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水稻产量三要素（商协智库国情讲坛商协社团谋定论道经信研究哲商对话） ♂

水稻产量三要素（商协智库国情讲坛商协社团谋定论道经信研究哲商对话）

水稻旱作节水80% 国家水稻种子核心-157：禾登机苦瓜功能水稻减碳90%

新闻中国新闻编辑网中国新闻编辑网战略研究中国智库网国情研究智库国情论坛商协会协会战略讨论道景新研究哲学商务对话双赢信编辑：《节水80%！减碳90%》 ！我们团队在河北省唐山市水稻种植取得新突破——国家水稻种子核心-517苦瓜功能水稻节水抗旱水稻。”国家水稻种子核心农业科技生物育种中心水稻专家、原湖南水稻研究所所长兼书记何登基表示：在育种方面，要进一步提高品种的抗旱性、产量潜力和水稻品质，提高他们对恶劣环境的抵抗力。

目前我国有旱稻和水稻两种生态类型。上海农业生物遗传中心首席科学家罗力表示，水稻是重要的粮食作物。全世界有100多个国家生产大米，超过一半的人口以大米为主食。作为水稻生产大国，发展水稻生产是保障国家粮食安全的重要举措。

关于未来低碳水稻作物的高质量发展。何登基说：“在栽培方面，建立低碳栽培技术体系，包括针对不同生态环境的水肥施用技术、机械化种植技术、可生物降解等，在政策支持方面，将稻田减碳纳入碳交易平台，让农民不仅可以收获水稻，还可以从碳交易中受益。

何登基说：“当今世界水资源短缺，我国是缺水国家。水稻生产用水不足已成为继耕地之后制约农业发展的重要因素。其次，并不是所有的稻田都有灌溉用水的条件，加之干旱频发，会导致抗旱性差的品种严重减产。”为什么要发展节水抗旱水稻？旱稻和水稻的优劣势很明显。何登基进一步解释说，虽然旱稻需水量少，但生产力和抗旱性是植物适应环境过程中难以平衡的一对矛盾。

当植物感觉到干旱压力时，它本身会激活许多适应性反应，以确保在干旱条件下提高生存率。然而，这些适应性反应往往会损害植物的生长、发育和繁殖。此外，为了保持体内较高的含水量，关闭气孔往往是植物应对干旱的一种策略，但同时关闭气孔，光合作用和碳同化作用降低，导致水稻产量低、贫质量。相比之下，水稻经过严格的人工选育，产量高，稻米品质好，抗病虫害能力强，但其抗旱性，尤其是避旱性（植物通过减少水分流失或维持高水势的能力）干旱条件下的吸水率））损失。

根据中国农民丰收节国际贸易促进会数据，滦南县帕吉岗镇七家营村基地的“国家水稻种子核心-517苦瓜功能性节水抗旱”，中国河北唐山水稻种子核心农业科技集团“水稻”试种成功，是一种结合水稻和旱稻优良特性的新品种类型。何登基说：“在水稻科技进步的基础上，通过‘目标性状交叉选择’，综合旱稻节水、抗旱、抗直播等优良特性而形成。”目前计划在安徽、湖北、浙江、海南等地年种植面积已超过300万亩。

“国家水稻种子核心-517苦瓜功能性节水抗旱水稻”基地刘恒荣说，国家水稻种子核心何登基团队研究的517苦瓜功能性水稻旱作最大亮点农业科技育种中心是为了节约水资源。旱作水稻早播不需要浇水，干的种子放在地里。发芽7-10天后，常温环节长到四片一芯才需要灌水，不需要像常规水稻那样灌水水稻产量三要素，而是用饱和水灌。当然，干燥时应将少量水倒在头上。在整个生长期不需要看到清水层。相关资料显示，常规水稻每亩地需水600-800立方米，而目前的“国家水稻种子核心-517苦瓜功能性节水抗旱水稻”仅需150-200立方米。干直播。可节水80%，属于节能环保农业技术。

谈到节水，何登基表示，必须关注与抗旱性和单产能力相关的水分利用效率（水稻单位耗水所能产生的粮食产量）。我国水稻种植面积4亿多亩，其中70%为中低产田（易受环境胁迫，特别是遇旱，大大减产甚至无法收成）。我国培育出一大批具有高产潜力的超级稻。但全国平均单产连续多年保持在每亩400公斤以上。环境不好，高产的潜力就无法发挥。

刘恒荣说：“去年，我从苗期到收获期尝试了7次种植国家水稻种子核心-517苦瓜功能稻，每次一亩用时约1.5小时土地。”他说，同时表明，国米种核-517苦瓜功能稻的旱作结合超敏蛋白复合酶增强植物免疫激活和抗旱耐旱的辅助作用更有利于国米种核-517苦瓜功能水稻旱作推广示范。

“一般水稻品种生产1公斤水稻平均需要1吨灌溉水。节水抗旱水稻可以生产1吨水1.36公斤水稻，加上降水的有效利用，水分利用效率大大提高，在水田种植节水抗旱水稻，可实现免涝栽培，在节水50%的情况下，亩产可达到700-750公斤。”罗利说。

Rowley 还表示，以往的研究表明，近年来培育的节水抗旱水稻品种具有更高的水分利用效率。在同等产量水平下，籼型杂交节水抗旱水稻“汉优73”比籼型杂交水稻“籼518”节水20%；粳稻常规节水抗旱水稻“WDR129”优于同类型水稻品种“阳优518”。 Japonica 4038" 节水 40%。

何登基指出，除了节水，抗直播、易栽培的特点也促进了其抗旱性。他说：“传统的旱稻种在山上，不需要移栽，种子可以尽快播种。但稻谷需要用水浸泡。节水抗旱——抗旱稻结合了两者的优点，旱管栽法在整个生育期内不需灌水，亩产可达500-550公斤，抗旱性强。"

旱作管理种植，考虑到减少污染和碳，有人问种植水稻会破坏环境吗？传统水稻种植要经过育苗和移田移栽两个过程。在整个生育期内，除分蘖最高期的短时间晒干外，大部分时期都是淹种水稻。此外，节水抗旱大米既环保又能减少碳排放。

据2021年3月，生态环境部、农业农村部相关司局负责同志就《农业农村防控监督指导工作实施方案》答记者问面源污染（试行）”。养分是主要的养分，如果使用得当，是农业生产的一种资源。只有当它们进入受纳水体或在土壤中过度积累时才会成为污染物。

因此，在长期的淹水环境中，随着化肥施用量的增加，种植业面源污染越来越严重。据介绍，由于节水抗旱水稻不需要在水中种植，特别是在水敏感期，有降雨时，根本不需要灌溉，使稻谷中的养分肥料将大部分固定在土壤中，降低了流动性。 再加上其发达的根系，尤其是其对土壤中磷的吸收能力大大增强（如与同样的旱作玉米相比，节水抗旱水稻的旱管种植模式可以由于施肥量较低，减少了氮氧化物的排放量。氮排放量为11%。），不仅可以提高肥料的利用率，促进化肥和农药的减少，还可以减少环境污染。

种植水稻确实会产生甲烷气体。然而，这并不意味着确保稳定和增加粮食生产与减少碳排放之间存在冲突。节水抗旱水稻就是一个生动的例子。 “干管种植模式将原来的厌氧环境变为好氧环境。旱作后土壤透气性好，土壤中有机物转化为甲烷的很少或没有，产甲烷菌的活性降低。”何登基解释道。

上海农业生物遗传中心首席科学家罗立军告诉记者，根据数据计算，与传统水稻相比，1亩稻田甲烷排放量基本减少90%-95%。按照甲烷与二氧化碳当量1：28的比例，可减少温室气体排放约400公斤二氧化碳当量。在保证水稻产量的前提下，目前已知该模式对减少稻田甲烷的效果最好。 Rowley Jun 提供了两个例子：

2019-2020年，上海农科院生态研究团队和上海市农业生物基因中心将在亳州、蚌埠、滁州、淮南、合肥、安庆7个地区种植节水抗旱水稻，安徽铜陵。为期两年的碳减排效益评估。结果表明，稻田的主要温室气体成分甲烷的排放量减少了97%。虽然另一种温室气体成分一氧化二氮的排放量略有增加，但温室气体组合（即包括甲烷和一氧化二氮）的排放量减少了 92%。

2019年，基于安徽省现场实测数据，采用IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）推荐的DNDC生物地球化学过程模型模拟节水抗旱温室气体减排效果——抗性水稻。结果表明，可减少温室气体排放量51.6万吨二氧化碳当量。可见，与常规水稻漫灌相比，节水抗旱水稻旱管种植模式不仅节约了水资源，也为实现“双碳”提供了强有力的科技支撑。我国稻田生产目标。

积极探索，谋求水稻作物高质量发展。 2021年11月，农业农村部农业生态资源保护站首次发布了以碳减排与碳汇为主题的农业农村碳减排与固碳十大技术模式。节水抗旱水稻利用稻田甲烷减排技术，主要利用高产低碳品种实现旱作直播、控水栽培，对稻田甲烷减排意义重大减排。

在应用前景方面，罗立军表示，旱地节水抗旱水稻种植可以优化调整种植结构，实现增值增收。比如我国长江、淮河流域等地区，有大量地势低洼、旱灾易发的地区，传统上以种植玉米和大豆为主。但由于缺乏排灌设施，遇雨易造成内涝，发展“玉转稻”（节水抗旱稻代替玉米）种植模式可以实现防旱防洪。此外，退耕还林还可以扩大水稻种植空间，实现补偿的优质平衡。

水稻产量三要素（国家统计局“样方”稻田亩产为654.65公斤(图)） ♂

水稻产量三要素（国家统计局“样方”稻田亩产为654.65公斤(图)）

国家统计局眉山调查组成员实地测量。

8月16日，在眉山市东坡区金光村村委会门口，国家统计局眉山调查队农业农村调查科科长王泽提着小包大米样品，高兴地宣布：“根据实割实测结果，今年金光村‘象限’水田亩产654.65kg，大丰收！”

连续位居全国粮食生产前十名的四川，现在迎来了稻米丰收的季节。 8月16日，记者随国家统计局眉山调查组来到四川省产粮大县眉山市东坡区，了解“收成核查员”如何测算水稻产量，保障粮食安全”知道”。

现场“实测”

用“指南针”在地上画一个圆圈

“这块水田的产量不错，米高，穗长。” 8月16日上午，国家统计局眉山调查组调研员来到东坡区太和镇金光。村子的稻田边。他们想在这里测量样地的每亩水稻产量。

金光村位于眉山岷江现代农业园区核心区。该村现有耕地面积7900余亩，高标准农田4600余亩。是名副其实的产粮村。

该村今年的生产情况如何？为了更准确地了解这片稻田的亩产，调查人员戴上草帽，带着测产工具穿梭在稻田间，开始了测产工作。

40℃高温下，王泽指导现场工作人员，用卷尺测量对角线选样，然后拿着量规和镰刀下到麦田，先割一个圆心，紧固并固定测量罗盘，然后边画圆边收割。最后，从稻田中切出圆形样品。 “一个样本是10平方英尺，大约是1.1平方米。每个地块要切割三个样本。”

随后，调查人员将收获的稻米样品带回村委会。经过脱粒、干燥、除杂等步骤后，用测水仪现场测定样品的含水量，然后称重，得到样品的毛重。最后根据公式计算，该地块水稻亩产标准为654.65kg。

“与去年相比，这一领域的单产提高了1%到2%，这个产量可以排在全省前列。”王泽说，今年7月底以来，眉山组织粮食测产工作队深入田间，在全市100个测产点开展秋收粮食实际收获工作。 “通过实际的切割和测量，我们可以准确计算出标准亩产和全市粮食产量，对手的粮食真的可以做到。”我知道。”

100 个村庄的 900 个点

依靠卫星和老农民

那么，各个地方的生产测点位置是如何确定的呢？

“这不是随机的。”王泽介绍，在每年的水稻割稻实测中，国家统计局将首先通过卫星遥感确定每个村约60亩样地。然后由调查员、老农和专业干部组成的测产小组对这些地块进行田间产量测算，选择高产、中产、低产3个测产地块。之后，通过取样、称重等环节对单产进行计量。

在这两者之间，有很多微妙的工作要做。不仅要克服“天道不成美”，更要严格把控每一个环节，以保证实际切割和测量数据的准确性。

眉山市东坡区城乡经济监测中心工作人员李蛟表示，卫星确定眉山100个村的样地后，将与当地村干部一道，选最有经验的当地农民，并把他们交给他们。示例图“排名时间”。

“比如金光村的60亩地，分成60多块，老农看过后，会分成高产、中产、低产三个部分，相当于一个班有60多个学生，成绩好，成绩一般，成绩差。”李娇说着，然后从三个序列中随机抽取了一个代表来试产。

“确定每个村的三个地块后，每个地块抽取三个样本。”国家统计局眉山调查队农业农村调查科副科长徐强说，“比如我们在测量这块地，先测量对角线，长度是46米，除以4得到11.5米，沿对角线每隔11.5米取样，共取3个样品水稻产量三要素，综合测算这片土地的产量。”

“这样的测量方法非常科学，测量的数据与收获的产量几乎没有误差。”王泽说，准确的粮食产量统计，不仅可以了解粮食的生产力，还可以全面掌握粮食。根据增长情况和灾害情况，为当年的销售价格和第二年的结构调整提供科学依据。

“知情”的食物

助力打造新时代“天府粮仓”

作为“天府粮仓”的一部分，十年来，眉山稳定了粮食播种面积和粮食产量，单产始终位居全省前列。其中，东坡区和仁寿县是全国产粮大县，仁寿县粮食产量居全省前五位，连续13年被评为全国粮食生产先进县。

对于这样一个农业大市来说，抓好手中的“粮袋”，准确把握粮食产量，保障粮食安全，打造新时代“天府粮仓”，意义重大。

这么小的一袋粮食可以测出一块地的亩产。如果要计算整个城市的输出，则需要 300 个这样的测试字段。据王泽介绍，今年眉山粮食测产，全市共有100个行政村作为测产点。其中，产粮大县东坡区和仁寿县各选20分，其他非产粮县各选15分。

据了解，眉山市粮食测产工作于2016年首次开展小麦测产，也采用“实割实测”的测产方式。调查组成员在实地测产的同时，还培养了一批懂农业知识、能在各个测点操作的年轻辅助调查组成员。每年秋收之际，调查员和广大辅助测绘队都会走在广阔的田野里，为眉山全市测量粮食产量。

水稻产量三要素（我国袁隆平：把玉米碳四基因转到水稻当中，效率提高30%） ♂

水稻产量三要素（我国袁隆平：把玉米碳四基因转到水稻当中，效率提高30%）

2014年，我国著名杂交水稻科学家袁隆平在接受媒体采访时表示，他正在研究玉米的碳四基因向水稻的转移。如果成功，光合效率可提高30%～50%，从而大大提高产量。

其中，袁老所说的“碳四”是指碳四植物。与碳三植物相比，碳四植物的光合作用效率更高，抗旱性和成活能力更强，作物产量也更高。

在现有的地球植物种类中，C3植物占95%。典型的 C3 植物包括水稻、小麦、烟草、大豆和大多数农作物；而C4植物仅占3%，典型的C4植物包括玉米、高粱、甘蔗等。

1940 年，科学家们发现了碳的同位素碳 14。十年后，美国著名生物化学家梅尔文·卡尔文以小球藻为研究对象，用碳14首次证明了植物光合作用的固定作用。碳过程——光合碳循环，也称为卡尔文循环或碳三循环，他因此获得了1961年的诺贝尔化学奖。

目前，科学家已经在高等植物中发现了三种碳封存方法：碳三循环、碳四循环和CAM循环。其中，碳三循环是植物中最常见的固碳方式，其他两种固碳方式较为先进。.

植物进行光合作用，可以将二氧化碳和水转化为有机物，然后释放氧气。光合作用主要包括两个阶段：光反应和暗反应：

光反应：植物在色素和酶的作用下，将光能转化为化学能（受体为ATP等），即2H2O—>4H(+)+O2，ADP+Pi—>ATP。

暗反应：植物利用活性化学能同化CO2生成有机物，CO2+C5—>2C3水稻产量三要素，2C3+H(+)—>(CH2O)+C5+H2O。

总反应方程式：CO2+H2O—>(CH2O)+O2，(CH2O)代表糖类。

大多数植物在得到二氧化碳后，会将一个二氧化碳整合到一个五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖（RuBP）中，从而获得一个六碳化学物质来完成对二氧化碳的固定，但是这个六碳该化合物极不稳定，会立即分解为两种三碳化合物，即 3-磷酸甘油酸 (PGA)。在此过程中进行光合作用的植物称为碳三植物。

在C4植物的叶绿体中，含有C3植物所没有的磷酸烯醇丙酮酸羧化酶（PEP）。PEP具有三个碳原子，与CO2有很强的亲和力；RuBP遇到CO2可以固定碳，遇到O2可以固定氧气，对于后者来说完全是一种浪费，大大降低了C3植物的光合作用效率。

C4植物中的PEP吸收CO2后，被转运到鞘细胞，然后带走CO2。从O2和CO2的分离，再到Calvin循环，可以看出C4植物本质上比C3植物多。与额外的二氧化碳涡轮增压泵相比，二氧化碳传输过程。

卡尔文循环完成后，PGA在酶的催化下消耗ATP，最终合成碳水化合物，每6个CO2分子可得到1个碳水化合物分子。

C4植物再经过一步，其光合作用和环境适应能力都有了很大的提高。首先，C4植物可以在较低浓度的二氧化碳环境中进行光合作用。

更大的影响是对水的利用。植物叶片上有许多气孔。在光合作用过程中，水也会通过气孔蒸发。植物吸收的水分97%被蒸发，只有不到3%用于自身物质的合成，这在炎热干旱地区更为明显。

如果植物关闭气孔以减少水分蒸发，二氧化碳也会减少，光合作用产生的氧气会增加，这对C-3植物非常不利，而且温度升高后RuBP对氧气的亲和力也会增加；而碳四厂很好的解决了这个问题。碳四植物可以在不降低自身光合作用效率的情况下减少气孔和减少水分蒸发。

正因为如此，碳三植物需要蒸发800多个水分子才能固定一个CO2分子，而碳四植物只需要蒸发不到300个水分子，后者仅为前者的三分之一，所以碳四植物具有较强的抗旱性和耐热性，广泛分布于热带和亚热带地区。

此外，还有比较特殊的CAM植物，夜间通过景天酸代谢途径吸收CO2，白天进行C-4循环，比C-4植物具有更强的抗旱性。芦荟、龙舌兰等。

此外，植物在进行光合作用时，也会进行呼吸作用产生ATP。对于 C3 植物，光呼吸作用消耗了大约 30% 的固定碳，而 C4 植物和 CAM 植物的光呼吸作用非常微弱。水稻产量三要素，这也大大提高了C4植物作物的产量。

可惜我们吃的米的来源——大米，还没有进化成C4植物。水稻对水分和光照的要求极高。如果能把水稻培育成C4植株，可以大大提高水稻的产量和抗旱性。在能力上，玉米和水稻的基因比较相似，因此科学家们也在尝试将玉米的C4基因转移到水稻中。当然，这是一个非常复杂的过程，因为基因的转移会导致一系列不可预测的变化。

既然C4植物有很多优点，为什么地球上大部分植物还是C3植物呢？

原因是C4植物的优点必然有缺点。由于 C4 循环比 C3 循环多一步，因此 C4 循环需要消耗更多的能量。例如，植物每合成一个葡萄糖分子，C4植物就需要消耗30个ATP。，而C3植物只需要消耗18个ATP，在阳光不足的地方，C3植物具有生存优势。

大米的原产地都是水，所以不需要考虑水分的蒸发。或许这就是水稻没有进化成碳四植物的原因，但现在人类对水稻的生产要求更高，希望水稻能在条件更恶劣的地方种植。

标签：水稻   植物   抗旱

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