經(jīng)過(guò)近萬(wàn)年來(lái)的人工選擇，人類把糧食作物從其多年生野生近緣種馴化成了一年生栽培種，為人類的生息繁衍奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，一年生糧食作物每年耕種也帶來(lái)了種子投入量大、農(nóng)機(jī)具投入增加、水土流失加劇、土壤養(yǎng)分流失等社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。創(chuàng)新可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，解決人口不斷增長(zhǎng)所面臨的糧食安全與生態(tài)安全平衡問(wèn)題，是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迫切需求。
把一年生糧食作物培育成多年生，實(shí)現(xiàn)栽培品種的多年生化（perennialization）是應(yīng)對(duì)糧食安全和環(huán)境挑戰(zhàn)的重要途徑。
2022年11月7日，云南大學(xué)胡鳳益團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Nature Sustainability發(fā)表了題為Sustained productivity and agronomic potential of perennial rice的研究論文，并同步發(fā)表了題為Switch to perennial rice promotes sustainable farming的研究簡(jiǎn)報(bào)，詳細(xì)報(bào)道了該團(tuán)隊(duì)20多年來(lái)通過(guò)種間遠(yuǎn)緣雜交創(chuàng)制多年生稻的研究成果?；趤喼拊耘嗟九c長(zhǎng)雄野生稻種間雜交，該團(tuán)隊(duì)成功創(chuàng)制了多年生稻，培育了系列多年生稻品系，審定了3個(gè)多年生稻品種，在全球多年生糧食作物育種領(lǐng)域具有里程碑意義。
圖1 多年生稻創(chuàng)制及其可持續(xù)生產(chǎn)
多年生稻連續(xù)種植4年，每年收獲2季，平均每季產(chǎn)量為6.8噸/公頃，與一年生稻產(chǎn)量（6.7噸/公頃）相當(dāng)。但是，現(xiàn)有品種從第5年起，由于雜草防控等問(wèn)題，產(chǎn)量開(kāi)始明顯下降，生產(chǎn)應(yīng)用上需加強(qiáng)田間管理或重新移栽。與一年生稻生產(chǎn)方式相比，多年生稻自第二季不再需要買種、育秧、犁田耙田和栽秧等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，每季每公頃節(jié)約勞動(dòng)力68-77人次，節(jié)約生產(chǎn)投入46.8-51%。
基于免耕生產(chǎn)方式，多年生稻播種一次持續(xù)收獲多年，改善了稻田耕層土壤結(jié)構(gòu)，培肥土壤，其土壤有機(jī)質(zhì)和全氮每年分別以0.95噸/公頃和0.11噸/公頃的速率增加。截止2021年，多年生稻已在中國(guó)及南亞?wèn)|南亞和非洲等“一帶一路”沿線多個(gè)國(guó)家試驗(yàn)示范成功，惠及55000余農(nóng)戶。
圖2 多年生稻試驗(yàn)示范及應(yīng)用
據(jù)初步評(píng)估，在最冷月的月平均溫度不低于13.5℃且越冬期低于4℃持續(xù)不超過(guò)5天的稻作區(qū)，即在南北緯40度之間的無(wú)霜稻作區(qū)，多年生稻具有廣泛的應(yīng)用潛力。
圖3 多年生稻的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益和潛在應(yīng)用區(qū)域
經(jīng)過(guò)20余年的探索，把一年生稻變成多年生稻已經(jīng)成功。多年生稻一次移栽連續(xù)收獲多年，具有良好的生產(chǎn)潛力和生態(tài)效益。多年生稻輕簡(jiǎn)化的生產(chǎn)方式減少了勞動(dòng)力投入，培肥了稻田土壤，尤其是在梯田和一些脆弱的農(nóng)田，受到越來(lái)越多的農(nóng)民喜愛(ài)。在當(dāng)前大多數(shù)國(guó)家農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移向城市的背景下，多年生稻的應(yīng)用無(wú)疑減少了農(nóng)民的工作壓力，尤其是弱勢(shì)勞動(dòng)力，如婦女和兒童等。多年生稻這一創(chuàng)新研究，將有助于維護(hù)糧食安全和生態(tài)完整性，同時(shí)對(duì)其他多年生糧食作物研究具有重要的借鑒意義。
云南大學(xué)青年教師張石來(lái)、黃光福、張玉嬌以及全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心呂修濤推廣研究員為共同第一作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、云南省科技計(jì)劃、云南省“興滇人才”專項(xiàng)、中國(guó)博士后基金、國(guó)家和云南省外國(guó)專家局、美國(guó)土地研究所等項(xiàng)目/機(jī)構(gòu)資助。全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心、云南省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站、云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、美國(guó)土地研究所（TLI）、美國(guó)伊利諾伊大學(xué)香檳分校（UIUC）和澳大利亞昆士蘭大學(xué)（UQ）等相關(guān)團(tuán)隊(duì)參與了該項(xiàng)研究。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41893-022-00997-3
專家點(diǎn)評(píng)
種康 （中國(guó)科學(xué)院院士）
糧食作物多年生化（Perennialization）是糧食作物育種和應(yīng)用的重要組成部分。云南大學(xué)胡鳳益團(tuán)隊(duì)利用多年生野生種和一年生栽培種雜交，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期堅(jiān)持和探索，把長(zhǎng)雄野生稻地下莖無(wú)性繁殖特性轉(zhuǎn)移到一年生栽培稻中，成功培育出多年生稻栽培品種并進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，是全球多年生糧食作物育種的重要突破。
多年生稻技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)擴(kuò)大水稻種植面積、增加糧食產(chǎn)量、提高種糧積極性、保障糧食安全有積極促進(jìn)作用，是稻作研究和生產(chǎn)的重要內(nèi)容。該研究論文的發(fā)表，對(duì)其他多年生糧食作物以及多年生牧草的遺傳改良具有重要借鑒作用。
錢前（中國(guó)科學(xué)院院士）
人類用了近萬(wàn)年時(shí)間把糧食作物從多年生野生種馴化成一年生栽培種，一年生糧食作物為人類的生息繁衍提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，一年生的生產(chǎn)方式也同時(shí)帶來(lái)許多生產(chǎn)問(wèn)題，如昂貴的種子、勞動(dòng)力增加、水土流失等。云南大學(xué)胡鳳益團(tuán)隊(duì)20年磨一劍，把一年生栽培種改良成多年生栽培種，通過(guò)越冬和免耕實(shí)現(xiàn)種植一次連續(xù)收獲3-4年，大幅度減少勞動(dòng)力投入和節(jié)約生產(chǎn)成本，是一項(xiàng)輕簡(jiǎn)化稻作生產(chǎn)技術(shù)。
該項(xiàng)研究利用長(zhǎng)雄野生稻地下莖無(wú)性繁殖特性成功培育多年生稻品種，是我國(guó)種質(zhì)資源創(chuàng)新利用領(lǐng)域最具代表性的突破之一，為利用野生種質(zhì)資源提供了借鑒。
William Burnside（《自然-可持續(xù)》高級(jí)編輯）
William Burnside認(rèn)為“該項(xiàng)研究從育種、農(nóng)藝性狀評(píng)價(jià)、潛在影響、農(nóng)戶勞動(dòng)力和收入、以及潛在種植范圍等方面證明：把世界上最古老和最重要的馴化谷物變成多年生范式是一項(xiàng)重大變革（step change）。”
Jerry Glover（美國(guó)農(nóng)業(yè)國(guó)際開(kāi)發(fā)署可持續(xù)農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域高級(jí)顧問(wèn)，美國(guó)國(guó)家地理協(xié)會(huì)科學(xué)家，美國(guó)土地研究所原副所長(zhǎng)）
Jerry Glover高度評(píng)價(jià)了該項(xiàng)研究成果：“這是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)最重要研究成果之一。我相信，基于該項(xiàng)研究基礎(chǔ)，通過(guò)更多科學(xué)家對(duì)主要糧食作物多年生性的探索，將會(huì)產(chǎn)生劃時(shí)代新發(fā)現(xiàn)。對(duì)于近萬(wàn)年來(lái)全球糧食生產(chǎn)依靠一年生谷物而言，這項(xiàng)研究為全球糧食生產(chǎn)提供了一種重要的新途徑。”
