22个省份试种巨型稻,能否让“禾下乘凉”梦成真?
啤酒瓶空了缓 发表于:2022-9-26 19:49:54 复制链接 看图 发表新帖
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来源:【北京科技报】

与袁隆平院士“禾下乘凉梦”紧密联系的巨型稻已在22个省份试种。成效如何?看解读。

撰文/记者 赵天宇 图文编辑/陈永杰

新媒体编辑/段大卫

采访专家

夏新界

中国科学院亚热带农业生态研究所(长沙)研究员

今年4月以来,由袁隆平团队培育的超级耐盐碱新型高秆高产“巨型稻”开始在天津市宁河区种植,这是该稻种首次在京津冀地区试种。

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“巨型稻”开始在天津市宁河区种植,这是该稻种首次在京津冀地区试种(图片提供/李和翼)

“巨型稻”成本低、产量高、抗倒伏、超耐盐碱;可增加稻田蓄水深度,让水田内可养鱼虾、养蛙、养鸭,一田两用、稻鱼双收、互惠共生。非中国水稻主产区的京津冀,正在让“禾下乘凉”变为现实。

被“淘汰”的高杆稻

原产于中国与印度的水稻,早在七千多年前的长江流域,我国先民就开始大面积栽种。水稻可以结出稻谷,稻谷脱粒碾压后成为大米,经过千余年的发展,水稻成为了全球分布最广的粮食作物之一,世界上有近一半的人口以水稻为主食。

何为“巨型稻”?有别于普通水稻1米左右的高度,“巨型稻”平均株高可以达到2米,个别植株最高能达到2.2米,属于高秆水稻,这样的株高是什么概念?成年人钻进稻田地里犹如来到“水稻森林”,只闻其声,不见其人。

“杂交水稻之父”袁隆平一直有两个梦,一个是杂交水稻覆盖全球,另一个就是“禾下乘凉”。他曾两次梦见水稻长得有高粱那么高,穗子像扫把那么长,籽粒像花生米那么大,而他则和几个朋友坐在稻穗下面乘凉。

但鲜为人知的是,高秆稻并不是新玩意儿,因为最原始的水稻品种就是高秆稻,水稻株型的变化史,基本就是水稻的驯化史。

最开始是野生稻,植株散生,分枝(分蘖)角度很大导致占地很大,单产很低。古人先民种植水稻,栽培稻驯化成功的关键之一,就是大大减小了分枝的角度,植株紧凑,可以密植,把产量提高到可以供人食用的程度。

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在魏晋和隋唐时期,南方水稻大规模种植(图片提供/视觉中国)

到了上世纪中期,得益于化肥的广泛应用,栽培稻的个头和产量大大提高,已经可以长到一人多高,但随之带来一个严重的问题—倒伏。事实上,农作物的秆越长越容易出现倒伏现象,成活率也会直线降低,农民辛勤劳动的成果可能毁于一旦。

“理论上高秆水稻有巨大的先天不足,从对力的消耗、单位产量到抗倒伏性能,试验上几乎全是劣势。”

因此从20世纪70年代以后,高秆水稻一度被“淘汰”了,我国科学家将水稻矮秆化和半矮秆化育种作为研究的主攻方向。sd1基因主导的矮化育种,育成了矮秆、半矮秆水稻,降低了株高。这看似不起眼的改变,能提高20%-30%的单产,因此被誉为绿色革命。

结果证明,我国科学家的研究方向是正确的,水稻从亩产330公斤跃升到1000公斤甚至更多,不仅保障了14亿人的粮食供应,还有能力为世界上其他遭受饥困的国家和地区提供帮助。

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“杂交水稻之父”袁隆平一直有两个梦,一个是杂交水稻覆盖全球,另一个就是“禾下乘凉” (图片提供/视觉中国)

但随着水稻育种技术的持续开拓,科学家们发现,由于矮秆水稻植株相对矮小,无法更多地吸取土壤养分、水分并更好进行光合作用,其亩产量已经很难有更大突破,接近植物生理学家认为的作物收获指数上限—即收获的谷粒重量与整株水稻重量比例为0.6。

要想继续在产量上取得较大的突破,就必须想办法培育出超大生物量的大个子水稻。故而吸收水分养分、进行光合作用的能力都更强的“巨型稻”,重新回到了科学家们的视野。

亩产突破2000斤

2007年,中国科学院亚热带农业生态研究所(长沙)研究员、作物耐逆境分子生态学研究中心主任夏新界博士,放弃国外高薪工作,回国后一边与袁隆平团队合作开展超级杂交稻的研究,一边开展“巨型稻”的研发工作。

巨型稻是袁隆平院士生前的牵挂。而实际上,夏新界与袁老也有一段颇深的缘分。

夏新界说:“在当学生的时候,我参与过杂交水稻的研究工作。有一次帮导师采材料,正巧我和袁老师都住在湖南农科院的招待所,且他就住在我的隔壁。我那时正在学习英语,准备考研究生,袁老师也在学英语口语,他正准备出国讲学,所以我们俩为了学英语起得比较早,那也是我第一次见到袁老师。”

晨读英语的缘分让两人相遇,而研究水稻则让两人相识、相知。夏新界从国外深造回国后,受到袁老的邀请,担任超级杂交水稻功能基因组研究的首席科学家。

经过近10年的苦心研究,通过分子标记辅助选育、野生水稻远缘杂交等技术,2016年,夏新界团队首次培育出了巨型水稻,开创了“巨型稻”研究的先河,他也被誉为“巨型稻之父”。

夏新界告诉记者,“巨型稻”并非传统意义上的高秆水稻,它们甚至不是同一个概念,因为巨型稻不仅身材高大,体型体积上也十分巨大,做到了“又高又粗壮”。

过去高秆水稻“弱不禁风”的主要原因,是因为秆茎太细太浅,好比一座楼房地基不稳,自然很容易倒塌。但夏新界团队研发的巨型稻,根系发达,深达60厘米甚至更多,比普通水稻二三十厘米的根深深了两三倍,所以抗倒伏能力大大增强。

由于“巨型稻”的体积大,它们之间的种植间隔也更大,种植密度缩小一半,但它们的分蘖多,每蔸能长出40个稻穗,每根稻穗结出的谷粒数是普通水稻的一倍多。

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“2017年10月16日,中国科学家成功育选最高2.25米的“巨型稻”。图为已故“杂交水稻之父”袁隆平观察“巨型稻”生长情况 (图片提供/视觉中国)

在产量上,“巨型稻”也不甘示弱,“巨型稻的稻穗儿很大,每穗粒数平均多达360粒,单穗最多达800多粒,而普通水稻一般只有250粒,这样“巨型稻”的亩产可以达到700-800公斤,比普通杂交水稻500-600公斤的亩产还要高出1/3。”夏新界透露说,试验田最高亩产达到了1057公斤(约2100斤),这是一个不小的突破。

除了在产量上追平现有杂交水稻,“巨型稻”还拥有独特的生长和生态优势。

夏新界表示,由于“巨型稻”是由籼粳稻与野生稻进行远缘杂交,然后经过人工定向选育得到的,它很好地继承了多种水稻的优点,同时突破性地产生了有别于其他水稻的优良特点。

普通水稻对于种植环境要求比较苛刻,甚至只有水热条件良好的水田才能满足,但巨型稻生命力非常顽强,对肥分的利用率达到70%以上,且非常耐旱抗碱耐海水,甚至在旱地的环境也能正常生长。

“巨型稻”植株高大、根系深厚,能够有效应对一些小型洪涝灾害和暴雨天气,极大降低了气象灾害风险损失。其秸秆较长且数量多,新鲜度高,是青储饲料的不二之选,把这些秸秆进行综合利用,也能给种植户带来一笔丰厚的收入。

不少人认为“巨型稻”长得高大,肯定需要高肥的环境才行。对此,相关专家介绍,由于“巨型稻”的根系发达、生长速度较快,对水肥条件的要求反而略低于普通水稻。

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2022年9月5日,杭州淳安县汾口镇千岛湖谷香园农业有限公司“巨型稻”基地内,一台崭新的收割机来回穿梭,正在收割“巨型稻” (图片提供/视觉中国)

在生态农业方面,“巨型稻”株形高大,根深叶茂,茎秆粗壮、生育期较长、淹水深度大,可为蛙、鱼、泥鳅和鸭等稻田养殖动物提供良好的栖息环境。这些动物能吃掉稻田里的害虫和微生物,它们产生的粪便又成了水稻的养料,提高了产量,实现了农业经济的绿色循环发展,增加了农业附加值,达到经济效益最大化。

2017年与2018年,夏新界团队在“长沙站”建设了 300 亩“巨型稻”生态综合种养模式试验与示范区,全程化肥、农药、抗生素等零使用。

与现有稻田综合种养模式相比,“巨型稻”稻谷产量至少提高1倍,青蛙、泥鳅、稻花鱼等养殖动物的成活率提高1倍,个体重量提高 20%,产量比普通杂交稻每亩要高出 100公斤到200 公斤。夏新界认为,经过试种,“巨型稻”的亩产量单季可达千公斤以上。

据悉,“巨型稻”成熟时,籽黄叶绿,秸秆可用作牛、羊等上好的青储饲料。“巨型稻”生物量巨大,每亩产出3吨至5吨秸秆,可部分解决我国牧草短缺而需大量进口的难题。

“种了这么多年,我家里天天吃‘巨型稻’的稻米,非常好吃。”夏新界说,“巨型稻”米饭柔软清香,口感比一般的杂交稻好,可与五常大米相媲美,克服了水稻“高产不优质”的诟病。

专家呼吁加快审批推广

“尺子拉直!”日前,在四川西充青狮镇双坝子村种植基地种植“巨型稻”的稻田里,西充县农业农村局工作人员对巨型稻进行了稻株测高。“单株1.8米。”工作人员报出数据。

今年,西充县在青狮镇双坝子村、仁和镇丹桂垭村两个基地首次试种500亩“巨丰6号”巨型稻。目前,两个基地均已完成收割测产,实测亩产为650公斤左右。

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重庆市大足区拾万镇长虹村试种的“巨型稻”丰收在望 (图片提供/视觉中国)

而地处华北平原、海河流域的京津冀地区,并非我国水稻主产区,像河北省的水稻种植面积仅为150万亩、天津市在80-100万亩左右,北京种植面积更是不超过5万亩,且基本以观赏试验田为主。

对比之下,上海一地水稻种植面积就有150万亩,江苏省更是有3300多万亩。

除了城市化、地形条件等因素,气候土壤水热条件,是制约京津冀地区大规模开展水稻种植的最重要原因:像水热条件相对较好的天津、唐山等环渤海地区,却有将近2000万亩盐碱地,传统农作物在盐碱地上产量低,种植价值小。

像天津市宁河区东棘坨镇东白庄村,虽然是传统的水稻种植之乡,但受制于自然条件,有些地块栽种的水稻亩产量并不高,耐旱耐盐碱的“巨型稻”就成为了“全村的希望”。

村党支部书记、村委会主任郑海涛表示,“巨型稻”之所以受到大家关注,最大的优点是耐盐碱、产量高,亩产量能达到800公斤以上,比在盐碱地上种植其他品种亩产量高出20%以上。

为助力“巨型稻”获得成功,宁河区还专门调配无人机为稻田进行绿色防控作业,疏通河道、开辟水源,确保稻田灌溉需求,还计划修建一条木栈道,从公路直通巨型稻田,方便游客来打卡。

在夏新界看来,“巨型稻”在天津的试种,意味着它在抗盐耐旱性上得到了验证,有非常重要的科学和实践意义。

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2022年4月17日,由袁隆平团队培育的新型高杆高产水稻品种“超级耐盐碱巨型稻”在天津市宁河区绿萝家庭农场开始大棚育秧。图为农民对“巨型稻”种子进行筛选 (图片提供/视觉中国)

夏新界解释说,目前“巨型稻”已经在我国22个省市自治区试点种植,约有2万亩试验田,但在京津冀和盐碱地上种植还是第一次。“中国现有水稻种植面积4亿亩,有适合种植水稻的盐碱地2亿多亩,如果把这些盐碱地都种植上‘巨型稻’,那中国水稻种植面积就能翻一番,粮食可以出口,巨型稻秸秆还能用来喂猪喂羊,解决了动物口粮问题。”

放眼世界,全球有142亿亩盐碱地,如果能将巨型稻种植在全球推广,世界粮食产量将大幅提升,有望使粮食危机变为过去式。

以天津为“基地”,记者了解到,未来“巨型稻”有望引入北京种植,市民在丰台、顺义等水稻种植地有望见到这种可“禾下乘凉”的水稻。在内蒙古、东北等地,巨型稻也将持续试验,以提高产量为目标,不断提升耐严寒、耐盐碱、耐旱、抗病虫害等方面的能力,研发适合广大北方稻区种植的“巨型稻”新品种。

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天津袁隆平团队成员、隆平文化驿站常务副秘书长李和冀查看巨型稻长势(图片提供/李和翼)

不过,新品种大面积推广种植并不容易,在一个区域进行推广之前,必须先进行试验,取得至少两年的数据后,提交当地农作物品种审定委员会审定,取得合法“身份证”后才能进行大面积的种植。

夏新界坦言,受制于管理模式和审批体系,尽管“巨型稻”已经问世十余年,但由于没有适用的审批标准体系,大规模推广仍遇到困难。他呼吁,有关部门应及早出台完善相关政策,促进科技成果转化,培育优质水稻品种,使我国水稻产量上升到一个新台阶,对我国粮食安全也意义重大。

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2021年10月16日,世界粮食日,浙江省建德市三都镇新和村试种的袁隆平试验田“巨型稻”迎来开割 (图片提供/视觉中国)

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出品:科普中央厨房

监制:北京科技报 | 北科传媒

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