农科视窗（34）种植一次收割多次，这样的稻子你见过吗？

　　12月15日，世界著名学术期刊《科学》（Science）公布2022年度＂十大科学突破＂，中国科学家的一项原创成果名列次席，这就是云南大学研发的多年生稻。
　　多年生稻的植株。
　　01
　　研发
　　在多数人的认知中，水稻和小麦、玉米——世界上的这三大主要粮食作物都是＂一岁一枯荣＂，种植一次才能收获一次。我们称这类作物为一年生作物。
　　而云南大学选育的多年生稻与众不同，种植一次，可以像割韭菜那样，陆续收割3-5年6-10季。期间只需浇水、施肥、喷药，进行科学的田间管理就行。
　　纵观稻子家族的演变史，它由一年生作物变为多年生作物，可谓＂返祖＂——它的祖先野生稻就是多年生的。
　　先让我们跟随植物分类学家，走进稻子家族瞧一瞧。稻子隶属禾本科稻属。当今地球上稻属的植物共有20多种，栽培的只有2种——普通栽培稻和非洲栽培稻，其余都是野生的。
　　无论普通栽培稻还是非洲栽培稻，都是由野生稻经过长期的自然选择和人工选择演变而来的。当然，这个过程相当漫长，长达近1万年。
　　时间老人步履蹒跚，走到20世纪末，中国南部的云南大学农学院有一位教授，名叫胡凤益。长期以来，他目睹了稻作区广大农民的繁重劳动，种植-收获-再种植-再收获……一季复一季，一年复一年。再就是，近年来伴随工业化、城镇化的快速推进，我国农村劳动力逐步老化、日益短缺，坚守农村从事农业的人越来越少，每逢插秧栽植和收获农忙之时，想找几个壮劳力来当短工都不容易。另外，每次收获之后重新种植，反复进行，可能导致土壤侵蚀、养分流失等问题。
　　于是，胡凤益萌生了一个念头：可否培育一种多年生的稻子，像韭菜那样，种植一次，收割多次呢？
　　主意已定，胡凤益带领团队成员开始了艰辛探索。首先，他们翻山越岭、跋山涉水，搜集了多种多样的种质资源，有来自国内各地的大量栽培稻品种，还有来自喜马拉雅山南麓的印度阿萨姆、尼泊尔、缅甸北部、老挝和中国西南的野生稻，以及来自非洲大陆的野生稻。
　　云南西双版纳多年生稻试验示范基地。
　　野生稻是多年生的植物，栽培稻是一年生的植物，科研人员让二者杂交。一次次满怀希冀，一次次以失败告终，因为野生稻与栽培稻不属于一个物种，二者存在生殖隔离。换句话说，种间远缘杂交是一道横亘在人们面前的难题，难以破解。遇到困难，他们并没有灰心丧气，而是继续前行，配置杂交组合，然后进行筛选。
　　功夫不负有心人，终于迎来曙光——他们用自己创制的一年生栽培水稻种质材料（RD23）作为母本，用源自非洲大陆的具有地下茎生物学特性的多年生长雄野生稻作为父本，进行杂交，结合地下茎分子标记辅助选择，终于1997年成功培育出一种水稻新品系。
　　起初，这种水稻新品系产量低、品质差，性状也不稳定。团队科研人员又经过多次自交筛选，栉风沐雨，春去秋来，前后花费了十几年时间，来提高它的产量和品质，2012年获得性状稳定的品系，暂名为＂PR23＂。再经数年区域、生产等试验，2018年通过云南省农作物品种审定委员会审定，定名为＂多年生稻23＂。
　　多年生稻的选育过程（三种稻的对比图）。
　　02
　　效益
　　新品种多年生稻能＂多年生＂，奥秘何在？
　　多年生稻与常见的栽培稻有显著的不同，它拥有十分发达的地下茎。走进试验示范田，可以看到，这种稻子收割后，留下一片白茫茫的稻茬。下一季气候条件合适时，其地下茎的一个个节上便冒出一个个嫩绿的腋芽，一个腋芽萌发成一棵幼苗，长大形成一棵新的植株。如此周而复始，便达到了稻子一次种植、多次收获的目的。
　　内行看门道。在作物遗传育种学家眼中，二者的根本区别在于：常见的栽培稻繁殖后代的方式是有性繁殖，即由两个亲本分别产生精子和卵细胞，精子和卵细胞结合成为受精卵，再由受精卵发育成新个体；而新品种多年生稻繁殖依靠的是营养器官——地下茎，上面的腋芽长大直接形成新的个体，属于无性繁殖。
　　多年生稻收割之后，留下的稻茬地下茎上有腋芽。
　　良种有了，尚需良法配套。团队科研人员再接再厉，逐步探索试验，形成了完整的配套栽培技术。运用这套多年生稻技术，从第二季开始，在生产上便省去了买种子、育秧、犁田耙田、插秧等环节，只需要浇水、施肥、植保等田间管理以及收获两个生产环节，同时土地免耕，轻简化栽培。试验示范结果表明，每亩可节省5-6个劳动力、节约人工投入500-600元。
　　同时，产量并没有降低，多年生稻一般连续种植4年，每年收获2季，平均亩产907公斤，与一年生稻（平均亩产893公斤）大致相当。因此，这项新技术深受各地农民欢迎。
　　胡凤益团队携手云南省农业技术推广总站、云南省农业科学院、云南省景洪市农业技术推广中心、云南省种子管理站，开始在各地大面积试验示范推广。起初，多年生稻陆续在云南的14个州市76个县市飘香，之后又在河南、湖南、湖北、浙江、江西、广东、广西、贵州等南方10个省区结果。它还走出国门，沿着＂一带一路＂，在越南、柬埔寨、老挝、泰国、缅甸、孟加拉国、伊朗等南亚东南亚国家和乌干达、科特迪瓦等非洲国家成功落户、生根。据统计，迄今为止，多年生稻累计推广应用20万余亩，惠及5.5万余农户。
　　云南西双版纳多年生稻试验示范基地。
　　在增加经济效益的同时，多年生稻技术的推广应用产生了显著的生态效益。团队经过试验发现：持续3-4年免耕改善了稻田耕层土壤结构，培肥了地力，其土壤中的有机质和全氮每年分别以每亩63.33公斤和7.33公斤的速率增加。
　　关于多年生稻适合种植的区域，科研人员也作了大量试验和评估，结论是它可以在南北纬40度之间的无霜稻作区种植。如果一个地区冬季温度太低，霜冻覆盖大地，会直接危及多年生稻，因为它的地下茎需要合适的温度，安全越冬。从具体温度上看，也就是在最冷月的平均温度不低于13.5℃且越冬期低于4℃持续不超过5天的稻作区能推广应用，北方寒冷地区不适宜种植。
　　03
　　评价
　　云南大学胡凤益团队20年磨一剑，运用杂交的方法，把稻子从一年生作物改变为多年生作物，实现了巨大的飞跃，这是＂从0到1＂的原始创新，在国际多年生作物研发领域具有里程碑意义。多年生稻是世界上第一个商业化的多年生粮食作物品种，其田间配套栽培管理技术入选联合国粮农组织2018国际农业创新技术。
　　胡凤益教授团队在试验田里交流。
　　胡凤益教授在观察多年生稻。
　　美国农业国际开发署可持续农业研究领域高级顾问，美国国家地理协会科学家杰里·格洛弗（Jerry Glover）认为，中国科学家的多年生稻是现代农业最重要的研究成果之一。对于近万年来全球粮食生产依靠一年生谷物而言，这项研究为全球粮食生产提供了一种重要的新途径。
　　在中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员种康看来，胡凤益团队把长雄野生稻地下茎无性繁殖特性转移到一年生栽培稻中，成功培育出多年生稻栽培品种并进行商业化生产，是全球多年生粮食作物育种的重要突破。这对研发其他多年生粮食作物具有重要借鉴意义。
　　中国科学院院士、中国农业科学院作物科学研究所所长钱前评价说，胡凤益团队把一年生栽培种改良成多年生栽培种，通过越冬和免耕实现种植一次连续收获3-4年，大幅度减少了劳动力投入、节省了生产成本。该项研究利用长雄野生稻地下茎无性繁殖特性成功培育多年生稻品种，是我国种质资源创新利用领域最具代表性的突破之一，为利用野生种质资源提供了借鉴。
　　（本文照片来源于网络）
　　大众报业·农村大众记者 陈建志
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