中科院破解秸稈還田難題

技術(shù)生物所利用離子束誘變技術(shù)破解水稻秸稈還田難題
合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 2011-11-17

11月10日，晚秋微風(fēng)，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院技術(shù)生物所南崗實(shí)驗(yàn)基地，離子束誘變的脆稈水稻秸稈還田試驗(yàn)正在進(jìn)行中，一大片水稻的秸稈在收割機(jī)身后“粉身碎骨”，地面上只留下一排排稻茬。參加試驗(yàn)的科研人員相互祝賀成功，圍觀的農(nóng)民高興地說(shuō)：真得可以不用燒秸稈了！

作物秸稈還田可以讓有效營(yíng)養(yǎng)元素返回土壤，提高土壤肥力，是農(nóng)業(yè)部重點(diǎn)推廣農(nóng)業(yè)新技術(shù)之一。但由于作物秸稈柔韌，機(jī)械難以粉碎，機(jī)收后秸稈過(guò)長(zhǎng)，雜余成堆，耕作時(shí)不易翻壓進(jìn)土壤，造成秸稈長(zhǎng)期不腐解，直接影響后季節(jié)作物播種和生長(zhǎng)。

因此，作物秸稈處理一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的棘手問(wèn)題，每逢收獲季節(jié)狼煙四起，帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染并造成生物質(zhì)資源浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年燒掉的秸稈損失相當(dāng)于6000萬(wàn)噸腐殖質(zhì)和60%的氮、磷、鉀化肥產(chǎn)量。

據(jù)離子束生物工程實(shí)驗(yàn)室劉斌美博士介紹，從作物品種自身的遺傳入手可以從根本上解決秸稈還田的問(wèn)題，通過(guò)改變莖稈細(xì)胞木質(zhì)素、纖維素含量和比例，使之在田間莖稈脆而不易倒伏，成熟收獲時(shí)秸稈易粉碎、機(jī)械能耗低。

為此，技術(shù)生物所和遺傳發(fā)育所科研人員合作，利用離子束輻照水稻中秈9311和晚粳秀水110，獲得3個(gè)水稻脆稈突變體，其中中秈9311后代2個(gè)突變體，葉片特別容易折斷，無(wú)法進(jìn)行田間管理；晚粳秀水110的脆稈突變體表現(xiàn)莖稈脆而不倒，葉片和谷粒都不表現(xiàn)脆性，能夠進(jìn)行正常的田間操作。

進(jìn)一步研究表明，該突變體莖稈變脆主要是莖稈細(xì)胞纖維素含量降低、半纖維素和木質(zhì)素含量增加所致。由一對(duì)隱性基因控制該性狀的遺傳，通過(guò)分子標(biāo)記將該突變基因定位于水稻第8號(hào)染色體上，可能是一個(gè)新的水稻脆稈突變基因。

離子束生物工程實(shí)驗(yàn)室為評(píng)價(jià)該脆稈突變體的應(yīng)用潛力，開展了大面積田間生產(chǎn)試驗(yàn)，該突變體表現(xiàn)分蘗力強(qiáng)、抗倒伏，產(chǎn)量較對(duì)照品種秀水110增加5%左右；成熟期機(jī)械收割，該突變體秸稈容易粉碎，粉碎的秸稈長(zhǎng)度85%以上小于5cm，最長(zhǎng)不超過(guò)10cm。收割機(jī)可將粉碎的秸稈均勻地散在田間，機(jī)械作業(yè)負(fù)荷輕，經(jīng)計(jì)量統(tǒng)計(jì)，燃油損耗較對(duì)照品種約降低15%，解決了秸稈還田的難題，顯示出很好的應(yīng)用前景。

同時(shí)，脆稈水稻十分適宜家畜飼用，是畜牧業(yè)很好的飼料來(lái)源。研究人員將通過(guò)加快該突變體的品比試驗(yàn)和示范，爭(zhēng)取早日投入生產(chǎn)應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的“低碳”目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。