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現(xiàn)代生物技術(shù)在粳稻育種與糧食產(chǎn)能 提升中的作用
2024/10/16 9:30:29

 

水稻是世界上重要的糧食作物,它養(yǎng)活了世界上一半以上的人口,我國有60%以上的人口以大米為主食。從考古和文獻(xiàn)的記載來看,水稻起源于中國,而后傳向世界各地。近代以來,我國水稻育種技術(shù)不斷突破,畝產(chǎn)由不足100公斤提升至800公斤,單產(chǎn)、總產(chǎn)均居世界第一。我國水稻有近萬年的人工栽培歷史,但真正意義上的育種只有100年左右時(shí)間。以占世界9%的耕地、6%的淡水資源,養(yǎng)活了世界近18%的人口,口糧自給率達(dá)100%,人均糧食占有量約480公斤,高于國際公認(rèn)的400公斤糧食安全線,依靠自身力量端牢了自己的飯碗,但糧食供求緊平衡的格局沒有改變,還存在結(jié)構(gòu)性矛盾和總量不足等問題。

目前,中國農(nóng)作物良種覆蓋率達(dá)96%以上,自主選育品種面積占比超過95%,水稻、小麥兩大口糧作物品種實(shí)現(xiàn)100%自給。種質(zhì)資源是新品種選育的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ),是保障種業(yè)安全的戰(zhàn)略性資源。種業(yè)基地是良種保供的“壓艙石”。隨著國家級種業(yè)基地布局不斷優(yōu)化,全國種源供給保障能力持續(xù)提升。

一、黑龍江粳稻種植面積全國第一

從我省看,我省糧食總產(chǎn)量、商品量、調(diào)出量連續(xù)多年穩(wěn)居全國第一,是國家最穩(wěn)固、最可靠、最堅(jiān)實(shí)的“大糧倉”,是最有基礎(chǔ)、最有實(shí)力、最有底氣率先建成農(nóng)業(yè)強(qiáng)省的省份。黑龍江省是我國重要的優(yōu)質(zhì)粳稻生產(chǎn)基地,從2011年開始穩(wěn)居全國第一產(chǎn)糧大省地位。黑龍江省真正成為了名副其實(shí)的大糧倉!品質(zhì)優(yōu)良:粳米品質(zhì)已達(dá)國標(biāo)二級;商品率高:是我國重要商品糧基地,75%外銷;口糧率高:98%以上為口糧。從近5年數(shù)據(jù)來看,我省粳稻種植面積年均占全國的12.5%以上,粳稻產(chǎn)量年均占全國水稻總產(chǎn)量的13.1%以上。

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

二、黑龍江發(fā)展粳稻產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略優(yōu)勢

(一)自然條件

1、生態(tài)條件優(yōu)越,土地肥沃、閑置時(shí)間長、環(huán)境污染較小;

2、日照時(shí)間長、光照充足,晝夜溫差大,有利于干物質(zhì)積累,增進(jìn)品質(zhì);

3、開花授精期溫度較高,灌漿結(jié)實(shí)期溫度適宜,有利于優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn);

4、水資源較豐沛,水質(zhì)優(yōu)良。

(二)綠色、有機(jī)水稻發(fā)展規(guī)模大

目前,在五常、慶安、樺川等20個(gè)縣(市、區(qū))示范推廣稻魚共作、稻鴨共作、稻蟹共作等“一水兩用,一地雙收,一季雙贏”稻田綜合種養(yǎng)技術(shù),建設(shè)核心示范區(qū)24個(gè),全省綠色、有機(jī)水稻種植面積3200萬畝以上。

(三)機(jī)械化水平高

以水稻全程機(jī)械化為重點(diǎn),機(jī)械插秧、機(jī)械擺栽、機(jī)插側(cè)深施肥、無人機(jī)航化和機(jī)械收獲技術(shù)加快普及,大幅度提高了水稻生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化水平。全省水稻機(jī)械種植程度99.32%;水稻機(jī)收程度98.8%

(四)農(nóng)業(yè)科技水平高

黑龍江省現(xiàn)有涉科研院校(所)130余家,成功創(chuàng)建佳木斯國家農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū),建有國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)5個(gè),全省農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率達(dá)69.8%、超過全國7.4個(gè)百分點(diǎn),農(nóng)業(yè)主推技術(shù)到位率保持在95%以上。

(五)水稻科技人員占比大

農(nóng)業(yè)科研人員4900余人,農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣人員1.3萬人,其中,從事水稻研究的科技人員占全省涉農(nóng)科技人員總數(shù)的1/6

三、當(dāng)前生產(chǎn)形勢與對策

中共中央政治局委員、國務(wù)院副總理劉國中202472日至4日到黑龍江調(diào)研秋糧生產(chǎn)和防汛準(zhǔn)備工作。 劉國中先后到哈爾濱市巴彥縣和綏化市北林區(qū)等地,走進(jìn)田間地頭、農(nóng)業(yè)示范區(qū)、農(nóng)民合作社等,實(shí)地察看水稻、玉米、大豆等秋糧長勢和土壤墑情,深入了解高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、土地托管、合作社經(jīng)營等情況,并通過視頻連線查看農(nóng)情、聽取農(nóng)業(yè)專家意見建議。劉國中強(qiáng)調(diào),秋糧產(chǎn)量占全年糧食產(chǎn)量的3/4,抓好秋糧生產(chǎn)對完成全年糧食生產(chǎn)目標(biāo)任務(wù)至關(guān)重要。要落實(shí)好支持秋糧生產(chǎn)各項(xiàng)政策,實(shí)施好各項(xiàng)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)舉措,為奪取秋糧豐收夯實(shí)基礎(chǔ)。

(一)應(yīng)對當(dāng)前極端天氣的主要技術(shù)措施

1、保持3厘米左右的淺水層對提高地溫和增加分蘗有利,也能提高土壤營養(yǎng)元素的有效性。對于長期深灌的田塊,尤其是秸稈還田的地塊,要適當(dāng)排水晾田,然后再淺水灌溉。

2、根據(jù)今年各地具體情況,曬田時(shí)間可適當(dāng)延遲3-5天。長期深灌的地塊,或葉片出現(xiàn)褐斑地塊,抓緊排水晾田,排出毒氣,控制無效分蘗,增加白根數(shù)量,防止水稻倒伏。同時(shí)要注意對根系缺氧造成的葉片發(fā)紅與葉瘟做好甄別;對于根系缺氧及時(shí)曬田即可,對于葉瘟除曬田外還要及時(shí)噴施防病藥劑。

3、分蘗末期看穗數(shù)情況,要適當(dāng)曬田3-5天,然后施穗肥來增加穗粒數(shù)。

在前期分蘗少,有效穗數(shù)不足的地塊,可以在曬田后,7月初左右施一次調(diào)節(jié)肥,來促進(jìn)穎花發(fā)育;在715號左右根據(jù)田間長勢,如果缺氮情況下再施一次穗肥,保證穗發(fā)育期間足夠營養(yǎng),促進(jìn)穗大粒多。

(二)根據(jù)葉色和葉齡來補(bǔ)充營養(yǎng)促生長

前期由于低溫肥效釋放較慢,氣溫升高后,肥效會快速釋放,因此不能盲目增施肥料,特別是氮肥,防止后期會出現(xiàn)倒伏和貪青晚熟。

氣溫上來以后對于葉色發(fā)黃的水稻可以通過再施少量分蘗肥來補(bǔ)充營養(yǎng),對于根系發(fā)育不好的地塊可以增施一些菌肥來調(diào)控。葉色正常但分蘗少的地塊可以噴施葉面肥補(bǔ)充營養(yǎng),促進(jìn)分蘗發(fā)生。

不同品種葉色不同,一定要注意區(qū)別葉色發(fā)黃是品種原因、缺氮原因還是穗分化生理原因?qū)е碌摹?/span>

(三)病蟲草害防治

1、病害防治方面,稻瘟病仍是第一大病害,同時(shí)也要注意紋枯病、稻曲病的預(yù)防。防治穗頸瘟應(yīng)在水稻破口期打第1次藥、齊穗期后再打1-2次藥;

同時(shí),今年紋枯病發(fā)生機(jī)率較大,要注意預(yù)防,在水稻分蘗末期防治一次,孕穗期封行前再防治一次;稻曲病應(yīng)在水稻破口前7-10天進(jìn)行預(yù)防。紋枯病第二次預(yù)防可結(jié)合防葉瘟一起進(jìn)行。

2、蟲害防治方面,應(yīng)注意在山區(qū)半山區(qū)及平原低溫冷涼地塊防止水稻負(fù)泥蟲危害發(fā)生,要田間噴施藥劑提前防治。

3、草害防治方面,要注意先促進(jìn)水稻生長后再除草。由于前期低溫,導(dǎo)致封閉除草效果差,今年田間雜草較多,雜草防治可在水稻生長量上來以后,通過莖葉噴霧來進(jìn)行防除。以稗草為主的地塊,可使用五氟磺草胺、三唑磺草酮、嘧啶肟草醚等藥劑;  以稗草、野慈姑為主的地塊,可使用嘧啶肟草醚、五氟磺草胺及相關(guān)復(fù)配產(chǎn)品;以莎草科及闊葉雜草為主的地塊,可在水稻分蘗末期使用2·滅草松;以野慈姑、澤瀉、雨久花等闊葉雜草為主地塊,可使用氯氟吡啶酯或滅草松+24氯等。

(四)抽穗后促早熟

水稻抽穗后,田間采用淺濕干交替灌溉。同時(shí)一定要注意觀察抽穗時(shí)間,黑龍江省南部和西部地區(qū)的安全抽穗期最晚為810號,北部和東部地區(qū)的安全抽穗期最晚為730號。若抽穗時(shí)間超過安全抽穗期,要通過噴施葉面肥等措施來促進(jìn)早熟。

四、寒地水稻種源創(chuàng)新回顧

(一)建國后黑龍江省水稻生產(chǎn)的發(fā)展

黑龍江省水稻生產(chǎn)的真正發(fā)展,還是在新中國成立以后,經(jīng)歷了大力發(fā)展期、生產(chǎn)徘徊期、快速發(fā)展期、高速發(fā)展期及提質(zhì)增效期5個(gè)階段,分析其發(fā)展過程,品種改良起到了關(guān)鍵性作用。

(二)品種選育情況

種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”,是推動水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心科技力量。截至20245月,我省育成水稻品種已突破1600個(gè),近4年年均審定品種數(shù)量近200個(gè),占品種總數(shù)的50%以上。

 

 

 

 

 

 

(三)寒地品種改良?xì)v史沿革與重要標(biāo)志

120世紀(jì)60年代年至本世紀(jì)初

品種布局,自主選育水稻品種推廣面積逐步擴(kuò)大,但以空育131為代表的的國外品種仍主導(dǎo)水稻生產(chǎn)。

育種技術(shù),主要以常規(guī)育種技術(shù)為主。

標(biāo)志性品種如東農(nóng)416、墾稻8號、綏粳3號等自育品種的選育為提高寒地水稻產(chǎn)量,特別是開發(fā)建三江地區(qū)做出重要貢獻(xiàn);其中綏粳3號審定當(dāng)年推廣442萬畝,創(chuàng)造了我省自育品種年種植面積超400萬畝的歷史記錄,占種植面積的22%

1、本世紀(jì)初至2014

品種布局,自主選育水稻品種逐步取代國外品種,主導(dǎo)水稻生產(chǎn);同時(shí)生產(chǎn)上對稻米品質(zhì)及綜合抗性提出更高要求。

育種技術(shù),以常規(guī)育種技術(shù)為主,花培育種、誘變育種等技術(shù)為輔,分子標(biāo)記輔助選擇育種等現(xiàn)代生物育種技術(shù)逐漸在寒地水稻育種中應(yīng)用。

標(biāo)志性品種如五優(yōu)稻4號:自主選育可媲美日本“越光”的水稻品種,獲得黑龍江省優(yōu)質(zhì)粳稻品種品評特等優(yōu)質(zhì)品種,連續(xù)獲得中國·黑龍江國際大米節(jié)品種品鑒金獎(jiǎng)。2020年以“龍粳31”為主體的寒地早粳稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗“龍粳”號新品種,被評選為國家“十三五”農(nóng)業(yè)科技十大標(biāo)志性成果。徹底取代了稱霸黑龍江省十余年的日本品種“空育131”,改變了國外品種主導(dǎo)寒地早粳稻區(qū)水稻生產(chǎn)的局面,解決了黑龍江水稻生產(chǎn)的種源“卡脖子”問題。

單倍體育種技術(shù)

作物品種改良主要得益于育種過程帶來的遺傳獲得。傳統(tǒng)育種技術(shù)受制于表型觀察準(zhǔn)確性和遺傳累贅效應(yīng)等影響,其育種目標(biāo)隨機(jī)且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,需要多個(gè)世代的自交才能獲得性狀穩(wěn)定的品種。因此,生產(chǎn)上迫切需要高效、快速、精準(zhǔn)改良作物性狀的技術(shù)來加速作物的育種進(jìn)程。單倍體誘導(dǎo)(haploid induction, HI)技術(shù)可在短時(shí)間內(nèi)將作物的基因型固定下來,該技術(shù)先后突破高效誘導(dǎo)、精準(zhǔn)鑒別和高效加倍三大關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié),已成為作物育種中的核心技術(shù)。

單倍體育種技術(shù)作為生物技術(shù)中最成熟的技術(shù)已廣泛應(yīng)用于作物育種中。我省從1973年開展水稻單倍體育種育種研究,多年來以龍粳31為代表的單倍體育種品種在提高花培效率、增加育成品種數(shù)量、取得效益方面均成就巨大。其中龍粳31,是全國年種植面積最大粳稻品種,也成為近20年全國第一大水稻品種。連續(xù)10年平均種植超過1000萬畝,年最大種植面積1692.3萬畝,“龍粳31”累計(jì)推廣應(yīng)用面積達(dá)1.57億畝,創(chuàng)我國粳稻年種植面積歷史紀(jì)錄。

22014年至今

品種布局,自主自育品種大面積應(yīng)用,水稻品種自給率達(dá)100%

育種技術(shù),利用分子標(biāo)記輔助選擇育種、分子設(shè)計(jì)育種與常規(guī)育種技術(shù)相結(jié)合,逐漸形成具有寒地特色的水稻育種技術(shù)體系。

標(biāo)志性品種,這一時(shí)期我省水稻生產(chǎn)由“吃得飽”向“吃得好”發(fā)生重大轉(zhuǎn)變,突破性品種綏粳18、龍稻18、松粳28產(chǎn)生重要的行業(yè)影響。綏粳1820172018年我國單年推廣面積最大,是目前我國推廣面積最大的香稻品種。龍稻18:我省首個(gè)國家一級米品種。首屆全國優(yōu)質(zhì)稻(粳稻)品種食味品質(zhì)鑒評金獎(jiǎng)。2018年獲第二屆中日粳稻優(yōu)良食味品評特優(yōu)獎(jiǎng)。松粳28:我省第二個(gè)國家一級米品種。獲得中國·黑龍江國際大米節(jié)品種品鑒銀獎(jiǎng)。

(三)骨干親本的更替

骨干親本的應(yīng)用為寒地粳稻育種提供了重要的遺傳資源,隨著寒地水稻自主創(chuàng)新成果不斷應(yīng)用于育種實(shí)踐,以國外品種為親本來源育成品種占比逐漸降低較低,2014年至今僅為15.0%左右,標(biāo)志著自主創(chuàng)新資源,在科研、生產(chǎn)中起到絕對主導(dǎo)地位。

 

 

時(shí)期

上世紀(jì)60年代年至本世紀(jì)初

本世紀(jì)初至2014

2014年至今

主要

骨干

親本

國外

蝦夷、藤系138、松前

空育131、上育397

空育131

省內(nèi)

合江20

綏粳3號、墾稻8號、

五優(yōu)稻1號、龍粳10

五優(yōu)稻1號、五優(yōu)稻4號、綏粳4號、綏粳3號、綏粳18、龍粳21、龍粳31、東農(nóng)423

松粳12、松98-131、墾稻10、墾稻12

截至2023年,五優(yōu)稻1號育種或衍生的水稻品種已達(dá)180余個(gè);綏粳4號育種或衍生的水稻品種已近170個(gè);龍粳31育種或衍生的水稻品種已達(dá)100余個(gè)。“十三五”期間我省累計(jì)審定水稻品種282個(gè),其中黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成品種占總數(shù)的45.3%,品種推廣面積占全省總面積的80%以上。龍粳31、綏粳18、綏粳27、綏粳28等多個(gè)品種入選全國常規(guī)稻10大品種。

五、寒地水稻產(chǎn)業(yè)振興的展望

2022年黑龍江稻谷產(chǎn)量達(dá)到2718萬噸,位居全國首位。10年間在保障單產(chǎn)穩(wěn)中求進(jìn)的同時(shí),我省稻米品質(zhì)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步飛躍。 新審定品種全部達(dá)到國家二級米標(biāo)準(zhǔn),松粳28、松粳60、東富110、綏粳306、綏粳309、齊粳10、龍粳1624、龍粳57等品種相繼實(shí)現(xiàn)品質(zhì)較大突破。龍江好大米成為我省的一張亮麗名片。

我省品種常年入選全國常規(guī)稻十大品種,且年均占比40%以上。龍粳31為全國第一大粳稻品種,其最大年種植面積1692.3萬畝。綏粳18、龍粳57分別為目前我國推廣面積最大的香稻、糯稻品種品種,龍粳57,20182023年累計(jì)推廣800萬畝以上。建立優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗逆等多性狀聚合的綜合育種模塊,高效利用優(yōu)異新種質(zhì)、新基因,突破寒地粳稻多性狀協(xié)同改良難、聚合難的技術(shù)瓶頸,提高育種選擇效率,推動技術(shù)提檔升級。

近年全省推行“三減”綠色行動為發(fā)展綠色食品產(chǎn)業(yè)體系奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),建設(shè)全國最大優(yōu)質(zhì)安全綠色(有機(jī))農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地生態(tài)區(qū)位好、環(huán)境容量大。寒地黑土的品牌效應(yīng)逐漸顯現(xiàn),良好的生態(tài)環(huán)境正在轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展優(yōu)勢,成為黑龍江的重要優(yōu)勢。

(一)強(qiáng)化品牌宣傳推介

積極宣傳龍江稻米文化、稻作故事,集中展示宣傳以大米為主的優(yōu)質(zhì)特色農(nóng)產(chǎn)品,提升龍江大米品牌知名度、美譽(yù)度。合理規(guī)劃品牌布局。支持企業(yè)建立地方品牌,加快發(fā)展“龍頭企業(yè)+品牌+基地”生產(chǎn)模式,形成我省稻米新的品牌效應(yīng)。推動龍江稻米下江南。組織企業(yè)參加各類稻米展銷會,建立戰(zhàn)略合作,擴(kuò)大龍江名優(yōu)大米品牌受眾群體,提升品牌效益,實(shí)現(xiàn)了龍江大米的持續(xù)大量輸出。2018年開始舉辦的黑龍江國際大米節(jié)影響力越來越大,對黑龍江省優(yōu)質(zhì)稻米品牌建設(shè)起到了巨大的推動作用,但提到黑龍江大米首先想到的還是五常大米,對其他品牌認(rèn)知度并不高。加大其區(qū)域品牌進(jìn)行推廣宣傳,使其實(shí)現(xiàn)由“賣稻谷”向“賣大米”的轉(zhuǎn)變。 

 

 

 

 

2023黑龍江省品牌價(jià)值評價(jià)信息發(fā)布地理標(biāo)志(區(qū)域)品牌

排名

地理標(biāo)志

強(qiáng)度

價(jià)值(億元)

1

五常大米

930

713.10

2

慶安大米

893

280.99

3

方正大米

745

226.75

4

通河大米

725

193.67

5

延壽大米

860

185.38

6

泰來大米

836

98.38

7

九三大豆

879

60.44

8

響水大米

877

43.88

9

綏化鮮食玉米

798

39.31

10

蘭西民豬

830

28.98

(二)當(dāng)前寒地粳稻產(chǎn)業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)

1、育種資源匱乏,骨干親本少,育種手段單一,突破性品種選育難;

2、水稻產(chǎn)量潛力釋放不足、水稻高產(chǎn)栽培和地力保育協(xié)同性差;

3、耕種管收關(guān)鍵環(huán)節(jié)智能裝備融合度低;

4、稻谷精深加工技術(shù)落后、稻谷加工副產(chǎn)物浪費(fèi)嚴(yán)重;

5、粳稻生產(chǎn)數(shù)據(jù)獲取能力較弱、覆蓋率低,智能管理技術(shù)落后,社會化服務(wù)供需對接不暢、生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)服務(wù)覆蓋面窄;

6、品牌建設(shè)仍需進(jìn)一步加強(qiáng);

7、人才隊(duì)伍建設(shè)仍需持續(xù)推進(jìn)。

(三)加強(qiáng)科企合作

科研院所和高校業(yè)務(wù)水平高、科研能力強(qiáng),一直以來是黑龍江水稻育種的主力軍,但缺少熟悉市場和推廣的專業(yè)人員,而這恰恰是種子企業(yè)所擅長的,育種單位要和企業(yè)緊密合作,形成合力,充分利用現(xiàn)代基因工程技術(shù)和分子生物學(xué)與傳統(tǒng)的雜交育種相結(jié)合,定向選育。通過分子設(shè)計(jì)育種將多個(gè)水稻重要有利農(nóng)藝性狀關(guān)鍵基因定向高效聚合,定向選育優(yōu)良后代,從而加快選育綠色、抗病、安全、優(yōu)質(zhì)水稻新品種。選育和推廣市場認(rèn)知度高的優(yōu)質(zhì)品種。

(四)加強(qiáng)對國外水稻種源的收集利用

雖然我國農(nóng)業(yè)科技整體水平處于世界第一方陣,在發(fā)展中國家居于領(lǐng)先地位,與發(fā)達(dá)國家差距在逐漸縮小。10%領(lǐng)跑,39%并跑,51%跟跑。但目前我國原創(chuàng)性、前瞻性、引領(lǐng)性科技創(chuàng)新依舊缺乏。我國稻種資源保有量居世界第二,但80%為國內(nèi)資源,來源分布不平衡,遺傳多樣性狹窄。一粒種子是集體智慧的結(jié)晶,更背負(fù)著國家糧食安全的重任。水稻總產(chǎn)量的增加,主要依靠源源不斷的種質(zhì)資源創(chuàng)新。近些年,我省粳稻單產(chǎn)的提升逐漸進(jìn)入“瓶頸期”。問題表現(xiàn)在:品種井噴但同質(zhì)化嚴(yán)重、種源精準(zhǔn)鑒定評價(jià)不足、生物育種關(guān)鍵技術(shù)的突破應(yīng)用與發(fā)達(dá)國家存在較大差距等。

 

(作者系市老科協(xié)常務(wù)理事,水稻所原副所長、研究員,“佳木斯市優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”;“佳木斯市第八批有突出貢獻(xiàn)的專業(yè)技術(shù)人才。”)