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《自然-可持续性》Nature Sustainability详细报道我院胡凤益团队多年生稻研究成果

来源: 云南大学亚成成品网站四叶草/农学院       发布时间:2022-11-08

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近日,我院胡凤益团队联合国内外相关团队在国际知名学术期刊《自然-可持续性》Nature Sustainability发表了题为“多年生稻的可持续生产力与生产潜力”Sustained productivity and agronomic potential of perennial rice的研究论文,并同步发表了题为“多年生稻变革促进可持续农业”Switch to perennial rice promotes sustainable farming的研究简报,详细报道了该团队20多年来坚持和探索多年生稻的培育、创新、应用。多年生稻在提高社会经济效益、促进农业生产系统可持续、维护生态安全等方面有积极作用,有广泛应用潜力。这一创新研究,将有助于维护粮食安全和生态完整性,同时对其他多年生粮食作物研究具有重要的借鉴意义。

经过近万年的人工选择,人类把粮食作物从其多年生野生近缘种驯化成了一年生栽培种,为人类的生息繁衍奠定了物质基础。但是,一年生粮食作物生产方式也带来了种子投入量大、水土流失加剧、农机具投入增加、土壤养分流失等社会经济和生态环境问题。为了解决人口不断增长所面临的粮食安全与生态安全平衡问题,胡凤益团队长期坚持在农业研究第一线,自1996年开始致力于研究水稻的多年生化并成功创制了多年生稻技术,在国际多年生作物研发领域具有里程碑意义。

《自然-可持续性》的高级编辑William Burnside认为“该项研究从育种、农艺性状评价、潜在影响、农户劳动力和收入、以及可能的种植范围等方面证明:把世界上最古老和最重要的驯化谷物变成多年生范式是一项重大的变革。”美国农业国际开发署可持续农业研究领域高级顾问、美国国家地理协会科学家Jerry Glover评价说:“这是现代农业最重要研究成果之一。我相信,基于该项研究基础,通过更多科学家对主要粮食作物多年生性的探索,将会产生划时代新发现。对于近万年来全球粮食生产依靠一年生谷物而言,这项研究为全球粮食生产提供了一种重要的新途径。”

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图1 多年生稻创制及其可持续生产

目前胡凤益团队已成功育成了多个多年生稻品种,包括多年生稻23、云大25、云大107等,在中国及周边多个国家试验成功并推广。其中多年生稻23PR23)于2018年通过品种审定,具有广适、高产稳产、多年生性强等特点,是基于种间杂交培育多年生粮食作物领域的里程碑事件。多年生稻种植一次,可连续免耕收获3-4年,即自第二季起便无需买种、育秧、犁田和移栽等生产环节,仅需田间管理和收获两个生产环节,节约生产成本,减少劳动力,是一种轻简化、绿色可持续的稻作生产方式。

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图2 多年生稻试验示范及应用

多年生稻连续种植4年,每年收获2季,平均每季产量为6.8/公顷,与一年生稻产量(6.7/公顷)相当。现有品种从第5年起,由于杂草防控等问题,产量开始明显下降,生产应用上需加强田间管理或重新移栽。但这不影响多年生稻在提高社会经济效益、促进农业生产系统可持续、维护生态安全等方面的积极作用。2020年,多年生稻种植面积超过3818公顷,惠及11000余农户;2021年,其种植面积(15533公顷)以4倍度增长,惠及44752农户。

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图3 多年生稻的社会、经济、环境效益和潜在应用区域

多年生稻第二季起,每季每公顷节约劳动投入68-77个、节约生产投入46.8-51%,极大地提高了农民经济效益。同时,免耕的生产方式也改善了稻田的土壤结构,有效培肥耕层土壤。据初步预测,多年生稻在南北纬40度之间的无霜稻区具有广泛的应用潜力。

我院青年教师张石来、黄光福、张玉娇及全国农业技术服务中心吕修涛推广研究员为论文共同第一作者。全国农业技术推广服务中心、云南省农业技术推广总站、云南省农业科学院、美国土地研究所、美国伊利诺伊大学香槟分校和澳大利亚昆士兰大学等单位参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金、云南省科技计划、云南省“兴滇人才”专项、中国博士后基金、国家及云南省外专局、美国土地研究所等项目/机构资助。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41893-022-00997-3.pdf

https://doi.org/10.1038/s41893-022-00997-3