上海市農業(yè)科學(xué)院農業(yè)生物基因中心羅利軍在地里查看節水抗旱稻情況。
今年8月高溫天,安徽省望江、懷遠、樅陽(yáng)等七個(gè)縣的稻田里一片碧綠,節水抗旱稻“旱優(yōu)73”又到了關(guān)鍵的孕穗期,這段時(shí)間也是天最熱、水稻生理需水量較高的時(shí)期。高溫、濕熱、淹水會(huì )促進(jìn)稻田甲烷排放。2019-2020年,上海市農業(yè)科學(xué)院的聯(lián)合研究團隊對七個(gè)縣的稻田溫室氣體排放監測發(fā)現,望江縣種植的節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(gè)縣的稻田碳排放均減少了90%以上。
近日,上海市農業(yè)生物基因中心科研團隊在國際權威學(xué)術(shù)期刊《分子植物》上發(fā)表了觀(guān)點(diǎn)文章《在碳中和下保障糧食安全的“藍色”革命:節水抗旱稻所展示的成功案例》,向世界提出水稻“藍色革命”觀(guān)點(diǎn),即通過(guò)創(chuàng )新培育節水抗旱稻,實(shí)現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(guò)度依賴(lài),大幅減少稻田溫室氣體排放,促進(jìn)水稻生產(chǎn)向“資源節約、環(huán)境友好”的綠色可持續方式轉型。
節水抗旱稻是稻田減排“最優(yōu)解”
水稻種植離不開(kāi)水,然而水層在滋養水稻的同時(shí),也把土壤和氧氣隔離開(kāi)來(lái),被水層覆蓋的土壤中會(huì )滋生大量厭氧菌,由此產(chǎn)生甲烷等溫室氣體。據上海市農業(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”。想要減少稻田“排氣”,就要減少土壤淹水的時(shí)間。
“旱優(yōu)73”進(jìn)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(cháng)周期中相對不那么需要水的時(shí)期,把水排干,讓土地能與空氣接觸。近年來(lái),隨著(zhù)智能設備的普及,歐洲一些農業(yè)學(xué)家開(kāi)始采取間歇性灌溉的方法,即監控地下水位,當地下水下降到一定程度時(shí)再進(jìn)行灌溉,讓水不蓄積在稻田里。但科學(xué)家很快發(fā)現,水稻能支撐的最長(cháng)“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。上海市農業(yè)科學(xué)院農業(yè)生物基因中心羅利軍團隊經(jīng)過(guò)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,“節水抗旱稻”這一術(shù)語(yǔ)通過(guò)行業(yè)認定并對外頒布,從此,節水抗旱稻成為一種新類(lèi)型的栽培稻。
“我們這個(gè)品種,只要保證在出苗、分蘗、孕穗灌漿三個(gè)階段灌溉三次‘跑馬水’,就能保證畝產(chǎn)600公斤以上。如果實(shí)在沒(méi)有灌溉條件,畝產(chǎn)也能達到200公斤左右?!绷_利軍說(shuō)。
因為節水抗旱稻無(wú)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業(yè)減排方案,申請歐盟“地平線(xiàn)2020”節能減排科研計劃,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(shuō):“在所有方案中,你們的方案是最簡(jiǎn)單,也是最適合大面積推廣的?!?/span>
可觀(guān)的減排收益為種糧提供新動(dòng)力
安徽蚌埠的淮礦農場(chǎng),歷史上并不是水稻種植區。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(shí)現了“三級跳”。
自2016年以來(lái),上海研發(fā)的節水抗旱稻的種植面積始終保持著(zhù)兩位數增長(cháng)。目前,節水抗旱稻年種植面積已超過(guò)300萬(wàn)畝,其中“旱優(yōu)73”(>200萬(wàn)畝)已成為長(cháng)三角地區種植面積最大的雜交稻品種。節水抗旱稻已經(jīng)在我國超過(guò)2/3的省市及20多個(gè)“一帶一路”沿線(xiàn)國家有了商業(yè)推廣或示范種植。
“旱優(yōu)73”進(jìn)入收獲期。沈湫莎攝
這些種植節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(wàn)畝節水抗旱稻。經(jīng)監測,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(wàn)噸,若將這一額度拿到碳交易市場(chǎng),價(jià)值約合100萬(wàn)美元。
按計劃,“十四五”期末,節水抗旱稻年種植面積有望突破1000萬(wàn)畝,這意味著(zhù)每年可減少稻田甲烷排放15.6萬(wàn)噸,折合二氧化碳當量約為440萬(wàn)噸。周勝說(shuō),如果能將這部分減少的稻田碳排放納入國際碳交易市場(chǎng),可使農民額外增收4400萬(wàn)美元。
讓中國的水養得起中國的稻
保障糧食安全與實(shí)現碳中和,是眼下全球關(guān)注的熱點(diǎn)。
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(méi)的節水抗旱稻在被淹10天后重又長(cháng)出新苗,并收獲稻谷,展現了其強大的耐淹和再生能力。它也被當地稻農親切地稱(chēng)為“稻堅強”。
節水抗旱稻與水稻在相同環(huán)境下做對比試驗,節水抗旱稻表現搶眼。
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,中國的水養不起中國的稻,“高產(chǎn)-大水大肥-高碳排放”的傳統水稻生產(chǎn)方式不可持續。圍繞這一矛盾,他帶領(lǐng)科研團隊聚焦陸稻節水抗旱特性,結合水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)特性,通過(guò)雜交育種創(chuàng )新,培育出了節水抗旱稻。
“雙碳時(shí)代”,羅利軍這一具有前瞻性的研究愈發(fā)凸顯出戰略?xún)r(jià)值。他說(shuō):“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(wèn)題;近20年來(lái),逐步興起的‘藍色革命’致力于解決農業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境,特別是農業(yè)生產(chǎn)與水資源間的矛盾,也是人類(lèi)應對氣候危機的積極自救?!?/span>
節水抗旱稻推動(dòng)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(guò)度依賴(lài),實(shí)現旱作生產(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:除注明外為市農科院提供
編輯:沈湫莎
責任編輯:任荃
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