乐鱼体育官方网站科技助力乡村振兴系列活动 稻农一席谈：作物生产的规模化和机械化与

　　乐鱼体育官方网站科技助力乡村振兴系列活动 稻农一席谈：作物生产的规模化和机械化与育种为深入贯彻落实省委、省政府关于全面推进乡村振兴的决策部署，按照《全民科学素质行动规划纲要（2021-2035年）》、《中国科协农业农村部关于印发乡村振兴农民科学素质提升行动实施方案（2019-2022年）的通知》及《关于征集2022年度科技助力乡村振兴项目的通知》（冀科协[2022]6号）要求，邯郸市科学技术普及服务中心以“提升农民科学素质 助力乡村振兴”为主题，聚焦邯郸市农业重点产业和美丽乡村建设科技需求，围绕乡村产业、人才、文化、生态和组织振兴，通过线上+线下方式开展项目实施，着力提升农民科学素质，促进科技与产业深度融合，加速农业科技成果转化，强化农业科技人才支撑，提高科技创新供给能力，引领现代农业高质量发展。

　　我们将陆续为大家刊发相关农业技术、绿色生产、防灾减灾、移风易俗等相关课程，请大家积极参与、关注。

　　曾几何时，出身贫寒是一件自豪的事情，而出生于地主、资本家、知识分子家庭则羞于声张。从中国农村走出去的稻农，在目睹和经历了世界上各种不同水平的水稻生产之后，对现在和未来稻作生产和实践有着特别的视角和认知乐鱼体育官方网站。今天这篇文章，要谈谈有关水稻的自我经历和思考，涉及到作物生产的规模化、机械化与育种。

　　我曾经是一位地地道道的稻农。大概从学龄前开始就下地插秧，就是用双手把育好的秧苗插到稻田的泥土里（现在都机器插秧或直播水稻了）。农村联产承包责任制实行（1982）之前，生产队里都是集体活：村里的土地大家所有，农活大家一起干，年底根据收成确定工作一天的收入。于是乎，大家整天耗在地里，出工不出力，劳动积极性很低，一天下来，好的生产队每天的劳动价值（工作一天可以获得的收入）可以达到0.8- 1元。差的生产队，收支相抵，可能一天只挣几分钱。那是一个生产效率极低的时代。加上不顾气候和生态条件，在很多不适合的地区强行种植双季稻（一年种植早、晚两季水稻），不仅得不偿失，而且大大延长了田间劳动时间，记得生产队长忙到双抢（抢收抢种）期间走路都打瞌睡。生产的稻谷，交完公粮，所生无几。稻农得靠番薯和南瓜之类来填饱肚子。这就是那个时代水稻生产的真实写照。我从学龄前开始插秧，到高中毕业时，已经成为生产队里的插秧能手，一天能插一亩地。高中没有好好念，除了批林批孔，学了点农业机械（高中专业班）外，每年在队里挣的工分居然可以抵得上半个劳动力。高中毕业后当了三年的全劳动力，其间担任过生产大队的统计员、会计和基干民兵连指导员，与村民一起耕田、耘地、插秧、割谷（图1）（所以才有一份耕耘，一份收获）。在参加双抢和炎热的夏天，利用别人休息乘凉的时间在煤油灯下复习准备高考。上大学前十多年的稻田经历，把那个时代中国稻农的艰辛和苦难深深地刻在脑海里了：每个农忙季节都要弯腰曲背在稻田里连续高强度劳动一个多月，一天几万次地将拿着秧苗的手指插入泥土，很快手上的指甲就消磨完了，戴上指甲套继续插；割稻时磨掉了手指上的皮肤，戴上手套继续割，…。“汗滴禾下土”、“口朝黄土背朝天，弯腰曲背几千年” 就是那时稻田劳作的线年代中国稻作生产的典型模式（耕田、耘地、插秧、割谷）（图片来源于百度）

　　高等学校招生制度的改革为很多稻农、棉农、麦农及其子女提供了上大学的机会。从上大学开始，就与水稻结下了不解之缘。本科期间跟随华中农业大学的水稻白叶枯病课题组做课程论文。毕业之后考上了浙江农业大学的水稻遗传育种硕士研究生，博士以及大学工作期间都是以水稻作为研究对象，虽然没有稻农那种长期田间劳作的艰辛，但也是泥里水里依靠手工从事基本的水稻试验操作。

　　直到在康奈尔大学博士后期间（1995-1998）与美国水稻技术公司（RiceTec.，Inc）开展合作研究之后，才有机会见识到完全不一样的水稻生产方式。在一望无际的田野上，通过飞机撒播稻子或大机器播种替代育苗和插秧，通过喷施除草剂替代人工除草，通过施用化肥替代农家肥。整个水稻生产期间几乎是全程飞机操作，只有到了收割的时候才有联合收割机下地。原来世界上还有这种根本不需要人脚落地的水稻生产，水稻也可以像小麦一样种植。如果中国的稻作生产也能这样，我也愿意一辈子做农民啊。

　　后来通过访问和交流，有机会见识了水稻生产机械化比较发达的日本和地区。这两地的机械化没有改变水稻的种植模式，依然采用育苗移栽。这样的种植模式就决定了生产机械化的难度和有限性。有一次在某个聊天群里讨论水稻直播的问题，江苏的一位朋友说早已实现了水稻直播化。我理解那种采用小型播种机在规模有限的稻田里来回穿梭的直播方式，只是减免了手工插秧的劳累，但就效率而言，完全没法与在一望无际的大型农场上的飞机直播相提并论。

　　）。要把杂交水稻从手工劳作改变成为适合美国市场并全程机械化，要解决三个方面的难题。第一是品质问题。美国消费者对品质有特别的要求，整精米率要求达到60%以上，直链淀粉含量15-18%。当时中国杂交水稻的整精米率一般在45%。也就是即使杂交水稻稻谷增产30%，其整精米的产量仍然低于美国的常规水稻。由于美国的水稻产量只考虑完整米粒，碎米都会被扔掉，因此杂交稻的整精米率必须从当时的45% 提高到60%。而直链淀粉含量，杂交稻需要从22-25% 降低到15-18%。为了改变这两项品质性状，加上对粒形的特殊要求，中国杂交水稻及其亲本的几乎所有籽粒性状都必须改变。第二个方面的难题就是要将稻谷的生产方式由移栽改变为直播。这就必须改变杂交水稻的除草剂耐性、淹水条件下的发芽能力、杂草的竞争力、幼苗生长速率和扎根能力等性状。第三方面的难题是种子生产的机械化。让我印象特别深刻的一件事是，杂交水稻中心的邓小林研究员，根据杂交水稻专利转让和合作协议赴美提供杂交水稻育种和制种技术咨询。当邓老师看到水稻技术公司的制种基地时吃惊不小，发现根本没有办法采用国内观察和调节父母本花期的方式，因为田块太大，一望无际，走一遍都难啊，无法根据田间的生长状况采取调节花期的各种措施。而且父母本的种植宽度必须足够大，以便于机器收割。当时采用的人工赶粉技术也是完全不适用了。因此在育种上要培育花期比较接近且对温度和光照不太敏感的父母本（不育系、保持系和恢复系）。因此，要满足上述三方面的条件，同时考虑其他农艺性状的要求，中国引进材料的遗传背景几乎要完全替换，只有将不育性、保持性和恢复性转育到美国本土的材料中去。为此，美国水稻技术公司花了将近20年时间（1988-2007），才实现杂交水稻的本土化和全程机械化（

　　图2 杂交水稻生产种从人工制种（左）到机械化制种（右）的转变及其育种目标。修改自“长江流域与湖北粮食作物发展战略”学术研讨会“特邀报告：”跨国种业公司的育种模式及其启示“（徐云碧），长江大学，2014年9月28日

　　水稻作为一种特殊的需水作物，其持续生产面临两大挑战。据估计，农业用水占整个世界用水的70%，而水稻用水占去了农业用水的70%。两个70% 的结果，就是水稻用水占全球用水的接近50%。尽管这个数据值得怀疑，因为在雨量丰沛的地区，水稻不用的话，多余的水也会流入大海，但水稻用水量第一是不争的事实。在我国东北和华北地区，地下水位逐年下降，利用地下水生产水稻已经很难持续。其次，水稻的育秧移栽生产方式是大规模全程机械化的大敌。因此，培育能够像小麦一样播种和生产的水稻成为最重要的育种目标。当我出国多年重回故乡的时候，发现那里的水稻生产方式已悄然发生了巨大的变化，感叹真是如隔多秋，牛力耕田整地被机器代替，育秧移栽被直播取代，广泛使用除草剂已经代替了田间手工除草（儿时祸害水稻、很难根除的野生荸荠也不见了踪影），专业的机械化收割服务直接到田头帮忙收割和收购（连晾晒都免了）乐鱼体育官方网站。但从规模和效率上讲还期待一场。目前一家一户的“一亩三分地”，单位面积的产量再高，也没法让种地的农民真正富裕起来。正如我经常开玩笑所说，目前单家独户的生产规模，农民要想富，恐怕只有种黄金了。

　　）。国际上有一拨多年生作物的倡导者（我也是其中之一），在Science上发文“鼓噪”，曾引起热烈的讨论。也有一批科技工作者不遗余力地坚持开展多年生作物的研究，包括云南大学的胡凤益博士，长期从事多年生水稻的研究，终于携成千上万分离个体之威力，打破了再生性与落粒、匍匐等不良性状的连锁，把再生稻种植到了云南生态环境丰富的坡地上。N年前，我和在云南农业科学院工作的胡凤益和杨金华博士三人商定，分别开展玉米、水稻和小麦的多年生作物研究，希望最终能够让这些作物以多年生的形式活跃在适合其生产的生态环境中。遗憾的是，我没有寻找到合适的机会去开启多年生玉米的研究，连提交给相关部门的项目建议书也石沉大海，因为这与我们以产量为终极目标的育种背道而驰。

　　作物重塑和再驯化最近成为热门话题。除了水稻生产方式小麦化，马铃薯的改造和主粮化也取得了重要进展。希望通过二倍体化以及有性繁殖来生产种子，对马铃薯的生产和育种等都会产生性的影响。此外乐鱼体育官方网站，新的育种技术，包括优势固定、全基因组编辑等也有望对作物的生产和育种产生重大影响并重塑作物或实现作物的再驯化。

　　为了适应不同生产力水平的育种，我们可以把植物生产水平分根据其目标为三个层次，分别追求的是单位面积产量、单位面积效率和人均生产效率（图6）。在追求单位面积产量层次，其目标是高产或优质条件下的高产。一般不太考虑经济效益，为了追求高产而不惜代价。这是一种单产集约型植物生产，为的是解决基本的温饱问题。我们现在很多作物的生产和育种因为过去的惯性，育种目标尚处在解决温饱的阶段。植物生产水平的第二层次是追求单位面积效率，即采用单位面积所产生的收益来衡量植物生产的能力和水平，在增收的前提下追求产量，防止增产不增收。这是一种土地效率集约型植物生产，目标是争取较高的土地效率。植物生产水平的第三层次追求的是人均生产率或收益率，通过规模化、淡化单位面积产量或效率，关注人均生产规模，是一种劳动效率集约型的植物生产，其目标是较高的劳动生产率。

　　图6 植物生产水平的三个层次及其相应的育种目标。修改自“第八届全国功能基因组学高峰论坛” 特邀报告“功能基因组学应用于植物改良：瓶颈与机遇”（徐云碧），2021年10月18日

　　提高人均生产效率是降低农产品生产成本，提高其国际竞争力的关键。从国际上看，农业劳动生产率的提高在很大程度上取决于生产的高度机械化和规模化。发达国家的农场一般都有几千到几万亩的土地规模。尽管单位面积的效率或纯收益不一定高于国内，但因为每个农民所种植的农作物面积较大，因此人均效益大大高于我国农民。同时政府按照面积给予的少量补贴，也会积少成多，形成农产品的价格竞争优势。而规模的增加依赖高度的机械化生产。培育适合大规模机械化生产的作物品种，除了需要满足上述低投入、高产出、全程机械化生产的所有条件（比如在胁迫环境下的整齐发芽性、耐除草剂、成熟一致性和植株抗倒性等易于机械化操作）外，还要具有良好的个体和群体缓冲性、环境可塑性，能够在环境差异相对较大的农田下维持较好的营养和生殖生长。显然，不同的作物和产品，对大规模机械化生产的要求非常不同。总体上看，目前我国植物生产水平大多处于第一或第二阶段，少数地区处于第三阶段，很少考虑与大规模机械化生产相适应的植物育种策略和方法。值得一提的是，对于特色小宗作物，因为市场需求量不大，或是消费者是少数特殊人群，其生产对于规模化和机械化的要求相对较低，因此不太需要考虑第三层次的生产水平及其相应的育种计划。

　　根据海关总署2022年1月14日发布的统计数据，2021年我国累计进口粮食16453.9万吨，相当于我国粮食产量的24%，创造了历史新高，其中大豆进口9651.8万吨，食用植物油进口1039.2万吨（）。日益增加的粮食进口一方面说明我国粮食生产水平难以满足国民的需求，另一方面也说明受国际市场粮食价格的制约，国内目前的粮食价格导致农民所采取的生产方式无法获取足够的经济效益，因而限制了粮食生产的进一步提升。因此，大宗农作物的生产必须通过提升生产规模和全程机械化（包括智能引导下的自动化），降低农业生产成本，提高农民人均年收益。育种家所面临的挑战就是要调整育种目标，培育适应大规模全程机械化生产的植物新品种。