劉巖松，金建強(qiáng)

作物育種理論研究上的“日心說(shuō)”
——記山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員褚清河

劉巖松，金建強(qiáng)

早在18世紀(jì)中葉，德國(guó)植物學(xué)家科爾羅伊特就創(chuàng)立了科學(xué)的雜交方法。隨著遺傳學(xué)、進(jìn)化論及有關(guān)基礎(chǔ)理論的發(fā)展，作物育種已逐漸發(fā)展成一門(mén)應(yīng)用科學(xué)。作物育種通過(guò)人工選擇，選育成大量?jī)?yōu)良品種，極大地推動(dòng)了世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展。同樣，我國(guó)在作物育種方面也作出舉世矚目的貢獻(xiàn)。我國(guó)的袁隆平院士利用發(fā)現(xiàn)的野敗材料，育成了水稻野敗型不育系，并實(shí)現(xiàn)了水稻的“三系”配套，顯著提高了我國(guó)水稻的產(chǎn)量水平；李振聲院士通過(guò)遠(yuǎn)緣雜交培育了小偃麥系列品種，較好解決了條銹病的持久抗性問(wèn)題，無(wú)疑是作物育種上的巨大成就。對(duì)此，即使是不了解育種科學(xué)產(chǎn)生發(fā)展的普通人，也必然深信作物育種學(xué)肯定有自己的科學(xué)理論，而專(zhuān)業(yè)育種工作者更會(huì)明確地說(shuō)，作物育種經(jīng)過(guò)一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已發(fā)展為一門(mén)具有系統(tǒng)理論與科學(xué)方法的應(yīng)用科學(xué)，其基本理論就是目標(biāo)性狀株型育種理論，即組合育種就是將分屬于不同品種的、控制不同性狀的優(yōu)良基因隨機(jī)結(jié)合后形成各種不同的基因組合，通過(guò)定向選育成集雙親優(yōu)點(diǎn)于一起的新品種。

然而，有一位學(xué)者對(duì)此理論不以為然，認(rèn)為株型育種理論只不過(guò)是育種目標(biāo)思路和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)和主觀驗(yàn)證的概括。該育種思路恰好與雜交優(yōu)勢(shì)的本質(zhì)和形成規(guī)律相反，如同歷史上特勒密的“地心日動(dòng)說(shuō)”，并沒(méi)有反映事物的客觀變化規(guī)律。從大學(xué)時(shí)代開(kāi)始，他便關(guān)注與針對(duì)性的學(xué)習(xí)研究，歷經(jīng)幾十年鉆研，最終提出了與傳統(tǒng)育種理論截然不同的作物營(yíng)養(yǎng)遺傳特性育種理論，第一次闡明了玉米品種雜交優(yōu)勢(shì)產(chǎn)生的原因和高產(chǎn)潛力形成原理。這顯然是特勒密的“地動(dòng)日心說(shuō)”和哥白尼的“日心地動(dòng)說(shuō)”在21世紀(jì)作物育種理論研究上的重演，表明新的理論同舊的理論體系之間出現(xiàn)了不可調(diào)和的矛盾，無(wú)疑是難以使專(zhuān)業(yè)研究者甚至普通人接受的一個(gè)事實(shí)。作為記者更想搞清該理論的來(lái)龍去脈，為此，我們專(zhuān)門(mén)采訪了山西省農(nóng)科院研究員褚清河博士。

“怪才”與他的“怪論”

褚清河，1957年生，是我國(guó)恢復(fù)高考制度后培養(yǎng)出的第一代大學(xué)生，所學(xué)專(zhuān)業(yè)是土壤農(nóng)化專(zhuān)業(yè)，但大學(xué)畢業(yè)后，他卻被分配到專(zhuān)業(yè)不對(duì)口的山西省農(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與經(jīng)濟(jì)研究所工作。

參加工作后，褚清河并沒(méi)有安于本分從事與所里研究方向密切相關(guān)的自然資源調(diào)查、農(nóng)業(yè)區(qū)劃以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究等工作，而是自立門(mén)戶(hù)進(jìn)行“土壤作物系統(tǒng)量比線性極點(diǎn)一次性調(diào)控施肥技術(shù)”研究，而且矛頭直指作物追肥理論和經(jīng)典施肥最小因子理論，這在當(dāng)時(shí)引起了人們不小的議論，他的想法和最初關(guān)于追肥不增產(chǎn)的研究結(jié)果受到時(shí)任領(lǐng)導(dǎo)和一些專(zhuān)家的嚴(yán)肅批評(píng)，認(rèn)為追肥是已有定論的傳統(tǒng)技術(shù)，立項(xiàng)進(jìn)行這樣的研究是一個(gè)大學(xué)生缺乏基本知識(shí)的表現(xiàn)。這讓他在單位落下基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，搞不了研究工作的名聲，甚至影響了他正常上職稱(chēng)，但他并沒(méi)有就此止步。對(duì)此，單位有的人認(rèn)為褚清河是個(gè)“怪人”，性格有點(diǎn)“倔”。而記者通過(guò)對(duì)褚清河的了解和接觸感知到，他并非是個(gè)別人所說(shuō)的“怪人”，更確切地說(shuō)，應(yīng)是他導(dǎo)師所說(shuō)的“怪才”。他也并非是性格“倔”，而“倔”所表現(xiàn)出的是他在科學(xué)研究上實(shí)事求是、堅(jiān)持真理、不唯書(shū)、不唯上、不唯權(quán)的求新精神。正是這種不屈不撓的科學(xué)精神，讓他突破一道道難關(guān)，取得了意想不到的學(xué)術(shù)成就。他首次提出了作物播種前一次施肥理論：“施肥是一種調(diào)節(jié)手段，其作用是提高苗期土壤養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度和調(diào)整氮磷鉀養(yǎng)分供應(yīng)比例，以協(xié)調(diào)解決作物苗期土壤供肥能力不足和作物吸肥能力弱的矛盾，并非是滿(mǎn)足作物整個(gè)生育期對(duì)養(yǎng)分量的需求。作物吸肥是由前一階段吸肥水平?jīng)Q定后一階段吸肥水平的系統(tǒng)連續(xù)過(guò)程，作物播種前一次性施肥才能順應(yīng)作物的主動(dòng)吸肥規(guī)律，否則就會(huì)造成養(yǎng)分的被動(dòng)吸收，致使產(chǎn)量降低?！敝?，他又在小麥、水稻等作物上進(jìn)行了研究，證明一次性施肥理論反映了作物的普遍吸肥規(guī)律，研究論文發(fā)表于《土壤通報(bào)》。

研究確立作物一次性施肥理論后，褚清河在山西省農(nóng)科院和省科技廳領(lǐng)導(dǎo)的支持下，通過(guò)多次立項(xiàng)研究，終于證明施肥是作物內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)遺傳特性的外在施肥表現(xiàn)形式，決定作物產(chǎn)量的，并非是土壤中相對(duì)含量最小的有效植物生長(zhǎng)因素，而是取決于施什么肥料效果好，以及以什么比例施用和施多少比較合理的作物品種營(yíng)養(yǎng)遺傳特性，從而提出了土壤施肥配比理論并發(fā)明了數(shù)字化施肥技術(shù)。

土壤施肥配比理論首先提出了平衡與不平衡土壤養(yǎng)分類(lèi)型及最佳施肥比例的概念，平衡的含義是指作物苗期土壤氮磷或氮磷鉀養(yǎng)分供應(yīng)比例的協(xié)調(diào)性，即作物對(duì)土壤氮磷或氮磷鉀各養(yǎng)分苗期供應(yīng)強(qiáng)度的滿(mǎn)足程度相同，不平衡養(yǎng)分類(lèi)型則是相對(duì)于平衡養(yǎng)分類(lèi)型存在的一種土壤養(yǎng)分形式，并定義氮磷最佳施肥比例則是指作物最高產(chǎn)量施氮量時(shí)獲得氮磷最大聯(lián)效應(yīng)一份氮與幾分磷配合施用的配比。闡明施肥比例的作用則是調(diào)整土壤供肥由不平衡供應(yīng)轉(zhuǎn)化為平衡供應(yīng)，或保持土壤原有供肥的均衡性，而施肥量的作用就是提高作物苗期的土壤養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度，從而闡明了施肥的增產(chǎn)原理。此外，理論確立了氮磷在作物品種允許的任何土壤養(yǎng)分條件下均需施用，而鉀和微量元素只有在缺乏時(shí)才需與氮磷配合施用的施肥原則，這無(wú)疑是科學(xué)的概括總結(jié)。土壤施肥配比理論的提出是學(xué)科發(fā)展的重要標(biāo)志，是世界科技發(fā)展史上的又一里程碑。但一些食古不化的人卻認(rèn)為是“砍老祖宗李比希這棵大樹(shù)”。

追根問(wèn)底，探索原理

對(duì)于自然界的事物，人們不可能通過(guò)主觀想象推理出其客觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即使是圣人也不能做到先知先覺(jué)，否則科學(xué)觀測(cè)和試驗(yàn)就顯得多余和沒(méi)有必要。然而，個(gè)別科學(xué)工作者甚至僅僅在大學(xué)里學(xué)習(xí)過(guò)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人，便自認(rèn)為自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)已足以判斷一個(gè)理論正確與否，自認(rèn)為自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和在社會(huì)活動(dòng)中表現(xiàn)出的才干足以想象出事物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在科學(xué)研究部門(mén)中通常有這樣一些人，當(dāng)別人的研究思路和他們的相反以及試驗(yàn)結(jié)果超越他們的想象時(shí)，他們常常會(huì)說(shuō)研究者是離經(jīng)叛道的怪人，褚清河在工作中曾遇到這樣的人。

褚清河上大學(xué)時(shí)所學(xué)專(zhuān)業(yè)是土壤農(nóng)化專(zhuān)業(yè)，循規(guī)蹈矩研究土壤施肥自然是他的本行，然而，2014年他卻申請(qǐng)了土壤育種課題，在別人看來(lái)這是十分離譜的事情，有的業(yè)內(nèi)專(zhuān)家則認(rèn)為“老褚硬是鉆牛角尖了”。在山西，鉆牛角尖的人實(shí)際就是精神不正常，想法奇離古怪的人。但記者的看法和他的博士生導(dǎo)師一樣，褚清河是科學(xué)研究上難得的一個(gè)怪才，“鉆牛角尖”確切表現(xiàn)出了他在土壤施肥研究上追根問(wèn)底的科學(xué)精神。

1883年，美國(guó)科學(xué)家羅蘭在美國(guó)《科學(xué)》雜志上撰文，“我時(shí)常被問(wèn)及，科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)究竟何者對(duì)世界更重要。為了應(yīng)用科學(xué)，科學(xué)本身必須存在，如停止科學(xué)的進(jìn)步，只留意其應(yīng)用，我們很快就會(huì)退化成中國(guó)人那樣，多少代人以來(lái)他們都沒(méi)有什么進(jìn)步，因?yàn)樗麄冎粷M(mǎn)足于應(yīng)用，卻從未追問(wèn)過(guò)原理，這些原理就構(gòu)成了純科學(xué)。中國(guó)人知道火藥應(yīng)用已經(jīng)若干世紀(jì)，如果正確探索其原理，就會(huì)在獲得眾多應(yīng)用的同時(shí)發(fā)展出化學(xué)，甚至物理學(xué)。因?yàn)闆](méi)有尋根問(wèn)底，中國(guó)人已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界的進(jìn)步。我們現(xiàn)在只將這個(gè)所有民族中最古老、人口最多的民族當(dāng)成野蠻人。當(dāng)其他國(guó)家在競(jìng)賽中領(lǐng)先時(shí)，我們國(guó)家（美國(guó)）能滿(mǎn)足于袖手旁觀嗎？難道我們總是匍匐在塵土中去撿富人餐桌上掉下的面包屑，并因?yàn)橛懈嗟拿姘级J(rèn)為自己比他人更富裕嗎？不要忘記，面包是所有面包屑的來(lái)源”。李約瑟也提出同樣的看法，中國(guó)古代科學(xué)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)發(fā)達(dá)于西方，但近代科學(xué)并沒(méi)有在中國(guó)產(chǎn)生。到了今天，我國(guó)學(xué)者仍然不重視科學(xué)理論的研究，褚清河卻要讓李約瑟之問(wèn)不攻自破。

褚清河博士由研究土壤施肥理論技術(shù)轉(zhuǎn)向作物育種研究，并非心血來(lái)潮的奇思怪想，也非是科學(xué)思維不靠譜，而是超常思維下學(xué)科問(wèn)題的延伸探索。

早在2004年，褚清河在數(shù)字化施肥技術(shù)推廣應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，相同玉米品種在不同施肥條件下，產(chǎn)量排序發(fā)生截然不同的情況。在常規(guī)施肥下，玉米遼127品種產(chǎn)量排序位于第1位，產(chǎn)量較對(duì)照農(nóng)大108增產(chǎn)6.4%，而隆迪205和620500則分別位于第11位和第9位，分別較對(duì)照農(nóng)大108減產(chǎn)7.9%和6.2%；而在數(shù)字化施肥條件下，玉米品種620500和隆迪205產(chǎn)量排序分別位于第1位和第2位，分別較對(duì)照農(nóng)大108增產(chǎn)35.8%和30.6%，而遼127僅增產(chǎn)17.2%。相同玉米品種不同施肥條件下產(chǎn)量排序完全不同，表明土壤氮磷單施和配施并非是由土壤養(yǎng)分最小因子決定的，而應(yīng)是玉米品種的營(yíng)養(yǎng)遺傳特性。他意識(shí)到施肥學(xué)中的作物最高產(chǎn)量施肥量即最大施肥量，也應(yīng)該是作物品種的營(yíng)養(yǎng)遺傳特性，土壤施肥應(yīng)是作物內(nèi)在營(yíng)養(yǎng)遺傳特性的外在施肥表現(xiàn)形式。如此，土壤應(yīng)該存在一個(gè)由肥力水平和養(yǎng)分共同決定的土壤最大施肥量，而作物品種也存在一個(gè)由營(yíng)養(yǎng)遺傳特性決定的最大施肥量，否則同一作物品種在不同肥力土壤上就不會(huì)表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量差異。褚清河甚至提出作物品種的產(chǎn)量潛力水平就是由土壤養(yǎng)分利用效率和耐肥性即最大施肥量決定的科學(xué)假說(shuō)。為了證明這一假說(shuō)，2005—2011年，他在山西省農(nóng)科院玉米所農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行了平衡與不平衡施肥下的玉米制種和相應(yīng)施肥環(huán)境下的品比試驗(yàn)研究初試。通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論，作物品種性狀是包括品種外在與內(nèi)在的一切形態(tài)特征和特性。作物品種的耐肥性和利用效率是決定其產(chǎn)量潛力水平的內(nèi)在性狀，它是育種材料適應(yīng)一定施肥水平和平衡與不平衡施肥環(huán)境自然選擇的結(jié)果。通常品種的耐肥性越好，養(yǎng)分利用效率越高，其產(chǎn)量潛力水平也就越高。作物品種選育實(shí)際就是以耐肥性和養(yǎng)分利用效率為核心的各種性狀的重新組合過(guò)程，即性狀所代表基因的重新組合與表達(dá)。作物品種的耐肥性和利用效率表現(xiàn)在施肥上就是最大施肥量和平衡與不平衡施肥特性，而平衡與不平衡施肥也就成為相應(yīng)顯性基因和隱性基因轉(zhuǎn)化表達(dá)的重要條件。

不同品種植株性狀的組合可實(shí)現(xiàn)不同或相同的產(chǎn)量水平。一定產(chǎn)量潛力水平的作物品種雖然有相應(yīng)的植株性狀，二者存在必然的聯(lián)系，但植株性狀是從屬于產(chǎn)量潛力水平的要素，并非是主導(dǎo)產(chǎn)量潛力水平的主導(dǎo)因子，它們與產(chǎn)量潛力水平并不具有一一對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，而施肥量和氮磷施肥比例與作物產(chǎn)量水平存在顯著線性相關(guān)關(guān)系，初步試驗(yàn)證明假說(shuō)成立。

證明假說(shuō)成立僅僅是探索自然規(guī)律的良好開(kāi)端，要把已發(fā)現(xiàn)的科學(xué)現(xiàn)象變化規(guī)律上升成為理論，不僅需要有嚴(yán)密而科學(xué)的試驗(yàn)方法，而且試驗(yàn)及其結(jié)果要有嚴(yán)密的邏輯性，且結(jié)論具有普遍規(guī)律。因此，褚清河覺(jué)得，既然最大施肥量和氮磷單施與配施是作物品種的營(yíng)養(yǎng)遺傳特性，那么，我國(guó)現(xiàn)行推廣作物品種必然在這2個(gè)營(yíng)養(yǎng)遺傳特性上存在顯著差異，在獲得山西省科技廳批準(zhǔn)立項(xiàng)后，他在山西省不同生態(tài)區(qū)的垣曲縣、太谷縣和汾陽(yáng)市不同年份進(jìn)行了7個(gè)玉米品種和13個(gè)玉米品種氮磷單施與配施3次重復(fù)的田間試驗(yàn)及7個(gè)玉米品種氮磷最佳施肥比例下的3個(gè)施肥量水平的最大施肥量試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果，聯(lián)創(chuàng)808、金滿(mǎn)囤、農(nóng)華101、洛單248、先玉335、中科11、潞玉39玉米品種的最高產(chǎn)量施肥量各不相同，且差異較大；此外，登海605為具有氮磷配合施用營(yíng)養(yǎng)遺傳特性的品種，玉米氮磷配施產(chǎn)量分別較氮磷單施增產(chǎn)19.8%和17.5%；而京科665、金滿(mǎn)囤玉米品種為具有單施磷營(yíng)養(yǎng)遺傳特性的品種，單施磷的玉米產(chǎn)量分別為14 696.0，11 616 kg/hm2，京科665分別較單施氮和氮磷配施增產(chǎn)26.8%和39.2%；金滿(mǎn)囤分別增產(chǎn)31.3%和34.7%。假說(shuō)的進(jìn)一步證實(shí)，讓褚清河更加確信玉米高產(chǎn)品種一定是父母本具有相同營(yíng)養(yǎng)遺傳特性基因且一方具有較強(qiáng)耐肥性基因在雜交過(guò)程中重新組合的結(jié)果，為此他進(jìn)行了育種試驗(yàn)驗(yàn)證。

奇思與妙論

自然界事物的變化錯(cuò)綜復(fù)雜，千變?nèi)f化，以致人們難以想象甚至難以通過(guò)幾次試驗(yàn)就揭開(kāi)它神秘的面紗。但自然界物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)又表現(xiàn)為規(guī)律性和相互聯(lián)系，我們可以通過(guò)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)軌跡去探索其規(guī)律，通過(guò)物質(zhì)的相互作用探索它們之間的關(guān)系。這就像盡管宇宙浩瀚無(wú)垠，神秘莫測(cè)，但人們還是可以通過(guò)測(cè)量太陽(yáng)和地球的相互作用及千百次觀測(cè)不同季節(jié)它們之間的相對(duì)位置的變化探明地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律這一科學(xué)事實(shí)。褚清河從研究土壤肥力、土壤養(yǎng)分類(lèi)型與施肥量和施肥比例的關(guān)系開(kāi)始，一直追尋到研究作物品種營(yíng)養(yǎng)遺傳特性與施肥量和氮磷單施和配施的關(guān)聯(lián)性，找到了事物運(yùn)動(dòng)的軌跡。尋著軌跡走下去，必然揭開(kāi)玉米雜交培育高產(chǎn)品種的奧妙。

現(xiàn)代玉米雜交育種主要有品種間雜交和自交系間雜交等方法。利用2個(gè)品種雜交產(chǎn)生的雜交種為品種間雜交種，而利用自交系進(jìn)行雜交所產(chǎn)生的雜交種為自交系間雜交種。培育自交系的方法是從品種或雜交種群體中分離選擇優(yōu)良單株進(jìn)行自交，再?gòu)牡谝淮羞x擇較好的植株繼續(xù)自交，直到最后每一自交穗后代即成為性狀相對(duì)穩(wěn)定一致的自交系。

褚清河分析了品種間雜交和自交系雜交培育新品種的過(guò)程和方法后認(rèn)為，品種雜交優(yōu)勢(shì)的形成期是在雜交制種時(shí)，而雜交形成的新品種之所以高產(chǎn)是因?yàn)楦改副靖髯院幸话牖虿糠譀Q定高產(chǎn)特性的基因，這些基因應(yīng)該是能決定作物品種產(chǎn)量潛力水平的單施氮基因、單施磷基因、氮磷配施基因及耐肥性基因。它們?cè)谧越幌蹬嘤械玫椒蛛x純化，在雜交過(guò)程中使父母本耐肥性不同的相同基因重新組合存在于新品種中，使得新品種具備了高產(chǎn)特性。然而現(xiàn)代育種學(xué)認(rèn)為，提高產(chǎn)量的重要途徑就是株型育種，而株型主要指矮稈、直立、抗倒伏、耐密植等。株型育種就是要用適當(dāng)?shù)氖侄螌⒎植荚诓煌贩N中的目標(biāo)性狀重組在一個(gè)植株中形成期望的復(fù)合性狀，整體地提高作物生產(chǎn)力使其產(chǎn)值漸近于期望值，褚清河認(rèn)為株型育種理論完全違背遺傳學(xué)原理，認(rèn)識(shí)如同16世紀(jì)前的“地心說(shuō)”，不符合事物的客觀運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

他說(shuō)，孟德?tīng)栠z傳理論認(rèn)為，每一個(gè)性狀都由一對(duì)因子所決定，其中一個(gè)來(lái)自父方，一個(gè)來(lái)自母方。據(jù)此可以認(rèn)為，作物品種的高產(chǎn)特性必然有相對(duì)應(yīng)的性狀，它們就是左右產(chǎn)量高低的耐肥性和養(yǎng)分利用效率，自然每個(gè)特性都由一對(duì)基因組成，使得品種高產(chǎn)特性得以遺傳。而株型育種培育具有優(yōu)良植株性狀的自交系雜交選育新品種，遺傳給子代的仍然是植株性狀，而株型性狀并不能決定產(chǎn)量高低，已有研究證明二者不具有顯著相關(guān)關(guān)系。事實(shí)上，株型育種理論并非實(shí)證理論，而還停留于主觀推斷，沒(méi)有形成概念、原理和科學(xué)系統(tǒng)的解釋。褚清河卻用哲學(xué)思想和科學(xué)的試驗(yàn)方法證明了作物品種的高產(chǎn)性狀及其產(chǎn)量潛力水平的形成原理。

2015年，褚清河在山西晉中市榆次區(qū)東陽(yáng)鎮(zhèn)山西省農(nóng)科院試驗(yàn)基地選用N1，P1（強(qiáng)盛2號(hào)）；N2，P2（品玉188）；N3，P3（品玉208）；N4，P4（鑫源596）；N5，P5（強(qiáng)盛1號(hào)）；N6，P6（強(qiáng)盛3號(hào)）；N7，P7（品玉202）7個(gè)玉米品種的父本自交系和母本自交系，在用數(shù)字化施肥技術(shù)計(jì)算的土壤最大施氮量、最大施磷量及氮磷配施3種施肥環(huán)境下進(jìn)行了雜交制種，2016年，對(duì)雜交制種品種在相應(yīng)3種施肥環(huán)境下在汾陽(yáng)市農(nóng)業(yè)局農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行了品種比較試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，參試品種具有2種營(yíng)養(yǎng)遺傳特性類(lèi)型。一類(lèi)是氮磷配合營(yíng)養(yǎng)遺傳特性品種，這類(lèi)品種的父母本本身均含有氮磷配施和單施氮營(yíng)養(yǎng)遺傳特性基因，氮磷配合施用特性是在氮磷以最佳比例配合施用條件下雜交形成的。如鑫源596氮磷配合施用品種，父母本氮磷配施制種的玉米品種以氮磷配合施用種植的產(chǎn)量最高，產(chǎn)量分別較氮磷單施提高9.4%和11.2%，較相同父母本在單氮條件下制種品種氮磷配合種植的高39.5%，但父母本在單施磷條件下制種的品種，玉米產(chǎn)量以單施氮種植最高，而相同父母本在單施氮條件下雜交的玉米品種也明顯表現(xiàn)為單施氮特性，產(chǎn)量較氮磷配合施用種植提高18.2%；另一類(lèi)則是具有單施氮營(yíng)養(yǎng)遺傳特性的品種。此類(lèi)品種父母本同時(shí)含有單施氮和氮磷配合施用的遺傳基因，但父母本單施氮的耐肥性高于氮磷配合施用，因此父母本雜交制種的品種突出表現(xiàn)為單施氮特性。但這類(lèi)品種的單施氮特性是在單施磷環(huán)境條件下制種形成的，多數(shù)品種表現(xiàn)出交叉遺傳現(xiàn)象，很可能是單施磷提高了單施氮基因的表達(dá)和利用效率。如強(qiáng)盛2號(hào)玉米品種的產(chǎn)量以單施磷雜交制種品種在單施氮條件下種植的產(chǎn)量最高，玉米產(chǎn)量明顯高于單施氮與氮磷配合施用雜交制種和種植的產(chǎn)量水平，玉米產(chǎn)量較氮磷配施制種和種植的增產(chǎn)17%。但父母本氮磷配合施用制種品種也表現(xiàn)出氮磷配施種植的營(yíng)養(yǎng)遺傳特性。

通過(guò)試驗(yàn)研究，褚清河得出與傳統(tǒng)育種遺傳認(rèn)識(shí)截然相反的作物育種“日心說(shuō)”理論：“作物育種是一個(gè)性狀基因純化分離、選擇和重組的過(guò)程，耐肥性和養(yǎng)分利用效率是作物高產(chǎn)品種的基本性狀，這些性狀是由決定品種最大施肥量和氮磷單施和配施營(yíng)養(yǎng)遺傳特性基因決定的，它們是父母本固有的。通常父母本可同時(shí)攜帶多種基因，可以是相同的，也可以是不同的，但父母本只有含有相同的基因且一方基因具有較強(qiáng)的耐肥性，才能實(shí)現(xiàn)雜交重組形成高產(chǎn)新品種。雜交時(shí)的施肥環(huán)境決定或左右品種氮磷單施與配施的營(yíng)養(yǎng)遺傳特性，施肥條件是隱性基因和顯性基因轉(zhuǎn)化的必要條件。通常氮磷配合施用特性品種是在氮磷配合施用條件下形成的，而氮磷單施品種則是在與其特性相反的施肥環(huán)境下在雜交過(guò)程中形成的?！崩碚摼哂袠O大的科學(xué)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。

價(jià)值與信念

人類(lèi)從食物采集者到生產(chǎn)者經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程，直到新石器時(shí)代的農(nóng)業(yè)革命，食物采集者向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的轉(zhuǎn)變成為人類(lèi)文明的起點(diǎn)。但是，農(nóng)業(yè)革命使人類(lèi)文明前進(jìn)一大步后，就再?zèng)]有作出進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。從原始農(nóng)業(yè)品種馴化走向雜交種的選育應(yīng)用以及有機(jī)肥的施用轉(zhuǎn)向化肥的施用，雖然無(wú)疑是世界農(nóng)業(yè)技術(shù)的巨大進(jìn)步，閃耀著人類(lèi)文明進(jìn)步的火花，但所有這些進(jìn)步并沒(méi)有使世界農(nóng)業(yè)發(fā)生重大變革，因?yàn)槿祟?lèi)至今并沒(méi)有徹底擺脫古代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的直接經(jīng)驗(yàn)性，以至于目前在世界很多地方農(nóng)業(yè)技術(shù)不再具有增產(chǎn)作用，世界上還有近8億人沒(méi)有擺脫饑餓和貧窮。我國(guó)古代是一個(gè)農(nóng)業(yè)十分發(fā)達(dá)的國(guó)家，可是我國(guó)的吃飯問(wèn)題直到上世紀(jì)改革開(kāi)放后才得到解決。由于缺乏土壤施肥和作物育種理論技術(shù)研究上的重大突破，實(shí)際上中國(guó)的吃飯問(wèn)題并