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為中國豆安上“耐鹽芯” 黃河三角洲打響耐鹽堿大豆選育科技會戰(zhàn)

2022-11-28 09:48:28   

為中國豆安上“耐鹽芯”

黃河三角洲打響耐鹽堿大豆選育科技會戰(zhàn),山東自主培育的“齊黃34”已在全國累計種植推廣超4000萬畝

□ 本報記者 趙 豐 李 振 賈瑞君 李 明

去年10月,習近平總書記在黃河三角洲考察時,走進大豆田,將一粒大豆放進嘴里細細咀嚼。這粒大豆,正是山東自主培育的品種——“齊黃34”。

今年10月14日,這一大豆品種再次打破自己保持的紀錄——繼去年在東營3‰的鹽堿地塊測產(chǎn)達到畝產(chǎn)302.6公斤之后,今年又以畝產(chǎn)329公斤實現(xiàn)大豆在鹽堿地上的單產(chǎn)新突破。目前,“齊黃34”已在全國累計種植推廣超過4000萬畝。

總書記叮囑,要轉(zhuǎn)變育種觀念,由治理鹽堿地適應作物向選育耐鹽堿植物適應鹽堿地轉(zhuǎn)變,挖掘鹽堿地開發(fā)利用潛力。

茫茫黃河口,一粒粒耐鹽堿大豆破土而出,眾多科研育種團隊在這里打響了大豆選育的科技會戰(zhàn)。不僅“齊黃34”,多個品種交出了亮眼的成績。中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員田志喜培育的“科豆35”,在中度鹽堿地上實收測產(chǎn)畝產(chǎn)超過270公斤,比去年在5‰的鹽堿地實收測產(chǎn)畝產(chǎn)超過260公斤,又提高了一截。

以提高鹽堿地大豆單產(chǎn),增強農(nóng)民種植大豆積極性,增加大豆自給率,更好地保障國家糧食安全為目標,育種專家正加快耐鹽堿大豆選育,誓為中國豆安上“耐鹽芯”。

出發(fā)——

向鹽堿地要大豆

329公斤的測產(chǎn)成績,不僅讓“齊黃34”的培育者、山東省農(nóng)科院作物研究所研究員徐冉,堅定了對這一品種耐鹽高產(chǎn)屬性的信心,也讓東營市墾利區(qū)海南村村民茍勤芝挺直了腰。

“老輩人都說,鹽堿地種不了大豆。”茍勤芝去年第一年種“齊黃34”時,有村民直言干不成。但看到畝產(chǎn)超過300公斤的收成時,種地的老把式也直說“服氣”。

鹽堿地上種糧的不易,深深印在茍勤芝的腦海里。苗剛冒頭,就有不少被鹽“拿死了”。一遍遍補種,還是像瘌痢頭,東少一壟,西缺一片。勉強成活的,也是羸弱不堪。一年到頭,一畝地收不了多少糧食。

的確,黃河三角洲鹽堿地距海近,地下水位高,土壤像泡在鹽水里,是一個幾乎能消滅所有作物的“殺手”。在這里,作物出苗難,高產(chǎn)更難。

“鹽堿地下場雨一攤泥,不下雨一塊磚。”山東省農(nóng)科院黃河三角洲現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院院長賈曦說,除了鹽分高,鹽堿地不適宜作物生長還有一個重要影響因素——土壤結(jié)構(gòu)。理想的土壤,是由土壤單粒黏結(jié)在一起形成團聚體,像由籃球、排球、乒乓球等不同大小的球體組成的綜合體,既有致密度也有透氣性,適宜作物生長。而鹽堿地團粒結(jié)構(gòu)差,下雨后粉狀的土壤與水結(jié)合融成“一攤泥”,透氣性差,干了以后板結(jié)成兩三厘米厚的硬殼,作物難以“破殼而出”。

為什么要向這樣一個“殺手”要大豆?

在我國的糧油作物中,大豆的進口依賴度最高。2021年,我國進口大豆占全國總需求的85.5%。既要保證主糧種植面積,又要提高大豆自給率,就要利用起鹽堿地這塊廣闊的“備用田”。大豆在作物中耐鹽性相對較好,而我國又有15億畝鹽堿地,其中5億畝具有開發(fā)利用潛力。一旦成功利用,將大大改善大豆嚴重依賴進口的被動局面。

農(nóng)民種田,看的是比較效益,什么掙錢種什么。以前鹽堿地種大豆,收成好時,也就百八十斤,種豆不劃算,因此種的人越來越少?!凹ぐl(fā)農(nóng)民種豆積極性,產(chǎn)量很關(guān)鍵?!辟Z曦分析,以今年大豆3.2元/斤的價格計算,大豆至少畝產(chǎn)300公斤才能算出賬來。

擺在育種人面前的是一道難題。要知道,去年全國大豆平均畝產(chǎn)才130公斤左右。我們需要的這粒大豆,既要耐鹽,又要高產(chǎn),還要具備穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、耐病蟲害、適合機械化生產(chǎn)等諸多常規(guī)優(yōu)點。

這粒豆子從哪里找?最直接的方法,是從現(xiàn)有的高品質(zhì)大豆品種中找。

“‘齊黃34’雖不是專為鹽堿地而培育,但培育時選擇的親本中有耐鹽材料,因此比較適應鹽堿地?!毙烊秸f,“齊黃34”是通過雜交育種培育出來的。它的母本具有緊湊、長葉、高產(chǎn)、抗病、廣適的特點,父本具有開張、圓葉、莢多、莢密、高產(chǎn)、高油的特點。

在鹽堿地上的表現(xiàn),得通過針對性的試驗搞清楚。2012年,“齊黃34”通過品種審定后,徐冉帶著這粒豆在全國各地進行抗逆性試驗。山西、甘肅干旱少雨,就在那里進行耐旱試驗,原有作物在這樣的條件下產(chǎn)量常受影響,“齊黃34”卻硬是打破了當?shù)叵拇蠖垢弋a(chǎn)紀錄;安徽陰雨天多,用來鑒定大豆抗根腐病的特性最好不過;黃河口、新疆鹽堿地多,是進行耐鹽堿試驗的天然場所。

在黃河口試驗時,徐冉捏了一把汗——這里的鹽堿情況尤其復雜。黃淮海地區(qū)多是麥茬大豆,播種時刮干熱風,溫度高、風速大、濕度小,土壤散墑嚴重,加上地埋秸稈,出苗常常缺苗斷壟,會降低20%的產(chǎn)量。這就需要大豆品種有很強的自我調(diào)控能力,缺苗斷壟密度小時分枝多,分枝能岔開,以占更大空間,截獲更多的光能,形成好的產(chǎn)量。

經(jīng)過反復試驗,徐冉發(fā)現(xiàn),“齊黃34”的培育思路——改良株型基礎上提高單株生產(chǎn)力,很好地適應了這一需要。

連續(xù)幾年的耐鹽堿試驗,證明“齊黃34”有不錯的綜合抗性。目前,“齊黃34”在黃河三角洲鹽堿地的種植面積已近20萬畝,成為向鹽堿地要糧、要油的“金豆子”。隨著推廣,山東大豆平均畝產(chǎn)也由原來的160公斤,提升到了196公斤,成為全國大豆畝產(chǎn)最高的省份,大大縮小了與大豆生產(chǎn)先進國家的差距。

現(xiàn)在,徐冉帶領團隊又瞄準了新的目標?!靶缕贩N‘齊黃35’‘齊黃36’‘齊黃39’已通過審定,之后還將培育更多以‘齊黃34’為基礎的新品種,向畝產(chǎn)350公斤發(fā)力。”

關(guān)鍵——

拿住苗就成功了一半

10月15日,位于東營市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)的“科豆35”試驗田,測產(chǎn)收割機不斷吐出飽滿的豆粒。參與測產(chǎn)的專家、東營市農(nóng)科院鹽生植物與生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所所長徐化凌看在眼里,心里暗暗叫好,有戲!

如他所料,測產(chǎn)的兩個地塊都實現(xiàn)了高產(chǎn):播種前含鹽量3.7‰-4.5‰的地塊,實收面積1.14畝,實收畝產(chǎn)277.40公斤;播種前含鹽量4.5‰-6.0‰的地塊,實收面積1.90畝,實收畝產(chǎn)273.32公斤。

不同于“齊黃34”品種審定后在鹽堿地做抗逆性試驗,“科豆35”品系穩(wěn)定,就是在東營鹽堿地上連續(xù)幾年的高強度耐鹽篩選后實現(xiàn)的。

2018年,田志喜帶著數(shù)千份大豆材料信心滿滿地從北京來到東營。“東營是典型的濱海鹽堿地,鹽堿地面積廣且鹽堿程度各異,在這里開展耐鹽堿大豆材料篩選再合適不過?!弊屗麤]想到,第一年就遭遇了“當頭一棒”。他挑選的中度鹽堿試驗地塊,“一眼望去像鋪了一層白色晶鹽”,種下的數(shù)千份材料,幾乎“全軍覆沒”。

幸運的是,后來他們又發(fā)現(xiàn)了孤零零頑強挺立著的幾株綠綠的豆苗。就是這幾株苗,點燃了田志喜的希望——在這片鹽堿地能活下來的,肯定是耐鹽堿大豆,這幾株就是育種的方向!

出苗,成了田志喜必須邁過的一道坎兒。

當?shù)氐摹疤锇咽健背Uf,“鹽堿地上,拿住苗就成功了一半”。大豆是雙子葉作物,頂托能力本來就弱,發(fā)芽時還搞“特殊”,偏要向下“翻個身”,這樣一來,更難從板結(jié)層下冒出頭。

“那段時間整天都在想這個問題,后來我們借鑒了鹽堿地種棉花的經(jīng)驗——覆地膜?!碧镏鞠舱f,覆膜可以有效減少水分蒸發(fā)、降低土壤的含鹽率。

但大豆頂托力差,很難靠自身的力量破膜而出。田志喜采取人工打孔幫助豆苗出膜。盡管效率低,但效果明顯。他的田間管理人劉新華估算,即便是考慮到今年雨水多,土壤整體含鹽量下降的因素,覆膜與不覆膜地塊的畝產(chǎn)差距,仍在20公斤以上。目前,田志喜團隊已和有關(guān)機構(gòu)合作研發(fā)覆膜打孔機,以滿足未來機械化種植需求。

出苗的問題解決了,育種逐步步入正軌。幾年來,田志喜收獲了更多的優(yōu)質(zhì)材料。他的大豆材料庫,現(xiàn)在材料已達到13000多份,其中耐鹽堿新種質(zhì)68份,表現(xiàn)特別優(yōu)異的25份。

在黃河口,田志喜團隊瞄準的是5‰左右的中度鹽堿地,此前,這樣的地塊很少種植大豆,突破后將有望成功開發(fā)更多的大豆田。去年,“科豆35”進行了一分地的小區(qū)試驗,今年擴展到了30畝的規(guī)模,產(chǎn)量很穩(wěn)定。

成績喜人,但田志喜很冷靜:“我們還尚不清楚是哪個基因在發(fā)揮耐鹽堿作用,下一步就是要找到耐鹽堿背后的基因密碼?!?/p>

這并不容易。大豆耐鹽堿性由100多個基因控制,有的基因影響發(fā)芽,有的影響生長,有的影響葉片,有的影響代謝,到底哪些基因發(fā)揮主效作用,現(xiàn)在還沒有完全搞清楚。田志喜計劃,在進行田間篩選的同時,繼續(xù)推動大豆基因組平臺建設,逐步深化基礎性研究,未來就有望真正實現(xiàn)分子設計育種,設計出優(yōu)質(zhì)耐鹽堿大豆。

希望——

盯緊黃河口野大豆

攻關(guān)耐鹽堿大豆,千軍萬馬齊聚黃河口。

青島農(nóng)業(yè)大學趙龍剛團隊選取優(yōu)質(zhì)大豆進行輻照變異,再從變異株里篩選性狀、品質(zhì)較好的,在鹽堿地進一步篩選。同樣是輻照育種,東營市中天農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司直接把大豆發(fā)往了太空。育種人靳振東計劃在鹽堿地上,繼續(xù)研發(fā)富硒黃豆、抗氧化黃豆等特色品種。

這一年,徐化凌總結(jié),有喜有憂。

喜的是,他們已正式和山東師范大學生命科學學院陳敏教授團隊展開合作?!瓣惤淌谝恢睆氖轮参锟果}機理研究,團隊實力很強。我們將共同推進耐鹽堿大豆選育。”徐化凌說。

喜中有喜,合作不久傳來一個好消息:陳敏教授團隊對54份材料“匿名”進行萌發(fā)期耐鹽鑒定,其中3份為徐化凌培育,51份為已審定品種。結(jié)果顯示,徐化凌提供的1份材料耐鹽性表現(xiàn)最突出。

鑒定,是為了更好地育種。“那么多大豆材料,到底選哪個進行雜交,盲目選擇容易走彎路。借助大院大所對材料進行圖譜分析,把遺傳基因相近或重復的材料排除掉,能事半功倍。搞清材料的耐鹽性、蛋白含量等,種出好東西的概率也會提高?!毙旎枵f。

黃河口的鹽堿地上,生長著一種奇怪的大豆。說它是大豆,因為看上去其植株、葉片與大豆很像??申_豆莢,豆粒卻跟種植的大豆大相徑庭,有的小得如米粒一般。其實,這就是黃河口的野生大豆。經(jīng)檢測,部分野生大豆可以在土壤鹽分超過7‰的地塊上存活。

“目前,全國的栽培大豆主要來源于幾十個骨干親本?!毙旎枵f,從現(xiàn)有的好材料中開展雜交見效快,但遺傳狹窄容易造成抗性的下降。而野大豆具有很多優(yōu)質(zhì)性狀,比如苗期耐鹽等,如果能通過雜交固定到栽培大豆中來,有可能會給耐鹽堿大豆育種帶來突破。

帶著“把野大豆的耐鹽性狀轉(zhuǎn)移至栽培大豆”的念頭,2016年開始,徐化凌帶領團隊在茫茫的鹽堿地上尋找野生大豆資源?;牡貫]有路,他們就背著鐵锨、網(wǎng)兜、標簽,一邊開路,一邊搜尋,當年就從217個點位采集到了510多份樣本。

常規(guī)育種平均要10年才能出一個品種,因為采用了野大豆這種更原始的材料,時間會更長一些,徐化凌說,“我們愿意干一些長遠的事”。

還有一件事情,徐化凌格外看重。“即使我們將大豆耐鹽能力提高了1‰,但在生產(chǎn)上的意義可能并不是很大?!彼忉?,黃淮海鹽堿地的鹽堿含量是動態(tài)變化的,一場大雨、一次澆水、一場大風,都可能引起含鹽量曲線的巨大起伏,很容易就把提高的1‰給抹掉了。

因此,耐鹽堿大豆選育,有一個繞不過去的關(guān)鍵環(huán)節(jié)——鹽堿地。鹽堿地不僅是哺育耐鹽堿大豆的“母親”,更是檢驗其性能表現(xiàn)的“考官”。土壤鹽分的變化直接影響到種子的表現(xiàn)以及后期的產(chǎn)量、品質(zhì)等指標,最終影響對種子評價的準確性。只有“考官”客觀公平,優(yōu)質(zhì)耐鹽堿大豆才能脫穎而出。

鹽度精準化的突破正在展開?!跋裼涗洑鉁刈兓粯佑涗淃}分變化”,帶著這個愿望,近期,徐化凌購置了一批土壤鹽分傳感器,希望通過試驗田的小規(guī)模試用,檢驗傳感器的真實狀態(tài),以備進一步應用。

雖然路線有差異,但育種攻關(guān)都在繼續(xù),為中國豆安上“耐鹽芯”成為育種人的一致選擇。

全國層面,篩選的進程全面提速。今年開展了國家與省兩級耐鹽堿大豆品種區(qū)域試驗,黃三角農(nóng)高區(qū)成為一處重要的試驗點。

“目前,農(nóng)高區(qū)有耐鹽育種材料556份,篩選了新品系14個,今年進行區(qū)域試驗的品系有6個?!秉S三角農(nóng)高區(qū)技術(shù)創(chuàng)新中心工作專班產(chǎn)業(yè)推進部部長季增誠說。

“科豆35”“青農(nóng)豆3號”參加了國家耐鹽堿大豆品種區(qū)域試驗,徐化凌團隊培育的“東科豆”參加了山東省的耐鹽堿大豆品種區(qū)域試驗?!褒R黃34”則有了一個新身份:作為對照品種供參試種子“PK”,打平或者超過其表現(xiàn)的種子才有望通過測試。

“區(qū)試不斷篩選優(yōu)秀品種,高品質(zhì)耐鹽堿大豆的出現(xiàn),只是時間問題?!毙旎枵f。

“集中力量辦大事是我們的優(yōu)勢?!辟Z曦說,現(xiàn)在,圍繞耐鹽堿大豆的團隊規(guī)模大了,資源多了,“未來幾年大有希望”。

來源:大眾報業(yè)·大眾日報
編輯:于婷婷
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