发生在全世界水稻田里的下一场绿色革命

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菲律宾Los Banos和泰国素攀武里
2014年5月10日

一粒水稻种子可以改变发展中国家，在2008年夏天拯救印度北方邦的阿莎拉姆帕尔的农场。帕尔先生在他自己的一块比一个足球场大不了多少的地上种植水稻。在该州，洪水是一个一直存在的威胁，使这里成为世界上最贫穷的地方之一。国际水稻研究所（IRRI ）所长Bob Zeigler记得那年的季风季节特别强。帕尔先生插秧后，他的稻田被水淹了两个星期。几个星期后，他的稻田再次淹没。他认为他的庄稼完了。他的邻居劝为饥饿做好准备，就像以前洪水来时，他们一直做的一样。

但这一次，帕尔先生种植的是由在菲律宾的国际水稻研究所的科学家研发的试验种子。这种种子含有一种遗传序列，在止住被淹没时，它可以让植株暂时停止呼吸。在洪水退去后，帕尔先生的水稻又活过来了，而不是溺毙。在正常年份，他可以在他的1公顷（ 2.5英亩）的土地上收获一吨左右水稻；在糟糕的年份一无所获。在那个洪水泛滥的年份，他收获了4.5吨水稻，和世界上任何雨养稻田一样好。

耐涝水稻正像洪水一样扩展。在第一次田间试验五年后，世界各地的600万农民正在种植十多个具有抗洪涝基因（统称为sub 1）的水稻品种。他们的扩展速度比在20世纪60年代第一次绿色革命时的水稻新品种还快。 “Sub 1是新一代种子中的第一个，“ Zeigler说。如果一切顺利，在未来几年内耐旱、耐盐和耐高温的植物将彻底改变人类最重要的热量来源的种植（注：这里就是指种植水稻）。但是，这将取决于技术像预期的那样工作和支持第二次绿色革命的公共政策。两者都不能保证。

第一次绿色革命有助于发展中国家免于灾难。两个植物育种家，小麦育种家Norman Borlaug和水稻育种家M S Swaninathan说服亚洲和其他地区的各国政府鼓励种植高产品种，尤其是水稻; 世界上一半的人口35亿人从大米获得五分之一或更多的热量。当他们在60年代初开始工作时，中国正遭受大跃进的饥荒。普遍认为印度处在饥饿的边缘。

今天在亚洲，饥荒都是过去的事情了。其中一个原因是民主的传播。另一个是绿色革命，这确保有充足的大米，印度甚至出口大米。而大米的需求似乎正在缩小：最富有的亚洲国家和地区像日本、中国台湾和韩国吃的大米越来越少。这导致曾经支持绿色革命的政府认为一个新的绿色革命是不必要的。他们的理由是水稻问题已经解决了。最好是改善造成肥胖的饮食结构或改变那些破坏环境的集约耕作方式。

但目前尚不清楚该任务已经完成。亚洲作为一个整体，人均消费是平的，没有下降。人口仍在增长，因此，在这个出产90 ％大米的大陆上，对大米的需求正在上升。在非洲，那里的三分之一人口依赖于大米，需求正以每年20 ％的速度递增。按照这个速度，在20年内，大米将超过玉米成为非洲的主要热量来源。

停滞的种子

作为一个经验法则，如果世界人口增加10亿，需要1亿吨额外的大米养活他们。根据目前世界人口预测，大米总消费量为4.5亿吨，到2020年将增加到5亿吨，到2035年增加到5.55亿吨，年增长率为1.2-1.5％。如果水稻产量以此速度增长，这样的人口增长将是可控的。但事实并非如此。水稻产量的增长率还不及估算的增长率的一般。

第一次绿色革命水稻产量几乎翻倍，从1950-1964年的1.9吨/公顷增加到1985－1998年的3.5吨/公顷。即使是这样也仅仅是跟上了人口增长的步伐：绿色革命之后的半个世纪，产量和人口以相同的增长率，都为每年1.75 ％。

现在，产量增益似乎已经趋于平稳。植物育种家担心，以目前的技术，单产10吨/公顷将是水稻集约化种植系统的极限，虽然目前尚不清楚原因。但明确的是，农田的单位面积产量已经停止不前，有些地方甚至开始下降。

25年来，国际水稻研究所一直用其最好的种子在一块农田进行种植。农田本身一直保持大致相同：即使每年种植三季作物，生活在水稻植株根系中的虫子和微生物意味着土壤肥力保持不变。但是小区产量1990年代初的从九到十吨下降到了现在的七八吨，害虫和疾病带来了伤损害。从1962年到1982年，水稻产量以每年2.5 ％的速度增长，但是，从1992年到2012年，年增长率降至0.8 ％（见图表1 ） 。

有关水稻的事实

如果没有新的种子，产量将进一步下降。全球变暖将倾向于造成减产：夜间温度升高于产量降低相关联。世界上最饶的水稻种植地区是亚洲的主要河流的三角洲，如湄公河、雅鲁藏布江和伊洛瓦底江; 这些地区易于遭受海平面上升和盐碱化的影响，从而导致水稻死亡。水稻用水是其他谷类作物的的两到三倍（主要是用于调平稻田; 植物本身耗水量于小麦或玉米相当），但所有的地区都缺水。每年大量的亚洲城市，尤其是中国的城市，将数百万英亩的肥沃稻田变成建筑物和道路用地。

后果可能很严重。水稻在亚洲社会的作用是外人很难想像的。（一个小例子：丰田意为“富饶的稻田”和本田的意思是“主要稻田” ）在作为世界饭碗的河流盆地，其他作物的生产力都赶不上水稻的。所以，这些地区或者种植水稻，或者什么也没有。如果种水稻有问题，种其他任何东西都有问题。大米短缺将有地缘政治影响。印度或中国政府都不可能以平常心考虑对待这个问题的可能性。他们会不惜一切代价，以确保他们有足够的大米。若这推高了世界粮食价格，也只能如此。如果他们必须强迫大米出口国这样做，他们将会干的。如果亚洲的巨人感到不安全，他们的邻居都会为发抖。

所以很多事情依赖于提高水稻产量。但是，第二次绿色革命将如何发生？

第一次绿色革命相对简单，至少从技术角度来看。常规稻品种生育期长并徒长。如果你给他们施肥，他们长得太高而倒伏。1962年发生了改变，国际水稻研究所发布了一个矮秆品种，叫IR8 。因为它茎杆矮，它能够吸收肥而不会倒伏。所以，农民有了可以施肥而不必担心的品种。由于茎干生长受到限制，更多的养分供给了稻穗。 从旁遮普到菲律宾，IR8迅速推广，有水有肥的水稻种植地区得到了改善。

第二次革命是不同的。农民不会采用单一的奇迹品种。相反，研究人员将根据环境（干旱、水淹、盐碱等）定制种子 。他们也试图提高稻米的营养品质，而不是仅仅增加热量。因此，第二个绿色革命将发生在最贫困的地区，为最贫穷农民所感受到。与此相反，第一次绿色革命对有水有肥的最富饶的土地影响最大。

拯救帕尔先生的作物的耐涝性状最早是在20世纪80年代在一些老式的品种中发现的，这些品种原产于印度东部的另一个易受洪水危害的州奥里萨邦。浪费了十多年后，植物科学家发现了使奥里萨邦品种耐涝的基因。他们又回到IR8的后代，将这些基因导入其中，从而培育耐涝品种。使用传统的植物育种方法，很多年白白浪费掉了。之后，科学家标记遗传序列，在短短4年内育成了耐涝的种子。

国际水稻研究所的首席科学家Abdelbagi Ismail希望育种家可以将该方法应用到其他性状，如抗旱性和耐热性等性状。水稻花期高温可以导致不育。如果开花时太热，植物含有花粉的花药就不适当张开，花粉就不鞥被释放出来，那么柱头就不能授粉，从而导致作物减产。这一过程发生在植物开花时的一小时左右时间里。如果有可能让水稻在凉爽的清晨开花，这中现象就可以避免。一般情况下，水稻开花发生在中午温度正高的一个小时。在国际水稻研究所和日本国际农业科学研究中心的Tom Ishimaru发现了一个基因，可以促使清晨开花，为解决这一问题提供了希望。

此类育种程序不会产生像IR8那样的巨大影响。但研发奇迹种子不是提高产量的唯一途径。在20世纪90年代，中国通过杂交水稻实现了产量提高：通过杂交将两个品系的优点结合起来。这正是改良玉米的方法，但水稻上较少见。不像玉米，水稻连续几代都保持不变，这样农民可以在上季保留种子，下一季继续种植。如果一个新品种可以给他们带来了很大的一次性提升，而不像杂交改良小幅提高产量那样，农民会进行切换的。因此，使用杂交种增加产量需要很长的时间，除非政府迫使农民使用新的种子。中国政府做到了; 缺少集权的政府很难做到。

谷物杀手

中国的经验表明，一系列小的改进加起来可以变成一大步。在最贫穷的土地上发生的第二次绿色革命就是如此。第一次绿色革命对灌溉土地影响最大力。多亏了它，8000万公顷（相当于越南，老挝和柬埔寨的面积放在一起）的灌溉土地每公顷可以生产有五到六吨; 生产了世界四分之三的大米。但有，几乎同样多的稻田依赖于雨水。产量很低，只有每公顷1到2.5吨，只生产全球四分之一的大米。产量低的原因是：几乎一半的土地容易发生干旱，另外三分之一容易发生洪涝。大多数非洲稻田属于这一类，这就是为什么第一次绿色革命跳过了非洲。

抗旱和抗洪涝的种子会使这些地区的产量翻倍。这将提振收成，使产量从1.1亿吨增至2.2亿吨，以及全球产量提高到5.5亿吨，足以满足预计的2035年的需求。简言之，所有额外的大米可以来自雨养稻田。

由于雨养土地的产量低，以致于产量翻番也不会像第一次绿色革命那样增加总产量。但对贫困的影响将会更大。5.0亿多绝对贫困人口（每天生活费等于或小于1.25美元）依赖大米，远超其他任何食物（见图表2 ） 。他们不成比例生活在印度东北部、孟加拉国和缅甸的伊洛瓦底江三角洲。在这些地区，最低种姓和部落被迫生活在最糟糕的土地上。

这些地区都是第二次绿色革命需要施加最大影响的地区。耐涝水稻将对[印度]下层种姓和部落提供益处”，最近，一份早期田间试验的研究报告得出这样的结论。如果这些改进和改进稻米品质的另一项目（用遗传工程技术改造水稻，以便增加维生素A含量的金大米计划）结合起来，对世界上最贫穷的人们将有巨大的好处。

第一次绿色革命不只是通过提供技术修复改善人们的生活。这是由于新种子吸引了新资本进入农业、鼓励机械化、信贷市场、新的管理技术等。第二次绿色革命也将做到这一点。目前，水稻种植的变化比第一次绿色革命更快。古老的习惯如育秧、移栽、收获、脱粒、烘干和储存等已经被抛弃了。现在，种子由机器直接播种到农田，从脱粒到加工的一系列活动由专业公司承担。虽然，激励机制和政策需要朝正确的方向推进，以促使这种变化变更快扩展。否则，就比较难。

为了面对这一问题，第二次绿色革命需要补贴。不仅仅是政府资助的基础研究。在许多亚洲国家，从大米进口国（例如印尼出口国）到大米出口国（如泰国），政府支付农民的价格高于世界价格。泰国的计划是如此慷慨，以致于政府今年花光了钱。在短期内，这样的价格扭曲人为地增加对绿色革命种子的需求。

但国内价格高对经济也不利。这使消费者付出了沉重的代价。高价格破坏了对出口的激励，使世界市场价格波动较大，使国际市场变小。这将伤害原本希望由于第二次绿色革命印度和孟加拉国通过转换水稻种植的比较优势而获益的农民。如果世界贸易变得更加微不足道，这些国家获得任何优势将被抵消掉。

高国内价格也往往会带动本地工资，降低制造业的竞争力，使农村劳动力可贵。并通过使水稻种植变成一个安全避风港，政策削弱了农业创业，也减少了农民在新机械和农业新方法方面的投资积极性。因此，总体来说，认为的高价大米使新一代种子具有吸引力，但并不如预期那样。

土地利用政策也同样混乱。在美国和欧洲，技术变革往往使农场变大。农场越大，从技术获得的收益越大。这并不会发生在亚洲。在最具生产力的灌溉区，农场往往小于2公顷，尽管在过去三十年中从农村大规模的移民已经越来越小。各国政府干预以防止农场合并，部分原因是因为他们想放慢城市化，他们担心这可能会推高城市的失业率。因为有效的租赁市场的大量发展，这些政策并没有造成很大的伤害。

原来的绿色革命给亚洲大陆带来了巨大的转变，由原来的饥寒交迫转变为人们可以思考并为下一个生长季制定计划。它为亚洲大陆的经济奇迹奠定了基础，并促成了亚洲从高出生率和高死亡率向更小更富裕的家庭的转型。第二次绿色革命将不能做到这些。但是，它应该完成第一方面，主要是造福于错过第一次绿色革命的最贫穷的人们。这将有助于机械化，促使更多人离开农场成为高效的劳动力。它应该可以防止亚洲滑向饥饿的阴影中，和由于饥饿引起的政治和社会动荡。没有几件其他事情可以做到这么多。