节水抗旱稻引领水稻蓝色革命推动绿色发展取得重大进展

■ 张莉侠

节水抗旱稻是上海市农业生物基因中心首席科学家、“节水抗旱稻之父”罗利军和团队研发的创新科研成果，该品种既具有水稻的高产优质特性，又具有旱稻的节水抗旱特性，是一种新的水稻品种类型，具有省工、省时、节水抗旱等突出优点，改变了传统的以移栽为主的水稻种植方式。选育节水抗旱稻新品种31个，在生产上可节水30%、节肥30%、减少甲烷排放80%以上。罗利军带领团队主持完成的“水稻抗旱基因资源挖掘与节水抗旱稻创制”项目获2013年度国家技术发明奖二等奖。八年后，罗利军团队又牵头完成的“水稻遗传资源的创制保护与研究利用”项目获得2020年度国家科技进步奖一等奖，这是自国家科技奖设立以来上海首次获得农业领域的一等奖。以节水抗旱稻品种为核心的稻田绿色生产技术，是上海原创、面向全国乃至国际市场的新型可持续发展稻作模式。作为“资源节约型、环境友好型”水稻新品种，节水抗旱稻的大面积推广种植将有望缓解我国粮食供给与资源节约的矛盾，不仅将为国家的粮食安全提供重要保障，还将有助于提高我国资源的利用效率，对我国农业面源污染的控制和生态环境的改善具有重要意义。

一、品种创新和传统水稻种植方式的颠覆

（一）种质的创新与突破

上海市农业生物基因中心在理论与品种选育两方面进行了长期的研究，已取得了重要的进展。育种以当前水稻生产上大面积推广应用的品种为基础，导入陆（旱）稻的节水抗旱特性，培育出既高产优质又节水抗旱的节水抗旱稻，至今共计审定17个相关品种，包括籼型常规节水抗旱稻、粳型常规节水抗旱稻、籼型杂交节水抗旱稻和粳型杂交节水抗旱稻4个系列，避免了所谓高产水稻口感差的“通病”。“旱优73”米质达到国家二级优质米标准，在2019年第二届全国优质稻品种食味品质鉴评（籼稻）中获得金奖。全国各地的节水抗旱稻在水田、旱地、丘陵坡地都获得了较好的亩产和品质，节水节肥降本增效的效果显著。

（二）传统种植模式的颠覆

当下农业发展目标已从传统的单纯追求产量向追求品质方向转变和发展，传统水稻育种无论是在节水、抗旱、优质等方面都无法满足现有需求。另外，因传统水稻需要大量的化肥投入方能实现高产，但大肥大水的灌溉方式也会导致病虫害增加趋势明显，农药使用次数和总量都在不断增加，直接导致了土壤重金属残留增多、水体富营养化以及水质变差的恶性循环。早在20多年前，作为淡水资源匮乏的国家，中国的水养不起中国的稻，“高产-大水大肥-高碳排放”的传统水稻生产方式不可持续。围绕这一矛盾，上海市农业生物基因中心罗利军研究员带领科研团队聚焦陆稻节水抗旱特性，结合水稻优质高产特性，通过杂交育种创新，培育出了节水抗旱稻。节水抗旱稻以节水、抗旱、优质、高效的特点为基础,引领轻简化栽培发展方向。在播种上，提供了旱直播(机条播和撒播)、水直播和机插秧等多种播种方式，水稻直播旱管的栽培方式具有节约成本、管理简单、生态环保的特点，不仅在生产流程上减少大量田间管理的人工成本，而且相对于水田，半干旱管理的节水抗旱稻各个生产流程更适宜机械化推广。

二、节水抗旱稻——发展绿色农业的典范

（一）促进产业结构调整

节水抗旱稻具有省工节水耐高温干旱等突出优点，可以减少对水分的过度需求，改变了传统的以移栽为主的水稻种植方式。安徽蚌埠市旱地面积大，过去种植的旱稻生育期长、产量低、米质差，但以“旱优3015”为代表的节水抗旱稻品种，普遍表现优异，株高偏矮、生育期短、抗倒、抗病、产量高，成了目前沿淮地区的理想选择。近几年，浙江在山区和半山区的新垦耕地、山坡旱地、朝天地、旱地改水田等类型地块积极引进种植节水抗旱稻，提升了浙江口粮自给率，未来还会继续扩大种植面积。产粮大省黑龙江常年种植水稻面积超过2300万亩，水资源紧缺是黑龙江水稻产业发展最需要解决的瓶颈之一，地下水消耗严重。另外，黑龙江还有上亿亩玉米和6000万亩大豆，但轮作作物的选择少，节水抗旱稻的推广有助于调整当地的种植结构。自2010年以来，节水抗旱稻从上海走向全国，在多个省份的种植面积已经超过300万亩，同时已经走出国门，并已推广到“一带一路”国家，在东南亚、非洲等10多个国家开始试种。

（二）改变传统水稻种植方式

当下农业发展目标已从传统的单纯追求产量转变为追求效益。节水抗旱稻可以减少对水分的过度需求，可实现旱直播，整个生长周期不需淹水，不仅减少化肥农药的施用，大幅减少碳排放和农业面源污染，而且有利于机械化种植，解决了农村用工荒的难题。安徽省蚌埠市郊曹集镇雨荷农场，通过机械化种植节水抗旱稻，每台机器可同时完成整地、播种、施肥、覆土、喷药所有耕种农事环节工作，一千多亩的农场，通过3台改装后的播种机器三天就可完成全部播种任务。传统水稻育苗移栽方式，人工需求量大，仅仅移栽环节，按一百人计算也要10天方能完成，另外耕地、施肥、喷药还需要大量的人工。通过新型栽培类型的节水抗旱稻与播种机械的结合，解决了用工难、宜播期用工紧张的突出矛盾，能够适应土地流转发展和适度规模经营的需要。

（三）助力脱贫攻坚

节水抗旱稻不仅具有水稻高产优质特性，又具有节水、抗旱、节肥、轻简、高产、质优、环保等优点为一体的特点。针对不同稻作区域，已开发出水直播旱管、旱直播旱管、覆膜旱直播旱管、麦套稻免耕直播模式、“免耕旱直播＋微喷灌”等新型栽培技术，长期以来育秧插秧、稻田淹灌的水稻生产方式有望得到大大简化。目前节水抗旱稻已选育出籼型、粳型、杂交和常规4大系列17个品种，在我国超过2/3的省市种植。节水抗旱稻中“旱优73”这个主栽品种，推广面积已超过200万亩，成为长三角种植面积最大的杂交稻品种。该品种根系发达，水肥利用率高，东至上海、西到四川，南到海南、北到山东，海拔不超过1300米均可种植。具有很强的适用性，在各地脱贫攻坚中发挥了较大的作用。

（四）促进农民增收

节水抗旱稻的种植在一定程度上能减少人工成本的投入和化肥农药的使用，并且产量有保障，可以有效节约农户种植成本，促进农民增收。如果湖南40万公顷的缺水、受干旱威胁的耕地都种植节水抗旱稻，按单产7500 kg/hm2、每公顷增收600元计算，可增加农民收入2.4亿元，增产稻谷300万吨，还能大幅度地减少面源污染和碳排放，经济、社会和生态效益显著。节水抗旱稻不仅可像小麦一样“旱直播旱管”，也可“水直播旱管”，所以在低洼易涝地、山坡地、滩涂地等灌溉条件、土地条件复杂的地区，种植节水抗旱稻也能为农民带来增收。正常年景，节水抗旱稻在节水50%的情况下，亩产达到700-750公斤，极大地激发了我国超级稻的高产潜力。安徽、河南、湖北、江西4省20多个县市296个节水抗旱稻示范点多年来监测显示，与传统水稻相比，节水抗旱稻每亩净收入增加151元以上。

（五）实现环境友好资源节约

当前，保障粮食安全与实现碳中和，是全球关注的热点。而千百年来按照传统模式耕种的水稻，单位面积内排放的温室气体是小麦、玉米等旱作粮食作物的4倍以上，水稻生产难免形成“高产－大水大肥－高碳排放”的恶性循环。节水抗旱稻与传统水稻相比，淹水时间显著减少，因此能够大幅降低稻田甲烷排放量。旱管种植节水抗旱稻的减排效果更加明显，经过对安徽大规模推广现场的实测和模型计算，旱管种植节水抗旱稻在保障产量稳定的同时，比常规淹水稻田减少甲烷排放95%以上，同时氮素流失减少60%，大幅降低了稻田的温室气体排放强度和面源污染负荷，具有显著的生态环境效益。调查显示，节水抗旱稻在高产田，如水稻一般水种旱管，可节水50%、节肥30%以上，亩产750公斤；在中低产田，可像小麦一样旱种旱管，只要保证在出苗、分蘖、孕穗灌浆三个阶段灌溉三次“跑马水”，亩产600公斤；即便是“望天田”，亩产也能达到400公斤。

三、节水抗旱稻发展未来可期

（一）政产学研一体化推进

过去20年，特别是近10年来，包括上海市农业生物基因中心科研团队在内的政产学研在国内发起了水稻“蓝色革命”。在政府工作层面，农业农村部把“旱优73”纳入2022年粮油生产主导品种，并主推节水抗旱稻旱直播节水栽培技术；在品种研发层面，已经向市场推广了60多个成熟品种，形成了500多个节水抗旱品系；在应用推广层面，有上海天谷生物科技有限公司、安徽丰大种业股份有限公司这样专营节水抗旱稻种子的种业企业。在长江中下游地区、西南华南等地种植面积接近300万亩，孟加拉国等东南亚国家以及博茨瓦纳等非洲国家也积极种植中国的节水抗旱稻。自2016年以来，节水抗旱稻的种植面积始终保持着两位数增长。目前，节水抗旱稻年种植面积已超过300万亩，其中“旱优73”已成为长三角地区种植面积最大的杂交稻品种。节水抗旱稻已经在我国超过2/3的省市及20多个“一带一路”沿线国家有了商业推广或示范种植。

为了进一步缩短新品种的市场转化进程，近几年，上海市农业生物基因中心与安徽丰大集团联合成立节水抗旱稻研究院，建立商业化育种体系，探索解决种业科研和市场需求“两张皮”问题，共同推进节水抗旱稻事业发展。上海已建立了节水抗旱稻科技成果的转化和产业化平台，并联合全国18家种业研发、生产、销售单位和配套企业组建“节水抗旱稻产业联盟”，加强技术集成配套和节水抗旱稻示范推广网络建设，建立和不断完善节水抗旱稻技术服务体系，探索形成了节水抗旱稻旱种旱管、水种旱管、机械旱条播等多种轻简化种植模式和“果树+稻”“蔬菜+稻”等复合种植模式。

（二）未来发展前景广阔

节水抗旱稻推动了我国水稻生产的“蓝色”变革，从种质创新的角度，培育出“资源节约、环境友好”的栽培稻新类型，使水稻生产摆脱了对水的过度依赖，实现旱作生产，大幅减少了稻田温室气体排放，是一次在农业“碳中和”目标下保障粮食产量的成功尝试，在实际生产中开拓出一条既能保障粮食安全，又能实现水稻生产“碳中和”的“两全道路”。2022年5月，罗利军提出节水抗旱稻“1522”新发展目标，即新增节水抗旱稻种植面积1亿亩，增产稻谷500亿公斤，减少200亿吨水稻生产用水，减少200亿公斤碳排放的目标。“十四五”期末，节水抗旱稻年种植面积有望突破1000万亩，这意味着每年可减少稻田甲烷排放15.6万吨，折合二氧化碳当量约为440万吨，如果能将这部分减少的稻田碳排放纳入国际碳交易市场，可使农民额外增收4400万美元。我国现有2亿－3亿亩沙丘、盐碱地及南方山区的旱地，如能开发一定面积种植节水抗旱稻，可年增产250亿公斤以上；在10亿－15亿亩的旱地内，特别是低洼易涝旱地，如能间种或套种一部分节水抗旱稻，可年增产上百亿公斤。而对于正在开展农业产业结构调整、大力推进“旱改水”的地区，节水抗旱稻更是较为理想的选择。