中國農(nóng)民豐收節(jié) | 22個省份試種巨型稻,能否讓“禾下乘涼”夢成真?
9月23日是農(nóng)歷秋分,也是第五個中國農(nóng)民豐收節(jié)。與袁隆平院士“禾下乘涼夢”緊密聯(lián)系的巨型稻已在22個省份試種。成效如何?看解讀。
撰文/記者 趙天宇 圖文編輯/陳永杰
采訪專家
夏新界,中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所(長沙)研究員
9月23日9時4分迎來了我國農(nóng)歷的秋分節(jié)氣,這意味著收獲滿滿、瓜果飄香的金秋季節(jié)已經(jīng)來臨,這一天也是第五個“中國農(nóng)民豐收節(jié)”。
今年4月以來,由袁隆平團隊培育的超級耐鹽堿新型高稈高產(chǎn)“巨型稻”開始在天津市寧河區(qū)種植,這是該稻種首次在京津冀地區(qū)試種。
▲“巨型稻”開始在天津市寧河區(qū)種植,這是該稻種首次在京津冀地區(qū)試種(圖片提供/李和翼)
“巨型稻”成本低、產(chǎn)量高、抗倒伏、超耐鹽堿;可增加稻田蓄水深度,讓水田內(nèi)可養(yǎng)魚蝦、養(yǎng)蛙、養(yǎng)鴨,一田兩用、稻魚雙收、互惠共生。非中國水稻主產(chǎn)區(qū)的京津冀,正在讓“禾下乘涼”變?yōu)楝F(xiàn)實。
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被“淘汰”的高桿稻
原產(chǎn)于中國與印度的水稻,早在七千多年前的長江流域,我國先民就開始大面積栽種。水稻可以結(jié)出稻谷,稻谷脫粒碾壓后成為大米,經(jīng)過千余年的發(fā)展,水稻成為了全球分布最廣的糧食作物之一,世界上有近一半的人口以水稻為主食。
何為“巨型稻”?有別于普通水稻1米左右的高度,“巨型稻”平均株高可以達(dá)到2米,個別植株最高能達(dá)到2.2米,屬于高稈水稻,這樣的株高是什么概念?成年人鉆進稻田地里猶如來到“水稻森林”,只聞其聲,不見其人。
“雜交水稻之父”袁隆平一直有兩個夢,一個是雜交水稻覆蓋全球,另一個就是“禾下乘涼”。他曾兩次夢見水稻長得有高粱那么高,穗子像掃把那么長,籽粒像花生米那么大,而他則和幾個朋友坐在稻穗下面乘涼。
但鮮為人知的是,高稈稻并不是新玩意兒,因為最原始的水稻品種就是高稈稻,水稻株型的變化史,基本就是水稻的馴化史。
最開始是野生稻,植株散生,分枝(分蘗)角度很大導(dǎo)致占地很大,單產(chǎn)很低。古人先民種植水稻,栽培稻馴化成功的關(guān)鍵之一,就是大大減小了分枝的角度,植株緊湊,可以密植,把產(chǎn)量提高到可以供人食用的程度。
▲在魏晉和隋唐時期,南方水稻大規(guī)模種植(圖片提供/視覺中國)
到了上世紀(jì)中期,得益于化肥的廣泛應(yīng)用,栽培稻的個頭和產(chǎn)量大大提高,已經(jīng)可以長到一人多高,但隨之帶來一個嚴(yán)重的問題—倒伏。事實上,農(nóng)作物的稈越長越容易出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象,成活率也會直線降低,農(nóng)民辛勤勞動的成果可能毀于一旦。
“理論上高稈水稻有巨大的先天不足,從對力的消耗、單位產(chǎn)量到抗倒伏性能,試驗上幾乎全是劣勢。”
因此從20世紀(jì)70年代以后,高稈水稻一度被“淘汰”了,我國科學(xué)家將水稻矮稈化和半矮稈化育種作為研究的主攻方向。sd1基因主導(dǎo)的矮化育種,育成了矮稈、半矮稈水稻,降低了株高。這看似不起眼的改變,能提高20%-30%的單產(chǎn),因此被譽為綠色革命。
結(jié)果證明,我國科學(xué)家的研究方向是正確的,水稻從畝產(chǎn)330公斤躍升到1000公斤甚至更多,不僅保障了14億人的糧食供應(yīng),還有能力為世界上其他遭受饑?yán)У膰液偷貐^(qū)提供幫助。
▲“雜交水稻之父”袁隆平一直有兩個夢,一個是雜交水稻覆蓋全球,另一個就是“禾下乘涼” (圖片提供/視覺中國)
但隨著水稻育種技術(shù)的持續(xù)開拓,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),由于矮稈水稻植株相對矮小,無法更多地吸取土壤養(yǎng)分、水分并更好進行光合作用,其畝產(chǎn)量已經(jīng)很難有更大突破,接近植物生理學(xué)家認(rèn)為的作物收獲指數(shù)上限—即收獲的谷粒重量與整株水稻重量比例為0.6。
要想繼續(xù)在產(chǎn)量上取得較大的突破,就必須想辦法培育出超大生物量的大個子水稻。故而吸收水分養(yǎng)分、進行光合作用的能力都更強的“巨型稻”,重新回到了科學(xué)家們的視野。
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畝產(chǎn)突破2000斤
2007年,中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所(長沙)研究員、作物耐逆境分子生態(tài)學(xué)研究中心主任夏新界博士,放棄國外高薪工作,回國后一邊與袁隆平團隊合作開展超級雜交稻的研究,一邊開展“巨型稻”的研發(fā)工作。
巨型稻是袁隆平院士生前的牽掛。而實際上,夏新界與袁老也有一段頗深的緣分。
夏新界說:“在當(dāng)學(xué)生的時候,我參與過雜交水稻的研究工作。有一次幫導(dǎo)師采材料,正巧我和袁老師都住在湖南農(nóng)科院的招待所,且他就住在我的隔壁。我那時正在學(xué)習(xí)英語,準(zhǔn)備考研究生,袁老師也在學(xué)英語口語,他正準(zhǔn)備出國講學(xué),所以我們倆為了學(xué)英語起得比較早,那也是我第一次見到袁老師。”
晨讀英語的緣分讓兩人相遇,而研究水稻則讓兩人相識、相知。夏新界從國外深造回國后,受到袁老的邀請,擔(dān)任超級雜交水稻功能基因組研究的首席科學(xué)家。
經(jīng)過近10年的苦心研究,通過分子標(biāo)記輔助選育、野生水稻遠(yuǎn)緣雜交等技術(shù),2016年,夏新界團隊首次培育出了巨型水稻,開創(chuàng)了“巨型稻”研究的先河,他也被譽為“巨型稻之父”。
夏新界告訴記者,“巨型稻”并非傳統(tǒng)意義上的高稈水稻,它們甚至不是同一個概念,因為巨型稻不僅身材高大,體型體積上也十分巨大,做到了“又高又粗壯”。
過去高稈水稻“弱不禁風(fēng)”的主要原因,是因為稈莖太細(xì)太淺,好比一座樓房地基不穩(wěn),自然很容易倒塌。但夏新界團隊研發(fā)的巨型稻,根系發(fā)達(dá),深達(dá)60厘米甚至更多,比普通水稻二三十厘米的根深深了兩三倍,所以抗倒伏能力大大增強。
由于“巨型稻”的體積大,它們之間的種植間隔也更大,種植密度縮小一半,但它們的分蘗多,每蔸能長出40個稻穗,每根稻穗結(jié)出的谷粒數(shù)是普通水稻的一倍多。
▲“2017年10月16日,中國科學(xué)家成功育選最高2.25米的“巨型稻”。圖為已故“雜交水稻之父”袁隆平觀察“巨型稻”生長情況 (圖片提供/視覺中國)
在產(chǎn)量上,“巨型稻”也不甘示弱,“巨型稻的稻穗兒很大,每穗粒數(shù)平均多達(dá)360粒,單穗最多達(dá)800多粒,而普通水稻一般只有250粒,這樣“巨型稻”的畝產(chǎn)可以達(dá)到700-800公斤,比普通雜交水稻500-600公斤的畝產(chǎn)還要高出1/3。”夏新界透露說,試驗田最高畝產(chǎn)達(dá)到了1057公斤(約2100斤),這是一個不小的突破。
除了在產(chǎn)量上追平現(xiàn)有雜交水稻,“巨型稻”還擁有獨特的生長和生態(tài)優(yōu)勢。
夏新界表示,由于“巨型稻”是由秈粳稻與野生稻進行遠(yuǎn)緣雜交,然后經(jīng)過人工定向選育得到的,它很好地繼承了多種水稻的優(yōu)點,同時突破性地產(chǎn)生了有別于其他水稻的優(yōu)良特點。
普通水稻對于種植環(huán)境要求比較苛刻,甚至只有水熱條件良好的水田才能滿足,但巨型稻生命力非常頑強,對肥分的利用率達(dá)到70%以上,且非常耐旱抗堿耐海水,甚至在旱地的環(huán)境也能正常生長。
“巨型稻”植株高大、根系深厚,能夠有效應(yīng)對一些小型洪澇災(zāi)害和暴雨天氣,極大降低了氣象災(zāi)害風(fēng)險損失。其秸稈較長且數(shù)量多,新鮮度高,是青儲飼料的不二之選,把這些秸稈進行綜合利用,也能給種植戶帶來一筆豐厚的收入。
不少人認(rèn)為“巨型稻”長得高大,肯定需要高肥的環(huán)境才行。對此,相關(guān)專家介紹,由于“巨型稻”的根系發(fā)達(dá)、生長速度較快,對水肥條件的要求反而略低于普通水稻。
▲2022年9月5日,杭州淳安縣汾口鎮(zhèn)千島湖谷香園農(nóng)業(yè)有限公司“巨型稻”基地內(nèi),一臺嶄新的收割機來回穿梭,正在收割“巨型稻” (圖片提供/視覺中國)
在生態(tài)農(nóng)業(yè)方面,“巨型稻”株形高大,根深葉茂,莖稈粗壯、生育期較長、淹水深度大,可為蛙、魚、泥鰍和鴨等稻田養(yǎng)殖動物提供良好的棲息環(huán)境。這些動物能吃掉稻田里的害蟲和微生物,它們產(chǎn)生的糞便又成了水稻的養(yǎng)料,提高了產(chǎn)量,實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的綠色循環(huán)發(fā)展,增加了農(nóng)業(yè)附加值,達(dá)到經(jīng)濟效益最大化。
2017年與2018年,夏新界團隊在“長沙站”建設(shè)了 300 畝“巨型稻”生態(tài)綜合種養(yǎng)模式試驗與示范區(qū),全程化肥、農(nóng)藥、抗生素等零使用。
與現(xiàn)有稻田綜合種養(yǎng)模式相比,“巨型稻”稻谷產(chǎn)量至少提高1倍,青蛙、泥鰍、稻花魚等養(yǎng)殖動物的成活率提高1倍,個體重量提高 20%,產(chǎn)量比普通雜交稻每畝要高出 100公斤到200 公斤。夏新界認(rèn)為,經(jīng)過試種,“巨型稻”的畝產(chǎn)量單季可達(dá)千公斤以上。
據(jù)悉,“巨型稻”成熟時,籽黃葉綠,秸稈可用作牛、羊等上好的青儲飼料?!熬扌偷尽鄙锪烤薮?,每畝產(chǎn)出3噸至5噸秸稈,可部分解決我國牧草短缺而需大量進口的難題。
“種了這么多年,我家里天天吃‘巨型稻’的稻米,非常好吃?!毕男陆缯f,“巨型稻”米飯柔軟清香,口感比一般的雜交稻好,可與五常大米相媲美,克服了水稻“高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)”的詬病。
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專家呼吁加快審批推廣
“尺子拉直!”日前,在四川省西充縣青獅鎮(zhèn)雙壩子村種植基地種植“巨型稻”的稻田里,西充縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局工作人員對巨型稻進行了稻株測高。“單株1.8米?!惫ぷ魅藛T報出數(shù)據(jù)。
今年,西充縣在青獅鎮(zhèn)雙壩子村、仁和鎮(zhèn)丹桂埡村兩個基地首次試種500畝“巨豐6號”巨型稻。目前,兩個基地均已完成收割測產(chǎn),實測畝產(chǎn)為650公斤左右。
▲重慶市大足區(qū)拾萬鎮(zhèn)長虹村試種的“巨型稻”豐收在望 (圖片提供/視覺中國)
而地處華北平原、海河流域的京津冀地區(qū),并非我國水稻主產(chǎn)區(qū),像河北省的水稻種植面積僅為150萬畝、天津市在80-100萬畝左右,北京種植面積更是不超過5萬畝,且基本以觀賞試驗田為主。
對比之下,上海一地水稻種植面積就有150萬畝,江蘇省更是有3300多萬畝。
除了城市化、地形條件等因素,氣候土壤水熱條件,是制約京津冀地區(qū)大規(guī)模開展水稻種植的最重要原因:像水熱條件相對較好的天津、唐山等環(huán)渤海地區(qū),卻有將近2000萬畝鹽堿地,傳統(tǒng)農(nóng)作物在鹽堿地上產(chǎn)量低,種植價值小。
像天津市寧河區(qū)東棘坨鎮(zhèn)東白莊村,雖然是傳統(tǒng)的水稻種植之鄉(xiāng),但受制于自然條件,有些地塊栽種的水稻畝產(chǎn)量并不高,耐旱耐鹽堿的“巨型稻”就成為了“全村的希望”。
村黨支部書記、村委會主任鄭海濤表示,“巨型稻”之所以受到大家關(guān)注,最大的優(yōu)點是耐鹽堿、產(chǎn)量高,畝產(chǎn)量能達(dá)到800公斤以上,比在鹽堿地上種植其他品種畝產(chǎn)量高出20%以上。
為助力“巨型稻”獲得成功,寧河區(qū)還專門調(diào)配無人機為稻田進行綠色防控作業(yè),疏通河道、開辟水源,確保稻田灌溉需求,還計劃修建一條木棧道,從公路直通巨型稻田,方便游客來打卡。
在夏新界看來,“巨型稻”在天津的試種,意味著它在抗鹽耐旱性上得到了驗證,有非常重要的科學(xué)和實踐意義。
▲2022年4月17日,由袁隆平團隊培育的新型高桿高產(chǎn)水稻品種“超級耐鹽堿巨型稻”在天津市寧河區(qū)綠蘿家庭農(nóng)場開始大棚育秧。圖為農(nóng)民對“巨型稻”種子進行篩選 (圖片提供/視覺中國)
夏新界解釋說,目前“巨型稻”已經(jīng)在我國22個省市自治區(qū)試點種植,約有2萬畝試驗田,但在京津冀和鹽堿地上種植還是第一次?!爸袊F(xiàn)有水稻種植面積4億畝,有適合種植水稻的鹽堿地2億多畝,如果把這些鹽堿地都種植上‘巨型稻’,那中國水稻種植面積就能翻一番,糧食可以出口,巨型稻秸稈還能用來喂豬喂羊,解決了動物口糧問題?!?/p>
放眼世界,全球有142億畝鹽堿地,如果能將巨型稻種植在全球推廣,世界糧食產(chǎn)量將大幅提升,有望使糧食危機變?yōu)檫^去式。
以天津為“基地”,記者了解到,未來“巨型稻”有望引入北京種植,市民在豐臺、順義等水稻種植地有望見到這種可“禾下乘涼”的水稻。在內(nèi)蒙古、東北等地,巨型稻也將持續(xù)試驗,以提高產(chǎn)量為目標(biāo),不斷提升耐嚴(yán)寒、耐鹽堿、耐旱、抗病蟲害等方面的能力,研發(fā)適合廣大北方稻區(qū)種植的“巨型稻”新品種。
▲天津袁隆平團隊成員、隆平文化驛站常務(wù)副秘書長李和翼查看巨型稻長勢(圖片提供/李和翼)
不過,新品種大面積推廣種植并不容易,在一個區(qū)域進行推廣之前,必須先進行試驗,取得至少兩年的數(shù)據(jù)后,提交當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物品種審定委員會審定,取得合法“身份證”后才能進行大面積的種植。
夏新界坦言,受制于管理模式和審批體系,盡管“巨型稻”已經(jīng)問世十余年,但由于沒有適用的審批標(biāo)準(zhǔn)體系,大規(guī)模推廣仍遇到困難。他呼吁,有關(guān)部門應(yīng)及早出臺完善相關(guān)政策,促進科技成果轉(zhuǎn)化,培育優(yōu)質(zhì)水稻品種,使我國水稻產(chǎn)量上升到一個新臺階,對我國糧食安全也意義重大。
▲2021年10月16日,世界糧食日,浙江省建德市三都鎮(zhèn)新和村試種的袁隆平試驗田“巨型稻”迎來開割 (圖片提供/視覺中國)