9月17日，北京順義和昌平的兩塊試驗(yàn)基地中，眾多育種科學(xué)家匯聚田間，考察秋季作物育種和生長的情況，兩塊基地同屬于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，長期承擔(dān)著眾多育種試驗(yàn)，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)科普基地，時(shí)值北京科普周，又恰逢秋收季節(jié)，基地舉行了秋季作物田間考察活動(dòng)，數(shù)十位科學(xué)家在地頭介紹種子育成的故事。
城區(qū)邊緣的大田體驗(yàn)
早晨8點(diǎn)多，順義趙全營鎮(zhèn)的一處農(nóng)田中，參差不齊地種著玉米、大豆、水稻、谷子、高粱等，和普通的農(nóng)田不同，這里的田地被分成小塊，每一塊中都有不同的作物，同一小塊地里，同樣的作物，有的長勢差別也很大。
有的地里，焦枯的玉米秸稈上，玉米已經(jīng)收獲，而相鄰的地里，可能就有一片郁郁蔥蔥的玉米，還沒有成熟。同樣相鄰的兩塊大豆地里，一塊普通的大豆，只有小腿高，另外一塊野生的大豆，則有兩米多高，在竹竿上攀援而上。
這里是中國農(nóng)科院作科所的一處試驗(yàn)基地，大約有1600畝左右，作科所副所長王文生介紹，作科所在北京有四個(gè)基地，順義基地是最大的一處，主要承擔(dān)著基因挖掘、品種選育、優(yōu)異基因挖掘、栽培技術(shù)研發(fā)等功能。在這里，多個(gè)課題組常年駐扎在這里，基地配有宿舍、食堂等，每到農(nóng)忙時(shí)節(jié)，科研人員都會(huì)在這里忙碌。
由于育種科研的特殊性，許多農(nóng)活不能依靠機(jī)械，尤其是收獲。據(jù)介紹，在試驗(yàn)田中，每一種材料的種植數(shù)量很少，可能只有幾株或幾十株，數(shù)十種不同的育種材料種植在同一塊地中，科研人員必須靠人工收獲，才能將不同材料分別開來。甚至有些材料需要全株收獲，要連根采收，鑒定各種不同的農(nóng)藝性狀。
除了科研育種，基地還是北京市科普教育基地，會(huì)定期舉行科普開放日，邀請中小學(xué)生、市民，體驗(yàn)田間的真實(shí)生活，了解農(nóng)業(yè)科技的最新成果。
大豆育種是基地中的“大戶”
“這里是夏大豆育種的區(qū)域，有100多畝，有正在培育的大豆材料，也有育種所用的親本種植圃，雜交需要不同的父本和母本進(jìn)行培育，它們都叫作親本，而這里種植的親本中，保存著大量優(yōu)質(zhì)的基因，科研人員會(huì)逐一鑒定，找到那些最合適的親本，一代代雜交，最終獲得更好優(yōu)異的品種。”在一處大豆地里，中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所大豆基因資源研究團(tuán)隊(duì)的科研人員谷勇哲介紹。
大豆是最主要的油料和飼料作物，也是我國進(jìn)口最多的農(nóng)作物。近年來，我國大力發(fā)展大豆產(chǎn)業(yè)，推出了多種鼓勵(lì)大豆生產(chǎn)的政策措施及新型技術(shù)，其中，玉米大豆帶狀復(fù)合種植就是其中之一，該技術(shù)通過在玉米地中套種大豆的方式，保障玉米不減產(chǎn)的同時(shí)，增加了大豆種植面積。然而，由于除草劑的不通用，玉米和大豆互為雜草的現(xiàn)象，使得大豆種植面積增加緩慢。因此，抗除草劑大豆的培育成為了大豆擴(kuò)產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。谷勇哲介紹，當(dāng)前該團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行多個(gè)抗除草劑大豆品種的選育工作，如今已有了不少成果。
大豆是當(dāng)前育種的熱點(diǎn)，也是基地中的“大戶”，在位于昌平馬池口鎮(zhèn)的另外一處基地中，大片的大豆即將進(jìn)入成熟期，“中黃203高油又高產(chǎn)，是我國大豆產(chǎn)業(yè)中急需的大豆品種。”中國農(nóng)科院作科所研究員孫君明介紹大豆育種進(jìn)展。他還提到一種“特別”的大豆，該品種在北方育成，但當(dāng)科研人員將它種植到南方時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)，大豆植株出現(xiàn)了明顯的矮化，“大豆變矮了，但同時(shí)，豆莢數(shù)量沒有減少，產(chǎn)量也沒有降低。結(jié)果就是，在南方觀察這種大豆，密密麻麻全都是豆莢，這種神奇的變化究竟是怎么形成的，我們目前也還在進(jìn)一步研究。”
玉米田里種出同心圓
玉米是我國第一大農(nóng)作物，常年種植面積約6億畝左右，全國年產(chǎn)量超過2.77億噸。和大豆類似，玉米同樣是重要的油用、飼用作物，每年為人們生產(chǎn)著豐富的油脂和肉類。
在北京，9月中旬的季節(jié)，玉米已經(jīng)進(jìn)入了收獲期，在試驗(yàn)基地中，大部分玉米都已經(jīng)收獲，只留下焦枯的秸稈，但也有一些晚熟的玉米，還殘留著綠色。
在試驗(yàn)基地中，有一處特殊的“同心圓試驗(yàn)”，科研人員將玉米種植成一個(gè)同心圓，靠近外部的地方玉米較為稀疏，越往里越密，站在同心圓中，如同進(jìn)入了“玉米迷宮”。
將玉米種植成同心圓，并不是為了美觀，而是一個(gè)特殊的試驗(yàn)，中國農(nóng)科院作科所研究員王天宇介紹，“同心圓試驗(yàn)，是一個(gè)玉米耐密性試驗(yàn)，目的是找到不同品種最合適的種植密度。”
密植是重要的高產(chǎn)技術(shù)，在不影響作物生長的情況下，同樣面積中，種植密度越大，就意味著產(chǎn)量越高。據(jù)介紹，當(dāng)前我國耐密植玉米，每畝可以播種五六千株甚至更多，近年來創(chuàng)造了許多高產(chǎn)紀(jì)錄。如作科所李少昆團(tuán)隊(duì)研發(fā)的玉米密植精準(zhǔn)調(diào)控高產(chǎn)技術(shù)，在內(nèi)蒙古千畝示范田中，創(chuàng)造了實(shí)測1227公斤的平均單產(chǎn)紀(jì)錄，而在萬畝示范田中，創(chuàng)造了1087公斤的單產(chǎn)紀(jì)錄。
在試驗(yàn)田的“同心圓試驗(yàn)”地塊，樹立著多個(gè)標(biāo)識(shí)牌，有試驗(yàn)品種，也有對照品種，同心圓從外往里，種植密度跨越了每畝3000株到12000株。
“不同品種的耐密性不同，同心圓試驗(yàn)，就是在最短的時(shí)間內(nèi)，找到最合適的密度。”王天宇說，“過于稀疏，可能導(dǎo)致產(chǎn)量降低，但過密也會(huì)影響生長，從而導(dǎo)致減產(chǎn)，所以，只有最合適的密度，才能保障作物實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)量。”
太空水稻原來很矮小
秋日的北京，稻田開始變得金黃。在試驗(yàn)基地中，一處五彩斑斕的稻田吸引了眾多育種家。這些水稻是“特用水稻種質(zhì)資源”，是從野生稻中獲得的基因培育而成，可以為稻田畫、景觀農(nóng)業(yè)等提供素材。
“我國是水稻的發(fā)源地，有豐富的野生稻資源，這些野生稻中，保留著眾多優(yōu)異的資源和性狀，有的色彩艷麗，可以用作種植稻田畫，有的抗病抗蟲，可以用來培育高抗性的水稻，有的耐鹽堿，可以培育出在鹽堿地種植的水稻。”中國農(nóng)科院作科所副研究員喬衛(wèi)華介紹，“和野生稻相對的是栽培稻，也就是人們選育而成、在生產(chǎn)中大規(guī)模運(yùn)用的品種，和野生稻相比，栽培稻往往具有高產(chǎn)、高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有許多缺點(diǎn)，比如抗病性差、不抗倒伏等，其實(shí)這些性狀在野生稻中都有，只是在多年馴化中丟失了，如今我們培育更好的水稻品種，就可以在這些野生稻中把這些基因重新挖掘出來，并加以利用。”
在彩色水稻的區(qū)域，還種植著一些特別矮小的水稻，有些只有十多厘米高，但也結(jié)出了沉甸甸的稻谷，這些水稻是太空水稻，名字叫小薇，由中國科學(xué)院院士、中國農(nóng)科院作科所研究員錢前育成，同樣利用了野生稻的資源。2022年，小薇隨著神舟十四號(hào)飛船登上太空，在太空中種植、生長、收獲，完成了從種子到種子的全生命周期。
為什么小薇如此矮??？科研人員介紹，這是由太空種植的特點(diǎn)決定的，太空不像大田，種植空間有限，一般都是立體種植，矮小的植株，可以一層層種起來，使得同樣空間中，種植的面積達(dá)到最大，生產(chǎn)能力也達(dá)到最大。
除了特殊的水稻外，基地還有高產(chǎn)水稻。在一處稻田外，中國農(nóng)科院作科所博士李霞介紹，2022年，中國農(nóng)科院作科所所長周文彬團(tuán)隊(duì)，在水稻中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特別的基因，這個(gè)基因可以同時(shí)提高作物的光合作用效率和氮素利用效率，并促進(jìn)提前抽穗。簡單來說，僅這一個(gè)基因，就可以讓水稻產(chǎn)量提高30%以上，可以讓小麥產(chǎn)量提高20%左右，且縮短整個(gè)生育周期，極大地提高水稻、小麥等作物的生產(chǎn)能力。
雜糧都是生存高手
隨著生活水平的提高，許多過去被稱為“雜糧”的作物，越來越受到人們的重視。比如谷子、高粱等，這些作物富含多種人體所需的微量元素，被認(rèn)為是健康食品，但由于傳統(tǒng)品種產(chǎn)量普遍較低，生產(chǎn)和供給能力受到限制。
在基地中，也有許多“雜糧”育種的試驗(yàn)，比如谷子，中國農(nóng)科院作科所副研究員賈冠清介紹，作為禾本科的作物，谷子其實(shí)并不是低產(chǎn)量的作物，反而是一種高產(chǎn)作物，只因?yàn)樗哂蟹浅?yōu)秀的耐瘠薄能力，通常被種植在貧瘠的山地，因此表現(xiàn)出來的產(chǎn)量比較低。如今，通過育種家們的努力，已經(jīng)育成了許多高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的谷子品種，在水澆地中，合理的施肥、澆水、田間管理?xiàng)l件下，谷子可以達(dá)到600-700公斤的畝產(chǎn)，在科學(xué)家的試驗(yàn)田中，最高紀(jì)錄目前是860公斤。
賈冠清所在的團(tuán)隊(duì)，構(gòu)建了谷子完全雄性不技術(shù)體系，為提升雜交種制種效率提供了支撐，制定了谷子適合機(jī)械化收獲、加工品質(zhì)評價(jià)與優(yōu)質(zhì)評價(jià)的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，他們育成的優(yōu)質(zhì)谷子新品種正在不斷擴(kuò)大種植面積，成為全國推廣面積最大的優(yōu)質(zhì)品種。
和谷子類似，高粱育種也有了許多優(yōu)異的成果。中國農(nóng)科院作科所研究員李桂英介紹，經(jīng)過二十多年的科研攻關(guān)，育種家們已經(jīng)完成了高粱的矮稈化、高產(chǎn)化、機(jī)械化，同時(shí)培育出很多優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的高粱。當(dāng)前，我國年產(chǎn)高粱約在500萬噸左右，主要作為釀造原料，用于釀酒、釀醋等。和谷子一樣，高粱還是自然界的生存大師，受今年的氣候影響，地里的高粱長得不像往常那么筆直，“貓有九條命，高粱有幾條命呢？事實(shí)上，高粱稈有幾節(jié)，就有幾條命，假如遇到意外情況，上面的死了，它就會(huì)從下面的節(jié)上抽穗，一層層下去，一直到結(jié)出果實(shí)。”
