞争力、维护国家粮食安全的重要举措。
一、国外大豆发展与研究
世界各国种植的大豆多数是直接或间接从中国传播出去的。早在2500年前中国大豆就开始传入朝鲜,公元17世纪传入印度尼西亚,后来进入西欧及美洲。1740年传入法国,种植在巴黎的植物园里,1790年传入英国,最初在皇家植物园种植,1933年应用于生产。1873年, Hber-landt在维也纳博览会上得到了中国和日本的19个大豆种子,其中有4个是成熟的品种,这些种子被分给欧洲的合作单位种植。1875年大豆被引入澳大利亚和匈牙利,1898年苏联开始从中国引进大豆品种。美国1831年试种大豆成功,1890年大规模引种驯化和选种,1920年开始大面积栽培种植。巴西1908年开始引种大豆,1919年大面积推广,到目前为止,南美洲大豆栽培具有近百年的历史。
大豆是近几十年来世界上种植面积和产量增加最快的作物之一,种植面积逐年上升,单产逐渐提高。2001年巴西大豆单产第一,其次是阿根廷、美国,逐年来世界上大豆单产和种植面积也在不断地发生变动。2006年6月美国农业部统计的官方农业统计数据表明,2004—2006年美国大豆平均单产为2 820 kg·hm-2、欧盟单产为2 810 kg·hm-2,而意大利全国平均单产为3 200 kg·hm-2。从试验小区面积折算结果,1983年Cooper和Juffers报道了6 817 kg·hm-2的单产记录,1987年日本山形县实现了6 500 kg·hm-2的产量,2004年美国北卡罗来纳州Crain创造了7 838 kg·hm-2的产量。自从20世纪80年代中期以来,世界大豆的收获面积、单产、总产等方面有了巨大的发展(见表1-1)。各国大豆在单产水平的提高和收获面积的增加方面存在着巨大的差异,导致国际大豆市场竞争加剧,给中国大豆产业带来了巨大的挑战。世界大豆主要生产国(美国、印度、阿根廷、巴西、中国、加拿大)近30多年来的生产及其所占比重变化情况,如表1-2、表1-3、表1-4所示。自20世纪80年代中期以来,美国、中国大豆所占世界总产份额不断下降,阿根廷、巴西等国的大豆世界份额剧增,巴西在世界上的份额由1985—1989年的18.6%增加到2015—2017年的31.5%,大豆总产量接近美国,位居世界第二。
表1-1 1985—2017年世界大豆收获面积、单产、总产情况
资料来源:唐宇,王旭熙,余娇娇.世界大豆走势及我国大豆产业复兴策略[J].南方农业,2018,12(31):88-92.
表1-2 1985—2017年世界主要大豆生产国的播种面积所占份额情况
资料来源:唐宇,王旭熙,余娇娇.世界大豆走势及我国大豆产业复兴策略[J].南方农业,2018,12(31):88-92.
表1-3 1985—2017年世界主要大豆生产国单产情况
资料来源:唐宇,王旭熙,余娇娇.世界大豆走势及我国大豆产业复兴策略[J].南方农业,2018,12(31):88-92.
表1-4 1985—2017年世界主要大豆年均总产及份额
资料来源:唐宇,王旭熙,余娇娇.世界大豆走势及我国大豆产业复兴策略[J].南方农业,2018,12(31):88-92.
国外对大豆的研究,可归纳为遗传多样性研究和结荚习性与产量关系研究两个方面。
大豆遗传多样性研究。美国从1920年引种成功以后开始对大豆进行栽培技术研究,1936年美国进行了大豆农学和生理学研究,改良适应品种和新大豆的工业利用,1942年大豆工业利用的研究工作转移到伊利诺伊州美国农业部农业研究处北方区域试验室,开始了病理学研究。目前国外对大豆遗传多样性方面的研究较为深入。Maughan等对SSR引物在94个品种检测到97个等位基因。Rongwen等用SSR标记法对96种大豆基因进行聚类分析表明,SSR标记比RFLP标记多态性高。Thompson等对18份美国现代品种的祖先亲本和17份引种材料进行分析,筛选出35个(PAPI)核心引物。Skorupska等在108份美国南部优良大豆品种及其祖先品种中筛选出遗传信息量≥0.30的29个RFLP探针;而Lorenzerl等在美国北部优良品种及其祖先亲本中筛选出了遗传信息≥0.30的67个RFLP探针。
大豆结荚习性研究。Byth等(1969)发现无限结荚习性作为亲本杂交,植株矮小、抗倒伏与产量相关;Hartwig等(1970)发现只有无限结荚习性、无茸毛与产量有关。Hick(1969)以矮秆有限结荚习性品种、高秆有限结荚习性品种和无限结荚习性品种的等位基因系为研究对象,结果认为,有限结荚习性品系和无限结荚习性品系产量上没有差异。Wilcoxs等(1981)认为,有限结荚习性品种抗倒伏,而无限结荚习性品种随着株高增加倒伏加重。在有限结荚习性品种中高产与高秆品种有关,在无限结荚习性品种中高产则与高抗倒伏有关。Green等(1977)研究表明,结荚习性性状对产量没有影响,与无限结荚习性品种相比,亚有限结荚习性品种倒伏较轻。
二、中国大豆发展与研究
大豆起源于中国,据《史记》记载,中国种植大豆已有4500年的历史,从公元200年开始,陆续传播到其他国家,至20世纪已遍布全球。中国大豆从西周以后开始栽培,经历了不同的发展时期。西周至春秋时期大豆生产开始萌芽,当时生产力水平低下,发展速度缓慢,栽培技术落后。战国时期大豆栽培技术有了进一步的发展,提出了轮作的初步概念,对大豆植株性状也有了初步的认识。两汉时期农业迅速发展,学者开始对大豆的固氮作用和植株营养方面进行初步研究。三国至元朝时期大豆栽培技术逐渐完善,提出了精耕细作的保墒保肥和秋深耕措施,对大豆优良品种和植株性状给以高度评价,同时指出了品种具有地区适应性。明清至辛亥革命时期开始了研究大豆的选种和良种繁育技术,同时对大豆施肥问题作了较详细的论述,指出种大豆应少施氮肥,多施草木灰。中华人民共和国成立后,科学家对大豆开始了高产、优质栽培等技术研究, 1973年在维也纳万国博览会上中国大豆扬名于世界。
20世纪以来,中国大豆生产单产能力和播种面积的增长率远低于世界平均水平。由于气候、土壤等自然因素和社会、经济、种植传统等社会因素的影响,中国大豆种植呈现出分散化、规模小、种类多等特点,这些种植特征,不利于规模效益的取得,不利于机械化和科学技术的推广,导致我国大豆产业的竞争力低。
大豆是中国重要的粮食作物和经济作物,为人类提供丰富、优质的油脂和蛋白资源。无论大豆油还是作为饲料的豆粕,中国一直都是消费大国,消费量居世界第一位。虽然中国拥有世界上最为丰富的大豆种质资源,但是大豆生产和科研水平与国外相比,还存在不小的差距。
大豆栽培技术研究现状主要体现在以下方面:
大豆整齐度与产量性状的研究。谢甫纬等认为,要获得大豆高产稳产,应注意植株荚数和粒数的整齐度。张英分析和研究发现,分枝数、分枝荚数以及个体间的荚数和粒数的变异系数较大,对产量的影响也较大。针对大豆群体整齐效应,尹田夫等研究了籽粒产量与群体冠层的关系,选择出大豆籽粒产量对群体冠层最佳回归方程。董钻认为,大豆群体的自动调节机能主要来自分枝,密度是调节主茎和分枝粒重分布的主要栽培措施,群体的整齐效应是产量高低的关键因素。
大豆产量相关性状的相关性研究。大豆的产量相关性状表现出一定相关性。杨晓兵研究认为,增加主茎节数可引起单株荚数和单株粒数的增加,而百粒重有所减少;单株荚数与茎粗、主茎分枝数、单株粒数、单株产量呈极显著正相关,与株高、主茎节数呈显著正相关;单株粒数与株高、茎粗、单株荚数呈极显著正相关,与主茎节数、主茎分枝数呈显著正相关;构成产量的单株荚数、单株粒数与单株产量均呈显著正相关。徐巧珍等分析认为,分枝数、总荚数与出苗到开花天数关系密切;单株粒重、百粒重、种子蛋白质含量与开花到成熟天数关系密切;株高、主茎节数与全生育天数关系密切;单株产量与节数、分枝数有关,与茸毛色密切相关。郭达伟等研究发现,播种期、每穴株数对产量影响较大。韩秉进等对大豆农艺及产量性状的主成分进行分析表明,产量与单株粒数、地上干重、有效荚数、每荚粒数、百粒重、经济系数都呈极显著正相关;产量性状因子、株高性状因子、荚数性状因子和主茎节数性状因子综合指标为主成分,其累积贡献率达到86.85%。卢增辉研究发现,大豆株高、主茎节数与籽粒产量分别呈极显著正相关和显著正相关。马育华认为,单株产量与分枝数、主茎节数、单株荚数呈显著正相关。王金陵指出,株高、单株荚数与产量均呈正相关。李莹研究认为,百粒重、单株粒重与产量呈极显著正相关,单株粒数与单株荚数呈显著正相关,株高90 cm以下与产量呈正相关。周丰锁认为,单株产量与主茎节数、株高、单株荚数、单株粒数呈极显著正相关。马英斌研究认为,单株粒数、百粒重与产量呈正相关,生育期与产量呈负相关。宋书宏认为,有限结荚习性大豆品种的叶与荚之间呈正相关;亚有限结荚习性大豆品种叶与荚之间在局部呈正相关。袁汉民等研究了宁夏灌区大豆农艺及产量性状的关系,结果表明大豆株高与茎粗、底荚高度、主茎节数,底荚高度与主茎节数,有效分枝与单株有效荚数呈极显著正相关;茎粗与单株粒重,底荚高度与百粒重,有效分枝与单株粒数呈显著正相关;生育时间与底荚高度呈极显著正相关;单株有效荚数与单株粒数、单株粒重,单株粒数与单株粒重、单位面积产量呈极显著正相关;单株粒数、有效荚数与百粒重呈显著负相关。
大豆发育动态研究。杜玉萍等以亲本和RIL群体为研究材料,分析了大豆生长过程中株高、主茎节数、主茎荚数、百粒重、蛋白质含量、脂肪含量的发育动态,结果表明,株高、主茎节数都呈逐渐增加、主茎荚数呈先增加后降低、蛋白质含量呈先降后升的变化趋势;百粒重的变化呈“S”形曲线;脂肪含量持续增加,开花后70 d达最大值。常维安等研究认为,野生大豆具有极强的生长竞争性,出苗早,茎长,分枝多,种子休眠期长。何进尚等研究了宁夏大豆播期与密度的互作关系,结果表明,播期与密度互作对叶面积指数、群体干物质积累有显著性影响。郜吉祥等研究结果表明,宁夏不同类型、不同株型的大豆品种,全生育期叶面积、叶面积系数差异显著,鼓粒后期到成熟时期,叶面积呈“S”形曲线动态。康建宏等研究认为,不同大豆品种在不同生育时期的光合速率是不同的,宁豆3号的平均光合速率较高,其产量也相对较高,说明以提高大豆光合速率为目标进行高光效育种是可以获得产量的增益。
配方施肥与大豆产量研究。王蓉栋等认为,土层深厚、有机质含量丰富的土壤,最适于大豆生长。裴桂英等根据两年不同氮肥施用量、不同配方施肥对夏大豆农艺性状及产量的影响研究表明,在中氮、丰磷、缺钾与中氮、丰磷、丰钾两类不同的土壤肥力水平上,只有尿素75 kg·hm-2,三元复合肥225 kg·hm-2较对照增产,但不显著,且净增效益都为负值。周勋波等研究认为,种植方式和施肥量对大豆产量影响显著,互作效应明显,以穴播和施肥量为300 kg·hm-2的处理产量最高。韩非等认为,大豆需施底肥15~20 t·hm-2,追肥在大豆幼苗期施尿素37~74 kg·hm-2,叶面追肥在大豆盛花期多用钼酸铵、尿素和磷酸二氢铵。文和明认为,大豆栽培要以足施底肥、巧施追肥为原则,底肥1.5万~2.25万kg·hm-2农家肥,750 kg·hm-2钙镁磷肥和75~120 kg·hm-2钾肥;苗肥75~150 kg·hm-2尿素。曹秀霞研究表明,大豆施底肥3万 kg·hm-2有机肥,225 kg·hm-2磷酸二铵,叶面追0.03%~0.05%磷酸二氢钾肥液225~337.5 kg·hm-2产量较好。曹秀霞等认为,宁夏地区大豆优质高产栽培技术是间作带型为1∶1或2∶l,等行距点播,灌水2~3次,在施足底肥的基础上,一般要重施磷肥、钾肥,补施氮肥。
不同播种时期与大豆产量及其相关性状研究。播种期影响大豆生长发育,早播可以延长大豆的生育期,特别是延长营养生长时间,使植株高度、节数、分枝数增加,因而花多荚多。刘健等研究发现,每晚播5 d,大豆的株高、底荚高依次降低,主茎节数减少,分枝数减少,营养生长逐渐减弱,生殖生长也明显受到抑制,单株生产能力逐渐降低,株荚数、株粒数下降明显,减产率19.0%~72.3%,达极显著水平。孔繁安研究不同播种期对大豆产量及其性状的影响发现,春大豆不同播种期对株高、节数和单株荚数影响不大,而夏播大豆不同播期的株高、节数等性状差别则比较明显,分枝高度和结荚高度都有所降低,一粒荚数增多,百粒重和单株粒重明显下降。李树臣等研究发现,不同播种期大豆品种的农艺性状和产量性状间差异明显,开花数、结荚数和结荚率随播种期的延迟而增加。罗瑞萍等研究发现,宁夏春播大豆随着播期延迟,不同大豆品种的产量、株高、主茎节数、单株粒重、百粒重等产量性状呈递减趋势,适期播种有利于提高大豆产量,播期对宁夏大豆产量影响明显,生产上应尽量避免晚播;宁夏春大豆适宜的播种期为4月中下旬,6月中旬至7月上旬夏播早熟大豆品种时应适当增加密度。刘春芳对不同播种期复种大豆产量及产量性状研究认为,宁夏复种大豆应尽可能早播种,随着播种期的推迟,复种大豆产量依次递减,一般应在7月10日前播种为宜,以获得较高的产量和经济效益。
密度与大豆产量及其相关性研究。薛庆喜和姚远研究发现,窄行密植条件下,随着密度的增加,单株有效荚、单株粒数、单株粒重减少,而密植后大豆结荚部位上移,结荚主要集中在中上部,中部结荚高于上部结荚,下部结荚为最少,密度和行距不同对百粒重影响不大。赵殿忱等发现,大垄窄行密植不同群体结构对大豆产量影响是随着密度的增加有关,无论哪种群体结构产量均呈递减的趋势,以密植30×104株·hm-2为最佳。赵立华等认为,中等肥地中晚熟品种多采用15 cm双株22×104株·hm-2,肥地采用20 cm双株或10 cm单株16×104株·hm-2,早熟品种不宜在瘠薄上种植。张彩英等试验发现,密度在22.5×104~45×104株·hm-2时,施用磷肥能有效提高主茎荚数和单株总荚数。马俊奎认为,超高产栽培合理密度为12.56×104株·hm-2。黄玉峰等对中黄30品种在宁夏引黄灌区种植的密度研究结果表明,随着密度增大,株高、底荚高度逐渐增高,单株有效分枝、单株有效荚数、单株粒重呈减少趋势,中黄30品种的适宜种植密度为27×104株·hm-2。安磊等研究宁夏灌溉大豆在不同播期和密度条件下,实现高产目标的播期和密度的最优组合为:4月20日播种,承豆6号的种植密度为19.95×104株·hm-2,冀豆17的种植密度为25.05×104株·hm-2。何进尚等研究发现,宁夏春播大豆的有效分枝、单株粒数、粒重和经济系数随密度的增大而减少。孙发国等对宁夏南部山区小麦套种大豆栽培技术进行了研究认为,套种大豆播量150 kg·hm-2、保苗密度10.5×104~12.0×104株·hm-2,总体经济效益比单产高。
大豆品种的适应性、抗逆性与丰产性等性状与生产地区的生态条件特别是气候条件关系密切。大豆产量相关性状对外界条件反应的强弱,常常在相当大的程度上决定着大豆产量的高低。鲁长根的试验示范表明,春大豆产量高达2 250 kg·hm-2,2002年产量3 475.5 kg·hm-2。2003年黑龙江农垦管理局北安科研所试验产量达2 887.5 kg·hm-2,2004年全国区域试验产量2 329.5 kg·hm-2,2005年达2 647.5 kg·hm-2。丛殿林的研究证明,30 cm平作密植产量可达3 000 kg·hm-2,高产栽培可达3 750 kg·hm-2。从试验小区折算看,1992年辽宁省辽中县实现辽豆l0号单产4 360.5 kg·hm-2,1994年河南泌县采用诱变4号大豆实现了4 537.5 kg·hm-2。1996年新疆农垦采用农垦1号实收单产5 957.1 kg·hm-2,2000年安徽蒙城利用石大豆MN91423品系获得4 726.5 kg·hm-2产量。2006年马俊奎等采用了新培育的汾豆65实现了4 846.5 kg·hm-2的产量;2019年10月13日,国家大豆产业技术体系组织专家在河南省新乡县进行实打实收测产,专家组实收6.69 hm2(100.4亩),按标准含水量计算,平均产量4 546.5 kg·hm-2(666.7 m2产量303.1 kg)。全国首例实收面积超过100×666.7 m2,666.7 m2平均产量超过300 kg的高产纪录。2019年9月25日,科技部农村中心组织专家在新疆石河子市现场对大豆新品种“合农71”实打实收现场测产,结果表明,该品种产量6 712.05 kg·hm-2(666.7 m2产量447.47 kg)。这一结果刷新了2018年新品种“合农91”所创造的产量6 356.55 kg·hm-2 (666.7 m2产量423.77 kg)的大豆单产纪录,使我国大豆单产纪录提高了355.5 kg·hm-2。
中国对大豆的研究历史悠久,涉及范围广、内容多,各领域研究深入。但是所有的研究内容都是在某一地区、某种气候和环境条件下的研究,并不能代表全国范围内各地区大豆性状与产量的关系。不同的品种对环境的适应性不同,造成了产量和品质差异。各地区应根据当地的气候条件和环境因素,进行新品种引进和选择优质品种。要达到此目的,就必须引进多种品种进行栽培,从中择优选取适应性强的品种,再通过密度、水肥等试验逐年改良,进而选取高产优质品种。
随着生活水平提高、科学技术进步以及对健康生活的追求,人们对食品安全重视程度不断攀升,未来大豆消费市场转基因与非转基因之间的竞争差异不可避免,因此加强大豆产业的创新能力和研发能力才是大豆产业发展的未来,只有足够的相关技术储备,才能对应未来大豆产业发展形势。2018年,中国进口大豆8 800×104 t,同比下降7.9%,这也是近年来首次下降,但这并不意味着国内对大豆的需求达到了峰值之后的回落,更不意味从此以后中国对大豆需求规模就会保持在这个水平线上。2017年中国人均猪肉消费量20.1 kg、牛肉1.9 kg;美国人均猪肉消费量22 kg、牛肉24.5 kg、奶类64 kg。因此,我们的畜牧产品人均消费数量还有很大的增长空间,进而说明我们对作为饲料的豆粕的需求量仍有很大的增长空间。尽管2018年大豆进口量略有减少,但大豆消费总规模变动不大,为1.04×108 t,比2017年只减少1.0×106 t。总的来看,我们对大豆的刚性需求不减,进口大豆占主导型的格局短期内不会改变。但这并不意味着我们不能有所作为,我们依然可以在政策和科技上挖掘大豆生产潜力,最大程度提升大豆产量。
大豆是优质的植物蛋白资源,也是健康的食用植物油资源。随着居民消费结构升级,对大豆需求快速增加,国内产需缺口不断扩大。为了实施好新形势下国家粮食安全战略,促进中国大豆生产恢复发展,提升国产大豆自给水平,2014年1月国务院办公厅发布了《中国食物与营养发展纲要(2014—2020年)》(以下简称《纲要》),明确指出要优先发展奶类和大豆食品。《纲要》提出,要强化大豆生产与精深加工研究,实施传统豆制品的工艺改造,开发新型大豆食品,推进豆制品规模化生产。同时还制定了2020年全国人均消费13 kg大豆的目标。2015年11月,农业部下发了《镰刀弯地区玉米结构调整的指导意见》,提出要“恢复粮豆轮作种植模式”;2016年4月农业部新闻办公室下发了《全国种植业结构调整规划(2016—2020年)》要求减少玉米种植面积,增加大豆种植面积,提出“到2020年,大豆面积达到1.4亿亩、增加40%左右”;2018年4月27日国务院主持召开黑龙江、河南、安徽和内蒙古四省(自治区)大豆新增轮作面积专题会议,2018年对以上四省(自治区)的大豆轮作给予补贴,补贴面积500×104亩,每亩至少200元。2019年中共中央一号文件再次关注国内大豆产业,提到“实施大豆振兴计划,多途径扩大种植面积”。结合“十三五”规划和乡村振兴战略实施,推动国内大豆生产实现“扩面、增产、提质、绿色”的目标,“加大对大豆高产品种和玉米、大豆间作新农艺推广的支持力度”这项技术写入了2020年中央一号文件。加强大豆研究,提高我国大豆产量,对保障国家粮食安全至关重要(见图1-1)。
图1-1 2000—2020年我国大豆产量产值变化趋势图
注:2018年第二次大豆振兴计划出台,我国加大了对大豆种植的补贴力度,东北地区的吉林、辽宁和内蒙古采取价差原则,最高补贴金额达到了580元/亩;黑龙江采取均补,一直保持在173~320元/亩,高额补贴推动了大豆播种面积的增加以及产量的快速增长。
三、宁夏大豆产业发展与研究
大豆是宁夏引黄灌区传统的农作物之一,在当地农业生产中占有重要地位。宁夏大豆资源丰富,生产历史较长,独特的自然和气候条件及生产模式为大豆高产及超高产提供了优越的生产条件。20世纪初,宁夏引黄灌区大豆产量只有600~750 kg·hm-2,80年代后达到1 500 kg·hm-2左右。近年来,大豆单产一般在2 400~3 750 kg·hm-2,增产的原因,主要是品种更新,栽培新技术、新方法的示范推广应用,促进了大豆生产的发展。
宁夏大豆科研工作始于20世纪70年代,大豆科研工作虽然起步较晚,但是发展较快。2003 年全区大豆种植面积3.35×104 hm2,总产3.3万 t,2004年大豆种植面积2.03万 hm2,总产量2万 t,2006年大豆种植面积1.87万 hm2,总产量1.1万 t,2008年全区种植面积2.67万 hm2,产量2 400 kg·hm-2左右,目前宁夏生产上已获得产量 4 500 kg·hm-2以上的高产纪录,具有极大的挖掘潜力。
21世纪初期,宁夏科研人员坚持完成了国家大豆区域试验和本区区域试验,开展大豆引种、生物学鉴定、创新、利用、观察试验和生产试验示范。2007年争取到国家《西北旱作和绿洲超高产大豆生产技术体系》研究的子项目《套区大豆套种高产技术》,2008年建立了国家大豆产业技术体系银川综合试验站。通过近年来国家大豆产业技术体系银川综合试验站建设项目,科研人员以技术培训和新品种新技术示范为核心,充分利用宁夏高光能辐射、引黄灌溉、无霜期长、昼夜温差大等有利条件,研究大豆高产技术,提高大豆产量,扩展了大豆生产空间,对于提高宁夏农民收入、促进区域经济发展、应对中国大豆生产面临的国际压力,促进中国大豆生产整体水平全面提高等方面具有重要意义。
1.大豆种质创新及进展
宁夏农林科学院农作物研究所1972年开始进行大豆引种试验研究, 1988年宁夏培育成第一个自育大豆品种宁豆1号,1994年自育成大豆品种宁豆2号,随后又相继培育出了宁豆3号、宁豆4号、宁豆5号等春大豆新品种,2018年和2019年相继通过宁夏农作物品种委员会审定宁豆6号、宁豆7号和中黄318等大豆新品种。引育审定了晋豆19、承豆6号、晋豆23(又名汾豆50)、晋遗 30、邯豆 3 号、邯豆 7 号等春播大豆品种;引进垦豆25、黑河34等早熟或极早熟大豆种质用于引黄灌区夏播;引进了浙鲜4号、浙鲜9号、潇农秋艳、晋豆39等鲜食菜用大豆种质。
在开展常规杂交创制大豆新种质的基础上,宁夏农林科学院农作物研究所从事大豆育种的科研人员又引入了大豆ms1核不育轮回选择育种新技术。大豆轮回选择技术作为种质创新的一种方法在大豆育种中的应用较为广泛。国内外学者研究证明轮回选择对大豆熟期、蛋白质、脂肪、抗病等性状选择有效。大豆雄性核不育系的出现改进了大豆的杂交方式,使轮回选择在大豆育种中得到广泛应用。宋启建等研究人员构建了中国第一个大豆ms1雄性不育轮回群体。邓莹莹等研究结果表明,轮回选择后大豆基因的个别位点频率发生了变化。国内研究人员张孟臣等对大豆轮回群体与供体亲本的混合比例研究结果表明,随着供体亲本与ms1原始群体比例增大,供体亲本的导入率不断提高。在等面积混合比例为1∶1时,可获得较多的异交种子。当混合比例为5∶1时导入率接近50%。群体中不育株接受外来花粉的距离研究结果表明,不育株主要接受近距离可育株的花粉,导入亲本材料与不育株种子均匀混合种植可提高异交结实率。张孟臣等研究人员构建了河北夏播生态类型的ms1大豆种质基因库基础群体,大豆ms1高蛋白亚群体、高油亚群体等,并通过轮回群体选择技术,培育了高油大豆新品种冀豆19,高蛋白大豆品种冀豆20等。
宁夏春大豆高产育种目标是选择适宜宁夏春播的优质高产大豆品种,或生产需求的新种质材料,选育创新优异高产株型材料。株高100 cm左右,直立、抗倒伏、抗病、适应性强、籽粒外观商品性好、品质优良、产量性状突出、目标产量3 750 kg·hm-2以上,生育期135 d左右的中晚熟春大豆品种或高蛋白质、高油专用品种。目前,初步构建了春大豆核不育种质基因库基础群体。2015年轮回群体选择大豆新品系经产量比较试验,比对照增产5%以上的新品系有5个;2016年产量比较新品系13份,有4个新品系比对照增产,增幅3%~16%;2017年新品系产量比较试验材料11份,比对照增产的有2个品系。13LD-222比对照平均增产467.55 kg·hm-2,增产9%,13LD-219比对照平均增产190 kg·hm-2,增产4%,方差分析表明,增产显著。2018年轮回群体选择育种新品系比较试验,比对照承豆6号增产的新品系有4个,分别是:14LD-219、14LD-124、14LD-154、14LD-105;产量性状鉴定和抗逆性鉴定,比对照增产的品系有17LD-46,比对照增产1 548 kg·hm-2,增产36.2%。2019新品系产量鉴定30份,比对照承豆6号增产的品系有11份;新品系产量比较试验21个新品系,比对照增产的有8个新品系。分别为:16LD-75比对照增产24%,17LD-46比对照增产8%,16LD-8比对照增产2.6%,16LD-27比对照增产2%,12LD-89比对照增产21.3%, 14LD-219比对照增产3.3%,14LD-154比对照增产2.8%,14LD-124比对照增产2%。
大豆ms1雄性核不育轮回选择新技术,解决了常规杂交育种存在的杂交困难。农作物的自花授粉有利于保持个体的优良基因,不利于基因的重组;异花授粉有利于基因的广泛重组,不利于保持个体的优良基因。常规杂交育种是农作物育种的主要方法,在自花授粉作物中对实现近期目标是有效的,然而对日益多样化和高标准的育种目标常规杂交育种就显得力所不及。大豆常规杂交育种主张优中选优。亲本单一,遗传基础狭窄,是大豆杂交育种中普遍存在的问题。常规杂交对实现多亲本杂交较为困难,但是大豆 ms1 轮回群体利用大豆花具有虫媒花的特点,通过虫媒传粉,可以克服常规育种遗传基础狭窄的弊端,且杂交过程简单,不用人工杂交,避免人工授粉结实率低、浪费人力、物力的弊端。只要按技术要求种植,并在田间精心选择优异植株,就能完成新品系( 品种)的选育工作程序,选育出新的品系或品种。
大豆ms1雄性核不育轮回群体选择育种优势明显。类型多,可获得成百上千个亲本组合类型;充分利用大豆雄性不育基因,使封闭式杂交变为开放式杂交,杂交系谱不详;省去大豆繁琐的人工去雄、人工授粉杂交工序,免去做组合的大量工作;当年可获得遗传基础广泛的分离群体;通过轮回杂交选择,可实现多基因重组;方法简单,选择效率高。而常规杂交育种,由于大豆作为典型的自花授粉作物,花的器官小,杂交困难,成活率较低;多数大豆品种或品系是 2个亲本的组合类型;虽然杂交系谱清楚,但是杂交亲本受限;杂交去雄授粉工序繁杂。
遗传基础丰富、类型多。在大豆ms1 轮回群体中加入大量亲本以不断改良群体的同时,保持较大的遗传变异度,能产生众多的变异类型,扩大群体的遗传基础,克服大豆育种中存在的遗传基础狭窄的缺点。笔者对2010年选择的早熟(LDZ)、中熟(LD中)和晚熟(LDW) 3个亚群体的株高、底荚高、分枝数、有效分枝数、单株荚数进行遗传变异分析。各性状均有较大的遗传变异。晚熟亚群体( LDW)的农艺性状尤其是株高、底荚高、主茎节数、分枝数、有效分枝数、单株荚数性状的变异系数明显高于早熟亚群体( LDZ)。当然,除按成熟期构建亚群之外,还可以进一步构建大豆高蛋白、高脂肪亚群等。有关这方面的研究,国内学者多有论述。
大豆ms1雄性核不育轮回群体选择育种是群体改良技术与选择育种技术的相互结合。大豆ms1轮回群体选择的“三群”育种理论选育杂交方法简单、亲本类型多、分离广泛、基因重组概率大,具有群体改良与优良单株选择相结合的优点。一方面,通过不育株与优良种质杂交,丰富群体的遗传基础;另一方面,经过群体内基因重组、分离,通过轮回选择不断淘汰劣质基因,使群体不断得到优化和提升。在群体优化的前提下,经过优良单株选择,株行种植,使其优良性状得以稳定,从而培育出优良大豆新品种。按照赵双进等研究人员的大豆ms1轮回群体选择“三群”育种理论,大豆ms1轮回群体选择育种应建立杂交群、重组群、稳定群。
构建基础群体是关键。构建大豆ms1雄性核不育轮回群体杂交群的亲本应是优点多,缺点少,目标性状突出,亲本之间具有最大可能的不同来源、广泛的遗传基础,亲本的数目不宜太多。杂交群的优劣是大豆ms1 轮回群体选择育种的关键。大豆ms1轮回群体重组群是在杂交群基础上建立起来的,所以要求杂交群应是优良基因的综合体,在群体内目标性状有高度的遗传变异。大豆ms1 轮回群体选择育种应按照大豆ms1“三群”理论的轮回群体育种方法进行操作。
总之,大豆ms1雄性核不育轮回群体选择育种是在大豆ms1雄性核不育轮回群体优化的前提下进行新种质、新品系的选育。通过对群体不断地杂交、选择,新品系就能不断地育成。大豆ms1雄性核不育轮回群体选择育种研究在宁夏春大豆育种中的应用虽然已经有了开端,并且构建了适宜宁夏生态特点的春大豆 ms1 轮回基础群体( LD)及早、中、晚熟3个亚群体,但仍局限于小规模的探索研究与实践阶段。目前,需要研究的问题还有很多,如大豆 ms1 轮回群体的规模以及亲本数量。同时,还可以逐步构建适宜宁夏春大豆高蛋白、高脂肪的ms1轮回基础群体、亚群体等。为此,宁夏春大豆ms1雄性核不育轮回群体选择育种研究工作还需要不断夯实、拓宽、延伸,走出一条适宜宁夏春大豆(夏播复种大豆) ms1 轮回群体选择育种研究的技术路线。
2.大豆间套复种生产及科研现状
发展间作、套种大豆与主要粮食作物和谐共存,发展空间较大,不争地、不争肥、不争时,解决了农作物种植一季有余、两季不足的矛盾,增加了单位面积的产出,提高了效益。一方面,利用大豆较耐旱、耐阴、耐瘠薄等特点,与小麦、玉米、马铃薯、胡麻、经果幼林、西瓜等作物间作套种,使一熟变为二熟,提高了复种指数和土地利用率;另一方面,大豆与小麦套种、玉米间作或与其他作物间作套种,虽然存在共生期,但是只要选择适合间作套种的耐阴品种、适期播种、合理密植,避开品种之间对光、温、水、肥等生态因子的竞争,就能获得大豆稳产高产。同时,大豆还可以通过自身根瘤进行生物固氮,达到氮素的种间促进和培肥地力,既减少了化肥的施用量,还有利于小麦、玉米、西瓜、胡麻等间作套种作物产量的提高。
宁夏南部地区大豆种植模式。宁夏南部固原半干旱区具备发展作物间作套种的光、热条件。固原地区半干旱灌溉农田生态环境条件下,作物间作套种相对于单种,其生物产量、经济产量、粗蛋白产量等生产能力相对较高;光、水、气、热资源可用的时间较长,生产效率较高,辅能转换效益大,总产值和纯收入较高,农业综合效益显著,所以该地区具有发展作物间作套种的必要性。虽降水量偏少,但地下水位浅,河流流量大,地势相对平缓,库、井灌溉条件优越,如能在节水灌溉的前提下,配置好水肥组合,提高现有水分利用率,农作物间作套种的水分可以得到保证。作物间作套种系统固然对土壤养分消耗较多,但因种植系统的生物产量较高,只要能做到较多的地上茎叶和地下根茬还田,并相应的增加有机或无机肥料及其他形式的肥料的投入,不仅可以保持土壤肥力不会衰减,而且耕地越种地力越肥,加上当地农业劳动力资源丰富,完全可以满足农作物间作套种对密集劳动力的需求。
固原地区大豆种植的典型模式主要有彭阳、原州区、西吉等区域的地膜玉米套种大豆、地膜马铃薯套种大豆、胡麻套种大豆种植模式。彭阳县与周边地区气候有相对比较优势,积温高、日照长、降水量大,地膜玉米常年面积1.34万 hm2左右,并且有地膜玉米套种大豆的种植习惯。原州区及西吉等市县地膜马铃薯常年种植面积20万 hm2,当地有马铃薯套种大豆的成功经验,该地区示范推广马铃薯套种大豆潜力很大。据研究资料记载,宁夏南部山区清水河流域灌溉农业区,小麦套种大豆能有效地利用光、热、水资源,提高单位面积产量,经济效益和生态效益明显。小麦大豆套种(2∶1套种带型)混合产量分别比小麦、大豆单种增产15.6%、236.8%,纯收入增加1 599元·hm-2、3 085.5元·hm-2。胡麻套种大豆经济效益显著。胡麻套种大豆总产量为3 202.5 kg·hm-2,比胡麻单种增产36.95%,比大豆单种增产96.59%,土地利用率提高59.2%,光能利用率为0.56%,比单种胡麻提高7.69%,比单种大豆提高93.10%。
宁夏中、北部灌区大豆种植模式。宁夏灌区地处温带干旱地区,日照充足,无霜期长,热量资源丰富,有利于农作物的生长发育和营养物质的积累。灌区地势平坦,土层深厚,虽干旱少雨,但黄河年均过境水量达300余亿m3,便于引(扬)黄灌溉,光、热、水、土等农业自然资源配合较好,为发展农林牧业提供了极为有利的条件。灌区春播作物7月10日左右收获后,距10月份秋霜来临还有80~100 d的时间,存在典型的一季有余、两季不足的农作物生育现象。宁夏灌区大豆除了春播单种之外,结合本地光热资源,土地资源以及种植业制度,采取间、套、复种方式,充分利用作物一季有余、两季不足的土地、光、热、水、肥等自然资源,不仅大幅度提高了资源利用率,而且对增加大豆产量,提高农民收入起到积极作用。灌区大豆单种及间作、套种面积常年在4.0万~4.7万 hm2,土地肥沃、排灌方便、有成熟的套种栽培集成技术,农民科学种田的基础较好,大豆产量较高,是宁夏大豆高产地区,也是全国的大豆高产地区之一。另外,灌区水稻常年面积8万 hm2左右,稻区发展田埂豆及幼龄果园间作大豆,也可以增加大豆总产量和整体经济效益。
春播单种大豆。春播单种大豆主要是发挥“低密度促进型”大豆高产栽培技术,利用该区域干旱条件和精耕细作的农业传统习惯,发挥无霜期长热量资源丰富的优势,在低密度群体下,按照“促—控—促”大豆高产高效综合配套栽培集成技术,以个体发育高经济系数带动单位面积高产。宁夏灌区大豆单产一般在2 400~3 750 kg·hm-2,高产可达4 500 kg·hm-2以上。
夏播复种大豆。2009年引黄灌区冬小麦种植面积达3.45万 hm2, 2010年引黄灌区冬小麦种植4.67×104 hm2。冬小麦收获后,夏播复种大豆可实现一茬变两茬、一地多收的目标。随着冬小麦、冬油菜等农作物在宁夏灌区种植面积的逐年扩大,选择适宜的夏播大豆进行复种是提高种植效益的措施之一。夏播复种大豆主要是充分发挥夏播大豆“早密”高产栽培技术,充分利用地力与光热,发挥群体的生产效益,结合灌溉、合理追施化肥,获得较理想的大豆产量。宁夏引黄灌区能够在10月10日前完全成熟的夏大豆品种,都是能够在初霜期以前成熟的品种,故应因地制宜引种扩种、发展夏大豆生产。宁夏在春小麦或冬小麦收获后夏播复种大豆,大豆产量在1 500~2 700 kg·hm-2,高产可以达到3 000 kg·hm-2以上,播种越早产量越高。夏播复种大豆主要是在冬小麦(冬油菜)或早熟春麦收获后,及时整地,抢时播种,一般应在7月10日前播种为宜,播种日期最迟不能超过7月15日。播种行距30 cm,株距7~8 cm,666.7m2保苗密度2.5万~3.0万株。开花结荚期结合灌水,根据大豆长势情况酌情追施尿素75 kg·hm-2左右。试验结果表明,随着播种期延迟,夏播复种大豆产量依次递减,播种早产量高,一般以7月6日之前播种的产量较高。
大豆间作、套种。灌区间作、套种大豆的典型种植模式有春小麦套种大豆、小麦套玉米间作大豆、玉米间作大豆、林带幼树套种大豆、胡麻套种大豆、西瓜套种大豆、枸杞(葡萄、苹果)幼树等经果林套种大豆等种植模式。固海扬黄灌区小麦套种大豆试验研究结果表明,麦豆套种改善了田间小气候,促进了小麦生长发育。套种田两作的混合产量比单种小麦增产30.92%,比单种大豆增产67.72%,纯收入分别增加3 811.5元·hm-2和4 258.5元·hm-2。据引黄灌区平罗县胡麻套种大豆产量调查,胡麻产量2 700~3 000 kg·hm-2,市场收购价4.4元· kg-1,收入11 880~13 200元·hm-2;大豆产量3 000~3 150 kg·hm-2,市场收 购 价3.8~4元· kg-1,收 入11 400~12 600元·hm-2;产 值 可 达23 280~25 800元·hm-2。
(1)玉米间作大豆生产现状 农业机械化是农业现代化的基础,高效优质的农艺技术是实现农业机械规模化生产、获得规模化效益的根本保证。李育钢提出了大豆机械行间覆膜技术,制定了机械行间覆膜标准。赵清华等根据黑龙江地区生产实际情况,采用大豆大垄密植机械化栽培技术模式及配套机器系统,促进了大豆产量提高和机械化发展,与农机配套的农艺技术的生理机制研究,为解决大豆机械损伤提供了理论参考。高连兴等深入研究了大豆种子破碎和内部损伤机理及其对发芽率的影响,发现机械脱粒的大豆种子籽粒普遍存在严重的机械损伤问题,大豆机械损伤主要发生在脱粒环节、由脱粒机械作用所致。Echarte利用机械播种技术研究了玉米大豆套作、向日葵大豆套作,发现不同的密度对玉米大豆、向日葵大豆套作中作物产量影响显著。
就大豆生产而言,以东北大豆主产区的机械化程度最高,该地区大豆生产基本实现了全程机械化,在耕作、栽培、施肥、植保、收获等方面的技术水平已达到国际先进水平。多种机械的研究和投入使用,提高了大豆生产效率。黑龙江省集贤县农机技术推广站王淑宏等人通过机械化整地,采用2BJ-3型小垄密精量播种机对大豆一次完成开沟、施肥、播种、覆土、镇压等多项作业,并用3MO-200D或3ST-300B悬挂喷杆喷雾机进行施肥和除草。韩冰用2BM-4型四膜八行平播覆膜播种机、2MBJ-8四膜八行或2MBJ-10五膜十行平播覆膜播种机可一次性完成施肥、覆膜、播种、镇压等作业。西欧国家则在小麦、玉米、大豆的整地、播种、收获和运输等生产环节已全面实现机械化,不少农业机械甚至装备了GPS系统进行精准作业。日本则从耕整地、播种、植保和收获等全部实现田间作业机械化,并进行集团化、规模化生产。泰国、印度、菲律宾及南美的一些国家,也在加快本国农业机械化步伐,积极采用拖拉机配套农机具进行耕整地、播种、收割、机械排灌、手动与自动植保机械防病虫害和机械脱粒等作业。
玉米大豆间作是中国北方普遍采取的一种重要种植方式。合理的玉米大豆间作基于不同作物株型与生理生态方面的差异及光、水、肥、空间利用的互补作用,具有较大的增产潜力,能提高单位面积作物总产量。在秘鲁,玉米等高秆作物与大豆等矮秆作物间作,比单作增产30% 。谷类和豆类间作对于粮食生产的可持续发展是很重要的。关于玉米与大豆的立体复合栽培技术,国内外一些研究已充分表明既能增产又能增收。大豆间作套种在农业生产中占有重要的地位,系统内的生物多样性使该模式能够充分利用光热、水分和养分资源,提高土地利用率和收获指数,同时抑制病虫草害的发生,是一种高产高效的农业生产模式。大豆作为豆科作物的代表物种常与其他禾本科作物间套作,通过增加对生物固氮的依赖性,减轻对土壤氮素的需求,促进系统内植株对氮素更为合理的吸收和利用。从玉豆间作种植方式看,玉米是高秆须根系作物,根系主要分布在土壤表层,所需养分以氮、磷为主;而大豆是矮秆主根系作物,具有发达的主根和侧根,可以深入土壤下层吸收养分和水分,所需养分以磷、钾为主。玉米产量高,吸肥量大,为耗地作物。大豆因其根部含有较多的根瘤菌,能固定大气中的游离氮素,为养地作物。玉米是C4植物,光饱和点高,而大豆为C3植物,光饱和点低,而且植株高矮相配有利于通风透光,能够更好地发挥作物的边际效应,因此,玉米与大豆合理间作,不存在争光争肥争地的矛盾,互补作用强大,有利于获得玉米与大豆的高产。国外研究证明,玉米间作大豆有显著增产效果,其土地当量比在1.3~1.5之间,因此是当前耕作水平下一种比较理想的种植方式 。
宁夏玉米间作大豆技术研究进展。推广应用玉米与大豆间作的关键是把现有的农业实用技术优化组装配套。首先要在传统玉豆间作模式基础上,从作物品种上寻找突破。国家大豆产业技术体系银川综合试验站围绕玉米大豆优质、高产、高效、抗逆、生态等目标,在育种、栽培、农机等领域开展了广泛研究,积累了一定经验,具备了良好的生产技术储备。尤其是围绕玉米-大豆带状间作高产栽培研究和农机具配套方面开展了大量研究工作。首先,开展了玉米-大豆间作(以下简称玉豆间作)行比试验研究,提出了玉豆间作2∶2适宜的带宽比例。即:两作总幅宽190 cm,宽行和窄行分别为160 cm和30 cm,玉米大豆间距65 cm;其次,开展了玉豆间作耐阴性大豆品种筛选试验研究,初步筛选出了以中黄30为主的多个耐阴大豆品种(系);再次,开展了玉豆间作复合种植系统的水肥耦合技术及玉豆同播技术;四是通过研究初步形成了以扩行缩株、喷施烯效唑等技术为核心的化控壮苗技术;五是初步探索了适宜玉豆带状复合种植的动力机械,以及与之相适应的玉米播种、大豆播种、施肥、中耕等机具,并研究了机具的田间适应性,获取了适合玉豆间作带状复合种植的动力机具与作业机具参数,为大豆间套作农机具研发及其关键农机农艺耦合配套技术研究奠定了基础。
玉豆间作栽培技术集成示范。为了探索玉米大豆间作双丰收的新技术模式,促进粮食增产、农民增收增效,进一步探讨玉米大豆带状复合种植技术在宁夏地区的最佳种植方式,推动其大面积示范应用,根据宁夏玉豆间作的特色栽培模式,宁夏农业技术推广总站和国家大豆产业技术体系银川综合试验站共同落实玉米大豆带状复合种植模式。2010—2012年在彭阳地区开展全膜双垄沟播玉米间作大豆立体复合种植栽培模式。连续3年的大区对比展示结果分析:玉豆间作,玉米籽粒产量 9 920 kg·hm-2,大豆产量876 kg·hm-2,合计产量10 796 kg·hm-2,比单种玉米籽粒产量10 072 kg·hm-2,增产724 kg·hm-2,增幅7.2%,纯收入增加3 901元·hm-2,增幅25.2%。单种大豆籽粒产量2 412 kg·hm-2。从连续3年10个乡镇大田推广产量结果分析,玉豆间作,玉米籽粒产量9 978 kg·hm-2,大豆产量864 kg·hm-2,合计产量10 842 kg·hm-2,比单种玉米籽粒产量10 061 kg·hm-2增产781 kg·hm-2,增幅7.8%,纯收入增加4 003元·hm-2,增幅26.1%。玉米间作大豆投入产出比1∶3.22,单种玉米投入产出比1∶2.88,差异十分明显。综合小区域试验、大区对比展示示范和大田推广情况看,均以玉米间作大豆产量和效益最高。
宁夏南部雨养山区固原原州区头营镇南塬村2014年玉米间作大豆面积28.98 hm2,主栽玉米平均产量达到9 430.5 kg·hm-2,在不影响主栽作物玉米的情况下,套种大豆平均产量1 012.5 kg·hm-2,较上年单产增加14.6%。平罗县高仁乡连片示范展示26.7 hm2,玉米平均产量11 121 kg·hm-2,大豆平均产量1 615.5 kg·hm-2。中卫示范片大豆有效株数129 000·hm-2株,每株56粒,产量1 440 kg·hm-2;玉米有效株数71 415株·hm-2,每株619粒,产量14 145 kg·hm-2。中宁县3.3 hm2示范片,大豆有效株数200 010株·hm-2,平均株粒数35.8粒,百粒重21 g,产量1 503.75 kg·hm-2;玉米有效株数73 695株·hm-2,单株粒数571粒,平均产量13 470 kg·hm-2。
2014年在灌区进行玉豆间作全程机械化示范。核心示范区统一选用先玉335玉米品种,中黄30大豆品种;玉米大豆于4月下旬统一采用国家大豆体系研发的玉豆联合播种机同机播种,玉豆均采用2∶2行比宽窄行种植,两作宽行和窄行分别均为160 cm和30 cm,玉米大豆间距65 cm,每带幅宽190 cm;播后苗前采用乙草胺或甲草胺(金都尔)封闭除草,生长发育中期采用机械中耕除草。核心示范面积41 hm2,其中,宁夏农林科学院农作物研究所试验基地示范0.8 hm2;永宁县李俊镇魏团村示范展示5.3 hm2玉米产量1230 kg·hm-2,大豆产量1 560 kg·hm-2;宁夏原种场示范展示3.3 hm2,测产结果显示,玉米有效穗数55 245穗·hm-2,平均穗粒数574粒,千粒重370 g,平均产量11 733 kg·hm-2;大豆有效株数97 380株·hm-2,平均株粒数90粒,百粒重21g,平均产量1 845 kg·hm-2。测产专家组认为,宁夏原种场玉米大豆带状复合种植核心示范片,在不影响主作玉米产量的前提下,增加经济效益9 000元·hm-2,增产增收效果显著。
玉豆间作组成的复合群体具有较大的生产力潜力。首先是玉米作为高秆作物可以利用上部较强的光照,而矮秆作物大豆则可以有效利用地表的太阳光能,这样高低搭配立体种植能充分利用光能,获取比单一种植更高的产量。其次是在玉豆间作模式中地下根系分布层次不同。玉米为须根系,根量大而且相对分布浅,大豆为直根系,根深而量少,这样二者在养分利用空间上有优势。更重要的是,玉米需肥量大,当玉米与大豆间作时,玉米对氮的需求和竞争能力要远高于大豆,玉米能从大豆固定的氮中获得部分氮,以满足其生长需要,从而使大豆根区土壤氮素水平下降,而缺氮会有利于大豆固氮能力的提高,从而使整个系统的吸氮量明显增加。合理的玉米大豆间作,由于株型及生理生态方面的差异,水肥利用互补的作用,获得比单作更高的产量和经济效益。
生产实践和试验结果表明,在目前的栽培技术条件下,采用玉米与大豆间作立体种植的方式,通过合理配置各复合群体的结构,充分利用当地的光、热、水、肥等自然资源,进一步挖掘单位土地的产出能力,是实现种植业结构调整高产高效的有效途径之一。
玉豆间作全程机械化示范与应用。灌区玉豆间作核心示范点,玉米间作大豆于4月下旬采用国家大豆产业技术体系研发的2BMZJ-4玉米大豆施肥播种机同机同期播种,机械播种质量好,出苗均匀一致。采用小型施肥除草机械进行中耕除草和施肥,工效高。玉米、大豆成熟后,采用国家大豆产业技术体系研发的4LZ-1.0型自走式大豆联合收割机先收获大豆,再用玉米收割机收获玉米。大豆联合收割机在当年收获中,籽粒脱净率高,无破损;机械收获效率高。
建议与措施:
提高机械整地质量及播种质量。玉米、大豆株穴距达到8~12 cm的最低设计要求,玉米窄行达到30~35 cm的设计标准,保证玉米、大豆出苗整齐一致,一次全苗,玉米、大豆每公顷有效株数达到设计目标。
筛选适合玉豆间作的耐阴、抗倒伏、产量高、广适应、生育期适宜的大豆品种,筛选叶型紧凑、耐密植、产量高的玉米品种。进一步研究玉豆间作“一肥两用,前施后用”技术,以提高肥效,增加玉米、大豆的产量,改善大豆品质。加强玉豆间作田间化学药剂除草剂的筛选研究工作。
继续做好玉豆间作田间作业机械的选型,提高机械的加工工艺及机械质量。凝练玉豆间作农机农艺耦合栽培集成技术形成一定的生产力,为玉豆间作高产、高效、生态、产业化提供技术支撑。
(2)宁夏南部旱作区黑豆生产现状 宁夏南部旱作农业区海拔1 400~2 000 m,年降水量230~650 mm,大部分地区年降水量400 mm左右,而且主要集中在每年的 7月、8月、9月三个月,降水占全年降水量的60%~70%;年蒸发量1 335~2 200 mm,日照时数2 214~3 000 h;年平均气温6.5℃, ≥10℃的活动积温2 300~2 500℃,无霜期110~130 d。冬寒长、春暖迟、夏热短、秋凉早;日照充足、干旱少雨、风大沙多;降雨集中、蒸发强烈。气温年、日较差大,无霜期短而多变,干旱、冰雹、沙尘、霜冻等灾害性天气比较频繁。
生产现状及存在的主要问题。土壤贫瘠,水资源短缺。农业是该地区的支柱产业,干旱成为影响作物产量的主要障碍因素之一。该区域地带性土壤以黑垆土和侵蚀黑垆土为主,耕地土壤有机质含量介于0.6%~1.0%,质地中壤,pH 7.8左右,自然肥力低,氮磷与微量元素极缺。干旱尤其是春旱是造成作物低产的一个经常性制约因素,也是制约该区域农业发展的主要自然因素。干旱同样也制约着黑豆特色产业的健康发展。单产不高,经济效益低。历史上少有大面积种植黑豆的记载,群众对黑豆栽培知识的认知度较低。由于黑豆单产低,单位面积的种植效益比玉米等作物相对较差,影响到地方各级政府对黑豆科研、生产普遍重视不够。大豆甚至成了无人问津的作物,科研、推广主管部门不立项,种子企业很少经营或不经营,使大豆科研、生产“放任自流”。生产水平低,技术落后。高产、优质黑豆品种少,现有品种产量低;生产技术与营销体系不健全,特别是缺乏防灾、避灾的繁种体系;群众种植黑豆栽培技术知识欠缺;普遍存在“粗耕、粗种、粗管、不施肥或很少施肥、种植密度严重不够或密度过大等栽培技术问题”。农机农艺配套不健全,机械化水平很低。
产业协会成为促进黑豆生产发展的纽带。2016年1月宁夏从事大豆生产、加工、流通、科研、推广以及相关领域的企事业单位和个人自愿联合成立了宁夏黑豆产业协会。协会将以服务、协调、自律、维权为主要职责,在政府和社会各界支持下,参与黑豆产业发展规划的制定和实施,为会员和广大农民提供产业信息,组织业务培训交流,推广先进种植技术,规范企业经营行为,维护会员合法权益。黑豆协会成为沟通政府、企业、农户的桥梁和联系种植、加工、贸易、科研的纽带。
“企业+科研+基地”为黑豆生产奠定了基础。目前,该地区黑豆生产在龙头企业北京岳氏集团宁夏天然食品有限公司的带动下,初步形成了“企业+科研+基地”三位一体的产前、产中、产后产业链,为发展当地黑豆生产奠定了坚实的基础。北京岳氏集团在宁夏中卫市海原县建立的“全国青少年儿童食品安全科技创新实验示范基地”“无公害有机食品黑豆试验示范生产基地”通过了专家评审验收。“企业+科研+基地”建设无疑成为当地发展旱作农业区黑豆生产的技术孵化器和加速器。
黑豆生产有潜在的市场空间。黑种皮大豆也称黑豆(黑皮黄子叶、黑皮青子叶),原产于中国,又称乌豆,与大豆同属豆科植物,是中国栽培大豆的重要组成部分。有些地方把青子叶黑豆称为药黑豆,认为黑豆具有益气、补肝、补肾的功效。中国黑豆资源丰富,品种类型多,仅栽培品种就有2 800份,分布地域广阔,从北到南的28个省( 自治区、直辖市)中均有种植,其中东北地区产量最大。其适应性强,耐旱、耐瘠、耐盐碱,是药食兼用、发展具有地方特色黑色食品极为宝贵的资源。由于黑豆具有耐旱、耐瘠、适应性广等特点,各地广为栽培,尤其在自然条件或生产条件较差的地方种植更多。黑豆蛋白质含量最高可达49.8%,蛋白质中人体必需的氨基酸含量非常高,极适合加工成蛋白粉和氨基酸等保健品。随着人们对黑色食品的青睐和黑色食品餐饮业的繁荣,食用黑豆已经成为一种时尚,黑豆正以其独特的营养特性和功能特性,在改善人类膳食结构中发挥着重大的作用。目前,北京岳氏集团宁夏天然食品有限公司已经以黑豆为基础材料研发生产出了一系列具有宁夏回族自治区地方特色的养生保健素食豆制产品,如牛肉风味素食系列、孜然风味素食系列、五香风味素食系列及麻辣风味素食系列产品相继问世,深受消费者青睐,并获得业内专家的一致好评。黑豆素食精深加工食品展示了发展黑豆生产广阔的市场空间和发展前景。
旱作节水技术创新有利于黑豆产业发展。覆膜保墒等旱作节水技术,最大限度地抑制了田间水分蒸发,达到了增温、蓄水、保墒和改善土壤物理性状的效果,有效保证了土壤养分—作物水分之间的良性循环。以地膜覆盖、集水补灌、有限补灌、设施节水、特色种植等为主体的旱作节水农业技术体系,实现了工程节水、农艺节水、生物节水、设施节水等技术的有机结合,逐步形成了具有宁夏特色的旱作节水农业技术体系。实现水资源的高效利用,特别是抓住秋季降雨集中、秋墒好的特点,以推广覆膜保墒、节水补灌等措施为重点的旱作节水技术,解决了旱作区作物正常播种、出苗和生长关键期的需水、补水问题。旱作节水农业新技术进一步配套完善,同样也有利于黑豆生产发展。
旱作节水技术有利于黑豆产量的提高。秋季全膜覆盖保墒、集雨补灌旱作农业呈现出显著的增产增收效果,发挥了不可替代的作用。据资料介绍,秋季覆膜、早春覆膜和全膜覆盖等覆膜保墒技术较常规覆膜(以玉米为例)一般每公顷增产10%~30%,节水120~150 m3·hm-2,节本最少750元·hm-2,增收2 250~4 500元·hm-2。
2015年国家大豆产业技术体系银川综合试验站和海源县农业局农业技术推广中心联合,组织技术人员深入黑豆种植基地、种源基地多次考察论证,结合旱作农业发展实际,抢抓早春墒情足的有利机遇,引进黑龙江省佳木斯“黑珍珠”黑豆在旱作雨养区中卫市海原县树台乡红井村高岘梁建立了66.7 hm2黑豆生产种植基地。通过试验、示范,推广农业新技术,黑豆种植取得了较好的经济效益和生态效益。一是提高了土壤养分含量,促进了土地用养结合。通过黑豆的引进种植,收获后测定土壤中的水解氮和有机质分别提高了122.9%和114.1%,土壤保水保肥能力和熟化土壤的能力明显增强。二是增产增收效果显著,推动了农业结构调整。以养地为出发点,黑豆基地布设在新修的坡改梯田块上,耕作层浅、土壤理化性状差、肥力低。采取秋季覆膜保墒、秋季基施肥等技术措施,最大限度确保了黑豆的经济效益。10月份收获期测产分析,示范田平均产量1 800 kg·hm-2,大田平均产量1 050 kg·hm-2,高产田块最高产量达到2 250 kg·hm-2。
黑豆生产有利于旱地农业生态系统恢复以及产业结构调整和可持续发展,促进旱地农业生产力的持续提升。宁夏南部山区(以下简称宁南山区)人少地多,大豆用工少,又可培肥地力,其生长与降水基本一致,水分利用率高。因此,在本区建立大豆生产基地是必要的,也是可行的。通过覆膜保墒集雨补灌旱作农业的实施,旱作区农业结构将会实现由高肥水作物种植向用地养地作物种植转变。该地区丰富的土地及人力资源,巨大的市场潜力,较低的综合生产成本,有利于黑豆特色产业的提升和发展,有利于促进该地区农业结构调整,也将有利于加快黑豆特色产业发展的步伐,为实现农业增产增效、农民增收提供条件、奠定了基础,同时对消除该地区贫困及改善群众生计等方面都将发挥重要作用。
发展黑豆特色产业的对策与建议:
补齐技术支撑“短板”。科研管理部门要重视和加强大豆科研团队的建设和科研立项工作以及特色作物黑豆品种的认定或审定,补齐科研部门服务科研一线的“短板”。
选育专用优质黑豆品种、开展技术研发。大豆具有十分丰富的种质资源,品种间的抗旱性差异较大。结合本地区的生态特点以及企业对黑豆精深加工的需要,加强优质、高产、抗旱、早熟或极早熟黑豆品种选育及引进、资源创新、发掘、利用研究,选育具有自主知识产权品牌的专用优质黑豆品种适应产业结构调整及经济发展需要。同时,加强大豆抗旱节水栽培研究和农机农艺集成高产高效栽培技术研究。
健全体系,科技支撑,提高效益。农业技术进步的关键在于农业科技成果的创新与转化。组建以专家为主体的农业技术推广体系,稳定队伍,提高服务质量,更好地为黑豆产业化服务。通过依靠科技进步,增强中部干旱带黑豆特色产业发展的后劲和持续高效的发展能力。
标准化生产,树立品牌,提升品质。建立优质专用无公害黑豆生产基地。对现有优质黑豆品种,组织区域化布局、规模化种植,建立黑豆种子生产基地,建设优质黑豆原种、良种基地,形成稳定的黑豆生产基地,实现标准化生产。根据该地区黑豆生产病虫害轻、施化肥少、很少有环境污染等优势,尽快制定无公害黑豆生产技术规程,积极申报无公害和绿色食品品牌。
为黑豆生产提供强有力的技术支持。广泛开展科技培训,提高农民接受新知识、新品种、新技术应用的能力;探索实用有效的新型培训形式,充分利用科研单位的人才、成果和技术优势,为黑豆生产提供强有力的技术支撑,为加工企业提供优质黑豆原材料。发挥北京岳氏集团宁夏天然食品有限公司的市场开拓和带动作用,加大对黑豆特色农产品的精深加工和销售龙头企业的扶持力度,促进该地区无公害黑豆高产优质高效生产。
(3)鲜食菜用大豆生产及科研现状 菜用大豆是豆科大豆属的栽培种,一年生草本植物。菜用大豆在中国俗称毛豆,特指豆荚鼓粒饱满,荚色、籽粒呈翠绿色,籽粒还没有完全成熟采青剥仁做菜用的大豆,即生理上处于R6(鼓粒盛期)至R7(初熟期)籽粒填充达到荚长的80%~90%时采收的大豆类型。在日本,因毛豆常与枝秆一同销售,故称枝豆。菜用大豆是当今被公认的无公害或少污染的安全保健食品,被誉为最美味、最富营养的绿色保健蔬菜,是深受广大消费者喜爱的高蛋白蔬菜种类,也是中国的特产之一。菜用大豆的开发利用是一个新兴的农业产业,以其较高的鲜荚产量和较短的生育期,在生产和市场中潜力巨大,具有广阔的发展前景。
随着人们健康意识的增强和对大豆保健功能认知度的不断提高,菜用大豆在美国和世界其他地区颇受消费者青睐,生产和贸易量呈现不断增加的趋势。宁夏引黄灌区鲜食菜用大豆主要以自产自销为主,自给不足,农贸市场上销售的毛豆大多数来自江苏、浙江等南方地区,鲜荚7~8元· kg-1。宁夏引黄灌区菜用大豆种植面积不大,品种单一,产量不高,品质一般,不能完全满足城乡居民对鲜食菜用大豆日益增长的需求。
近年来,国家大豆产业技术体系银川综合试验站针对菜用大豆生产及市场需求,及时开展了菜用大豆的引种、鉴定、种质创新利用及栽培技术等方面的研究,旨在筛选出适宜宁夏引黄灌区生态条件下栽培的质优、高产、抗病、广适应菜用大豆品种。赵志刚等研究人员2014年引种了分别来自江苏、浙江、辽宁等不同主栽地域的12份鲜食菜用大豆品种进行适应性试验研究,结果表明,宁夏引黄灌区地处西北内陆高纬度高海拔地区,从江苏、浙江等不同地理纬度地区引种菜用大豆,表现为生育期延长、植株增高、主茎粗壮、枝叶繁茂、营养生长旺盛。一是按照播种至采收青荚日数的长短划分均表现晚熟性。二是采摘期集中,时间较为适宜。根据生育期、农艺性状、产量、抗性及田间农艺表现等方面综合考虑,认为浙鲜9号、苏早1号、台湾292、龙海3号及晋豆39等品种在8~9月份采摘鲜荚时期适宜,产量高,口感好,商品性、抗病性好,适合在宁夏引黄灌区种植采收鲜荚加工食用。其中苏早1号、台湾292、龙海3号可以作为早熟或中早熟品种种植,提早上市;浙鲜9号、晋豆39可以作为中晚熟品种种植延迟上市。宁夏大学农学院张银霞等专家从国内鲜食大豆主产区引进的鲜食大豆品种,在宁夏引黄灌区进行试种和综合性状分析,认为从东北引进的沈鲜1号和从南方引进的引豆9701可在宁夏引黄灌区示范推广。三是鲜荚产量较高。最高产量晋豆39产鲜荚18 250.5 kg·hm-2,其次为龙海3号产鲜荚15 750 kg·hm-2、浙鲜9号产鲜荚14 751 kg·hm-2、苏早1号产鲜荚13 750 kg·hm-2、台湾292产鲜荚13 500 kg·hm-2。四是鲜籽粒百粒重大,口感好。鲜百粒重64.3~99.8g,鲜荚长5.7~7.0 cm,鲜荚宽1.3~1.6 cm,鲜百荚重213.7~343 g。口感清香或甜糯。五是可以建设成繁制种基地。适期播种不但能够采摘鲜荚弥补当地市场鲜荚供应不足的缺憾,成熟后还可以收获干籽粒种子,可以建设成为鲜食菜用大豆繁育制种基地。
2016年银川大豆综合试验站与宁夏天人和豆制品有限公司就菜用大豆的科研、生产及深加工利用情况进行了多次广泛交流,宁夏天人和豆制品有限公司准备新上鲜食菜用大豆深加工项目,目前正在积极进行项目调研论证。中卫市沙坡头区农技中心与宁夏虹桥有机食品公司合作,经过2年多茬试种,共同探索出了一套适合当地菜用大豆种植的栽培技术。
鲜食菜用大豆生产上存在的主要问题:
优质品种少。适宜当地高产优质的鲜食菜用大豆品种缺少,群众对鲜食菜用大豆认知度较低,生产上有以早熟普通大豆采摘上市冒充菜用大豆的现象。菜用大豆的品种主要属于春大豆类型,品种间生育期差异较小,上市季节货源集中,影响了价格,而且品种的抗逆性差,品质和耐贮藏性等还不能满足市场需求。
生产规模小。有部分食品加工企业进行菜用大豆深加工,但是,一方面是缺少稳定的生产基地,生产仍然以农户为主,生产规模大、集中连片种植的个体农场或专业合作社还不多见。另一方面是菜用大豆加工工艺亟须提高,菜用大豆在本地的规模发展亟须科技企业的大力支持。目前,当地菜用大豆销售还主要以农民直销和个体户贩销为主,缺乏正常供销渠道和龙头企业。
科研投入不足。缺少菜用大豆研究人员,研究课题难立项,没有经费来源。为此,要加强菜用大豆基础研究和高产、优质、抗逆、具备标准性状特征的种质创新、新品种培育及高效栽培技术研究,加强鲜食菜用大豆适应性和品质等方面的研究,科研投入不足的问题亟须解决。
栽培技术有待改进。宁夏引黄灌区鲜食菜用大豆种植多以小面积单种或套种,菜用大豆栽培技术相对落后,产量不高,缺少与优质鲜食菜用大豆品种相配套的高产高效精简栽培技术,保证稳定供应市场的高产高效配套栽培技术体系尚未形成。
发展鲜食菜用大豆建议:
开发空间大,前景广阔。菜用大豆的口味和营养含量符合现代人们的要求,从而发展迅速,潜力巨大。宁夏引黄灌区光、热、水、土资源丰富,昼夜温差大,无霜期长,得天独厚的地理环境条件非常适宜鲜食菜用大豆生产。菜用大豆生产规模将随着城乡居民对健康食品需求量的不断增大而逐步扩大,伴随着国内外市场的开拓,鲜食大豆生产将得到进一步发展,产业化前景广阔。
调结构,提供了市场机遇。菜用大豆的开发利用是一个新兴的农业产业,已逐步成为中国东南沿海地区重要的农业支柱产业。菜用大豆与收获干籽大豆相比,菜用大豆具有营养价值高、栽培季节短、供应周期长、市场潜力大、易形成产业化和规模化栽培、有利于后茬作物生长、经济效益和营养价值高等优点。种植业结构调整,为菜用大豆生产提供了市场机遇。
产业体系提供了技术支撑。科研部门应广泛征集国内外优质菜用大豆品种资源,采取多种途径加速育种进程,选育耐低温、耐储运、采摘期长、生育期不同的菜用大豆品种。选育标准为干籽粒百粒重30 g以上,鲜荚皮长5.24~5.98 cm,鲜粒百粒重60.79~70.55 g,标准荚(两粒荚以上的荚)少于340个· kg-1的品种。
引进技术,提高科技含量。引进南方已经成熟的菜用大豆机械化采收及冷藏技术,栽培技术关键是不落荚、不伤荚、不裂荚,保证质量冷藏加工,节本增效。注重把产业化发展转移到依靠科技进步和提高种植户能力的轨道上来,利用科技增加产量和改善品质。同时在新品种引进、选择和配套栽培技术以及产后加工速冻、保鲜储运等方面加强技术研究。
加强名、优、新、特菜用大豆品种的引进和改良力度。从国内外鲜食大豆种质资源中进一步发掘适宜宁夏引黄灌区生态类型区域种植的优质、高产、出口型菜用大豆品种,最大限度地满足具有地方特色的鲜食大豆加工和当地居民生活的需求。
3.大豆研究进展及科研成果
宁夏农林科学院农作物研究所于1972年开始进行大豆引种试验研究。在此之前,主要种植农家品种,地方品种。1988年宁夏选育了首个自育春大豆新品种宁豆1号,1994年选育了春大豆新品种宁豆2号,之后,选育并审定了宁豆3号、宁豆4号、宁豆5号、宁豆6号、宁豆7号等春大豆新品种,引进并审定了晋豆19、承豆6号、晋豆23(又名汾豆50)、晋遗30、邯豆3号、邯豆7号等春播大豆品种。宁夏种植的春大豆品种一般株高100~110 cm,百粒重18~24g,生育期135~140 d,产量2 700~3 750 kg·hm-2。引进的夏播复种大豆品种生育期85~90 d,一般株高50~60 cm,百粒重15~18g,产量1 500~2 250 kg·hm-2。如:垦豆25号、垦丰7号、垦丰8号、垦丰18等以及合丰、黑河系列等早熟大豆品种。随着大豆新品种、新技术的推广普及,宁夏种植的春大豆品种得到了4~5次全面更替,地方品种以及农家品种逐步淘汰,大豆品种性状不断得到了改良,产量以及品质逐步提高。
宁夏农作物品种审定委员会审定通过的高产优质春大豆品种主要有:宁豆1号、宁豆2号、宁豆3号、宁豆4号、宁豆5号、宁豆6号、宁豆7号、晋豆19、承豆6号、晋豆23、晋遗30、邯豆3号、邯豆7号等。目前,生产上广泛种植的春大豆品种主要有宁豆5号、宁豆6号、宁豆7号、中黄30、晋豆19、承豆6号等品种,夏播复种早熟大豆品种有:垦豆25号、垦丰7号、垦丰8号、垦丰18等以及合丰、黑河等系列品种。生产上主要的大豆种植模式有:春播单种大豆、小麦套玉米间种大豆、小麦套种大豆、枸杞幼树套种大豆、西瓜套种大豆、经果幼林套种大豆、玉米间作大豆等多种种植方式。根据宁夏大豆生产发展特点制定并经由宁夏回族自治区质量标准技术监督局颁布实施了4项地方标准。
(1)大豆种质资源研究 野生大豆资源研究。野生大豆与大豆是近缘种,是一种营养价值很高的药用兼食用型食品,适应能力强,有着较强的抗逆性和繁殖能力,发展前景极为广阔。1979—1980年科研人员对宁夏野生大豆分布情况进行了调查研究。发现野生大豆主要分布在宁夏引黄灌区11县(市)及其毗邻的贺兰山洪积扇小沟和浅山地带,宁夏南部山区尚未发现野生大豆资源。宁夏野生大豆资源丰富,经研究确认全区野生大豆资源基本分为三种生态类型,即灌区一般生态型、中宁草桥生态型和贺兰山土坑生态型。半野生大豆分贺兰山土坑、中宁草桥和陶乐半野生大豆等三种类型。野生大豆缠绕力强、抗逆性强,主根明显,根部着生有球状根瘤菌,直径2 ~4 mm,有效根瘤菌色粉红,一般每株有根瘤菌10~20个,百粒重1.5 ~1.8 g。据分析测定,野生大豆蛋白质含量平均38.3%,脂肪含量平均15.6%。半野生大豆蛋白质含量平均37.4%,脂肪含量平均19.3%。1981—1982年在人工栽培条件下观测,野生大豆的分枝数、单株结荚数均高于栽培大豆,半野生大豆的单株结荚数和单株产量显著高于栽培大豆和野生大豆。
贺兰山野生大豆主要在贺兰山东坡汝萁沟口,海拔约1150 m的水渠边、大水沟护林点旁分布有数十株野生种;石嘴山河滨工业区生态环境现状介绍中提到,在麻黄沟一带也有野生大豆的分布;几年前,贺兰山护林员在插旗口护林点旁人工种植了一些采自野生种的野生大豆种子,由于有充足的水源,管理得当,现仍生长良好。保护整个贺兰山地区野生大豆资源,同时基于它的多种经济价值,实现经济、社会、生态效益的三结合意义深远。贺兰山野生大豆种源扩大是一项长期的任务,需要各方人士的共同努力。
栽培大豆资源研究。宁夏大豆科研人员对大豆种质资源进行搜集保存、创新、利用研究,截至2019年共搜集到大豆品种资源3 000余份,研究发现宁夏的大豆资源主要有黑大豆、黄大豆、双色大豆、褐色大豆、青大豆等5种类型。黑大豆中又有大黑豆(百粒重14~18 g)、小黑豆(百粒重12 g以下)、圆圆黑豆(百粒重20 g左右)等三种类型。黑大豆的产量略低于黄大豆,生长习性多以无限结荚习性为主,蔓生或半蔓生。在此之前,农业生产上种植的大豆品种主要是以黄大豆和黑豆等地方品种为主,抗逆性差、品质差,产量低。
1988年宁夏科研人员采用系统选育方法成功培育出宁夏第一个春大豆品种宁豆1号,1995年、1998年大豆课题组科研人员采用系统选育方法先后育成了宁豆3号、宁豆4号新品种,2003年选育审定了宁豆5号春大豆新品种,之后,又选育审定了宁豆6号、宁豆7号以及多个新品系。2008以来通过田间观察试验,鉴定筛选出了一批具有大粒或长花序或高蛋白等优良性状的种质资源,为大豆育种提供了一批可利用的优良亲本资源。2018年和2019年国家大豆产业技术体系银川综合试验站团队选育并通过审定大豆新品种宁豆6号和宁京豆7号,宁黄135和宁黄129已完成宁夏大豆区域试验程序待审,目前尚有宁黄LD222等10余份批高产优质大豆新品系正在进行区域试验。
(2)品种丰产性不断提高 新品种一般表现丰产性好、适应性广,比原有推广品种增产5~10%,有的品种甚至增产更多。随着宁豆1号、宁豆2号、宁豆3号、宁豆4号、宁豆5号、宁豆6号、宁豆7号自育春大豆品种选育成功和陆续引进审定的新大豆品种的示范推广普及,宁夏大豆单产大幅度上升,完全替代了早期的地方品种、农家品种,大豆产量也由原来的450~600 kg·hm-2提高到了750~3 000 kg·hm-2,小面积最高产量突破了4 500 kg·hm-2。大豆蛋白质、脂肪含量也明显增加,品质性状得到明显到改善。
(3)栽培技术逐渐完善和成熟 1972—1973年科研人员根据银川灌区农民有小麦套种大豆的习惯,从黑龙江合江地区引进黑河3号、黑河101、克霜等早熟大豆品种,进行小青稞收获后夏播复种,首次复种成功,大豆平均产量1 316 kg·hm-2。20世纪80年代从陕西引入了榆林大豆、鹅卵大豆,试验示范大豆单种一般产量2 250~3 000 kg·hm-2。麦田套种一般产量300~600 kg·hm-2,高产在750 kg·hm-2以上。夏播复种品种经品种比较试验,筛选出了黑河系列及合丰25、合丰26、九丰3号、垦豆25等成熟期适中,大豆产量一般在1 500~2 700 kg·hm-2的优良新品种。
1988年以来生产上种植的大豆品种,主要是宁夏自育的春大豆品种以及经过宁夏回族自治区品种委员会审定的引进品种。大豆栽培品种已逐步替代了地方品种、农家品种,克服了地方品种蔓生倒伏,不抗病、成熟期裂荚的缺点,大豆品质和产量也有了大幅度的提高。单种大豆依据不同品种的特征、特性,采用行距50 cm左右,株距8~15 cm,播深3~4 cm,尤其是对种植密度进行了重大调整,将先前666.7m2大豆密度2万~3万株,调整为1.2万株左右;套种方式主要有小麦套种玉米间种大豆、小麦套种大豆、胡麻套种大豆、向日葵套种大豆、经果林套种大豆、西瓜套种大豆等多种,规范的间套种方式给大豆留下了足够的生长发育空间,既有利于主要作物的生产发育又有利于大豆的生长,对大豆的中耕、除草、防治病、虫、草害,提高大豆品质和产量方面起到了积极促进作用,同时也增加了大豆的种植面积。随着宁夏农业耕作制度改革,春麦和冬小麦收获后夏播复种大豆,促使夏播复种大豆面积有所增加。宁夏大豆种植面积常年达3.3万~4.5万 hm2,1993年面积较大,总产量达到3 200万~3 700万 kg。2019年罗瑞萍等选育的宁黄LD222在宁夏引黄灌区进行高产示范,经专家现场实打实收,测得产量4 978.5 kg·hm-2,首次创造了宁夏春大豆高产纪录。
4.生产上存在的主要问题及应对措施
影响大豆产量的因素主要是土壤肥力水平的差异、栽培管理粗放、生产上一般不施肥、不防治病虫草害,优良品种利用率低等,尽管如此,大豆生产中产量的提高仍然有很大的生产潜力,通过宣传和推广高产优质新品种及其配套高产栽培技术,良种良法配套,规范栽培技术模式,及时防治病虫草害、合理施肥,提高田间管理水平,加强农技推广人员和农户的技术培训等,可实现宁夏大豆稳产、高产、超高产的生产目标。
加强大豆科研人员的队伍建设。从事大豆科研方面的研究人员少,科研力量薄弱。基层示范市县农技服务部门更是缺乏从事大豆相关研究的技术力量,虽然每年国家大豆产业技术体系银川综合试验站举办各种类型的技术培训班从事大豆技术培训,但是基层市县农技服务部门技术人员,人少事多应接不暇。
提高对大豆品种的认知度。农民对大豆品种的认知度不清,以至于夏播大豆春天播种,大豆早熟,产量较低;单种和套种大豆都选择相同的品种种植,导致大豆不能高产高效;夏播复种大豆播种偏晚,密度偏大或偏小,大豆产量较低。
提高大豆地力水平。春播单种大豆的地块多是边角地、生荒地、河滩地,肥力条件差,地力水平低,田间管理粗放;间作套种的大豆,地力条件好,排灌方便,但是大豆作为次要或附带作物种植,田间管理粗放、栽培管理技术措施落实不到位。
加强大豆生产试验与大田生产衔接。大豆生产大面积采用的是间套种模式,而大豆生产试验示范是在大豆单种环境条件下完成的。审定的大豆品种在间套种条件下种植,适应性差、产量较低。据试验研究,同一品种在不同种植模式下,产量表现不一致。宁夏冬小麦面积逐年增加,而夏播复种大豆没有设置本区区域试验及生产示范,以至于多年来宁夏的夏播复种大豆品种不能依法示范推广,限制了夏播复种大豆生产的发展。
提高大豆生产机械化水平。大豆播种及收获机械除了国有农场外,农村大豆精量播种机械很少或没有机械。大豆播种基本上是靠人工开沟播种,播种深浅不一致,播种量偏大,播种质量难以保证。大豆收获晾晒后脱粒,基本上采取机械碾压,大豆品质下降,直接影响了大豆的商品价格。
5.发展宁夏大豆产业的对策及建议
从改善食物结构,增加优质蛋白质供应,提高人民群众健康水平的战略高度,从发展市场经济,建立优质高效农业,增加农民收入等方面,再次认识大豆生产的重要地位以及大豆在国民经济中的重要作用,把发展大豆生产列入高效农业的议事日程,进一步加强引导促进大豆产业发展,把大豆生产作为增加农民收入的重要途径之一来重视。
进一步挖掘大豆种质资源潜力。大豆优良品种的选育,有赖于优异的大豆种质资源,这是大豆育种工作取得突破性成就的必备条件。因此,应该进一步搜集、整理对高产或超高产育种有突出意义的大豆种质资源,为大豆高产育种、高品质育种的突破提供必备的基础条件。加强引进、发掘和创新大豆种质资源。优异的种质资源,是育种工作取得突破性进展的物质基础。因此,应在现有研究的基础上,对搜集来的种质资源进行鉴定、挖掘、创新、利用研究。有目的地利用有性杂交或其他育种技术方法创造优良的中间材料,进一步拓宽遗传基础,为大豆育种科研服务。保证大豆种性稳定,加快原种基地建设。建立大豆原原种繁育基地,通过试验示范优质大豆新品种并配以不同的高产栽培模式,扩大原原种及原种繁育规模,带动良种标准化生产,推动优质大豆的生产发展,提高宁夏大豆的品质、增强竞争力,最终实现农业增效、农民增收。
组织大豆高产攻关协作。培育大豆优良品种,研究综合丰产栽培技术规范,研制大豆生产配套农机具,研究大豆加工综合利用,开展大豆优质和专用型高产品种的选育。大豆新品种选育应以优质、高产、抗病为主要选育目标。选育生育期135 d左右,植株直立生长,主茎发达抗倒伏,节间短、结荚多而匀,抗病虫,耐密植,666.7 m2种植密度1.5万株左右,发挥大豆的群体优势,达到提高大豆产量的目的。其次,选育植株高度适宜、分枝多、抗倒伏、结荚多,666.7 m2种植密度1.2万株左右,发挥单株产量优势,提高大豆产量。
加强高产超高产及专用大豆新品种的培育力度,以高产为目标进一步探索新的栽培技术。针对宁夏引黄灌区优质专用大豆品种较少的现状,科研育种单位应加强大豆高产、超高产技术攻关与示范,进一步对已经成熟的高产栽培技术集成组装配套。优质和专用品种是适应商品经济发展的需要,大豆蛋白质含量和脂肪含量高低与生态自然条件有一定关系,与不断地定向培育选择也有密切关系。因此,大豆品质育种方面,要考虑宁夏的农业生态特点,又要考虑人民生活、加工的需要,开展相应的研究工作。根据宁夏及国内市场对大豆品质的要求,引进、培育综合性状优良、适宜于宁夏单种、间作、套种、复种易于推广种植的高产、稳产、高蛋白和鲜食型大豆品种,引进、培育的高产及超高产品种产量达到3 750~4 500 kg·hm-2,高蛋白质品种粗蛋白质含量达到45%左右,鲜食毛豆(速冻毛豆)品种口感好,商品外观优良并达到无公害绿色食品的要求,产量潜力大,稳产性好,以便更好地为大豆生产服务。
建立以大豆为主的不同作物之间的轮作制度。宁夏灌区大豆单种,间作、套种、复种方式多样,土壤质地有壤土、沙土、黄河淤积滩地、淡灰钙土,土壤肥力水平高低不一,想要大豆稳产、高产、达到超高产目标,必须要努力做好栽培技术集成的组装配套。根据大豆的生理特性及其所需要的生态环境和土壤条件,研究制定无公害大豆、优质高产大豆及超高产大豆的高产栽培技术规程和管理技术规程,把优良品种、水肥运筹管理技术、病虫害综合防治技术、化学调控技术等栽培技术集成优化组装配套,实现大豆良种良法配套和无公害、优质、高产、高效生产。提高大豆良种的普及率和更换率,充分发挥大豆优良品种在生产中的核心作用。加大对大豆良种配套栽培技术的研发和推广工作的支持力度,建立以优良品种为载体、配套栽培技术为保障、技术培训为手段的高产优质大豆生产技术支撑体系。在加工方面,要加强对大豆加工技术的研究和新产品的研发力度,完善传统豆制品加工工艺,实现传统豆制品的标准化生产,发展新兴豆制品加工,开发大豆保健食品。
开展大豆绿色生产。实现大豆优质高产必须有技术作保障,大豆绿色生产离不开优越的自然条件和科学施肥技术及无公害防治技术,使优质大豆品种蛋白质和脂肪含量达标、商品性好、无农药、化肥残留少,为实现大豆优质高效技术研究与示范创造先决条件。充分利用宁夏平原的自然优势和大豆生产优势开发绿色大豆食品;科学施肥,测土配方施肥;推广无公害化技术。开发生产绿色无公害大豆,以规模化、专业化和标准化为目标,“打绿色牌、走特色路”。加快大豆绿色食品原料基地建设,保证大豆高产高效示范种植面积。进行绿色特色食品集约开发,围绕“菜篮子”扩大菜用大豆种植面积,充分利用日光温室生产绿色大豆芽菜,搞好有机大豆蔬菜产业带的开发建设。
发展间作套种大豆,扩大种植面积。发展小麦、玉米、马铃薯及经果幼树等作物间作大豆,稻区发展田埂豆、幼龄果园间作大豆,增加大豆总产和整体效益。加速现有科技成果的推广应用,依靠科学技术和管理方法,增加投入,是实现大豆高产高效的有效途径。
提高大豆生产的比较效益。由于受耕地面积和轮作等客观条件的制约,宁夏大豆种植面积不可能大幅度扩大;而从全国大豆单产与美国、巴西等世界大豆主产国单产水平以及世界大豆平均单产水平的差距(1997年中国大豆产量为1 545 kg·hm-2,美国、巴西产量2 400 kg·hm-2,全世界平均单产水平1 950 kg·hm-2)看,提高宁夏大豆单产水平有潜力可挖。依据宁夏各市县的自然条件和栽培技术水平,选择适合当地间作、套种、复种的大豆品种。其次,加强小型农机具的研制和普及的力度,抓好大豆生产过程中优种精量播种、保苗、防治病虫害、化学除草等各环节技术的推广服务工作,提高单位面积产量。把大豆列入政府直接补贴的范围,加大支持力度,从根本上改变大豆比较效益偏低的局面。
推广示范优质高产高效栽培技术。首先解决好“大豆是养地作物可以不施肥、不需要管理”的观念。掌握种植密度,因地制宜,因品种制宜,不能什么品种都一播了之;按照技术要求保证密度,保证基本苗,过密过稀都将影响大豆产量和百粒重;加强水肥管理,夏播复种大豆抢时早播,苗后花前及时浇水。磷钾肥作基肥一次施入,氮肥2/3做基肥、1/3可在大豆花荚期视大豆长势情况结合灌水酌情进行追施;喷施烯效唑进行化控防倒伏,及时防治大豆病虫害;大豆收获的适期应在种子进入黄熟末期至完熟初期收获。人工收获大豆最好趁早晨露水未干时进行,以防豆荚炸裂减少损失。
加快科研成果转化力度。科技成果转化为现实生产力,是科技工作的出发点和落脚点。充分发挥科研院所在科技领域的主力军作用,推动科技成果产业化、商品化,培育科技型企业。健全科技成果推广的信息网络,理顺科技成果流通渠道,为生产第一线源源不断地提供最新的科技信息。总之,要有组织、有计划地将先进、成熟、适用的科技成果推向经济建设的主战场,为全区经济发展做出了积极的贡献。