中国食用豆产业和种业发展现状与未来展望

2021-03-09 00:52陈红霖田静朱振东张耀文陈巧敏周素梅王丽侠刘玉皎何玉华尹凤祥魏淑红程须珍
中国农业科学 2021年3期
关键词:绿豆种业种质

陈红霖,田静,朱振东,张耀文,陈巧敏,周素梅,王丽侠,刘玉皎,何玉华,尹凤祥,魏淑红,程须珍

中国食用豆产业和种业发展现状与未来展望

陈红霖1,田静2,朱振东1,张耀文3,陈巧敏4,周素梅5,王丽侠1,刘玉皎6,何玉华7,尹凤祥8,魏淑红9,程须珍1

1中国农业科学院作物科学研究所,北京 100081;2河北省农林科学院粮油作物研究所,石家庄 050035;3山西省农业科学院作物科学研究所,太原 030031;4农业农村部南京农业机械化研究所,南京 210014;5中国农业科学院农产品加工研究所,北京 100193;6青海大学农林科学院,西宁 810016;7云南省农业科学院粮食作物研究所,昆明 650205;8吉林省白城市农业科学院,吉林白城 137000;9黑龙江省农业科学院作物育种研究所,哈尔滨 150086

食用豆在中国粮食组成、人类健康、土壤改良中占有重要地位,尤其是在贫困地区作为蛋白质的主要来源。随着食用豆基因组相继被破译,推动了食用豆分子遗传基础和分子育种研究。国家食用豆产业技术体系成立以来,育成了一批高产、优质、抗病虫、耐逆、适宜机械化收获的食用豆新品种,集成了一批适合不同产区的栽培技术,病虫害绿色防控技术的研发与应用取得了良好的防治效果,生产机械与技术研究初显成效,产后加工技术提升与产品创新研究促进产业提质增效。随着食用豆新品种新技术的示范与推广,食用豆总产和单产水平显著提高,特别是在过去十年内蚕豆、豌豆由干籽粒生产转变为鲜食菜用生产,食用豆种植面积提高了21.1%,单产提高了3.9%,总产提高了36.8%。随着食用豆产业规模不断扩大,越来越多的食用豆种被列为国家农产品地理标志产品,正在形成一批农业企业品牌。在食用豆产业的带动下,品种权保护与转让数量逐渐增多,食用豆种业开始起步发展。随着人们健康意识的提高,国内外市场需求快速上升,国家乡村振兴战略的实施和农业供给侧结构性改革的推进,大力培育壮大贫困地区特色优势产业,给食用豆生产和种业带来了新的机遇;但是中国食用豆生产和种业也面临生产成本较高、生产效率低、科研平台建设有待加强、缺乏突破性大品种、品种权保护力度不够等诸多挑战。本文在总结中国食用豆产业和种业的现状与问题的基础上,讨论了其未来的发展方向。

食用豆;产业;种业;现状;展望

食用豆是除大豆、花生以外,以收获干鲜籽粒为主的各种豆科作物,是世界三大粮食作物之一。全球最主要的食用豆生产国包括印度、加拿大和中国等。中国是世界上种植食用豆种类最多的国家,也是世界食用豆生产和出口大国。食用豆抗旱耐瘠,易于栽培管理,并具有共生固氮能力,是禾谷类、薯类、棉花、幼龄果树等作物间作套种的适宜作物和良好前茬,也是良好的填闲和救灾作物[1]。食用豆在中国粮食组成和人类生活中占有重要地位,尤其在贫困地区,是蛋白质的主要来源[2]。食用豆主要种植在东北、华北、西北、西南等生态和经济条件较差的干旱和半干旱地区[3]。然而,由于食用豆种植分散、生产规模小、现代种业体系还未形成。食用豆在中国粮食生产中所占比重较小,约占粮食种植面积的2%,占粮食产量的0.5%左右,但是,由于其极强的生产适应性、独特的营养价值、良好的保健功效、有效的固氮养地功能等特征,符合“一控、二减、三基本”要求,是因地制宜发展和恢复粮豆轮作种植制度、发展有机旱作农业的理想作物,在解决老少边穷地区粮食安全、保障偏远地区农牧民增收致富、改善广大居民膳食结构、保护农业多样性,特别是在促进种植业结构调整等方面发挥着不可或缺的重要作用。目前,营养健康型豆类的多元化消费成为食用豆产业发展的新目标,有力推动着小宗粮豆的产业发展,食用豆产业发展前景广阔。

近年来,随着农业供给侧结构性改革、玉米非优势产区的调减等,食用豆产业区域布局优化,种植面积和产量有所增长,规模化经营水平得到提升。另外,随着人们健康意识的提高,国内外市场需求快速上升,带动了食用豆种业的发展[4]。乡村振兴战略和农业供给侧结构性改革给食用豆种业带来了新的机遇,对食用豆种业的发展也提出了新要求、新任务和新目标。本文旨在回顾中国食用豆产业与种业发展现状、经验成效、问题与挑战,分析国内外食用豆产业与种业的发展趋势,最后提出未来中国食用豆产业与种业发展思路和目标任务,为科研、产业和政府有关部门提供借鉴参考。

1 中国食用豆产业和种业发展现状与成效

1.1 中国食用豆产业发展现状与成效

1.1.1 种植面积和总产大幅增加 2010年种植干籽粒类食用豆面积280.0万hm2,总产量400万t。2018年发展到345.2万hm2,总产量550万t(表1)。2018年鲜食蚕豆、豌豆的发展使中国食用豆种植面积达到520.6万hm2,总产量达1 977.4万t。蚕豆、豌豆生产在过去10年内发生了明显变化,主要是由干籽粒生产转变为鲜食菜用生产。根据FAO数据统计,中国近5年豌豆常年平均生产面积约88.2万hm2,其中,鲜食菜用豌豆生产面积约49.2万hm2,占比达到55.8%。另外,随着一批食用豆新品种新技术的示范与推广,干籽粒类食用豆单产水平显著提高,从2009年1 350 kg·hm-2,提高到2018年1 594.2 kg·hm-2,增产幅度为18.1%。

表1 2009—2018年中国食用豆种植面积和产量

数据来源于联合国粮农组织(FAO)和国家食用豆产业技术体系统计

The data presented comes from Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) and the National Food Legumes Industrial Technology System

1.1.2 高效栽培技术助推食用豆提质增产 长期以来,食用豆一般以人工撒播方式种植,存在栽培方式粗放、良种浪费严重、播种质量差、严重影响产量等问题。为此,食用豆体系栽培与土肥岗位依托体系育成的新品种,优化并改良了传统的栽培模式,根据中国不同食用豆产区的耕作制度和品种特点,研究集成了适于在华北、华东、华中等地利用的间作套种、麦后复播、抗旱节水、冬闲田利用和机械化生产等适应不同种植模式的高产高效及安全生产技术,为不同地区、不同耕作制度下食用豆可持续发展找到适宜之路:(1)高寒地区旱地绿豆/普通菜豆(芸豆)/蚕豆地膜覆盖栽培技术,与传统条播或穴播相比,地膜覆盖可以进行机械化双行精量穴播,提高了播种效率,抑制了杂草生长,减轻病害,增加产量、减少劳动力成本等作用。(2)蚕豆稻茬免耕直播规模化栽培技术,与传统蚕豆稻茬免耕种植随手点豆相比,蚕豆稻茬免耕直播规模化栽培技术种植密度均匀,蚕豆出苗行距整齐,后期田间管理方便,单株产量高,有效荚多,收获籽粒商品性较好,播种量较小。一方面减少土壤耕作成本,充公利用稻后土壤富余水分和养分免耕直接播种保证出苗。另一方面前作稻秆可以就地覆盖还田,能及时种植缓解茬口矛盾。(3)芸豆高台大垄密植机械化栽培技术,与传统种植方式相比,高台大垄密植技术提高了芸豆品种的抗涝和抗旱性,通风透光良好,预防病害发生效果显著,稳产性突出,增加群体数量来获得高产,降低成本,减少环境污染。(4)绿豆-玉米间作套种栽培技术,与传统栽培相比,绿豆、玉米间作套种丰产栽培技术充分利用了玉米的边行优势与绿豆的耐荫特性,解决了绿豆生产与主粮作物争地矛盾,提高了田间覆盖率,通过绿豆的覆盖控制了玉米行间杂草,减少了除草剂的使用量。利用绿豆改良土壤,将用地养地结合起来。(5)麦茬免耕复播绿豆栽培技术,与传统绿豆种植方式相比,小麦收获后复播绿豆不仅投资少、见效快、效益高,提高了土壤肥力,而且预防根腐病、茎腐病的发生。(6)旱地鲜食豌豆免耕套作高效生产技术,与传统栽培相比,该技术一方面有效利用烟草、玉米等前茬作物生产后土壤富余水分和养分,采用免耕直接播种保证出苗;另一方面利用烟草、玉米的秸秆辅助豌豆攀爬克服了豌豆茎秆软、易倒伏等问题,解决了豌豆生产中因倒伏引起产量低、产品品质不高、病虫害易发高发等问题。该技术将单位土地面积的效益最大化并降低生产成本,缓解农业生产环境压力。研究集成新品种在不同种植模式下的高产高效栽培及安全生产技术,扩大了食用豆的种植范围,提高了产量,有效解决了食用豆的生产技术落后问题,在推动农业提质增效、促进农民增产增收方面发挥了重要作用。

1.1.3 重要病虫害绿色防控助推食用豆产品质量安全 由于食用豆种类多,病虫害复杂多样,绝大多数病原或害虫不明确,抗性品种缺乏。为此食用豆体系病虫害防控岗位对25个全国食用豆主产省份的食用豆类病虫害进行系统调查研究,在国内外首次发现和鉴定多种食用豆新病虫害,如首次查明了危害中国食用豆的豆象种类、分布区域、危害与寄主情况,明确了不同区域、不同豆类主要病害和虫害,明确了一些重要病虫害发生规律[5]。开展了利用抗病品种、农业措施、生态调控、生物防治等综合防治研究。研制出豆象田间和仓储物理、化学、生物防控技术,形成技术规程,经在示范县示范,取得很好的豆象防控效果,经济和生态效益明显。研制的绿豆尾孢菌叶斑病、蚕豆赤斑病、豌豆白粉病、菜豆普通细菌性疫病、食用豆病毒病和豆荚螟绿色防控及关键技术等,经示范应用,获得到良好的经济和社会效益。食用豆重要病虫害绿色防控促使中国食用豆病虫害防治从盲目乱治到有的放矢综合治理的转变,极大地提高了食用豆病虫害防治水平。绿色防控技术减少了化学农药的使用,改善了农田生态环境,提高了质量,增加了经济促进了。

1.1.4 生产机械与技术研究初显成效 由于食用豆的生长习性、种植区域、种植模式的差异影响了其机械化生产水平,也制约了食用豆产业的持续高效健康发展。为此,食用豆体系机械化岗位开展了高效机械化生产技术与装备研究[6]。研制出蚕豆精量播种机、麦后免耕播种的绿豆/小豆播种机、适宜干旱冷凉地区的绿豆/小豆覆膜打孔播种一体机、适宜丘陵山区的勺舀式蚕豆精量播种机、适宜小面积播种的小型手推式播种机、适宜丘陵山区及大规模种植的双行自走式割晒机、单行自走式割晒机、背负式轻简型割晒机,及可调速食用豆专用脱粒机等分段收获机具,已小批量试制,并在内蒙古自治区、湖北省和山西省等地应用;研发出全喂入式蚕豆、绿豆联合收割机,解决了割台易堵、物料输送破碎和脱粒清选含杂率高等问题,机收破碎率、含杂率、损失率满足生产要求,大幅提高了食用豆生产效率,降低了生产成本。

1.1.5 功能挖掘和产后加工促进产业延伸和提质增效 食用豆营养丰富,具有药食同源功效。食用豆体系质量安全与营养品质评价岗位针对预防现代“文明病”的营养需求,对绿豆、小豆、芸豆、蚕豆等潜在的新型功能活性及内在功能因子开展了大量研究,诸如抗氧化、抗炎、降血糖、降血脂、提高免疫力、抑菌、抗病毒、抗癌等功能。获得的功能因子在食品、保健品加工方面发展潜力巨大[7-8]。明确了绿豆的清热解暑功能因子——牡荆素和异牡荆素;小豆的降血糖功能因子——α-糖苷酶抑制剂,并为此研发了绿豆清热解暑产品、小豆降血糖产品红小豆纤维饼干、杂豆面条、速溶豌豆全粉、红小豆全粉等新型速食产品。其次,针对传统食用豆加工中存在的资源浪费和环保问题,开展了节水节能和产品提质增效技术的改造研究。如在红豆豆沙生产中,改进传统豆沙去皮、洗沙的生产技术和装备,引进了湿法超微粉碎机、隔膜压滤脱水机、旋转闪蒸干燥机等新型装备,节水减排40%以上,出品率提高了20%,获得了生产成本低、膳食纤维和蛋白质含量高、用途更广泛的豆沙全粉新产品。改进了传统蜜豆的浸渍糖液体浓缩技术,利用双对流技术进行低温真空浓缩,提高了糖液浓缩过程中的水分蒸发速率和蜜渍效率,且避免了因超过糖熔点而出现的焦化现象,提高了蜜渍豆的产品质量,糖液也可以重复利用,提高了产品质量,降低了企业的生产成本。此外,在新型营养产品开发方面,引进了国外降血压功能因子——γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)富集技术,并充分利用体系的品种资源优势,开展了食用豆品种加工适宜性的筛选和富集工艺优化,开发了GABA绿豆、小豆、芸豆等系列新产品,并在国内食用豆加工企业转化应用。利用挤压膨化技术对红小豆进行功能改性,通过优化挤压膨化参数,获得辅助降血糖和血脂功能的改性红小豆粉。产后加工科技创新工作在助力企业技术升级、产品更新、企业增效等方面发挥了积极作用,与行业内小微型、中小型乃至大型龙头企业,包括河北故城三豆产销专业合作社、宁夏九洋杂粮科技开发、湖南浏阳河农业产业集团、内蒙古呼伦贝尔农垦集团等均有较好的合作模式,参与了企业的项目可行性论证、设备采购、生产线建设、技术培训、标准制订、质量管理等工作。企业不仅获得了产业链延伸的增值效益,还带动了当地的食用豆种植、农民增收和产业扶贫工作。浏阳河农业产业集团被全国工商联和国务院扶贫办认定为“武陵山片区产业扶贫重点联系企业”。

1.1.6 优质新品种助农业企业创品牌增效益 充分发挥区域生境优势,以优质专用食用豆品种生产优质原料,形成区域特色的食用豆品牌效应,促成地方农业企业独立品牌建立,如“乌蒙山宝,毕节珍好”商标的农特产品,“明光绿豆”“阳原鹦哥绿豆”“威宁芸豆”“岢岚红芸豆”“湟源马牙蚕豆”“互助蚕豆”“湟中蚕豆”等多个入选国家地理标志产品保护,对促进区域农业产业化结构调整,推进农业产业化进程,增强农村经济发展后劲,带动高寒山区农民群众增收致富奔小康奠定了基础。通过与公司对接引入云豆1183和云豆绿心4号,创建了“彝家蚕豆”为品牌的膨化食品系列,帮助小微企业发展壮大,增加了企业市场竞争力。与浏阳河集团合作研发打造出“神豆”“神洲杂粮”知名品牌。“神洲杂粮”系列产品获绿色食品A级产品、中国中部(湖南)国际农博会金奖,陆续推出五谷冲调粉、红豆薏米饮等新产品,为企业战略发展增添了新生力量。

1.2 中国食用豆种业发展现状与成效

1.2.1 种质资源保护、优异种质鉴定和发掘取得新进展 农作物种质资源保护项目对中国食用豆种质资源发展起到了关键性作用,尤其在国家食用豆产业技术体系的持续稳定支持下,中国食用豆种质资源保护、优异种质鉴定和发掘及基础性研究取得突破性进展。据不完全统计,十年来,中国新收集引进鉴定国内外种质资源3 500余份,入国家种质库保存1 153份;目前,国家种质库收集保存编目入库的有7 067份绿豆、5 780份小豆、5 760份普通菜豆、6 766份蚕豆、6 508份豌豆和3 953份豇豆种质资源,对其中大多数种质资源进行了主要农艺性状鉴定,编入《中国食用豆种质资源目录》,并对部分种质进行了品质分析、抗逆性鉴定、遗传多样性分析以及重要农艺性状基因挖掘等。系统评价3万多份食用豆种质资源,构建了绿豆[9-10]、小豆[11-12]、蚕豆[13-14]、豌豆[15-16]、普通菜豆[17]和豇豆[18]等核心种质,并开展了绿豆[19]、小豆[20]、蚕豆[21]、豌豆[22]、普通菜豆[23]和豇豆[24]的遗传多样性研究,基本理清了各豆种种质资源的群体结构。通过大规模田间鉴定和室内鉴定,发掘出一批具有特殊利用价值的优异种质,包括抗豆象、抗叶斑病、抗根腐病、抗细菌性疫病绿豆;抗豆象、抗丝核菌根腐病、抗白粉病、抗炭腐病小豆;抗赤斑病蚕豆;抗白粉病、抗枯萎病豌豆;抗镰孢菌枯萎病、抗炭疽病普通菜豆等。其中,抗豆象绿豆,抗叶斑病绿豆等在中国食用豆种质资源中尚属首次。

1.2.2 功能基因发掘平台的构建推动原始创新能力持续提高 随着基因组学的发展,普通菜豆[25]、绿豆[26]、小豆[27]、豇豆[28]和豌豆[29]的基因组相继被破译,食用豆基因挖掘及分子标记辅助育种等研究取得了一定的进展,缩短了与大作物的差距。目前,已定位和克隆了绿豆抗豆象[30]、绿豆抗白粉病[31]、普通菜豆抗炭疽病Co-1[32]、绿豆抗旱及耐盐[33]和普通菜豆耐盐[34]等基因或QTL位点,并挖掘出种质资源中蕴含的大量优异等位基因,如豌豆抗白粉病[35]、绿豆抗豆象[36]等。构建了精细的普通菜豆单倍型图谱,采用全基因组关联分析,在普通菜豆中鉴定出了与产量、花期、籽粒特性、抗病性等主要农艺性状紧密相关的遗传位点[37]。基因组和单倍型图谱的相继完成为食用豆的基因发掘与遗传改良研究提供了大量的表型数据和基因型数据,将推动食用豆全基因组选择育种的发展。

1.2.3 育种创新取得突破性进展 为了明确不同食用豆种间的杂交亲和性,开展了豇豆属食用豆远缘杂交育种。通过杂交、幼胚拯救、利用桥梁亲本、分子标记辅助选择等途径,转移多个优异基因、聚合多项优异性状、提高抗性水平等育种与种质创新技术,提高了育种效率和育种水平[38]。通过幼胚拯救技术获得了小豆/饭豆的高代分离群体,鉴定出高抗豆象小豆材料。利用桥梁亲本琉球豇豆实现了小豆和饭豆遗传物质的融合。通过远缘杂交获得了绿豆和黑吉豆杂交后代。开发了与抗豆象基因紧密连锁的分子标记,利用此标记可以对抗豆象后代材料在苗期进行选择,既免除了大量费时费力的抗豆象鉴定工作,又可对育种材料进行早代选择,并对目标基因进行精准的逐代跟踪。另外,绿豆[39]和豌豆[40]等辐射诱变育种与创新技术也取得了较大进展,筛选出一批高产、抗病、耐寒、柱头外露等突变体。

1.2.4 品种权保护与品种登记工作成效显著 十年来,以传统手段为主,现代育种技术为辅,培育通过省级及以上品种管理部门审(鉴)定的食用豆新品种205个。其中,国家鉴定品种31个,包括绿豆5个、小豆11个、蚕豆3个、豌豆6个、芸豆2个、豇豆4个。另外,中绿16号、冀绿7号、冀绿9号、中红6号、冀红15号、青海13号、云豆470、云豌1号等20多个新品种获得新品种保护权。自2017年起,蚕豆、豌豆实行了品种登记制度,截止到2019年底共登记豌豆品种128个,其中,国家食用豆产业技术体系建设平台育成品种11个;登记蚕豆品种68个,其中,国家食用豆产业技术体系项目平台育成品种13个。

1.3 中国食用豆生产和种业面临的机遇与挑战

1.3.1 中国食用豆生产和种业发展机遇分析 在生产与消费方面,随着中国农业生产方式转变,绿色生态农业是现代农业的标志和象征,为适度增加食用豆作物种植面积创造了发展空间。《中国食物与营养发展纲要(2021—2035年)》,鼓励居民改善营养结构,多吃五谷杂粮,随着生活水平和消费水平的提高,对植物蛋白和健康食物的新需求带动了食用豆生产与消费持续增长,已成为许多国家农业生产和居民饮食结构的重要组成部分,食用豆人均消费量呈逐年増长趋势。消费增长为扩大生产提供了需求保障,扩大生产为种业发展提供了可能。在国际贸易方面,食用豆国际贸易持续高速发展,食用豆国际贸易量在世界粮食总产量占比远高于大宗粮食。在国家政策方面,以供给侧结构性改革为主线,不断优化产业和品种结构,食用豆生产向绿色生态安全高效方向发展,构建科学合理的轮作体系提供了政策保障。同时,提出农业的“芯片”是种业,为发展食用豆种业提供了政策保障。此外,国家启动了《中国农村扶贫开发纲要(2011—2020年)》,要求大力培育壮大贫困地区特色优势产业,加强贫困地区生态建设和环境保护。贫困地区是中国食用豆生产的主要区域,国家加大扶贫开发力度将为食用豆产业的发展创造良好条件[41]。

1.3.2 中国食用豆生产与种业面临的挑战分析 以调结构和转方式为重点的农业供给侧结构性改革持续推进是食用豆生产面临的挑战,对食用豆专用品种、规模化种植、专业化生产和标准化经营提出了新的要求。随着经济全球化,种业国际化是大势所趋。培育一批突破性优良品种,壮大一批有国际竞争力的种子企业是发展现代种业的核心任务[41]。中国食用豆产业发展面临的最大挑战是如何适应现代农业的适度规模化经营,降低生产成本,提高生产效率,提升种植业的经济效益和种业企业的国际竞争力。目前,中国非主要农作物品种登记名录中食用豆作物仅有蚕豆和豌豆进入名录。其次,食用豆种业体系不健全,包括种子经营企业数量少,总体规模小,行业集中度、专业化水平较低。原良种基地缺乏、种业加工能力明显不足。另外,生产方式和种业利润制约食用豆种业发展。种业生产成本高、效率低,利润空间小,种子企业是制约食用豆产业和种业的关键。

2 食用豆产业发展趋势

2.1 国际食用豆生产与种业发展现状与形势分析

中国是食用豆生产和出口大国,多年来一直是净出口状态。但自2013年以来,中国食用豆开始呈现贸易数量逆差、贸易额顺差格局,出口贸易形势日渐严峻[42]。中国食用豆生产机械化程度低、需人工采收及脱粒,成本较高,出口价格不断提高,导致食用豆国际市场竞争力不断下降。欧洲、美国、加拿大、澳大利亚等发达国家在蚕豆、豌豆等冷季食用豆类种业都走在世界的前列,种子培育体系基本都是商业化育种模式。这种模式一般由育种目标决策、种质资源利用、育种技术研发、生物信息处理、田间测试评价、生产与市场反馈等模块组成。育种目标决策由少数具备丰富育种经验的育种家组成。育种技术研发已走向分子标记辅助定向选择,如针对豌豆白粉病等重要性状,法国、加拿大等国家实现了精准的分子育种;食用豆品种的田间评价主要是对育成品种进行田间综合表现和区域性重要病虫害进行测试,以评估其推广价值。生产和市场反馈主要针对特定推广区域对适合目标区域生产和市场的品种进行生产方面系统评估。从种子信息的发布、生产环节涉及到的品种选择、种子处理、根瘤菌接种、病虫草防控、收获、储藏、销售、市场信息等都有专门的协会定期发布年度报告或生产指南指导生产和经营。加拿大、澳大利亚、日本等国家针对普通菜豆、豌豆、蚕豆、小豆等食用豆类的农协组织很完善,种业发展持续稳定[43]。如日本的小豆研究水平和生产水平较高,优良品种普及率也较高,是世界上小豆的第二大主产国。在日本,小豆育成品种实行道(县)登记制,对有应用价值和推广面积大的优良品种实行奖励制度,并实行品种权保护政策,育成的品种交给农协组织进行原种繁殖生产,农协再委托农户进行良种生产,由农协回收,再分发和销售给农民。

2.2 未来食用豆生产与种业发展趋势研判

随着国家生态农业发展战略的实施、国内外市场需求的增加以及种植制度、种植结构的调整,将对食用豆种业的发展带来机遇和挑战。一是生态农业发展和种植制度改革的需要。用养结合的种植制度和耕作制度是实现农业生态绿色发展的必由之路。在走生产发展、生活富裕、生态宜居的“三生”协调发展的道路上,要求优化调整目前的种养业结构。食用豆类具有生物固氮的作用,化肥、农药使用量低,在生态农业发展中将起着重要作用。二是食用豆产业发展是乡村振兴的重要抓手。中国食用豆种植区域主要分布在干旱贫瘠的贫困山区和欠发达农业区,食用豆成为乡村振兴战略实施的必然选择。三是生产方式的转变促进种业的发展。食用豆新品种逐步实现了全程机械化生产,结束了种植效率低、劳动强度大、投入多、收益小的历史。为实现规模化、标准化、机械化种植,要求食用豆种业要建立规模化、标准化的种子生产基地,建立大规模的种子加工、分装、储存等设备,从而促进食用豆种子企业的发展。四是食用豆在农业绿色生态发展中将发挥重要作用。食用豆抗旱、耐瘠薄,而且具有根瘤固氮能力,对于土壤改良和重金属污染修复起着重要作用,是禾本科作物的理想前茬作物。食用豆适合与玉米、谷子、高粱、向日葵、红薯等作物间作、轮作等,在农业绿色生态发展中将发挥重要作用。五是豌豆、绿豆等进口量逐年增加,对食用豆种业发展提出更高要求。近10年来,豌豆、绿豆商品进口量逐年增加,特别是2013、2016年豌豆进口量均突破100万t,其主因是国外豌豆机械化、标准化、规模化水平高,产品成本低。因此,低成本的机械化高效生产将会越来越受到人们的重视,这将对中国食用豆种业生产提出更高的要求。机械化精量播种对种子的纯度、净度和发芽率都提出了更高的质量要求,适合机械化高效生产对品种的株型、抗倒伏等特性提出更高标准。

3 中国食用豆产业和种业发展目标

3.1 中国食用豆产业发展目标

食用豆具有粮、菜、饲、肥兼用价值,在国际贸易、鲜食蔬菜产业、优质饲草(料)产业、绿肥或生物固氮等中国现代农业经济和产业转型绿色发展领域具有重要作用,同时,食用豆是农业可持续发展不可或缺的优势作物之一。联合国粮农组织高度评价食用豆是摆脱贫困的重要支柱,消除饥饿的核心力量,人类健康不可或缺,生态环境的有益助手。要正确客观评价食用豆在现代农业经济中的重要地位,充分认识适度增加食用豆种植面积、推动种业发展的必要性。中国食用豆按照“区域化布局,多元化发展”的总体要求,逐步实现政产学研用五位一体的产业化模式。中国食用豆的发展目标是以供给侧结构性改革为主线,以绿色健康高效为目标,调结构和转方式为根本,以多产业融合和多元化综合利用为重点选育抗病、适于机械化、粮菜兼用、粮饲兼用、集观赏为一体等新型食用豆品种,创新食用豆生产和发展模式,延长产业链,创造价值链。一是构建“食用豆+”轮作体系,促进土地用养结合。将食用豆有效地整合到中国农业生产系统中,与其他粮油作物构建轮作体系,保障土地用养结合和其他粮油产业的持续稳定;二是生产向轻简化方向发展,选育适于劳动强度低、生产效率高、生产成本低的专用品种和研制适于不同食用豆生产的机械设备,促进农机农艺深度融合,提高机械化生产水平,提高生产效率,降低生产成本。三是现代农业向一、二、三产业深度融合发展。要纵向进一步延长产业链。横向拓展其应用领域,与蔬菜产业融合,推动优质营养保健型蔬菜产业发展;与饲草产业融合,保障优质饲草(料)产业发展;与观赏旅游融合,发展“豆旅”产业,不断完善多元化产业体系,不断提升其价值。

3.2 中国食用豆种业发展目标

按“基础研究、品种选育与种业开发”协同攻关模式,按区域化产业发展需求研究育种目标和种业规划,不断完善和推进“育繁推”一体化的食用豆商业化育种体系。围绕中国食用豆产业发展的瓶颈问题,按照不同豆种和区域化发展特点与需求,以科研单位为主,企业为辅,以种质创新和品种选育为基础,以原良种基地建设,提供种子供应能力为重点,加强基因组学、蛋白组学、代谢组学、表型组学集成创新,逐步解析食用豆重要性状的遗传机制,创新种质资源与改良利用,强化分子设计育种和定向育种应用研究,提高育种效率,缩短育种周期,在高产、稳产的基础上,重点解决熟性、品质、抗性、适宜机械化以及多元化利用等性状的改良,以适应多元化的市场需求、多样化的生态需求以及多变的生产方式需求问题。

3.2.1 加强种质资源收集鉴定保护与利用研究 以国家食用豆产业技术体系为主要研发主体,深入开展国内外多方合作,加强食用豆种质资源的调查收集、繁殖更新、鉴定评价、保存保护和创制利用工作,开展种质资源的主要农艺性状、抗逆性、适应性鉴定评价筛选,建立种质资源精准鉴定信息平台,开展种质资源共享服务,推动种质资源向种业企业和科研院所开放和分发利用。

3.2.2 强化种业基础性公益性研究 重点开展优异种质资源发掘、基因定位和分子标记开发利用、功能基因挖掘、育种材料与技术创新等基础性、原创性研究,加强分子标记辅助选择育种、转基因、基因(组)编辑、分子设计等现代育种技术研究,建立高效精准育种技术体系;支持建立优质化、标准化、规模化的种子繁育技术体系,提升种业基础性和公益性研究水平。

3.2.3 构建科企联合的商业化育种体系 支持优势种业企业建立自主研发机构,科研单位与种子企业联合开展协作攻关,支持种业企业参与新品种选育重大科技专项,探索建立科学合理的种业成果评价和分配新机制。充分利用公益性研究成果,瞄准市场需求,提高品种选育效率,逐步建立以市场为导向、企业为辅助、品种为主线的联合攻关模式,育成适应农业转方式、调结构需要的绿色、高效新品种。在深入开展科企合作的基础上,进一步明确责权利,搞好新品种开发利用。建立新品种原种生产基地,开展原种生产技术规程、种子质量和新品种种子标准等相关标准的制定,并按照相关标准的要求进行原种和良种生产。

3.2.4 优化种子生产基地布局 分区域建设优势生态区内种子生产基地,优化种子生产优势区域布局,建设标准化、集约化、机械化种子生产示范基地。在黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区等东北地区建立以芸豆、绿豆、小豆新品种研发与种子生产基地;在青海省、甘肃省、陕西省、新疆自治区等西北地区建立以绿豆、蚕豆、豌豆、芸豆为主的新品种研发和种子生产基地;在四川省、云南省、贵州省等西南地区建立以鲜食用蚕豆、豌豆、粒用芸豆为主的新品种研发和种子生产基地;在江苏省等华东地区建立以鲜食蚕豆、豌豆为主的新品种研发和种子生产基地;在河北省、山西省、北京市等华北地区建立以小豆、绿豆、芸豆为主的新品种研发和种子生产基地。鼓励种业企业通过土地流转、与农民专业合作社联合建立相对集中、稳定的种子生产基地。加强种子生产基地基础设施建设,改善生产条件,重点扶持规模大、集中连片繁种基地的田间基础设施建设,构建现代化种子加工中心和配送体系,提高种子生产、加工能力和服务水平。

3.2.5 提升种业从业人才的素质,加强种业信息化建设 中国从事食用豆种业的人员较少,与国际种业巨头在经营规模、研发和创新能力等方面还存在较大差距。支持对种子企业科研、生产、检验、营销、管理等人员进行定期培训,加强对制种农民技术培训,培养制种能手和制种大户。建立健全中国食用豆种业信息收集和发布制度,支持优势种业企业通过采集种子基地、生产、加工、贮藏、检验、包装、运输、销售等信息,实现从基地落实、种子生产到经营全过程的信息数据化。全面推广种子包装“二维码”,建立种子生产经营全过程监管体系和种子质量追溯体系。

3.2.6 加强食用豆产业发展与种业发展的政策支持 在轮作体系建设中,适度增加食用豆种植面积,构建“食用豆+”的轮作体系,保证养地作物的种植比例达10%以上;加大科技攻关,促进食用豆产业多元化发展。在非主要农作物品种登记目录中增加食用豆种类;增加食用豆种子基地,重点培育食用豆种子企业,改善食用豆种业发展条件和设施建设。

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Current Status and Future Prospective of Food Legumes Production and Seed Industry in China

CHEN HongLin1, TIAN Jing2, ZHU ZhenDong1, ZHANG YaoWen3, CHEN QiaoMin4, ZHOU SuMei5, WANG LiXia1, LIU YuJiao6,HE YuHua7, YIN FengXiang8,WEI ShuHong9, CHENG XuZhen1

1Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081;2Institute of Cereal and Oil Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Shijiazhuang 050035;3Institute of Crop Sciences, Shanxi Academy of Agricultural Science, Taiyuan 030031;4Nanjing Research Institute for Agricultural Mechanization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Nanjing 210014;5Institute of Food Science and Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193;6Academy of Agriculture and Forestry Science of Qinghai University, Xining 810016;7Institute of Food Crops, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming 650205;8Baicheng Academy of Agricultural Sciences, Baicheng 137000, Jilin;9Crop Breeding Institute of Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150086

Food legumes play an important role in food composition, human health, and soil improvement in China, especially as the main source of protein in poverty-stricken area. With the deciphering of the genome of food legumes, the molecular genetic basis and molecular breeding of food legumes have been promoted.Since the establishment of China Agricultural Research System (CARS) in 2008, a number of cultivation techniques suitable for different regions were integrated, and many food legumes varieties with High yield, high quality, diseases and insects resistance, resistance to stresses and suitable for mechanized harvesting were bred, the research and application of green pest prevention and control technology produced a marked effect, the research on production machinery and technology had achieved initial effects, and the improvement of post-production processing technology and product innovation research promoted the quality and efficiency of the food legumes industry. With the demonstration and popularization of new food legume varieties and new technologies, the total yield and yield per unit area of food legumes increased significantly. In particular, the production of faba bean and pea were transformed from dry grain production to fresh vegetable production in the past 10 years. The planting area increased 21.1%, the yield per unit area increased 3.9%, and the total yield increased 36.8%. With the continuous expansion of the food legume industry scale, more food legumes are listed as geographical indication of China's agricultural products, and a number of agricultural enterprise brands are being forming. With the stimulation of the food legume industry, the number of variety rights protection and transfers is gradually increasing, and the food legume industry is emerging. With the improvement of people’s health awareness, domestic and foreign market demand is raising rapidly, the implementation of the rural vitalization strategy, the advancement of agricultural supply-side structural reform, and the development of the featured and advantageous industries in poor areas have brought new opportunities to the food legumes production and seed industry. However, the food legumes seed industry still has some problems, such as high production cost, low production efficiency,scientific research platform construction is still need to be strengthened, lack of elite varieties, and insufficient awareness of variety rights. On the basis of summarizing the present situation and problems of food legumes production and seed industry in China, this paper discusses the future development direction of food legumes production and seed industry.

food legumes; production; seed industry; status; future prospective

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.03.004

2020-08-14;

2020-11-19

国家现代农业产业技术体系专项(CARS-08)

陈红霖,E-mail:chenhonglin@caas.cn。通信作者程须珍,E-mail:chengxuzhen@caas.cn

(责任编辑 李莉)

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