您现在的位置:主页>农业资讯

农业资讯

您的当前位置:农业资讯

美国水稻种植(美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?)

时间:2024-03-09 08:05:37

点击:

水稻是重要的世界性粮食作物,全球约60%的人口以水稻为主粮。中国作为第一个培育出杂交水稻并实现商业化育种的国家,对世界水稻的增产做出了杰出贡献。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

中国用不到世界10%的耕地,养活了全球近20%的人口,杂交水稻发挥了至关重要的作用。在我国水稻的种植版图上,杂交稻的覆盖面积超过1600万公顷,占比达57%,产量占比达65%。据此推算,我国年产2.1亿吨水稻,其中就有1.36亿吨是杂交水稻。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

据统计,我国的杂交水稻已推广到60多个国家和地区,其中也包括美国。有意思的是,美国触及杂交水稻的时机比我国更早,但稻种培育一直存在“技术空缺”。

早在1926年,美国科学家Jones就发现了雄性的不育水稻,并在世界上首次报道了水稻的杂种优势现象,为育种指明了方向。但该发现并未引起充分重视,科学界未展开深入的研究,美国与杂交水稻失之交臂。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

H3和F1均为杂交种,其余为常规稻种,杂种优势十分明显

直到1973年,我国率先完成了籼稻的三系杂交配套,全国组织大批的科研队伍对制种技术进行研究,获得突破性进展。杂交水稻的制种是生产优质种子、面向全国推广的重要环节,但也是难点所在。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

杂交水稻的制种也叫异交栽培,研究初期很多专家认为,水稻是自花授粉的作物,开花期短,花器体积小,花粉一旦离体,短时间内就会丧失活力,因此不易接受外来花粉。而杂交水稻则必须要求异花授粉,这意味着父母本要同期抽穗、盛花期完美相遇。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

在自然情况下,异花授粉的现象并不容易出现。一是因为水稻的花期并不固定,不仅受温度、光照的影响,还受到秧龄长短、秧苗品质、水肥条件的影响;二是因为水稻存在固有的发育特性:抽穗时存在严重的卡颈现象,籼型雄性不育系的卡颈穗率高达100%,包颈粒率为35%~40%,稻穗外露程度低,严重妨碍花粉的传播。

为解决这一难题,我国最初采用人工割叶、剥苞等措施,但劳动强度大,还会对植株造成伤害,容易诱发病害。困顿之际,育种专家转变思路,将目光转向了赤霉素:通过在见穗期和始穗期喷施赤霉素,促进水稻穗颈的节间生长,稻穗的外露率提至95%以上,父母本的花期相遇率提高15%~20%

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

可以说,杂交水稻的成功研制是国内专家数十年经验与智慧的结晶,这也是美国所不具备的技术优势。因此,美国发展杂交水稻技术,最佳“捷径”就是从中国引进技术。

1980年3月,美国西方石油公司下属的圆环种子公司(RAPI)看准了杂交水稻的广阔市场,同中国种子公司签署了杂交水稻技术的转让合同。根据协议,双方合同期为10年,RAPI首期支付23万美元作为技术转让费,中国允许向美国出口杂交水稻的制种专利。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

1980年,我国派出了水稻权威袁隆平、陈一吾等专家到美国传授技术,目的是培育出适合美国本土生态条件的杂交水稻。有了专家坐镇,技术援助取得了巨大的成功,国内引进的南优2号、南优6号等四个杂交水稻组合一鸣惊人,每公顷产量高达11.1~11.3吨,折合成亩产量就是1480~1506斤,比美国的常规水稻增产30%~50%

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

这一数据让美国的水稻种植户感到不可思议,惊呼其是“东方魔稻”。从产量上看,杂交水稻的表现无疑是超前的,因为即便在2021年,美国水稻的平均亩产量也只有1150斤左右,杂交稻的优势一目了然。

但美国杂交稻的研发并不顺利,RAPI遇到了多项技术难题,以至于被迫转让了该项目。一方面,亩产量是杂交稻的优势所在,但早期品种并不满足机械化的制种条件。美国水稻的生产体系高度机械化,农业人口仅占3%,每个农场负责数百公顷的耕地,因此杂交水稻的制种只能走向机械化,否则就难以推广。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

另一方面,美国市场还特别强调杂交水稻的品质,要求精米率达到70%,整精米率达到50%腹白度低,而早期的杂交水稻也不满足这一标准。

80年代末,西方石油公司重组,恰逢10年的技术援助合同到期,该项目最终转手给美国水稻技术公司。接手项目后,一项雄心勃勃的新育种计划浮出水面,第一目标是实现机械化制种,第二目标是实现“高产”和“优质”。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

90年代,美国水稻技术公司不断聘请中国专家进行技术指导,多次引进中国的三系不育系、两系不育系、恢复系等育种材料。在我国的协助下,2000年第一个商业化的水稻品种XL6终于问世。此后,美国的杂交水稻面积逐年上升,机械化制种的问题得到完美解决。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

另一个考核标准就是米质,大部分杂交水稻组合精米率低,心腹白大,整体米质较差,但也有例外。为提升稻米质量,育种专家优中选优,精心选择了RA2003,LA2125等精品组合,平均增产30%,最重要的米质也达到了美国一级米的标准,推广潜力巨大。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

利用优质的育种材料,美国水稻技术公司顺利推出了XL7和XL745等优质品种。其中,XL7比常规水稻每亩增产160斤,抗倒伏,米质好,可作为再生稻。XL745品种更加优秀,精米率达66%~73%,还具有早熟特性,已被大面积推广。

美国杂交稻的推广速度有多快?我们来看一组数据:2013年,杂交水稻占美国水稻总面积的29%,杂交的长粒稻在南方稻区占比高达90%;2019年,美国的杂交水稻覆盖率达到60%以上,每年增幅5%。按照120万公顷的植稻面积计算,美国还有40~50万公顷的常规稻没有被杂交稻取代,未来还有很高的增产潜力。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

总体而言,美国成为了中国杂交水稻技术的直接受益者,其平均亩产量的提高离不开杂交稻的助力。美国的农业调查显示,大部分农场每公顷都能产出8吨以上的稻米,亩产量超过1000斤,而在国内,常规水稻的亩产量约为800~1000斤,1000斤以上可归为“高产”,这也表明美国水稻的生产实力不俗。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

美国水稻的平均亩产量高于我国,背后有充分的数据支撑。据国家统计局统计,2021年我国水稻单产为7113公斤/公顷,相当于亩产948斤,近5年的产量稳定在910~950斤。而美国2021年的水稻单产达到了1150斤,近5年的产量稳定在1120~1150斤,整体比我国高出20%左右。

美国“购买”杂交水稻技术,亩产量超1000斤,为何比中国还高?

这是因为美国的土地条件好,适合机械化作业,温、光资源分布均匀,灌溉体系成熟。但不足之处也很明显:种植面积太小,最高的一年还不到150万公顷,和我国3000万公顷的规模相比,就显得微不足道了。

对我国而言,美国的成功经验也值得借鉴。在高产稳产的基础上,有必要提高机械化率、重视稻米品质,这也是提升我国水稻竞争力的重要途径。