10月16日，湖南長沙縣金井鎮(zhèn)，蒙蒙秋雨中，“中國雜交水稻之父”、中國工程院院士袁隆平走進中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所長沙農(nóng)業(yè)環(huán)境研究站的試驗田后，臉上露出了笑容。
“這是個好材料，很有前景。這么寶貴的材料，一定要好好研究、改進提高?！痹∑剿傅?，是亞熱帶生態(tài)所研究員夏新界領(lǐng)銜的水稻育種團隊歷經(jīng)十余年，培育出的超高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)新種質(zhì)“巨型稻”。
這種水稻父本材料株高兩米，單穗500粒以上，據(jù)此創(chuàng)建的新型稻田生態(tài)種養(yǎng)模式，經(jīng)濟效益比現(xiàn)行常規(guī)種養(yǎng)模式至少翻一番。
水稻產(chǎn)量已到極限？
稻米是人類最主要的糧食作物，世界上有一半以上人口的主食是稻米。隨著全球人口的增長與耕地面積的減少，提高產(chǎn)量仍是當(dāng)今水稻育種工作者的首要目標。
作物的產(chǎn)量取決于生物量和收獲指數(shù)兩大性狀。20世紀60年代初的第一次綠色革命，通過矮稈基因和多項高產(chǎn)基因的聚合，育種學(xué)家實現(xiàn)了收獲指數(shù)和作物單產(chǎn)的跨越式提升。
然而目前，經(jīng)過幾十年的不斷挖掘，水稻產(chǎn)量已接近植物生理學(xué)家認為的作物收獲指數(shù)上限，也就是收獲的谷粒重量與整個水稻連根拔起重量的比例為0.6。
“要想繼續(xù)在產(chǎn)量上取得較大的突破，就要想辦法培育出超大生物量的大個子水稻?！敝锌圃簛啛釒鷳B(tài)所所長吳金水告訴《中國科學(xué)報》記者，水稻個子越大，光合作用面積就越大，在保持收獲比例不變的情況下，水稻產(chǎn)量就能相應(yīng)提高。
“稻王”誕生
在現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)種源的基礎(chǔ)上，科研團隊通過突變體篩選、秈粳及野生稻遠緣雜交、聚合定向選育而獲得了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的水稻新種質(zhì)材料——“巨型稻”。
隨后，科研人員以“巨型稻”為親本，通過兩系、三系雜交，配制系列雜交組合，并運用分子標記輔助育種、定性改良等技術(shù)手段，篩選培育出一系列高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適的巨型稻雜交新品系。
“巨型稻”具有突出的高產(chǎn)、強抗等優(yōu)勢。例如，“巨型稻”巨豐5號高2.0米以上，株形高大，葉挺色深，光合效率高，單位面積生物量比現(xiàn)有水稻品種高出50%，平均有效分蘗40個，單穗最高實粒數(shù)達800粒，莖稈粗壯，抗倒伏、抗病蟲害、耐淹澇，理論單季產(chǎn)量有望超過每公頃18噸?！捌渲杏幸惠_到2米多高，有84個稻穗，是名符其實的‘稻王’?！毕男陆缯f。
經(jīng)農(nóng)業(yè)部DNA指紋檢測，以及水稻基因芯片指紋圖譜檢測，“巨型稻”被確認是一種水稻新種質(zhì)材料。目前，研究團隊已初步構(gòu)建了兩個株系的指紋圖譜，向國家農(nóng)業(yè)部提交了“巨型稻”品種權(quán)申請，并已獲得10多項擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國家專利和國際專利。
2017年，中科院亞熱帶生態(tài)所與戰(zhàn)略伙伴在長沙站聯(lián)合建立“巨型稻”試驗研究與推廣應(yīng)用示范綜合基地，總面積達200余畝。
經(jīng)農(nóng)業(yè)部食品質(zhì)量檢驗測試中心（武漢）檢測，“巨型稻”雜交品種米質(zhì)達到優(yōu)質(zhì)稻三級標準，突破了雜交稻育種中“高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)，優(yōu)質(zhì)不高產(chǎn)”的難關(guān)。
禾下致富不是夢
雖然“巨型稻”優(yōu)勢巨大，但夏新界很清楚，農(nóng)民愿意種，才是檢驗成果的“金標準”。
“當(dāng)前農(nóng)田產(chǎn)出低下，不足以喚起廣大農(nóng)民種田的積極性?！彼f，“即使水稻產(chǎn)量達到到每畝1000公斤，一個農(nóng)戶的幾畝地，也不足以維持一家?guī)卓诘娜粘ＹM用開支。而且田間農(nóng)活繁重辛苦，愿意下田干活的人越來越少，勞動力短缺，日益枯竭?！?/p>
怎么能提高農(nóng)民的積極性和他們的收入？作為一名農(nóng)業(yè)科技工作者，夏新界感到責(zé)任重大。
他提出，“巨型稻”株形高大、稀植、生育期長、葉茂且冠層高、淹水深度大等，可為蛙、魚和泥鰍等稻田養(yǎng)殖動物提供良好的棲息環(huán)境，具有適宜種養(yǎng)結(jié)合的優(yōu)勢?？梢猿浞掷眠@一特殊優(yōu)勢，提升稻田生產(chǎn)經(jīng)濟效益。
2017年，科研團隊在長沙站建設(shè)了30畝“巨型稻”生態(tài)綜合種養(yǎng)模式試驗與示范區(qū)，采用零化肥、零農(nóng)藥、零抗生素的有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。與常用的稻田綜合種養(yǎng)模式相比，稻谷產(chǎn)量至少提高一倍以上，青蛙、泥鰍、稻花魚等養(yǎng)殖動物的成活率亦提高一倍以上，產(chǎn)量提高1.5倍以上，全部產(chǎn)品實現(xiàn)綠色、優(yōu)質(zhì)化，畝均純收入超過萬元。
“我認為，種養(yǎng)結(jié)合與智慧農(nóng)業(yè)是必選項，代表未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向?！毕男陆缗瓮滔轮赂坏膲粝?，能夠早日走進千家萬戶。