品种演化影响玉米产量对不利气候条件的敏感性

这项研究与我们餐桌的关联

玉米是现代膳食和畜禽饲料的主粮之一，因此收成的哪怕微小变化都可能影响食品价格和粮食安全。本文提出了一个及时的问题：在气候变得更热且降雨更不稳定的背景下，中国的新玉米品种是在帮助农民维持产量，还是在某些地区让作物对天气冲击更敏感？

追踪广袤国土上的玉米田

中国是世界第二大玉米生产国，但其产量增长落后于美国。为探明原因，研究者汇集了一份异常庞大的数据集——来自2001至2020年间官方品种试验的48,797条观测记录。这些试验在四个主要玉米区的多个地点对既有标准品种和较新的优良品种进行了检验，同时详实记录了当地天气。通过将这些试验结果与实际农田统计和气候记录结合，研究团队得以区分产量提升中来自育种的份额与来自气候和耕作方式变化的影响。

新品种提升产量，但各地并不相同

分析显示，育种出新栽培品种确实推动了中国玉米产量的上升。在试验网络中，生产力每十年大约提高三分之一，视区域不同接近每公顷三吨左右，并且这些增益无法用标准参照品种的变化来解释。相反，单株籽粒数/单位面积及千粒重等性状的改良起了关键作用。然而，实际农田产量仍比试验地低数吨每公顷，凸显出现代品种在良好管理下的潜力与农民通常实际获得产量之间存在持久的差距。

高温与降雨：在某些地方是朋友，在另一些地方是敌人

整个生长季的气候趋势在中国各地差异显著。东北和华北的玉米在7月至8月的高温日最为脆弱，此时植株开花并灌浆。即便在这些月份温度超过约30°C每上升一度，产量也可能下降数个百分点，北方受害最为严重。西南和西北则以降雨为主要问题：西南过多降雨可能导致积水与透气不良，而西北降雨过少则引起缺水。适度增加降雨能在干旱地区带来好处，但在已偏湿的地区却有害，表明干旱和过量水分都能限制产量。

育种可降低风险，也可能增加风险

最突出的结果是，新品种改变了产量对恶劣天气的敏感性，但方向并不一致。在中国东北，更高产的新品种对高温更为敏感，这意味着遇到高温时期时它们损失更多产量。相反在华北，随着时间推移新品种对高温的耐受性有所提高。在西南，高产品种对强降雨的敏感性增加，而在较干的西北，额外降雨对作物产生了更积极的反应。在若干情况下，那些在正常条件下产量最高的品种恰恰是在高温或降雨偏离理想水平时受损最多的品类。

对未来玉米收成的含义

对依赖玉米的人而言，这一研究传达的信息是：单靠更好的遗传性状是不够的；育种者必须使品种与当地气候风险相匹配。研究结论认为，尽管品种演化推动了长期的产量增长，但它也重塑了玉米对高温和降雨的响应，有时使作物对极端天气的抗逆性降低。未来育种应针对区域性需求：为炎热的东北和华北夏季培育耐热类型，为西南培育耐涝品种，为干旱的西北培育节水高效品种。配合良好管理，这类气候智能型品种可在气候波动加剧的时代帮助稳定玉米产量。

引用: Zhang, L., Bai, Z., Xi, W. et al. Cultivar evolution underpins maize yield sensitivity to adverse climate conditions. Nat Commun 17, 4528 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71045-3

关键词: 玉米, 气候胁迫, 作物育种, 高温与降雨, 中国农业