今年10月14日，“齊黃34”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。
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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？
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。
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。“激發(fā)農(nóng)民種豆積極性，產(chǎn)量很關(guān)鍵。”賈曦分析，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(yīng)鹽堿地。”徐冉說，“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(fù)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(fù)試驗，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，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(lǐng)團隊又瞄準了新的目標。“新品種‘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。”
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。”讓他沒想到，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。”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。”
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(shè)，逐步深化基礎(chǔ)性研究，未來就有望真正實現(xiàn)分子設(shè)計育種，設(shè)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。“陳教授一直從事植物抗鹽機理研究，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(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提高。”徐化凌說。
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。可掰開豆莢，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。”徐化凌說，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(lǐng)團隊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。”他解釋，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。“像記錄氣溫變化一樣記錄鹽分變化”，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(yīng)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。”黃三角農(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。“齊黃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。”徐化凌說。
“集中力量辦大事是我們的優(yōu)勢。”賈曦說，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”。（趙豐李振賈瑞君李明）（完）
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