中國(guó)高產(chǎn)巨型稻如何異軍突起

任玉龍 蔡冬蓮

我國(guó)人均耕地有限，而人口數(shù)量龐大，因此提高稻米產(chǎn)量成為每位水稻科研人的首要課題和共同目標(biāo)。為了助力解決全球糧食危機(jī)，確保中國(guó)糧食安全，夏新界科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了畝產(chǎn)高、品質(zhì)好的巨型稻。巨型稻的研發(fā)不但能夠引領(lǐng)水旱稻種植向綠色農(nóng)業(yè)方向發(fā)展，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收和鄉(xiāng)村振興提供了一條嶄新的道路。

一、巨型稻的發(fā)展概況

巨型稻是由中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所首席研究員夏新界帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)與湖南新春農(nóng)業(yè)生物高科技有限公司合作，歷經(jīng)十余年所培育出的超高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新種。它的出現(xiàn)是顛覆性的，因?yàn)橐酝饕杏谘芯渴斋@指數(shù)更高的水稻品種，而巨型稻的問(wèn)世卻在生物量上實(shí)現(xiàn)了巨大突破，不僅大幅提升了水稻產(chǎn)量，更為水稻增產(chǎn)研究開(kāi)辟了一條新的道路，并驗(yàn)證了其可行性。

對(duì)于中國(guó)這樣一個(gè)擁有14億多人口的大國(guó)，保障糧食安全無(wú)疑是最根本的民生問(wèn)題。水稻是我國(guó)第一大糧食作物，實(shí)現(xiàn)水稻產(chǎn)量大豐收是保障國(guó)家糧食安全的重要基礎(chǔ)。尤其是在全球糧食局勢(shì)緊張的背景下，世界各國(guó)紛紛限制糧食出口，面對(duì)國(guó)內(nèi)龐大的市場(chǎng)需求，我國(guó)只有憑借自身努力把中國(guó)人的飯碗牢牢端在自己手中，才能確保國(guó)家糧食安全。為此，以夏新界博士為首的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十余年的艱苦鉆研，終于培育出巨型稻的新品種——水旱稻，也就是在水田和旱地都可以生長(zhǎng)的稻米。

近年來(lái)，夏博士所研發(fā)的巨型稻在全國(guó)各地進(jìn)行試種，其身形筆挺，穗長(zhǎng)粒多，圓潤(rùn)飽滿(mǎn)，平均每蔸水稻植株高達(dá)1.8m，較高的可達(dá)到2.25m。每蔸水稻約有40個(gè)有效稻穗，單稻穗粒數(shù)可達(dá)700-800粒，千粒稻谷重約28g，單季產(chǎn)量可穩(wěn)定達(dá)到800-1000kg/667m2。巨型稻比一般常規(guī)水稻的生物量大50%以上，水稻根的直徑在50cm左右，在“稻-漁”生態(tài)立體種養(yǎng)中可以充分發(fā)揮稈高、莖粗、葉茂、稀植、水深、晚造、再生能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供遮陽(yáng)、通風(fēng)、適溫的理想生長(zhǎng)棲息環(huán)境。巨型稻可以與大多數(shù)魚(yú)類(lèi)共生，能夠構(gòu)建形成一個(gè)生態(tài)、立體、高效的種養(yǎng)體系，產(chǎn)出更多的稻米和水產(chǎn)品，因此具有良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

二、巨型稻的發(fā)展過(guò)程

水稻是世界第三大農(nóng)作物，是全球人口食用最多的主食，在解決全球糧食短缺問(wèn)題上具有舉重若輕的地位。有關(guān)研究表明，作物的產(chǎn)量取決于生物量和收獲指數(shù)兩大性狀。目前為止，經(jīng)過(guò)全球水稻研發(fā)人員的不斷努力，水稻產(chǎn)量已接近植物生理學(xué)家認(rèn)為的作物收獲指數(shù)上限——即收獲的谷粒重量與整個(gè)水稻連根拔起重量的比例為3：5，基本到達(dá)了頂峰。而目前的普通水稻由于植株相對(duì)矮小，稻米產(chǎn)出量已接近生產(chǎn)能力的天花板，因此水稻要想實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的增產(chǎn)，必須依賴(lài)于水稻生物量的增加，即開(kāi)發(fā)一種水稻體型更大的品種，使其擁有更強(qiáng)的吸收陽(yáng)光、水分和養(yǎng)料的能力，進(jìn)而有更高的產(chǎn)量。于是，科研人員近年來(lái)大力開(kāi)展巨型水稻的研究和培育，尋找生物量更大的水稻品種也已經(jīng)成為稻米生產(chǎn)發(fā)展的突破口。

從2006年開(kāi)始，夏新界科研團(tuán)隊(duì)與湖南新春農(nóng)業(yè)生物高科技有限公司合作，在現(xiàn)有優(yōu)異水稻種源的基礎(chǔ)上，運(yùn)用一系列生物遺傳育種技術(shù)，優(yōu)中選優(yōu)，獲得了超大生物量水稻新種質(zhì)材料，以秈稻93-11、日本晴等為材料，經(jīng)田間授粉雜交，獲得較穩(wěn)定的后代群體后，再與茶陵野生稻進(jìn)行授粉雜交，逐年選育純化，最終獲得基本穩(wěn)定的巨型稻株系。2013年，在常德西洞庭試驗(yàn)田種下巨型稻，首次試種成功，畝產(chǎn)突破1000公斤;2016年，夏新界帶領(lǐng)課題組和湘豐集團(tuán)合作，在長(zhǎng)沙地區(qū)種下第一批巨型稻，挑戰(zhàn)更高產(chǎn)、更優(yōu)質(zhì)、更高效的巨人稻;2017年10月16日，由中科院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所夏新界研究員領(lǐng)銜的水稻育種團(tuán)隊(duì)宣布，歷經(jīng)十余年研究，團(tuán)隊(duì)日前培育出超高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的巨型稻，株高可達(dá)2.2m，畝產(chǎn)可達(dá)800kg以上，具有高產(chǎn)、抗倒伏、抗病蟲(chóng)害、耐淹澇等特點(diǎn)，被認(rèn)證為一種十分優(yōu)質(zhì)的新型水稻。截至目前，除了重慶大足和浙江建德，我國(guó)種植巨型稻的地方還有湖南省長(zhǎng)沙市長(zhǎng)沙縣金井鎮(zhèn)、常德市西洞庭、邵陽(yáng)、株洲等，云南昆明等地也有種植，今后巨型稻的種植范圍還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。

三、巨型稻的六大優(yōu)勢(shì)

作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，保護(hù)耕地是我國(guó)土地可持續(xù)利用的戰(zhàn)略重點(diǎn)，原因在于我國(guó)雖然耕地面積總量大，但人均耕地面積遠(yuǎn)低于全球平均水平，而且隨著對(duì)土地等資源的超負(fù)荷利用，我國(guó)優(yōu)質(zhì)的耕地面積越來(lái)越少，環(huán)境污染也越來(lái)越嚴(yán)重，因此，必須向綠色農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)等現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方向發(fā)展。另外，為了解決優(yōu)質(zhì)耕地面積減少和水稻產(chǎn)量瓶頸等問(wèn)題，還要提高水稻的適應(yīng)能力，即發(fā)展海水稻等具有廣適性的水稻品種。綜合以上水稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求，巨型稻所具有的六大優(yōu)勢(shì)完全符合我國(guó)對(duì)水稻的發(fā)展需求。

1.產(chǎn)量高。巨型稻高2.2-2.6m，根系長(zhǎng)達(dá)50cm左右，每蔸能長(zhǎng)出40-50個(gè)稻穗，單穗實(shí)數(shù)?？蛇_(dá)80粒，比普通稻多兩三倍，畝產(chǎn)可達(dá)800-1300kg。巨型稻不但產(chǎn)量高，而且口感佳，具有更高含量的纖維素，克服了水稻高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)的難題，是國(guó)家三級(jí)優(yōu)質(zhì)稻谷。

2.健康安全。巨型稻不打農(nóng)藥，不施化肥，非轉(zhuǎn)基因，含硒，口感好，健康又安全，不但腸胃不好的人可以吃，甚至糖尿病患者也可以吃。巨型稻的這些優(yōu)勢(shì)也得到了許多專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，上饒德普產(chǎn)品質(zhì)量分析測(cè)試有限公司對(duì)巨型稻大米的分析結(jié)果表明，巨型稻中鎘的含量為0.078mg/kg，遠(yuǎn)低于國(guó)家重金屬標(biāo)準(zhǔn);硒是抗癌元素之王和長(zhǎng)壽元素之王，巨型稻中硒的含量非常高，達(dá)到了0.028mg/kg，遠(yuǎn)高于一般大米。湖南省農(nóng)科院湖南食品測(cè)試分析中心檢測(cè)的巨型稻33個(gè)項(xiàng)目全部合格，出具的檢驗(yàn)報(bào)告表明巨型稻是有機(jī)生態(tài)米。經(jīng)農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心檢測(cè)，確認(rèn)巨型稻未檢測(cè)出調(diào)控元件、標(biāo)記基因等外源基因，為非轉(zhuǎn)基因水稻。種種測(cè)試表明，巨型稻健康、安全、優(yōu)質(zhì)，值得放心食用。

3.生命力頑強(qiáng)。巨型稻的廣適性強(qiáng)，在海邊、鹽堿地、旱地、水地、重金屬超標(biāo)等地都可以種植。目前巨型稻已在全國(guó)多地種植，在土壤條件不同的地區(qū)試種，都有十分出色的產(chǎn)量數(shù)據(jù)。例如，廣東陽(yáng)江2020年種植80畝海水巨型稻GRS8，離海邊不到200m，海水進(jìn)口處水中含鹽量為2.3%，田塊中央水中實(shí)測(cè)鹽含量為1.0%，在此條件下巨型稻產(chǎn)量仍然高達(dá)650kg。天津?qū)幒?020年種植巨型稻，農(nóng)田鹽堿土壤pH值為8.8，巨型稻產(chǎn)量也高達(dá)690kg。廣東東莞洪梅鎮(zhèn)2021年在海水中種植20畝巨型稻GRS83，海灣海水灌溉，平均畝產(chǎn)600多公斤。

4.利于套種。巨型稻株形高大，稀植，葉茂且冠層高，為蛙、魚(yú)和泥鰍等稻田養(yǎng)殖動(dòng)物提供了良好的棲息環(huán)境，具有“種-養(yǎng)”結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)2018年、2019年連續(xù)兩年對(duì)廣西賀州鐘山縣雙元村“巨型稻-漁”生態(tài)立體種養(yǎng)試驗(yàn)示范基地進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析發(fā)現(xiàn)，該種養(yǎng)模式與本地傳統(tǒng)常規(guī)水稻相比可以增產(chǎn)15%-20%。按年產(chǎn)值進(jìn)行計(jì)算，巨型水稻（早稻+再生稻）產(chǎn)量為1000-1300kg/667m2，產(chǎn)值為3000-3900元，漁業(yè)產(chǎn)量為250-350kg/667m2，產(chǎn)值為3000-4200元，全年單位面積產(chǎn)值可達(dá)6000-8100元。由此可見(jiàn)，“巨型稻-漁”生態(tài)立體種養(yǎng)不但可以有效減少農(nóng)業(yè)污染，提高種養(yǎng)品質(zhì)，而且能夠降低種養(yǎng)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，是脫貧致富的一種有益探索。另外，巨型稻吃水深，對(duì)于一些需要深水養(yǎng)殖的魚(yú)類(lèi)來(lái)說(shuō)也可以滿(mǎn)足其生長(zhǎng)條件，大部分的水產(chǎn)都可以養(yǎng)殖。因此，可以依靠巨型稻的優(yōu)勢(shì)來(lái)打造現(xiàn)代循環(huán)綠色農(nóng)業(yè)新模式，具有高效率、低污染、可循環(huán)、高利潤(rùn)等優(yōu)勢(shì)，既使農(nóng)民實(shí)現(xiàn)增收，又有利于生態(tài)保護(hù)。

相關(guān)研究表明，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中使用的農(nóng)藥、化肥等污染物大部分會(huì)滲入到土壤中，人類(lèi)活動(dòng)中造成的污染也會(huì)隨著雨水沖刷、水資源的流動(dòng)以及人為的灌溉等原因而加速滲透到土地中，這些污染最終也會(huì)反作用于人類(lèi)本身。以巨型稻為核心的高效、生態(tài)、立體的種養(yǎng)模式不僅降低了農(nóng)藥、化肥的使用量，水產(chǎn)養(yǎng)殖者還可以使用抗菌肽完全（100%）替代養(yǎng)殖飼料中添加的抗生素，實(shí)現(xiàn)全程無(wú)抗生態(tài)養(yǎng)殖。長(zhǎng)期以來(lái)，畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)中濫用抗生素嚴(yán)重影響了人類(lèi)的生命健康，而抗菌肽是最具潛力的抗生素替代物，將抗菌肽運(yùn)用到巨型稻種養(yǎng)生態(tài)中，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)糧、促漁、提質(zhì)、增效、生態(tài)等多方面的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展新模式，還可以用來(lái)打造農(nóng)業(yè)休閑旅游勝地，發(fā)展旅游經(jīng)濟(jì)。

5.秸稈利用率高。我國(guó)每年都會(huì)產(chǎn)生大量的水稻秸稈，但大多矮小細(xì)短，并沒(méi)有得到有效利用，導(dǎo)致資源浪費(fèi)。而巨型稻相比于目前大部分的水稻，可以作為畜禽動(dòng)物飼料與其他優(yōu)質(zhì)牧草組合或?qū)Φ静葸M(jìn)行青貯處理，因?yàn)橄啾扔诖蟛糠謧鹘y(tǒng)稻草秸稈，巨型稻桿徑粗、株體高、營(yíng)養(yǎng)更豐富、口感更好、單位耕地面積產(chǎn)量更大，適合青貯處理，可以拓寬畜牧業(yè)動(dòng)物飼料來(lái)源，減少資源浪費(fèi)，促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，巨型稻秸稈也可做秸稈能源、秸稈肥料、秸稈工業(yè)原料、活性炭等，數(shù)據(jù)顯示，巨型稻稻桿纖的維素含量比普通稻高出20%-30%，是造紙與建材的優(yōu)質(zhì)原材料，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

6.可改善土壤。巨型稻根深有30-80cm，是普通水稻根系的2.5倍左右，而且巨型稻種養(yǎng)結(jié)合后形成的有機(jī)肥對(duì)改善土壤板結(jié)非常有利，有機(jī)根須可以反哺和滋養(yǎng)土地，快速恢復(fù)土壤活力。改善土壤是治理耕地污染、土壤沙漠化、土地鹽堿化等土壤問(wèn)題的必要手段，而巨型稻可持續(xù)循環(huán)發(fā)展農(nóng)業(yè)對(duì)土壤改良有很大的幫助?！暗?漁”生態(tài)立體種養(yǎng)引入了魚(yú)、蝦、鰍、鱔、鱉、龜?shù)人a(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品，能夠?qū)οx(chóng)有一定的限制作用，達(dá)到生物防治的效果，減少水產(chǎn)生物的飼料成本。另外，動(dòng)物的糞便又能為水稻生產(chǎn)提供有機(jī)肥料，這些因素相互作用使巨型稻較少甚至不需要使用農(nóng)藥、化肥及抗生素就能達(dá)到良好的產(chǎn)量，對(duì)于土壤改善和環(huán)境保護(hù)起到了很好的作用。

由于耕地面積的減少和耕地環(huán)境的惡化，我國(guó)高質(zhì)量耕地面積不斷減少，在這種情況下，培育一種具有良好適應(yīng)能力的高產(chǎn)水稻品種越發(fā)重要。巨型稻是解決水稻產(chǎn)量發(fā)展瓶頸的一個(gè)巨大突破，發(fā)展應(yīng)用前景巨大。袁隆平院士曾表示：“我一直有兩個(gè)夢(mèng)，一個(gè)是禾下乘涼夢(mèng)，一個(gè)是雜交水稻覆蓋全球夢(mèng)?！倍男陆缈蒲袌F(tuán)隊(duì)通過(guò)突變體篩選、秈粳及野生稻遠(yuǎn)緣雜交、聚合定向選育（非轉(zhuǎn)基因），歷經(jīng)十余年終于培育出了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的水稻新種質(zhì)材料——巨型稻，讓袁老的夢(mèng)成為現(xiàn)實(shí)，也給生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了一條新的途徑，更好地助力鄉(xiāng)村振興。

作者簡(jiǎn)介：任玉龍（1978-），男，漢族，湖北武漢人，副主任，博士，研究方向?yàn)樾呐K移植及肺部移植。

蔡冬蓮（1974-），女，漢族，中國(guó)臺(tái)灣人，教授，大學(xué)本科，研究方向?yàn)榫扌退镜呐嘀策\(yùn)營(yíng)。