我国主要农作物品种更新换代历程回顾及展望
近几年，是我国种业快速发展的重要时期，育种创新活力得到释放，品种选育步伐明显加快。在品种数量上，审定品种大幅增加，为农业生产用种提供了更多的品种选择;在品种质量上，优质绿色品种加快推出，为满足人民美好生活的需要提供了重要的品种保障;在品种类型上，专用特用品种陆续审定，为适应农业生产方式转变提供了有力的品种支撑。同时也要看到，随着品种数量快速增长，品种同质化问题日益突出，不利于品种选育创新和更新换代，也给农民科学选种用种带来困难。
保障粮食和重要农产品稳定安全供给始终是建设农业强国的头等大事，选育推广优良品种对于实现这一重大战略目标具有重要作用。为加快优良品种推广应用，把单产和质量水平提上来，帮助指导农民科学选种、正确用种，农业农村部决定自2023年起编制发布国家农作物优良品种推广目录，有效引导业内紧盯需求育种创新，加快品种更新换代。
新中国成立以来，我国粮食产量从2263.6亿斤，一路攀升到13000.0亿斤以上（文中大部分数据引用截止到2022年12月31日），平均亩产从68.6公斤增加到374.7公斤。良种是增产的核心要素，品种的更新换代，对提高我国粮食单产和总产发挥了举足轻重的作用。水稻、小麦、玉米、大豆大都经历了3至4次重要的品种更新换代，每一次换代都得益于育种技术的重大突破或优异种质资源的发掘利用。随着生命科学和信息技术的快速发展和应用，将大大加快新一轮品种更新换代的到来，推动我国粮食产量的进一步提升。
品种更新换代情况
一、水稻
新中国成立以来，根据不同阶段的育种目标、育种目的和社会的需求，可以将水稻育种发展分为5个阶段。
第1个阶段：20世纪40-50年代，我国以收集种质资源为主。1949-1959年我国开展了第一次全国范围的农家品种的调查征集，共收集稻种资源57647份，综合评选出一批优良地方品种和早期的常规改良品种。例如，早籼稻：莲塘早、南特号、广场13，中籼稻：胜利籼、万利籼、中农4号，晚籼稻：浙场9号、黄禾子，晚粳稻：老来青、新太湖青。
第2个阶段：20世纪50年代，高秆变矮秆时期。品种改良工作受到高秆品种的限制，于是1950年代中期开始水稻矮秆育种，其标志性事件有：1955年广西农家品种矮仔占（1941年从南洋引进）的推广；1956年洪群英、洪春利在南特号大田中发现株高仅70cm的矮秆变异株，并命名矮脚南特；1956年广东省农业科学院黄耀祥团队从广西引种矮仔占并开展育种工作，用系统育种方法选育出矮仔占4号，并以此为亲本与高秆品种广场13杂交，于1959年培育出第1个以杂交育种方法育成的矮秆品种广场矮。矮秆品种的优点就是解决了由于密植、重肥和自然灾害引起的倒伏减产问题，大幅提高了稻谷单产水平。
第3个阶段：20世纪60-70年代，三系杂交稻的起步选育。1964年袁隆平等科学家开始探索不育系选育；1966年袁隆平先生在《科学通报》发表了《水稻的雄性不孕性》的论文，开启了杂交水稻的研究；1970年李必湖在三亚一个农场的水沟旁发现了一株野生的雄花败育株，袁隆平将其命名为野败。1972年冬颜龙安育成二九矮1号不育系及同型保持系，并开始向全国提供不育系种子。1973年筛选到恢复系IR24，我国籼型杂交水稻实现了三系配套成功。1974年袁隆平育成中国第一个强势杂交组合南优2号水稻，从而为大面积推广杂交水稻奠定了基础。1975年制种技术初步成功；1976年杂交稻开始大面积推广。
第4个阶段：20世纪80-90年代以来，两系杂交稻培育阶段。1981年石明松提出两用核不育系概念，划时代的两系法杂交水稻技术由此开端。两系杂交稻的杂种优势表现及机理与三系杂交稻一样，都是利用两个遗传组成不同的亲本杂交产生杂交一代种子，在生产上利用杂种优势。两系杂交稻最大的优点，就是雄性不育系（母本）和雄性不育恢复系（父本）之间不存在恢保关系，可以自由组配，水稻的资源利用更广。标志性品种是两优培九，由江苏省农科院邹江石培育，1999年首次审定，2002年推广面积达到82.53万hm²。
第5个阶段：21世纪，以分子育种推动水稻品种更新换代成为时代主题。1996年农业部启动“中国超级稻育种计划”，20年间，水稻育种经历了从传统田间地头的杂交育种到现代实验室的分子育种，并且随着更高密度水稻基因芯片的成功研制，农作物育种正在发生从传统的“经验育种”向“精确育种”的革命性变革。2012年中国中化集团公司下属中国种子集团有限公司联合华中农业大学、北京大学共同研制出全球首张水稻全基因组育种芯片，该基因芯片将大幅提高种子真实性检测准确性，有助提高育种效率，杜绝假种子危害。分子育种不仅能缩短育种周期，更可以做到精准育种。
2023年，农业农村部发布国家农作物优良品种推广目录（水稻品种）：
(一)骨干型品种(10个)龙粳31、南粳9108、黄华占、晶两优534、晶两优华占、中嘉早17、隆两优华占、荃优822、宜香优2115、美香占2号。
(二)成长型品种(9个)绥粳27、晶两优8612、隆两优534、野香优莉丝、中早39、荃优丝苗、荃两优丝苗、甬优1540、南粳5718。
(三)苗头型品种(15个)玮两优7713、川康优2115、泰优808、玮两优8612、两优5078、荃两优069、中浙优H7、荃两优1606、玉龙优1611、九优27占、华浙优210、卓两优1126、宁香粳9号、青香优19香、农香42。
(四)特专型品种(2个)旱优73(节水抗旱稻)、丰两优香一号(再生稻)。
2.当前发展定位。2013年至今，产量、品质、抗性、广适性协同改良。水稻育种技术创新，生物育种、分子育种的应用日趋成熟，两系杂交稻品种推广应用面积快速扩大。2013年以来，我国选育推广了一大批高产超级杂交稻、常规稻品种并在生产上大面积推广应用。2019年我国水稻平均亩产首次突破470公斤，代表性品种有绥粳27、龙粳31号、晶两优华占等。这些品种呈现出产量水平更高，稳产丰产性更好，并出现优质食味稻、加工专用稻等更加多样的类型，综合性状的协调性得到明显提升。
二、小麦
1.更新换代情况。新中国成立以来，我国小麦产量从276.2亿斤提高到 2739.0亿斤，平均亩产从43.0公斤增加至387.4公斤。在此期间，我国小麦育种通过优良地方品种筛选、矮化育种、远缘杂交育种、抗病育种、品质育种等方式持续带动品种更新换代，推动我国小麦单产不断创出新高，产量持续增长。
第一次更新换代，1949-1962年，优良地方品种筛选和国外引进品种。优良地方品种、国外引进品种和新育成的抗条锈品种在提高单产中发挥了重要作用，代表性品种为碧玉麦、南大2419、碧蚂4号等。此期间平均亩产从43.0公斤增加至63.0公斤。
第二次更新换代，1963-1977年，半矮杆品种。生产条件逐步改善、半矮杆高产品种推广应用，代表性品种为北京8号、石家庄54、济南9号等，此期间单产突破118.0公斤。
第三次更新换代，1978-1997年，资源交流育种。小麦育种得到新的发展，形成引进、交换、收集、保存、研究、利用的全国性组织网络，并与世界小麦主产国和相关国际组织建立了小麦品种资源交换的固定联系。20世纪80年代后，在抗条锈病基础上，兼抗白粉病成为重要特性之一。这一时期，“百农3217”“济南13”“鲁麦14”“山农辐63”“冀麦30”“陕农7859”“小偃6号”“豫麦13”“豫麦7号”“徐州12”“西安8号”“冀麦26”“鲁麦1号”“豫麦2号”“豫麦17”“扬麦5号”“鄂恩1号”“绵阳11”“绵阳15”“绵阳20”“川麦22”“克旱9号”等大批品种年最大推广面积在1000万亩以上，开展了全国小麦品种区域试验，代表性品种有小偃6号、冀麦30、扬麦158等，此期间单产突破270.0公斤。
第四次更新换代，1998-2007年，综合性状育种。品种选育在丰产性基础上，兼顾节水、优质、抗病等特性，基本结束了我国优质麦过度依靠进口的历史，代表性品种有郑麦9023、烟农19、济南17等，此期间单产突破300.0公斤。
2008年-至今，处于第五次更新换代阶段，联合攻关育种。在此期间，农业科技投入不断加大，启动国家小麦良种联合攻关。在育种材料创新上，利用野生近缘物种优异基因进行小麦种质创新。在育种技术和手段上，建立了以常规杂交育种技术为基础，染色体工程育种、细胞工程育种、诱变育种、轮回选择育种和分子标记育种技术相融合的小麦育种技术体系。区域性主导品种的推广，使得这一阶段小麦品种增产潜力进一步得到提升。
伴随着全球气候变化等，现代生产需要品质稳定性好、多抗、抗逆的优质绿色小麦品种。育种逐渐向多元化发展。
我国于2010年以后审定，并且推广面积居全国前列的小麦品种分别有“郑麦379”“济麦44”“郑麦7698”“郑麦1860”“西农511”“鲁原502”“百农4199”“山农20”“山农28”“山农29”“周麦27号”“周麦36号”“中麦895”“中麦578”“新麦26”“百农207”等。
2023年，农业农村部发布国家农作物优良品种推广目录（小麦品种）：
(一)骨干型品种(10个)济麦22、百农207、西农979、郑麦379、山农28号、鲁原502、川麦104、镇麦12号、中麦175、中麦1062。
(二)成长型品种(8个)济麦44、百农4199、西农511、周麦36、川麦605、宁麦26、洛旱22、中麦36。
(三)苗头型品种(9个)中麦578、艾麦180、冀麦765、轮选49、川辐14、川麦93、扬麦33、华麦11号、渭麦9号。
(四)特专型品种(2个)京麦188(耐盐碱小麦)、小偃60(耐盐碱小麦)。
三、玉米
自建国以来，我国玉米经历了品种间杂交、双交种、单交种不同的历史时期，选育出一大批优良玉米品种，在生产上大面积地推广应用，实现了6次大规模的品种更新换代，目前，第7代品种正在布局。
更新换代情况。新中国成立以来，我国玉米产量从248.4亿斤提高到 5451.0亿斤，平均亩产从64.4公斤增加到419.4公斤。在此期间，我国玉米育种经历了品种间杂交种、双交种以及单交种三次重大飞跃，带动品种更新换代，推动我国玉米单产不断创出新高，产量持续增长。
第一次更新换代，1949-80年代初期。1960年2月，在山西省太原市召开的“全国玉米研究工作会议”上，原农业部提出《关于多快好省选育自交系间杂交种和四年普及自交系间杂交种的意见》。这一时期，选育推广的代表品种有农大3号、川农7号、双跃3号等，全国玉米平均亩产提高到105.8公斤。
第二次更新换代， 80年代初期—80年代中期，代表品种有中单2号、丹玉6号、郑单2号、鲁原单4号、吉单101、四单8号等，其中，中单2号丰产、稳产、抗病、广适，克服了70年代流行的大、小斑病，实现了“丰产、多抗和广适”三大目标的统一，1982—1986年连续5年种植面积排名第一，面积占全国玉米种植面积的10.59%，种植面积在66.67万公顷以上的年份达19年，共推广3237.13万公顷，是我国历史上累计推广面积较大和应用时间较长的品种。
第三次品种更新换代时期，80年代中期到90年代中期，代表品种有丹玉13、烟单14、掖单2号、掖单4号、沈单7号等，其中，丹玉13综合抗性好、适应性广、高产、稳产，在1987—1994年连续8年居全国玉米种植面积第1位，面积占全国玉米种植面积的12.66%，1988—1991年连续4年超过300万公顷，超66.67万公顷以上达13年，累计推广2810.47万公顷。
第四次更新换代期: 90年代中期到90年代末期，代表品种有掖单13、掖单12、掖单19、本玉9号、四单19、西玉3号等，其中，掖单13株型紧凑、耐密、中矮秆、抗倒伏、产量高，是我国首次育成的具有夏玉米公顷产量66.67 kg生产能力的紧凑型高产杂交种，标志着我国在玉米育种方面探索出一条通过紧凑大穗获得高产的新途径，开创了以群体生产力获得高产的新路，1995—1999年连续5年种植面积居全国第1位，面积占全国玉米种植面积的6.96%，1995—1997年连续3年超过200万公顷，累计推广面积1557.4万公顷。
第五次更新换代期: 21世纪初期(2000—2003年)，代表品种有农大108、豫玉22、鲁单50等，其中，农大108高产、稳产、优质、抗倒、耐旱、耐瘠薄和抗多种病虫害的诸多优点，适应性广，在我国东北、华北、西北春玉米区、黄淮海夏播玉米区和西南山地玉米区广为种植，2000—2003年连续4年种植面积居全国第1位并超过200万公顷，面积占全国玉米种植面积的10.91%，累计推广1837.13万公顷。
第六次更新换代期: 21世纪初期后(2004年至今)，代表品种郑单958、先玉335、浚单20、京科968、登海605、德美亚1号等，其中，郑单958集高产稳产、优质耐密、广适多抗于一身，2004年以来已连续19年为全国推广面积最大的玉米品种，面积占全国玉米种植面积的9.0%，2009—2013年连续5年超过400万公顷，最高年份达456.93万公顷，累计推广5971.12万公顷，成为我国玉米育种史上的一个里程碑品种。先玉335高产、稳产、早熟、脱水快、出籽率高、商品品质好，深刻影响了我国玉米产业发展，累计推广2368.5万公顷。
当前，品种广泛应用以郑58等为代表的PA种质、昌7-2为代表的四平头种质及跨国公司引入我国的PH6WC等早熟、耐密、脱水快种质。改变了传统的高秆、大穗玉米育种模式，将耐密性作为育种核心目标，育成品种适宜轻简化栽培和机械化作业。这一时期，全国玉米平均亩产从331.2公斤提高到419.4公斤，增加了26.62%。
2023年，农业农村部发布国家农作物优良品种推广目录（玉米品种）：
(一)骨干型品种(11个)郑单958、先玉335、京科968、登海605、德美亚1号、德美亚3、和育187、苏玉29、京农科728、中单808、正大808。
(二)成长型品种(8个)裕丰303、中科玉505、郑原玉432、东单1331、优迪919、秋乐368、先达901、MC121。
(三)苗头型品种(8个)京科999、农大778、兴辉908、中玉303、罗单297、陕单650、翔玉878、铁391。
(四)特专型品种(5个)京科糯2000(鲜食糯玉米)、万糯2000(鲜食糯玉米)、金冠218(鲜食甜玉米)、北农青贮368(青贮玉米)、沈爆6号(爆裂玉米)。随着转基因玉米商业化落地，国内玉米种业将迎来3-5年的全新品种换代革命。届时，性状费用、种子提价或带动行业扩容；同时，头部种企有望迎来经营环境改善并依靠性状优势占得先机，进而引领行业品种换代革命，分享市场扩容、份额提升双重成长红利。
四、大豆
1.更新换代情况。新中国成立以来，我国大豆产量从101.8亿斤提高到 328.0亿斤，平均亩产从40.8公斤增加到132.4公斤。在此期间，我国大豆育种经历了系统选育、杂交育种、早熟抗逆育种三次重大飞跃，带动品种更新换代，推动我国大豆单产不断创出新高，产量持续增长。
第一次更新换代，1949-1976年，系统选育育种。解放初期系统选育品种逐步替代地方品种，但仍未摆脱地方品种的局限性。20世纪60-70年代，大豆育种方法由系统选育向杂交育种过渡。代表性品种有，东农4号、黑河3号、跃进5号等，大豆平均亩产由40.8公斤提高到65.0公斤。
第二次更新换代，1977-1994年，杂交育种。大豆杂交育种技术全面普及，品种株型不断改良。大豆品种株高降低，耐肥性增强，抗倒性显著提高，代表的品种为合丰25、绥农14等，这一阶段大豆产量稳步增长，平均亩产由65.0公斤提高到115.0公斤。
第三次更新换代，1995-2015年，早熟抗逆育种。育成一批早熟、抗逆、抗倒、宜机品种，代表性品种有黑河38、合丰55、中黄13等。这一阶段大豆产量徘徊增长，平均亩产由115.0公斤提高到120.0公斤。
2023年，农业农村部发布国家农作物优良品种推广目录（玉米品种）：
(一)骨干型品种(10个)黑河43、齐黄34、克山1号、登科5号、中黄13、金源55号、冀豆12、合农95、东农63、华疆2号。
(二)成长型品种(6个)绥农52、黑农84、中黄901、蒙豆1137、菏豆33号、合农85。
(三)苗头型品种(2个)绥农94、郑1307。
(四)特专型品种(4个)适宜大豆玉米带状复合种植：邯豆13、徐豆18、南夏豆25、冀豆17。
3. 当前发展定位。目前处于第四次更新换代，2016年-至今，大豆联合育种。国家大豆振兴计划和大豆育种联合攻关等项目实施，我国大豆科技进步明显加快，新品种、新技术不断涌现，良种良法结合，在各产区创造了高产高效典型。高产、稳产、耐逆、宜机大豆品种大面积推广，代表性品种有黑河43、克山1号、齐黄34等。这一阶段大豆产量快速增长，全国大豆平均亩产由120.0公斤提高到132.0公斤。
五、未来预判
总结四大作物的品种更新换代历程，水稻育种主要经历了矮化育种、杂种优势利用；小麦育种主要经历了矮化育种、远缘杂交育种；玉米育种主要经历了杂种优势利用、优异种质资源利用；大豆育种主要经历了系统选育、杂交育种。每一次品种更新换代都得益于育种技术的重大突破或优异种质资源的利用，进而培育出突破性新品种并在生产中推广应用，使产量大幅度跃升。
当前，现代生命科学和生物育种技术创新加快突破，与大数据、人工智能等现代信息技术交叉融合，逐步形成以智能精准设计为特征的高效农业生物育种体系，孕育着新一轮农业科技革命。随着优异种质资源的收集、鉴定和利用能力加强；优异基因资源不断发掘和重要育种价值材料持续创制，将极大丰富优异种质资源储备。
目前，1.水稻，建立目标性状定向改良技术和杂交稻无融合生殖体系，进一步聚合优质、高产、多抗、广适、资源高效等优良性状，将推动重大突破性水稻新品种培育和品种更新换代。
2.小麦，建立快速育种和精准育种体系，加强优异小麦种质资源的收集利用和重要育种价值种质材料的创制，将推动重大突破性小麦新品种培育和品种更新换代。
3.玉米，建立精准设计育种技术体系和单倍体工程化育种体系，推广应用转基因抗虫、抗除草剂品种，将推动高产、优质、高效、绿色、宜机重大突破性玉米新品种培育和品种更新换代。
4.大豆，建立现代育种技术体系，提高育种效率和精度，深化种质资源创新与利用，推广应用转基因抗虫、抗除草剂品种，将推动高产、优质、专用、多抗重大突破性大豆新品种培育和品种更新换代。
1993-2020年，我国水稻单产平均增幅为0.6%/年，据此测算，预计2025年和2030年我国水稻亩产将分别达到485公斤和500公斤。2008-2021年，我国小麦单产平均增幅为4.12公斤/年，据此测算，预计2025年和2030年我国小麦亩产将分别达到404公斤和424公斤。2004-2021年，我国玉米生产遗传增益4.886公斤/亩/年，据此预测，2025年和2030年我国玉米单产将分别达到445公斤和470公斤。随着我国大豆生物育种产业化的推进，预计2025年和2030年我国玉米单产将分别达到160公斤和200公斤。
