水稻均衡增产的育种策略

何 强，邢俊杰，张武汉，舒 服，邓华凤

(杂交水稻国家重点实验室/湖南杂交水稻研究中心，湖南长沙410125)

我国成功用占世界7%左右的耕地，养活了占世界22%的人口。特别是自2004年以来，全国粮食生产已实现了“九连丰”，2012年粮食总产量达到5.90亿吨，其中，水稻总产由1.79亿吨连年增加到2012年的2.04亿吨，约占粮食总产的35%，有效保障了国家粮食安全。然而，我国耕地减少的趋势不可逆转，中低产田比重日益上升，加之生态环境恶化加剧、水资源日益匮乏，我国粮食安全的形势依然严峻。因而，如何实现粮食的大面积均衡增产是保障我国粮食安全的重要举措。

1 中国中低产田的现状

1.1 耕地现状

中国耕地面积近20年来呈持续减少的态势，从1997年的12 993万公顷降至2010年的12 173万公顷，人均拥有耕地0.092 hm2，不及世界人均耕地面积的40%［1］，是美国人均的12.9%，印度人均的73.5%。耕地总面积已接近国家粮食安全1.2亿公顷(18亿亩)的耕地红线(这是一个具有法律效力的约束性指标，是2006年《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出的)。

中国耕地面积减少的原因是多方面的，主要是非农建设占用、农业结构调整、灾害和污染损毁、退耕还林、利用不当等。耕地利用不当主要存在两方面:一方面，大量使用无机肥料、有机农药及不合理的灌溉等使得土壤板结、有机质含量减少、盐渍化等，高产田变为中产田、低产田及至荒地;另一方面，粗放耕作和掠夺性开发。利用不当使得中国耕地肥力呈持续下降态势，全国耕地有机质含量平均已降到1%，明显低于欧美国家2.5% ～4%的水平［2］。虽然国家加大了中低产田改造的力度，但由于耕地的持续退化和在城市化进程中优质耕地的不断被占用，补充耕地的质量得不到保证，再加上气候变化和掠夺式的过度利用所致原有耕地地力明显下降，中国中低产田在整个耕地中所占的比重进一步上升，由“十一五”以前的65%上升到了2009年的70%，约 8 373 万公顷［3，4］。

1.2 中国水稻种植面积变化状况

自新中国成立以来，水稻种植面积呈现戏剧性的波动。第一个时期是水稻种植面积稳步增长期。这一时期，由于开荒、围湖造田和复种指数的提高，中国水稻种植面积从1949年的2 571万公顷逐步扩大到1976年的顶峰3 622万公顷;第二个时期是全国水稻种植面积逐步下降期。这一时期，由于我国居民用地和城市化建设用地增加、种植业结构调整等因素，使得水稻种植面积逐年下降，直降到了1994年的3 016.6万公顷。该时期中国粮食安全问题引起了政府高度重视;第三个时期是水稻种植面积起伏时期，这一时期是1994年至2003年。前3年，全国水稻种植面积出现了轻微的恢复性上升，1997年达到3 176.6万公顷;随后，水稻种植面积再次呈现持续、快速减少的态势，到2003年，水稻种植面积只有2 650.6万公顷，使得中国的粮食安全问题再度引起了世界性的关注;第四个时期是水稻种植面积缓慢恢复增长期。2011年逐年增加到3 006万公顷，恢复到接近1994年的水平(数据来源于中国种植业信息网－农作物数据库)。

中国水稻种植面积经过几个时期的起伏变化，其耕地质量并未因此而提高，反而在后两个时期，因城市化占用大量优质农田、工业“三废”污染、有机肥施用量减少、过度施用化肥农药、掠夺性的种植等，再加之干旱、洪涝、盐碱等自然灾害因素导致土壤污染、退化等，使得中低产田的份额占目前水稻常年总种植面积的70%［5］。

2 中国水稻生产现状

中国水稻单产从新中国成立至今总体趋势是持续上升的。平均产量的变化可以划为两个阶段:第一阶段，从1949年1 891.95 kg/hm2提高到1978年的3 798.0 kg/hm2。该时期单产的提高主要受益于水稻矮化育种的成功;第二阶段，从1978年的3 798.0 kg/hm2提高到2011年的6 687.3 kg/hm2。这一阶段单产的提高主要归功于杂交水稻的大面积推广和超级稻的成功应用。2008年，农业部在全国建立500个万亩高产创建示范片，单季稻万亩高产示范单产达到了10 500 kg/hm2，早晚双季稻万亩高产示范单产也达到了13 500 kg/hm2。湖南“种三产四”丰产工程中，示范区大面积单产早稻达到7 500 kg/hm2，中稻单产达到9 200 kg/hm2，晚稻单产达到8 000 kg/hm2(数据来源于中国种植业信息网－农作物数据库)。

有学者认为，按单位面积粮食产量可以将耕地划分为高产田、中产田和低产田，以低产田单位面积粮食产量为1，则高中低产田的粮食单产比为3.68∶2.61∶1，按照我国耕地面积中低产田占71.1%的比重计算，则高产田粮食单产比粮食平均单产高36.4%［6］。以这一研究为测算依据，2006年至2011年全国早、中、晚稻平均单产和高产田单产的差距分别为2 008.8、2 606.4、2 040.9 kg/hm2(表 1)。从这一差距可以看到中低产田的水稻产量潜力巨大。

表1 全国2006～2011年水稻平均单产与高产田单产情况(kg/hm2)

3 水稻均衡增产的育种策略

中国水稻均衡增产主要是要提高中低产田的水稻产量。中国水稻耕地面积中有70%以上的中低产田，而这些田因旱、酸、碱、粘、瘦等诸多障碍因子使得单产又比高产稳产田减产36.4%［7］，严重制约中国粮食均衡增产。提高中低产田的水稻产量，可以采取以下措施:(1)改善和提高耕地质量，降低中低产田的比重;(2)加强水稻栽培技术创新，推广水稻高产高效生产技术;(3)加大中低产田基础设施建设的投入，降低中低产田靠天吃饭的风险;(4)加强种质创新，推广广适型超级稻。

广适型超级稻品种能适应较大范围的生态区域种植，选育广适型超级稻新品种是解决大面积均衡增产的育种策略之一。然而，目前我国培育的广适型超级稻重大突破性材料非常稀缺、超级稻育种的效率低、大面积主推的广适型超级稻品种少。2007年国家科技部虽然启动了“广适型超级杂交稻新组合选育与示范”项目的研究，该项目研究期限为3年，但因缺少长期的支持而未有实质性的突破。有学者首次在长江流域开展广适型超级杂交稻研究。目前在不同生态稻作区都具有很好的产量适应性且经过农业部认定的超级杂交稻组合有Y两优1号和准两优527，经过省级认定的超级杂交稻组合有C两优87和红莲优6号［8］。与至2011年止全国认定的92个超级稻品种数相比，生态适应性广泛的超级稻组合很稀缺，究其原因:其一，大多数育成的超级稻属于高肥型品种，不适宜于在中低产田种植，适应的生态区域较窄;其二，开展广适型超级稻的育种还没有系统的研究方法和评价体系;其三，缺少适应大众化的超级稻轻简栽培技术。

选育广适型超级稻新品种是水稻均衡增产的一个重要研究内容，可以从以下几个方面着手:

(1)挖掘水稻种质资源中的耐肥、耐盐碱、耐旱、耐瘠、抗高温、耐低温等耐逆境的基因;

(2)通过远缘杂交、生物技术等手段，利用远缘物种的耐逆境的基因创造水稻新种质，包括存在的促进水肥高效利用的遗传基因;

(3)根据不同稻作生态区域内的中低产田的障碍因子，通过高效育种技术创制聚相关基因于一体的优良材料;

(4)根据各稻作区内的生态环境，培育适应稻作区具体生态条件的水稻株型，包括利用高光效基因、提高群体光能利用率的株型等;

(5)研究广泛适应不同稻作区之间共性的育种技术、新材料和新株型。

［1］ 黄应来.城市化不断侵袭城郊土地，耕地比1997年再减少1.23亿亩18.26亿亩:耕地红线岌岌可危［N］.南方日报，2011－02－25.

［2］ 封志明.耕地与粮食安全战略:藏粮于土，提高中国土地资源的综合生产能力［J］.地理学与国土研究，2000，16(3):1 －5.

［3］ 韩乐悟.中低产田占70%区域性退化严重耕地质量管理或写入法律法规［N］.法制日报，2012－04－14.

［4］ 林鹏生.我国中低产田分布及增产潜力研究［D］.北京:中国农业科学院，2008.

［5］ 王玉琪，曹 茸.亩产突破900公斤中国超级稻的光荣与梦想［N］.农民日报，2011－11－24.

［6］ 傅泽强，蔡运龙，杨友笑，等.中国粮食安全与耕地资源变化的相关分析［J］.自然资源学报，2001，16(4):313－319.

［7］ 方福平，程式华.论中国水稻生产能力［J］.中国水稻科学，2009，23(6):559 －566.

［8］ 邓华凤，何 强，陈立云，等.长江流域超级杂交稻产量稳定性研究［J］.杂交水稻，2009，24(5):56－60.