近日，国际权威学术期刊《科学》（Science）公布了2022年度十大科学突破榜单。其中，更易于耕种的多年生稻品种培育作为唯一一项由中国研究团队主导完成的成果入选该榜单。
在多年生稻的上榜理由中，《科学》杂志写道：“世界上主要的粮食作物——水稻、小麦、玉米——每次收获后都必须重新种植。这对农民来说是一项繁重的劳作，并可能导致土壤侵蚀等环境问题。中国的研究人员培育出的'多年生稻23’（PR23）可以达到广适、高产稳产、多年生性强的标准，并为农民节省了数周的繁重劳动。”
多年生稻是云南大学胡凤益教授团队原创性培育出的水稻品种，利用多年生非洲长雄野生稻与一年生亚洲栽培水稻进行种间远缘杂交培育而成，可实现“一次栽种，多次收割”，有效节省种植成本和劳动力。
在化肥农药等农资、劳动力价格飙升的当下，多年生稻对降低农业生产成本、维护我国粮食安全具有重大现实意义，多位权威业内专家称其是“水稻生产的又一革命”“具有原创性、颠覆性意义”。
颗粒饱满的水稻（摄于2022年9月6日）。新华网发（曹凡喜 摄）
像种韭菜、甘蔗一样种水稻，只需栽种一次，从第二年（季）起无需买种、育秧、犁田、耙田、移栽，只要田间管理就可连续收割三到五年，年亩产超过1000千克。多年生稻，一种多收，大大节省了投入和劳动力。
2021年金秋十月，在云南省元江县南洒村梯田里，农业农村部水稻专家组对种植的300亩多年生稻“云大107”进行田间测产。
经过一整天的努力，按照农业农村部超级稻测产方法，测产专家组随机抽取三块田实割测产。“测产结果显示，百亩连片晚稻平均亩产464.8千克，加上7月份第一季早稻测产的平均亩产655.65千克，'云大107’平均亩产1120.45千克。”测产专家组组长、中国水稻研究所研究员章秀福现场宣布。
据推广部门专家介绍，这是当时“云大107”大面积种植的最高产量，标志着该品种在红河流域梯田种植获得了极大成功。
在国家和云南省科技计划等项目的支持下，多年生稻发明者、云南大学胡凤益团队联合相关单位艰苦探索，发明了利用长雄野生稻无性繁殖特性培育多年生稻的方法，创制建立了多年生稻理论体系，正在创新集成多年生稻优质高产高效生产技术体系。
【注：长雄野生稻是非洲的一种野生稻，拥有众多优良性状，如地下茎、自交不亲和以及抗虫、抗病等性状，这为科学家改良目前的栽培稻提供重要的遗传资源。】
胡凤益说，多年生稻技术是利用长雄野生稻发达地下茎培育的多年生稻品种及其配套耕作栽培技术，具有苗株健强、抗病虫害能力强等特点。它只需栽种一次，从第二年（季）起无需犁田耙地、买种子、播种育秧和移栽。多年生稻的适宜种植区域是南方省份双季稻区。
具体是，在头季水稻成熟之后，把地上部分收割后，保留地下茎部分，等到下一个生长季，从地下茎腋芽又可长出新的水稻苗。这些新生苗具有独立的根系和自我营养能力，再次成为可以收割的稻谷。
胡凤益团队1997年开始进行多年生稻试验。2016年开始大田试验，在多年生稻的适应性、稳定性和丰产性以及病虫害防控等各环节进行验证，取得了诸多进展：
“利用长雄野生稻无性繁殖特性培育多年生稻的方法”获得国家发明专利授权；
“利用长雄野生稻无性繁殖特性培育多年生稻的方法及应用”获2021云南省科学技术奖（技术发明类）一等奖；
培育出了“多年生稻23”“云大25”“云大107”等适应多个生态区的多年生稻品种，其中“多年生稻23”是全球第一个通过审定及商业化的多年生粮食作物品种；
配套了以越冬和免耕为核心的多年生稻耕作栽培技术，集成创新了多年生稻技术；
多年生稻技术被联合国粮农组织（FAO）列为2018年国际农业创新技术，并作为“南南合作”项目在非洲等加以应用；
多年生稻技术在云南已累计推广应用10多万亩，在全国南方稻区的湖北、浙江、福建、江西、湖南、广东、广西、贵州等省区进行了试验并开始示范推广；
在“一带一路”沿线南亚东南亚的老挝、缅甸、泰国、柬埔寨、越南、孟加拉等国家，以及非洲乌干达、马里、科特迪瓦等国家开始试验示范。
在云南勐海等县的试验田里，2016年种植的多年生稻仍正常生长，今年将迎来第14次收割。
“多年生稻技术作为一种新的稻作生产模式，是稻作生产技术中具有原创性、颠覆性意义的研究工作。”全国政协委员、中国科学院院士、中国科学院植物研究所研究员种康对库叔说。
“新”主要表现在：多年生稻是长雄野生稻和栽培稻作为亲本培育的新类型水稻品种，是一种新培育的水稻新品种，最重要的特点是种一次多年生长完成多个生长发育周期，一年可收两茬，连续多年收获，年亩产量（一年两茬）与常规稻（一年两季，早稻和晚稻）相当。
该品种继承了长雄野生稻地下茎无性繁殖特性，因此它既具有现代栽培水稻品种特性、又是具有野生稻多年生性的稻作品种，这也是与现在普通的栽培稻最重要的区别。同时这也是这种类型品种培育的创新之处，其中克服了生殖隔离等瓶颈的生物学问题，创新了育种技术。
【注：无性繁殖，一种不通过生殖细胞，不经过受精过程，直接由母体的一部分直接形成新个体的繁殖方式。】
与多年生稻有类似之处的另一种水稻叫作再生稻，这种品种每年种一次，收两茬，如植物遗传育种学家、中国科学院院士谢华安培育的再生稻品种。再生稻适合在每年种一季光温资源有余、种两季不足的区域种植。这种制度是一种资源节约型高效生态型的耕作制度，也是藏粮于地藏粮于技的一种模式，福建三明尤溪县有大面积种植。据栽培专家估算，全国至少有5000万亩单季稻可种成再生稻，增产潜力100亿-200亿千克。
【注：再生稻，头季水稻收割后，利用稻桩重新发苗、长穗，又抽穗成熟的水稻，适宜种植区域为光温资源两季不足、一季有余的地区。】
“原创性、颠覆性”主要体现在：育种中首次把栽培水稻从一年生变成多年生稻，颠覆了水稻传统的一年生生产方式，采用多年生稻技术从第二年起不再需要种子、育秧、犁田、耙田以及栽秧等生产环节，只需要正常的田间管理即可进行水稻生产，是一项轻简化稻作生产技术，节省劳力成本。
近万年来，人类把野生动植物驯化成了家养动植物，包括水稻、玉米、麦类、豆类、高粱、谷子等主要粮食作物，同样是被从其多年生野生近缘种驯化成了一年生栽培种，进而形成了一年生农业生态系统。
胡凤益说，“一年生农业生态系统提高了单位面积的产量和产值，为人类繁衍生息提供了农产品有效供给，但是伴随着一系列问题。以一年生稻作生产方式为例，在稻作生产过程中，每年（季）都需要买种、育秧、犁田、耙田、移栽、田间管理、收获等生产环节，不仅劳动强度大，而且花费大量的劳动力和劳动时间。”
“只需要做好田间管理，多年生稻就可实现连续多年（季）的水稻轻简化生产，极大地降低了田间劳动强度。”胡凤益说。
岩温龙是勐海县勐遮镇曼恩村的水稻种植户，3年前开始种多年生稻，年亩产量与杂交稻差不多，种植节省了育秧、插秧等环节让他十分高兴。他说，种这种水稻省人工、省时间、省精力。
据测算，每亩每季可以节省水稻栽种环节的投入成本为400-500元，约为常规水稻生产总成本的一半。这意味着，农民可以相应每亩每季增收400-500元。
在我国南方，水稻生产的地块规模较小，有很多梯田，在整地、插秧等作业环节上，实行机械化作业的难度大。中国农村专业技术协会理事长、中国农业大学原校长柯炳生认为，近年来，农村劳动力成本大幅度增加，南方山区水稻生产收益越来越少，有的地方已经出现了撂荒的苗头，或者转种果树等。如果继续发展下去，必然导致水稻面积不断减少，影响到国家粮食安全。
“有了多年生稻，再加上无人机植保技术和小型水稻收割机，南方小规模稻田（包括梯田）的现代化就能够得到较好实现，这不仅有利于提高农民收入，更有利于保障国家粮食安全。”柯炳生对库叔说。
多年生稻实际上实现了水稻的免耕栽培，有利于生态保护。尤其是在南方梯田地区，能够减少水资源投入，防止水土流失。同时，还有助于实现“双碳”目标。
“推广面积不足是较大瓶颈。”胡凤益坦言，2016年开始推广多年生稻的试验示范，推广四年以上的仅有勐海、孟连、新平等地，推广面积不足。部分种植户注重经济效益，在种植一季后会选择种植经济价值更高的作物。
“大区域的应用主要需要解决技术本地化的问题。”种康院士对库叔说，基于光温水土等生态条件，一般的作物品种都具有区域适应性和栽培管理特殊性，同样，多年生稻是新培育的特殊类型品种，大面积应用，还面临四大难题。
一是品种数量少。需要培育更多适应不同生态区的多年生稻品种，目前胡凤益教授团队只在云南审定了“多年生稻23”“云大25”“云大107”等三个多年生稻品种，需要培育强多年生性、高产、优质、多抗的品种。
二是配套耕作栽培技术缺乏。需要研发适应本地生产和生态条件的配套耕作栽培技术，这样有利于多年生稻的推广应用。
三是多年生稻研发团队和人员缺乏。多年生稻是一个全新稻作生产体系，相比全国2000多个水稻科研团队和庞大的水稻农技推广队伍，现在仅有云南大学牵头团队开展多年生稻研究工作，包括了从基础研究、应用基础研究到示范推广，无论是质量还是数量，远远不能满足多年生稻技术的研发工作需要。
四是遗传规律、耐冷特性等相关研究还需加强。“多年生稻”品种中来自长雄野生稻的多年生性是一个复杂农艺性状，尽管前期发现了长雄野生稻地下茎遗传规律，但还未真正解析其遗传的分子机制，比如，控制多年生稻多年生性状的分子模块及其与产量和抗性等性状分子模块关系等等。这些基础科学问题限制了多年生稻的精准分子设计育种。
多年生稻稻桩能否越冬是实现多年生生产的重要环节，其中重要的性状之一是耐寒特性。目前审定的多年生稻品种只适应北纬26°以南的双季稻区，如果耐冷性能够增强，则适应区域会更广、应用前景更广。这是生产问题的分析，而解决这些问题的方案需要改良品种特性，研究耐寒分子模块、与其他性状模块的组装及耦合机制是改良和分子设计技术的科学基础，这些方面需要关注和支持。
作为目前全球唯一可商业化的多年生粮食作物，此前多年生稻已入选联合国粮农组织“国际农业技术创新技术”。2022年9月，农业农村部推介发布的2022年粮油生产主导品种主推技术（农办科〔2022〕22号），也将多年生稻作为水稻主导品种进行重点推介。
“要做具有原创意义的育种工作，必须有较为雄厚的基础理论作为支撑。”种康院士认为，多年生稻培育过程中的瓶颈问题及其解决方案提示我们，必须重视植物科学基础研究，而且是持续性地支持植物科学特别是植物遗传学方面的工作，植物材料生命周期决定了其研究周期较长，需要持续不断支持。
对于多年生稻来讲，需要在国家层面组织更多研究团队，利用现有的研究基础和材料，系统性地开展多年生稻技术的相关研究，为多年生稻全产业发展提供科技支撑。对诸如作物、饲草和生态草等相关基础理论和创新技术研究的项目持续支持，在解决重大生产问题的同时，培养相关的科技人才。
柯炳生对库叔说，国家科技部门可设立重大应用科技专项，像当年组织杂交水稻联合攻关那样，将多年生稻作为我国水稻生产的一项革命性重大创新，调动各方面水稻育种团队的力量，利用胡凤益团队的多年生野生稻资源，通过现代生物育种技术，把更多现有的高产优质水稻品种改造为多年生稻，加快多年生稻优良品种的研发和大面积推广。
多年生水稻的育种，公益性很强，这是仅仅靠市场机制解决不了解决不好的问题，必须充分发挥政府作用，加大加强多年生稻的研发与应用。大型种子企业也可以参与到多年生水稻的育种中来，为这项重要技术的推广，做出社会贡献。
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