為中國(guó)豆安上“耐鹽芯”
黃河三角洲打響耐鹽堿大豆選育科技會(huì)戰(zhàn)，山東自主培育的“齊黃34”已在全國(guó)累計(jì)種植推廣超4000萬(wàn)畝
本報(bào)記者 趙 豐 李?振 賈瑞君 李 明
去年10月，習(xí)近平總書記在黃河三角洲考察時(shí)，走進(jìn)大豆田，將一粒大豆放進(jìn)嘴里細(xì)細(xì)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(jì)錄——繼去年在東營(yíng)3‰的鹽堿地塊測(cè)產(chǎn)達(dá)到畝產(chǎn)302.6公斤之后，今年又以畝產(chǎn)329公斤實(shí)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(guó)累計(jì)種植推廣超過4000萬(wàn)畝。
總書記叮囑，要轉(zhuǎn)變育種觀念，由治理鹽堿地適應(yīng)作物向選育耐鹽堿植物適應(yīng)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(tuán)隊(duì)在這里打響了大豆選育的科技會(huì)戰(zhàn)。不僅“齊黃34”，多個(gè)品種交出了亮眼的成績(jī)。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員田志喜培育的“科豆35”，在中度鹽堿地上實(shí)收測(cè)產(chǎn)畝產(chǎn)超過270公斤，比去年在5‰的鹽堿地實(shí)收測(cè)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(qiáng)農(nóng)民種植大豆積極性，增加大豆自給率，更好地保障國(guó)家糧食安全為目標(biāo)，育種專家正加快耐鹽堿大豆選育，誓為中國(guó)豆安上“耐鹽芯”。
出發(fā)——
向鹽堿地要大豆
329公斤的測(cè)產(chǎn)成績(jī)，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(jiān)定了對(duì)這一品種耐鹽高產(chǎn)屬性的信心，也讓東營(yíng)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?！逼埱谥トツ甑谝荒攴N“齊黃34”時(shí)，有村民直言干不成。但看到畝產(chǎn)超過300公斤的收成時(shí)，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(bǔ)種，還是像瘌痢頭，東少一壟，西缺一片。勉強(qiáng)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(gè)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(chǎng)雨一攤泥，不下雨一塊磚?！鄙綎|省農(nóng)科院黃河三角洲現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院院長(zhǎng)賈曦說，除了鹽分高，鹽堿地不適宜作物生長(zhǎng)還有一個(gè)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(tuán)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(zhǎng)。而鹽堿地團(tuán)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(gè)“殺手”要大豆？
在我國(guó)的糧油作物中，大豆的進(jìn)口依賴度最高。2021年，我國(guó)進(jìn)口大豆占全國(guó)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(duì)較好，而我國(guó)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(yán)重依賴進(jìn)口的被動(dòng)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(shí)，也就百八十斤，種豆不劃算，因此種的人越來(lái)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(jià)格計(jì)算，大豆至少畝產(chǎn)300公斤才能算出賬來(lái)。
擺在育種人面前的是一道難題。要知道，去年全國(guó)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(jī)械化生產(chǎn)等諸多常規(guī)優(yōu)點(diǎn)。
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(shí)選擇的親本中有耐鹽材料，因此比較適應(yīng)鹽堿地?！毙烊秸f，“齊黃34”是通過雜交育種培育出來(lái)的。它的母本具有緊湊、長(zhǎng)葉、高產(chǎn)、抗病、廣適的特點(diǎn)，父本具有開張、圓葉、莢多、莢密、高產(chǎn)、高油的特點(diǎn)。
在鹽堿地上的表現(xiàn)，得通過針對(duì)性的試驗(yàn)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(guó)各地進(jìn)行抗逆性試驗(yàn)。山西、甘肅干旱少雨，就在那里進(jìn)行耐旱試驗(yàn)，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(dāng)?shù)叵拇蠖垢弋a(chǎn)紀(jì)錄；安徽陰雨天多，用來(lái)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(jìn)行耐鹽堿試驗(yàn)的天然場(chǎng)所。
在黃河口試驗(yàn)時(shí)，徐冉捏了一把汗——這里的鹽堿情況尤其復(fù)雜。黃淮海地區(qū)多是麥茬大豆，播種時(shí)刮干熱風(fēng)，溫度高、風(fēng)速大、濕度小，土壤散墑嚴(yán)重，加上地埋秸稈，出苗常常缺苗斷壟，會(huì)降低20%的產(chǎn)量。這就需要大豆品種有很強(qiáng)的自我調(diào)控能力，缺苗斷壟密度小時(shí)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(fù)試驗(yàn)，徐冉發(fā)現(xiàn)，“齊黃34”的培育思路——改良株型基礎(chǔ)上提高單株生產(chǎn)力，很好地適應(yīng)了這一需要。
連續(xù)幾年的耐鹽堿試驗(yàn)，證明“齊黃34”有不錯(cuò)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(wàn)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(lái)的160公斤，提升到了196公斤，成為全國(guó)大豆畝產(chǎn)最高的省份，大大縮小了與大豆生產(chǎn)先進(jìn)國(guó)家的差距。
現(xiàn)在，徐冉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)又瞄準(zhǔn)了新的目標(biāo)?！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(chǔ)的新品種，向畝產(chǎn)350公斤發(fā)力?！?/p>
關(guān)鍵——
拿住苗就成功了一半
10月15日，位于東營(yíng)市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)的“科豆35”試驗(yàn)田，測(cè)產(chǎn)收割機(jī)不斷吐出飽滿的豆粒。參與測(cè)產(chǎn)的專家、東營(yíng)市農(nóng)科院鹽生植物與生態(tài)農(nóng)業(yè)研究所所長(zhǎng)徐化凌看在眼里，心里暗暗叫好，有戲！
如他所料，測(cè)產(chǎn)的兩個(gè)地塊都實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)：播種前含鹽量3.7‰-4.5‰的地塊，實(shí)收面積1.14畝，實(shí)收畝產(chǎn)277.40公斤；播種前含鹽量4.5‰-6.0‰的地塊，實(shí)收面積1.90畝，實(shí)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(yàn)，“科豆35”品系穩(wěn)定，就是在東營(yíng)鹽堿地上連續(xù)幾年的高強(qiáng)度耐鹽篩選后實(shí)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(lái)到東營(yíng)?！皷|營(yíng)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(dāng)頭一棒”。他挑選的中度鹽堿試驗(yàn)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(yùn)的是，后來(lái)他們又發(fā)現(xiàn)了孤零零頑強(qiáng)挺立著的幾株綠綠的豆苗。就是這幾株苗，點(diǎn)燃了田志喜的希望——在這片鹽堿地能活下來(lái)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(dāng)?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(lái)就弱，發(fā)芽時(shí)還搞“特殊”，偏要向下“翻個(gè)身”，這樣一來(lái)，更難從板結(jié)層下冒出頭。
“那段時(shí)間整天都在想這個(gè)問題，后來(lái)我們借鑒了鹽堿地種棉花的經(jīng)驗(yàn)——覆地膜。”田志喜說，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(tuán)隊(duì)已和有關(guān)機(jī)構(gòu)合作研發(fā)覆膜打孔機(jī)，以滿足未來(lái)機(jī)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(lái)，田志喜收獲了更多的優(yōu)質(zhì)材料。他的大豆材料庫(kù)，現(xiàn)在材料已達(dá)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(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)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(jìn)行了一分地的小區(qū)試驗(yàn)，今年擴(kuò)展到了30畝的規(guī)模，產(chǎn)量很穩(wěn)定。
成績(jī)喜人，但田志喜很冷靜：“我們還尚不清楚是哪個(gè)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。”
這并不容易。大豆耐鹽堿性由100多個(gè)基因控制，有的基因影響發(fā)芽，有的影響生長(zhǎng)，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(jì)劃，在進(jìn)行田間篩選的同時(shí)，繼續(xù)推動(dòng)大豆基因組平臺(tái)建設(shè)，逐步深化基礎(chǔ)性研究，未來(lái)就有望真正實(shí)現(xiàn)分子設(shè)計(jì)育種，設(shè)計(jì)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(wàn)馬齊聚黃河口。
青島農(nóng)業(yè)大學(xué)趙龍剛團(tuán)隊(duì)選取優(yōu)質(zhì)大豆進(jìn)行輻照變異，再?gòu)淖儺愔昀锖Y選性狀、品質(zhì)較好的，在鹽堿地進(jìn)一步篩選。同樣是輻照育種，東營(yíng)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(jì)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(xué)生命科學(xué)學(xué)院陳敏教授團(tuán)隊(duì)展開合作?！瓣惤淌谝恢睆氖轮参锟果}機(jī)理研究，團(tuán)隊(duì)實(shí)力很強(qiáng)。我們將共同推進(jìn)耐鹽堿大豆選育?！毙旎枵f。
喜中有喜，合作不久傳來(lái)一個(gè)好消息：陳敏教授團(tuán)隊(duì)對(duì)54份材料“匿名”進(jìn)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(gè)進(jìn)行雜交，盲目選擇容易走彎路。借助大院大所對(duì)材料進(jìn)行圖譜分析，把遺傳基因相近或重復(fù)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(huì)提高?！毙旎枵f。
黃河口的鹽堿地上，生長(zhǎng)著一種奇怪的大豆。說它是大豆，因?yàn)榭瓷先テ渲仓?、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(shí)，這就是黃河口的野生大豆。經(jīng)檢測(cè)，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(guó)的栽培大豆主要來(lái)源于幾十個(gè)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(lái)，有可能會(huì)給耐鹽堿大豆育種帶來(lái)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(lǐng)團(tuán)隊(duì)在茫茫的鹽堿地上尋找野生大豆資源。荒地灘沒有路，他們就背著鐵锨、網(wǎng)兜、標(biāo)簽，一邊開路，一邊搜尋，當(dāng)年就從217個(gè)點(diǎn)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(gè)品種，因?yàn)椴捎昧艘按蠖惯@種更原始的材料，時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)一些，徐化凌說，“我們?cè)敢飧梢恍╅L(zhǎng)遠(yuǎn)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(dòng)態(tài)變化的，一場(chǎng)大雨、一次澆水、一場(chǎng)大風(fēng)，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(gè)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(yàn)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(biāo)，最終影響對(duì)種子評(píng)價(jià)的準(zhǔn)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(zhǔn)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(gè)愿望，近期，徐化凌購(gòu)置了一批土壤鹽分傳感器，希望通過試驗(yàn)田的小規(guī)模試用，檢驗(yàn)傳感器的真實(shí)狀態(tài)，以備進(jìn)一步應(yīng)用。
雖然路線有差異，但育種攻關(guān)都在繼續(xù)，為中國(guó)豆安上“耐鹽芯”成為育種人的一致選擇。
全國(guó)層面，篩選的進(jìn)程全面提速。今年開展了國(guó)家與省兩級(jí)耐鹽堿大豆品種區(qū)域試驗(yàn)，黃三角農(nóng)高區(qū)成為一處重要的試驗(yàn)點(diǎn)。
“目前，農(nóng)高區(qū)有耐鹽育種材料556份，篩選了新品系14個(gè)，今年進(jìn)行區(qū)域試驗(yàn)的品系有6個(gè)?！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(jìn)部部長(zhǎng)季增誠(chéng)說。
“科豆35”“青農(nóng)豆3號(hào)”參加了國(guó)家耐鹽堿大豆品種區(qū)域試驗(yàn)，徐化凌團(tuán)隊(duì)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(yàn)?！褒R黃34”則有了一個(gè)新身份：作為對(duì)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(cè)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(shí)間問題。”徐化凌說。
“集中力量辦大事是我們的優(yōu)勢(shì)?！辟Z曦說，現(xiàn)在，圍繞耐鹽堿大豆的團(tuán)隊(duì)規(guī)模大了，資源多了，“未來(lái)幾年大有希望”。
