我国超级稻研究与应用成效、问题及展望

曹立勇，吴 伟，应兴华，程式华

(1.中国水稻研究所,浙江杭州 310006;2.浙江省超级稻研究重点试验室,浙江杭州 310006; 3.浙江省种子管理总站,浙江杭州 310020)

我国超级稻研究与应用成效、问题及展望

曹立勇1，2，吴 伟3，应兴华1，2，程式华1，2

(1.中国水稻研究所,浙江杭州 310006;2.浙江省超级稻研究重点试验室,浙江杭州 310006; 3.浙江省种子管理总站,浙江杭州 310020)

超级稻的研究与应用为确保我国粮食安全发挥了重要作用,不仅使我国水稻生产水平继续引领世界潮流,也为我国粮食生产取得“十一连增”奠定了基础,浙江省超级稻研究一直保持国际领先水平。但超级稻研究与应用仍存在生产主体积极性不高,综合超高产潜力尚未形成等问题,并展望了超级稻研究与应用的发展前景,以期为有关部门决策提供参考。

中国;超级稻;研究与应用

文献著录格式:曹立勇,吴伟,应兴华,等,我国超级稻研究与应用成效、问题及展望[J].浙江农业科学,2015,56(5):613-615.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150513

为化解粮食危机,世界各国依据本国国情各行解决之道。我国与美国、加拿大、澳大利亚、巴西等世界主要粮食出口大国相比,无论在耕地数量还是质量上均无法相提并论。同时,随着我国工业化、城镇化进程的加快,使得如何在有限的耕地上生产出更多的粮食来解决13亿人口的吃饭问题比其他任何国家都要迫切。水稻生产能大面积获得超高产是全世界共同关注的重大科学课题,是保证粮食有效供给、保障世界粮食安全的有效途径,日本人于1980年首次提出水稻超高产育种计划又叫超级稻计划。水稻是我国最主要的粮食作物,稻米是我国60%以上人口的主食,稻米消费量占全部粮食消费量的40%左右[1]。因此,依靠科技创新大幅度提高水稻单产是保障我国粮食安全的必然选择,在经历了20世纪50年代的水稻矮化育种和70年代的杂交水稻育种2次革命性飞跃后,我国水稻生产水平进入了世界先进行列。为了进一步增强我国粮食科技储备能力,促成水稻单产的第3次飞跃,我国农业部从粮食安全的战略高度,于1996年开始组织实施“中国超级稻研究”重大科技项目[2],经过近20年攻关,不仅使我国水稻生产水平继续引领世界潮流,也为我国粮食生产取得“十一连增”奠定了基础。

1 我国超级稻研究与应用取得的成效

1.1 研究水平居于国际领先

据李晓等[3]基于文献计量学的超级稻研究动态的结果表明,中国超级稻研究居国际领先水平,研究机构分布广,研究者众多,研究内容丰富,涉及诸多领域并取得了卓越的成绩,其中位列前3位的研究机构分别是中国水稻研究所、广东省农业科学院水稻研究所和国家杂交水稻工程技术研究中心,位列前3位的个人分别为程式华、袁隆平与陈温福。

1.2 育成生产品种不断增多

自2005年首批认定25个超级稻品种以来(要求连片6.67 hm2以上,连续2年667 m2平均产量都在780 kg以上),截至2014年,已通过农业部冠名的超级稻示范推广品种有111个,其中江苏省和中国水稻研究所分别是育成超级稻品种数量最多的省份和单位,分别达17和11个。通过超级稻研究而育成的水稻品种涵盖籼型三系杂交稻、籼型两系杂交稻、籼型常规稻、籼粳杂交稻、粳型常规稻等多种类型。

1.3 单产攻关记录不断刷新

在全国水稻专家共同努力下,我国于2000年实现第1期大面积示范667 m2单产700 kg,2004年实现第2期大面积示范单产800 kg,2012年实现第3期的大面积示范单产900 kg,到2014年首次以1 026.70 kg的新纪录,突破大面积示范667 m2单产1 000 kg的目标。超级稻产量攻关在17年里实现了令世界瞩目的“四连跳”,其中第4期攻关用时最短,只用了3年时间就突破预期目标,且形成常规稻和杂交稻齐头并进发展的良好态势。

1.4 推广面积不断扩大

据统计,2005年我国超级稻种植面积仅有255.8万hm2[4],2010年推广面积首次突破6 667万hm2,并以每年约10%的速率递增。2013年我国已有17个省市区种植超级稻,其种植面积为873.3万hm2,占全国水稻种植面积的29.1%。截至2013年,我国超级稻累计推广面积逾4 666.7万hm2。超级稻种植区域涵盖了东北稻区、长江中下游稻区、华南稻区等主要稻区。

1.5 生产效益不断显现

超级稻品种比普通水稻品种具有更大的增产潜力。据统计,2011年全国超级稻品种667 m2平均单产达到583.0 kg,较非超级稻品种平均增产67.8 kg,增收144.6元,增产稻谷75.4亿kg,增加经济效益165.9亿元;2012年全国超级稻平均单产达到587.9 kg,增产65.7 kg,增幅12.6%,增产稻谷79.5 kg,增加经济效益238.5亿元; 2013年全国超级稻平均单产量578.9 kg,增产63.1 kg,增幅10.9%,全年共增产稻谷89.0亿kg,增加经济效益249.2亿元。可见,我国超级稻生产取得了巨大的经济社会效益,不仅为保障我国粮食安全提供了有力支撑,也为农业增效、农民增收做出应有贡献。

2 浙江省超级稻研究与应用

浙江省高度重视水稻新品种选育与推广应用,从1988年开始设立籼粳亚种间杂种优势利用研究专项(8812计划)以来,在水稻科技创新方面取得巨大成就,水稻单产基本实现以每10年1 t· hm-2的速率递增,已远超全国水稻平均增产水平。同时,在超级稻科学研究工作中,认定的超级稻品种数也为全国各省之最。目前,浙江省共有16个水稻品种被确认为超级稻品种,涵盖籼型三系杂交稻、籼型常规稻、籼粳杂交稻等多种类型;创新的育种技术和育种材料为全国各地所采用,直接和间接育成的品种累计推广面积超过0.333亿·hm-2。

2.1 超级稻研究继续保持国际领先

在超级稻科学研究工作中,浙江省一直保持国际领先水平。一是由中国水稻研究所选育的超级杂交稻协优9308作为第1代超级稻品种的杰出代表,获得“2004年度国家科技进步奖二等奖”;二是由中国水稻研究所创制的“印水型”不育胞质目前已成为我国第2大杂交稻类型,同时也是超级杂交稻的重要类型,获得“2005年国家科技进步一等奖”;三是在创新超级稻育种技术研究领域,由中国水稻研究所主持完成的“后期功能型超级杂交稻育种技术及应用”获得“2011年度国家技术发明奖二等奖”;四是中国水稻研究所完成的两系杂交水稻技术研究与应用成果获得了“2013年国家科学技术进步特等奖”,研究团队于1989年首次发现水稻温敏核不育现象,被列为我国在基础研究中独创性、突破性的重大成果之一,不仅使我国两系杂交水稻走上积极稳妥的健康发展道路,也为我国杂交水稻研究引领世界潮流奠定基础。

2.2 籼粳杂交稻研究国内首屈一指

浙江省的籼粳杂交稻研究在国内处于领先地位,育成一批有影响的籼粳杂交稻品种。一是由宁波市农科院、宁波市种子公司合作选育的甬优6号被农业部确认为我国首个籼粳杂交超级稻推广品种;二是由宁波市农科院主持选育的甬优12于2012年取得6.67 hm2平均单产963.65 kg和最高田块0.08 hm2单产1 014.3 kg,分别创下全国水稻百亩示范方和我国水稻主产区最高纪录;三是浙江省农业科学院选育的“浙优18”于2014年取得百亩示范方单产888.1 kg的水平,四是中国水稻研究所选育的籼粳杂交稻苗头品种春优927在2014年取得667 m2高产田田块955.1 kg的产量,为浙江省实现水稻百亩方单产1 000 kg奠定坚实的基础。

3 超级稻研究与应用存在的问题

3.1 超级稻品种增产技术难以有效应用

土地说到底还是要由农民来耕种,目前我国实行的是低粮价政策,由于种粮比较效益低,现在留在农村的粮食生产主体,大部分年龄偏大,文化程度普遍较低,习惯采用老方法和老经验种粮,吸收新知识较慢,对应用新技术缺乏积极性[5],没有针对超级稻品种的特点应用相应的插植密度、肥水管理、农药施用等配套高产种植技术,这些都限制了超级稻品种产量潜力的发挥。

3.2 尚未形成综合超高产潜力

虽然当前应用于生产的超级稻品种比非超级稻表现出良好的增产潜力,但离攻关产量水平仍有显著的差距,究其原因,就是尚未形成强大混一的综合超高产潜力。因为超级稻品种对生长环境要求较高,攻关的产量水平并不仅仅是靠单一的品种推广能带来的,需要良种、良法、良田与良制的综合协调匹配。因此,必须对目前的农田进行水土改良才能获得高产,而土地平整、灌溉与排水、田间路桥等投入很大,超级稻要真正发挥强大混一的综合超高产潜力还需要时日发展与配套设施投入。

4 超级稻研究与应用展望

4.1 超级稻将成为保障粮食安全的“核武器”

依据《国家粮食安全中长期发展规划纲要(2008-2020)》,到2020年我国需新增500亿kg粮食才能基本社会满足需求。浙江省已成为中国的粮食第2主销区,粮食自给率不足45%。随着浙江省乃至全国经济发展进入新常态,保障粮食安全显得尤为迫切,而在新增的粮食产量中,水稻将承担主要任务。我国水稻在经历矮化育种和杂交稻育种两次飞跃以后,水稻单产水平长期处于停滞不前状态,又兼“转基因技术”的社会敏感性,因而超级稻必将肩负实现我国水稻单产的第3次突破的重任,必将成为保障浙江省乃至全国粮食安全的“核武器”。

4.2 综合性状优异的超级稻品种亟待突破

虽然探索水稻超高产是个永恒的研究方向,但为应对我国水稻生产所面临的病虫害严重、施肥增产效果不明显、水资源制约等挑战,同时,通过水土改良构建与良种匹配的良田改造短期内难以实现。因此,优质、高产、多抗、广适等综合特性优异的超级稻必将成为粮食生产的“宠儿”。而要实现综合性状优异的超级稻品种的突破,就须加大种质资源或有利基因发掘与利用等基础应用型领域的研究[6]。

4.3 发展超级稻机械化种植是必然趋势

近年来,随着农村经济的发展及产业结构的调整,我国机插稻技术发展迅速,在江苏、黑龙江、安徽、江西、浙江、湖北、广东、上海等地示范应用取得了显著的效果,仅江苏2011年机插面积就超过100万hm2。机械化稳定高产栽培,是我国农村劳力锐减与从农人口老龄化、妇女化条件下,水稻持续增产的基本方向。因此必须加强机插稻超高产栽培研究、示范和推广[7]。

4.4 拓展超级稻海外市场价值巨大

中国杂交水稻技术目前在国际上具有优势,海外的播种面积在2012年即达到5 200万hm2,在越南、美国、印度、印度尼西亚、巴基斯坦等多个国家大面积种植;在美国杂交稻种植面积有40万hm2,比当地水稻品种增产20%以上。因此,在粮食安全成为国际性的焦点问题情况下,须积极加快推进超级稻抢占国际市场,在对世界粮食安全做出应有的贡献的同时,一者将有力推动我国粮食出口,其种子出口和技术输出的市场潜力及商业价值巨大;二者有力推进我国民族种业发展,大幅提升参与国际种业市场竞争力。

[1] 程式华.粮食安全与超级稻育种[J].中国稻米,2005 (4):1-3.

[2] 程式华.中国超级稻育种研究的创新与发展[J].沈阳农业大学学报,2007,38(5):647-651.

[3] 李晓,陈春燕,郑家奎,等.基于文献计量学的超级稻研究动态[J].中国农业科学,2009,42(12):4197-4208.

[4] 佚名.超级稻面积已近两成[J].农产品市场周刊,2009 (26):1.

[5] 陈叶平,毛国娟.浙江省水稻生产技术推广成效、问题与对策[J].浙江农业科学,2014(6):808-810.

[6] 程式华,曹立勇,庄杰云,等.关于超级稻品种培育的资源和基因利用问题[J].中国水稻科学,2009,23(3): 223-228.

[7] 张洪程,戴其根,霍中洋,等.水稻超高产栽培研究与探讨[J].中国稻米,2012,18(1):1-14.

(责任编辑：张瑞麟)

S 511

A

0528-9017(2015)05-0613-03

2015-03-01

国家科技支撑计划项目(2011BAD35B02);国家行业专项(1251416103632)

曹立勇(1966-),男,研究员,博士,从事水稻遗传育种工作。E-mail:caolycgf@mail.hz.zj.cn。