爱游戏登陆.走入非洲的节水抗旱稻为啥能打？节水40%、减少甲烷

　　面对急剧变化的全球气候，粮食安全问题受到广泛关注。在刚刚结束的COP28上，134个国家便签署了《关于韧性粮食体系、可持续农业及气候行动的阿联酋宣言》，在应对气候变化的同时支持粮食安全。

　　其中，提供了全球近50%人口食物来源的水稻，作为我国乃至世界上最重要的粮食作物之一，其在气候变化背景下面临的危机不容忽视。

　　而应对气候变化主要涉及两方面工作，一方面是减缓，一方面是适应。刘灶长和他的团队一直致力于研发与推广节水抗旱稻，以应对气候变化的挑战，以下是刘灶长的分享。

　　水稻作为人类赖以生存的主要粮食作物，养活了全球一半以上人口，是发展中国家，特别是比较贫穷落后国家的主要粮食。

　　水稻起源中心位于中国、缅甸、印度等交界区域，最早从野生稻演化发展的是籼稻亚种，后来人们在高纬度或低纬度高海拔山区生产活动，籼稻进一步演变成短圆粒型的粳稻亚种。

　　世界上90%的水稻产区在东北亚、东亚、东南亚、或者南亚等区域。这些年来非洲经济逐渐发展，膳食习惯和粮食消费结构发生了变化，表现为大米消费量逐渐增多，非洲的水稻种植区域也有扩大趋势。

　　栽培稻分为亚洲栽培稻、非洲栽培稻两个栽培种。非洲栽培稻在商品水稻品种中份额非常小，几乎可以忽略不计。亚洲栽培稻产区很多，而且水稻产区的水稻基本也是来自于亚洲栽培稻种，来自非洲栽培稻的量极少。亚洲栽培稻有籼稻和粳稻两个亚种，进一步分化出了水稻和陆稻变种或称为生态型。

　　水稻生活在沼泽低洼地区，目前东南亚主要水稻产区都是这一类型。陆稻在东南亚山间旱地丘陵分布，包括梯田，有非常好的适应性，耐旱性，但是产量低，而且稻米品质比较差。

　　1950年代是高秆品种，随着水稻绿色的发展，60年代矮秆品种出现并代替了高秆品种，80年代杂交稻品种出现，1990年之后提出了超级稻品种的概念。

　　从高秆到矮秆，到杂交稻，超级稻，随着每一次品种的更替，水稻产量水平大幅度提高。现代稻作产业当中的物质消耗，特别是水资源和肥料的消耗比较高，但肥料利用效果却依然非常低。

　　各种除草剂、农药等的投入，使得水稻生产成本增加的同时对环境造成影响，最显著的是面源污染问题。

　　超高产品种的推广需要大量灌溉和肥料投入。施肥少，水稻长不起来，就很难体现这个品种的高产性能。但是肥料三要素氮磷钾的利用效率却比较低，平均有2/3的养分无法得到利用。

　　情况好的话，这些养分能保留在土壤当中；不好的话就随着降雨或土壤渗透等流失到环境里，这就是施肥过量及利用率低导致周围的水体富营养化。氮磷的排放导致蓝藻泛滥，水质下降，这就是农业生产中容易造成的一种污染现象，所谓面源污染。

　　还有一个问题是温室气体的排放，特别是甲烷。土壤当中有机质伴随着稻草、秸秆的还田，在高温厌氧的条件下产生甲烷并排放到大气中。甲烷产生的温室效应，比二氧化碳高25倍以上。IPCC 1996的报告，说稻田甲烷排放占人类活动甲烷排放的5-20%之间，因地因气候等因素而变化。

　　同时，由于气候变化，水稻生产过程中也常遭遇干旱缺水的危害，像播种时期以及分蘖期、成熟期，如果遭遇干旱，都会使水稻减产。

　　面对这样的问题，我们一方面要生产足够的粮食，增加粮食产出、满足不断增长的社会需要；另一方面要应对气候变化，保护环境，让水稻生产能够长期、有效、持久发展，这的确是个挑战。

　　2003年我们中心的首席科学家罗利军研究员带领团队开始培育节水抗旱稻。简单来说，节水抗旱稻是属于水稻和旱稻的中间类型，左边是水稻，右边是旱稻，山坡旱地上生产，靠降雨来满足水分需要。

　　在土壤湿润的状态下，节水抗旱稻产量和普通杂交水稻水平相当。另外由于其耐旱性的特点，在旱地或者在土壤略有起伏、不平整的旱地也能种植。

　　耐旱性的特点让这一品质具有广泛的适应性，栽培过程当中这种类型的水稻品种对于养分特别是肥料的耐受性不那么强，它不需要那么多养分，氮肥、尿素等化学施肥量只有普通水稻2/3的水平，也就说省肥近3成。

　　从上世纪80年代普及杂交水稻以后，产量较长一段时间增长不明显，基本停滞，后来提出要更高产的育种目标，逐渐提出并培育出超级稻这一品种类型。但是超级稻实际上是高产竞赛的结果，在雨水不充分的气候条件下难以实现超高产的目标。

　　绿色超级稻是当时中国农科院黎志康老师及华中农大张启发院士联合我们团队等各方共同参与培育并提出的概念。它与超级稻的产量水平相当，但减少了对水分的需求和依赖，减少对化学肥料的用量，提高水肥的利用效率，同时抗病、抗虫，对氮磷等的利用效率得到增强。

　　目前，国内节水抗旱稻的推广比较成功，每年种植面积差不多200到300万亩。通过近20年的育种努力，目前培育的节水抗旱稻，有籼型、粳型的节水抗旱稻。也有常规品种和杂交品种；粳稻型节水抗旱稻也有常规品种和杂交品种，为种植提供了便利，实现了更高产的目标。

　　一、水分利用。种植节水抗旱稻，即使田间没有水的情况下也不需要经常额外灌水，只要保持土壤湿润即可。常规水稻生产用水占农业总用水量的70%，农业用水占总用水的70%，水稻生产消耗国民经济用水量的近50%。通过我们示范以及研究结果来看，节水抗旱稻可达到节水40%以上，甲烷排放减少70%以上。土壤中多余养分没有被当季水稻吸收的话，不会轻易排放到周边水体当中，减少面源污染。

　　二、肥料利用效率。节水抗旱稻目前对肥料不是很敏感，施肥量与普通水稻相比节省约30%，和日本的水稻生产当中的氮肥或者化学肥料使用水平相当。

　　四、低碳排放。它不仅能够应对气候变化带来的降雨不规则或者降雨减少等不利于农业生产的气候条件，在生产过程当中，这一品种的栽培，使得田间的温室气体特别是甲烷的排放大大减少，对减排有重要贡献，而像二氧化碳、氧化亚氮的排放量和普通水稻的水平相当。

　　除此之外，相信大家还很关心水稻口感。传统概念上旱稻口感不好，米饭比较坚硬、比较分散，没有嚼劲。口感作为育种目标进行改良以后，这些问题都可以得到很好的解决。

　　比如说WDR 73这个节水抗旱稻品种的大米，通过杂交手段把耐旱基因通过导入水稻当中之后，口感和大多数市面上的水稻相比来说更好，有一定黏性，支链淀粉多，大米就比较松软。对于大多数稻米消费者来说，偏向于有点嚼劲，有点黏性，水煮久了不会烂的米质。

　　我们在育种过程当中要作为目标来进行改良，如果不改良的话可能会口感不太好。非洲的大米饮食习惯不太一样，他们主要做炒饭，吃硬质大米更符合他们的饮食习惯，但是我们根本吃不下去，米质还是靠育种目标。

　　目前节水抗旱稻已经遍布水稻生产的三个主要地理区域，华东华中水稻产区，包括长江中下游和淮河流域盆地，西南稻区以及北方稻区。粳稻的种植区域，在北方包括新疆，也开始示范种植粳稻类型的节水抗旱稻。

　　国内应用归纳起来，正常水稻种植区域可以进行水田直播节水抗旱稻，直播后20天以后幼苗群体已经起来了，有些地方可能生长比较稀疏，但是通过施肥管理、后期群体自我调节，可以实现较高产量。

　　安徽淮河流域可以进行旱直播，小麦收之后复种节水抗旱稻，麦稻一年两熟、多熟种植，提高粮食产量，既有夏粮也有秋粮。这是在东北的稻区，利用旱直播的方式种植节水抗旱稻比较典型的方式。

　　还有个重要应用场景是南方的山改田或者叫新改田。南方有些地方耕地占比非常低，特别是随着经济发展，随着工业建设用地的增多，希望能够将山坡地和低丘陵进行转化，开垦成类似梯田式的耕地，这种现象在浙江、湖南、广西这些地方比较多。像浙江义乌、金华等地开垦的标准梯田，改造成本也比较高，1亩成本得十几万，甚至要20万，在经济比较发达的地方，的确可以进行这样的实践。虽然短期的投入高，从长远利益来看是可行的，这样的山改地首选的先锋作物就是节水抗旱稻。在坡地进行直播种植，产量也很好，基本每亩可达400公斤，好的线公斤。图片就是节水抗旱稻在新改田的广泛应用。这是节水抗旱稻在山区陡坡地的应用情况，比如贵州，从照片中可以看到坡度都很陡。

　　为了贯彻落实“一带一路”，我们还带着节水抗旱稻走入非洲。非洲大多数地方海拔在1000米以上，我们在高海拔的地方也进行了模拟栽培试种，在贵州的种植情况是，有得天独厚的气候条件与土壤条件，产量会增高。

　　农业发展是国家“一带一路”倡议的重要组成部分，从上世纪70年始，各个地方都有开展援非的工作。以前的援非主要是“输血”，把中国的水稻推广到非洲去。70年代一直到现在，中非农业合作领域越来越注重农业高科技的投入，比如说农业示范区的建设，包括种植业、养殖业在内的示范区建设。

　　农业示范区建设，简单来说就是划拨一定的土地，比如100亩的范围建设示范园区或者是建设类似农业研究所这样性质的机构，中国派专家到现场，帮非洲培训农业专业技术人才。但在实践过程中，示范区的建设作用仍有限，对于非洲国家来说他们更容易感受到工业项目、基础设施建设等项目带来的直观影响，但是对于广大农民来说感受不到示范区给他们带来的作用。2016年伴随中国企业走进非洲的科技活动，我们开始探索并推荐推广节水抗旱稻这项工作，想看看节水抗旱稻能不能帮助解决非洲的粮食问题。

　　非洲粮食生产和供给的首要特点是是基本靠进口。非洲稻米消费虽然在增长，但很多地方没有稻米生产，比如说南非博茨瓦纳的稻米消费在增加，但都是从东南亚、美洲进口大米，给经济带来负担。很多发展中国家都在担心自己的粮食安全问题，一旦国际上货源受到影响或者卡断的话，粮食进口就会受到影响。

　　第二个特点是水田很少，但后备耕地资源非常充分。虽然在很多人印象当中，非洲大地是非常干旱、炎热的地方，但这其实主要是在北非的区域，中东非还是有非常好的土地资源，有一定的坡度，阳光充足、雨水充沛，粮食生产潜力非常大。

　　面对这些情况，可能的解决方案一是学习亚洲水稻种植经验，开发高产稻田。但是成本投入非常高，浙江现在山改田的成本是10万-20万/亩。如果在非洲，哪怕成本减半，对非洲国家目前也是非常大的经济负担，而且收入也比较慢。

　　二是短期内扩大粮食种植面积，在田地不平整的情况下，在自然降雨的条件下种植水稻，这是更加实际、更加可行的途径，但这种解决方案的问题是缺少适合这种条件的优良品种。

　　肯尼亚在水稻种植上比较好，欧洲以及印度殖民商人把亚洲水稻带过去，开发了一部分水田，但是面积非常少，现在只有2万公顷。未来为了满足粮食生产的目标，实现粮食自给自足，需要扩大到100-200万公顷的水稻种植面积。

　　如果要扩大到这么大的面积，最好的方法是雨养条件下种植，在目前有自然坡地的情况下，在旱地上开展水稻种植。肯尼亚、中东非这类地方加入了湿地保护公约，低洼地方也要保持湿地，淹水种植蚊虫特别多；旱种解决了蚊虫的问题，减少了对当地居民的健康威胁。

　　下图是我们在乌干达芦苇罗节水抗旱稻的种植农场。这个水稻农场有个特点是土壤非常好，土地比较平坦，但是土壤铝毒特别厉害，淹水的情况下毒害作用更强，导致水稻生产过程当中秧苗插下去以后不分蘖，会坐蔸。

　　在这种情况下，最好是让它周围的水排掉，所以在旱作的状态下，能够解决水稻的健康问题，让产量有更大的提升。该农场自2019年开始一直在种植节水抗旱稻，有育秧，也有直播栽培，每年有很多的稻谷产出，一年可以种2季。除了芦苇罗的农场以外，在非洲最大的淡水湖泊维多利亚湖边上也有大面积种植。

　　这里我分享一个小农户种植节水抗旱稻的故事案例，乌干达北部Arua地区的农户Dalili从2019年开始种植了10英亩的节水抗旱稻，现在总体投入非常少，我把施肥量单独拎出来。