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聚焦四川科学技术奖丨这项技术让水稻减施氮肥30%还能优质高产

来源:四川在线 发布时间:2022-04-06 20:00:11 浏览次数: 【字体:

四川在线记者 史晓露 文/图


人物名片

郑家奎 四川省水稻育种攻关首席专家、四川省农业科学院水稻高粱研究所研究员

 

获奖情况:

 2021年度四川省科学技术进步奖一等奖

 获奖项目:

 氮高效优质高配合力水稻不育系德香074A的创制与应用

 项目点击:

 历时20余年,他和团队解决了在杂交稻高产基础上同步改良氮高效利用和提升品质的技术难题,实现了杂交稻品种氮高效优质高产结合的突破


“尿素已涨到3200元/吨了,比去年同期贵了四成。”3月28日,当记者见到四川省水稻育种攻关首席专家、省农科院水稻高粱研究所研究员郑家奎时,他说起肥料行情。

当前,全球能源价格上涨,也带动下游肥料价格上涨。如果能降低肥料用量,不仅能降低农业生产成本,还能促进农业绿色发展。

郑家奎和团队的科研成果正与此有关。今年,郑家奎带领团队完成“氮高效优质高配合力水稻不育系德香074A的创制与应用”获得四川省科学技术进步奖一等奖,这项成果能在减氮30%的情况下,实现水稻优质高产。


 

历时20年,攻克水稻氮高效瓶颈


3月28日,在四川省农科院水稻高粱研究所泸县科研基地,翠绿的秧苗已长到一尺多高。而在1000多公里外的海南,水稻已进入收割季节。

海南的热带气候,可以让水稻等喜温作物实现加代繁殖,加快育种进程,被称作“南繁”。

多年以来,郑家奎和团队在四川、海南两地奔忙,育种攻关。今年的四川省科学技术奖励大会召开前夕,郑家奎仍在海南育种,得知获奖消息后,才搭乘会议前一天的航班回蓉领奖。

“这里有2000多份水稻品种和材料,都是今年做试验用的。”站在泸县科研基地的一块水田边,郑家奎向记者介绍,每一块秧田内都立着一块粉色标牌,这是每一个品种(材料)的“身份证”。

四川省农科院水稻高粱研究所泸县科研基地

育种需要做大量的田间试验,今年的获奖材料“水稻不育系德香074A”正是历经南繁北育,耗时20年,从1000多份样本中筛选出来的。

为何耗费巨大精力攻克水稻氮高效瓶颈?

根源在能源问题。郑家奎回忆,20多年前在一次搭乘飞机时,他读到一篇关于能源发展的文章,“那篇文章提到,我国能源对外依赖度达五成以上,能源需求将成为未来的核心问题。”郑家奎说,这促使他思考:能否用有限的肥料,实现水稻高产?

其实,粮食生产也是一个能源转化过程。化肥特别是氮肥对粮食增产有重要作用。但长期以来,也存在过度用肥的问题,这不仅增加了农业成本,还会造成环境污染。

飞机上的思考成为他和团队此后20年要攻克的目标。

“最难的是创制出氮高效优质高配合力的材料。”郑家奎解释,也就是说,既要实现减氮,还要确保水稻高产优质。从1999年开始,他就带领团队广泛搜集世界各地的水稻材料,并进行杂交试验。

终于在2002年看到一线希望。“当时我们在海南的田间观察到一种水稻材料,在低肥的情况下,长势仍然不错,有效穗数多,初步判断是氮高效的材料。”郑家奎说,经历多次杂交试验,他们创制出了“水稻不育系德香074A”,该材料聚合了氮高效、优质、高产基因。

此后,团队又用“德香074A”育成了10个优良水稻品种,其中4个水稻品种通过国家和省级审定,在减氮、产量、稻米品质等方面表现优异。其中,徳香4103、德优4727被农业农村部确认为超级稻。在此前的一次测产中,德优4727在减氮30%的情况下,亩产比对照组还增加84.7公斤。

数据统计,2009年—2020年,通过这一技术育成的品种累计推广面积2410万亩、增产稻谷7.44亿公斤,新增经济效益达23.37亿元。


四川省农科院水稻高粱研究所泸县科研基地


 

瞄准更大目标,让四川水稻重返长江中下游


“氮高效优质高配合力水稻不育系协同改良技术,整体达到国际先进水平。”在此前的一次专家委员会评审会议上,谢华安院士等人对该技术做出高度评价。

在郑家奎看来,取得科研突破主要靠四点,“保持学习、勇于实践、持之以恒和团队精神。”

农业育种周期长,选育一个突破性水稻品种至少需要8年,同很多农业科学家一样,今年61岁的郑家奎把青春都奉献给了农业,1983年从西南农业大学(原西南农学院)农学系毕业后,他就投身水稻科研工作,近40年都奔忙在水稻育种一线。

特别是上世纪80年代,南繁育种异常艰辛。由于交通不便,从四川到海南,需要几天几夜,换乘汽车、火车、轮渡等多种交通工具。到了当地,物资匮乏条件落后,要几个人挤在一间茅草房中生活。

重重困难下,四川水稻育种取得了一个又一个突破。“我们的很多成果都经历了20年左右的科研攻关,这是团队协作的力量。”如今,郑家奎也经常勉励后辈,要到田间多看多观察,才能发现问题。

最近,团队其他成员仍在海南育种,大家心中还有更大的目标。“下一步还要减量20%,争取实现氮肥用量减少50%。”郑家奎说,肥料碳排放是农业中主要的碳排放源头之一,在“双碳”背景下,需要在更低的资源消耗下,实现粮食安全。

在郑家奎看来,资源节约、环境友好型的水稻品种是今后的发展方向,突破口是继续加强对优质资源的挖掘,寻找高效基因。“未来还要在优质高产的基础上,给水稻品种再加‘两个翅膀’。”郑家奎说,一个是绿色,一个是高效,绿色就是进一步增强水稻的抗病、耐高温、抗倒伏、重金属镉低积累等特性,高效就是提升宜机械化生产水平,进一步降低农民的劳动强度。

“要让四川水稻重返长江中下游,重振川种辉煌。”郑家奎说,这也是四川水稻育种界的共同心愿。


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延伸阅读


什么是氮高效?

氮素是水稻生长最重要的元素之一,它影响着水稻的生物量和产量。施用氮肥,可以让水稻高产。

但从实际种植情况来看,我国氮肥存在过度施用的情况。数据显示,我国消耗了全球35%的化肥,化肥施用量是国际标准的两倍以上,但水稻氮肥利用率仅30%左右,比国际水平低10%左右。

因此,提高水稻品种对氮的吸收、利用效率,就可以在降低氮肥用量的同时,实现水稻不减产,这就是氮高效。

根据测算,应用郑家奎团队的技术成果,成都平原的水稻氮肥施用量可以从12公斤/亩降低至8公斤/亩,川南地区的水稻氮肥施用量可以从10公斤/亩降低至7公斤/亩。

这不仅具有巨大的生态效益,在肥料价格高涨的情况下,也能为农民节省一笔开支。

来源: 四川在线
责任编辑:何晓波
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