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“壮丽70年·奋斗新时代”特别报道|以创新之犁,深耕希望田野——湖南农业科技蝶变前行(一)

来源:科技湖南 编辑:陈晨 2019-12-10 13:35:07
时刻新闻
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      为庆祝中华人民共和国成立70周年,湖南省科技厅办公室、新闻中心与发明与创新杂志社联办,强力推出“壮丽70年·奋斗新时代”——创新引领看湖南系列报道,从不同角度讲述科技创新湖南故事,回望过去,展望未来,为新中国成立70周年献礼,为早日实现富饶美丽幸福新湖南贡献力量。

今天为大家带来的是《以创新之犁,深耕希望田野——湖南农业科技蝶变前行》(一):从“传统粗放”到 “优质高效”,现代农业插上科技翅膀。

农业,国之命脉。农业兴,则百业稳;农业强,则国家安。

新中国成立70年来,湖南农业发生了天翻地覆的变化。三湘儿女凭着一股敢教日月换新天的斗志,借着一股逢山开路、遇水架桥的闯劲,靠着一股滴水穿石的韧劲,用勤劳、勇敢、智慧,在希望的田野上书写了科技进步的华章。

从“传统粗放”到 “优质高效”,现代农业插上科技翅膀

科技强则农业强,科技兴则农业兴。

70年栉风沐雨,湖南立足于农业大省实际,高度重视农业技术创新和推广应用,取得了令人瞩目的成就。

粮食产量由1949年的64亿公斤,提高到2018年的302亿公斤。70年来,湖南是全国仅有的从未间断向国家提供商品粮的两个省份之一。

生猪出栏由1949年的190万头增加到2018年的5993.7万头,外销量、出栏量分别居全国第一、第二;油茶面积、产量、产值以及苎麻产量均居全国第一,油菜、烤烟、茶叶、蔬菜、淡水产品、水果等产量居全国前列。

全省农产品加工业销售收入达到1.65万亿元,跻身全国七强,成为全省三个万亿产业之一。

农业科技进步贡献率达到58%,意味着科技进步对农业增长的贡献率超过土地、资本及其他所有要素的总和。

……

过往辉煌皆序章。

未来芳华皆可盼。

一粒种子,可以改变一个世界

稻米镉污染问题,一度让人谈“镉”色变。而水稻专家们一直在寻找应对途径。

专家们曾提出多种策略:研发将田中“镉”通过微生物活化后从土壤中泵出的技术;通过选育低镉品种、灌溉和调节土壤pH值到7.0以上,以实现综合降镉;等等。

一些降低土壤镉含量的方法虽然可行,但成本较高,而筛选和培育籽粒镉低积累水稻品种是较为直接与经济的办法。为此,湖南省筛选了一批“应急性镉低积累水稻品种”,但这些品种效果并不稳定,一旦种植在高镉污染稻区,其总镉含量仍很可能超过0.2毫克/千克的国家标准。

经过4年攻关,湖南杂交水稻研究中心赵炳然研究员团队通过基因组编辑技术与杂种优势利用技术的集成创新,建立了杂交稻“亲本去镉技术”,研发出适于重度镉污染稻田种植的“低镉水稻”——杂交组合“两优低镉1号”及其亲本“低镉1号”和“低镉1S”。

“新方法突破了原有技术瓶颈,降低了其‘镉’吸收能力,水稻平均含镉量下降90%以上。”对这项新技术,赵炳然满怀信心和希望,“经过多点生态试验,大面积培育‘低镉稻’已有了技术条件,这为我国从根本上解决‘镉大米’问题提供了现实可能。”

“向镉宣战”,对赵炳然来说,是他身为一名水稻科研人员的重要职责。而他对水稻的这份热情和使命感在很大程度上受到了其老师袁隆平的影响。

▲袁隆平院士参观海水稻试验田

“90岁的年纪了,心中想的依然是国家粮食安全。有一次周末我去拜访他,去了以后却没找到人,后来才发现老师在试验地里。”提起袁隆平,赵炳然言语间充满敬意。

自1964年湖南开创杂交水稻研究以来,以袁隆平为代表的水稻种业科研人员披荆斩棘,从大面积应用的第一代“三系法”杂交水稻,到第二代的“两系法”杂交水稻,再到现在正攻关并取得重大进展的“第三代”杂交水稻,杂交水稻研究不断取得突破。特别是新世纪以来,超级杂交水稻研究先后实现亩产700公斤、800公斤、900公斤及1000公斤的第一期、第二期、第三期和第四期产量指标,目前正进行“18吨(亩产1200公斤)”攻关。

近年来,湖南先后启动了“超级杂交稻技术研究与示范”“超级杂交稻分子育种研究与示范”等多个科技重大专项,始终坚持把杂交水稻这个重大科技创新作为粮食生产发展的战略技术。实施杂交水稻科技推广应用工程,推动全国杂交水稻累计种植面积超过6亿公顷,约占水稻总面积的58%;累计增产稻谷7500亿公斤以上,每年增产的稻谷可多养活7000万人。

杂交水稻还为世界粮食安全做出了重大贡献。在美国,“两系法”杂交水稻播种面积也占了其水稻面积的半壁江山;全球有近40个国家开展了杂交水稻的研究和试种示范,年推广面积约1亿亩(1亩≈666.67平方米)。

一粒种子改变一个世界,种业是农业领域科技含量最高的基础环节。而杂交水稻的巨大成就只是湖南种业创新的一个缩影。

中国工程院院士、湖南农业大学教授官春云带队的国家油料改良中心(湖南)分中心,在“双低”油菜研究领域取得了一批重大成果。“双低”油菜新品种湘油11号,在国内外率先实现了甘蓝型杂交油菜配套。“油菜化学杀雄强优势杂种选育和推广”“双低油菜新品种湘油15号选育和推广”获得国家科技进步奖二等奖。选育的“湘杂油”系列杂交油菜品种在长江中下游地区成为主导品种。

中国工程院院士、湖南农业大学校长邹学校领衔的“湘研系列辣椒品种(湘研1~10号)的推广”“湘研11~20号、湘辣1~4号辣椒新品种的选育”获得国家科技进步奖二等奖。湖南湘研种业有限公司“湘研”系列种子影响了全世界的辣椒种植;“湘研”商标在印度成功注册,这是我国辣椒种子商标首次在国际上注册。

在畜禽水产领域,湖南自主选育的瘦肉型猪新品种湘村黑猪,认定为国家级新品种,为全国五大生猪品牌之一。鱼类杂交育种技术,尤其是远缘杂交和多倍体育种技术在国内乃至世界领先,育成了三倍体和二倍体的优良鱼种,如湘云鲫、湘云鲤等。

▲用一步法育种技术,通过白鲫和红鲫杂交研制的合方鲫

在林果花草领域,全国获国家科技进步奖二等奖以上的油茶科研成果仅4项,湖南省占据2项。

在微生物领域,湖南省食用菌栽培总产量位居全国前十,开发推广食药用菌品种达30多种。

种业是农业的“芯片”,是战略性、基础性的核心产业。湖南高度重视种业发展,把打造种业强省作为推进农业现代化的重要抓手。科技,正在为当前的现代种业助力,也在为未来的农业现代化发展蓄力。

一项技术,让农产品做出富民大文章

走进湖南省茶业集团股份有限公司技术中心(下称“省茶业集团”),实验室里研发人员人来人往,气相色谱仪、液相色谱仪等仪器设备不停歇地运转着。也正是在这里,诞生了多项科技创新成果——

“茶叶功能成分提制新技术与产业化”获2008年度国家科技进步奖二等奖;

2011年,“茯茶产业化关键技术研究与示范”通过湖南省科技重大专项验收;

“黑茶保健功能发掘与产业化关键技术创新”获2012年度湖南省科技进步奖一等奖;

“黑茶提质增效关键技术创新与产业化应用”获2016年度国家科技进步奖二等奖。

……

省茶业集团经理袁勇笑言自己就是湖南省科技重大专项的直接受益人。2008年,还在读研的袁勇进入了“茯茶产业化关键技术研究与示范”课题组,可以说是伴随着项目一起成长。

茯茶是黑茶的一种,因其具有消食、降脂等功效,几百年来深受边疆少数民族的喜爱。茯茶有益于身体的奥秘是什么?茯茶能不能采用嫩茶叶等高档原料加工?茯茶能不能不紧压成砖头状?……一系列阻碍茯茶产业提质增效的关键技术瓶颈亟须突破。在湖南省科技重大专项的支持下,省茶业集团联合湖南农业大学等单位的研究人员开始了协同攻关。

通过试验,课题组证实了茯茶的保健功能来源于其特有的冠突散囊菌,这种微生物因色黄呈花状,被称为“金花”。

让黑茶原料长出“金花”变成茯茶,业内称为“发花”。按照传统技术,“发花”至少得要12天,课题组经过反复试验,创新茯茶发酵 “发花”工艺,不仅可使“发花”周期缩短3~5天,而且不管是粗大枝叶还是嫩绿新芽,都能在散放的情况下“发花”,实现了“诱导调控发花”“快速醇化”“散茶发花”三大核心技术突破,茯茶生产也实现了手工作坊式向机械化、连续化、标准化、清洁化生产的跨越。

2009年,年产高级茯茶5000吨的现代化生产线在益阳投产。速溶茯茶粉、黑茶提取物胶囊、颗粒型茯茶、巧克力型高级茯茶等多种方便型、高档型的新产品纷纷面市。传统的边销茶变成了高档、方便的茶饮。据不完全统计,“茯茶产业化关键技术研究与示范”实施期间,湖南茯茶产业累计新增产业规模近6亿元,新增利税1.45亿元,出口总额达2700多万美元。

近年来,省茶业集团抓住黑茶消费热兴起的机遇,全面改进工艺、设备、原料配方,极大增强了产品科技含量。省茶业集团及其下属企业白沙溪茶厂、益阳茶厂、潇湘公司被评为“湖南茶叶千亿产业十强企业” ,臻溪轻轻茶荣获“千亿产业十大创新产品”。

▲省茶业集团基地茶叶初加工厂的绿茶加工生产线

将廉价的农林植物资源转化为高附加值产品,促使传统农业依托高新技术向现代化产业延伸,湖南省农科院农产品加工研究所(下称“农产品加工所”)与省茶业集团不谋而合。

我国柑橘种植面积与产量均居世界第一,而湖南是柑橘主产区。但一些地方优质品种不多,竞争力不强,常常丰产就“卖难”。湖南省农科院党委副书记、副院长单杨表示,要让柑橘真正成为富民“金果”,根本出路是要大力发展柑橘加工。

然而,柑橘加工并不简单。“20世纪90年代的传统工艺要消耗五六十吨水才能生产一吨罐头。”农产品加工所所长李高阳介绍,我国柑橘加工存在传统工艺耗水量大且产生大量碱废水,副产物综合利用率低、高值化产品少,加工原料供应期短导致企业不能周年生产等瓶颈问题。

“九五”以来,湖南省承担了科技部柑橘产业化攻关项目,单杨主持柑橘加工科研攻关。

通过多年努力,单杨团队发明了柑橘酶法去皮脱囊衣技术及全自动化配套新装备,实现了柑橘罐头加工碱废水零排放;研发了节水工艺、软件和设备,通过适量用水、分类用水、循环用水等技术措施使吨产品耗水量降低了40%以上;创建柑橘副产物综合利用技术体系,研发果胶、类黄酮、香精油等系列高品质产品,实现高值化全利用。

“皮渣创造的价值,甚至远远大于柑橘罐头、橘汁等传统柑橘加工产品。”在李高阳看来,柑橘全身是宝,其副产物的综合利用前景广阔。

全国每年产生柑橘皮渣1300多万吨,内含果胶13万多吨、香精油3万多吨、类黄酮1万多吨,总价值高达200亿元以上。但遗憾的是,以前受制于深加工技术瓶颈,大部分柑橘皮渣被当成垃圾填埋或焚烧,不仅无法产生价值,还带来了严重的环境问题。国内生产所需的果胶、香精油和类黄酮,则主要依赖进口。

在湖南省科技重大专项和“十二五”国家科技支撑计划的持续支持下,项目团队围绕柑橘果胶、香精油、类黄酮、辛弗林等功能成分,发明了一系列高效制备新技术,并开发了柑普茶、可降解农用包装器具等系列高附加值新产品。突破了柑橘果胶高效制备与改性产业化关键技术,建成了亚洲规模最大的柑橘果胶生产线,研制酰胺化果胶等高值产品。

从20世纪80年代末开始的柑橘加工事业,单杨团队已经持续努力了30年。他们,让柑橘产业走上了提质增效、健康发展之路。近3年来,项目成果主要应用单位新增销售额37.83亿元,新增利润2.42亿元,出口创汇2.35亿美元;2013—2017年新建贮藏设施8733座,带动了6.5万农民增收。

一支团队,彰显创新责任担当

湖南省农科院植物保护研究所(下称“植保所”)党支部书记、植保专家刘勇出差的行李中,必不可少的东西有两样——样品袋和离心管。

“这是他的习惯。在别人眼里,世界处处是风景,而在他眼里,世界处处是样品。他每到一个地方,都要在那里取样,以便回来研究。”植保所光合细菌研究团队成员苏品说,在榜样的带动下,样品袋和离心管已经成了全所科研人员的随身物品。

我国是一个农业生物灾害频发、农业生态环境脆弱的农业大国,面对严峻的形势和国家的重大需求,刘勇及其团队,为这片充满生机的绿色付出了极大心血。

多年从事植物保护科研工作,刘勇团队有不少科研成果。荣获2016年度湖南省科技进步奖一等奖的“防治作物重要线虫病害的新型微生物农药与应用”,便是其中之一。

▲刘勇(右1)及其团队指导农户防治病虫害

“微生物(光合细菌)农药专门减少高毒、长残的农药使用,减少率达到50%。”植保所研究员张松柏介绍,岳阳、常德、浏阳等不少地区都在使用,不但减少了农药使用量,改善了土地环境污染情况,更保障了人民身体健康。

“光合细菌普遍存在,但要找到适合的菌种是万里挑一。”苏品坦言,实验失败是常事。

经历过了无数次失败后,团队从2万个分离物中,筛选获得了一批能高效降解农药残留物、对农作物病害具有显著防治效果的菌株,在光合细菌作为有益微生物应用方面取得了国际领先的技术成果,已被农业农村部列入主推技术。该项目获国家授权发明专利3件、制定了湖南省地方标准1项。项目产品与技术推广应用2300余万亩次。

在农作物有害生物研究与防治方面,刘勇及其团队的成绩也非常亮眼。

“南方蔬菜生产清洁化关键技术研究与应用”获2009年度国家科技进步奖二等奖;“南方蔬菜无公害化生产关键技术研究与产业化示范”获2008年度湖南省科技进步奖一等奖;“高效降解有机磷和菊酯类农药残留物的光合细菌研究与应用”获2010年度湖南省科技进步奖二等奖……

对刘勇团队而言,成果的取得,离不开其数十年如一日的潜心钻研,离不开俯下身子一心为农民的科研精神。

不过,成功的路上向来不缺荆棘。2000年,团队组建之初,资金短缺,人才不足,给了刘勇当头一棒。为解燃眉之急,刘勇积极向银行申请贷款,启动科研项目;同时他严抓管理,充分调动团队成员的积极性,打开了发展新局面。

三三两两地做课题只能维持生计,要想获得长远的发展,必须做出有一定影响力的项目,建立起有知名度、有较强创新能力的科研团队。

定下发展目标后,刘勇团队大步前行,先后申请并主持了国家科技支撑项目、国家自然科学基金等多个科研项目,建立起一支蔬菜病害防治团队,将他们研发的无公害蔬菜生产技术应用于生产实践。目前,团队的核心成员已有30余名。

刘勇也非常重视后备人才的培养。苏品就是在毕业答辩中被刘勇一眼“相中”的。“我当时的论文主题是稻鸭生态系统,做了很充实的实地调查。”苏品觉得正是自己的踏实实干“征服”了领导。而实际上,实干,的确是刘勇的用人标准,也是其培养学生的重要标准。

“他非常重视培养学生的独立思考能力、实际动手能力和创新能力。”张松柏用严厉来形容自己的导师,“我念研究生时,有时做实验出了问题,他批评起来也是毫不含糊,可批评之后又会细心指导我。”

严肃、严谨形容的是工作中的刘勇;而生活中的刘勇,却是团队细心而温暖的大家长。

“职工有什么事,他总是第一时间关心,想各种办法帮忙解决。”苏品说,私下里探望生病住院的职工,帮单身职工牵红线,为困难职工解决问题,这样的例子根本数不过来。“刘老师经常加班到深夜,下班前,他总会挨个查看实验室,如果有实习生在加班,他也不去打扰,就静静地站在门外等他们下班,然后开车送他们回宿舍。”

在湖南,刘勇团队是众多农业科技创新团队中既独特又普通的一支。

奋战在养猪第一线的印遇龙院士团队,开创性地解决了畜禽养殖中滥用瘦肉精、抗生素和高铜高锌重金属的难题,打破了多年来外资企业对我国饲料高端市场的垄断;湖南省林业科学院陈永忠研究员团队建立了国内第一个国家级油茶种质资源库和杂交种子园,选育出了比传统品种增产6倍以上的油茶良种;中南林业科技大学吴义强教授团队创制竹材资源节能环保高质化加工利用新技术,为实现湖南千亿竹产业战略目标提供了支撑……

目前,全省有农业两院院士4人,同时有一批在国内外有重大影响力、由中青年科技领军人才领衔的创新团队,形成了国家“万人计划”、湖湘高层次人才、省科技领军人才、湖湘青年科技创新人才等农业科技创新人才体系。今后,湖南还将制订符合全省农业农村科技人员培养交流体制,充分发挥学科间、区域间、部门间相互交流的积极作用,营造有利于培育农业科技创新人才的环境。加大梯队人才的培养,优化人才结构和布局。

创新理念,源于人才;创新成果,出于人才。湖南农业科技之所以能走在前列,离不开农业科技创新队伍的奋勇向前,离不开农业科技人才的砥砺奋进。他们是革命者、拓荒者、奋斗者,更是你我一样的普通人。他们从来不是天生就矗立在那里,他们的每一步,都是激昂、坚守与担当。

来源:科技湖南

编辑:陈晨

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