在中國這個(gè)近14億人口的發(fā)展中大國，水稻是第一大口糧作物。我國水稻常年種植面積約4.5億畝，占糧食總面積的三成，產(chǎn)量則占糧食總產(chǎn)的四成。從南到北，從東到西，全國約有六成的人口以稻米為主食。
在水稻中，有一大類冠名為超級稻的品種是佼佼者。超級稻恰如一粒種子，播撒下穩(wěn)糧增產(chǎn)的希望，有力地促進(jìn)了稻作技術(shù)創(chuàng)新，讓中國水稻科研領(lǐng)跑世界。超級稻已成為農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新的典范和協(xié)同攻關(guān)的標(biāo)桿，為保障我國及世界糧食安全發(fā)揮了重要作用。
掀起“水稻第三次革命”
在我國水稻發(fā)展史上，單產(chǎn)出現(xiàn)過3次重大突破。第一次是始于20世紀(jì)50年代末60年代初的矮化育種，主要通過降低株高，使品種的耐肥抗倒性和收獲指數(shù)大幅度提高。第二次是20世紀(jì)70年代初期的雜種優(yōu)勢利用，我國水稻平均畝產(chǎn)由此提高到400公斤以上，高產(chǎn)地區(qū)突破500公斤，進(jìn)入世界先進(jìn)水平。而超級稻是通過理想株型塑造與雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合選育的單產(chǎn)大幅度提高、品質(zhì)優(yōu)良、抗性較強(qiáng)的新型水稻品種，被譽(yù)為“水稻第三次革命”。
利用水稻的雜種優(yōu)勢大幅度提高水稻產(chǎn)量一直是中國和世界育種專家夢寐以求的愿望。地球上每3個(gè)人中就有一個(gè)人以稻米為主食，而全球稻米需求量91%來自亞洲。前兩次重大突破以后的20多年來，水稻產(chǎn)量就遇到了玻璃天花板。人口不斷增長的壓力促使亞洲各國開始實(shí)施高產(chǎn)水稻的研究計(jì)劃。上世紀(jì)80年代，日本農(nóng)林水產(chǎn)省和國際水稻研究所先后啟動超級稻項(xiàng)目，但均未獲得真正成功。我國后來居上，于1996年啟動“中國超級稻育種”項(xiàng)目，育成了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的品種。
日本是最早提出并開展水稻超高產(chǎn)育種研究的國家。1981年，日本農(nóng)林水產(chǎn)省組織主要水稻研究單位，開展“超高產(chǎn)水稻開發(fā)及栽培技術(shù)確立”研究項(xiàng)目，計(jì)劃在15年內(nèi)實(shí)現(xiàn)單產(chǎn)增加50%的超高產(chǎn)目標(biāo)。然而，1981年至1988年的8年間，整個(gè)計(jì)劃共育成5個(gè)品種，但大多在抗寒性、品質(zhì)和結(jié)實(shí)率方面存在問題，難以大面積推廣。此后，國際水稻研究所也提出水稻超高產(chǎn)育種計(jì)劃，擬育成一種有別于以往改良品種的新株型稻。1994年，日本宣布選育超級稻新品種已獲成功，但由于技術(shù)方面缺陷，至今未能大面積推廣。
1996年，我國提出“超級稻育種計(jì)劃”，由袁隆平院士主持培育計(jì)劃。1997年，袁隆平發(fā)表著名的《雜交水稻超高產(chǎn)育種》，提出“形態(tài)改良與雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合”的水稻超高產(chǎn)育種技術(shù)路線。隨后，“超級稻育種計(jì)劃”被列入總理基金項(xiàng)目。由袁隆平、謝華安、陳溫福、程式華等眾多知名專家領(lǐng)銜，聯(lián)合了國內(nèi)數(shù)十家優(yōu)勢科研力量，建立起遺傳育種、栽培植保、技術(shù)推廣和生產(chǎn)管理等跨多學(xué)科領(lǐng)域的協(xié)作組。
袁隆平曾這樣形容自己當(dāng)時(shí)的心情：“雖然我這個(gè)人對自己認(rèn)準(zhǔn)的研究方向堅(jiān)信不疑，但數(shù)以千萬計(jì)的真金白銀仍讓我夜不能寐。為了增加保險(xiǎn)系數(shù)，我開始走技術(shù)協(xié)作的路線，在全國設(shè)立了5個(gè)點(diǎn)。”當(dāng)時(shí)，國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇農(nóng)科院、遼寧農(nóng)科院和廣東農(nóng)科院等都在其中。
“我國幅員遼闊，水稻種植區(qū)域廣、范圍大，不可能一家單位、一個(gè)品種‘包打天下’，必須進(jìn)行科研的大聯(lián)合大攻關(guān)，這也是超級稻能夠取得成功的關(guān)鍵。”農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技教育司司長廖西元說，為完成預(yù)定目標(biāo)，“超級稻育種計(jì)劃”聯(lián)合了國內(nèi)優(yōu)勢科研力量，建立了遺傳育種、栽培植保、技術(shù)推廣和生產(chǎn)管理等跨多學(xué)科領(lǐng)域的協(xié)作組，匯聚了一支創(chuàng)新能力較強(qiáng)的超級稻研究與示范推廣隊(duì)伍，形成了全國“一盤棋”格局。
“中國超級稻育種計(jì)劃是新中國成立以來持續(xù)時(shí)間長、資助力度大的農(nóng)業(yè)科技項(xiàng)目之一。在當(dāng)時(shí)制定的超級稻育種一、二、三期產(chǎn)量目標(biāo)，是很有遠(yuǎn)見的。”中國水稻研究所原所長程式華認(rèn)為：“超級稻研究協(xié)作組在超級稻育種理論方法創(chuàng)新、育種材料創(chuàng)制、重大品種培育、配套技術(shù)集成等方面取得了重大突破，處于國際領(lǐng)先水平。超級稻產(chǎn)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，帶動了全國水稻單產(chǎn)的穩(wěn)步提高。”
創(chuàng)造糧食生產(chǎn)新高度
在正確技術(shù)路線的指導(dǎo)下，中國超級稻迅速步入發(fā)展快車道?？茖W(xué)家們創(chuàng)制了“沈農(nóng)89-366”“培矮64S”“華占”“春江12”等一大批不育系、恢復(fù)系水稻，選育了一大批產(chǎn)量高、抗性強(qiáng)、適應(yīng)性廣并在生產(chǎn)中大范圍應(yīng)用的超級稻新品種。繼超級稻2000年實(shí)現(xiàn)700公斤一期目標(biāo)、2004年實(shí)現(xiàn)800公斤二期產(chǎn)量，2013年實(shí)現(xiàn)了連續(xù)兩年在多點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了畝產(chǎn)超過900公斤，標(biāo)志著超級稻第三期產(chǎn)量目標(biāo)基本實(shí)現(xiàn)。在廣袤稻田里，以袁隆平為代表的中國超級稻科學(xué)家們一次又一次創(chuàng)造了人類糧食生產(chǎn)的新高度。
在超級稻屢破高產(chǎn)紀(jì)錄的同時(shí)，如何讓農(nóng)民種植超級稻效益更劃算，如何使超級稻從專家產(chǎn)量轉(zhuǎn)化為農(nóng)民的產(chǎn)量?2009年，原農(nóng)業(yè)部啟動超級稻“雙增一百”工作，提出“畝增產(chǎn)一百斤、節(jié)本增效一百元”的目標(biāo)。此后，全國建立超級稻“雙增一百”科技行動聯(lián)系點(diǎn)制度和專家包區(qū)包片制度，組織專家深入示范區(qū)巡回指導(dǎo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2009年“雙增一百”啟動以來，超級稻畝均增產(chǎn)超過120斤，扣除種子、肥料農(nóng)藥等的投入，畝均增收100多元，實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增收的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
在很多人的印象里，超級稻似乎就是高產(chǎn)的雜交稻，其實(shí)這并不準(zhǔn)確。按照定義，超級稻主要是指采用“理想株型塑造與雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合”的技術(shù)，育成比現(xiàn)有品種在產(chǎn)量上有大幅度提高，并兼顧品質(zhì)與抗性的新型水稻品種。截至目前，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部確認(rèn)并正在推廣應(yīng)用的超級稻品種有132個(gè)，既包括秈稻，也包括粳稻，還有秈粳雜交稻;既包括常規(guī)稻，也包括雜交稻?，F(xiàn)有的超級稻中，常規(guī)稻占45%，雜交稻占55%。
江蘇省農(nóng)科院糧食作物所所長王才林從事超級稻育種多年，他形容超級稻是水稻品種中的“優(yōu)等生”，而認(rèn)定超級稻品種，則相當(dāng)于水稻品種界的“高考”。要成為超級稻品種，首先要經(jīng)過審定的水稻品種經(jīng)過百畝實(shí)收測產(chǎn)，然后農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織專家進(jìn)行評審，達(dá)到了《超級稻品種確認(rèn)辦法》中規(guī)定的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等各項(xiàng)指標(biāo)，最后經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布后，才能稱為超級稻。如果推廣面積未達(dá)要求的品種，會取消對其超級稻的冠名。
2019年，全國新確認(rèn)10個(gè)超級稻品種，其中4個(gè)來自袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司種業(yè)科學(xué)院。“目前，袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司共有10個(gè)主力品種被國家確認(rèn)為超級稻品種。”袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司副總裁、種業(yè)研究院院長楊遠(yuǎn)柱介紹，此次新確認(rèn)的4個(gè)超級稻品種，集廣適、高產(chǎn)、高抗于一體，在長江流域一季稻百畝樣方示范中畝產(chǎn)都達(dá)到780公斤以上。
超級稻的大面積推廣離不開配套的栽培技術(shù)。“對水稻來說，品種過硬、栽培水平高是高產(chǎn)的兩大重要因素，栽培技術(shù)的好壞直接影響品種潛力的發(fā)揮。就像生了個(gè)孩子，天資不錯，但培養(yǎng)得不好就很難發(fā)揮其聰明潛力，因此后天培養(yǎng)十分重要。”中國工程院院士、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)教授陳溫福道出了超級稻高產(chǎn)秘訣。
據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部數(shù)據(jù)，截至2018年底，全國超級稻累計(jì)推廣應(yīng)用14.8億畝，年種植面積由2005年的3837萬畝擴(kuò)大到了2013年的1.3億畝，所占水稻種植面積比重由8.7%提高到30%。近5年里，超級稻應(yīng)用面積一直穩(wěn)定在1.3億畝以上，單個(gè)品種平均應(yīng)用面積約為100萬畝，超級稻龍粳31年均種植面積突破1600萬畝，創(chuàng)近年單個(gè)水稻品種的最高應(yīng)用面積紀(jì)錄。
“可以說，超級稻示范推廣的20多年，是我國糧食持續(xù)增產(chǎn)的黃金期，它引領(lǐng)了我國水稻生產(chǎn)的水平，讓我國水稻生產(chǎn)的技術(shù)水平居于世界領(lǐng)先地位，它是我國糧食安全的功臣。”程式華感慨。
高產(chǎn)量還要兼顧高品質(zhì)
從上世紀(jì)90年代起，我國開始培育超級稻品種。為保證國家糧食安全，當(dāng)時(shí)將高產(chǎn)作為首要任務(wù)。近年來，隨著人們對米質(zhì)要求的提高，育種家們將優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)放在同等重要位置，使超級稻的品質(zhì)大幅提高。目前，我國50%以上的超級稻品種都達(dá)到優(yōu)質(zhì)的要求，其他也都在中等偏上水平。陳溫福表示，超級稻優(yōu)化是趨勢，10年前，他就開始轉(zhuǎn)變研究方向，重點(diǎn)研究米質(zhì)，如今已經(jīng)研發(fā)推廣了多個(gè)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)超級稻品種。
如今，人們對于水稻的期許不僅是高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，更要求生態(tài)、綠色。中國水稻研究所牽頭的科研團(tuán)隊(duì)攻關(guān)完成全國雙季超級稻綠色提質(zhì)增效技術(shù)集成模式。該模式針對長江中下游地區(qū)雙季稻生產(chǎn)機(jī)械化程度低、農(nóng)藥化肥用量大、品種與栽培技術(shù)不配套等問題，以“良種良法配套、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合、增產(chǎn)增效并重、生產(chǎn)生態(tài)協(xié)調(diào)”為指導(dǎo)，圍繞品種、育秧、種植、施肥、灌溉、植保等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)雙季稻節(jié)本綠色提質(zhì)增效生產(chǎn)。
近年來，一種通過多胚孿生標(biāo)記性狀雜交育種技術(shù)培育而出的新品種——多胚孿生超級稻被越來越多的人所關(guān)注。今年，該品種在江西省吉安市吉州區(qū)長塘鎮(zhèn)橋南村周邊試種，當(dāng)?shù)貙⒊壍九c測土配方施肥、病蟲害綜合防治等相結(jié)合，改善施肥、用藥結(jié)構(gòu)和方法，提高肥料利用率和防治效果，減輕了面源污染，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。農(nóng)業(yè)專家說，該品種植株堅(jiān)挺，且提前一個(gè)月抽穗，米質(zhì)口感好，比常規(guī)水稻蛋白質(zhì)含量高。
曾參與袁隆平超級稻研究團(tuán)隊(duì)的水稻專家鄧啟云感受到，近年來我國超級稻品質(zhì)改善明顯。他介紹說，《超級稻品種確認(rèn)辦法》對稻米品質(zhì)有明確規(guī)定，北方粳稻必須達(dá)到部頒2級米標(biāo)準(zhǔn)，南方晚秈必須達(dá)到部頒3級米標(biāo)準(zhǔn)，南方早秈和一季稻必須達(dá)到部頒4級米標(biāo)準(zhǔn)，近年來，確認(rèn)的超級稻品種米質(zhì)都達(dá)到甚至超過了這些指標(biāo)，適口性進(jìn)一步改善。
經(jīng)過20多年發(fā)展，超級稻幫助中國水稻科研搶占了世界制高點(diǎn)，創(chuàng)造了中國水稻的超級神話。有人可能會問：產(chǎn)量已經(jīng)這么高了，發(fā)展超級稻還有意義嗎?“中國的超級稻發(fā)展，只能加強(qiáng)，不能削弱;只能推進(jìn)，不能后退!”廖西元表示，超級稻發(fā)展要更加注重均衡增產(chǎn)，促進(jìn)口糧安全;更加注重效益提升，促進(jìn)農(nóng)民增收;更加注重品質(zhì)優(yōu)化，促進(jìn)結(jié)構(gòu)調(diào)整;更加注重轉(zhuǎn)變方式，促進(jìn)資源節(jié)約;更加注重綠色發(fā)展，促進(jìn)環(huán)境友好。
為世界糧食安全作貢獻(xiàn)
面對全球極端氣候頻繁出現(xiàn)的情況，提高亞洲和非洲大部分雨養(yǎng)地區(qū)的水稻生產(chǎn)能力、維持全球灌溉稻田的稻米產(chǎn)量是全球水稻育種專家面臨的最大挑戰(zhàn)。而中國超級稻不僅解決了中國人的糧食問題，還幫助世界人民解決了吃飯問題。
日前，中國農(nóng)科院作科所研究員黎志康牽頭的“為非洲和亞洲資源貧瘠地區(qū)培育綠色超級稻”項(xiàng)目在京結(jié)題。綠色超級稻被定義為在較少投入的情況下能穩(wěn)定高產(chǎn)的水稻品種，尤其對頻繁氣候變化引起的干擾具有較強(qiáng)抵抗力和恢復(fù)力，是為了應(yīng)對未來水稻生產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)而提出的重要概念。
黎志康用“少打農(nóng)藥、少施化肥、節(jié)水抗旱、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)”16個(gè)字概括項(xiàng)目特點(diǎn)，用傳統(tǒng)育種和分子育種相結(jié)合的方式，研制出一批水稻品種，從而解決當(dāng)?shù)乩习傩盏某燥垎栴}。項(xiàng)目在實(shí)施的10年中，實(shí)現(xiàn)了豐碩成果。在研究上，完成了3000份水稻核心種質(zhì)的全基因組重測序，這是全球最大的植物基因組重測序項(xiàng)目。在實(shí)踐上，培育出一批抗旱、耐鹽、耐淹的新品種。截至目前，綠色超級稻項(xiàng)目在非洲和亞洲的18個(gè)國家試種、審定和推廣，審定高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的品種78個(gè)，累計(jì)推廣面積達(dá)612萬公頃。
黎志康為記者講述了綠色超級稻的故事。2013年，臺風(fēng)“海燕”襲擊了菲律賓中部的萊特島，對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)造成了毀滅性打擊，大片稻田顆粒無收。然而值得慶幸的是，在這場臺風(fēng)之前，當(dāng)?shù)匾恍┺r(nóng)民從菲律賓水稻所獲得了一些綠色超級稻8號，并嘗試性地進(jìn)行了播種。令人驚奇的是，臺風(fēng)過后，這些來自中國的水稻品種不僅存活了下來，還獲得了一定產(chǎn)量。
第三方專業(yè)人員在菲律賓、越南、孟加拉、印度等國分別進(jìn)行了評估。報(bào)告顯示，在菲律賓和孟加拉國望天田和灌溉生態(tài)系統(tǒng)種植新培育的綠色超級稻品種，比當(dāng)?shù)刂髟运酒贩N平均每公頃增產(chǎn)0.89噸至1.83噸，平均每公頃增收230.9美元。按此推算，到目前為止，非洲和亞洲目標(biāo)國家的農(nóng)戶增收達(dá)14億美元。
“我的夢想是超級稻長得比高粱還高，穗子有掃帚那么長，籽粒有花生那么大，叫作‘禾下乘涼夢’。世界上還有很多地方的人至今仍處在饑餓之中，我們的超級稻不能放棄量來提升質(zhì)，但我國2020年要實(shí)現(xiàn)全面小康，要過上美好的生活，不僅要吃得飽，還要吃得好，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)兼顧是唯一途徑。”提及超級稻未來發(fā)展趨勢，袁隆平如此寄語。
中國超級稻，
仍然在不斷發(fā)展，
孕育著下一個(gè)輝煌!
