如果把“杂交水稻之父”袁隆平培育出的超级水稻为“第一次绿色革命”的话,那么科学家黎志康、张启发所研究培育的“绿色超级稻”就是“第二次绿色革命”。
09年3月23日,在海南三亚海边的一间不算大的会议室里,中国农业科学院与比尔及梅琳达·盖茨基金会签署了“绿色超级稻”项目合作书,项目总经费约1800万美元,实施年限为3年,总体目标是培育至少15个水稻新品种,在目标国家进行示范和推广,并为撒哈拉以南的非洲国家、亚洲和中国西南部,通过分子育种技术,建立一个高效的水稻基因型分析技术平台。该项目将大大提高我国、亚洲和非洲等发展中国家的水稻生产能力,使亚非地区至少2000万贫穷稻农的水稻产量增加20%,为全球粮食危机提供切实可行的解决方案。
茎秆像高粱一样高,穗子像扫帚一样大,稻谷像葡萄一样结成一串串的,人在水稻下面美美地乘凉——这就是广为流传的袁隆平的“禾下乘凉”梦。
科学家黎志康、张启发有着与“杂交水稻之父”袁隆平不同的梦想:让种植了7000年水稻的农民,不用再脸朝黄土背朝天地翻地、插秧,而实行免耕直播的“懒人种植法”——把种子直接撒在地里,不打农药、少施化肥、也不用灌溉,仅一百多天后,即使在非洲撒哈拉沙漠以南的干旱地区,最懒的农民也能收获沉甸甸的稻子。
这种“不打农药可抗虫,少吃化肥也长壮,没有雨水照样活”的神奇水稻,就是“绿色超级稻”。
“第一次绿色革命”,是指通过杂交技术,让水稻实现大增产,大幅缓解了“吃不饱”的世界难题。目前袁隆平培育的杂交产品在中国的水稻种植面积,达到一半以上。有人算过一笔账,每年新增产量可多养活6000多万人口。几乎每一个中学生都对这样的数据耳熟能详:“以占世界9%的耕地、生产出占世界25%的粮食、养活了占世界22%的人口。”自2006年1月1日开始,联合国不再对华进行粮食援助了。其理由是:中国政府在解决贫困人口温饱方面已取得巨大成果。与日本、韩国等以稻米品质为追求目标的国家不同,人多地少的中国一直以提高产量为目标,然而,这种以“高投入换取高产量”的模式与资源环境的可持续发展存在着尖锐矛盾。
“吃不饱”缓解了,可“吃不好”、“吃不久”两大难题仍—直困扰着中国。
有“三个数字”值得大家重视——世界30%以上的农药和40%的肥料都用在中国,而水稻用水占了全国总耗水量的50%多。由于大量施用农药,增加了农药残留,人们“吃不好”。长期施肥造成土壤退化,加上耗水量不断增加,任其发展下去,势必“吃不久”。
我国水稻种植区70%属中低产田,水稻单产长期徘徊在415公斤左右,制约高产杂交水稻推广的原因主要是缺水。据了解,我国年人均水资源占有量240吨,为世界年人均水资源占有量的1/4。而目前我国农业用水占总用水量的80%,其中水稻用水量占农业用水量的70%。这意味着仅水稻的生产耗水就占到全国总用量的56%,因此以我国现在的水资源,难以支撑传统水稻的进一步发展。另外,近20年来,水稻生产完全依赖化学肥料,如果施肥不足,杂交水稻就会过多消耗土壤潜在养分而降低地力。与国外相比,我国水稻生产的单位面积氮肥用量比世界平均水平高75%,而氮肥利用率仅为30%左右,比发达国家低15%~20%。有人计算过,如果到2030年中国要完成氮肥的农业供应量,目前所拥有的煤和火车都只能用于氮肥的生产和运输。而且,现--在中国农民种植的水稻的抗农药性越来越强。
科学家黎志康1998年在美国启动“全球水稻分子育种计划”,旨在利用基因技术,选育性状优良的水稻品种,为非洲、亚洲等不发达地区解决粮食安全问题。黎志康归国后,这一计划被列入948重大项目,由张启发主持,联合全国科研力量集体攻关。
2001年,中国科学家成功完成了世界上第一张籼稻全基因组物理图谱。随后,由日、美、中等10个国家和地区参与的国际水稻基因组测序计划,历时6年半后完成,水稻基因“天书”被中外科学家联手打开。
我国科学家独立建成了世界上最大的水稻基因组数据库,这是仅次于人类基因组数据库的第二大基因数据库,也是目前水稻基因研究工作中存储基因数据最全的数据库。
接下来的难点是,研究4万个基因中每个基因的功能,进而进行分子设计育种,有目的地开展基因重组,培育出高产、抗病的超级水稻。而这些正是“全球水稻分子育种计划”技术路线设计的初衷。
2005年,张启发提出“绿色超级稻”这个概念。开始有人建议叫“金色水稻”,但张启发认为绿色更好:“绿色可以给人最好的联想,比如环保、希望……”
2007年,美国科学院院刊介绍了张启发的“绿色超级稻”计划,文章介绍,张的基本目标是:在不断提高产量、改良品质的基础上,力争在水稻生产中基本不打农药,尽量少施化肥,并且节水抗旱。自此,“绿色超级稻”这种具有“节俭美德”的神奇水稻成了一个世界性名词。
科学家黎志康、张启发已经在培育“绿色超级稻”上有了进展、迈出了可喜的一步——2008年在世界上率先培育出节水抗旱稻“旱优3号”:每穗结粒110颗,亩产量能达到600公斤,高于上海水稻的平均亩产量。而且,它省钱又“早熟”。它成长快,全生育期仅106天,比普通水稻早收40余天,躲开了稻田病虫害高发期,用水基本只靠雨水,施肥用药次数仅为普通水稻田的1/3,每亩可节约近160元。它实行的是免耕直播,减少了大量人工费。另外,病虫害也相应减轻,人工插秧的同期水稻进行了8次病虫害防治,而免耕栽培的田块只进行了3次。 如今,这一品种水稻正在全国一些地区推广种植。
随着世界人口的不断增加,加之自然灾害、战争等原因,粮食越来越成了困扰各国政府的一个难题。愿“第一次绿色革命”、“第二次绿色革命”能根本解决这个难题!