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甘薯育种与甘薯产业发展

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甘薯育种与甘薯产业发展

甘薯育种与甘薯产业发展马代夫、李洪民、李秀英、谢逸平、李强(江苏徐州甘薯研究中心,徐州,221121)摘要甘薯育种与甘薯产业的发展密切相关。本文讨论了我国甘薯产业的发展和甘薯育种的发展概况,提出服务于甘薯产业发展的甘薯育种的方向。我国甘薯栽培面积分为三个阶段,五十年代至改革开放前种植面积较大,1978年至1985年面积下降较快,此后一直较为稳定。甘薯单产则由于新品种、新技术的推广逐年提高,已由五十年代初期7T/HA提高到20T/HA,相当于世界单产平均水平的140%。甘薯的消费也由作为粮食和饲料,成为重要的工业和食品加工业原料,并逐步向效益型经济作物转变,更有成为新型能源作物的趋势。不同薯区甘薯产业的发展不同,北方薯区以淀粉加工业为主,长江中下游薯区主要作为饲料,南方薯区的食品加工业有很大的发展空间。我国甘薯育种取得了巨大成就,甘薯品种呈现出多元化、专用性,为甘薯产业的发展提供了坚实的基础;育成品种的产量水平、抗病能力以及综合性状等均在国际上居于领先地位,引起世界的瞩目。甘薯育种目标总的趋势是产量始终是重要的指标,优质的要求逐渐提高,抗病性由单抗到多抗,用途由兼用到专用。根据我国高产品种较多适合产业化发展的专用特色品种较少的状况,笔者提出“十一五”期间甘薯育种最重要的方向仍为抗病高淀粉型品种,此类品种可用于淀粉加工、燃料乙醇生产等;其次为食用和加工用的营养型品种、提取色素用的特殊品种以及蔬菜用品种等。要实现甘薯育种的突破要调整育种目标,改变组织形式,强化育种材料的丰富和技术方法的改进,建立育种家与企业家互动的机制。甘薯育种和甘薯产业的发展都必须依赖国家政策的调整,加大对甘薯科研投入。关键词甘薯;育种;品种;产业发展BREEDINGANDDEVELOPMENTOFCOMMERCIALIZATIONOFSWEETPOTATOMADAIFULIHONGMINLIXIUYINGXIEYIPINGLIQIANGXUZHOUSWEETPOTATORESEARCHCENTER,XUZHOU,JIANGSU221121ABSTRACTSWEETPOTATOBREEDINGISHIGHLYASSOCIATEDWITHDEVELOPMENTOFCOMMERCIALIZATIONOFTHISCROPTHEGENERALSITUATIONOFDEVELOPMENTOFSWEETPOTATOBREEDINGANDCOMMERCIALIZATIONINCHINAWASDISCUSSED,ANDTRENDOFSWEETPOTATOBREEDINGSUITABLEFORCOMMERCIALIZATIONOFTHISCROPTHECHANGEOFPRODUCTIONAREASFORM1950SCOULDBEDIVIDEDINTOTHREESTAGES,ASHIGHANDSTABLEFROM1950STOLATEOF1970S,QUICKDECLINEINPERIODFROM1978TO1985,ANDSTABLEAFTER1985THEUNITYIELDOFSWEETPOTATOINCREASEDYEARBYYEARCONSIDERINGOFRELEASEOFNEWVARIETIESANDNEWCULTIVATIONTECHNOLOGIES,THEUNITYIELDINCREASEDFROM7T/HAIN1950STO20T/HA,ANDHIGHERBY40OVERTHEGLOBALAVERAGETHETRADITIONALCONSUMPTIONOFSWEETPOTATOWEREASFOODANDFEED,BUTMOREANDMOREHAVEBEENUSEDASRAWMATERIALSOFINDUSTRIESANDFOODPROCESSING,ANDGRADUALLYTURNTOACASHCROPINTENDENCY,SWEETPOTATOWILLBECOMEANIMPORTANTNEWTYPEENERGYCROPTHEDOMINANTUSAGEOFSWEETPOTATOVARIEDWITHPRODUCTIONDISTRICTS,ASSTARCHPROCESSINGINNORTHCHINA,FEEDINMIDDLETOLOWREACHESOFYANGTZERIVER,ANDFOODPROCESSINGINSOUTHCHINAGREATACHIEVEMENTSHAVEBEENOBTAINEDINSWEETPOTATOBREEDINGINCHINA,ANDMOREANDMORESPECIALUSEVARIETIESHAVEBEENRELEASED,ANDCANMEETTHEDEMANDSOFCOMMERCIALIZATIONTHEYIELDLEVEL,DISEASERESISTANCEANDCOMPREHENSIVETRAITSOFDEVELOPEDVARIETIESKEEPAHEADINTHEWORLDTHEPRIORITYOFBREEDINGTARGETSSHOULDBEASHIGHYIELD,GOODQUALITY,RESISTANCETOMOREDISEASES,SPECIALUSE,ETCCONSIDERINGOFTHECURRENTSITUATIONOFMOREDEVELOPEDVARIETIESBELONGTOHIGHYIELD,ANDLESSSPECIALUSEVARIETIESAREAVAILABLEFORMULTIUSEINCOMMERCIALLZATION,ITISRECOMMENDEDTHATBREEDINGFORHIGHSTARCHANDDISEASERESISTANCESHOULDBEHIGHPRIORITYINPERIODOFYEAR20062010,ANDTHESEVARIETIESCANBEUSEDFORSTARCHEXTRACTIONANDFUELETHANOLPRODUCTION,OTHERIMPORTANTDEMANDSAREHIGHNUTRITIONSUITABLEFORFOODPROCESSING,HIGHPIGMENTSCONTENTANDVEGETABLEUSE,ETCFORACHIEVINGGREATPROGRESSONSWEETPOTATOBREEDING,ITISNEEDEDTOREARRANGETHEBREEDINGTARGETS,REORGANIZETHECOOPERATION,EXTENDTHEGENETICBACKGROUNDANDIMPROVETHEBREEDINGTECHNOLOGY,ANDTOESTABLISHSTRONGCOOPERATIONBETWEENBREEDERSANDPRODUCERSSWEETPOTATOBREEDINGANDCOMMERCIALIZATIONSTRONGLYRELYONIMPROVEMENTOFGOVERNMENTPOLICYANDHIGHFINANCIALINPUTKEYWORDSSWEETPOTATOBREEDINGVRAIETYDEVELOPMENTOFCOMMERCIALIZATION我国加入WTO以后,甘薯是最有竞争力的作物之一。甘薯对人体的防癌、抗癌等保健作用,早被国内外研究证实。众多的科学家认为甘薯是21世纪人类最理想的食物。甘薯茎尖被称为蔬菜“皇后”,优质红心食用甘薯、紫色甘薯除具有一般甘薯的防癌、抗癌等保健作用外,富含胡萝卜素、花青素,能消除人体内的有害物质,增加人体抵抗力,是天然的长寿食品。甘薯单位面积的能量的产值显著高于一般作物,是理想的替代能源原料。甘薯具有广阔的开发利用前景,甘薯的开发离不开专用型品种的选育。一、我国甘薯产业的发展概况1、甘薯生产世界上甘薯现年栽插面积约900万公顷,与其它作物的种植分布显著不同,90%以上的栽插面积集中在发展中国家。一般而论,发达国家随着社会经济的发展,农业结构的调整,栽培面积多呈下降趋势;发展中国家则由于巨大的粮食需求压力栽培面积相对稳定,个别国中国与世界甘薯单产比较UNITYIELDOFSWEETPOTATOINCHINAANDWORLD0246810121416182022616467707376798285889194970003年份YEAR19612004单产T/HAUNITYIELD中国世界中国甘薯种植面积PRODUCTIONAREASOFSWEETPOTATOINCHINA2000年595万HA1985年612万HA1978年964万HA4006008001000120061636567697173757779818385878991939597990103年份YEAR19612004面积(万公顷)AREA0000HA家有上升的趋势。我国是世界上甘薯的主产国,现常年甘薯种植面积在550万公顷左右,占世界总面积的60左右。21世纪以来我国甘薯单产稳定在每公顷为20吨以上,相当于世界甘薯单产的14倍。鲜薯总产为106亿吨,相当于世界总产的85左右。我国甘薯栽培面积过去五十年代以来发生了很大的变化,这种变化直接与国民经济发展和政策调整有关。50年代初以来,由于政局稳定,社会人口增加,为满足社会人口急增加的粮食需求,甘薯作为高产、适应性广的作物种植,种植面积逐年扩大,部份地区薯农因粮食折算实惠,扩种甘薯得到农民支持;栽培面积在改革开放前一直稳定在900万公顷左右;改革开放后由于推行农村生产责任制而产生的巨大政策威力,粮食供需矛盾减弱,加上人民生活水平的提高,食物结构有所改善,甘薯面积开始逐年下降,八十年代下降较快,1978年至1985年甘薯面积下降较快,年递减率达到628;此后相当长一段时间(19861999)因甘薯加工技术的发展,薯农收益有所提高,甘薯面积相当稳定,一直稳定在600万公顷。甘薯单产则由于新品种、新技术的推广逐年提高,70年代未已由解放初的每公顷7吨左右提到每公顷13吨,单产几乎增加1倍;80年代产量则一直稳定在每公顷18吨左右,近年来一直稳定在20吨/公顷,图2可以看出中国甘薯生产单产的水平与世界水平相比差距逐年加大,现相当于世界单产平均水平的140%,其中有政策的因素,更有育种者育成优秀品种的因素。据中国农业年报报道,甘薯种植面积较大的省(市)有四川、河南、山东、安徽、重庆等。2、甘薯的消费甘薯在过去曾是作为粮食和饲料的主要来源,河南、山东等地都曾有过“一季甘薯半年粮”的历史,人们消费的形式几乎全部为食用薯块,茎叶的消费以饲用和充饥为目的。改革开放以来,甘薯消费的主要形式是加工比重上升,直接食用比率下降。加工最主要的产品仍为淀粉、酒精,淀粉加工的次产品主要为粉丝,近年来国民对甘薯的保健作用非常重视,鲜食用、叶菜用比例有所增加,鲜食甘薯对市场需求的拉动集中表现在城镇郊区甘薯的发展。当前我国许多省区把甘薯作为农业产业结构调整中的优势作物,甘薯正逐步向效益型经济作物转变,加工和饲用的比例不断提高。随着我国石油消费的日益增加,石油进口量与日剧增,天然油气紧缺,甘薯作为新型能源作物呈现出良好的势头。专家认为甘薯作为一种新型能源作物应当得到重视,利用甘薯生产燃料乙醇添加在传统石油燃料中除能缓解能源紧张的局面外,还将大幅度减轻环境污染。“白(甘)薯的价值终于开始显现出来。白(甘)薯生产国和石油生产国一样成为操纵世界经济的日子已经为期不远了”3、甘薯产业的发展我国甘薯产业的发展情况不同薯区有所不同。北方薯区以淀粉加工业发展最为迅猛,如山东省平阴县年种植甘薯10万亩左右,平均亩产2500公斤以上,单价在036元/KG,其主要模式是联户加工厂,一般加工能力为50万KG左右,年加工量超过当地生产量。当地农民反映产品质量是产业化发展中必须坚持的,平阴县多属个体联户经营,由于淀粉市场上甘薯淀粉比玉米淀粉价格高,市场上经常出现甘薯淀粉混入玉米淀粉的现象,因而造成淀粉滞销;他们认为甘薯是一经济效益较高的作物,一般种植小麦、玉米每亩纯收入约500元,种植甘薯约800元,城镇郊区种植鲜食用甘薯收益每可达2000余元。江苏省东海县是甘薯产业化搞的比较好的县,该县常年种植甘薯20-25万亩,全县建有4个大型淀粉加工厂,多为中韩合资或韩国独资,年加工淀粉能力为6万吨,主要是出口韩国干淀粉,可消化10万亩的甘薯,余下的鲜甘薯多被联户或家庭作坊式的加工厂消化。历史上将甘薯切干再出售或晒干后再加工的习惯已完全被鲜薯加工取代。按正常年份计算每亩甘薯产量为2500KG左右,种植甘薯每亩收入在800元左右,扣除成本200元,纯收入可达600元,经济效益高于玉米、大豆等大田作物。安徽泗县全县共种植甘薯35万亩,主要集中在大路口、小粱、草庙等乡缜,甘薯已成为主导产业。以大路口乡为例,全乡76万亩耕地,甘薯种面积达6万亩,70加工成淀粉出售,全乡有淀粉、粉丝加工一条龙的个体加工厂100多个,甘薯产业的收入占种植业收入的90,占农业总收入的40,同时甘薯产业的发展带动了养殖业的发展。南阳市多为丘陵山区,全市200万亩甘薯主要服务于天冠集团生产燃料乙醇原料。长江中下游薯区甘薯主要作为饲料,近年来开始重视淀粉加工业的发展。四川、重庆两省(市)对甘薯生产比较重视,四川省已开始着手开展甘薯作为燃料乙醇作物的研究,开始“燃料乙醇原料栽培体系”项目的前期调研立项。绵阳市农科所还与著名的民营企业光友集团联合建立“高淀粉红苕基地”。重庆市还提出空闲季节种植甘薯有利于水土保持。湖北省甘薯生产有从丘陵向平原发展的趋势,新建的加工企业也较多,新成立的武汉瑞丰农副产品公司计划达到日产200吨冷冻鲜甘薯的生产规模,产品全部出口日本。湖南省甘薯产业的发展方向主要为淀粉加工,生产粉丝和方便粉丝,彩色食用薯市场需求量不断增加。江西甘薯产业没有很好的开发,甘薯加工多为作坊式,没有大的企业,技术含量低,效益较低。浙江省2000年后甘薯面积有所下降,丘陵山区相对稳定,薯林套作有一定的规模,幼年林套作甘薯有利于水土保持,成年林套种可增加收入。产业发展的重点为加工技术的升级现代化,功能性食品的开发,鲜食甘薯市场的开发前景较大。甘薯在江苏曾经是最重要的作物,苏北地区淀粉加工仍是主要的目的,苏南作为保健食品,城市对甘薯的消费在增长。南方薯区甘薯的食品加工业有很大的发展空间,连城县现年种植甘薯10万亩以上,亩产2500~3000公斤。几乎全部加工后出售,年产值20亿元左右,一直为本县的支柱产业。其产业化模式,主要是分散种植,大户收购加工,公司集中包装销售。其产品主要是价格优势,其质量、包装等级等方面均需做较大的改进,方能适应国内外消费者的需求。据了解日本国内每年约从国外进口5万吨加工薯干,而现在连城红心薯干尚难达至其质量标准。福建已注册成立一家大型企业集团,即超大集团,超大集团和连城县政府合作共注入资金5000万元,引进日本生产线,生产出口甘薯脯,并与连城合作共同建立无公害生产基地。南方薯区的福建在甘薯产业化方面存在一定的优势,传统产品升组换代,对外贸易渠道畅通,新产品新用途市场较大。如紫色薯价格昂贵,菜用甘薯已形成市场。连城县材坊乡,1995年种植甘薯2500亩,2002年已发展到135万亩,60的土地种甘薯,70的农户搞加工,甘薯创造的产值占工农业总产值的68。目前存在着品种退化、专用品种少、烘烤水平低、产品档次低、附加值不高等弱点,难以进入国际市场。甘薯品种对产业化发展的重要性,如产品对品种要求严格,薯肉色深的加工成薯脯不受欢迎,在影响薯脯贮藏的品种、土质、加工方法等因子中,品种更重要。二、甘薯育种的发展1、甘薯育种的成就50年代初期,中国甘薯生产上主要种植日本冲绳百号,美国南瑞苕以及一些地方农家种。50年代中叶,随着营养丰富、适应性广的北京553育成并投入生产应用,一大批自育品种投入使用,据不完全统计,在生产上发挥较大效益的品种有60余个,其中影响较大的品种有川薯27、宁薯1号、新种花、丰收白、新大紫、遗67-8、潮薯1号、青农2号、烟薯1号等。尽管上述品种有一定栽培面积,在粮食产量的提高上作出了贡献,但冲绳百号仍占良种推广的统治地位。七十年代末,江苏徐州甘薯研究中心育成了著名的抗病高产甘薯新品种徐薯18,该品种较冲绳百号鲜薯增产397%,薯干增产553%以上,而且适应性广,抗病力强,综合性状好,因而得以迅速普及推广,现种植面积仍在130公顷以上,累计推广达28亿亩,1982年获国家发明一等奖。80年代以来国家项目启动,组织了高淀粉高产抗病的新品种选育,育成高淀粉品种淮薯3号、烟薯3号、浙薯1号和胜南以及兼用种徐77-6、鲁薯1号、郑红4号等。上述品种“六五”结束时种植面积已超过16万亩,“七五”期间种植面积累计为133公顷。“八五”期间甘薯育种向专用型方向发展,先后育成高淀粉品种遗306、绵粉一号、苏薯2号、苏薯3号、皖197等;食用品种冀薯3号、苏薯1号、浙薯2号、京薯1号等;饲用品种广薯62、农大22等;兼用型品种南薯88、福薯87、湘薯75-55、鲁薯3号、豫薯4号等;上述品种“七五”计划实施期间就已推广应用150万公顷,“八五”期间推广利用累计560万公顷。南薯88因其产量高,适应性广,综合性状好而大面积推广,年最高种植面积达160万公顷以上,荣获国家科技进步一等奖。遗306推广面积应用累计达153万公顷,荣获中国科学院科技进步一等奖。“八五”期间参加育种攻关单位,通过协同攻关,共同努力,共育成省级以上审定的品种21个,其中兼用种15个,食用、食品加工用品种6个。兼用种包括豫薯6号、皖薯3号、渝薯34、瑞薯1号、福薯26、鲁薯6号等,食用种徐薯43-14、苏薯4号、广薯111等。“八五”育成的甘薯新品种累计推广133万公顷,其中豫薯6号、皖薯3号推广面积较大,分别荣获河南省、安徽省政府科技进步一等奖。国家“九五”攻关计划实施后,育种改为指导性计划,育种指导性目标仍强调专用型,据不完全统计全国育成46个品种通过省级以上审定,其中仅四川省审定的就有14个品种。渝苏303适应范围广,先后有四川、江苏、江西等省审定。高产鲜食品种苏薯8号、高产抗病兼用品种苏薯7号、优质食用品种岩薯5号、超高产品种豫薯10号、高产兼用品种南薯99等品种获得省级科技进步奖。据农业部种子总站统计中国甘薯良种推广面积绝大多数为中国自育品种,自育品种的产量水平、抗病能力以及综合性状等均在国际上居于领先地位,引起世界的瞩目。“十五”以来新的种子法颁布实施,国家将甘薯列为非主要农作物,因审定作物品种的名额限制除福建、四川两省外多数省份对甘薯品种不再进行审定,极大的影响了甘薯育种和甘薯产业的发展。在全国农业技术推广服务中心的大力支持下,2002年组建了国家甘薯鉴定委员会,先后有24个甘薯品种通过过国家鉴定,其中未通过省级审定直接通过国家鉴定的品种有16个,表现突出的品种有高淀粉型品种冀薯98、徐薯22、商薯19、烟薯20号,优质食用型徐薯23、龙薯1号,紫肉食用型济薯18、广紫薯1号和叶菜用型福薯76。甘薯品种呈现出多元化、专用性,为甘薯产业的发展提供了坚实的基础。近年来,甘薯育种单位根据甘薯产业发展的要求,更加重视品种干物率的提高和专用性,以10年来(共计五轮)国家北方大区区试参试品种表现分析得知,甘薯育种已不再片面追求产量,1994至1999年育成品种鲜薯产量平均增产10以上,薯干产量增加不足3,与对照相比薯块干率下降了两个百分点;2000年以来育成品种鲜薯产量平均增产5,而薯干产量平均增加10以上,与对照相比薯块干率提高了近两个百分点。“十五”期间育成品种还具有种类多,专用性强的特点,育成品种包括高淀粉型,多抗型,紫色薯肉食用型和叶菜用型。需要特别指出的是,“十五”以来我国甘薯育种取得了较大成就,为社会创造了巨大效益,但由于甘薯种薯的经营利润非常低,种薯产业培育极其困难,育种家难以得到应有的回报,国家应给足够的支持。表2北方区试参试品种的平均表现TABLE2PERFORMANCEOFVARIETIESINNORTHCHINAREGIONALTRIAL年度(轮)YEARROUND鲜薯产量FRESHROOTYIELD薯干产量DRYROOTYIELD对照鲜薯产量FRESHROOTYIELDOFCK对照薯干产量DRYROOTYIELDOFCK鲜薯较对照增产FRESHROOTYIELDINCREASEOVERCK薯干较对照增产DRYROOTYIELDINCREASEOVERCK平均干率AVERAGEDRYMATTERCONTENT对照平均干率AVERAGEDRYMATTERCONTENTOFCK干率提高DRYMATTERCONTENTINCREASE(KG/6667M2)()百分点POINTS1994~1995164754643155124535621238281829241051996~19972048751101806551101341000249428293341998~19992072058931832755321306653284430181742000~2001223016738212726137484979302128851362002~20031792553651704347055181403299327612322甘薯育种目标的改变甘薯育种目标是随着国民经济的发展、市场的需求以及人民生活的需要而逐步转变的。70年代前我国甘薯生产的重要目的在多数地区是为解决人民的粮食短缺问题,因而育种目标的主攻方向集中为高产,产量的高低是恒量品种好坏最重要的指标;高干品种虽因口粮折算问题倍受群众欢迎,但终因政策导向和当时的高干品种鲜薯产量较低而未能普及。70年代末至80年代初,甘薯育种主要目标为高产抗病,部分科研单位提出优质的概念。1983年甘薯改良列入国家攻关计划,组织高淀粉、高产、抗病品种的选育。1985~1990年国家育种目标向专用型多样化发展,具体指标为工业原料用品种要求薯块光滑整齐,薯肉洁白,淀粉含量春薯要求25%,夏薯20%以上,淀粉产量增产10%以上,鲜薯产量与当地推广种相当;饲用品种要求茎叶再生能力强,干茎叶粗蛋白含量15%以上,生物总产增产10%以上;育成品种至少抗当地一种主要病害。1990~1995年国家育种目标进一步向优质倾斜,工业原料用高淀粉品种的选育未列入国家计划,优质高效食品加工用品种的选育除“七五”目标要求外,规定每100克鲜薯胡萝卜素含量3毫克以上,鲜薯产量比当地主栽食用种增产10%以上,抗一种或兼抗当地主要病害。高产稳产抗病的兼用型甘薯品种选育要求结薯整齐集中,肉色白至黄,上薯率80%左右,干物率在黄淮流域不低于27%,南方薯区不低于25%,鲜薯产量比对照种增产10%以上,抗一种或兼抗当地重要病害。国家“九五”攻关计划实施后,育种改为指导性计划,国家制定的育种指导性目标仍强调专用型,其主要产量指标基本同“八五”目标,食用品种胡萝卜素含量由每100克鲜薯3毫克提高到5毫克,抗病性状提出兼抗当地主要病害和病毒病。根据农业生产形势的发展,甘薯在干旱、丘陵山区更为重要,因而提出抗旱品种的选育。我国甘薯育种目标总的趋势是产量一直是重要的指标,优质的要求逐渐提高,抗病性由单抗到多抗,用途由兼用到专用。由于中国甘薯栽培面积大,区域广,生态区各不相同,地区经济发展亦不平衡,除国家育种目标外,各地亦有一些独特的要求,如南方较偏重于优质,四川等省饲用也是重要的用途因而地上部产量高低也作为主要经济指标。抗病性状要求的抗病种类和抗性水平亦不相同。3、“十五”甘薯的育种目标“十五”国家将甘薯育种列入国家高科技计划,全部为后补助品种,其目标导向为淀粉加工用新品种育成品种淀粉产量较徐薯18(或南薯88)高12%以上,淀粉率超过徐薯18两个百分点或南薯88三个百分点以上,鲜薯亩产超过2200公斤(大区区试平均),淀粉品质好,糖化慢,高抗(兼抗)当地主要病害茎线虫病、根腐病、薯瘟病、蔓割病耐病毒,北方薯区强调抗茎线虫病,长江中下游和南方薯区强调抗薯瘟病。高抗茎线虫病的品种,淀粉率高于徐薯18,淀粉产量不低于徐薯18原种。优质食用型新品种育成品种可溶性糖含量5以上,肉色黄至桔红,干物率25以上(大区区试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