上海市農業科學院農業生物基因中心羅利軍在地里查看節水抗旱稻情況。

今年8月高溫天，安徽省望江、懷遠、樅陽等七個縣的稻田里一片碧綠，節水抗旱稻“旱優73”又到了關鍵的孕穗期，這段時間也是天最熱、水稻生理需水量較高的時期。高溫、濕熱、淹水會促進稻田甲烷排放。2019-2020年，上海市農業科學院的聯合研究團隊對七個縣的稻田溫室氣體排放監測發現，望江縣種植的節水抗旱稻旱種旱管的碳排放相較水田減少了99.9%，其他六個縣的稻田碳排放均減少了90%以上。

近日，上海市農業生物基因中心科研團隊在國際權威學術期刊《分子植物》上發表了觀點文章《在碳中和下保障糧食安全的“藍色”革命：節水抗旱稻所展示的成功案例》，向世界提出水稻“藍色革命”觀點，即通過創新培育節水抗旱稻，實現旱種旱管的稻作生產模式，使水稻生產擺脫對水資源的過度依賴，大幅減少稻田溫室氣體排放，促進水稻生產向“資源節約、環境友好”的綠色可持續方式轉型。

節水抗旱稻是稻田減排“最優解”

水稻種植離不開水，然而水層在滋養水稻的同時，也把土壤和氧氣隔離開來，被水層覆蓋的土壤中會滋生大量厭氧菌，由此產生甲烷等溫室氣體。據上海市農業生物基因中心研究員夏輝介紹，稻田排放的甲烷“貢獻”了全球10%-12%的甲烷排放量，提供了2.4%的“加強全球變暖效應”。想要減少稻田“排氣”，就要減少土壤淹水的時間。

“旱優73”進入收獲期。沈湫莎攝

為此，日本發明推廣了“烤田”法，即在水稻生長周期中相對不那么需要水的時期，把水排干，讓土地能與空氣接觸。近年來，隨著智能設備的普及，歐洲一些農業學家開始采取間歇性灌溉的方法，即監控地下水位，當地下水下降到一定程度時再進行灌溉，讓水不蓄積在稻田里。但科學家很快發現，水稻能支撐的最長“烤田”周期僅為兩周，間歇灌溉法則需耗費大量人力物力。

既然要減水，那么干脆種植旱稻行不行？不行，因為旱稻的畝產量太低了。上海市農業科學院農業生物基因中心羅利軍團隊經過近30年的研發和完善，將旱稻的“耐渴”基因引入水稻，育成節水抗旱稻。它既非水稻也非旱稻，卻可像水稻一樣在水田栽培，也可像小麥一樣在旱地種植。2016年，“節水抗旱稻”這一術語通過行業認定并對外頒布，從此，節水抗旱稻成為一種新類型的栽培稻。

“我們這個品種，只要保證在出苗、分蘗、孕穗灌漿三個階段灌溉三次‘跑馬水’，就能保證畝產600公斤以上。如果實在沒有灌溉條件，畝產也能達到200公斤左右。”羅利軍說。

因為節水抗旱稻無需將稻苗浸泡在水中，因而從源頭上消除了甲烷產生的環境。2019年，上海市農科院氣候變化與綠色生產研究室主任周勝將此品種作為全球農業減排方案，申請歐盟“地平線2020”節能減排科研計劃，項目負責人、芬蘭自然資源研究院研究員艾倫看到后，眼前一亮。他說：“在所有方案中，你們的方案是最簡單，也是最適合大面積推廣的。”

可觀的減排收益為種糧提供新動力

安徽蚌埠的淮礦農場，歷史上并不是水稻種植區。2016年，“旱優73”在這里撒下第一把種子，隨后便一發不可收拾，50畝、800畝、5000畝……種植面積三年間實現了“三級跳”。

自2016年以來，上海研發的節水抗旱稻的種植面積始終保持著兩位數增長。目前，節水抗旱稻年種植面積已超過300萬畝，其中“旱優73”（＞200萬畝）已成為長三角地區種植面積最大的雜交稻品種。節水抗旱稻已經在我國超過2/3的省市及20多個“一帶一路”沿線國家有了商業推廣或示范種植。

“旱優73”進入收獲期。沈湫莎攝

這些種植節水抗旱稻的稻田究竟能減少多少碳排放？放下計算器，羅利軍自己也嚇了一跳。安徽懷遠縣在2019-2020年種植了20萬畝節水抗旱稻。經監測，一年減少了99%的碳排放，換算成二氧化碳相當于減少排放8萬噸，若將這一額度拿到碳交易市場，價值約合100萬美元。

按計劃，“十四五”期末，節水抗旱稻年種植面積有望突破1000萬畝，這意味著每年可減少稻田甲烷排放15.6萬噸，折合二氧化碳當量約為440萬噸。周勝說，如果能將這部分減少的稻田碳排放納入國際碳交易市場，可使農民額外增收4400萬美元。

讓中國的水養得起中國的稻

保障糧食安全與實現碳中和，是眼下全球關注的熱點。

保障糧食安全方面，羅利軍至今對一件事念念不忘。2020年8月，安徽阜南縣王家壩被洪水淹沒的節水抗旱稻在被淹10天后重又長出新苗，并收獲稻谷，展現了其強大的耐淹和再生能力。它也被當地稻農親切地稱為“稻堅強”。

節水抗旱稻與水稻在相同環境下做對比試驗，節水抗旱稻表現搶眼。

在碳減排方面，早在20多年前，羅利軍就意識到，作為淡水資源匱乏的國家，中國的水養不起中國的稻，“高產-大水大肥-高碳排放”的傳統水稻生產方式不可持續。圍繞這一矛盾，他帶領科研團隊聚焦陸稻節水抗旱特性，結合水稻優質高產特性，通過雜交育種創新，培育出了節水抗旱稻。

“雙碳時代”，羅利軍這一具有前瞻性的研究愈發凸顯出戰略價值。他說：“60年前的‘綠色革命’致力于提高作物產量，解決了糧食安全問題；近20年來，逐步興起的‘藍色革命’致力于解決農業生產與環境，特別是農業生產與水資源間的矛盾，也是人類應對氣候危機的積極自救。”

節水抗旱稻推動了我國水稻生產的“藍色革命”，從種質創新的角度使水稻生產擺脫了對水資源的過度依賴，實現旱作生產，大幅減少了稻田溫室氣體排放，是一次在碳中和目標下穩定糧食產量、保障糧食安全的成功嘗試。

作者：沈湫莎

圖片：除注明外為市農科院提供

編輯：沈湫莎

責任編輯：任荃

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