轉(zhuǎn)型時期雜交水稻的困境與出路

彭少兵華中農(nóng)業(yè)大學植物科學技術(shù)學院, 湖北武漢430070

?

轉(zhuǎn)型時期雜交水稻的困境與出路

彭少兵
華中農(nóng)業(yè)大學植物科學技術(shù)學院, 湖北武漢430070

摘要:雜交水稻技術(shù)是我國自主創(chuàng)新并領(lǐng)先于世界的重大技術(shù), 雜交水稻技術(shù)在水稻生產(chǎn)中的成功應(yīng)用為保障我國糧食安全做出了巨大貢獻。由于雜交稻品種選育策略和種子生產(chǎn)與經(jīng)營方式?jīng)]有適應(yīng)目前水稻生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型變化,最近幾年我國雜交稻的種植面積有下降的趨勢。這并不是雜交稻技術(shù)本身的問題, 國內(nèi)外的生產(chǎn)實踐證明雜交稻仍然代表先進的水稻生產(chǎn)技術(shù)。如果我們盡快地調(diào)整雜交稻的育種目標, 培育出適合于輕簡化和機械化水稻生產(chǎn)方式、綜合抗性好、資源利用效率高、稻米品質(zhì)優(yōu)良的雜交稻組合, 通過輕簡化和機械化栽培技術(shù)降低雜交稻的種子生產(chǎn)成本和種子價格, 我國的雜交稻有望迅速走出目前的困境。

關(guān)鍵詞:雜交水稻; 輕簡栽培; 機械化; 種子價格; 稻米品質(zhì)

本研究由國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201203096)和教育部長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃(IRT1247)資助。

This study was supported by the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201203096) and the Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University of Ministry of Education of China (IRT1247).

作者聯(lián)系方式: E-mail: speng@mail.hzau.edu.cn, Tel: 027-87288668

我國自從1964年以袁隆平院士為首開展雜交水稻研究以來, 取得了一系列突破性的重大科研成果[1]。我國雜交稻于1973年實現(xiàn)三系配套, 1976年開始三系雜交稻大面積推廣應(yīng)用; 1973年發(fā)現(xiàn)光溫敏不育材料, 1995年育成用于大面積生產(chǎn)的兩系雜交稻品種; 1996年開展株型改良和雜種優(yōu)勢利用相結(jié)合的超級雜交稻研究, 截至2015年, 育成由農(nóng)業(yè)部冠名的超級雜交稻示范推廣品種共82個[2]。雜交稻技術(shù)在水稻生產(chǎn)中的成功應(yīng)用為保障我國糧食安全做出了巨大貢獻[3]。近年來, 雜交稻的種植面積占水稻種植總面積的50%～60%[4], 在1976—2014年間,我國雜交稻累計種植面積約5億公頃。按雜交稻比常規(guī)稻增產(chǎn)大約15% (增產(chǎn)稻谷約1000 kg hm–2)來估算, 近40年來雜交稻的種植累計增產(chǎn)稻谷約5000億千克[5]。

雜交稻技術(shù)是我國自主創(chuàng)新并領(lǐng)先于世界的重大技術(shù)[3]。雜交稻作為一項現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)成果,其在中國的成功推廣和應(yīng)用, 對世界水稻科研和生產(chǎn)也產(chǎn)生了廣泛而深遠的影響[6]。利用中國的不育系材料, 1979年國際水稻研究所開始雜交稻技術(shù)的

研究, 隨后印度、印度尼西亞、韓國、馬來西亞、菲律賓、泰國、越南、孟加拉國和美國也陸續(xù)開始研究雜交稻技術(shù)[7]。現(xiàn)在, 雜交稻已經(jīng)在印度、越南、美國、孟加拉國、印度尼西亞和菲律賓等多個國家大面積種植[3]。到2012年, 國外的雜交稻年播種面積達520萬公頃, 占水稻種植總面積的4%左右[6]。隨著國外雜交稻種植面積的逐步擴大, 雜交稻技術(shù)對保障世界糧食安全的貢獻也會日益顯著。

但是, 最近幾年我國雜交稻的種植面積有下降的趨勢[8], 常規(guī)稻種植面積和比例在部分地區(qū)有較大幅度回升。這種現(xiàn)象導(dǎo)致雜交稻制種面積和制種量連續(xù)兩年大幅減少, 雜交稻種子庫存積壓嚴重。據(jù)全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心最新數(shù)據(jù)表明[9]: 2014年雜交水稻制種面積9.33萬公頃, 比上年減少1.53萬公頃左右, 同比下降14.1%, 全國新產(chǎn)雜交稻種子約2.3億千克, 總產(chǎn)比上年減少4200萬千克,同比下降15.4%。很多水稻種子公司雜交稻種子銷售虧本。針對這種現(xiàn)象, 有專家學者甚至開始呼吁有關(guān)部門采取措施以拯救雜交稻[10]。本文將分析造成雜交稻目前面臨困境的主要原因, 并探討雜交稻如何走出困境的出路。

1　雜交稻面臨困境的主要原因分析

我國水稻生產(chǎn)正面臨著重大轉(zhuǎn)型[11]。其轉(zhuǎn)型的推動力主要是: (1)農(nóng)村勞動力短缺, 勞動力結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變; (2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增長過快, 表現(xiàn)在主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料如種子、化肥、農(nóng)藥的價格不斷上漲, 水稻生產(chǎn)的收益低微, 從而嚴重影響農(nóng)民種糧的積極性; (3)2013年中央一號文件鼓勵發(fā)展新型經(jīng)營主體之后, 各級政府采取種種獎勵措施和扶持政策促進了種植規(guī)模的擴大; (4)隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展, 消費者環(huán)境保護和食品安全意識逐步加強,通過大肥、大水和大量農(nóng)藥投入的水稻生產(chǎn)方式已經(jīng)開始轉(zhuǎn)變。同時, 消費者對稻米的食味品質(zhì)要求也越來越高。雜交稻目前面臨困境的主要原因是其品種選育策略和種子生產(chǎn)方式?jīng)]有根據(jù)以上這些變化做出有效的調(diào)整[10]。

相反, 農(nóng)民則通過改變種植方式和更換品種來快速應(yīng)對外部環(huán)境和政策的變化, 以達到水稻生產(chǎn)收益的最大化。首先, 由于種稻的效益低, 農(nóng)民要盡量降低生產(chǎn)資料如種子、化肥、農(nóng)藥的投入成本。特別是在種植規(guī)模擴大的情況下, 種植大戶對降低投入成本更加注重。同時, 為了減少勞動力的投入, 農(nóng)民不得不放棄精耕細作的種植方式, 而采用輕簡化和機械化的種植方式。輕簡化和機械化的作物種植方式如直播往往伴隨著用種量的大幅增加[10]。在這種情況下, 農(nóng)民自然要選擇價格較低的常規(guī)稻品種。另外,追求超高產(chǎn)的高投入水稻種植方式面臨著病蟲危害、倒伏和減產(chǎn)的風險, 農(nóng)民會選擇產(chǎn)量潛力不高但穩(wěn)產(chǎn)的常規(guī)稻品種, 以降低水稻生產(chǎn)風險并獲得穩(wěn)定的收入。最后, 常規(guī)稻的食味品質(zhì)總體仍然優(yōu)于雜交稻, 常規(guī)稻還可以在一定的年限內(nèi)自行留種, 這些都有利于農(nóng)民節(jié)本增收。

國家統(tǒng)計局[12]發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示(圖1), 2015年全國早稻種植面積571.5萬公頃, 相比1985年的957.5萬公頃, 我國早稻種植面積30年下降了40%。1985年早稻種植面積占水稻種植總面積的30%左右, 2015年這個比例下降到了20%左右。早稻種植面積大幅度減少主要是由于早稻種植比較效益低、勞動強度大, 很大一部分農(nóng)民改雙季稻為單季稻。為了進一步降低勞動強度和勞動力投入成本, 農(nóng)民利用常規(guī)稻品種采用直播方式種植單季稻。這些變化導(dǎo)致雜交稻的種植面積顯著下降。

圖1　1985–2015中國早稻播種面積(數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局[12])Fig. 1　Planting area of early-season rice in China from 1985 to 2015 (The data are from National Bureau of Statistics of China[12])

雜交稻種子價格過高是導(dǎo)致目前農(nóng)民種植雜交稻積極性降低的最主要原因。我國雜交稻種子的價格同國際價格相比并不便宜(表1)。國際市場上一般的雜交種30元 kg–1(按1美元 = 6.2元人民幣換算),好的60元 kg–1, 最好的可達90元 kg–1。美國RiceTec公司出售給當?shù)氐巨r(nóng)最好的雜交種56元kg–1, 如果是加入了抗除草劑性狀的雜交種每千克增加14元[13]。我國一般的雜交種40元 kg–1, 好的

60元 kg–1, 最好的可達100元 kg–1, 基本上與國際市場價格持平, 但是比美國的價格高。另外, 美國雜交稻公司提供給稻農(nóng)的售后技術(shù)服務(wù)和保險服務(wù)是我們無法可比的。所以, 我們必須通過提高制種產(chǎn)量、降低制種成本和風險、減少種子的流通環(huán)節(jié)來降低雜交稻種子的價格。總之, 雜交稻目前所面臨的問題是制種成本過高的問題, 是種子經(jīng)營管理的問題, 是雜交稻育種目標不適應(yīng)當前水稻生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的問題[10], 而不是雜交稻技術(shù)本身的問題。

表1　雜交稻種子價格比較Table 1　Price comparison of hybrid rice seeds (Yuan kg–1)

2　雜交稻仍然代表先進的水稻生產(chǎn)技術(shù)

盡管雜種優(yōu)勢的生理機理還不是十分清楚, 但雜交稻的產(chǎn)量優(yōu)勢是不容置疑的。國內(nèi)大量的試驗證明雜交稻的產(chǎn)量比常規(guī)稻有高15%～20%的潛力[14];在國際水稻研究所這一常規(guī)稻育種實力很強, 而雜交稻育種規(guī)模相對較小的科研單位, 其育成的雜交稻組合的產(chǎn)量潛力也比常規(guī)稻高近10%[15]。

同常規(guī)稻相比, 雜交稻苗期早生快發(fā)、分蘗力強、生長旺盛。我們的試驗結(jié)果表明[16]: 雜交稻品種(豐兩優(yōu)香1號、揚兩優(yōu)6號、Y兩優(yōu)1號)在旱直播用種量從每平方米150粒降低到60粒時, 其產(chǎn)量沒有下降。而常規(guī)稻品種黃華占在同樣的情況下產(chǎn)量下降了8.2%, 達到顯著水平(表2)。對于千粒重為25 g (含水量14%)的水稻品種, 每平方米60粒的播種量只相當于每公頃15 kg的用種量, 這是非常低的直播用種量, 甚至低于移栽稻的正常用種量。在這么低的播種量下, 雜交稻依靠前期的營養(yǎng)生長優(yōu)勢、高分蘗力, 保證了單位面積的穗數(shù)不減少, 從而確保了產(chǎn)量不降低。而常規(guī)稻黃華占在這么低的播種量下, 單位面積的穗數(shù)明顯降低, 導(dǎo)致產(chǎn)量顯著降低。人們一般認為雜交稻不適合直播種植方式, 這是出于種子成本上的考慮, 我們的試驗結(jié)果表明由于雜交稻營養(yǎng)生長期的生長優(yōu)勢, 在生物學意義上雜交稻比常規(guī)稻更適合于直播這種輕簡化栽培技術(shù)[16]。

表2　播種量對雜交稻和常規(guī)稻產(chǎn)量的影響Table 2　Effect of seeding rate on the grain yield of hybrid and inbred varieties (t hm–2)

我們的另一個試驗比較了雜交稻和常規(guī)稻對降低氮肥和移栽密度的響應(yīng)。結(jié)果表明: 雜交稻品種揚兩優(yōu)6號在施氮量從180 kg hm–2減到90 kg hm–2時, 其稻谷產(chǎn)量從10.49 t hm–2下降到10.24 t hm–2,減產(chǎn)2.4%; 常規(guī)稻品種黃華占在同樣的情況下, 稻谷產(chǎn)量從8.88 t hm–2下降到8.19 t hm–2, 減產(chǎn)7.8%(表3)。同時, 我們將移栽的株行距從0.13 m × 0.30 m增加到0.20 m × 0.30 m時(移栽密度從25.0蔸 m–2減到16.7蔸 m–2), 揚兩優(yōu)6號的稻谷產(chǎn)量從10.49 t hm–2下降到10.46 t hm–2, 減產(chǎn)僅0.3%; 黃華占的稻谷產(chǎn)量從8.88 t hm–2下降到8.42 t hm–2, 減產(chǎn)5.2%(表4)。這些試驗結(jié)果說明雜交稻比常規(guī)稻更適合于減氮降密的種植方式。人們普遍認為雜交稻需要加大投入才能發(fā)揮其產(chǎn)量優(yōu)勢, 但這并不表明雜交稻比常規(guī)稻需要消耗更多的資源。我們的試驗結(jié)果證明雜交稻產(chǎn)量對投入減少的敏感性并沒有常規(guī)稻高, 更重要的是在兩個不同的氮肥和勞動力投入水平下, 雜

交稻的產(chǎn)出顯著高于常規(guī)稻。這也說明雜交稻的資源利用效率要比常規(guī)稻高。此外, 國外的研究表明, 雜交稻前期的營養(yǎng)生長優(yōu)勢有利于限制雜草生長[17]。也有研究報道在干旱和極端溫度等非生物逆境條件下,雜交稻的表現(xiàn)優(yōu)于常規(guī)稻[18]。另外, 雜交稻的食味品質(zhì)欠缺是由于親本的米質(zhì)不好造成的, 不是雜交稻技術(shù)本身的問題, 兩系雜交稻的米質(zhì)普遍優(yōu)于三系雜交稻就證明了這一點[19]。

表4　降低密度對雜交稻和常規(guī)稻產(chǎn)量的影響Table 4　Effect of low planting density on the grain yield of hybrid and inbred varieties (t hm–2)

以上的事實充分說明雜交稻仍然代表先進的水稻生產(chǎn)技術(shù), 正是因為這個原因, 雜交稻的推廣面積近幾年在美國快速增長。自從美國RiceTec公司2000年在美國推出第一個雜交稻組合以來, 美國雜交稻的種植面積每年以40%的速度增長[20]。以美國水稻種植面積最大的阿肯色州為例, 2002年雜交稻的種植面積只占長粒水稻種植總面積的2.0%, 2012年這個比例增加到近50.0%[21]。國際水稻研究所雜交水稻首席專家謝放鳴博士提供的最新數(shù)據(jù)表明, 美國雜交稻的種植面積已達46萬公頃左右, 占水稻種植總面積的46.1%。毫無疑問, 美國是中國之外雜交稻的種植比例最高的國家。美國稻農(nóng)選擇雜交稻有以下原因: (1)雜交稻比最高產(chǎn)的常規(guī)稻增產(chǎn)稻谷1.0～1.7 t hm–2[22]; (2)雜交稻抗病性比常規(guī)稻更強, 特別是對穗頸稻瘟病和細菌性谷枯病的抗性[20]; (3)雜交稻的生育期比常規(guī)稻短, 有利于減少管理和投入成本[22]。這些都有助于稻農(nóng)增加水稻生產(chǎn)的收入, 稻農(nóng)種植雜交稻每公頃增加成本約209美元[13], 成本的凈增加包括了種子成本的增加、氮肥成本的增加和農(nóng)藥成本的降低。按美國稻谷價格每噸282美元、每公頃增產(chǎn)稻谷1.0～1.7 t計算, 種植雜交稻每公頃凈增收入73～270美元。當然, 雜交稻的食味品質(zhì)和碾磨品質(zhì)總體上低于常規(guī)稻, 美國有的州會因為雜交稻的品質(zhì)降低收購價, 如得克薩斯州每噸降低22美元,而有的州如阿肯色州就沒有降低雜交稻的收購價[22]。在阿肯色州, 稻谷的糙米率和整精米率分別低于70%和55%, 其收購價就會降低, 而阿肯色州生產(chǎn)的大多數(shù)雜交稻都能達到這個標準。此外, 有研究表明,雜交稻比常規(guī)稻抗雜草稻[17]。同常規(guī)稻相比, 雜交稻節(jié)水33.5%、溫室氣體排放減少23.2%, 這些都是由于雜交稻生育期縮短實現(xiàn)的[21]。美國的另一個研究表明雜交稻的吸氮能力比常規(guī)稻強[23], 雜交稻比常規(guī)稻能吸收更多的土壤氮素, 同時, 在土壤背景氮低的情況下, 雜交稻吸收氮肥的效率比常規(guī)稻高。

美國的雜交稻種子基本上全部由RiceTec公司生產(chǎn), 其雜交稻種子約80%是兩系法生產(chǎn)的, 只有20.0%是三系雜交種。全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心的數(shù)據(jù)表明, 我國2013年兩系雜交稻的種植面積達到雜交稻種植總面積的34.0%[24], 相比之下美國兩系雜交稻的比例高于我國。一般認為兩系雜交稻的產(chǎn)量和稻米品質(zhì)優(yōu)于三系雜交稻[19], 所以兩系雜交稻代表更先進的雜交稻技術(shù)。美國雜交稻的母本主要是由中國的不育系改良而成, 父本是本土常用的熱帶粳稻。美國雜交稻的種子生產(chǎn)主要采用旱直播條播, 先直播4行父本, 然后直播32行母本。制種產(chǎn)量一般為2～3 t hm–2, 與我國相當, 雜交稻制種的勞動力投入成本要比我國小很多。美國的雜交稻生產(chǎn)也主要采用旱直播條播, 行距多為17.8 cm, 播種量

大約是每平方米110粒種子(約30 kg hm–2), 略比我國移栽雜交稻用種量高30%左右, 而比我國常規(guī)稻直播用種量少很多。旱直播后于五葉期或分蘗初期開始建立水層, 在建立水層之前施氮肥每公頃100.8～ 134.4 kg純氮, 在幼穗分化期追施氮肥每公頃33.6 kg純氮。每公頃134.4～168.0 kg的純氮投入比我國水稻生產(chǎn)的施氮量低了很多[25-26]。在美國推廣面積最大的雜交稻組合XL745, 產(chǎn)量潛力高, 比對照增產(chǎn)1.8 t hm–2; 全生育期111 d, 株高109～114 cm; 抗稻瘟病, 中抗細菌性谷枯病; 生態(tài)適應(yīng)性廣, 再生力強; 碾磨品質(zhì)好, 稻谷的糙米率和整精米率分別為72%和59%[26]。不過, 美國RiceTec公司現(xiàn)在還沒有完全解決雜交稻食味品質(zhì)不理想的問題, 導(dǎo)致50位美國稻農(nóng)在2012年10月對RiceTec公司進行民事侵權(quán)行為訴訟, 譴責RiceTec公司雜交稻的食味品質(zhì)有損美國長粒稻米優(yōu)良品質(zhì)的聲譽[22]。

兩系雜交稻在我國的推廣應(yīng)用也面臨一些問題。由于兩系雜交稻的不育系是光溫敏核不育類型,在不同的生態(tài)條件下表現(xiàn)出不同的育性[27], 因此在制種中常因不育系的育性波動而導(dǎo)致制種失敗。1999年8月下旬,湖南出現(xiàn)連續(xù)陰雨,日均溫低于24℃, 部分兩系雜交稻不育系育性敏感期與低溫期吻合, 使制種失敗[28]。同樣地, 因極端氣候影響, 2013年和2014年江蘇省兩系雜交稻制種嚴重減產(chǎn), 給制種企業(yè)和制種農(nóng)戶造成巨大經(jīng)濟損失, 并且嚴重影響雜交稻用種安全和國家糧食安全[29]。光溫敏不育系是兩系雜交水稻的基礎(chǔ), 而不育系育性轉(zhuǎn)換的光溫反應(yīng)特性是光溫敏不育系生產(chǎn)應(yīng)用的關(guān)鍵。因此深入研究兩系雜交稻對光溫響應(yīng)的機制與調(diào)控技術(shù), 選育產(chǎn)量與品質(zhì)優(yōu)勢突出且適應(yīng)性廣的組合, 是促進我國兩系雜交水稻持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

人們普遍認為, 中國的雜交稻的研究與生產(chǎn)一直領(lǐng)先世界已經(jīng)50年[3]。在雜交稻品種資源和遺傳育種研究方面, 我們?nèi)匀槐３种I(lǐng)先優(yōu)勢, 但是在雜交稻種子生產(chǎn)、雜交稻種子經(jīng)營與管理和雜交稻的大面積生產(chǎn)方面, 與美國比較已經(jīng)無優(yōu)勢可言,在某些方面甚至已經(jīng)落后于美國。如果我國的雜交稻不盡快走出目前的困境, 就有可能丟掉雜交稻種植面積占水稻種植總面積比例世界第一的位置。

3　雜交稻走出困境的途徑

3.1雜交稻育種目標的多樣化

雜交稻育種目標必須多樣化, 以適應(yīng)水稻生產(chǎn)轉(zhuǎn)型期農(nóng)民對水稻品種新的要求。再也不能單一地強調(diào)產(chǎn)量潛力這個育種目標, 要綜合考慮生物和非生物逆境的抗性、資源利用效率、稻米品質(zhì)等多個育種目標。盡管兩系雜交稻使雜交稻的米質(zhì)有了很大的提高, 但需要進一步提高雜交稻的米質(zhì), 從而逐步減小與常規(guī)稻米質(zhì)的差距。秈粳雜交在產(chǎn)量上的巨大優(yōu)勢已為無數(shù)學者在理論與實踐中得到證實,但秈粳雜種后代的米質(zhì)差是育種家一直在努力解決的問題。秈粳雜交稻米質(zhì)發(fā)生秈粳分離, 影響了外觀品質(zhì)及蒸煮品質(zhì),這給秈粳雜交稻的應(yīng)用推廣帶來了一定困難[30], 因此有必要加強對改善秈粳雜交稻稻米品質(zhì)的研究。從生態(tài)型的角度考慮, 雜交稻的育種不能過分集中在中稻, 必須同時加強早稻、晚稻的雜交稻育種, 以豐富雙季稻生產(chǎn)的品種組合。在品種的株型上, 不能只選育高稈、大穗、粗壯莖稈、耐肥的組合, 這樣的組合可能不適合輕簡化和機械化栽培方式。適合于輕簡化和機械化栽培的品種特征有: 早發(fā)、前期營養(yǎng)生長快速(以限制雜草生長)、分蘗力強、穗數(shù)多, 感光性和感溫性弱、生態(tài)適應(yīng)性廣、日產(chǎn)量高和養(yǎng)分利用率高等。雜交稻的育種專家需要將這些性狀聚合到新的雜交組合中, 并促進雜交稻品種特性的多樣化。另外, 要選育生育期短, 產(chǎn)量潛力不是很高但是產(chǎn)量很穩(wěn)定的雜交組合, 使之更適合于直播和機插的種植模式[10]。

3.2創(chuàng)建新的高效種植模式

高效種植模式如果能大幅度地提高水稻生產(chǎn)的收益, 農(nóng)民就不會在乎種植雜交稻增加的種子成本。再生稻就是一種增加水稻產(chǎn)量, 促進農(nóng)民增收,緩解農(nóng)忙與減輕勞作強度的新型高效種植模式[11]。目前湖北省再生稻在黃岡、荊州、荊門等地市迅猛發(fā)展, 據(jù)估計, 2014年再生稻推廣面積蘄春縣達1.33萬公頃, 洪湖市達0.67萬公頃。巧合的是在鄂東南和江漢平原的主推再生稻品種都是品質(zhì)相對較好的兩系中稻組合, 鄂東南的主推組合是新兩優(yōu)223和兩優(yōu)6326, 江漢平原的主推組合是豐兩優(yōu)香1號。為了保證頭季和再生季的產(chǎn)量, 用于再生稻的這些兩系中稻組合在同類品種中都屬于早熟型。更重要的是,這些中稻組合要在3月底之前播種, 比早稻的播種期都早, 以同時保證頭季的產(chǎn)量不減少和再生季有足夠的時間成熟。2014年蘄春縣再生稻全程機械化高產(chǎn)示范片測產(chǎn)顯示頭季稻平均產(chǎn)量9.08 t hm–2,頭季機收的再生季平均產(chǎn)量達到5.61 t hm–2, 周年產(chǎn)量14.69 t hm–2。而常規(guī)稻黃華占做再生稻兩季產(chǎn)

量都不理想。此外, 再生季稻米品質(zhì)比頭季優(yōu)良,這也有利于緩解雜交稻品質(zhì)總體上較差的問題。再生稻作為一種新的高效種植模式, 在其大面積推廣的地區(qū)如蘄春縣和洪湖市, 不僅穩(wěn)定了雙季稻的種植面積和水稻總產(chǎn)量, 也穩(wěn)定了雜交稻的種植面積。

3.3優(yōu)化雜交稻栽培管理技術(shù)

我們的試驗結(jié)果及美國的生產(chǎn)實踐表明雜交稻的營養(yǎng)生長優(yōu)勢使其作直播時并不需要特別高的用種量。當直播用種量降低時, 養(yǎng)分和水分管理措施以及田間雜草控制都要有相應(yīng)的調(diào)整。對于移栽雜交稻, 秧盤基質(zhì)和水肥管理的優(yōu)化都有利于提高種子的發(fā)芽率和成苗率。種子引發(fā)處理和包衣處理可以大幅度提高種子的發(fā)芽率和成苗率。提高種子的發(fā)芽率和成苗率有助于進一步降低雜交稻的用種量。盡管美國RiceTec公司的雜交稻種子不像美國先鋒公司的玉米種子按粒賣, 其播種量是按單位面積的粒數(shù)來控制的[25-26], 這樣的精準播量有助于降低用種量, 保證作物單位面積的穗數(shù), 以達到高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的目的。當然, 美國RiceTec公司對于播種量的精準控制必須有高的種子發(fā)芽率、合適的土壤含水量、有效的雜草控制和先進的機械裝備做技術(shù)保障。所以, 農(nóng)機與農(nóng)藝的有效結(jié)合才能保證直播稻在盡可能低的播種量下“一播全苗”。

3.4降低雜交稻種子成本

雜交稻種子生產(chǎn)的機械化是提高制種產(chǎn)量并降低制種成本最有效的方法[10]。美國RiceTec公司雜交稻種子生產(chǎn)已經(jīng)全部實現(xiàn)全程機械化, 中國大的雜交稻種子公司如隆平高科也開始了雜交稻種子生產(chǎn)全程機械化的嘗試[1]。全程機械化雜交稻種子生產(chǎn)包括父本和母本的機插和機直播、無人飛行器的趕粉和噴施920、成熟期的分行機收等。在雜交稻的選育過程中, 要考慮適應(yīng)于機械化制種的親本特性。除了機械化制種以外, 擴大制種規(guī)模和通過輕簡化栽培管理技術(shù)也是降低雜交稻種子生產(chǎn)成本的有效方法。盡管雜交稻的制種產(chǎn)量主要受異交結(jié)實率的影響, 雜交稻制種的高產(chǎn)栽培技術(shù)也能有效地提高制種產(chǎn)量。這些技術(shù)包括優(yōu)化父、母本幅寬比例、通過調(diào)整播期和噴施植物生長激素調(diào)控花期相遇、制種田水肥優(yōu)化管理等等。在雜交稻種子的生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以有效地降低種子成本, 但在雜交稻種子的經(jīng)營管理環(huán)節(jié), 降低種子成本的空間可能更大。另外, 減少雜交稻的生產(chǎn)和經(jīng)營風險意味著雜交稻種子成本的降低。總之, 由于雜交稻的育種策略和種子生產(chǎn)及經(jīng)營管理方式?jīng)]有適應(yīng)轉(zhuǎn)型期水稻生產(chǎn)的特點, 加上優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)產(chǎn)的常規(guī)稻品種施加的壓力, 雜交稻的推廣面積在我國局部地區(qū)有下降的趨勢。這并不是雜交稻技術(shù)本身的問題, 國內(nèi)外的實踐證明雜交稻仍然代表先進的水稻生產(chǎn)技術(shù), 因此我們應(yīng)充分肯定雜交稻技術(shù)在增產(chǎn)、增效上的巨大作用。另外, 中國的雜交稻技術(shù)并不是在每個方面仍然保持著世界領(lǐng)先優(yōu)勢, 美國在雜交稻種子生產(chǎn)、雜交稻種子經(jīng)營與管理、雜交稻的大面積生產(chǎn)方面有很多值得我們學習的地方。我們只有盡快地調(diào)整雜交稻的育種目標, 通過輕簡化和機械化栽培技術(shù)來降低種子生產(chǎn)成本并進一步提高制種產(chǎn)量, 同時優(yōu)化雜交稻種子的經(jīng)營與管理系統(tǒng), 以有效地降低雜交稻種子的價格。這樣,我國的雜交稻才能迅速走出目前的困境, 繼續(xù)為我國的糧食安全做出巨大貢獻。

References

[1] Ma G H, Yuan L P. Hybrid rice achievements, development and prospect in China. J Integr Agric, 2015, 14: 197?205

[2] 國家水稻數(shù)據(jù)中心. 中國超級稻. http://www.ricedata.cn/variety/superice.htm China Rice Data Center. China Super Rice. http://www.ricedata. cn/variety/superice.htm [Issued date: 2015-09-25] (Visited date: 2015-11-4)

[3] 李晏軍. 中國雜交水稻技術(shù)發(fā)展研究(1964?2010). 南京農(nóng)業(yè)大學博士學位論文, 江蘇南京, 2010

Li Y J. Research on the Development of Hybrid Rice Technology in China (1964?2010). PhD Dissertation of Nanjing Agricultural University, Jiangsu, China, 2010

[4] 鄧興旺, 王海洋, 唐曉艷, 周君莉, 陳浩東, 何光明, 陳良碧,許智宏. 雜交水稻育種將迎來新時代. 中國科學: 生命科學, 2013, 43: 864?868

Deng X W, Wang H Y, Tang X Y, Zhou J L, Chen H D, He G M, Chen L B, Xu Z H. Hybrid rice breeding welcomes a new era of molecular crop design. Sci Sin Vitae, 2013, 43: 864?868 (in Chinese with English abstract)

[5] 李黎紅, 倪建平, 陳乾, 李西明. 中國雜交水稻種業(yè)的發(fā)展和展望. 種子, 2013, 32(2): 56?60

Li L H, Ni J P, Chen Q, Li X M. Development and prospect of hybrid rice seed industry in China. Seed, 2013, 32(2): 56?60 (in Chinese)

[6] 岳尚華. 一粒種子改變一個世界. 地球, 2014, 214(2): 1?4

Yue S H. One seed changes a whole world. Earth, 2014, 214(2): 1?4 (in Chinese)

[7] Virmani S S. Prospects of hybrid rice in the tropics and subtropics. In: Virmani S S, ed. Hybrid Rice Technology: New Developments and Future Prospects. Philippines: International Rice Research Institute, P.O. Box 933, Manila 1099, 1994. pp 7?19

[8] 石萌萌. 雜交水稻發(fā)展推廣面臨新考驗. 科技導(dǎo)報, 2014, 32(27): 9

Shi M M. New challenges in the development and adoption of

hybrid rice. Sci & Technol Rev, 2014, 32(27): 9 (in Chinese)

[9] 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心. 2014年全國農(nóng)作物種子產(chǎn)供需形勢分析秋季例會紀要. 北京: 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心, 2014

National Agricultural Technology Extension and Service Center. Analysis on the Supply and Demand Situation of Seed Production of Major Crops in 2014. Beijing: National Agricultural Technology Extension and Service Center, 2014

[10] 陳立云, 雷東陽, 唐文幫, 鄧化冰, 肖應(yīng)輝, 張桂蓮. 中國雜交水稻發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與策略. 雜交水稻, 2015, 30(5): 1?4

Chen L Y, Lei D Y, Tang W B, Deng H B, Xiao Y H, Zhang G L. Challenges and strategies of hybrid rice development. Hybrid Rice, 2015, 30(5): 1?4 (in Chinese with English abstract)

[11] 彭少兵. 對轉(zhuǎn)型時期水稻生產(chǎn)的戰(zhàn)略思考. 中國科學: 生命科學, 2014, 44: 845?850

Peng S B. Reflection on China’s rice production strategies during the transition period. Sci Sin Vitae, 2014, 44: 845?850 (in Chinese with English abstract)

[12] 國家統(tǒng)計局. 主要農(nóng)作物播種面積. http://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01 National Bureau of Statistics of China. Planting Area of Major Crops. http://data.stats.gov.cn/easyquery.htm?cn=C01 [Issued date: 2015-10-19] (Visited date: 2015-11-04)

[13] Deliberto M A, Salassi M E. Hybrid rice production costs and returns: Comparisons with conventional & Clearfield varieties. Staff Report No. 2010-06. Baton Rouge: Louisiana State University Agricultural Center, 2010. pp 1?8

[14] Yuan L P, Virmani S S. Status of hybrid rice research and development. In: Hybrid Rice: Proceedings of the International Symposium on Hybrid Rice, Changsha, Hunan, China. 6?10 Oct. 1986. Philippines: International Rice Research Institute, P.O. Box 933, Manila 1099, 1988. pp 7?25

[15] Peng S, Cassman K G, Virmani S S, Sheehy J, Khush G S. Yield potential trends of tropical rice since the release of IR8 and the challenge of increasing rice yield potential. Crop Sci, 1999, 39: 1552?1559

[16] Sun L M, Hussain S, Liu H Y, Peng S B, Huang J L, Cui K H, Nie L X. Implications of low sowing rate for hybrid rice varieties under dry direct-seeded rice system in Central China. Field Crops Res, 2015, 175: 87?95

[17] Ottis B V, Talbert R E, Scott R C, Smith K L. Rice yield and quality as affected by cultivar and red rice (Oryza sativa) density. Weed Sci, 2005, 53: 499?504

[18] Tesio F, Tabacchi M, Cerioli S, Follis F. Sustainable hybrid rice cultivation in Italy: a review. Agron Sustain Dev, 2014, 34: 93?102

[19] 楊仕華, 程本義, 沈偉峰, 夏俊輝. 中國兩系雜交水稻選育與應(yīng)用進展. 雜交水稻, 2009, 24(1): 5?9

Yang S H, Cheng B Y, Shen W F, Xia J H. Progress of application and breeding on two-line hybrid rice in China. Hybrid Rice, 2009, 24(1): 5?9 (in Chinese with English abstract)

[20] Ottis B. Hybrid rice seed—meeting the needs of the rice industry since 2003. http://www.ricetec.com/News/News [Issued date: 2015-09-17] (Visited date: 2015-11-05)

[21] Nally L L, Dixon B L, Brye K, Rogers C W, Myrteza H, Norma R J. Estimating cultivar effects on water usage and greenhouse gas emissions in rice production. Agron J, 2014, 106: 1981?1992

[22] Lyman N, Nally L L. Economic analysis of hybrid rice performance in Arkansas. Agron J, 2013, 105: 977?988

[23] Norman R, Roberts T, Slaton N, Fulford A. Nitrogen uptake efficiency of a hybrid compared with a conventional, pure-line rice cultivar. Soil Sci Soc Am J, 2013, 77: 1235?1240

[24] 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心. 2013年全國農(nóng)作物主要品種推廣情況表. 北京: 全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心, 2014. pp 10?25

National Agricultural Technology Extension and Service Center. Planting Area of Major Varieties of Crops in China in 2013. Beijing: National Agricultural Technology Extension and Service Center, 2014. pp 10?25 (in Chinese)

[25] Hardke J, Mazzanti R, Baker R. 2015 Arkansas rice quick facts. http://www.uaex.edu/farm-ranch/crops-commercial-horticulture/ 2015% 20Arkansas%20Rice%20Quick%20Facts.pdf [Issued date: 2015-10-29] (Visited date: 2015-11-05)

[26] RiceTec. RiceTec Product Guide. Houston: RiceTec Inc., 2015. pp 1?20

[27] 宋富根, 羅來保, 喻吉生, 顏見恩, 尹紅根, 肖尚華, 陳茶光.兩系雜交稻制種應(yīng)注意的幾個技術(shù)問題. 江西農(nóng)業(yè)學報, 2006, 18(2): 59?61

Song F G, Luo L B, Yu J S, Yan J E, Yin H G, Xiao S H, Chen C G. Several technical problems in the production of hybrid rice. Acta Agric Jiangxi, 2006, 18(2): 59?61 (in Chinese)

[28] 雷東陽, 肖層林, 陳立云. 兩系雜交稻制種存在的問題與對策.作物研究, 2008, 22(增刊1): 390?393

Lei D Y, Xiao C L, Chen L Y. The problems and countermeasures in seed production of two-line hybrid rice. Crop Res, 2008, 22(suppl-1): 390?393 (in Chinese)

[29] 江蘇省種子管理站. 關(guān)于切實做好2015年雜交水稻制種風險控制的通知. http://www.jsseed.cn/hangyeguanli/tongzhigonggao/ 1115.html

Seed Management Station of Jiangsu Province. Notice of risk control in seed production of hybrid rice in 2015. http://www.jsseed.cn/hangyeguanli/tongzhigonggao/1115.html [Issued date: 2015-04-17] (Visited date: 2015-11-04)

[30] 陶愛林, 周文華. 秈粳亞種間雜交稻研究現(xiàn)狀與展望. 中國水稻科學, 1997, 19: 107?112

Tao A L, Zhou W H. Current status and prospects of research on intersubspecific (indica-japonica) hybrid rice. Chin J Rice Sci, 1997, 19: 107?112 (in Chinese with English abstract)

URL:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160104.1427.002.html

Dilemma and Way-out of Hybrid Rice during the Transition Period in China

PENG Shao-Bing
College of Plant Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China

Abstract:Hybrid rice technology is one of a few world-class technologies that were developed by Chinese scientists. Its wide adoption has made tremendous contribution to food security in China. However, the planting area to hybrid rice has started declining in recent years in China. This is because rice farmers now prefer inbred varieties with low-input requirements and cheap seed price to cut down the production cost. Hybrid rice technology is still effective in enhancing grain yield and farmers’ incoming if it is used properly. To reverse the declining trend of hybrid rice planting area in China, breeders need to adjust their breeding targets and develop new hybrid rice varieties with the following characteristics: (1) suitable for low-input and mechanized cultivation, (2) resistance to biotic and abiotic stresses, (3) high resource use efficiency, and (4) good grain quality. In addition, the cost of hybrid seed production must be reduced with low-input and mechanized cultivation technology in order to produce hybrid rice seeds which are affordable to rice farmers.

Keywords:Hybrid rice; Low-input cultivation; Mechanization; Seed price; Grain quality

收稿日期Received(): 2015-11-07; Accepted(接受日期): 2015-12-22; Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期): 2016-01-04.

DOI:10.3724/SP.J.1006.2016.00313