有了绿色超级稻，我们能收获多少粮食？_风闻

李绅《悯农》

锄禾日当午

汗滴禾下土

谁知盘中餐

粒粒皆辛苦

不打农药，我们还能收获多少粮食？

2017年10月23-25日，华中农业大学举办了一个特别有意义的会议——绿色超级稻十周年。接下来就跟着大狮兄一起来看看吧！

科技部、农业部和项目课题组主要负责人150人参加了会议，中国科学院张启发院士、谢华安院士、陈晓亚院士和韩斌院士出席了会议。

正好秋天是秋收的时节，荆州的试验稻田里都是一片黄澄澄的熟透的稻米。

小伙伴们你们想知道绿色超级稻是什么吗？那就来听大狮兄来给你们科普一下吧！

我国是一个古老的农业大国，在几千年的文明史中，我国的农业一直以精耕细作著称于世，养活了一代又一代的中国人。新中国成立以来，我国农业更是发生了天翻地覆的变化。和平与繁荣，带来了人口的急剧增长，造成了对粮食和农产品供应的巨大需求。

水稻是我国的主要粮食作物，其播种面积占我国粮食作物播种面积的28%，总产约占粮食总产的40%，在我国农业生产中占有举足轻重的地位。

面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，我国科学家原创性的提出了“绿色超级稻”的理念。

呼唤“第二次绿色革命”：少投入、多产出、保护环境。

20世纪60~70年代作物矮秆品种和杂交稻的培育和应用，使我国粮食产量实现了两次飞跃。但大量矮秆、耐肥高产作物品种的培育和大面积推广，引发的化肥、农药、用水以及劳动力的投入激增，导致农业生产与资源环境的严重矛盾。其中水稻生产与资源环境的矛盾尤为突出，展现出严峻局面。

第一，水稻产量水平多年徘徊不前。

第二，病虫害造成的损失严重。大量农药会产生一系列的负效应:(1)害虫抗药性增加，害虫天敌遭杀害，进一步导致害虫爆发;(2)破坏人类赖以生存的生态环境，还造成食物中的农药残留，危害人类健康;(3)增加生产投入成本，加重农民的负担。

第三，施肥的增产效果已不再明显。在我国很多地区，稻田的肥料用量已经超过了土地的承受能力。过量施肥也会产生一系列的负效应，如土壤退化、江河湖海的富营养化等。

第四，水资源的制约。我国农业耗水约占全国总耗水量的70%，而水稻的用水约占整个农业耗水的70%。 同时我国西北地区长期缺水、华北地区旱灾频繁，由于雨量分布在季节上不平衡，旱灾在长江流域和华南稻区的发生频率近年也很高，近年来，我国主要稻区的旱灾有加剧的趋势。因此，要保证水稻乃至整个农业生产的可持续发展，水稻生产必须在高产、优质的基础之上，注重资源节约，保护生态环境。

2007年中国科学院院士、华中农业大学张启发教授撰文，比较系统地提出了绿色超级稻的理念，是指在高产优质的基础上同时兼有多种病虫害的抗性、肥料的高效吸收利用、以及较强的抗旱性或抗逆性等绿色性状的水稻新品种。

“绿色超级稻"不仅是指具有绿色性状的新品种，它还代表"资源节约、环境友好"的绿色发展的育种新理念和"高产、高效、生态、安全"的栽培管理方式。“绿色超级稻"的培育和推广应用，将实现水稻生产中"少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产"的目标。

张启发谈绿色超级稻

左图为传统的高植株；中间位高产但高分蘖的植株；右图为超级稻，低分蘖，植株硬实且每穗粒数多。图nature

“绿色超级稻”简单概括一下，也就是针对既要高产优质，同时也要使得环境能够可持续发展，有16个字的目标：少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产。

现在全社会都在关注粮食安全问题。粮食安全是一个什么概念呢？经过我们很多人的讨论，粮食安全的概念应该是这样的。第一，要满足量的需求，首先必须要生产足够的粮食。第二，要关注可持续发展。这两个方面缺一不可。量的需求方面，在过去半个世纪中，粮食产量的增加和人口的增加基本上同步，所以人口的增加没有造成粮食的严重不足，至少在全世界范围内如此。

回顾一下过去几十年当中，三大粮食作物即水稻、玉米、小麦的年增长率大约为1%，其中一个最大的进步就是作物育种，它发挥了非常重要的作用。当然，还涉及一些其他技术，包括化学、水利等等。在未来的若干年，在全世界人口到达高峰的时候（有预测说在未来的30-40年的时间里人口要达到90亿），我们的生活水平还需要提高。所以，不仅要保持过去连续递增1%的速度，而且还希望有所增加，希望能够达到年增长率1.2%-1.5%。这是我们在做粮食安全的预测当中，在做技术预测当中瞄准的目标。

第二个方面就是资源环境的需求是怎样的，怎样可以保持可持续发展？特别是在中国，这是一个比较严峻的形势。在过去的几十年当中，我们以7%、8%的耕地养活了世界22%的人口。但是，特别是本世纪以来，我们消耗掉了大量的资源。比如农药、化肥，我们用量占到了全世界的1/3多一些，大约在35%。水资源短缺是共识，中国是世界上缺水的国家，这一点大家都知道，资源环境限制的作用非常明显。我们不仅要生产足够多的粮食，而且还需要做到资源节约、环境友好。

所以，我们农业科学家们在过去十几年当中长期讨论，提出了“第二次绿色革命”的概念。大家知道，第一次革命在上世纪60年代，就是提高产量，这是我们过去几十年中已经做的事情。接下来第二次革命，就是跟过去的革命方向要有所不同，或者有比较大的不同，这也叫新的革命，叫第二次绿色革命。第二次绿色革命，中国农业科学家们称之为10个字：少投入、多产出、保护环境。一要资源消耗少，还要产出的好，产量要高，品质要好，环境要得到保障。在这个大背景下，水稻科学家提出“绿色超级稻”。我本人是做水稻的，所以我今天多说一些“绿色超级稻”的事。希望我们的水稻能够在可持续发展和粮食安全当中都发挥重要的作用，作出重大贡献。

如果要做到这一点，在技术层面需要，一是生命科学技术研究，尤其是基因组的研究；二是品种资源的发掘；三是育种。这几者要紧密结合。

生命科学技术研究，尤其是植物生物学研究、植物基因组研究，特别是水稻，在过去几十年当中我们国家奠定了非常好的基础，我们的水稻育种在世界上是很有地位的，我们杂交稻的研究在世界上处于前列，引领了世界的粮食生产。

从上世纪90年代初开始，中国启动了水稻基因组计划，后来中国科学家和世界很多国家的科学家一起做完了水稻基因组的全部序列，而且这个序列到目前为止仍然是所有生物当中质量最高的、最有用的测序。

本世纪初的时候，我们启动了水稻功能基因组计划。就是说，测序完得到的是读不懂的天书，功能基因组就使得这个天书得以破译，使天书让人读得懂，而且变成对育种有用的东西。中国科学家和外国科学家一起提出了“水稻2020计划”，这个2020计划大体是这样：我们要建立水稻功能基因组研究的平台，大规模研究功能基因的平台。水稻大约是50000个基因，这个是计算机分析出来的，我们要使得这50000个基因不但是字母，还应该有功能，就是每个基因是干什么的，应该把它弄清楚，希望在2020年之前完成。每一个性状的功能基因组，产量是性状，品质是性状，抗病是性状，这些性状我们要把它搞清楚，它是怎么决定的。

第三，分离克隆一些有用的基因，这个就是我们国家关注的自主知识产权。在这三个方面，中国的科学家在过去的十年当中是很有建树的。到2016年底，已经克隆的水稻基因有2775个，其中40%是中国科学家做出来的。我们中国在水稻功能基因组研究当中，在世界上具有举足轻重的地位，在过去的若干年当中，在水稻功能基因组当中发挥了引领作用或者相当（重要）的作用。所以，把功能基因组和过去的遗传育种联系在一起，中国在水稻领域里在世界上既算一个大国也算一个强国，当然我们的水稻生产就不用说了，我们水稻面积比印度少很多，但是我们水稻的产量比印度多很多，这也说明中国的水稻水平是比较高的。

我再说一下“绿色超级稻”的问题。“绿色超级稻”就是关注可持续发展而提出来的，它是一个新的品种改良的目标。因此，还有其它类似的口号，比如“绿色超级麦”“绿色超级玉米”等等。

“绿色超级稻”简单概括一下，也就是针对既要高产优质，同时也要使得环境能够可持续发展，有16个字的目标：少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产。“绿色超级稻”是中国科学家提出的，在农业部、科技部支持下，成为一个重要的项目。现在已经演变成国际合作，美国的盖茨基金会已经将它作为世界国际合作的典范性项目进行推动，希望我们不仅能够为中国培育“绿色超级稻”，还要为非洲、亚洲的不发达国家培育超级稻。

基因组技术和传统育种相结合，是一个基本的技术途径。在功能基因组研究当中，有一款产品叫做育种芯片，就是用芯片技术来做育种。过去是我们的育种家去田间选，现在用芯片来做育种。这个芯片是什么东西呢？芯片承载了功能基因组研究的成果，一个植株在芯片上一看就一目了然，它对育种技术的提升会有非常大的帮助。

现在已经有了一些“绿色超级稻”或者部分具有“绿色超级稻”优良性状的一些品种开始进行展示。我们预期“绿色超级稻”的应用，可以有效地缓解粮食的需求问题，促进资源节约环境友好。

最后，我要说的一点是在这个过程中，我们的育种目标还要不断地发展。刚才我说了，少打农药、少施化肥、节水抗旱、优质高产。关注需求发展，我们的育种需求还要不断地发展，粮食生产不仅满足人类吃饱肚子的需求，还要进一步关注人类的健康。

（据张启发在7月11日中国科协“科学家与媒体面对面”的讲话整理，文字略有改动。）

人物介绍：

张启发(1953年12月19日－)，作物遗传育种及分子生物学专家。汉族，出生于湖北省公安县， 1976年毕业于华中农学院，1985年获美国加利福尼亚大学戴维斯分校遗传学博士学位。华中农业大学教授。1999年当选为中国科学院院士，2000年当选为第三世界科学院院士，2007年当选美国科学院外籍院士。

2016年，以水稻产量性状的遗传与分子生物学基础研究获国家最高科学技术奖自然科学奖二等奖。

2018年，张启发与袁隆平和李佳洋共同获得了当年的未来科学大奖的生命科学奖。

文中部分图片来源于：华中农业大学生物科学传媒中心