曹立勇，吳 偉，應(yīng)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(diǎn)試驗(yàn)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(yīng)用成效、問題及展望

曹立勇1，2，吳 偉3，應(yīng)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(diǎn)試驗(yàn)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(yīng)用為確保我國糧食安全發(fā)揮了重要作用,不僅使我國水稻生產(chǎn)水平繼續(xù)引領(lǐng)世界潮流,也為我國糧食生產(chǎn)取得“十一連增”奠定了基礎(chǔ),浙江省超級稻研究一直保持國際領(lǐng)先水平。但超級稻研究與應(yīng)用仍存在生產(chǎn)主體積極性不高,綜合超高產(chǎn)潛力尚未形成等問題,并展望了超級稻研究與應(yīng)用的發(fā)展前景,以期為有關(guān)部門決策提供參考。

中國;超級稻;研究與應(yīng)用

文獻(xiàn)著錄格式:曹立勇,吳偉,應(yīng)興華,等,我國超級稻研究與應(yīng)用成效、問題及展望[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,56(5):613-615.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150513

為化解糧食危機(jī),世界各國依據(jù)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?cái)?shù)量還是質(zhì)量上均無法相提并論。同時(shí),隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,使得如何在有限的耕地上生產(chǎn)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(chǎn)能大面積獲得超高產(chǎn)是全世界共同關(guān)注的重大科學(xué)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(chǎn)育種計(jì)劃又叫超級稻計(jì)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(fèi)量占全部糧食消費(fèi)量的40%左右[1]。因此,依靠科技創(chuàng)新大幅度提高水稻單產(chǎn)是保障我國糧食安全的必然選擇,在經(jīng)歷了20世紀(jì)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(chǎn)水平進(jìn)入了世界先進(jìn)行列。為了進(jìn)一步增強(qiáng)我國糧食科技儲備能力,促成水稻單產(chǎn)的第3次飛躍,我國農(nóng)業(yè)部從糧食安全的戰(zhàn)略高度,于1996年開始組織實(shí)施“中國超級稻研究”重大科技項(xiàng)目[2],經(jīng)過近20年攻關(guān),不僅使我國水稻生產(chǎn)水平繼續(xù)引領(lǐng)世界潮流,也為我國糧食生產(chǎn)取得“十一連增”奠定了基礎(chǔ)。

1 我國超級稻研究與應(yīng)用取得的成效

1.1 研究水平居于國際領(lǐng)先

據(jù)李曉等[3]基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的超級稻研究動(dòng)態(tài)的結(jié)果表明,中國超級稻研究居國際領(lǐng)先水平,研究機(jī)構(gòu)分布廣,研究者眾多,研究內(nèi)容豐富,涉及諸多領(lǐng)域并取得了卓越的成績,其中位列前3位的研究機(jī)構(gòu)分別是中國水稻研究所、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所和國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心,位列前3位的個(gè)人分別為程式華、袁隆平與陳溫福。

1.2 育成生產(chǎn)品種不斷增多

自2005年首批認(rèn)定25個(gè)超級稻品種以來(要求連片6.67 hm2以上,連續(xù)2年667 m2平均產(chǎn)量都在780 kg以上),截至2014年,已通過農(nóng)業(yè)部冠名的超級稻示范推廣品種有111個(gè),其中江蘇省和中國水稻研究所分別是育成超級稻品種數(shù)量最多的省份和單位,分別達(dá)17和11個(gè)。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(guī)稻、秈粳雜交稻、粳型常規(guī)稻等多種類型。

1.3 單產(chǎn)攻關(guān)記錄不斷刷新

在全國水稻專家共同努力下,我國于2000年實(shí)現(xiàn)第1期大面積示范667 m2單產(chǎn)700 kg,2004年實(shí)現(xiàn)第2期大面積示范單產(chǎn)800 kg,2012年實(shí)現(xiàn)第3期的大面積示范單產(chǎn)900 kg,到2014年首次以1 026.70 kg的新紀(jì)錄,突破大面積示范667 m2單產(chǎn)1 000 kg的目標(biāo)。超級稻產(chǎn)量攻關(guān)在17年里實(shí)現(xiàn)了令世界矚目的“四連跳”,其中第4期攻關(guān)用時(shí)最短,只用了3年時(shí)間就突破預(yù)期目標(biāo),且形成常規(guī)稻和雜交稻齊頭并進(jìn)發(fā)展的良好態(tài)勢。

1.4 推廣面積不斷擴(kuò)大

據(jù)統(tǒng)計(jì),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(gè)省市區(qū)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(jì)推廣面積逾4 666.7萬hm2。超級稻種植區(qū)域涵蓋了東北稻區(qū)、長江中下游稻區(qū)、華南稻區(qū)等主要稻區(qū)。

1.5 生產(chǎn)效益不斷顯現(xiàn)

超級稻品種比普通水稻品種具有更大的增產(chǎn)潛力。據(jù)統(tǒng)計(jì),2011年全國超級稻品種667 m2平均單產(chǎn)達(dá)到583.0 kg,較非超級稻品種平均增產(chǎn)67.8 kg,增收144.6元,增產(chǎn)稻谷75.4億kg,增加經(jīng)濟(jì)效益165.9億元;2012年全國超級稻平均單產(chǎn)達(dá)到587.9 kg,增產(chǎn)65.7 kg,增幅12.6%,增產(chǎn)稻谷79.5 kg,增加經(jīng)濟(jì)效益238.5億元; 2013年全國超級稻平均單產(chǎn)量578.9 kg,增產(chǎn)63.1 kg,增幅10.9%,全年共增產(chǎn)稻谷89.0億kg,增加經(jīng)濟(jì)效益249.2億元?？梢?我國超級稻生產(chǎn)取得了巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益,不僅為保障我國糧食安全提供了有力支撐,也為農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收做出應(yīng)有貢獻(xiàn)。

2 浙江省超級稻研究與應(yīng)用

浙江省高度重視水稻新品種選育與推廣應(yīng)用,從1988年開始設(shè)立秈粳亞種間雜種優(yōu)勢利用研究專項(xiàng)(8812計(jì)劃)以來,在水稻科技創(chuàng)新方面取得巨大成就,水稻單產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)以每10年1 t· hm-2的速率遞增,已遠(yuǎn)超全國水稻平均增產(chǎn)水平。同時(shí),在超級稻科學(xué)研究工作中,認(rèn)定的超級稻品種數(shù)也為全國各省之最。目前,浙江省共有16個(gè)水稻品種被確認(rèn)為超級稻品種,涵蓋秈型三系雜交稻、秈型常規(guī)稻、秈粳雜交稻等多種類型;創(chuàng)新的育種技術(shù)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(jì)推廣面積超過0.333億·hm-2。

2.1 超級稻研究繼續(xù)保持國際領(lǐng)先

在超級稻科學(xué)研究工作中,浙江省一直保持國際領(lǐng)先水平。一是由中國水稻研究所選育的超級雜交稻協(xié)優(yōu)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(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”;二是由中國水稻研究所創(chuàng)制的“印水型”不育胞質(zhì)目前已成為我國第2大雜交稻類型,同時(shí)也是超級雜交稻的重要類型,獲得“2005年國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)”;三是在創(chuàng)新超級稻育種技術(shù)研究領(lǐng)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(shù)及應(yīng)用”獲得“2011年度國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”;四是中國水稻研究所完成的兩系雜交水稻技術(shù)研究與應(yīng)用成果獲得了“2013年國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)”,研究團(tuán)隊(duì)于1989年首次發(fā)現(xiàn)水稻溫敏核不育現(xiàn)象,被列為我國在基礎(chǔ)研究中獨(dú)創(chuàng)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(wěn)妥的健康發(fā)展道路,也為我國雜交水稻研究引領(lǐng)世界潮流奠定基礎(chǔ)。

2.2 秈粳雜交稻研究國內(nèi)首屈一指

浙江省的秈粳雜交稻研究在國內(nèi)處于領(lǐng)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(nóng)科院、寧波市種子公司合作選育的甬優(yōu)6號被農(nóng)業(yè)部確認(rèn)為我國首個(gè)秈粳雜交超級稻推廣品種;二是由寧波市農(nóng)科院主持選育的甬優(yōu)12于2012年取得6.67 hm2平均單產(chǎn)963.65 kg和最高田塊0.08 hm2單產(chǎn)1 014.3 kg,分別創(chuàng)下全國水稻百畝示范方和我國水稻主產(chǎn)區(qū)最高紀(jì)錄;三是浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的“浙優(yōu)18”于2014年取得百畝示范方單產(chǎn)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(yōu)927在2014年取得667 m2高產(chǎn)田田塊955.1 kg的產(chǎn)量,為浙江省實(shí)現(xiàn)水稻百畝方單產(chǎn)1 000 kg奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 超級稻研究與應(yīng)用存在的問題

3.1 超級稻品種增產(chǎn)技術(shù)難以有效應(yīng)用

土地說到底還是要由農(nóng)民來耕種,目前我國實(shí)行的是低糧價(jià)政策,由于種糧比較效益低,現(xiàn)在留在農(nóng)村的糧食生產(chǎn)主體,大部分年齡偏大,文化程度普遍較低,習(xí)慣采用老方法和老經(jīng)驗(yàn)種糧,吸收新知識較慢,對應(yīng)用新技術(shù)缺乏積極性[5],沒有針對超級稻品種的特點(diǎn)應(yīng)用相應(yīng)的插植密度、肥水管理、農(nóng)藥施用等配套高產(chǎn)種植技術(shù),這些都限制了超級稻品種產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。

3.2 尚未形成綜合超高產(chǎn)潛力

雖然當(dāng)前應(yīng)用于生產(chǎn)的超級稻品種比非超級稻表現(xiàn)出良好的增產(chǎn)潛力,但離攻關(guān)產(chǎn)量水平仍有顯著的差距,究其原因,就是尚未形成強(qiáng)大混一的綜合超高產(chǎn)潛力。因?yàn)槌壍酒贩N對生長環(huán)境要求較高,攻關(guān)的產(chǎn)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(xié)調(diào)匹配。因此,必須對目前的農(nóng)田進(jìn)行水土改良才能獲得高產(chǎn),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(fā)揮強(qiáng)大混一的綜合超高產(chǎn)潛力還需要時(shí)日發(fā)展與配套設(shè)施投入。

4 超級稻研究與應(yīng)用展望

4.1 超級稻將成為保障糧食安全的“核武器”

依據(jù)《國家糧食安全中長期發(fā)展規(guī)劃綱要(2008-2020)》,到2020年我國需新增500億kg糧食才能基本社會(huì)滿足需求。浙江省已成為中國的糧食第2主銷區(qū),糧食自給率不足45%。隨著浙江省乃至全國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài),保障糧食安全顯得尤為迫切,而在新增的糧食產(chǎn)量中,水稻將承擔(dān)主要任務(wù)。我國水稻在經(jīng)歷矮化育種和雜交稻育種兩次飛躍以后,水稻單產(chǎn)水平長期處于停滯不前狀態(tài),又兼“轉(zhuǎn)基因技術(shù)”的社會(huì)敏感性,因而超級稻必將肩負(fù)實(shí)現(xiàn)我國水稻單產(chǎn)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(yōu)異的超級稻品種亟待突破

雖然探索水稻超高產(chǎn)是個(gè)永恒的研究方向,但為應(yīng)對我國水稻生產(chǎn)所面臨的病蟲害嚴(yán)重、施肥增產(chǎn)效果不明顯、水資源制約等挑戰(zhàn),同時(shí),通過水土改良構(gòu)建與良種匹配的良田改造短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。因此,優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、多抗、廣適等綜合特性優(yōu)異的超級稻必將成為糧食生產(chǎn)的“寵兒”。而要實(shí)現(xiàn)綜合性狀優(yōu)異的超級稻品種的突破,就須加大種質(zhì)資源或有利基因發(fā)掘與利用等基礎(chǔ)應(yīng)用型領(lǐng)域的研究[6]。

4.3 發(fā)展超級稻機(jī)械化種植是必然趨勢

近年來,隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,我國機(jī)插稻技術(shù)發(fā)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(yīng)用取得了顯著的效果,僅江蘇2011年機(jī)插面積就超過100萬hm2。機(jī)械化穩(wěn)定高產(chǎn)栽培,是我國農(nóng)村勞力銳減與從農(nóng)人口老齡化、婦女化條件下,水稻持續(xù)增產(chǎn)的基本方向。因此必須加強(qiáng)機(jī)插稻超高產(chǎn)栽培研究、示范和推廣[7]。

4.4 拓展超級稻海外市場價(jià)值巨大

中國雜交水稻技術(shù)目前在國際上具有優(yōu)勢,海外的播種面積在2012年即達(dá)到5 200萬hm2,在越南、美國、印度、印度尼西亞、巴基斯坦等多個(gè)國家大面積種植;在美國雜交稻種植面積有40萬hm2,比當(dāng)?shù)厮酒贩N增產(chǎn)20%以上。因此,在糧食安全成為國際性的焦點(diǎn)問題情況下,須積極加快推進(jìn)超級稻搶占國際市場,在對世界糧食安全做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)的同時(shí),一者將有力推動(dòng)我國糧食出口,其種子出口和技術(shù)輸出的市場潛力及商業(yè)價(jià)值巨大;二者有力推進(jìn)我國民族種業(yè)發(fā)展,大幅提升參與國際種業(yè)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(chuàng)新與發(fā)展[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2007,38(5):647-651.

[3] 李曉,陳春燕,鄭家奎,等.基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的超級稻研究動(dòng)態(tài)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,42(12):4197-4208.

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

[5] 陳葉平,毛國娟.浙江省水稻生產(chǎn)技術(shù)推廣成效、問題與對策[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2014(6):808-810.

[6] 程式華,曹立勇,莊杰云,等.關(guān)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(xué),2009,23(3): 223-228.

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

(責(zé)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(jì)劃項(xiàng)目(2011BAD35B02);國家行業(yè)專項(xiàng)(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。