中美大豆对比:亩产差距多大?泗洪发现的野生大豆,揭开种质秘密

大豆是起源于中国的古老作物,具有重要的食用、油料以及饲料加工价值。20世纪60年代之前,我国占据世界大豆第一国的位置,种质优势突出,堪称大豆的“资源储备库”。

放眼全球,世界大豆的格局可谓“成也种质,败也种质”,谁获得了性状最优良、抗性最好、产量最高的大豆基因,谁就掌握了大豆市场的话语权——美国就是最典型的受益国。据统计,2021年美国大豆总产量达1.14亿吨,总产值273.9亿美元,转基因大豆的效益不言而喻。

江苏泗洪发现野生大豆,价值有多高?

大豆育种不只有转基因一条出路,种间杂交同样是可靠的方法,而且后者更安全。近日,江苏泗洪发现的野生大豆引发关注,它的价值就体现在种质资源上。

野生大豆(左)和栽培大豆(右)

野生大豆属于国家二级保护野生植物,专家评价其价值“堪比雪莲”。这并非夸张的说法,野生大豆非常稀有,濒危程度高,被列为了国家首批重点保护的野生植物。此次在泗洪县临淮镇发现的野生大豆多达600多㎡,规模极其罕见,堪称天然的“资源宝库”。

大豆为豆科大豆属植物,该属只包含两个物种:一是栽培大豆,二是一年生的野生大豆。栽培大豆我们都认识,那么野生大豆又该如何分辨呢?

在外观上,野生大豆草叶修长,顶部尖,茎秆细,爬藤能力强,荚果小,成熟时易出现炸荚现象。有意思的是,其种皮并不是黄色而是黑色,个头小而轻盈,百粒重一般不到3克。

野生大豆(左)和栽培大豆(右)

相比之下,人工栽培的大豆则更加壮实,主茎发达,秆强抗倒,叶面宽大,种皮为黄色。栽培大豆是人工选育的产物,豆粒饱满圆润,百粒重约20克左右。

上世纪八九十年代,农村地区经常能见到成片的野生大豆。但这种豆类产量低,栽培价值不高,往往被农户当作野草根除;再加上人类活动轨迹增多,除草剂等农药大范围使用,导致野生的大豆资源不断减少,以至于成为了稀有的濒危物种。

泗洪发现野生大豆,不仅罕见,而且价值也不可估量!第一,栽培大豆和野生大豆不存在生殖隔离,二者可以正常杂交,而且后代可育。第二,野生大豆抗病能力强,基因多样性高,株型保留了原始特点。第三,野生大豆对栽培大豆具有基因改良作用,定向杂交可加快育种进程,有利于我国培育出高产、高抗性的大豆新品种。

第四,自然杂交的品种属于常规品种食用和饲用都更加安全、健康,这是转基因品种所不具备的优势。

中美大豆对比:差距有多大?

大豆是美国的第二大农作物,其产量仅次于玉米,经济价值高。作为大豆生产强国,美国大豆的总产、种植面积均位于世界前列,从引种扎根到迅速发展,这两大指标均呈现出明显的增长态势。

例如:1924年,美国大豆的总产量仅为13.46万吨,2019年时飙升到9666.87万吨,增加了717倍;种植面积也从63万公顷增加到3079万公顷,增加了47倍。由简单计算可知,美国大豆的亩产量在近百年里提高了14倍

美国大豆的亩产量究竟有多高?根据2021年的统计数据,美国大豆种植面积约3500万公顷,平均单产约为3.3吨/公顷,换算成亩产量就是440斤

正常年份,美国大豆的亩产量为400~500斤,这也是美国近年来大豆生产的平均表现。2015~2019年,平均亩产量为443斤,高产年份能达到470斤以上,例如:在2018年,平均亩产就达到了476斤。

抛开平均单产看最高,这一数据可达1500斤以上。2019年,乔治亚州的一个大豆农场测出了1706斤的超高亩量,打破了世界纪录。高产成绩的取得既非偶然,也非个例,像伊利诺伊州、爱荷华州和明尼苏达州等都是强势的传统产区,亩产1000斤以上的成绩并不少见。

相比之下,我国的大豆单产明显更低,常年维持在200~300斤之间。据国家统计局统计,2021年我国大豆总产量为1640万吨,播种面积840万公顷,平均亩产量为260斤。当然,我国也有局部的高产成绩,比如:山东德州实测亩产683斤,河北石家庄629斤,新疆石河子907斤,均高于全国平均水平,但和美国相比仍有一定的差距。

美国大豆的高产原因是什么?

美国大豆的高产与多种因素有关,既有自然因素,又有人为因素,但最重要的还是种质因素。

首先,美国的环境适宜大豆的生长。美国中部属于大陆性气候,东部属于亚热带和温带气候,夏季平均气温只有21~27℃,而大豆最适宜的生长温度区间则是20~25℃。美国的“大豆带”靠近河流湖泊,水源充沛,气候优良,光照充足,为大豆的稳产打下了基础。

其次,土壤、地形条件优越。美国的“大豆带”地势平坦,以中央平原为主要地形,土壤有机质含量高达3~6%。广阔的平原便于展开机械化作业,平翻、深耕、播种、收获等全程实现了机械化;全国开展的大豆高产竞赛也提高了种植户的积极性,优质良种和先进的种植经验得以推广,促进了种植技术的进步。

美国大豆高产竞赛优势田块和普通田块产量比较

最后,高产的成绩和转基因种子密切相关。美国第一个转基因大豆品种为GTS40-3-2,于1996年推广上市,此后便一路高涨,种植规模不断增多。到了2020年,美国转基因大豆的占比已达到94%,病虫害、杂草已不再是高产的威胁,单位产量提升明显。

美国的转基因大豆试验田

相比于普通大豆,转基因大豆具有耐除草剂、抗虫、抗逆等多种优良特性,增产效果显著。举个例子:杂草是大豆生产中主要的危害因子,可导致减产10%~20%,科学家将抗除草剂基因转入大豆,培育出新品种,再配套使用特定的除草剂,就能高效杀灭杂草而不伤害大豆,以此提高产量。

据不完全统计,从1994年~2018年,孟山都公司共过审了16个转基因大豆品种,MON89788、MON87708等都是典型的代表品种。一些特殊品种还具有多种复合性状,比如MON87701×MON89788,该品种的大豆转入了cry1Ac和CP4-epsps基因,具有抗鳞翅目害虫、耐草甘膦的双重特性。

总结

美国大豆的亩产量在400~500斤,最高可达1700多斤;中国大豆的平均亩产则为200~300斤,最高达900多斤。中美两国都是大豆的主产国,我国种植天然大豆,美国则种植转基因大豆,生产特点大不相同。

江苏野生大豆的发现丰富了我国大豆的种质资源,具有重要的科研和应用价值。美国能凭借一粒大豆改变世界格局,我国能否借助600平的野生大豆扳回一局?专家能否像研制杂交水稻一样,培育出我国的超级大豆?现实充满了各种可能性,我们拭目以待。

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页面更新:2024-03-01

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