上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物基因中心羅利軍在地里查看節(jié)水抗旱稻情況。
今年8月高溫天，安徽省望江、懷遠、樅陽等七個縣的稻田里一片碧綠，節(jié)水抗旱稻“旱優(yōu)73”又到了關(guān)鍵的孕穗期，這段時間也是天最熱、水稻生理需水量較高的時期。高溫、濕熱、淹水會促進稻田甲烷排放。2019-2020年，上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院的聯(lián)合研究團隊對七個縣的稻田溫室氣體排放監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，望江縣種植的節(jié)水抗旱稻旱種旱管的碳排放相較水田減少了99.9%，其他六個縣的稻田碳排放均減少了90%以上。
近日，上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心科研團隊在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《分子植物》上發(fā)表了觀點文章《在碳中和下保障糧食安全的“藍色”革命：節(jié)水抗旱稻所展示的成功案例》，向世界提出水稻“藍色革命”觀點，即通過創(chuàng)新培育節(jié)水抗旱稻，實現(xiàn)旱種旱管的稻作生產(chǎn)模式，使水稻生產(chǎn)擺脫對水資源的過度依賴，大幅減少稻田溫室氣體排放，促進水稻生產(chǎn)向“資源節(jié)約、環(huán)境友好”的綠色可持續(xù)方式轉(zhuǎn)型。
節(jié)水抗旱稻是稻田減排“最優(yōu)解”
水稻種植離不開水，然而水層在滋養(yǎng)水稻的同時，也把土壤和氧氣隔離開來，被水層覆蓋的土壤中會滋生大量厭氧菌，由此產(chǎn)生甲烷等溫室氣體。據(jù)上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心研究員夏輝介紹，稻田排放的甲烷“貢獻”了全球10%-12%的甲烷排放量，提供了2.4%的“加強全球變暖效應(yīng)”。想要減少稻田“排氣”，就要減少土壤淹水的時間。
“旱優(yōu)73”進入收獲期。沈湫莎攝
為此，日本發(fā)明推廣了“烤田”法，即在水稻生長周期中相對不那么需要水的時期，把水排干，讓土地能與空氣接觸。近年來，隨著智能設(shè)備的普及，歐洲一些農(nóng)業(yè)學(xué)家開始采取間歇性灌溉的方法，即監(jiān)控地下水位，當?shù)叵滤陆档揭欢ǔ潭葧r再進行灌溉，讓水不蓄積在稻田里。但科學(xué)家很快發(fā)現(xiàn)，水稻能支撐的最長“烤田”周期僅為兩周，間歇灌溉法則需耗費大量人力物力。
既然要減水，那么干脆種植旱稻行不行？不行，因為旱稻的畝產(chǎn)量太低了。上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物基因中心羅利軍團隊經(jīng)過近30年的研發(fā)和完善，將旱稻的“耐渴”基因引入水稻，育成節(jié)水抗旱稻。它既非水稻也非旱稻，卻可像水稻一樣在水田栽培，也可像小麥一樣在旱地種植。2016年，“節(jié)水抗旱稻”這一術(shù)語通過行業(yè)認定并對外頒布，從此，節(jié)水抗旱稻成為一種新類型的栽培稻。
“我們這個品種，只要保證在出苗、分蘗、孕穗灌漿三個階段灌溉三次‘跑馬水’，就能保證畝產(chǎn)600公斤以上。如果實在沒有灌溉條件，畝產(chǎn)也能達到200公斤左右?！绷_利軍說。
因為節(jié)水抗旱稻無需將稻苗浸泡在水中，因而從源頭上消除了甲烷產(chǎn)生的環(huán)境。2019年，上海市農(nóng)科院氣候變化與綠色生產(chǎn)研究室主任周勝將此品種作為全球農(nóng)業(yè)減排方案，申請歐盟“地平線2020”節(jié)能減排科研計劃，項目負責人、芬蘭自然資源研究院研究員艾倫看到后，眼前一亮。他說：“在所有方案中，你們的方案是最簡單，也是最適合大面積推廣的?！?/span>
可觀的減排收益為種糧提供新動力
安徽蚌埠的淮礦農(nóng)場，歷史上并不是水稻種植區(qū)。2016年，“旱優(yōu)73”在這里撒下第一把種子，隨后便一發(fā)不可收拾，50畝、800畝、5000畝……種植面積三年間實現(xiàn)了“三級跳”。
自2016年以來，上海研發(fā)的節(jié)水抗旱稻的種植面積始終保持著兩位數(shù)增長。目前，節(jié)水抗旱稻年種植面積已超過300萬畝，其中“旱優(yōu)73”（＞200萬畝）已成為長三角地區(qū)種植面積最大的雜交稻品種。節(jié)水抗旱稻已經(jīng)在我國超過2/3的省市及20多個“一帶一路”沿線國家有了商業(yè)推廣或示范種植。
“旱優(yōu)73”進入收獲期。沈湫莎攝
這些種植節(jié)水抗旱稻的稻田究竟能減少多少碳排放？放下計算器，羅利軍自己也嚇了一跳。安徽懷遠縣在2019-2020年種植了20萬畝節(jié)水抗旱稻。經(jīng)監(jiān)測，一年減少了99%的碳排放，換算成二氧化碳相當于減少排放8萬噸，若將這一額度拿到碳交易市場，價值約合100萬美元。
按計劃，“十四五”期末，節(jié)水抗旱稻年種植面積有望突破1000萬畝，這意味著每年可減少稻田甲烷排放15.6萬噸，折合二氧化碳當量約為440萬噸。周勝說，如果能將這部分減少的稻田碳排放納入國際碳交易市場，可使農(nóng)民額外增收4400萬美元。
讓中國的水養(yǎng)得起中國的稻
保障糧食安全與實現(xiàn)碳中和，是眼下全球關(guān)注的熱點。
保障糧食安全方面，羅利軍至今對一件事念念不忘。2020年8月，安徽阜南縣王家壩被洪水淹沒的節(jié)水抗旱稻在被淹10天后重又長出新苗，并收獲稻谷，展現(xiàn)了其強大的耐淹和再生能力。它也被當?shù)氐巨r(nóng)親切地稱為“稻堅強”。
節(jié)水抗旱稻與水稻在相同環(huán)境下做對比試驗，節(jié)水抗旱稻表現(xiàn)搶眼。
在碳減排方面，早在20多年前，羅利軍就意識到，作為淡水資源匱乏的國家，中國的水養(yǎng)不起中國的稻，“高產(chǎn)-大水大肥-高碳排放”的傳統(tǒng)水稻生產(chǎn)方式不可持續(xù)。圍繞這一矛盾，他帶領(lǐng)科研團隊聚焦陸稻節(jié)水抗旱特性，結(jié)合水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)特性，通過雜交育種創(chuàng)新，培育出了節(jié)水抗旱稻。
“雙碳時代”，羅利軍這一具有前瞻性的研究愈發(fā)凸顯出戰(zhàn)略價值。他說：“60年前的‘綠色革命’致力于提高作物產(chǎn)量，解決了糧食安全問題；近20年來，逐步興起的‘藍色革命’致力于解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境，特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與水資源間的矛盾，也是人類應(yīng)對氣候危機的積極自救。”
節(jié)水抗旱稻推動了我國水稻生產(chǎn)的“藍色革命”，從種質(zhì)創(chuàng)新的角度使水稻生產(chǎn)擺脫了對水資源的過度依賴，實現(xiàn)旱作生產(chǎn)，大幅減少了稻田溫室氣體排放，是一次在碳中和目標下穩(wěn)定糧食產(chǎn)量、保障糧食安全的成功嘗試。
作者：沈湫莎
圖片：除注明外為市農(nóng)科院提供
編輯：沈湫莎
責任編輯：任荃
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