瞭望丨雜交水稻:東方魔稻
2020-12-08 10:55:12 來源: 瞭望
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9月27日,農(nóng)民操作機(jī)械在興安盟袁隆平院士工作站鹽堿地水稻基地收獲水稻 徐欽攝 / 本刊

  雜交水稻

  中國是世界上第一個成功研發(fā)和推廣雜交水稻的國家。雜交水稻被譽(yù)為“第二次綠色革命”,也已被聯(lián)合國糧農(nóng)組織列為解決發(fā)展中國家糧食短缺問題的首選技術(shù)。中國雜交水稻研究處于國際領(lǐng)先地位,具備強(qiáng)大的核心競爭力,解決了地球上數(shù)十億人口的飯碗問題,對世界糧食安全和良種技術(shù)傳播做出了重大貢獻(xiàn),將來,中國雜交水稻必將不斷為中國和世界糧食問題尋找新出路??梢哉f中國雜交水稻是中國科技領(lǐng)域自主創(chuàng)新的標(biāo)志性成就。

  ◇從改革開放初期至2019年,我國農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率從27%提高到59.2%,這些貢獻(xiàn)正讓更多的土地發(fā)揮出巨大的潛力,最終轉(zhuǎn)化為大地上的生產(chǎn)力和碗里的糧食

  ◇中國成功讓全球五分之一人口吃得飽吃得好的同時(shí),還為全世界提供了解決糧食短缺的中國技術(shù)

  2020年11月2日上午,湖南長沙,國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心。

  年屆九旬的袁隆平透過大屏幕,盯著200公里外的稻田。氛圍有些緊張。他等待的是一場考試的結(jié)果,考生是水稻,分?jǐn)?shù)是畝產(chǎn)。

  “剛接到現(xiàn)場電話,我的信心,從九成五上升到九成八了?!蓖ㄟ^視頻連線了解到現(xiàn)場情況后,這位雜交水稻之父說道。

  中午,測產(chǎn)專家組組長、中國科學(xué)院院士謝華安宣布測產(chǎn)結(jié)果——平均畝產(chǎn)911.7公斤。加上今年7月測得這個基地的早稻平均畝產(chǎn)為619.06公斤,雙季稻畝產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了“1500公斤高產(chǎn)攻關(guān)”的目標(biāo),超世界紀(jì)錄。

  這次測產(chǎn)的晚稻,是屬于雜交水稻最新攻關(guān)技術(shù)的第三代雜交水稻技術(shù),在經(jīng)歷今年罕見的低溫寡照天氣后,這位“尖子生”表現(xiàn)依然較穩(wěn)定。

  “非常滿意!”幾天后,《瞭望》新聞周刊記者采訪袁隆平時(shí),他還很興奮,“第三代雜交稻又是新的突破,平均畝產(chǎn)比現(xiàn)有的高產(chǎn)雜交稻增產(chǎn)10%~20%?!?/p>

  農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)村經(jīng)濟(jì)研究中心副研究員彭超認(rèn)為,第三代雜交水稻單位面積產(chǎn)量創(chuàng)紀(jì)錄,是生產(chǎn)力提高的主要衡量標(biāo)志,真正落實(shí)了藏糧于“技”,也實(shí)現(xiàn)了藏糧于“地”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

  中國養(yǎng)活中國

  21世紀(jì)誰將養(yǎng)活中國?

  這是上世紀(jì)九十年代美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家萊斯特·布朗提出的疑問。當(dāng)時(shí)的西方學(xué)者普遍認(rèn)為,新中國成立前的歷代政府都沒有解決中國人的吃飯問題,未來,以全球的糧食生產(chǎn)也難以滿足中國巨大的需求。

  近30年后的2020年,當(dāng)由聯(lián)合國糧農(nóng)組織等聯(lián)合編寫的最新版《世界糧食安全和營養(yǎng)狀況》報(bào)告預(yù)測,全球范圍內(nèi)由于新冠肺炎疫情引發(fā)的經(jīng)濟(jì)衰退,2020年饑餓人數(shù)至少新增約8300萬時(shí),中國繼夏糧、早稻豐收之后,秋糧豐收已成定局,全年糧食產(chǎn)量預(yù)計(jì)有望增加。

  這一年,我國谷物自給率超過95%,中國人均糧食占有量達(dá)到470公斤左右,比1949年新中國成立時(shí)的209公斤增長了126%,高于世界平均水平。

  豐收的背后,水稻以約占糧食總面積25%的播種面積,貢獻(xiàn)了近32%的產(chǎn)量。其中50%左右是雜交水稻。

  作為我國第一大口糧品種、全國超65%人口的主食,保飯碗,首先保大米?!疤岣咚镜膯挝幻娣e產(chǎn)量,對保證糧食安全,具有很重要的意義。”袁隆平說。

  面對布朗的質(zhì)疑,這位雜交水稻之父的回應(yīng)是:“(布朗)低估了科學(xué)、科技進(jìn)步對提高糧食產(chǎn)量的巨大潛力?!彼J(rèn)為,通過科技進(jìn)步,可以大幅度提高糧食作物的單位面積產(chǎn)量。

  中國早就是這樣做的。上世紀(jì)50年代至60年代,我國攻克、推廣水稻矮化育種技術(shù)使稻谷產(chǎn)量增加20%~30%,給水稻生產(chǎn)帶來第一次突破性飛躍。隨后雜交水稻的出現(xiàn),正式按下增產(chǎn)的加速鍵——

  上世紀(jì)70年代,袁隆平團(tuán)隊(duì)在海南島發(fā)現(xiàn)一株天然的雄性不育野生稻,通過全國大協(xié)作,將三系法雜交水稻配套成功,被稱為“第二次綠色革命”,平均畝產(chǎn)在矮化育種的基礎(chǔ)上增產(chǎn)20%。

  上世紀(jì)90年代,兩系法雜交水稻研究取得突破性進(jìn)展,平均畝產(chǎn)又增5%-10%。

  1996年,農(nóng)業(yè)部正式立項(xiàng)超級稻育種計(jì)劃,從第一期到第四期,示范田每次都比上期平均畝產(chǎn)提高10%以上。

  正在測產(chǎn)的第三代雜交稻,平均畝產(chǎn)比現(xiàn)有高產(chǎn)雜交稻再增10%-20%……

  2019年10月國務(wù)院新聞辦發(fā)布的《中國的糧食安全》白皮書顯示,到2017年,我國稻谷每公頃產(chǎn)量已達(dá)6916.9公斤,較1996年增長11.3%,比世界平均水平高50.1%。

  多出來的50.1%,幫這個曾為吃飽肚子愁了千年的東方古國,養(yǎng)活了數(shù)億人——近年來,我國大面積推廣應(yīng)用優(yōu)良品種,雜交水稻的種植面積達(dá)到1700萬公頃,占全國水稻總面積50%以上;雜交稻比常規(guī)稻增產(chǎn)20%以上,每年增產(chǎn)的糧食可養(yǎng)活7000萬人,相當(dāng)于兩個黑龍江省。

  美國著名農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家唐·帕爾伯格認(rèn)為,雜交水稻是中國人戰(zhàn)勝饑餓的重要方法。“袁隆平為中國爭取到了寶貴的時(shí)間,這樣也降低了人口增長率。隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)的發(fā)展,饑餓的威脅正在退卻,他正在引導(dǎo)我們走向豐衣足食的世界?!?/p>

  不斷刷新世界紀(jì)錄

  中國有句古話“上有天堂,下有蘇杭”。在斯瓦米納森博士看來,這句話也可以改一改,變成“上有天堂,下有長沙”——湖南雜交水稻研究中心在長沙,這位國際水稻研究所原所長認(rèn)為,那是各國雜交水稻科研工作者的圣地。

  上世紀(jì)六十年代,從這里走出的袁隆平科研團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)雜交水稻研究以來,中國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從三系到兩系再到超級雜交稻的三次重大技術(shù)創(chuàng)新。

  同時(shí),我國全面建立起糧食科技創(chuàng)新體系,深入推進(jìn)水稻國家良種重大科研聯(lián)合攻關(guān)。以袁隆平為代表的水稻種業(yè)科技工作者們,在雜交水稻前沿不斷創(chuàng)新。

  1973年,在各國普遍認(rèn)為自花授粉的水稻沒有雜種優(yōu)勢的情況下,袁隆平帶領(lǐng)研究組成功實(shí)現(xiàn)雜交水稻三系配套,育成具有根系發(fā)達(dá)、穗大粒多等優(yōu)點(diǎn)的強(qiáng)優(yōu)勢雜交水稻。世界首次。

  1976年,雜交水稻迅速擴(kuò)大到208萬畝,并在全國范圍開始大面積應(yīng)用于生產(chǎn)。中國成為世界第一個在生產(chǎn)上成功利用水稻雜種優(yōu)勢的國家。

  1995年,兩系法雜交水稻研究取得突破性進(jìn)展,大面積推廣。中國獨(dú)創(chuàng)。

  1996年開始實(shí)施的中國超級稻育種計(jì)劃,在基礎(chǔ)理論和品種選育方面都取得較大進(jìn)展。分別于2000、2004、2011、2014年實(shí)現(xiàn)了大面積示范畝產(chǎn)700、800、900、1000公斤的“四連跳”。隨后,超級雜交稻最高單產(chǎn)突破每公頃18噸,再次刷新世界紀(jì)錄。

  2002年,中國水稻(秈稻)基因組“精細(xì)圖”正式完成,標(biāo)志著我國水稻基因組研究正式進(jìn)入世界前列,隨后鑒定并克隆出控制水稻農(nóng)藝性狀的一系列關(guān)鍵基因。

  近年來,我國育種技術(shù)推陳出新,與分子生物學(xué)、遺傳學(xué)融合不斷加深。如2018年,由我國科學(xué)家李家洋、韓斌、錢前、王永紅、黃學(xué)輝為代表的研究團(tuán)隊(duì),歷時(shí)逾20年合作完成的“水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理及品種設(shè)計(jì)”項(xiàng)目榮獲2017年度國家自然科學(xué)獎一等獎。這項(xiàng)技術(shù)將極大推動作物傳統(tǒng)育種向高效、精準(zhǔn)、定向的分子設(shè)計(jì)育種轉(zhuǎn)變。

  2019年10月,兼有三系不育系育性穩(wěn)定和兩系不育系配組自由等優(yōu)點(diǎn)的第三代雜交水稻首次公開測產(chǎn),畝產(chǎn)達(dá)1046.3公斤,表現(xiàn)出株型優(yōu)良、莖稈粗壯、耐肥抗倒、穗大粒多、籽粒充實(shí)飽滿、不早衰等特性。又是世界領(lǐng)先……

  中科院院士李家洋認(rèn)為,中國水稻育種技術(shù)的發(fā)展同時(shí)反映出我國科技發(fā)展軌跡?!霸缒觊g我們的水稻研究跟著別人走,慢慢地并駕齊驅(qū),到現(xiàn)在各個方面正逐漸形成引領(lǐng)。”

  數(shù)據(jù)顯示,我國農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率已由改革開放初期的27%提高到2019年的59.2%。這些技術(shù)正讓更多的土地發(fā)揮出應(yīng)有的潛力,最終轉(zhuǎn)化為大地上的生產(chǎn)力和碗里的糧食。

  今年4月,在國務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制新聞發(fā)布會上,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技教育司司長廖西元表示,農(nóng)業(yè)科技對豐富中國人的“米袋子”“菜籃子”作出了歷史性貢獻(xiàn)。2004年以來,我國糧食取得歷史性的“十六連豐”,總產(chǎn)量增加了54%,單產(chǎn)提高對總產(chǎn)增長的貢獻(xiàn)達(dá)到66%。

  具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的雜交水稻技術(shù),還成為中國農(nóng)業(yè)走出去的急先鋒。

  上世紀(jì)80年代,雜交水稻作為我國第一個農(nóng)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給美國。此后,中美間的雜交水稻技術(shù)合作持續(xù)至今。有學(xué)者研究中國海關(guān)數(shù)據(jù)庫后指出,種用稻谷是中國具有競爭優(yōu)勢的農(nóng)作物種子,已成為大田作物種子中出口最多的產(chǎn)品。

  隨著中國水稻研究連續(xù)取得突破性進(jìn)展,2017年2月,國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·植物》雜志發(fā)表文章稱,中國的植物生物學(xué)研究已經(jīng)確立了在全球的卓越地位。特別是水稻生物學(xué)、遺傳學(xué)和群體基因組學(xué)研究已經(jīng)引領(lǐng)世界水稻乃至作物科學(xué)研究,可謂“中國的復(fù)興”。

  “中國就是我的回答”

  2017年8月,馬達(dá)加斯加農(nóng)牧漁業(yè)部植保司司長薩乎里一行專程來到湖南長沙,為袁隆平帶來一份特殊的禮物——一張面值2萬阿里亞里的新版馬達(dá)加斯加幣。上面印著一束雜交水稻。

  薩乎里向袁隆平介紹道,水稻是馬達(dá)加斯加人民最重要的糧食作物,中國的雜交水稻在馬達(dá)加斯加的種植面積越來越大,馬達(dá)加斯加人民基本已經(jīng)擺脫了饑餓?!盀榱烁兄x您,我們特地選擇水稻作新版貨幣圖案”。

  這個位于非洲大陸以東、八成人口從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的島國,氣候適宜水稻生長,但水稻產(chǎn)量一直不高,近200萬人面臨饑荒威脅,每年需要進(jìn)口大米四十萬噸。

  在2006年的中非合作論壇上,我國承諾在非洲建立10個有特色的農(nóng)業(yè)技術(shù)示范中心,湖南省農(nóng)科院援建的馬達(dá)加斯加雜交水稻示范中心是其中之一。

  十幾年過去,雜交水稻在當(dāng)?shù)匾牙塾?jì)推廣種植四萬公頃,平均單產(chǎn)從原來的每公頃3噸左右,提升到現(xiàn)在的每公頃7.5噸。這個以稻田、稻穗入國徽的國家,靠雜交水稻,即將終結(jié)進(jìn)口大米的歷史。

  當(dāng)年布朗關(guān)于中國糧食危機(jī)的預(yù)言非但沒有發(fā)生,在成功讓全球五分之一的人口吃得飽吃得好的同時(shí),中國還為全世界提供了解決糧食短缺的中國技術(shù)。

  上世紀(jì)90年代,聯(lián)合國糧農(nóng)組織將推廣雜交水稻列為解決發(fā)展中國家糧食短缺問題的首選戰(zhàn)略,袁隆平被聘為首席顧問。到2016年底,已有100多個國家的4000多名研究人員、農(nóng)業(yè)技術(shù)人員和官員到中國國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心接受了雜交水稻技術(shù)培訓(xùn)。

  越南的湄公河畔、印尼的蘇門答臘島、巴基斯坦的印度河平原、尼日利亞的丘陵河谷地帶……雜交水稻已經(jīng)推廣種植和引進(jìn)試種到數(shù)十個國家和地區(qū)。

  美洲的美國,早在上世紀(jì)80年代,當(dāng)?shù)匾M(jìn)的中國雜交水稻就較美國原有高產(chǎn)常規(guī)水稻良種產(chǎn)量高出165.4%至180.3%,美國人驚呼其為“東方魔稻”。

  東南亞的印尼,雜交水稻產(chǎn)量高出當(dāng)?shù)仄贩N一倍多,被當(dāng)?shù)剞r(nóng)民親切地稱為“隆平稻”。

  非洲的尼日利亞,中國種子使當(dāng)?shù)厮井a(chǎn)量提高近3倍。在大米幾乎完全靠進(jìn)口的利比里亞,吃大米原本只能是打牙祭,中國培訓(xùn)班開班后,當(dāng)?shù)厝苏f自己可以天天打牙祭了。

  特別是在《世界糧食安全和營養(yǎng)狀況》預(yù)測新冠肺炎疫情將使全球糧食體系的脆弱性凸顯的情況下,雜交水稻在解決世界糧食問題中起到的至關(guān)重要的作用,顯得尤為珍貴。袁隆平說:“全世界有一億五千萬公頃的稻田,如果其中有一半,有七千五百萬公頃稻田種上雜交稻,按每公頃增產(chǎn)兩噸算,就可以增產(chǎn)一億五千萬噸糧食,可以多養(yǎng)活四到五億人口?!?/p>

  2010年,時(shí)任世界糧食計(jì)劃署執(zhí)行總干事喬塞特·希蘭撰文寫道:“當(dāng)我在世界各地訪問時(shí),人們問我為什么如此有信心可以在我們這一代消除饑餓——這確實(shí)是我深信不疑的,中國就是我的回答。”

  拓寬糧食生產(chǎn)的戰(zhàn)略空間

  糧食連年豐收,并不等于可以高枕無憂。

  “從中長期看,中國的糧食產(chǎn)需仍將維持緊平衡態(tài)勢,確保國家糧食安全這根弦一刻也不能放松?!薄吨袊募Z食安全》寫道。而今年,糧食安全被同時(shí)寫進(jìn)黨的十九屆五中全會公報(bào)和十四五規(guī)劃建議。

  在袁隆平看來,我國人口在增加,同時(shí)耕地在逐年減少,面對這種人增地減的嚴(yán)峻形勢,通過科技進(jìn)步才能守好糧食安全這道關(guān)。

  “現(xiàn)在有一種聲音說,追求高產(chǎn)已經(jīng)過時(shí)了,應(yīng)該重質(zhì)不重量,這可能并不符合實(shí)際情況?!彪s交水稻國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任吳俊說,“量”是基礎(chǔ),我們只有儲備了超高產(chǎn)技術(shù),才能備不時(shí)之需。

  他指出,目前科學(xué)家們所做的提高種子質(zhì)量、降低種子成本、研究鹽堿地種植水稻等一系列研究,實(shí)際上都是在拓寬糧食生產(chǎn)的戰(zhàn)略空間。

  這樣的探索,正在良種、良法、良田、良態(tài)上齊頭并進(jìn)。

  例如,我國雜交水稻研究正與現(xiàn)代遺傳工程技術(shù)加速結(jié)合。11月測產(chǎn)的第三代雜交水稻的晚稻品種,之所以在極端天氣的不利條件下還能表現(xiàn)優(yōu)秀,就是其借助相關(guān)技術(shù)具備了更好的抗病、抗寒、抗倒等特質(zhì)。

  例如,近年湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授唐文幫及其研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過10余年研究,實(shí)現(xiàn)了雜交水稻輕簡機(jī)械化制種,在降低雜交稻種子生產(chǎn)成本、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化等方面取得了重大突破。

  例如,2018年,專家評定,兩系雜交稻品種“悅兩優(yōu)2646”和三系雜交稻“泰優(yōu)農(nóng)39”的米質(zhì)均達(dá)到國標(biāo)一等,填補(bǔ)了雜交稻沒有國標(biāo)一等米的空白。

  “雜交水稻研究的發(fā)展,將進(jìn)一步提高新品種的雜種優(yōu)勢利用水平,從而提高產(chǎn)量,并且稻米品質(zhì)、綜合抗性、肥料利用率等將進(jìn)一步提高。這將降低生產(chǎn)成本,顯著提高種田效益?!眳强「嬖V《瞭望》新聞周刊記者。

  拓寬糧食生產(chǎn)的戰(zhàn)略空間另一層含義在于,在現(xiàn)有的18億畝耕地外要面積。吳俊說,比如我國有15億畝荒蕪的鹽堿地,其中約2億畝具備種植海水稻的條件,是國家重要的后備耕地資源。

  就在今年10月,由袁隆平“海水稻”團(tuán)隊(duì)和江蘇省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站合作試驗(yàn)種植的耐鹽水稻平均畝產(chǎn)達(dá)802.9公斤,創(chuàng)下鹽堿地水稻高產(chǎn)新紀(jì)錄。按照規(guī)劃,今年全國“海水稻”的推廣面積擴(kuò)大至10萬畝。袁隆平說,明年準(zhǔn)備發(fā)展到100萬畝。

  有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,將雜交“海水稻”研究作為未來雜交水稻研究的重要方向之一,不僅可以提高我國雜交水稻種植面積,而且能解決越南、孟加拉國家等國海水入侵造成稻谷失收的問題。

  “我們現(xiàn)在有兩張王牌,一張王牌是超優(yōu)千號(第五期超級雜交稻),還有一張王牌,就是第三代雜交稻?!痹∑礁嬖V《瞭望》新聞周刊記者。

  他說他現(xiàn)在有兩個目標(biāo):一個是這兩張王牌發(fā)展到一億畝,按照每畝增產(chǎn)最低100公斤來算,可以增產(chǎn)100億公斤。另一個目標(biāo)是,“海水稻”發(fā)展到一億畝,按照每畝增產(chǎn)300公斤算,可以增產(chǎn)300億公斤糧食。

  什么概念?“100億公斤糧食可以多養(yǎng)活4000萬人口,相當(dāng)一個山西省的人口。300億公斤是湖南省全年糧食總產(chǎn)量,可以多養(yǎng)活1億人啊……”(記者?徐歐露)

【糾錯】 責(zé)任編輯: 吳詠玲
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