農業(yè)科學家為實現農業(yè)現代化貢獻力量(講述·弘揚科學家精神)
數據來源:農業(yè)農村部、國家統(tǒng)計局
青紗帳里,玉米行行挺拔;汪汪水田,晚稻株株青綠……國家統(tǒng)計局數據顯示:2022年全國夏糧總產量2948億斤,比上年增加28.7億斤,增長1.0%。這離不開廣大農業(yè)科學家的持續(xù)努力。長期以來,廣大農業(yè)科學家圍繞農業(yè)農村發(fā)展,把論文寫在大地上、把成果送進億萬農民家,為實現農業(yè)穩(wěn)產增產、促進農民持續(xù)增收、打贏脫貧攻堅戰(zhàn)和推動鄉(xiāng)村振興作出重要貢獻。本版推出特別策劃,為您講述三位農業(yè)科學家的故事。
——編 者
中國科學院院士李家洋幾十年如一日培育高產優(yōu)質水稻品種——
一個個新品種從實驗室來到田野
本報記者 王 浩
在浙江富陽的稻田里,卷著褲腿彎著腰,查看禾苗長勢,汗水浸透襯衫;在海南南繁基地,頂著烈日炙烤,悉心觀察水稻穗數……從試驗田到實驗室,中科院院士、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員李家洋(見圖①,中,中國科學院供圖)幾十年如一日,躬耕田野,只為育出一粒粒好種子。一項項科研成果,落入田間,生根發(fā)芽,造福農民。
李家洋先后在國際主流學術刊物上發(fā)表論文130多篇,帶領研究團隊在稻米品質形成機理、水稻分子育種領域取得一系列具有國際影響力的研究成果,先后4次入選中國科學十大進展。
讓稻香飄滿廣袤田野,是水稻育種家的夢想。為了培育出高產優(yōu)質品種,李家洋一直在努力!
從矮稈水稻品種選育推廣到雜交水稻技術突破,我國水稻產量不斷提高。如今,告別了“吃不飽”的舊煩惱,又遇上了“吃得好”的新需求,李家洋繼續(xù)向水稻育種的新高峰攀登……
如何找到高產又優(yōu)質的水稻?“育種就像是搭積木,找準積木塊,才能更快更好地搭建出理想模型?!崩罴已笳f。
基因就是一個個關鍵的積木塊。李家洋團隊從微觀世界中,尋找決定水稻產量和品質的關鍵基因?!拔覀儼l(fā)現了與水稻的分蘗角度、秸稈粗細等重要性狀密切相關的關鍵基因,將其導入水稻主栽品種中,就能重塑水稻株型性狀,培育出株高適中、穗大粒多的新品種?!崩罴已笳f。
一把“金鑰匙”打開一片新天地?!氨热纾灸z稠度、直鏈淀粉含量和糊化溫度是衡量水稻好不好吃的指標,我們通過基因關聯(lián)研究,確定了多個水稻淀粉合成途徑的關鍵基因?!崩罴已笳f。
探索之路并不平坦。數據不理想,結果不滿意,時常有之。等到好不容易有了結論,卻發(fā)現同行已搶先一步發(fā)表。看著同行精心撰寫的論文,大家伙心里很不是滋味兒,“咬牙堅持,從頭再來,努力走得更快些?!币淮未未煺鄯炊ぐl(fā)了李家洋的斗志……
辛勤的汗水換來沉甸甸的收獲。從影響水稻莖稈機械強度,到分蘗角度,再到稻穗大小,一個個影響水稻性狀的關鍵基因被李家洋找到,一系列成果奠定了我國水稻功能研究的重要基礎。
有了基因,關鍵要“搭建”。分子設計育種,是李家洋團隊攀登的又一座高峰?!啊厍唷酒贩N產量高,但綜合品質差,可以當受體?!?3—11’的外觀品質優(yōu)異,可以當供體。我們對與產量、外觀品質、蒸煮食味品質等相關的28個目標基因優(yōu)化組合,利用雜交、回交與分子標記定向選擇等技術,將優(yōu)質目標基因聚合到受體材料,實現優(yōu)與優(yōu)的組合。”李家洋說。
科研過程中,李家洋尋找著最佳方案?!啊肿釉O計育種’較之于傳統(tǒng)育種,更加高效精準。”李家洋娓娓道來,團隊首創(chuàng)全新基因分型算法,構建出高密度水稻單倍體型圖譜,率先提出并建立高效精準的分子設計育種體系,為解決水稻產量與品質互相制約的難題提供了有效策略。
一個個新品種從實驗室來到田野,為端穩(wěn)“中國飯碗”貢獻力量。李家洋團隊培育的“嘉優(yōu)中科1號”連續(xù)多年萬畝示范平均產量比普通品種增產20%以上,適合機械化或直播等栽培方式。
對李家洋來說,每一次人生選擇都源自內心深處的“三農”情結。
安徽省肥西縣是李家洋的家鄉(xiāng),稻香和農活伴隨著他成長?!靶r候,村里的水稻長到半人高的時候,很容易倒伏。后來,老鄉(xiāng)們換了新品種,稻株變矮了,倒伏少了,產量增加了?!笨萍嫉牧α浚尷罴已笥∠笊羁?,“當時,我就立志成為一名農業(yè)科學家?!?/p>
此后的歲月,李家洋當過農民、民辦教師、建筑工人。但日子再苦,他始終沒有忘記心中的理想,“白天抬水泥,晚上挑燈看書?!崩罴已蠡貞浾f。
1977年,李家洋成為恢復高考后首批大學生中的一員,來到安徽農學院(現安徽農業(yè)大學)林學系,開始了他的求學之路。后來到美國留學,他一直聚焦分子遺傳學研究,以擬南芥為研究對象,取得了一系列重要研究成果。
“求學路上,我也有機會轉入其它領域,但我還是堅持做植物研究。”李家洋說,“我國是人口大國、農業(yè)大國,植物研究對我而言更有吸引力、更有價值。”
1994年,李家洋回國,在30多平方米的舊實驗室里,開始了艱苦創(chuàng)業(yè)的歷程。他決定離開熟悉的領域,在競爭激烈的水稻研究賽道上起跑。
“擬南芥是雙子葉植物,水稻是單子葉植物,雖說兩者基礎原理相通,但具體到遺傳發(fā)育上,天差地別?!崩罴已笳f,團隊致力于水稻分子品種設計,攻克了一個又一個難題,取得了眾多原創(chuàng)性成果。
“我相信,只要不斷努力、埋頭苦干,我們的科學研究就能如同一粒粒種子,破土發(fā)芽,拔節(jié)生長,終將孕育豐碩果實,為糧食安全和農民富裕作出貢獻?!崩罴已笳f。
中國工程院院士唐華俊主持建立全國首個農作物遙感監(jiān)測系統(tǒng)——
當好土地體檢員為智慧農業(yè)賦能
本報記者 常 欽
都說“干一行、愛一行”,中國工程院院士唐華?。ㄒ妶D②,右,楊鵬攝)的確是這句話的踐行者。懷揣對土地的熱愛,唐華俊在農業(yè)土地資源領域一干就是40年。他開拓了農作物空間格局研究新領域,主持建立了全國首個農作物遙感監(jiān)測系統(tǒng),從2002年至今依然在糧食生產、防災減災等方面發(fā)揮著重要作用。
“我從小家庭貧困,缺衣少糧的日子歷歷在目。最大的心愿,就是讓家鄉(xiāng)的鄉(xiāng)親們能吃上飽飯?!碧迫A俊回憶說。
唐華俊出生于四川省閬中市的一個貧困山村,當地耕地少?!爱敃r家里孩子多、收入少,吃飯穿衣都是大問題;10歲前幾乎都是光著腳,榆樹皮和米糠混合成餅是我們的家常便飯?!碧迫A俊說。
他決心靠雙手改變農村落后面貌!曾因貧困幾次輟學,但信念支撐著唐華俊一路堅持。1978年,他考入西南農學院,“從家里背著一床破被去學校報到”。
1982年,他畢業(yè)后被分配到中國農業(yè)科學院工作,從承擔課題的子任務到獨立完成方案設計、任務實施、成果總結等,唐華俊很快成為業(yè)務骨干。
“耕好農業(yè)‘大田’不是一件容易事?!碑敃r歐洲農業(yè)遙感技術取得重大突破,正廣泛推動數字農業(yè)、精準農業(yè)普及應用。唐華俊萌生了出國深造的想法:“農業(yè)科技進步,要深耕一畝三分地,還要會打開眼界看世界?!?/p>
機會總是留給有準備的人。1985年,唐華俊赴比利時根特大學攻讀碩士學位?!拔疫x擇了農業(yè)土地資源專業(yè)。”唐華俊說,“在外求學,回到祖國服務‘三農’的心始終熾熱?!?/p>
那時,導師希望唐華俊留在國外從事科研工作,對此,唐華俊說:“沒什么好猶豫的,作為農民的兒子,我要為中國的農民做事、為中國的農業(yè)發(fā)展做事,這個想法從來都沒有變過。”唐華俊毅然選擇回國。
有人問唐華俊,當時國內條件比較差,有沒有后悔?“從來沒有!相反,我很欣慰自己回來了?;氐脚囵B(yǎng)自己的中國農業(yè)科學院,學以致用,是一件多么幸福的事啊?!碧迫A俊回答。
唐華俊說,國內農業(yè)遙感起步較晚,從立項找經費到購置儀器調設備,再到帶隊伍做研究等,“一切都是新的,一切都充滿希望”。
回國后,唐華俊一直從事農業(yè)土地資源遙感研究,圍繞土地適應性評價、耕地承載力評估、土地利用、土地覆蓋變化等開展科研工作。“咱就是土地體檢員,時刻關注著土地健康?!碧迫A俊介紹,遙感技術除了監(jiān)測土地資源的數量、空間分布及其變化態(tài)勢,還要監(jiān)測土地資源的質量和利用狀況。
剛起步時,唐華俊和同事們陷入了國內農業(yè)遙感信息源稀缺的困境。那時,農業(yè)領域沒有衛(wèi)星數據接收站,遙感數據難以獲取。“必須為農業(yè)生產裝上‘天眼’!”唐華俊多方努力,牽頭建立了農業(yè)領域國內首套氣象衛(wèi)星接收系統(tǒng)。
系統(tǒng)由室外室內兩部分組成。唐華俊指著閃爍的信號燈說,室外部分負責跟蹤捕捉衛(wèi)星軌道和過境信息,衛(wèi)星進入接收范圍就會啟動接收。數據傳輸到室內處理系統(tǒng),對數據進行預處理和存儲,為農作物遙感科研發(fā)展提供穩(wěn)定的信息源。
磨刀不誤砍柴工。唐華俊組織國內10多家單位協(xié)同開展持續(xù)攻關,經過多年潛心研究,突破多源遙感作物信息獲取、農作物和農田環(huán)境參數遙感反演等關鍵技術,創(chuàng)建了國內首個適用于全國及區(qū)域尺度的國家級農作物遙感監(jiān)測工程化運行系統(tǒng)。系統(tǒng)為農業(yè)主管部門和各地及時掌握農作物生產情況、調整產業(yè)結構提供重要支撐。
“經過努力,一大批研究成果從實驗室走進田間地頭?!碧迫A俊說,山東冬小麥監(jiān)測結果用于指導該省冬小麥種植補貼,廣西監(jiān)測結果應用于指導災損補償發(fā)放……遙感監(jiān)測系統(tǒng)廣泛應用于31個省份。2012年,“主要農作物遙感監(jiān)測關鍵技術研究及業(yè)務化應用”獲得國家科技進步二等獎。
防災減災也是農業(yè)“天眼”的重要功能。及時、準確獲取多尺度的農業(yè)旱澇災害信息是農業(yè)生產的迫切需求。“防災減災就是增產增收,農業(yè)科研義不容辭。”為了攻克難題,唐華俊帶領團隊開展系統(tǒng)研究,突破旱澇災害信息快速獲取、災情動態(tài)解析、災損定量評估等技術瓶頸,研發(fā)出精度高、尺度大、周期短的農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測技術,達到國際先進水平,目前該技術已經在15個省份落地應用。2014年,“農業(yè)旱澇災害遙感監(jiān)測技術”獲得國家科技進步二等獎。
如今,現代農業(yè)加快發(fā)展,科技給農業(yè)現代化插上了翅膀,必須大力推進農業(yè)機械化、智能化。唐華俊敏銳捕捉到了新課題:“數據成了新農資,科技成了新農具,智慧農業(yè)前景大好?!?/p>
面對新課題,唐華俊堅守在科研一線?!拔矣袀€心愿——讓天空地一體化的遙感技術為智慧農業(yè)賦能,讓農業(yè)成為有奔頭的產業(yè),讓更多鄉(xiāng)親種地有賺頭。”
中國工程院院士張福鎖創(chuàng)建綠色增產增效技術體系——
一心推動農業(yè)科技走進田間地頭
本報記者 李曉晴
“目標是將農田氮磷排放減少30%—50%,入湖負荷減少10%—20%,農田畝產值每年每畝超過1萬元?!苯眨袊こ淘涸菏?、國家現代農業(yè)產業(yè)技術體系綠色低碳共性技術創(chuàng)新團隊首席專家、中國農業(yè)大學教授張福鎖(見圖③,右一,國家農業(yè)綠色發(fā)展研究院供圖)帶領團隊在云南省大理白族自治州洱海流域,圍繞“面源污染解析與防控”“高值作物系統(tǒng)構建與優(yōu)化”等六大方面開展攻關……
自今年2月洱海流域農業(yè)綠色發(fā)展研究院正式成立以來,張福鎖已經在大理市灣橋鎮(zhèn)古生村工作生活130多天。
作為一名農業(yè)科學家,張福鎖始終心系國家,心系農業(yè),心系農民。
出生于陜西鳳翔的張福鎖經常這樣說:“我是一名老師,也是一個農民。我生長在農村,干過農活,對農民的辛苦有著真切體會,對農業(yè)一直懷有這樣的情結:到農村去、到生產實踐中去,解決生產中的問題,為農業(yè)的增產增收做出自己的貢獻?!?/p>
在30多年的農業(yè)生產科學研究中,張福鎖始終堅持在一線從事植物營養(yǎng)學理論與技術創(chuàng)新,突破作物高產與環(huán)境保護的協(xié)同難題,創(chuàng)建綠色增產增效技術體系,助力農業(yè)綠色轉型。
1985年,張福鎖走出國門到國外學習,師從世界聞名的植物營養(yǎng)學家。那里的生活、學習和工作條件雖然誘人,但張福鎖卻沒有產生留在國外的想法。他說:“出國是想了解國外的發(fā)展情況,在國外多學東西,回來好報效祖國?!?/p>
上世紀90年代以來,中國化肥用量快速增加,依靠改土施肥等傳統(tǒng)思路解決不了既要增產又要環(huán)保的問題,必須創(chuàng)新理論和技術。
回國后,張福鎖把一句“沒有努力,就沒有成就”的座右銘貼在辦公桌旁,一頭扎進了科研……張福鎖帶領團隊克服一個又一個困難,贏得了一個又一個科學發(fā)現。張福鎖團隊先后發(fā)現小麥缺鋅分泌的植物鐵載體類根分泌物,改變了國際植物營養(yǎng)界過去公認的“缺鐵專一性反應機理”的觀點;證明了鐵載體化合物對根際微量元素活化能力的非專一性;在國際上首次闡釋了花生和玉米間作改善花生鐵營養(yǎng)狀況的現象和機理,并把這一成果運用于我國傳統(tǒng)的間套作生產體系中……
30年來,張福鎖榮獲國家自然科學獎二等獎、國家科技進步獎二等獎、國家級教學成果獎二等獎、農業(yè)農村部“中華農業(yè)英才獎”等獎項。
科學報國一直是張福鎖的努力方向。如今,由他牽頭創(chuàng)立的“科技小院”遍布祖國大江南北……
去年4月,刺梨開花前,貴州省畢節(jié)市七星關區(qū)撒拉溪鎮(zhèn)龍鳳村刺梨基地里,多了幾位大學生,他們每天騎著三輪車穿梭于鄉(xiāng)間。當地村干部介紹:“這是中國農業(yè)大學的‘科技小院’項目,師生到村里和村民同吃、同住、同勞動,針對當地產業(yè)的關鍵問題,開展技術攻關與集成創(chuàng)新。”
位于龍鳳村的“科技小院”是中國農業(yè)大學在貴州成立的第一個“科技小院”。目前,31個省份已建起480個“科技小院”,示范面積1142萬畝,培訓農民28萬多人次。
2009年,張福鎖和中國農業(yè)大學的同事們在河北曲周縣創(chuàng)建了第一個“科技小院”。2009年至今,張福鎖帶領團隊師生每年200多天扎根農村,在生產一線開展科技創(chuàng)新、社會服務和人才培養(yǎng),科技人員與農民一起搞創(chuàng)新,直接把科技成果送到田間地頭,為作物高產高效和農民增收致富做出了突出貢獻。
“耕地是糧食生產的命根子?!庇纱耍瑥埜fi提出“第三次全國土壤普查”建議,為我國中低產田產能提升、糧食安全和生態(tài)保護提供決策依據。去年4月,深諳耕地重要性的張福鎖聯(lián)合中國工程院多名院士建議盡快開展全國耕地質量普查?!秶鴦赵宏P于開展第三次全國土壤普查的通知》指出,決定自2022年起開展第三次全國土壤普查。這項工作將促進中長期土壤健康與可持續(xù)發(fā)展,推動農業(yè)綠色轉型,為健康中國建設提供依據。
創(chuàng)建農業(yè)綠色發(fā)展交叉學科,突破綠色發(fā)展關鍵技術,推動農業(yè)綠色發(fā)展落地。張福鎖帶領團隊創(chuàng)新農業(yè)綠色發(fā)展多目標協(xié)同研究方法,系統(tǒng)揭示了我國化肥的增產和環(huán)境效應,為養(yǎng)分管理由單一增產目標向高產高效綠色可持續(xù)發(fā)展多目標協(xié)同轉型提供了依據和支撐。
推動農業(yè)科技走進田間地頭,為農業(yè)高質量發(fā)展插上翅膀。在過去10年里,張福鎖團隊以“科教專家網絡、政府推廣網絡、校企合作網絡”為平臺,組織1152名研究人員、6.5萬名農業(yè)推廣人員對接452個縣2090萬農民參與綠色增產技術模式推廣應用,累計推廣3770萬公頃土地,減少氮肥用量120萬噸。
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