蒋高明|第一次绿色革命反思之二：所解决的问题

　　既然叫绿色革命，那么农业所发生的变化还是很值得大书特书的，这就是人类实实在在地增加了粮食供应，减少了饥饿发生。消除饥饿，是人类奋斗的共同目标。其中，第一次绿色革命过程中，人类针对品种改良所做出的努力，大大促进了农作物增产。

　　以水稻为例，1962年成立于菲律宾的国际水稻研究所，根据亚洲热带气候条件繁育出了高产品种。这些水稻品种具有下述特点：

　　1)高分蘖和抽穗能力：包括每株水稻产生众多分蘖的能力，以及主茎和分蘖的谷穗结出尽可能多而饱满谷粒的能力。这就使得一粒种子落地，在水肥条件供应充足的前提下，更够结出更多的种子。

　　2)较高的肥料效应：稻株可充分有效地利用营养物质，尤其速效的化肥，从而生产出相对于高的生物量，再将这些光合产物向籽粒集中，最大限度地提高稻谷产量。

　　3)非光敏性：许多水稻品种具有光敏性，如有些品种只有当日照长度缩短时，水稻才能扬花，因而水稻耕种受到一年中某些时间的限制。而非光敏性水稻品种就克服了这个缺陷，当其它因素符合条件时，就能够促使植物生长，因而可以从相应土地上生产出更多的稻谷。

　　4)早熟：早熟有利于在有限的生长季节中，从单位土地上获得最高收成;或者增加一个生长季，我国海南当年实现过一年“三季稻”，就是利用水稻的早熟特征。自然界中的植物开花结实，是有一定的时间周期的，人类可让作物早熟，使得农业生产也减少了一定的劳动强度。

　　5)有利于光合生产的形态特征：短而健壮的茎秆和狭而垂直分布的叶，以便为谷粒生长储存植物能，并减少荫影面积和植株倒伏。

　　6)抗倒伏：倒伏不仅影响水稻的收获，而且使植株互相缠结，郁闭度增加，从而导致植株光合作用效率降低。抗倒伏品种的培育克服了这一致命缺陷。

　　7)耐脱落：防止谷粒从谷穗上自行脱落，从而减少收获损失。

　　8)抗病：某些病害是能够传播的，如经蜡蝉或叶蝉传播，或由真菌或细菌传播，或有病毒传播的疾病，能够引起植物凋枯死亡，抗病品种研发就是试图克服这一缺陷，让水稻长势更旺。有人将我国台湾省的“低脚乌尖”品种所具有的矮秆基因，导入高产的印度尼西亚品种“皮泰”中，培养出了半矮秆、高产、耐肥、抗倒伏、穗大、粒多的“国际稻8号”品种，这些品种在抗病害、适应性等方面不断改进和推广，产生了重大经济效益。

　　引领第一次绿色革命的，除国际水稻研究所之外，还有国际玉米和小麦改良中心等机构。国际玉米和小麦改良中心，是由小麦育种专家N.E.勃劳格先生所创办的，他本人因对农业的突出贡献荣获诺贝尔和平奖。该中心将来自日本“农林10号”矮化品系，与抗锈病的墨西哥小麦进行杂交，育成了30多个矮秆、半矮秆品种，其中有些品种的株高只有40～50厘米，具有抗倒伏、抗锈病、高产的突出优点。

　　上述以水稻、小麦、玉米改良为主绿色革命成果，让所在国受益匪浅。菲律宾从1966年起结合水稻高产品种推广，采取了增加投资、兴修水利等一系列措施，当年就实现了大米自给自足。在推广绿色革命的11个国家中，水稻单产上世纪80年代末比70年代初提高了63%。墨西哥从1960年推广矮秆小麦，短短3年间达到了占种植面积的35%，总产接近200万吨，比1944年提高5倍，并部分出口。作为绿色革命发起国，印度1966年从墨西哥引进高产小麦品种，同时增加了化肥、灌溉、农机等投入，至1980年促使粮食总产量从7 235万吨增至15 237万吨，由粮食进口国变为出口国。

　　第一次绿色革命解决了19个发展中国家粮食自给问题。世界上一些国家科技对农业增长的贡献率一般都在70%以上，像以色列这样一个极度缺水的国家，其科技对农业的贡献率超过90%。

　　其实，除了上述菲律宾国际水稻所，墨西哥玉米与小麦改良中心的工作外，中国科学家发明的“三系稻”也是绿色革命的重要成果，这就是目前大家都很熟悉的袁隆平先生的贡献。

　　在自然界中，杂种优势广泛存在，但在育种中保存杂交优势却不容易，这首先需要解决杂种优秀基因保存问题。日本人最早提出寻找野生的雄性不育株，来培育杂交水稻，这种雄性不育水稻自身的花粉发育不良，只能接受别的水稻花粉，这一特点最有利于制造杂交种。然而，遗憾的是，日本人没有成功。袁隆平先生于1971年2月，被调到湖南省农业科学院从事杂交水稻育种工作，他很幸运地找到了野生的雄性不育系，并用以遗传育种，因此被称誉为杂交水稻之父。

　　在介绍杂交水稻之前，先让我们先来熟悉几个名词：

　　雄性不育系：是一种雄性退化(主要是花粉退化)但雌蕊正常的母水稻(母本)。由于自身花粉无“性能力”，不能自花授粉结实，只有依靠外来花粉才能受精结实。将这种母水稻作为遗传工具，通过人工辅助授粉办法，就能大量生产杂交种子。

　　保持系：是一种正常的水稻品种，它的特殊功能是用它的花粉授给雄性不育系后，所产生的后代，仍然是雄性不育的。借助保持系，不育系就能一代一代地繁殖下去。

　   恢复系：也是是一种正常的水稻品种，然其特殊功能是用它的花粉授给雄性不育系授粉，所产生的杂交种能使雄性恢复正常，且能自交结实。如果该杂交种有优势的话，就可用于制种。

　　自然分布的雄性不育野生稻数量是有限的，为避免雄性不育系的母本“绝后”，要给它找两个“爸爸”。这两个“爸爸”的特点各不相同：第一个“爸爸”外表极像母本，用它的花粉授给雄性不育系“女人”后，生产出来的是女儿——长得和母亲一模一样，也是雄蕊瘦小退化，花药干瘪畸形、没有生育能力，这个爸爸叫“保持系”。另一个“爸爸”外表与母本截然不同，一般要比母本高大，也有健全的花粉和发达的柱头，用它的花粉授给雄性不育系“女人”后，生产出来的是儿子，且长得比父、母亲还要健壮，这个爸爸就是“恢复系”，杂交稻的杂种优势就是他的后代，市场上农民购买的杂交稻就是这样培育出来的。

　　水稻是自花授粉作物，为避免自花授粉，要把一个品种的雄蕊进行人工去雄或杀死，然后将另一品种的雄蕊花粉授给去雄的品种，这样才不会出现去雄品种自花授粉的假杂交水稻。但是，用人工方法在数以万计的水稻花朵上进行去雄授粉，工作量极大，不可能解决生产的大量用种问题。因此，研究培育出一种雄性不育的水稻母本，就显得非常重要，这是一场革命。袁隆平先生的工作就是在田间条件下，实现了将野生稻的形状持续保留下来，便于制造杂交后代。

　　在制种生产过程中，要种一块繁殖田和一块制种田，繁殖田种植不育系和保持系，当它们都开花的时候，保持系花粉借助风力传送给不育系，不育系得到正常花粉结实，产生的后代仍然是不育系，达到繁殖不育系目的。技术人员可以将繁殖来的不育系种子，保留一部分来年继续繁殖，另一部分则同恢复系制种，当制种田的不育系和恢复系都开花的时后，恢复系的花粉传送给不育系，不育系产生的后代，就是提供大田种植的杂交稻种。由于保持系和恢复系本身的雌雄蕊都正常，各自进行自花授粉，所以各自结出的种子仍然是保持系和恢复系的后代。

　　由于杂交水稻产量高，使得播种面积迅速增加，1975年全国多点示范杂交水稻373公顷，单产比常规稻增加20%左右，1976年迅速扩大到13.9万公顷，而目前中国杂交水稻种植面积已超过1333万公顷，占水稻总种植面积的51%，产量约占水稻总产量的58%。在20多年间，杂交水稻播种面积猛增35000余倍。现在种植杂交水稻每年所增产的粮食相当于一个产粮大省的全年粮食总产量。杂交水稻的大面积推广，不仅大幅度地提高了粮食产量，而且赢得了巨大的经济效益。据中国农业科学院和北京农业大学对江苏省209个调查点进行分析，杂交籼稻比常规稻的相对经济效益表现为：每公顷收益提高26.6%，每个工日净产值提高25.9%，每元物质费用报酬提高12.5%，每元成本纯效益提高20.9%。

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