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绿油油的稻田总是给人带来丰收的希望。但实际上,水稻种植是水肥消耗大户,不合理使用化肥农药还会带来农业面源污染。
这一问题随着绿色超级稻的诞生有望迎刃而解。
9月下旬,国家863重大项目“绿色超级稻新品种选育”福建现场观摩会在三明召开,全国27家研发机构120多位院士专家齐聚三明,其中包括张启发、颜龙安、谢华安三位院士。专家院士普遍认为,绿色超级稻的选育与推广,将为破解第一次绿色革命的弊端,促进可持续的粮食安全,提供科学新路径。
绿色超级稻是何方神圣?
在沙县夏茂镇西街村的中国稻种南方研发基地,记者看到国内13家研发机构培育的36个绿色超级稻新品种,组成方阵,等待检阅,引得专家院士驻足观察。
据沙县农业局局长邓声豪介绍,这些新品种全部采用减少化肥与农药施用、增加农户种粮效益的新型耕作技术,目前长势良好,预计多数品种的理论亩产量超600公斤。
“少打农药,少施化肥,节水抗旱,优质高产”——这是中科院院士、华中农业大学教授张启发介绍的绿色超级稻的“十六字方针”。
在过去半个世纪里,中国的水稻育种实现了两次重要突破,成为世界农业第一次绿色革命的重要组成部分。
第一次突破是上世纪60年代矮化育种的成功,把水稻产量提高了20%~30%;第二次突破是上世纪70年代中期杂交水稻的研究成功,水稻产量在矮秆良种的基础上又增长20%左右。
水稻育种两次突破很好地解决了中国等发展中国家的温饱问题。但随之暴露出的问题日益凸显:化肥、农药大量使用,土壤退化,环境问题突出。我国中低产田占70%,无法满足超级稻“足水高肥”、精耕细作的要求而实现大面积高产。我国以8%耕地养活世界22%人口,却消耗了世界近35%农药和化肥,全国农业耗水占总耗水70%,其中水稻耗水占农业的70%。大量消耗农药、化肥和水,造成发展不可持续。
张启发介绍,农业科学家经过十几年讨论,形成了第二次绿色革命“高投入、多产出、保护环境”的新理念,进而形成产量高、品质优、资源节约、环境友好的“绿色超级稻”科学理念,保障可持续发展和粮食安全。
2005年、2007年,张启发撰文,提出绿色超级稻的理念、实践的分阶段目标,指出绿色超级稻的培育和推广,要实现水稻生产“少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产”的目标。
2008年“为非洲和亚洲资源贫乏地区培育绿色超级稻”项目,得到比尔·盖茨基金会的资助,标志着绿色超级稻育种理念,得到国际同行认可与响应。
2010年,“绿色超级稻新品种培育”获科技部批准,列入国家863计划重点资助。2014年,这一重大项目启动,总经费1.3亿元,华中农业大学主持,联合国内27家水稻育种机构,共同组织实施。
温饱与环保如何兼得?
然而,育种是一个复杂的系统工程,每一个新品种的面世都倾注了科技工作者大量的时间和心血,绿色超级稻的研发同样如此。
21日下午,院士专家们专程来到“汕优63”的诞生地,位于三明市农科院附近的一个小田块。“汕优63”的出现为解决温饱问题作出了巨大贡献。据农业部农技推广中心统计,“汕优63”最高年份推广1亿亩,占全国水稻面积20%。按年种植10万亩以上县域统计,“汕优63” 成为连续20年中国杂交稻种植面积最大的良种,累计推广近10亿亩。在东南亚,“汕优63”被称为“东方神稻”。
“汕优63”的诞生离不开水稻科技界的共同努力。张启发、颜龙安、谢华安三位院士,从多个角度讲解了他们对“汕优63”的数十年不解之缘——先是1971年颜龙安育成不育系“珍汕97”(母本),然后直到10年后的1981年,谢华安育成恢复系“明恢63”(父本)后,最终才配组育成杂交水稻“汕优63”。
为探知“汕优63”的遗传学基础,30年来,张启发团队开展“汕优63”基因组学研究,构建了“珍汕97”“明恢63”两个高精度参考基因组,测序精度达到99.9999%,发现“珍汕97”与“明恢63”基因差异度达到60%。他们通过大量的科学试验,阐明了“汕优63”高产的遗传学基础。
现在,覆盖我国不同生态稻作区的分子育种协作网络初步形成,绿色超级稻育种也取得阶段成果,育成绿色性状水稻新品种26个、参加区域性试验30个,育成抗多种病虫危害的不育系7个,建立了绿色超级稻机械化、轻简化栽培模式,在多省开展大面积示范,2015年绿色超级稻新品种在中国累计推广3390万亩。
“粮食生产不仅要满足吃饱肚子,还要关注人类健康。”三位院士希望,绿色超级稻的育种研究,还须不断深化,年轻一代农学家要敢于创新超越,培育出全面跨越“汕优63”的绿色超级稻新品种。
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