接力禾下乘凉梦

农科工作者孜孜不倦地寻求东方魔稻如何更好地为粮食安全贡献粮

袁隆平在湖南湘潭河口镇试验田(2017年9月29日)检查了低镉水稻的生长情况。 新华社记者薛宇格

由于新冠肺炎疫情持续、地缘冲突加剧、自然灾害频发等复杂因素，全球粮食供应面临巨大不确定性。出于粮食安全考虑，一些国家和地区开始限制粮食出口，引起了全球对粮食危机的担忧。

5月22日是杂交水稻之父袁隆平院士去世一周年。路由知识袁隆平一生的追求和梦想是发展杂交水稻，造福世界人民。自1979年首次出国以来，次出国以来，已在数十个国家和地区研究推广，为世界粮食安全做出了重大贡献。

粮食安全是国家之大。在当前的世界背景下，也凸显了中国把饭碗牢牢掌握在自己手中的重要性。湖南省农业现代化技术和种子科研力量雄厚，作为国家重要粮食产区和杂交水稻大本营，如何更好地为国家和世界粮食安全提出粮食政策？科研人员不懈探索和追求……

第三代杂交:让水稻婚姻自由

袁隆平被认为是第三代杂交水稻，突破了单季亩产1200公斤天花板的关键。第一次公开测量是在2019年10月，尽管三优一号出现在湖南省衡阳市衡南县清竹村，只取得了1046.3公斤的成绩，但在业内人士看来，潜力巨大，除了高产，还有更适合普通农民大面积种植的新特点。

就我们目前掌握的技术而言，第三代杂交水稻单季亩产达到1200公斤甚至1300公斤并不难。路由知识

就我们目前的技术而言，第三代杂交水稻每季亩产量达到1200公斤甚至1300公斤并不难。国家重点实验室副主任、湖南杂交水稻研究中心专家赵炳然说。

第三代技术以遗传工程雄性不育为遗传工具。可以说，它使杂交水稻实现了真正的婚姻自由。湖南杂交水稻研究中心研究员李新奇用一个特殊形象的比喻来解释：

利用第一代技术培育出优秀的杂交水稻新品种，就像在成千上万的水稻材料中，只有A和B只适合结婚，而B还藏在茫茫稻海里，要相遇，不仅需要很多精力，还需要很多运气。第二代技术，A可以和所有其他水稻结婚，虽然选择面大大提高，但不能保证后代的稳定。而第三代技术，不再只为A服务，它让所有的水稻，理论上都能找到适合自己的另一半，产生优秀的后代。

袁隆平多次表示，第三代杂交水稻不仅具有三系不育稳定和两系不育自由的优点，而且克服了三系不育的限制，两系不育可能导致天气生产失败和繁殖产量低，在任何地区随时稳定，种子繁殖非常简单。

如果按照普通人的标准来衡量，前两代杂交水稻更依赖肥大水，对生态环境和种植技术的要求更高。普通种植者无法轻松控制。通过专家种田获得的高产量很难完全从试验田转向生产田。

第三代杂交水稻克服了这些缺陷。衡南县农业农村局干部、清竹村基地项目负责人甘宗恒介绍，清竹村当地种植环境不特殊，海拔不到100米，无论是播种移栽、田间管理还是病虫害防治，无论是播种移栽、田间管理还是病虫害防治，使用技术和能源与普通农民正常种植没有太大区别。

和我以前的种田一模一样。当地农民陈太佳是种植水稻十多年的老式，当时参与了水稻的种植。他说，以施肥为例，施用常见的氮、磷、钾肥，饭量与每亩40公斤普通水稻相似。这些水稻生长的不同关键时期不需要特别照顾。

与2019年单季晚稻应考不同，2020年11月，三优一号创造了第三代杂交水稻双季亩产1530.76公斤的纪录。而且仅仅一年后，还在同一个地方，这一记录又提高到了1603.9公斤。

普通人可能会问这样一个问题：袁隆平院士的杂交水稻每亩产量早已超过1000公斤，种植两季不超过2000公斤吗？为什么要攻关双季亩产1500公斤？

首先，目前亩产超过1000公斤的品种是一季稻，也叫中稻。从我国水稻产区的普遍现实和栽培模式来看，同一片耕地，种植一季稻后，不能再种植双季稻。湖南杂交水稻研究中心专家李新奇表示，分离率一般高于早稻和晚稻，但总比例高于早稻和晚稻。

近年来，国家高度重视扩大双季稻种植面积。过去，我们常说‘吨粮田’是指两季亩产达到1吨，这在农民生产现场早已实现，但1.5吨从未实现。因此，这些测量结果对粮食安全具有重要意义。李新奇说。

除尽快培育早稻品种外，第三代杂交水稻的轻简化栽培、减肥减药不减产等研究也在同步进行。湖南杂交水稻研究中心老专家张玉烛说：我们‘跳’越高，国家粮食安全就越强。”

由于土壤重金属污染严重，我国部分地区长期受到大米镉含量过高的困扰，不仅严重影响了农民种植粮食的积极性，而且对国家粮食质量和安全产生了深远的影响。

根据2014年发布的第一份全国土壤污染调查公报，我国土壤重金属含量总超标率为16.1%。从分布上看，南方土壤污染比北方更重要，长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等地区土壤污染问题更为突出。其中，西南、中南土壤重金属超标范围较大。

根治镉米，治土还是治种？

去年8月，湖南省农业科学院在洞庭湖区选择了160亩土壤镉含量高达0.91毫克的示范田，对新型镉低积累水稻进行试验。为了比较试验效果，示范田在同一时期种植了同一栽培管理模式的普通水稻品种。

经湖南省农学会、湖南师范大学、中国科学院亚热带农业生态研究所等单位专家现场取样，送第三方检测镉含量。检测结果为:每公斤0.032毫克、032毫克、032毫克.032毫克、0.055毫克远低于每公斤0.2毫克的国家标准。镉平均含量为每公斤0.3毫克和1.018毫克，作为试验对比的普通品种。

许多专家认为，由于土壤修复必须通过一定的生物、物理或化学手段人工修复干预，不仅成本高，而且可能带来二次污染、土壤有机质破坏等潜在风险，因此改善水稻品种和推广种植是解决镉米问题更安全、更直接的方法。

目前，试的低镉水稻品种是由湖南省农业科学院相关团队从全球水稻资源中筛选出来的新型镉低积累水稻品种。2019年，湖南省农业科学院在重镉污染田挖掘了两种低吸收重金属的试验材料，进一步建立了低镉分子标记体系，形成了一套快速选择镉低积水稻的方法。

据湖南杂交水稻研究中心副主任李李介绍，2019年筛选出的两种材料是本次试验取得重大进展的关键。它们先天缺乏镉吸收的主要基因，与现有品种杂交后选择了新的低镉品种。目前，新品种西子1号和西子2号已经培育到第五代。可以说，它们的低镉吸收是与生俱来的，在整个生长过程中不需要特殊的栽培和管理方法。”李莉说。

在示范田，通过物理化学诱变定向改进技术培育的镉低积累水稻也将迎来现场评价和技术鉴定。水稻也失去了吸镉的主要基因，物理化学诱变是利用技术手段‘杀死’水稻中的吸镉基因。赵炳然说：以前，我们使用基因编辑方法定向删除了镉吸收基因。然而，由于基因编辑技术属于转基因技术，受国家相关政策限制，无法推广种植，因此采用了物理化学诱导的技术方法。”

与李莉团队的科研方法不同，物理和化学诱变可能会导致不同的基因突变。因此，赵炳然团队最终在11万个样本中筛选出两个镉吸收基因突变，培在国内外培育出第一个镉低积累杂交中不孕症S韶香100。

这两种技术不仅是湖南本土团队开发的，也被试验证明具有很高的推广应用价值。现在我们已经完成了前期工作，希望从政府和政策层面加快审批流程，简化程序。在条件允许的前提下，可以开辟绿色通道，尽快大面积推广成果。赵炳然说。

湖南省科技厅农村部长尹文辉认为，低镉水稻品种的培育找到了解决重金属污染的可操作途径，在技术路径上取得了突破。并且可以根据类似的技术路径复制和推广其他作物。

我国盐碱地约15亿亩，其中改造潜力约3.4亿亩。2019年，袁隆平提出了近期育种突破、中期技术集成、长期产能效益双重提升的30年目标，希望重建1亿亩良田。按照目前行业每亩300公斤的设计，相当于一年能凭空多出300亿公斤的粮食。

近年来，耐盐碱水稻研究的步伐明显加快。2017年，湖南杂交水稻研究中心、青岛海水稻研发中心、广东农业科学院、中国水稻研究所等多家科研机构及相关企业成立了国家耐盐碱水稻区域试验联合体。随后，联合体制定了耐盐碱水稻区域试验标准，连续两次进行全国区域试验。在当年的试验中，通过了10多个品种。参加2018年试验的三组40个品种中，有28个通过。这一数字近年来也在稳步增长。

一个品种需要经过初试、区域试验和生产试验，才能从科学家的试验田进入农民的生产田。整个过程实际上是一次又一次的选择过程。李新奇告诉记者，区域试验作为最关键的考试之一，直接决定了我国未来实际种植的耐盐碱水稻品种基础。

2020年，位于海南三亚崖州的15亩耐盐碱先锋品种超优千号平均亩产508.4公斤；在黑龙江大庆示范基地，绥粳18耐盐碱水稻品种的测生结果相当于亩产460公斤；内蒙古兴安盟耐盐碱水稻试验基地，耐盐碱水稻平均亩产533.95公斤；新疆喀什岳普湖县80亩海水稻实测产量为每亩549.63公斤。

同年，湖南杂交水稻研究中心与江苏省农业技术推广总站合作，在江苏省南通市如东县茶方凌垦区试验种植的耐盐碱水稻先锋组合超优千号

2020年，袁隆平院士还提出了10万亩耐盐碱水稻种植、100万亩盐碱地改造、1000万亩土地储备改造的1000项目，并在全国10个地点启动了10万亩盐碱地水稻改良种植示范，示范种植面积是去年的五倍。

今年3月，耐盐水稻研究迈出了更关键的一步：由湖南、广东、山东、新疆、江苏、海南、黑龙江省（自治区）11个单位组成的国家耐盐水稻技术创新中心正式上市，湖南杂交水稻研究中心作为领导单位，专门调动能源，成立耐盐水稻班。

湖南杂交水稻研究中心博士、国家耐盐碱水稻技术创新中心副主任艾志勇介绍，中心总部设在三亚，长沙设立种子产业研究中心，发挥湖南技术、人才和企业相对集中的优势，开展耐盐碱水稻产业创新；海口设立生理调控研究中心，研发方向侧重于耐盐碱水稻水分养分管理、绿色种养结合等技术及相关产品的研发；青岛设立盐碱地改良研究中心，重点研究盐碱地化学、物理、生物和工程改良技术。

同时，华南、华东、西北、东北四个区域分中心也在全国典型的盐碱地生态区设立，分别承担不同生态类型的耐盐碱水稻生理调控、品种创造、配套技术研究和示范推广。此外，首批代表性区域试验站在内蒙古兴安盟、吉林大安、山东东营、江苏盐城、广西北海、海南文昌、黑龙江肇源、辽宁盘锦设立。主要对耐盐碱水稻新品种及配套新技术进行试验示范。

我们的目标是到2030年培育10至15个适合不同盐碱地生态区种植的新水稻品种，全国推广面积1亿亩，亩产300多公斤。艾志勇说：我们的目标是到2030年培育10至15个适合不同盐碱地生态区种植的新水稻品种，全国推广面积1亿亩，亩产300多公斤。

1984年，长沙东郊马坡岭、办公楼、实验楼、宿舍楼拔地而起，湖南杂交水稻研究 究中