目前,我國六成以上人口以大米為主食,可下面兩個資料少為人知:
70%——作為我國第一大口糧作物,人們對水稻的產量和品質要求越來越高。我國水稻平均畝產長時間未能有較大突破,主要瓶頸在於70%以上的稻田為中低產田,難以滿足高產新品種對“高水高肥、精耕細作”的要求。
50%——作為我國第一大“用水戶”,水稻種植消耗了全國50%左右的淡水資源。作為世界上13個最缺水的國家之一,我國水資源時空分佈極不均衡,北方一些稻區地下水超採較為嚴重,南方稻區區域性性、季節性旱災頻發。
2020年6月,習近平總書記在寧夏考察時強調,“要注意解決好稻水矛盾”。既要保證糧食安全也要保證生態安全已成為不容迴避的重大課題之一,這就要求我們必須要在滿足水稻高產優質剛性需求與緩解水資源緊缺嚴峻形勢之間尋出兩全之策,開闢出一條增產增效與節水抗旱相結合的新路。
好在總有智者登高望遠,總有勇者探路先行。來自上海市農業科學院的羅利軍團隊正是其中的代表之一,他們歷時20餘年探索開拓、引領堅守,致力培育推廣節水抗旱稻,以期為有效破解稻水矛盾提供一套可行方案。
擔 憂
“中國的水養不起,中國的環境承擔不起,
中國的稻農太辛苦”
吃飽飯,這一樸素的願望曾是我們幾代人追求的夢想。縱觀新中國成立以來的水稻育種史,從高稈水稻到矮稈水稻,再到雜交稻、超級稻,提高產量一直是首要目標。
1994年10月10日,33歲的中國水稻研究所研究員羅利軍迎來了人生第一次高光時刻。他帶領團隊選育的我國首個三系法秈粳亞種間雜交水稻“協優413”,在示範田創出畝產661公斤的高產紀錄。時任浙江省省長等領導到場祝賀,轟動一時。
羅利軍在檢視作物。資料圖
1996年,原農業部啟動重大科技專案“中國超級稻育種及栽培體系”,提出最高單產一、二、三期目標,即2000年達到700公斤、2005年達到800公斤、2015年達到900公斤。而1995年,“協優413”示範田畝產就達到759公斤,超過超級稻一期目標。
所有成功都離不開天時地利人和,育種更是如此。本該乘勢而上向超級稻二期目標衝刺的羅利軍,卻在1997年提出轉變育種理念,探索一條“高產”與“生態”相容的新路。團隊成員聽到後都傻了眼,這在當時仍以吃飽飯為首要目標的政策導向和社會氛圍下顯得有些“可笑”。要知道,1997年我國人均糧食佔有量剛剛接近400公斤的國際糧食安全標準線。
逆境中的奮力堅守可敬,而順境中的自我革命更可貴。“研究超級稻的人很多,我們充其量是‘錦上添花’,而為‘未來’儲備一點種子,做些‘雪中送炭’的研究可能更有意義。”談及緣由,羅利軍從不講太多大道理。
實際上,早在“協優413”育種研究中,羅利軍心裡就產生了隱隱的擔憂,“水稻產量逐步提高了,但越來越‘嬌貴’,化肥、農藥和水的用量也越來越多了。”
1998年,羅利軍在位於菲律賓的國際水稻研究所查閱資料時,看到一組資料——中國是農業大國,農業生產耗水量約佔全國總耗水量的70%,其中水稻又佔農業生產耗水量的70%。水稻用水量之大讓羅利軍大為吃驚,也更加堅定了研究轉向的決心。
“以高水高肥為代價的高產模式在區域性地區可行,大面積推廣難以持續。中國的水養不起,中國的環境承擔不起,中國的稻農太辛苦。”這是羅利軍當年勸解、鼓勵團隊成員時掛在嘴邊的話。
如今,乾旱問題已成為制約我國水稻生產的最主要因素,水稻生產中化肥農藥的不合理施用也成為農業面源汙染的主要來源之一。站在今天回望,不得不佩服羅利軍團隊20多年前的抉擇。
尋 路
培育可像小麥一樣旱種旱管的節水抗旱稻
有人說,科學創造往往是不期而遇,就好像孩子在大海邊偶然撿到一片美麗的貝殼。在團隊苦苦思索新的育種路徑時,羅利軍分享的一段經歷給了大家靈感。
那是1988年,羅利軍到廣西老山考察水稻品種資源,漫山遍野的旱稻令他很受震撼。當地農民每年3月會上山放一把火,在灰燼中撒下稻種,種子就著清明的雨水發芽生長。此後不淹水、不施肥、不打農藥,直到11月再上山收割。
山頂上的旱稻
翻看水稻家譜,羅利軍發現旱稻與水稻同源,皆由沼澤裡的野生稻馴化而成。旱稻在廣西、雲南等地的山區種植歷史悠久,用水量僅為水稻的四分之一到三分之一,但畝產只有100多公斤,米質差不好吃,一直未受關注。
旱稻的節水效能讓團隊成員眼前一亮,大家默契地將目光瞄向了一個理想的育種方向——把旱稻的抗旱廣適性和水稻的高產優質性有機結合起來,培育出既生態又高產的新品種。
“從最薄弱環節著手,先把旱稻研究清楚。”羅利軍回憶道,由於沒有經驗可循,一開始只能用笨辦法,四處蒐集旱稻育種材料;沒有試驗基地,就在中國水稻研究所附近的苗圃荒地中開墾出一畝多地……
在簡陋的實驗條件下,頂著眾人不解的目光,羅利軍帶著團隊硬是“從大海里撈出針來”。1998年底從1萬個育種資源裡選出一個旱稻保持系,1999年篩選出129份旱稻核心資源。
機遇垂青於奮鬥者。2001年,上海市農業科學院引進羅利軍及其團隊,參與籌建上海市農業生物基因中心。得益於上海開放包容的創新氛圍和種質資源優勢,團隊育種工作進入快車道。
抗旱性如何,是旱稻育種的核心指標。羅利軍建立了國際一流的基於土壤水分梯度的鑑定方法和評價設施,攻克長期以來作物抗旱性鑑定準確率偏低的難題,大大提高了栽培稻抗旱標識品種篩選效率。自2003年起,“滬旱”“旱優”等一系列常規和雜交旱稻新品種接連問世,並逐步開啟市場。
羅利軍團隊以十年磨一劍之功取得旱稻育種研究階段性成果後,於2007年正式向當初的理想進發——培育集水稻高產優質、旱稻節水節肥等優點於一身的新型水稻品種型別,並在2009年第三屆國際乾旱大會上將其命名為節水抗旱稻。
目前,節水抗旱稻已選育出秈型、粳型、雜交和常規4大系列17個品種,其中最有代表性的當屬“旱優73”。該品種根系發達,水肥利用率高,東至上海西到四川,南到海南北到山東,只要海拔不超過1300米都能種。
資料圖
資料顯示,節水抗旱稻在高產田,如水稻一般水種旱管,可節水50%、節肥30%以上,畝產750公斤;在中低產田,可像小麥一樣旱種旱管,只要保證在出苗、分櫱、孕穗灌漿三個階段灌溉三次“跑馬水”,畝產600公斤;即便是“望天田”,畝產也能達到400公斤。
而且,節水抗旱稻還避免了所謂高產水稻口感差的“通病”。“旱優73”米質達到國家二級優質米標準,在2019年第二屆全國優質稻品種食味品質鑑評(秈稻)中獲得金獎。
據羅利軍團隊估計,我國現有2億-3億畝沙丘、鹽鹼地及南方山區的旱地,如能開發一定面積種植節水抗旱稻,可年增產250億公斤以上;在10億-15億畝的旱地內,特別是低窪易澇旱地,如能間種或套種一部分節水抗旱稻,可年增產上百億公斤。而對於正在開展農業產業結構調整、大力推進“旱改水”的地區,節水抗旱稻更是較為理想的選擇。
困 局
綠色環保效益高,為何叫好不叫座
“漠漠水田飛白鷺,陰陰夏木囀黃鸝。”稻田總是一幅綠色生態的畫卷,可稻田產生的甲烷佔我國農業溫室氣體排放量的24%。
這是因為水稻種植方式大多是水種水管,稻田要長時間保持水層,土壤裡厭氧菌會大量滋生併產生甲烷。“稻田減排”已成為研究熱點,歐洲探索間歇性灌溉法、日本發明“烤田”法等,但費時費力成本高。
而節水抗旱稻能夠採用水種旱管、旱種旱管,不需要在稻田建立水層,可直接從源頭上解決問題,甲烷排放量下降90%以上。歐盟“地平線2020”節能減排科研規劃專案相關負責人認為,將節水抗旱稻作為全球農業減排方案是最簡單的,也最適合大面積推廣。
“不用栽的水稻,像種小麥一樣輕鬆。”近年來,羅利軍團隊著力將節水抗旱稻與直播結合起來,省去費工費時的育秧環節。針對不同稻作區域,已開發出水直播旱管、旱直播旱管、覆膜旱直播旱管、麥套稻免耕直播模式、“免耕旱直播+微噴灌”等新型栽培技術,長期以來育秧插秧、稻田淹灌的水稻生產方式有望得到大大簡化。
一路走來,節水抗旱稻的價值被一再挖掘,不斷帶來驚喜。可以說,目前已集齊了節水、抗旱、節肥、輕簡、高產、質優、環保這“七顆龍珠”。
安徽、河南、湖北、江西4省20多個縣市296個節水抗旱稻示範點多年來監測顯示,與傳統水稻相比,節水抗旱稻每畝淨收入增加151元以上。
安徽阜南縣2009年嘗試引種節水抗旱稻,目前推廣種植面積佔全縣水稻旱種面積65%。王家壩鎮和諧村村民董金國給記者算了一筆細賬:與江淮地區一般中稻相比,節水抗旱稻生育期短10天,直播和後期旱管每畝可節省2-3個人工,再加上節水節肥,每畝可減少成本250-300元。更重要的是,“這個品種的米好吃,能賣好價錢”。
在國家層面,節水抗旱稻逐步獲得認可:2013年節水抗旱稻獲國家技術發明二等獎,2016年《節水抗旱稻術語》等國家行業標準頒佈實施,2018年國家節水抗旱稻區域試驗啟動……
遺憾的是,這麼一個優點眾多的水稻新品種,目前年推廣面積僅有200萬畝左右,其中100多萬畝在安徽。
是團隊重科研輕推廣嗎?其實從2008年開始,上海市農業科學院就積極開展科研成果轉化來推廣節水抗旱稻,先成立國有種子公司,又引進第三方資本組建股份公司,羅利軍為做好推廣甚至辭去了上海農業生物基因中心主任職務。
“這些努力也是有成績的,但離目標差得太遠。面對產業化困境,從不服輸的羅老師也有挺不住的時候。”團隊核心成員之一餘新橋苦笑著說,去年團隊又進行自我革命,將節水抗旱稻智慧財產權對更多公司開放,希望能夠有所突破。
那麼,節水抗旱稻推廣的梗阻到底在哪裡?記者透過大量採訪發現,主要存在以下三個關口。
一是認識關。現在市場上水稻品種紛繁多樣,而節水抗旱稻相對屬於新品種,節水這個最大的優勢並不是農民最關心的,再加上推廣時間並不算太長,農民接受起來比較慢;
二是利益關。目前,我國農業生產資料終端經銷商往往化肥、農藥、種子一起賣,而化肥農藥的利潤要高於種子。這就會造成一個悖論,一個品種如果節肥節藥效果明顯,經銷商可能就沒有動力去推;
三是慣性關。經過多年實踐,一個地區往往會根據當地實際確定幾個水稻主推品種,並制訂配套施肥用藥、農機作業等相關規範要求,農民也會慢慢養成種植習慣。貿然大力推廣一個全新品種,需要打破長期以來形成的慣性鏈條。
“我越來越覺得,宣傳非常重要。”沉默寡言的羅利軍現在越來越願意接受媒體採訪報道,只為了讓更多的人瞭解、接受並參與到節水抗旱稻推廣事業中。
啟 示
從節水抗旱稻發展歷程看打好種業翻身仗
種業發展是一個系統工程,不能就種子談種子。從節水抗旱稻發展的歷程看,只有讓政府有形之手和市場無形之手形成合力,才能打好種業翻身仗。
要堅持全域性思維選擇育種戰略方向。為緩解北方乾旱缺水問題,每年要透過“南水北調”工程從長江流域大量調水。據專家預測,我國只要在玉米、小麥、水稻和秋雜糧的種植領域實現節水品種突破,就具備421億立方米的節水潛力。這需要國家從糧食安全與生態安全的角度出發,對育種規劃作出通盤考慮。
要提高種業行業企業准入門檻。我國種業市場規模為1200億元,但種企多達7300多家,10億元以上營收規模的僅有31家,市場高度分散。一個公司即便獲得一個性能優異的新品種,也沒有能力大面積快速推廣,往往會陷入如節水抗旱稻一般的推廣困境。應提高種業准入門檻,加大種企註冊資本、創新投入等方面的資質審查,加快推進種企併購重組,打造一流種企“國家隊”。
要加快構建中國式現代種業發展體系。市場化是我國種業改革的正確方向,但也不能放棄政府組織計劃的體制優勢。應建立政企分工合理、權責邊界清楚的種業發展體系,堅持高校、科研院所基礎性育種研究主體定位,大力支援企業開展應用型產業化創新,對於節水抗旱稻這類戰略性新品種可藉助農技推广部門進行系統佈局。
來源 農業科技報