右上图 茹振钢教授在进行科研。

    图① 中国工程院院士盖钧镒，全国小麦专家指导组副组长、河南农业大学教授郭天财考察“矮抗58”。左一为茹振钢教授

    图② 根系走廊

    图③ 走廊下清晰的根系

    图④ 小麦数字化实验风洞

 

    本报通讯员  夏 冰  吴玲玲

    上世纪90年代，美国学者莱斯特·布朗曾撰文质疑“谁来养活中国”。10多年来，中国用粮食产量“九连增”的奇迹回答了这个问题。

    “中原熟、天下足”。

    创造中国粮食丰产奇迹，河南省举足轻重。

    2012年，作为全国小麦主产区的河南省，夏粮总产量637.2亿斤，比上年增产10.9亿斤，在稳居全国第一的同时，实现了自2003年以来的“十连增”。

    河南，在中原经济区如火如荼的建设中，在农业大省向农业强省的进军征途中，用占全国1/16的耕地，生产了全国1/4的小麦、1/10以上的粮食，养活了占全国1/13的人口，每年还输出原粮及制成品400亿斤。

    何以让“天下粮仓”的传奇日益精彩？

    农业科技支撑作用明显，其中优良品种的培育推广更是功不可没。种子被誉为“粮食之母”，截至目前，河南省主要农作物良种覆盖率达98％以上，小麦品种经过10次换代，平均亩产已由1949年的83斤，增加到目前的800斤左右，是原来的近10倍。小麦良种对小麦生产的科技贡献率达到50％。

    在众多的小麦良种中，一个品种尤为出众，它就是全国小麦主导品种、河南省重大科技专项支持品种——“矮抗58”。

    据统计，“矮抗58”2012年种植面积4301万亩，约占黄淮南片麦区的1/3，约占全国小麦总面积的1/8，累计种植面积达1.86亿亩。一位记者曾按照小麦生产情况进行了估算，结果令他惊讶，中国人吃的每4个馒头中，就有一个来自河南；每8个馒头中，就有1个来自小麦品种“矮抗58”。

    2010年夏，时任国务院总理温家宝来到许昌县陈曹乡后孙汪村万亩小麦高产示范方登上收割机与机手一道抢收小麦，实地收获的就是“矮抗58”。同年，时任国务院副总理回良玉来河南视察小麦生产情况，在新乡、荥阳，看到的也是“矮抗58”。

    先后两任河南省委书记徐光春、卢展工，河南省省长郭庚茂，省委秘书长曹维新，省人大副主任王菊梅，副省长刘满仓等省领导，都曾多次考察河南省粮食核心区建设工作，总能看到“矮抗58”的茁壮成长，喜获丰收。

    “矮抗58”以其优异的表现成为了引领黄淮粮食丰产奇迹的主力军，为稳定中国粮食生产立下了汗马功劳，突显了一粒种子的独特“魅力”。

    “矮抗58”：书写小麦史上的传奇

    “矮抗58”由河南科技学院小麦中心主任茹振钢教授选育成功，从2005年脱颖而出到迅速推广应用，短短3年便一跃成为黄淮麦区的特大小麦品种。2009年—2012年连续4年被农业部推介为黄淮麦区主导品种。据全国农业技术推广服务中心和推广区域各省种子管理部门统计，截至2012年8月，“矮抗58”全国累计收获面积1.43亿亩，增产小麦66.86亿公斤，实现增产效益130多亿元。“矮抗58”已成为我国种植面积在4000万亩以上的特大品种，为促进河南省粮食核心区建设和保障国家粮食安全作出了巨大贡献。

    “矮抗58”为何能在黄淮麦区一枝独秀？

    按照老百姓的话说，它最大的优点一是“经得起折腾，够皮实”；二是“稳产、高产”。

    黄淮麦区是我国最大的小麦产区，约占全国小麦面积的75%。然而该麦区倒伏危害、冻害、旱害等自然灾害频发，条锈病、白粉病、纹枯病危害严重……特别是近年来，黄淮麦区遭遇了历史上罕见的冬春连旱的恶劣天气，对小麦生产构成了极大威胁。但是，“矮抗58”历经大风大雨、冬季干旱、低温等多种不良气象因素的考验。“抗寒、抗倒、抗病、高产、稳产”等综合优势更加明显，灾年不减产，丰年更高产，已成为政府放心、企业欢迎、百姓受益的好品种。2010年，高产多抗广适小麦品种“矮抗58”及配套生产技术荣获河南省科技进步一等奖。

    对于小麦品种，稳产是最被专家、老百姓看重的优点。

    对此，数字最能说明一切。

    据统计，2008年—2009年度建立的18个“矮抗58”万亩高产示范基地产量为536—658.9公斤，平均产量597.6公斤。2009年—2010年度建立的19个万亩高产示范基地产量为536—645.5公斤，平均亩产602.9公斤。2010年—2011年度建立的16个万亩高产示范基地产量为583.2—694.5公斤，平均产量620.53公斤。    

    在“矮抗58”的推广过程中，河南科技学院相关部门积极与农业主管部门结合，充分利用社会农技力量，在各地建立高产示范方，通过高产创建，树立典型，辐射带动，推进规模化种植，标准化生产，涌现出了许多稳产高产的典型——

    2008年5月25日，农业专家对修武县郇封镇100亩高产攻关田测产验收，平均亩产718.2公斤。

    2009年6月12日，滑县刘古镇200亩高产攻关田实打验收，平均亩产707公斤。

    2010年，焦作市农业局对修武县小营村和陈村10200亩“矮抗58”连片高产示范方测产验收，平均亩产667.14公斤。

    2011年，产量再创新高。6月7日，在临颍县王孟乡的“矮抗58” 万亩高产示范基地，省科技厅组织专家进行田间测产验收，平均亩产 694.54 公斤；6月10日，新乡市农业局组织专家对长垣县蒲北办事处程庄村村民高广周种植的7.2亩“矮抗58”进行实打验收，平均亩产788.2公斤，成为当年“三夏”的高产状元；省农业厅组织专家对修武县郇封镇3万多亩“矮抗58”进行田间测产验收，平均亩产671.6公斤；6月12日，农业部小麦专家组在浚县王庄镇5万亩“矮抗58”小麦高产示范区，随机抽取样点实打验收，平均亩产614.2公斤，创全国同等面积地块小麦高产纪录……

    中国工程院院士、著名小麦育种专家程顺和对“矮抗58”给予高度评价，“‘矮抗58’是丰产性、广适性、抗病性都集聚一身的好品种，从‘矮抗58’表现出的优良性状看，这个品种是近年来我国小麦品种改良上的一个重要进展。”

    著名小麦专家肖世和、任正隆等认为，“‘矮抗58’具有矮秆抗倒、高产、抗寒、抗病、耐旱、广适等突出优点，较好地解决了抗倒伏性与高质量大群体的矛盾，矮杆与综合抗病抗逆的矛盾，在小麦品种多性状的综合育种上取得重大进展，项目总体技术达到国际先进水平。”

    全国小麦专家指导组副组长、河南农业大学教授郭天财说，“在同类小麦品种中高产稳产性、矮杆抗倒性、多抗广适性表现最为突出，综合性状优良，深受农民群众和种子企业欢迎，不推自广，是近年来黄淮地区扩展速度最快、种植地域最广的品种，为河南小麦实现连续增产作出了巨大贡献。”

    据茹振钢教授介绍，“矮抗58”的五大优势保证其成为“明星”品种：一是高产稳产：一般亩产550—600公斤，高产示范田可超700公斤；二是抗冻耐旱：苗期能抗零下16℃低温，根系发达，根深较一般品种增加20—30厘米，耐旱能力强；三是矮秆抗倒：株高70厘米左右，茎秆坚实重心低，抗倒能力强；四是抗病广适：高抗条锈病和秆锈病，中抗纹枯病和白粉病；五是品质优良：籽粒容重819克/升，硬度指数65，面团稳定时间6.3分钟，在农业部优质面条小麦品种评比中连续两年名列第一，属优质中筋品种。

    “矮抗58”的综合性状优良，遗传基础丰富，已被66个单位作为亲本重点利用，育成国审品种2个，省审品种1个，正在参加国家和省级区试、生产试验的新品系89个，促进了我国小麦遗传改良工作。

    “抗寒、抗倒、抗病、高产、稳产”，能结合这么多优良性状的小麦品种不多，“矮抗58”却做到了，而且做得这么优秀。在惊叹于它书写的传奇的同时，我们不仅要问，“矮抗58”的神奇密码到底是什么？

    科技支撑：揭秘“矮抗58”的成功密码

    “‘民以食为天，粮以种为先’，保障国家粮食安全，必须紧紧抓住科技这一‘第一生产力’，‘矮抗58’之所以成功，科技创新是关键。”谈及‘矮抗58’的成功密码，茹振钢教授说。

    “在‘矮抗58’的培育中，每一项理论和技术创新的灵感和源泉，却都来自老百姓。”茹教授这句话可不是客套。

    几十年来，茹振钢走遍黄淮大地，在为老百姓送上能用好用的科技的同时，一个最大的任务就是请乡亲们给自己育的种子“挑刺”，倾听老百姓的意见和建议。

    “能不能让小麦又高产又抗倒伏？”“小麦想啥时种就啥时种多好？”麦穗大了，能不能让穗子多点；穗子多了，能不能麦秆矮一点；秆子矮了能不能耐瘠、耐旱，能不能抗病虫害……这些“苛刻”的“难题”却被茹振钢像“宝贝”一样认真地记下来，往往转化为自己的科研主攻方向。

    “农民朋友最有创造力了，他们最敢想、最敢问，往往能给我们提供具有突破性、创造性的科研命题。没有他们一个又一个难题，就没有我们高水平的成果！”茹振钢对此深有感触。

    老百姓的要求和“难题”也恰恰是小麦育种界所遇到的瓶颈问题——如何解决小麦品优质不高产、高产不优质，群体大易倒伏，秆子矮却易早衰的顽症。针对这些难题，茹振钢教授带领研究团队，在河南省重大科技专项的支持下，依靠科技支撑，项目组协同攻关，创新关键选择技术，在矮秆高产、多抗广适小麦新品种研究上取得了一个又一个的突破。

    ——制定出了“增穗壮秆强根系，优化品质聚抗性”的高产小麦育种策略，设计出创造性的多性状聚合技术路线。

    对这个具有创新性的育种策略，茹教授打了个比方：“有人说双眼皮好看，有人说一米八高帅气，有人认为高鼻梁英朗……所以我们根据大家要求，找出那个符合这些优良特质的人，这个人很可能就是个美男。经过科技攻关，矮秆高产、多抗广适、优质中筋小麦突破性品种‘矮抗58’就是我们需要的美男子。”

    让我们先了解一下这个育种策略路线图。

    首先，以多穗大群体实现高产，以减少每排小穗籽粒数实现优质，解决“优质不高产，高产不优质”的矛盾。

    在“矮抗58”选育过程中，以亩穗数为主导，连续选择小叶多穗类型，增加亩穗数，提高丰产性，“矮抗58”一般亩成穗45万左右，最高可成58.5万穗，产潜力每亩700 公斤以上。经过茹振钢团队对小麦籽粒品质的长期研究发现，小麦穗子每排小穗基部的两个籽粒品质最好，上部第三个籽粒品质开始下降，第四个籽粒品质急剧下降，“矮抗58”每排小穗一般为2—3个籽粒，保证了面粉品质。

    其次，通过降低株高、提高茎秆质量增强抗倒性，强化根系性状选择，解决矮秆易早衰问题。

    在培育过程中，将材料力学应用到农作物育种中，使小麦茎秆基部刚性强，上部弹性足，承压能力和抗扭曲能力足以支持700公斤以上的亩产量。“矮抗58” 株高70公分左右，重心较低，茎秆坚韧、基部机械组织发达，弹性好，具有 Rht-D1b + Rht8 矮秆基因组合，更有利于抗倒。实际生产中，亩产650公斤在8级大风情况下也安然无恙，生产应用至今从未发生倒伏现象。

    在“矮抗58”选育过程中，茹振钢团队创建并应用根系观察箱、根系观察墙和地下根系观察走廊，通过研究根系时空动态变化，选择出了生长速度快、根量大、色泽鲜亮、水平根系和垂直根系均发达的根系类型。通过对地上植株性状和地下根系性状同步选择培育出的“矮抗58”，根系活力好，后期叶功能好，成熟期耐湿害和高温危害，抗干热风，籽粒灌浆充分，解决了小麦矮秆品种易早衰的技术难题。

    最后，通过聚合抗逆、抗病性状，增强广适能力。

    采用连年早播，利用自然逆境、人工模拟极端低温等方法连续多代选择抗寒能力强的品系；通过多病原混合接种鉴定，强化选择抗条锈病、白粉病、纹枯病等综合抗病性；通过水旱交替法和酸碱适应性鉴定法，选育出耐湿耐旱、对酸碱性土壤适应能力强的优良株系，聚合抗冻、抗病、耐旱等多种优良性状，优化优质基因组合、选择籽粒均匀一致的结实类型，增强了高产品种“矮抗58”的稳产性和广适性，解决了高产品种稳产性与广适性难以结合的技术问题。

    ——创新小麦抗倒伏强度数字化测定与评价方法。

    随着小麦产量水平的不断提高，大面积倒伏、综合抗性差已成为制约小麦高产稳产的突出问题。对小麦抗倒性状的选择，国内外通常采用形态性状选择；对小麦抗倒伏能力的评价方法，多用静态或间接测定，如茎秆折断破坏性测定等。茹振钢率领科研团队不断探索不断创新，依据流体力学风速、风压转换原理，近地附着层大气风速随距地面高度的降低呈对数关系降低的理论，研制出便携式作物抗倒强度电子测定仪（2012年获实用新型专利），其推力测定范围为 0.001—50牛顿，实现了在实验和田间正常生长状态下对小麦单株、群体抗倒伏能力的快速、定量评价与选择。

    为培育抗倒伏小麦高产品种，鉴定小麦在各种极端天气下的抗倒伏能力，首次设计建造了小麦数字化实验风洞，该风洞长8.0m、宽1.3m、高2.0m，可以模拟0—25.0米/秒阵风，在室内对小麦单株和群体的抗倒伏能力进行适时鉴定与决选。并实现了瞬时风速及图像的计算机连续自动采集，他们研制的小麦抗倒伏强度电子测定仪以及数字化实验风洞，具有直接、快捷、客观、定量的特点，属国内外首创。

    ——设计建造国内首座地下小麦根系观察走廊。

    俗话说：“树从根老，人从脚老”。“根本根本，以根为本”。小麦根系活力强弱对小麦抗寒性、抗旱性影响非常大。根系在小麦的生长发育、生理功能和物质代谢过程中发挥重要作用。根系性状质量的优劣直接关系到地上部性状的发育，并最终影响作物个体的抗逆性。另外，生产实践证明，小麦高产稳产的物质基础是获得较高的生物产量，而生物产量高低则在很大程度上取决于根系发育状况。主要自然灾害或不利生态因子如旱、涝、碱、薄等引起各种生理障碍的原初伤害器官均是根系。因此培育健壮、生理活性高的根系是提高小麦产量的关键。然而，由于根系生长环境的特殊性，研究手段和方法滞后，研究难度高、工作量大、效率低等多方面的限制，人们在育种过程中并没有系统地将根系作为选择目标，其根系往往是随着对地上部分主要性状的选择而被动选择的，根系研究一直是小麦育种、栽培研究的薄弱领域。

    为破解高产小麦根系动态生长特点，他们特地建造了根系观察箱、根系观察墙以及国内首座地下小麦根系观察走廊。通过“根系观察箱+根系观察墙+根系观察走廊”组合根系观察设施，可以有效用于研究小麦不同生育阶段、不同环境条件下，不同品种根数量、根毛多少、根毛长度以及根系发育的时空动态和适应性反应等。解决了小麦育种中根系性状与地上植株性状难以同步直观选择的技术难题，为高产品种培育及配套高产技术研究提供了强有力的技术支撑。

    ——研究提出小麦根系酸碱适应性鉴定和选择方法，丰富了小麦土壤酸碱适应性选择理论。

    小麦生长对土壤的适应性强，各种类型土壤均可种植，但要高产稳产，必须有综合性能较好的土壤。pH值是影响小麦养分吸收的重要参数。小麦养分吸收依赖于对土壤或基质的pH值精确调节： pH值过低阻碍大量元素吸收；pH值过高，阻碍微量元素吸收，如缺铁失绿等。因此，要保证小麦高产稳产，对小麦根系酸碱适应性的鉴定是非常必要的。

    首次研究了小麦根系组织液对土壤酸碱性缓冲能力，建立了小麦根系酸碱适应性评价与选择方法。研究发现，不同小麦品种根系对土壤酸碱性的适应能力不同，生长良好的小麦根系组织液通常维持在pH 6.0—6.4。据此创建了小麦酸碱适应性鉴定和选择方法：将小麦培养在根系可耐受的pH 4.0和pH 9.0两种极端条件下，采用压榨法分别测定根系组织液 pH值与培养在pH 6.5条件下所测的根系组织液pH值比较，差值越小者对土壤酸碱性的适应能力越好。用此法选育的“矮抗 58”，适宜于黄淮麦区不同土壤类型。应用该方法测定了百农 64、偃展 1 号、偃展 4110 等小麦品种，测定结果与实际吻合。

    创新模式：打造成果转化的优秀典范

    科技成果推广难，科技成果推广慢，一直是制约着我国经济社会发展的重要因素。茹振钢团队依托河南省重大科技专项支持，创新推广转化模式，短短几年内使“矮抗58”得以大面积推广，在产粮大省河南推广速度、种植面积、增产效益均居第一位。“矮抗58”已经成为优秀科技成果转化的优秀范例。

    2008年7月，河南省政府启动实施了“矮抗58”小麦新品种产业化研究与开发重大科技专项，资助经费500万元。在河南省重大科技专项的支持下，茹振钢团队建立“首席专家负责、分区授权、多点示范、就近供种”的推广模式，配套高产栽培技术，实现了品种快速推广应用和大面积均衡增产。具体来说就是由首席专家负责制定推广目标，规划繁殖和推广区域，保障育种家种源、配套繁育和栽培技术；授权核心企业分区繁育、多点示范，就近供种，跟踪提供技术服务。

    在品种推广中，他们充分发挥重大科技专项优势，制定了详尽的示范基地实施方案，积极与当地农业主管部门结合，让各地农业技术骨干参与到示范基地的建设中来，增强示范带动效果。

    为提高品种推广效益，该团队利用仿真技术，对品种最佳适宜区域进行时空精准定位，将品种在最佳增产区域内进行推广，增产效果显著，做到有的放矢，事半功倍。

    为帮助农民种好麦，采取将品种与配套栽培技术打包的方式送到农民手上，好品种让农民朋友用的上，用的好。

    此外，对推广效益进行合理的分配，采取二八分配原则（即推广效益科研单位得两份，种子企业得八份），保证推广企业足够的经济效益，充分调动种子企业推广的积极性。

    先后在河南、安徽、江苏、陕西、山东等多省建成18个万亩高产示范基地、54个千亩样板田、8个百亩攻关田，通过分区域辐射带动，全面提高了河南省小麦生产水平和产业化效益，在各个示范区域都产生了轰动效应，带动种植面积快速上升。

    2008年以来，“矮抗58”在省内外每年都有300万亩到500万亩的增速。2009年以来，“矮抗58”成为河南省第一大小麦品种及黄淮麦区的特大小麦品种！据估算，该品种完全发挥实力后，对全省小麦生产贡献率可达25%以上。

    近年来，“矮抗58”为种子企业带来了每年2亿元的经济效益，使河南省120多家种子企业顺利实现了向股份制的改制转型，为形成河南省的小麦产业链提供了稳固的科技基础和强劲的市场推力。无论是种植面积、推广速度、产量水平，还是对河南省粮食增产的贡献率，“矮抗58”这个特大品种，为我国粮食安全发挥重大作用，成为全国冬小麦主导品种。

    勇于突破：续写小麦育种新篇章

    创新无止境，茹振钢教授和他的团队有着更高的目标。

    “茹振钢小麦科技创新团队”拥有36名农学、分子生物学、计算机科学，甚至材料工程学等专业的创新人才。该团队融合多学科、多专业人才于一体，密切配合、刻苦攻关，在培育出诸如矮抗58等系列优秀品种的同时，更是探索出了一条颇有特色的科技创新之路，为我国小麦育种研究提供了可供借鉴的模式。可以预料，在这个模式下，该团队会继续创造一个又一个品种奇迹。

    茹振钢告诉记者，“育种是一项与时间赛跑的工作。以前我们育成一个品种需要7—8年，条件完善的话可以缩短到4—5年。现在，我们通过人工气候室、分子标记辅助选择等技术，能把育种周期缩短到只需2年甚至1年的时间。”育种周期缩短，意味着研究目标将由以往的单个目标提升为多个目标同步进行，这样可把多项技术集成在一个研究成果上，育出的好品种不仅用时短，而且综合性状完善。

    注重科技创新使“茹振钢小麦科技创新团队”在小麦育种研究方面走到了河南省乃至全国的先进行列。他们在小麦育种研究上不断探索，已在巨型小麦育种、杂交小麦培育、新核型品种创育方面取得了巨大进展。

    “小麦良种培育要推广一代、储备一代、研发一代、设想一代。要做到一地研究多地用、当今研究未来用。”在茹教授勾勒的科技创新的蓝图中，“矮抗58”只是其中一个，他的眼光放的更为长远。

    对此，茹振钢小麦科技创新团队充满信心！