無土亦聞稻花香

位于黑龍江省雙鴨山市寶清縣的輕型無土育秧基質實驗大棚里，寶清縣副縣長韓恩波拿起幾棵輕型無土基質育出的水稻秧苗，又用力拔起幾棵用營養土育出的秧苗進行對比。他指著輕型無土基質育出的秧苗說：“這個通氣性好，養分供應充足”。

這一幕發生在日前召開的2017年水稻輕型無土基質育秧技術現場會上。該技術是由中國農業科學院中國水稻研究所研究員金千瑜團隊以作物秸稈等農業廢棄物為主要原料研制而成的，是在中國農科院科技創新工程支持下的水稻綠色增產增效技術集成示范項目。截至目前，輕型無土育秧基質已在各稻區大規模生產應用。

韓恩波所說的養分供應充足是其特點之一。“輕型無土育秧基質最大特點是以作物秸稈為主要原料，并與無土基質母劑有機結合，養分組成與作物生長所需的營養較吻合。”金千瑜告訴《中國科學報》記者，當前背景下，研究和開發水稻無土基質育秧新技術，來替代目前的營養土育秧，是水稻機插秧育秧技術的發展趨勢。

無土可取，育秧從何談起？

水稻是我國最主要的糧食作物，水稻生產機械化是農作物全程機械化的重要標志。記者了解到，我國雖然在水稻耕作和收獲環節基本實現了機械化作業，但機械化種植是我國水稻生產全程機械化的瓶頸。

機插秧是水稻機械化種植的主導方式，據不完全統計，2014年我國水稻機插秧面積只有1.8億畝左右。在金千瑜看來，推行水稻機插秧，育秧是關鍵。

目前，水稻機插秧主要采用營養土育秧和帶土移栽。據了解，20世紀70年代末，我國從日本引進盤育機插水稻種植技術和水稻工廠化育苗技術，開始了我國育秧基質的研究。

其中，營養土由于養分全面、操作簡單、育成秧苗質量高等優點而得到大力推廣。但隨著水稻機插秧面積的不斷增加，育秧盤土的取土問題日益突出，越來越制約水稻機插秧的進一步發展。

“雖然盤土育秧一定程度上促進水稻機插秧的發展，但嚴重破壞了土壤資源并對周圍生態環境造成一定的負面影響，不利于水稻機插秧的大面積推廣。”金千瑜告訴記者。

據測算，每1500畝機插秧的育秧取土要破壞約1畝農田或林地耕作層土壤；同時，育秧床土的取土、曬干、粉碎、過篩及運輸、儲存等環節費工費時，勞動強度大。

此外，育秧床土的培肥、調酸、滅菌等不易做到均勻一致，床土質量很難保證，甚至造成育秧的秧苗參差不齊。“年復一年的育秧取土導致最終的結果是無土可取。”金千瑜說。

為解決取土難、破壞植被與環境等問題，利用自然資源及工農業廢棄物等開發水稻無土育秧基質成為目前的研究熱點。

從1981年我國水稻脲醛泡沫塑料育苗試驗成功到20世紀90年代初期免疫育苗的出現，再到20世紀90年代中后期利用農業廢棄物研究有機基質，雖然在無土育秧基質上取得了長足的發展，但因種種條件，相關技術未能得到大面積推廣。

2004年以來，我國開始對農機進行補貼，全國插秧機數量快速增多，對機插秧苗質量要求日益提高，盤育秧苗市場迅速壯大，商品化育秧基質開始涌現，促進了基質的研究、應用與推廣。

目前水稻無土育秧基質一般是采用泥炭、農家肥、沼渣、造紙廢漿等，添加化學肥料與高分子化學物質配置而成。“化學原料的添加在一定程度上提高了基質生產成本，也對周圍生態環境造成一定負面影響；高分子化學物質隨秧苗移栽進入稻田土壤，其在土壤中降解周期緩慢，且降解殘留物易對農田土壤造成二次污染；而且，泥炭等原料來源不可再生。”金千瑜解釋道。

一舉多得的輕型無土育秧基質

在現場會上，金千瑜用一句很專業的話解釋了他們團隊研制的水稻輕型無土育秧基質，“選取不同作物秸稈中的一種或一種以上混合物為基質的主要成分與構架，添加一定比例的其它生物質材料以及有關營養元素、天然保水劑、膨化劑、粘結劑、促根劑與滅菌劑等”。

作物秸稈是首先被關注的。現場會舉辦地寶清縣位于黑龍江省東部北大荒核心區，是三江平原糧食主產區，農作物種類多、產量高，全年秸稈總產量約190.67萬噸，秸稈量大、面廣也成為當地政府部門頭疼的事。

韓恩波在接受《中國科學報》記者采訪時也是第一次看到這個水稻輕型無土基質育秧技術，當聽到該技術能處理一定量的秸稈時，感到很高興。而寶清縣只是全國的縮影。

據介紹，金千瑜團隊從2011年起開展水稻機插秧無土育秧基質關鍵技術的試驗與研究，“無土基質母劑就研究、試驗了好幾年，現在還在加強研究。”團隊成員、中國水稻所副研究員曹小超告訴記者，這正是新技術的核心之處。

而這項核心技術也使得基質擁有了很多優點，諸如具有較好的吸水膨脹性、充足的養分供應能力，培育的秧苗質量高、抗逆性強、移栽返青快，秧苗根系盤結性好、與機插機兼容性強等。

記者現場發現，與會考察人員很輕松就能拎起一毯秧苗，這也是與營養土最顯著的區別——輕。金千瑜團隊的試驗表明，輕型無土基質容重比營養土低85.19%，顯著低于營養土。

2013年，輕型無土育秧基質技術在浙江省嘉興市秀洲區鐘管鎮“農投農場”首次開展大田機插秧5000畝示范并取得了初步成功，水稻平均畝產630公斤。

據金千瑜團隊試驗，輕型無土基質育出的秧苗在移栽4天后出現分蘗，比用營養土、有土混合基質育出的秧苗早4 天。同時前者處理的水稻在盛蘗期、齊穗期和完熟期干物質積累量顯著高于對照處理，產量比對照高5.30%。

值得一提的是，與傳統土育秧的營養土質量不均一、水稻秧苗易發病害相比，輕型無土育秧基質育秧無需養分、酸度等調節過程，質量穩定，不易發生病害。

“目前已篩選出若干種能培育出規范化毯狀秧苗、成本低廉、與機插技術兼容性強的不同主原料來源的系列輕型無土育秧基質。”金千瑜向記者介紹，該項技術已獲得授權發明專利及實用新型專利12項。

“具有很好的推廣價值和潛力”

輕型無土育秧基質有很多優點，但金千瑜并不否認與營養土還有區別。在金千瑜看來，土是萬物生長之本，“我們也是盡量模擬土壤的結構，使基質更利于秧苗的生長”。

據介紹，團粒結構是肥沃土壤主要的結構形態，團粒結構具有水穩性且不易為機械力所破壞，其功能在于使土壤肥力因素水、肥、氣、熱更為協調。模擬土壤團粒結構也是金千瑜團隊努力的方向。

在現場有用戶反映，因為該基質太輕導致灰塵大、秧苗出現頂蓋的問題。“這些問題當時也想到了，正在尋找合適的天然吸水劑。”金千瑜回應道，并不想增加基質的水分，“目前基質含水量低于10%，生產的基質成品適宜長期儲存，保質期均能達到3年以上”。

由于東北和南方的氣候不同，出苗時間有差異，如南方一般在20～25天，而東北需要30多天。有用戶反映，時間久了養分供應不足。在金千瑜看來，并不是養分供應不足，還是因為基質無法完全達到土壤結構狀態。

但凡事總需權衡。相比其他無土育秧基質，金千瑜團隊研制成的輕型無土育秧基質更符合水稻機插秧育秧技術和保護土壤環境的發展趨勢，也得到與會專家的認可。

早在2014年，中國農業科學院黨組書記陳萌山了解到該項技術60%的成分來自農作物秸稈、40%源于天然礦物質后就認為其“具有很好的推廣價值和潛力”。

事實也證明了這一點。當年，該技術在浙江、廣西、湖北、安徽、江西、四川、黑龍江等10多個省區開展了12.3萬畝的試驗與示范，取得較好示范效果。2016年，輕型無土育秧基質已在各稻區開始大規模生產應用。

“下一步，我們將分析把畜禽糞便作為無土育秧基質的可行性，但目前大面積畜禽糞便無害化處理還有一定難度。”金千瑜說。據統計，近年來我國畜禽養殖總量不斷上升，每年產生38億噸畜禽糞便，有效處理率卻不到50%。

但不可否認，無土育秧基質新技術是推進水稻機插秧甚至水稻全程機械化的關鍵，而解決農田土壤環境、農業廢棄物等難題也是其發展方向。

（來源：《中國科學報》）

甘肅廣河“糧改飼”試點：秸稈變為優質飼料

新華社蘭州1月24日電（記者王朋）寒冬時節，一場冬雪為黃土高原蓋了一床厚厚的“棉被”，走進甘肅省臨夏回族自治州廣河縣，路兩旁的田地里，隨處可見一個個白色的“大雪球”，格外引人注意。

“這些都是用玉米秸稈粉碎打包成的飼料草包。”廣河縣農牧局局長馬進福說，在玉米成長到一定時期，用機器把玉米和秸稈一起粉碎打包，發酵1個月左右，“大雪球”就變成了優質青貯飼料。

馬進福介紹，廣河縣存欄牛10.5萬頭，羊120萬只，畜牧養殖是廣河縣農民增收的重要產業。“但長期以來，秸稈綜合利用率不高、優質飼草供給不足的問題限制了廣河縣牛羊養殖業的發展。”

2017年，廣河縣成為甘肅省“糧改飼”試點縣，縣農牧局按照“政府推動、農戶聯動、市場互動”的模式，依托當地豐富的玉米秸稈資源，推廣“為養殖而種植”的新思路，實現玉米秸稈變為優質飼料，為農民增收、農村發展注入新活力。

“過去玉米收獲后，有些村民把秸稈堆滿了村落，用來燒飯燒炕，還有些村民把秸稈就地焚燒。”十里墩村村支書馬忠海說，“現在要把沒用的秸稈變成有用的飼草，這能靠譜么？”

抱著試試看的心理，十里墩村村民伊思哈把家里的3畝地玉米加工成了青貯飼料。

“一畝玉米能產3噸多青貯飼料，家里3畝地，可以滿足自家一年的飼草需求。”伊思哈說，他家里養了2頭牛、100多只羊，過去冬季，他家飼草不足，把地里收獲的玉米全部加工成飼料也不夠用，每年還要多花費4000多元購買玉米。“現在‘糧改飼’將玉米秸稈變為優質飼草，節省了家庭額外購買玉米的成本。”

十里墩村共358戶1907人，超過300戶村民從事牛羊養殖業。“2017年，村里有100多戶村民參與‘糧改飼’工作，共打包飼草500多畝約2000噸，解決了村里優質飼草供給不足的難題。”馬忠海介紹，秸稈成飼，一方面村民增添了優質飼料，節省了成本，帶動村里牛羊養殖業的發展，助農增收；另一方面杜絕了秸稈亂堆、秸稈焚燒現象，減少火災隱患，村容環境變得更好了。“看到效益顯著，其他村民表示2018年也要加入‘糧改飼’。”馬忠海說。

創新工程助水稻所騰飛

在“十二五”結束前，中國水稻研究所（以下簡稱水稻所）就舉辦發展戰略研討會，對水稻科學發展現狀進行分析，對未來進行了預測和判斷，并提出了水稻所“十三五”發展戰略。

“主要精髓是在‘十三五’期間，進一步加強科技創新工程實施，大力推進強化科技創新、培育頂尖人才、拓展成果轉化三大重點工程，深入開展水稻種質資源創新研究等五大重點任務，努力實現引領水稻科技創新、提升產業競爭力、確保口糧絕對安全的宏偉目標。”水稻所所長程式華在接受《中國科學報》記者專訪時表示。

大膽改革 成效顯著

創新工程實施以來，水稻所大力推進體制機制創新，在用人機制、激勵機制、成果轉化機制等方面進行了大膽改革，取得了顯著成效。

人才是一切科研活動的核心。“近年來，我所建立了利于創新、激發創新、靈活有效的用人機制，實現人盡其才。”程式華說。

這主要體現在，水稻所實施以學術委員會為主體的用人決策制；創新團隊實施全員聘用制和崗位任務制；大力引進青年英才，目前從國內外引進院級青年英才4人、省千人計劃1人。

科研產出是科研活動的結果。“我們圍繞激勵科研人員多出成果、出大成果，建立了以科研能力和成果目標為導向的績效考核獎勵制度和薪酬管理制度，即‘定崗定酬、績效激勵’。”程式華介紹。

所謂“定崗定酬”，就是按照院創新工程管理辦法，所有員工分為研究、管理和支撐系列三類，每一系列的崗位工資分為“三檔九級”；“績效激勵”就是將成果獎勵、發明專利、成果推廣面積、發表論文、咨詢建議等科研績效按照一定標準進行量化、獎勵。

據了解，由于各項績效考核指標設計相對公平合理，取得了明顯的成效，水稻所科研人員收入水平持續提高，積極性和創新性也得到了全面激發。與創新工程實施前的2012年比較，2015年總績效增長35%，人均績效增長30%，每個績效點獎金提高25%。

成果轉化是科研服務產業的關鍵。水稻所以試點種業權益改革為契機，制定了科研人員分類、種業科研成果權屬確定、科研人員持股兼職審批等一批引導性文件，明確和規范科研人員到企業兼職兼薪以及持股等創新管理機制、營造良好氛圍、強化股權激勵、完善兼職政策，切實激發起科研人員創新創造活力。

“頂天”“立地”，促進未來水稻發展

近年來，水稻所在“頂天”和“立地”這兩方面取得了不俗成績。

在“頂天”方面，國際頂尖學術論文發表呈現快速上升態勢。創新工程實施以來，水稻所以第一作者或通訊作者在SCI/EI期刊發文的數量不斷增加，質量不斷提高，特別是院選頂尖SCI核心期刊論文不斷增加。

今年上半年，全所第一作者、通訊作者的SCI論文數達到65篇，接近創新工程實施前、2012年（第一完成單位23篇）全年的3倍，其中有2篇論文在The Plant Cell、Nature Communications上發表。上述論文的發表，極大地豐富了水稻科學理論，為水稻育種從經驗育種向分子設計育種發展奠定了堅實的理論基礎。

在“立地”方面，科研成果服務產業支撐有力。創新工程實施以來，水稻所共有“陵兩優722”“天優8025”等94個品種獲省級以上品審委審定（認定），“中嘉早17”“內5優8015”等21個（次）品種入選農業部主導品種。創建的雜交稻恢復系“華占”被國內育種界廣為應用，截至目前，以“華占”為恢復系配組已通過省級以上審定的品種達到58個，參加各級區試超過100個；2016年，“華占”系列品種制種量超過2000萬公斤。

提高產量和改善品質始終是水稻科研的核心目標。“為此，我所接下來將進一步挖掘野生稻資源有利基因與種質創新，挖掘、創制一批高產、優質、抗病等特異種質資源；大力加強超級稻育種研究和稻米品質遺傳改良，選育、示范推廣一批超級稻品種、優質稻品種，滿足水稻生產和消費需求。”程式華表示。

水稻分子與發育生物學研究一直是生物學研究的前沿領域和研究重點。各國政府和跨國公司斥巨資投入研究，期望獲得高產、優質及抗逆等重要農藝性狀基因并擁有其專利權，以搶占水稻科研制高點和商業化育種的主動權。鑒于此，水稻所下一步將依靠水稻種質資源優勢，加大分子與發育生物學研究力度，為未來水稻發展提供源頭變革技術。

同時，“我所還將加強水稻高效栽培技術研究，加強新種植條件下有害生物災變規律與機制研究，開展稻米質量安全監測預警與全程控制技術研究等。”程式華說。

為積極應對國外低價大米進口增加、國內稻谷價格下跌等新常態、新形勢，促進水稻產業發展“轉方式、調結構”，推進稻米供給側結構性改革，水稻所將進一步加強水稻發展戰略和政策創新研究，為政府科學決策提供有價值的咨詢建議，促進水稻可持續發展。