上海市农业科学院农业生物基因中心罗利军在地里查看节水抗旱稻情况。
今年8月高温天，安徽省望江、怀远、枞阳等七个县的稻田里一片碧绿，节水抗旱稻“旱优73”又到了关键的孕穗期，这段时间也是天最热、水稻生理需水量较高的时期。高温、湿热、淹水会促进稻田甲烷排放。2019-2020年，上海市农业科学院的联合研究团队对七个县的稻田温室气体排放监测发现，望江县种植的节水抗旱稻旱种旱管的碳排放相较水田减少了99.9%，其他六个县的稻田碳排放均减少了90%以上。
近日，上海市农业生物基因中心科研团队在国际权威学术期刊《分子植物》上发表了观点文章《在碳中和下保障粮食安全的“蓝色”革命：节水抗旱稻所展示的成功案例》，向世界提出水稻“蓝色革命”观点，即通过创新培育节水抗旱稻，实现旱种旱管的稻作生产模式，使水稻生产摆脱对水资源的过度依赖，大幅减少稻田温室气体排放，促进水稻生产向“资源节约、环境友好”的绿色可持续方式转型。
节水抗旱稻是稻田减排“最优解”
水稻种植离不开水，然而水层在滋养水稻的同时，也把土壤和氧气隔离开来，被水层覆盖的土壤中会滋生大量厌氧菌，由此产生甲烷等温室气体。据上海市农业生物基因中心研究员夏辉介绍，稻田排放的甲烷“贡献”了全球10%-12%的甲烷排放量，提供了2.4%的“加强全球变暖效应”。想要减少稻田“排气”，就要减少土壤淹水的时间。
“旱优73”进入收获期。沈湫莎摄
为此，日本发明推广了“烤田”法，即在水稻生长周期中相对不那么需要水的时期，把水排干，让土地能与空气接触。近年来，随着智能设备的普及，欧洲一些农业学家开始采取间歇性灌溉的方法，即监控地下水位，当地下水下降到一定程度时再进行灌溉，让水不蓄积在稻田里。但科学家很快发现，水稻能支撑的最长“烤田”周期仅为两周，间歇灌溉法则需耗费大量人力物力。
既然要减水，那么干脆种植旱稻行不行？不行，因为旱稻的亩产量太低了。上海市农业科学院农业生物基因中心罗利军团队经过近30年的研发和完善，将旱稻的“耐渴”基因引入水稻，育成节水抗旱稻。它既非水稻也非旱稻，却可像水稻一样在水田栽培，也可像小麦一样在旱地种植。2016年，“节水抗旱稻”这一术语通过行业认定并对外颁布，从此，节水抗旱稻成为一种新类型的栽培稻。
“我们这个品种，只要保证在出苗、分蘖、孕穗灌浆三个阶段灌溉三次‘跑马水’，就能保证亩产600公斤以上。如果实在没有灌溉条件，亩产也能达到200公斤左右。”罗利军说。
因为节水抗旱稻无需将稻苗浸泡在水中，因而从源头上消除了甲烷产生的环境。2019年，上海市农科院气候变化与绿色生产研究室主任周胜将此品种作为全球农业减排方案，申请欧盟“地平线2020”节能减排科研计划，项目负责人、芬兰自然资源研究院研究员艾伦看到后，眼前一亮。他说：“在所有方案中，你们的方案是最简单，也是最适合大面积推广的。”
可观的减排收益为种粮提供新动力
安徽蚌埠的淮矿农场，历史上并不是水稻种植区。2016年，“旱优73”在这里撒下第一把种子，随后便一发不可收拾，50亩、800亩、5000亩……种植面积三年间实现了“三级跳”。
自2016年以来，上海研发的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”（＞200万亩）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。
“旱优73”进入收获期。沈湫莎摄
这些种植节水抗旱稻的稻田究竟能减少多少碳排放？放下计算器，罗利军自己也吓了一跳。安徽怀远县在2019-2020年种植了20万亩节水抗旱稻。经监测，一年减少了99%的碳排放，换算成二氧化碳相当于减少排放8万吨，若将这一额度拿到碳交易市场，价值约合100万美元。
按计划，“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。周胜说，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。
让中国的水养得起中国的稻
保障粮食安全与实现碳中和，是眼下全球关注的热点。
保障粮食安全方面，罗利军至今对一件事念念不忘。2020年8月，安徽阜南县王家坝被洪水淹没的节水抗旱稻在被淹10天后重又长出新苗，并收获稻谷，展现了其强大的耐淹和再生能力。它也被当地稻农亲切地称为“稻坚强”。
节水抗旱稻与水稻在相同环境下做对比试验，节水抗旱稻表现抢眼。
在碳减排方面，早在20多年前，罗利军就意识到，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，他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。
“双碳时代”，罗利军这一具有前瞻性的研究愈发凸显出战略价值。他说：“60年前的‘绿色革命’致力于提高作物产量，解决了粮食安全问题；近20年来，逐步兴起的‘蓝色革命’致力于解决农业生产与环境，特别是农业生产与水资源间的矛盾，也是人类应对气候危机的积极自救。”
节水抗旱稻推动了我国水稻生产的“蓝色革命”，从种质创新的角度使水稻生产摆脱了对水资源的过度依赖，实现旱作生产，大幅减少了稻田温室气体排放，是一次在碳中和目标下稳定粮食产量、保障粮食安全的成功尝试。
作者：沈湫莎
图片：除注明外为市农科院提供
编辑：沈湫莎
责任编辑：任荃
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