我國超級稻研究與應用成效、問題及展望

曹立勇，吳 偉，應興華，程式華

(1.中國水稻研究所,浙江杭州 310006;2.浙江省超級稻研究重點試驗室,浙江杭州 310006; 3.浙江省種子管理總站,浙江杭州 310020)

我國超級稻研究與應用成效、問題及展望

曹立勇1，2，吳 偉3，應興華1，2，程式華1，2

(1.中國水稻研究所,浙江杭州 310006;2.浙江省超級稻研究重點試驗室,浙江杭州 310006; 3.浙江省種子管理總站,浙江杭州 310020)

超級稻的研究與應用為確保我國糧食安全發揮了重要作用,不僅使我國水稻生產水平繼續引領世界潮流,也為我國糧食生產取得“十一連增”奠定了基礎,浙江省超級稻研究一直保持國際領先水平。但超級稻研究與應用仍存在生產主體積極性不高,綜合超高產潛力尚未形成等問題,并展望了超級稻研究與應用的發展前景,以期為有關部門決策提供參考。

中國;超級稻;研究與應用

文獻著錄格式:曹立勇,吳偉,應興華,等,我國超級稻研究與應用成效、問題及展望[J].浙江農業科學,2015,56(5):613-615.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150513

為化解糧食危機,世界各國依據本國國情各行解決之道。我國與美國、加拿大、澳大利亞、巴西等世界主要糧食出口大國相比,無論在耕地數量還是質量上均無法相提并論。同時,隨著我國工業化、城鎮化進程的加快,使得如何在有限的耕地上生產出更多的糧食來解決13億人口的吃飯問題比其他任何國家都要迫切。水稻生產能大面積獲得超高產是全世界共同關注的重大科學課題,是保證糧食有效供給、保障世界糧食安全的有效途徑,日本人于1980年首次提出水稻超高產育種計劃又叫超級稻計劃。水稻是我國最主要的糧食作物,稻米是我國60%以上人口的主食,稻米消費量占全部糧食消費量的40%左右[1]。因此,依靠科技創新大幅度提高水稻單產是保障我國糧食安全的必然選擇,在經歷了20世紀50年代的水稻矮化育種和70年代的雜交水稻育種2次革命性飛躍后,我國水稻生產水平進入了世界先進行列。為了進一步增強我國糧食科技儲備能力,促成水稻單產的第3次飛躍,我國農業部從糧食安全的戰略高度,于1996年開始組織實施“中國超級稻研究”重大科技項目[2],經過近20年攻關,不僅使我國水稻生產水平繼續引領世界潮流,也為我國糧食生產取得“十一連增”奠定了基礎。

1 我國超級稻研究與應用取得的成效

1.1 研究水平居于國際領先

據李曉等[3]基于文獻計量學的超級稻研究動態的結果表明,中國超級稻研究居國際領先水平,研究機構分布廣,研究者眾多,研究內容豐富,涉及諸多領域并取得了卓越的成績,其中位列前3位的研究機構分別是中國水稻研究所、廣東省農業科學院水稻研究所和國家雜交水稻工程技術研究中心,位列前3位的個人分別為程式華、袁隆平與陳溫福。

1.2 育成生產品種不斷增多

自2005年首批認定25個超級稻品種以來(要求連片6.67 hm2以上,連續2年667 m2平均產量都在780 kg以上),截至2014年,已通過農業部冠名的超級稻示范推廣品種有111個,其中江蘇省和中國水稻研究所分別是育成超級稻品種數量最多的省份和單位,分別達17和11個。通過超級稻研究而育成的水稻品種涵蓋秈型三系雜交稻、秈型兩系雜交稻、秈型常規稻、秈粳雜交稻、粳型常規稻等多種類型。

1.3 單產攻關記錄不斷刷新

在全國水稻專家共同努力下,我國于2000年實現第1期大面積示范667 m2單產700 kg,2004年實現第2期大面積示范單產800 kg,2012年實現第3期的大面積示范單產900 kg,到2014年首次以1 026.70 kg的新紀錄,突破大面積示范667 m2單產1 000 kg的目標。超級稻產量攻關在17年里實現了令世界矚目的“四連跳”,其中第4期攻關用時最短,只用了3年時間就突破預期目標,且形成常規稻和雜交稻齊頭并進發展的良好態勢。

1.4 推廣面積不斷擴大

據統計,2005年我國超級稻種植面積僅有255.8萬hm2[4],2010年推廣面積首次突破6 667萬hm2,并以每年約10%的速率遞增。2013年我國已有17個省市區種植超級稻,其種植面積為873.3萬hm2,占全國水稻種植面積的29.1%。截至2013年,我國超級稻累計推廣面積逾4 666.7萬hm2。超級稻種植區域涵蓋了東北稻區、長江中下游稻區、華南稻區等主要稻區。

1.5 生產效益不斷顯現

超級稻品種比普通水稻品種具有更大的增產潛力。據統計,2011年全國超級稻品種667 m2平均單產達到583.0 kg,較非超級稻品種平均增產67.8 kg,增收144.6元,增產稻谷75.4億kg,增加經濟效益165.9億元;2012年全國超級稻平均單產達到587.9 kg,增產65.7 kg,增幅12.6%,增產稻谷79.5 kg,增加經濟效益238.5億元; 2013年全國超級稻平均單產量578.9 kg,增產63.1 kg,增幅10.9%,全年共增產稻谷89.0億kg,增加經濟效益249.2億元。可見,我國超級稻生產取得了巨大的經濟社會效益,不僅為保障我國糧食安全提供了有力支撐,也為農業增效、農民增收做出應有貢獻。

2 浙江省超級稻研究與應用

浙江省高度重視水稻新品種選育與推廣應用,從1988年開始設立秈粳亞種間雜種優勢利用研究專項(8812計劃)以來,在水稻科技創新方面取得巨大成就,水稻單產基本實現以每10年1 t· hm-2的速率遞增,已遠超全國水稻平均增產水平。同時,在超級稻科學研究工作中,認定的超級稻品種數也為全國各省之最。目前,浙江省共有16個水稻品種被確認為超級稻品種,涵蓋秈型三系雜交稻、秈型常規稻、秈粳雜交稻等多種類型;創新的育種技術和育種材料為全國各地所采用,直接和間接育成的品種累計推廣面積超過0.333億·hm-2。

2.1 超級稻研究繼續保持國際領先

在超級稻科學研究工作中,浙江省一直保持國際領先水平。一是由中國水稻研究所選育的超級雜交稻協優9308作為第1代超級稻品種的杰出代表,獲得“2004年度國家科技進步獎二等獎”;二是由中國水稻研究所創制的“印水型”不育胞質目前已成為我國第2大雜交稻類型,同時也是超級雜交稻的重要類型,獲得“2005年國家科技進步一等獎”;三是在創新超級稻育種技術研究領域,由中國水稻研究所主持完成的“后期功能型超級雜交稻育種技術及應用”獲得“2011年度國家技術發明獎二等獎”;四是中國水稻研究所完成的兩系雜交水稻技術研究與應用成果獲得了“2013年國家科學技術進步特等獎”,研究團隊于1989年首次發現水稻溫敏核不育現象,被列為我國在基礎研究中獨創性、突破性的重大成果之一,不僅使我國兩系雜交水稻走上積極穩妥的健康發展道路,也為我國雜交水稻研究引領世界潮流奠定基礎。

2.2 秈粳雜交稻研究國內首屈一指

浙江省的秈粳雜交稻研究在國內處于領先地位,育成一批有影響的秈粳雜交稻品種。一是由寧波市農科院、寧波市種子公司合作選育的甬優6號被農業部確認為我國首個秈粳雜交超級稻推廣品種;二是由寧波市農科院主持選育的甬優12于2012年取得6.67 hm2平均單產963.65 kg和最高田塊0.08 hm2單產1 014.3 kg,分別創下全國水稻百畝示范方和我國水稻主產區最高紀錄;三是浙江省農業科學院選育的“浙優18”于2014年取得百畝示范方單產888.1 kg的水平,四是中國水稻研究所選育的秈粳雜交稻苗頭品種春優927在2014年取得667 m2高產田田塊955.1 kg的產量,為浙江省實現水稻百畝方單產1 000 kg奠定堅實的基礎。

3 超級稻研究與應用存在的問題

3.1 超級稻品種增產技術難以有效應用

土地說到底還是要由農民來耕種,目前我國實行的是低糧價政策,由于種糧比較效益低,現在留在農村的糧食生產主體,大部分年齡偏大,文化程度普遍較低,習慣采用老方法和老經驗種糧,吸收新知識較慢,對應用新技術缺乏積極性[5],沒有針對超級稻品種的特點應用相應的插植密度、肥水管理、農藥施用等配套高產種植技術,這些都限制了超級稻品種產量潛力的發揮。

3.2 尚未形成綜合超高產潛力

雖然當前應用于生產的超級稻品種比非超級稻表現出良好的增產潛力,但離攻關產量水平仍有顯著的差距,究其原因,就是尚未形成強大混一的綜合超高產潛力。因為超級稻品種對生長環境要求較高,攻關的產量水平并不僅僅是靠單一的品種推廣能帶來的,需要良種、良法、良田與良制的綜合協調匹配。因此,必須對目前的農田進行水土改良才能獲得高產,而土地平整、灌溉與排水、田間路橋等投入很大,超級稻要真正發揮強大混一的綜合超高產潛力還需要時日發展與配套設施投入。

4 超級稻研究與應用展望

4.1 超級稻將成為保障糧食安全的“核武器”

依據《國家糧食安全中長期發展規劃綱要(2008-2020)》,到2020年我國需新增500億kg糧食才能基本社會滿足需求。浙江省已成為中國的糧食第2主銷區,糧食自給率不足45%。隨著浙江省乃至全國經濟發展進入新常態,保障糧食安全顯得尤為迫切,而在新增的糧食產量中,水稻將承擔主要任務。我國水稻在經歷矮化育種和雜交稻育種兩次飛躍以后,水稻單產水平長期處于停滯不前狀態,又兼“轉基因技術”的社會敏感性,因而超級稻必將肩負實現我國水稻單產的第3次突破的重任,必將成為保障浙江省乃至全國糧食安全的“核武器”。

4.2 綜合性狀優異的超級稻品種亟待突破

雖然探索水稻超高產是個永恒的研究方向,但為應對我國水稻生產所面臨的病蟲害嚴重、施肥增產效果不明顯、水資源制約等挑戰,同時,通過水土改良構建與良種匹配的良田改造短期內難以實現。因此,優質、高產、多抗、廣適等綜合特性優異的超級稻必將成為糧食生產的“寵兒”。而要實現綜合性狀優異的超級稻品種的突破,就須加大種質資源或有利基因發掘與利用等基礎應用型領域的研究[6]。

4.3 發展超級稻機械化種植是必然趨勢

近年來,隨著農村經濟的發展及產業結構的調整,我國機插稻技術發展迅速,在江蘇、黑龍江、安徽、江西、浙江、湖北、廣東、上海等地示范應用取得了顯著的效果,僅江蘇2011年機插面積就超過100萬hm2。機械化穩定高產栽培,是我國農村勞力銳減與從農人口老齡化、婦女化條件下,水稻持續增產的基本方向。因此必須加強機插稻超高產栽培研究、示范和推廣[7]。

4.4 拓展超級稻海外市場價值巨大

中國雜交水稻技術目前在國際上具有優勢,海外的播種面積在2012年即達到5 200萬hm2,在越南、美國、印度、印度尼西亞、巴基斯坦等多個國家大面積種植;在美國雜交稻種植面積有40萬hm2,比當地水稻品種增產20%以上。因此,在糧食安全成為國際性的焦點問題情況下,須積極加快推進超級稻搶占國際市場,在對世界糧食安全做出應有的貢獻的同時,一者將有力推動我國糧食出口,其種子出口和技術輸出的市場潛力及商業價值巨大;二者有力推進我國民族種業發展,大幅提升參與國際種業市場競爭力。

[1] 程式華.糧食安全與超級稻育種[J].中國稻米,2005 (4):1-3.

[2] 程式華.中國超級稻育種研究的創新與發展[J].沈陽農業大學學報,2007,38(5):647-651.

[3] 李曉,陳春燕,鄭家奎,等.基于文獻計量學的超級稻研究動態[J].中國農業科學,2009,42(12):4197-4208.

[4] 佚名.超級稻面積已近兩成[J].農產品市場周刊,2009 (26):1.

[5] 陳葉平,毛國娟.浙江省水稻生產技術推廣成效、問題與對策[J].浙江農業科學,2014(6):808-810.

[6] 程式華,曹立勇,莊杰云,等.關于超級稻品種培育的資源和基因利用問題[J].中國水稻科學,2009,23(3): 223-228.

[7] 張洪程,戴其根,霍中洋,等.水稻超高產栽培研究與探討[J].中國稻米,2012,18(1):1-14.

(責任編輯：張瑞麟)

S 511

A

0528-9017(2015)05-0613-03

2015-03-01

國家科技支撐計劃項目(2011BAD35B02);國家行業專項(1251416103632)

曹立勇(1966-),男,研究員,博士,從事水稻遺傳育種工作。E-mail:caolycgf@mail.hz.zj.cn。