多年生稻：水稻生产的又一革命？

　　当前，粮食生产面临的资源环境压力日增，多年生稻对于降低农业生产成本、实现与资源环境相匹配的可持续发展、维护我国粮食安全具有重大现实意义，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”。

　　2023年的第四天，全国大部分地区正值隆冬，但云南省西双版纳州的太阳依旧热烈温暖。在景洪市嘎洒镇曼洪村的一处稻田里，枯黄的稻桩并未拔除，嫩绿的新苗已经破土而出。

　　这是一种不同寻常的水稻，不用每年进行播种、育秧栽秧、犁田耙田，种植一次就可以像割韭菜一样连续收获3-5年。

　　这种神奇的水稻，就是多年生稻。

　　2022年12月，美国《科学》杂志公布2022年度十大科学突破，多年生稻研究成果成功入选该榜单。这是当年中国唯一入选，也是全世界农业类唯一入选的科学突破。

　　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投入。

　　当前，化肥农药等农资、劳动力价格飙升，粮食生产面临的资源环境压力日增，多年生稻对于降低农业生产成本、实现与资源环境相匹配的可持续发展、维护我国粮食安全具有重大现实意义，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”。

　　多年生长，颠覆水稻的生产周期

　　“春耕、夏耘、秋收、冬藏，四者不失时。”自古以来，农业生产就以一年为期按照规律有序运行。水稻作为我国第一大粮食作物，在七千多年前就已有先民种植。在农民的精心照料下，水稻年复一年地经历整地、播种、育苗、插秧和收割等环节，为我们充实仓廪、丰盈餐桌。

　　近百年来，为了提高水稻的产量和品质，解决亿万人口的吃饭问题，我国的农业科研工作者潜心钻研，在水稻育种上取得了突破性成就，为世界粮食生产做出了巨大贡献。如今，水稻已成为全球半数以上人口赖以生存的口粮，我国作为世界上最大的水稻生产国和消费国，将大米饭碗牢牢端在了自己手上。

　　然而科研育种永远没有终点，目光如炬的农学家又从稻田中洞见了新的问题。“一方面，水稻的生产需要大量的劳动力耙田栽秧，但目前的农村劳动力愈发匮乏，特别是在丘陵山地地区，农民需要承担更为繁重的农活；另一方面，农机装备的广泛使用会耗费原料、污染环境，经常性的翻耕也会加重水土流失。”云南大学农学院院长、育种专家胡凤益教授说。想到世世代代在田里辛苦耕作的农民，出身农家的他立志要用自己的力量做出一些改变。

　　上世纪80年代，美国遗传学家韦斯·杰克逊率先提出培育多年生作物的观点，引起了全球农学家的关注和思考。如果能让水稻连续生长好多年，不就能大大减轻农民的耕作负担了吗？抱着这样的愿景，科学家们踏上了前所未有的探索之旅。90年代初，胡凤益进入云南省农业科学院粮食作物研究所工作，参与到了多年生稻的育种研究中。

　　学者们发现，培育多年生稻主要有两条路径：一是利用具有深根系的多年生野生稻从头驯化，二是利用现代栽培稻与其多年生野生近缘种进行杂交，将多年生性状转移到水稻中。显然，后者是更为切实可行的方式。

　　什么是野生稻？早在农耕文明诞生之前，野生稻就已在世界各地的原野中自由生长，算是水稻的“近缘祖先”。它们靠自身生命力繁衍生息，根系极为发达，可以像果树一样多年生长和结实，但产量和质量并不可观。后来人类为了满足庞大的粮食需求，才逐渐把野生稻驯化成了一年生的栽培稻，也就是我们通常所说的“水稻”。

　　想要通过杂交的手段让水稻重新拥有多年生长的“优秀品质”，首先要找到合适的“父母”。野生稻的地下茎是实现多年生性的重要器官，可以经受住严寒的冬天，来年重新发芽生长。而在已发现的22个野生稻种里，具有地下茎的性状的只有4个。其中，只有来自非洲大陆的长雄野生稻拥有与水稻相同的基因组，成为孕育多年生稻的“最佳亲本”。

　　但野生稻和水稻属于不同种，它们还存在着生殖隔离，“结合”起来并不容易。1996年，云南省农科院陶大云研究员挑选出了泰国优质籼稻“RD23”作为母本，与父本长雄野生稻进行杂交试验。通过幼胚挽救的方式，杂交子一代F1成功发芽出苗，当时全球只有三例。

　　得到初代材料只是个开始，想要获得最终的育种成功，需要有坚实的理论基础和清晰的指导思路。2003年，经过数年的潜心研究，胡凤益团队终于弄清楚了野生稻地下茎无性繁殖和多年生特性的规律，多年生稻育种的下一步也有了明确的方向。

　　如今，曾经的设想已然成为现实。“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已经通过云南省审定。不用翻耕播种，多年生稻的地下茎在越冬后就能够再次生长为新苗，真正实现“一种多收”，完全颠覆了传统的耕作周期。

　　“我们的祖先花了近万年时间把野生稻驯化成如今的栽培稻，我们团队用20多年时间又让栽培稻拥有了野生稻的性状，相比之下是很快的。但这个过程对个人的职业生涯来说却是很长的一段时间。”胡凤益感慨道。在他看来，这样的变革是一个“螺旋式上升”的过程，多年生稻能够为当下及未来的粮食生产作出巨大贡献。

　　去年11月，胡凤益团队在国际学术期刊《自然-可持续性》发表了最新的创新成果和相关研究简报，获得了广泛关注和认可，被国外专家称为“游戏规则的改变者”。

　　入选《科学》杂志“2022年度十大科学突破”的消息传来后，各方道贺也纷至沓来，胡凤益直言“非常惊喜”。“我们最大的创新在于把水稻的生产方式从一年变成多年，这不是‘1加N’的改良，而是‘0到1’的突破。”他总结道，“多年生稻的诞生不只是品种的更新，更意味着整个产业的变革。”

　　一种多收，开创轻简绿色的稻作方式

　　多年生长的难题已经攻破，但想让多年生稻真正投入生产应用，为农民带去便利和实惠，还要让它在多年生长的同时兼顾产量与品质。为了实现这个目标，胡凤益团队又经历了一个漫长艰辛的历程。

　　前期的种植材料由于拥有浓厚的“野生血脉”，地下茎和稻苗恣意生长，结实率极低，根本无法投入农业生产。“刚开始那几年，很多人看到我们种出来的材料都说像是野草，总共收上来的谷子都不够我们几个人吃。”云南大学农学院副研究员张石来对记者说。胡凤益团队的目标，是育出宿根（茎）聚集、多年再生、产量稳定、经济可行的多年生稻品种。

　　为此，科研人员需要长期扎根田野，在千万株稻子里精挑细选、反复试验。张石来介绍说：“一方面我们会在水稻苗期采集叶片进行检测，挑选出具有长雄野生稻血缘，地下茎缩短的植株，再拿到田里继续杂交回交，让它的根茎慢慢变得聚集。另一方面通过伤流分析，一步步选出根部吸收营养能力强的植株，保障水稻的多年生性。”

　　“和一般作物育种不同，多年生稻第一年收割后，还要等到下一年观察发出的新苗能不能成功越冬，这是证明多年生性的关键。”胡凤益介绍，“所以整体上会多花一些时间，两年才能完成一个世代的试验。”

　　不光研究见效缓慢，当时的科研条件也相当艰苦。直到现在，张石来还能清晰回忆起初到曼洪村种植基地时的场景：一栋传统木制傣楼坐落在农田旁，周围几乎没有其他人家；屋顶会在雨天漏水，雨天要在房间里打伞；床是从村子里找来的二手货……“最困难的时候我们所有经费加起来只有3万块钱。”胡凤益回忆道。

　　国内外也有其他团队在进行多年生稻的研究，但都由于各种原因被迫终止，没有取得实质性进展。面对种种压力，胡凤益的对策只有两个字：坚持。“做科研需要外界的机遇，但更多在于个人，你要有知识的积累和自己的坚持。”他表示。

　　在一个个朝夕更替、四季轮转中，多年生稻静静地发芽成苗、抽穗结实，持续“进化”。2018年，多年生稻育种终于迎来了第一个阶段性成果：粳稻“多年生稻23”通过品种审定，成为全球第一个能够进行商业化生产应用的多年生作物品种。经过测试，“多年生稻23”在各项指标上成绩优异，产量也和当地常规水稻品种持平。这项成果在多年生粮食作物育种领域具有里程碑意义，成功入选联合国粮农组织2018年“国际农业技术创新技术”。

　　2020年，多年生粳稻“云大25”和多年生籼稻“云大107”一同通过品种审定，米质均达到较高标准。其中“云大107”的生育期较早于其他水稻品种，早稻在6月下旬即可收获，晚稻也可以避开冬天的低温冷害。

　　同年，多年生稻科技小院在勐海县勐遮镇曼恩村曼拉村民小组成立，主攻多年生稻的栽培养护和技术推广。此后，团队总结出了包括水肥、农药、越冬套作、留稻桩高度等在内的一系列配套栽培技术，并获得专利授权。

　　在各地农技部门的帮助下，师生们带着多个多年生稻品种，开赴更多适宜区域进行技术推广。结果表明，多年生稻在云南、贵州、湖南、湖北、江西、广西等南方9省的示范区表现良好，展示了其在南北纬40度之间无霜稻区内广泛的种植潜力。

　　多年生稻给水稻生产带来的最大的变化就是减少生产环节，降低生产成本。由于只需要田间管理和收获两个环节，多年生稻能够在很大程度上为农户节省种植成本，提高生产效率。据测算，多年生稻每亩每季可节省种子2-3公斤，亩均节省人工5-6个，每季亩均节省生产成本600元左右。“尤其是在山地丘陵地区，机械化生产难以全面覆盖，种植多年生稻就能减少繁重的农活，节省大量劳动力成本。”云南大学农学院实验师黄光福介绍。

　　除了成本低，多年生稻还有一个优势，那就是养护农田生态环境。相比于普通水稻，多年生稻割完之后又会像韭菜一样长出来，所以并不需要重新播种，也就省掉了耕田和施肥的步骤，农田生态系统也就得到了一丝“喘息”的机会。“多年生稻在第一年收完后就免耕了，这样一方面可以改善土壤环境，增加固碳能力，提升土壤肥力，有利于作物生长。另一方面还有利于固持水土，减少水土流失。”云南大学农学院副研究员张玉娇表示。

　　然而，多年生稻也存在着一些亟待解决的问题。例如免耕模式虽然节省了生产成本，但也会带来虫草害的威胁。同时现有的品种类型较少，在抗旱耐冷性上的能力也需加强。对此，师生们也正在加紧推进实验，在加强基础科学研究之外，进一步选育更具抗性且适应不同生态区的新品种，并结合各地生产环境探索本地化的栽培技术和生产模式。

　　布局产业，打造多年生稻“元宇宙”

　　走到曼拉村民小组的中心广场附近，一家多年生稻稻米专卖店映入眼帘，午后的阳光倾泻而入，村民岩坎叫正坐在里面泡茶。他是当地的种粮大户，也是勐海县曼拉农业专业合作社的负责人。两年多前，岩坎叫从黄光福那里免费领取了多年生稻的种子，开始种植“云大26”和“云大107”两个品种。“主要是为了节省种粮成本，多年生稻第二年不用机耕也不用买种，相比以前能节省一大笔钱。”岩坎叫表示。

　　2022年，岩坎叫种了120亩的多年生稻，整个合作社加起来种了将近200亩。西双版纳气候温热，多年生稻能够每年两熟，7月份的第一季能收600公斤，11月的第二季再收400多公斤，每亩多年生稻能达到一吨的产量。“施肥、病虫害防治方法跟常规稻差不多，只是要注意前期除草，七八月份雨水多的时候及时排水。”岩坎叫说。

　　水稻收获之后，岩坎叫便忙着给多年生稻米拓展销路。在他看来，荣获首届云南省作物学年会优质稻米金奖的“云大26”口感更好，更受顾客欢迎。“我们家里非常喜欢吃‘云大26’，吃起来又香又软糯，早上煮了放到晚上都不会硬。”岩坎叫说。近到景洪、昆明，远到上海，岩坎叫已经有了一批自己的老顾客，经常通过电话和微信订购多年生稻米。

　　当然，岩坎叫的生意绝不会停留于此，他已经注册好了“拉粳51”的商标，意为“曼拉粳米”，“51”则是自家的门牌号。“我家的稻子管理得好的话，应该能种到第六年。”岩坎叫对多年生稻的未来充满信心，期待着把多年生稻稻米卖到更多更远的地方。“今年开始要跟强总他们合作，预计要种100亩左右的‘云大26’品种。”岩坎叫口中提到的“强总”，是华大云谷的云南负责人张强。

　　2022年初，华大基因公司看到了多年生稻项目的发展潜力，向胡凤益团队发出合作邀请。“想让多年生稻走上产业化规模化的道路，必须要有公司来介入，只靠高校科研单位很难推进下去。”胡凤益知道，育种成功之后的下一步，必须要让更专业的人来走。4月，云南大学与华大基因达成协议，合资成立了华大云谷公司。

　　“当地的很多农户都把土地租出去种西瓜了，种粮面积很少，我们把这些地流转整合起来种多年生稻，既能增加粮食产量，又能发展多年生稻产业，农户也可以受益，政府非常支持。”张强说道。在各方努力下，曼拉村内的1200亩农田已经完成流转，开春之后都会成为多年生稻生长的沃土。

　　关于这一大片稻田的未来，张强他们已经有了清晰的规划：让曼拉成为多年生稻的示范推广中心、产业化中心、技术培训中心和文化中心。“我们目前把这里定位成了一个最大的多年生稻示范基地和种业繁殖基地，之后其他人想要了解多年生稻，就可以来参观这个大面积的示范种植区。”张强表示。在此基础上，科研合作、技术培训、成果转化和周边业务都将有序展开。“以后曼拉村就是多年生稻的发源地，我们还计划建设多年生稻博物馆，说不定还会有周边文创产品。”张强笑着说。

　　在多年生稻产品生产和销售上，华大云谷也走出了探路的第一步。除了和寨子一起成立农业合作社，收购农户稻米，他们也将“云大26”作为第一个商业化运作的多年生稻品种，注册商标为“曼拉1号”，商标样式是用“云大26”稻米拼凑成的西双版纳地图。“我们早期先种了30亩，稻米在我们公司内部销售或者作为礼品送出，反馈还不错。”张强表示。据了解，经过精细加工和包装的“曼拉1号”走的是中高端路线，定价66元一公斤，后期会根据市场反馈推出更加多样化的产品。张强同时也坦言，目前多年生稻的脱粒烘干等初级加工还要依靠周边的小型工厂，效率不是太高。“以后这些环节都会统一起来，等生产加工形成一条龙的产业后，对应的产品品牌也就容易建立起来。”他表示。

　　“和华大的合作只是一部分，之后我们会联合全国农业技术推广服务中心等部门进一步推广种植。”胡凤益说，“现在社会各界都在给我们提供支持，有了这些力量，我们的步伐就走得更快了。”

　　走向世界，心系全人类的粮袋子

　　在曼拉科技小院的餐厅里，一幅世界地图挂在正对饭桌的墙壁上。从地图上看，科技小院所在的地方渺小到没有名称，然而从投身多年生稻研究的那天起，胡凤益心里挂念的就是所有人类的粮袋子。将多年生稻的种子洒向世界各地的适宜土壤里，帮助解决全球贫困地区的粮食危机，这是多年生稻团队面向世界的宏伟蓝图。从学术研讨到人才培养再到品种推广，二十多年来，胡凤益团队一直敞开怀抱，积极开展国际范围内的交流合作。

　　因为共同的研究兴趣和目标，胡凤益团队和世界各地的农学专家成为了好伙伴。韦斯·杰克逊长期关注着多年生稻的项目，并连续多年给予资金支持。莱恩·韦德是澳大利亚的一位农学家，从2011年开始每年来到云南交流考察，在学术研讨、数据分析、实验设计，布局试点等方面提供了很多帮助。

　　“国际多年生作物联盟的成员要定期举行聚会，那次终于轮到了我们做东。”胡凤益说。2017年6月，第二届云南国际人才交流会“多年生作物引智成果产业化发展”论坛在云南大学举办，这是多年生稻项目获得世界瞩目的一个关键节点。会上，有来自联合国粮农组织、国际稻作研究所、中国水稻研究所等相关单位的学者，也有来自乌干达、塞拉利昂、印度、埃塞俄比亚、柬埔寨等12个“一带一路”沿线国家的科研代表。一行近50人走进曼拉村的多年生稻试验田参观考察，最终达成了一系列联合研究和试验示范合作。

　　“想要把多年生稻带到更大的平台，只靠我们团队的力量是远远不够的。”胡凤益表示，“我们呼吁全球科技人员加入多年生稻的研究行列中，一起研发更多品种，让这项技术适应世界上更多的地区。”因此，在对外进行技术输出的同时，团队也在积极开展国际人才联合培养，壮大年轻农业科技人员的队伍。

　　2017年，在埃塞俄比亚读博的格塔丘看到胡凤益团队的多年生稻项目后，随即产生了强烈的研究意向。在接下来的几年里，他如愿参与到了多年生稻课题组的研究当中，从非洲大陆上带来了几十株长雄野生稻居群。今年，格塔丘又一次提交了入境和留学申请，他要留在这里攻读博士后，在他所热爱的领域里继续耕耘。

　　“最早是老挝，后面是泰国、柬埔寨、越南，缅甸和孟加拉国，这一圈的国家基本都有研究单位来我们这里交流过。”张石来介绍说。目前，多年生稻技术已在“一带一路”沿线的众多国家开展试验示范，显示了出极大的发展潜力和广泛的应用前景。

　　2018年初，借着云南大学与缅甸曼德勒大学合作申报“一带一路”沿线国家联合实验室的契机，胡凤益团队与曼德勒大学的植物系建立了合作。“他们过来考察了多年生稻之后，也带了些材料回去试种，发现种植效果非常好！”张石来一脸骄傲说着，“曼德勒区的主席听说了之后非常感兴趣，曼德勒电视台和《缅甸之光》报纸都有相关报道。”

　　“我们从非洲获得了原始材料，现在也要把研究成果反哺给非洲。”胡凤益表示。非洲稻作研究中心从云南带走多年生稻的种子后，便开始在当地组织示范种植。2018年，多年生稻技术作为“南南合作”项目开始在非洲推广应用。2022年，多年生稻籼稻品种“云大107”通过了乌干达的国家测试和登记认定，开启了多年生稻在非洲大陆的商业化应用之门。

　　身居一隅，却心怀寰宇，对团队师生们来说，多年生稻技术整体的推广应用还在起步阶段。“习近平总书记强调要构建人类命运共同体嘛，我们正在做的事情就是在朝这个目标努力。”胡凤益说，“下一步，我们将在政府部门的帮助下，把多年生稻打造成为全球的公益性产品，为世界粮食安全作出更多贡献。”

　　3月2日，胡凤益团队受邀前往华盛顿参加美国科学促进会2023年年会，在更大的舞台上，再次向全世界展现一株水稻里的中国智慧。