中国高产巨型稻如何异军突起

任玉龙 蔡冬莲

我国人均耕地有限，而人口数量庞大，因此提高稻米产量成为每位水稻科研人的首要课题和共同目标。为了助力解决全球粮食危机，确保中国粮食安全，夏新界科研团队研发出了亩产高、品质好的巨型稻。巨型稻的研发不但能够引领水旱稻种植向绿色农业方向发展，而且具有良好的经济效益，为实现农民增收和乡村振兴提供了一条崭新的道路。

一、巨型稻的发展概况

巨型稻是由中国科学院亚热带农业生态研究所首席研究员夏新界带领科研团队与湖南新春农业生物高科技有限公司合作，历经十余年所培育出的超高产优质水稻新种。它的出现是颠覆性的，因为以往主要集中于研究收获指数更高的水稻品种，而巨型稻的问世却在生物量上实现了巨大突破，不仅大幅提升了水稻产量，更为水稻增产研究开辟了一条新的道路，并验证了其可行性。

对于中国这样一个拥有14亿多人口的大国，保障粮食安全无疑是最根本的民生问题。水稻是我国第一大粮食作物，实现水稻产量大丰收是保障国家粮食安全的重要基础。尤其是在全球粮食局势紧张的背景下，世界各国纷纷限制粮食出口，面对国内庞大的市场需求，我国只有凭借自身努力把中国人的饭碗牢牢端在自己手中，才能确保国家粮食安全。为此，以夏新界博士为首的科研团队经过十余年的艰苦钻研，终于培育出巨型稻的新品种——水旱稻，也就是在水田和旱地都可以生长的稻米。

近年来，夏博士所研发的巨型稻在全国各地进行试种，其身形笔挺，穗长粒多，圆润饱满，平均每蔸水稻植株高达1.8m，较高的可达到2.25m。每蔸水稻约有40个有效稻穗，单稻穗粒数可达700-800粒，千粒稻谷重约28g，单季产量可稳定达到800-1000kg/667m2。巨型稻比一般常规水稻的生物量大50%以上，水稻根的直径在50cm左右，在“稻-渔”生态立体种养中可以充分发挥秆高、茎粗、叶茂、稀植、水深、晚造、再生能力强等优势，为水产养殖提供遮阳、通风、适温的理想生长栖息环境。巨型稻可以与大多数鱼类共生，能够构建形成一个生态、立体、高效的种养体系，产出更多的稻米和水产品，因此具有良好的生态效益和经济效益。

二、巨型稻的发展过程

水稻是世界第三大农作物，是全球人口食用最多的主食，在解决全球粮食短缺问题上具有举重若轻的地位。有关研究表明，作物的产量取决于生物量和收获指数两大性状。目前为止，经过全球水稻研发人员的不断努力，水稻产量已接近植物生理学家认为的作物收获指数上限——即收获的谷粒重量与整个水稻连根拔起重量的比例为3：5，基本到达了顶峰。而目前的普通水稻由于植株相对矮小，稻米产出量已接近生产能力的天花板，因此水稻要想实现进一步的增产，必须依赖于水稻生物量的增加，即开发一种水稻体型更大的品种，使其拥有更强的吸收阳光、水分和养料的能力，进而有更高的产量。于是，科研人员近年来大力开展巨型水稻的研究和培育，寻找生物量更大的水稻品种也已经成为稻米生产发展的突破口。

从2006年开始，夏新界科研团队与湖南新春农业生物高科技有限公司合作，在现有优异水稻种源的基础上，运用一系列生物遗传育种技术，优中选优，获得了超大生物量水稻新种质材料，以籼稻93-11、日本晴等为材料，经田间授粉杂交，获得较稳定的后代群体后，再与茶陵野生稻进行授粉杂交，逐年选育纯化，最终获得基本稳定的巨型稻株系。2013年，在常德西洞庭试验田种下巨型稻，首次试种成功，亩产突破1000公斤;2016年，夏新界带领课题组和湘丰集团合作，在长沙地区种下第一批巨型稻，挑战更高产、更优质、更高效的巨人稻;2017年10月16日，由中科院亚热带农业生态研究所夏新界研究员领衔的水稻育种团队宣布，历经十余年研究，团队日前培育出超高产优质的巨型稻，株高可达2.2m，亩产可达800kg以上，具有高产、抗倒伏、抗病虫害、耐淹涝等特点，被认证为一种十分优质的新型水稻。截至目前，除了重庆大足和浙江建德，我国种植巨型稻的地方还有湖南省长沙市长沙县金井镇、常德市西洞庭、邵阳、株洲等，云南昆明等地也有种植，今后巨型稻的种植范围还会继续扩大。

三、巨型稻的六大优势

作为一个农业大国，保护耕地是我国土地可持续利用的战略重点，原因在于我国虽然耕地面积总量大，但人均耕地面积远低于全球平均水平，而且随着对土地等资源的超负荷利用，我国优质的耕地面积越来越少，环境污染也越来越严重，因此，必须向绿色农业、循环农业等现代农业方向发展。另外，为了解决优质耕地面积减少和水稻产量瓶颈等问题，还要提高水稻的适应能力，即发展海水稻等具有广适性的水稻品种。综合以上水稻产业的发展需求，巨型稻所具有的六大优势完全符合我国对水稻的发展需求。

1.產量高。巨型稻高2.2-2.6m，根系长达50cm左右，每蔸能长出40-50个稻穗，单穗实数粒可达80粒，比普通稻多两三倍，亩产可达800-1300kg。巨型稻不但产量高，而且口感佳，具有更高含量的纤维素，克服了水稻高产不优质的难题，是国家三级优质稻谷。

2.健康安全。巨型稻不打农药，不施化肥，非转基因，含硒，口感好，健康又安全，不但肠胃不好的人可以吃，甚至糖尿病患者也可以吃。巨型稻的这些优势也得到了许多专业机构的认可，上饶德普产品质量分析测试有限公司对巨型稻大米的分析结果表明，巨型稻中镉的含量为0.078mg/kg，远低于国家重金属标准;硒是抗癌元素之王和长寿元素之王，巨型稻中硒的含量非常高，达到了0.028mg/kg，远高于一般大米。湖南省农科院湖南食品测试分析中心检测的巨型稻33个项目全部合格，出具的检验报告表明巨型稻是有机生态米。经农业部转基因植物环境安全监督检验测试中心检测，确认巨型稻未检测出调控元件、标记基因等外源基因，为非转基因水稻。种种测试表明，巨型稻健康、安全、优质，值得放心食用。

3.生命力顽强。巨型稻的广适性强，在海边、盐碱地、旱地、水地、重金属超标等地都可以种植。目前巨型稻已在全国多地种植，在土壤条件不同的地区试种，都有十分出色的产量数据。例如，广东阳江2020年种植80亩海水巨型稻GRS8，离海边不到200m，海水进口处水中含盐量为2.3%，田块中央水中实测盐含量为1.0%，在此条件下巨型稻产量仍然高达650kg。天津宁河2020年种植巨型稻，农田盐碱土壤pH值为8.8，巨型稻产量也高达690kg。广东东莞洪梅镇2021年在海水中种植20亩巨型稻GRS83，海湾海水灌溉，平均亩产600多公斤。

4.利于套种。巨型稻株形高大，稀植，叶茂且冠层高，为蛙、鱼和泥鳅等稻田养殖动物提供了良好的栖息环境，具有“种-养”结合的优势。通过2018年、2019年连续两年对广西贺州钟山县双元村“巨型稻-渔”生态立体种养试验示范基地进行经济效益分析发现，该种养模式与本地传统常规水稻相比可以增产15%-20%。按年产值进行计算，巨型水稻（早稻+再生稻）产量为1000-1300kg/667m2，产值为3000-3900元，渔业产量为250-350kg/667m2，产值为3000-4200元，全年单位面积产值可达6000-8100元。由此可见，“巨型稻-渔”生态立体种养不但可以有效减少农业污染，提高种养品质，而且能够降低种养成本，增加经济效益，是脱贫致富的一种有益探索。另外，巨型稻吃水深，对于一些需要深水养殖的鱼类来说也可以满足其生长条件，大部分的水产都可以养殖。因此，可以依靠巨型稻的优势来打造现代循环绿色农业新模式，具有高效率、低污染、可循环、高利润等优势，既使农民实现增收，又有利于生态保护。

相关研究表明，传统农业中使用的农药、化肥等污染物大部分会渗入到土壤中，人类活动中造成的污染也会随着雨水冲刷、水资源的流动以及人为的灌溉等原因而加速渗透到土地中，这些污染最终也会反作用于人类本身。以巨型稻为核心的高效、生态、立体的种养模式不仅降低了农药、化肥的使用量，水产养殖者还可以使用抗菌肽完全（100%）替代养殖饲料中添加的抗生素，实现全程无抗生态养殖。长期以来，畜牧业和养殖业中滥用抗生素严重影响了人类的生命健康，而抗菌肽是最具潜力的抗生素替代物，将抗菌肽运用到巨型稻种养生态中，能够实现稳粮、促渔、提质、增效、生态等多方面的现代农业发展新模式，还可以用来打造农业休闲旅游胜地，发展旅游经济。

5.秸秆利用率高。我国每年都会产生大量的水稻秸秆，但大多矮小细短，并没有得到有效利用，导致资源浪费。而巨型稻相比于目前大部分的水稻，可以作为畜禽动物饲料与其他优质牧草组合或对稻草进行青贮处理，因为相比于大部分传统稻草秸秆，巨型稻杆径粗、株体高、营养更丰富、口感更好、单位耕地面积产量更大，适合青贮处理，可以拓宽畜牧业动物饲料来源，减少资源浪费，促进养殖业的发展。同时，巨型稻秸秆也可做秸秆能源、秸稈肥料、秸秆工业原料、活性炭等，数据显示，巨型稻稻杆纤的维素含量比普通稻高出20%-30%，是造纸与建材的优质原材料，经济效益非常可观。

6.可改善土壤。巨型稻根深有30-80cm，是普通水稻根系的2.5倍左右，而且巨型稻种养结合后形成的有机肥对改善土壤板结非常有利，有机根须可以反哺和滋养土地，快速恢复土壤活力。改善土壤是治理耕地污染、土壤沙漠化、土地盐碱化等土壤问题的必要手段，而巨型稻可持续循环发展农业对土壤改良有很大的帮助。“稻-渔”生态立体种养引入了鱼、虾、鳅、鳝、鳖、龟等水产养殖产品，能够对害虫有一定的限制作用，达到生物防治的效果，减少水产生物的饲料成本。另外，动物的粪便又能为水稻生产提供有机肥料，这些因素相互作用使巨型稻较少甚至不需要使用农药、化肥及抗生素就能达到良好的产量，对于土壤改善和环境保护起到了很好的作用。

由于耕地面积的减少和耕地环境的恶化，我国高质量耕地面积不断减少，在这种情况下，培育一种具有良好适应能力的高产水稻品种越发重要。巨型稻是解决水稻产量发展瓶颈的一个巨大突破，发展应用前景巨大。袁隆平院士曾表示：“我一直有两个梦，一个是禾下乘凉梦，一个是杂交水稻覆盖全球梦。”而夏新界科研团队通过突变体筛选、籼粳及野生稻远缘杂交、聚合定向选育（非转基因），历经十余年终于培育出了拥有完全自主知识产权的水稻新种质材料——巨型稻，让袁老的梦成为现实，也给生态农业的发展提供了一条新的途径，更好地助力乡村振兴。

作者简介：任玉龙（1978-），男，汉族，湖北武汉人，副主任，博士，研究方向为心脏移植及肺部移植。

蔡冬莲（1974-），女，汉族，中国台湾人，教授，大学本科，研究方向为巨型水稻的培植运营。