壹
1994年,美國世界觀察研究所所長萊斯明·布朗發布了一篇報告,題目叫《誰來養活中國》,這篇報告長達141頁,通篇都在說中國人口增長必將給世界帶來糧食危機,文中提到如果中國仍然按照這個人口增長速度發展下去,到2030年人口將達到峰值16.6億,那時候一旦中國糧食增長速度跟不上人口增長速度,將造成中國的糧食危機。文中布朗還給中國提了4個建議:一個是堅持實行計劃生育,一個是加大農業基礎設施的投資,一個是保護耕地,還有一個是全國節約用水,布朗聲稱如果中國沒有做到這四點,那么將會在21世紀帶來災難性的后果。而隨著全球化的深入,中國的糧食危機也將蔓延至全世界,帶來全世界的糧食短缺和糧價暴漲,造成世界糧食危機。
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萊斯明·布朗
美國這份報告其實意思很明白了,就是在向全世界輸出一種恐慌,那就是“中國威脅論”。
1994年,我國的人口已經達到11.985億,即將突破12億人口大關,彼時的中國雖然已經實行計劃生育有些年頭了,但是人口依舊以每年平均1.3%的速度增長。即使在1973年,我國農業學家袁隆平已經成功完成了雜交水稻的三系配套,并在1976年向全國推廣了雜交水稻技術,使水稻產量增加了20%以上,但翻看1973-1994年我國糧食總產量和人均糧食占有量數據可知,那幾年情況不大樂觀(如下圖)。
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1973-1994年我國糧食總產量和人均糧食占有量數據
這里主要說幾個數字,1973-1994年這22年時間里,我國糧食增長速度最高的是1973年的9.23%,之后大概是3%左右的平均增長速度,其中還有5年出現了負增長,而人口增長速度一直都很穩定,人均糧食占有量最高是390.3公斤,沒有超過400公斤,而國際公認的糧食安全線恰好就是400公斤/人,也就是那時我國人民還沒有達到這一標準線,一直處于安全線以下。其實不止這22年,我看了從建國之初的糧食統計到1994年,都沒有超過400公斤的人均糧食占有量。
看到這里,很多人應該會有疑問:那袁隆平的雜交水稻好像作用不大?
不,從1949年建國初期到1973年,我國的人均糧食占有量都在300公斤以下,正是到了1973年雜交水稻完成后,在1974年突破了300公斤大關,達到了303公斤/人。而且還有一個更重要的事,1973年的雜交水稻只是三系配套,在袁隆平的“禾下乘涼夢”里,三系配套只是第一步,后面還有兩系法和一系法,這一點后面會重點講到。
在講袁老之前,想先介紹一下我國的水稻發展歷程,只有了解了水稻的發展之路,才能明白袁老是在怎樣的一個環境下成為“雜交水稻之父”的,也更能明白美國那位叫布朗的研究所所長所寫的那篇《誰來養活中國》的文章是有失偏頗的,因為他忽略了一個很重要的東西——中國人骨子里那種永不服輸、不甘落后的傲氣。
貳
我國種植水稻的歷史悠久,是世界種稻最早的國家,早在《史記·夏本紀》中就曾寫到:"令益予眾庶稻,可種卑濕”,大意是禹命令一個叫益的大臣給百姓分發稻谷,讓他們去低濕的地方種植,這是我國歷史上最早的關于水稻的記載。我查了下歷朝歷代關于糧食的記載,大概得出各個朝代的糧食產量如下:春秋時期畝產有50公斤左右,漢朝時期畝產63公斤左右,魏晉南北朝時期畝產90公斤左右,唐朝畝產138公斤,宋朝畝產225公斤,明朝畝產333公斤,清朝畝產大概有300-400公斤。
等時間進入到清末民初時,糧食產量就隨著戰亂開始下降,我這邊參考民國《井陘縣志料》和《涿縣志》可知畝產大概在100-200公斤之間,比清朝少太多了,大概只有清朝的一半而已,所以在那時候我國還需要花錢從海外進口兩千擔大米來養活國人,可見那時候糧食缺口有多大。
中國自古以來可都是稻米盛產大國啊,歷史上那些著名的“開元盛世”、“康乾盛世”引得萬國來華,乾隆時期還自稱“天朝上國”,現在居然淪落到要向他國進口大米,這巨大的落差簡直讓人不能忍啊。于是在這個節骨眼上,我國就陸續蹦出了許多挨過餓的農民,心懷糧食夢,奮然走上了中國第一代水稻研究之路。
這里面有兩位佼佼者,一個叫丁穎,另一個叫趙傳芳,水稻界尊稱他們為“南丁北趙”。這兩個人估計現在比較少人知道,但是要說起中國近現代水稻的研究史,這兩個人無論如何也繞不開,包括后面我要講到的黃耀祥、袁隆平等水稻研究領域的佼佼者,都和這兩個人有著千絲萬縷的聯系。
一切還得從這兩個人說起。
我們現在知道雜交水稻的基本原理是孟德爾的遺傳基因學說,這個大家有學過生物的應該知道遺傳基因學說是怎么回事,我生物不大會,就不給大家科普了,免得添亂。孟德爾在19世紀60年代就發表了遺傳基因學說,但是到了20世紀初期,仍然還沒有人成功研制出雜交水稻來,而世界上第一個成功嘗試雜交水稻的人就是我國的丁穎。
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丁穎
1888年丁穎在廣東省出生,在家里排行第12,那時候大清朝還沒滅亡,丁穎出生在一個農民家庭,他的父母雖然沒文化,卻也深知讀書的重要性,12個孩子中丁穎成了他們丁家唯一的讀書人。到了中學時,從小過苦日子的丁穎當即立下志向,向同學們說道:“諸君!當今之血性青年,當為農夫溫飽盡責盡力,我決意報考農科”。于是,丁穎開始三渡日本,學習農業技術,決心以“科技救國”。
學成歸來的丁穎來到廣東大學農科院(中山學院前身)擔任教授,在1926年,丁穎在廣東郊區發現了一株野生水稻,便開始一心投入到野生水稻的研究中。
在這里,先簡要科普一下啥是野生稻以及一些水稻的基本知識,后面大家看起來會比較容易理解。
所謂的野生稻就是在野外生長還沒有被馴化的水稻,其實跟野豬和家豬的區別一樣。野生稻歷史悠久,是我們的祖先發現了這種作物然后一步步對它進行馴化,這才有了我們后來種植的水稻,我們現在把馴化后種植的水稻叫做栽培稻,野生稻可以說是栽培稻的祖先。如今世界上的栽培稻品種有亞洲栽培稻和非洲栽培稻,亞洲栽培稻占了99%左右,非洲栽培稻只有在西非等幾個地方才有,世界上大部分國家種植的都是亞洲栽培稻。亞洲栽培稻主要品種有粳稻和秈稻,在我國北方,主要種植粳稻,南方是秈稻,從外形上看,粳稻比較圓,而秈稻比較長。
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秈稻(左)和粳稻(右)
野生稻雖然被馴化,但是在我國南方地區野外依然生長著大量野生稻,經過幾千年的生長繁殖,野生稻和栽培稻已經屬于遠緣關系,它們在基因上面存在著很大的差異了。目前水稻雜交的方式大概有兩種,一種是現代栽培稻與現代栽培稻雜交,一種是現代栽培稻與野生稻雜交(還有一種是將水稻與其它農作物雜交,因為存在疑義,我這里不列入)。按照孟德爾的遺傳學說來講,遠緣雜交比近親交配更有優勢,所以如果將野生稻和現代栽培稻雜交的話,那么后代應該可以培育出優良品種,大家注意這一條,后面將貫穿整個水稻雜交的思路。
1926年丁穎開始研究野生稻時,因為經費有限,于是提筆寫下了《改良廣東稻作計劃書》和《救荒方法計劃書》,建議民國政府每年撥出1%的洋米進口稅作為稻作科研經費,但腐敗的民國政府壓根沒理他,最后僅撥付了260元經費,丁穎一看錢不夠,只能變賣了自己的祖產,花光了積蓄,才終于在1927年建立了我國第一個水稻研究專業機構——南路稻作育種場。
歷時6年時間,丁穎最終在1933年成功嘗試了野生稻與現代栽培稻的雜交工作,培育出了新品種“中山一號”,當時世界上還沒有人做這個事,丁穎教授可謂開創了先河。“中山一號”具備了野生稻抗逆性強的特點,在中國的華南地區廣泛種植。1936年,丁穎教授又再次成功雜交出了“千粒穗”,名震農業界,之后,丁穎教授先后培育了60多個優良品種,為當地水稻增產了5%-25%。
不過好景不長,1937年日本開始全面侵華,1938年日軍直逼廣東,在日軍入侵廣州前夕,當所有人都在收拾家當準備跑路時,只有丁穎跑到試驗場連夜將400多個稻種打包,這是他和其他科研人員花費了十幾年的心血,絕不能被日本鬼子糟蹋了,之后,帶著這些希望,丁穎隨著中山大學遷到了云南。
解放后,在1957年我國成立中國農科院,丁穎教授擔任中國農學院首任院長,到了1964年,已經76歲高齡的丁穎因肝癌晚期去世,令人無限惋惜。他的畢生研究都發表成了140多篇論文,為中國后續水稻技術的發展留下了大量的理論基礎,被稱為“中國稻作學之父”。
在丁穎東渡日本求學的時候,和丁穎同時代的趙連芳也跑去美國留學,學習先進農業知識,縱觀趙連芳的前半生,那可謂跌宕起伏。
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趙連芳
趙連芳出生在河南,也是個農民,不過家里條件會比丁穎好一點,屬于世代書香、半耕半讀狀態。17歲時,趙傳芳聽到武昌革命軍起義后,徒步500里跑去投奔武昌革命軍,加入敢死隊,步步升到了長江總司令部參謀,在一次討伐袁世凱失敗之后,趙連芳痛定思痛,開始思考中國出路,決定以農業救國,于是棄武從文,去清華大學學習。那時候恰逢“五四運動”爆發,趙連芳因學業成績優秀且曾受過軍事訓練,被推選為擔任清華學校請愿團的副團長,率領清華義勇軍團隊抵制日貨,圍攻曹汝霖、陸宗輿、章宗祥的官邸,反對北洋軍閥的腐敗無能。因為這一壯舉,他被推遲一年畢業,直到1922年畢業后才獲準去美國留學。在美國期間,趙連芳攻讀遺傳育種學,僅用一年時間就取得碩士學位,在當時的中國留學生中他是第一個。同時他還發布了《水稻連鎖遺傳的研究》和《水稻糯性遺傳基因對于孟德爾遺傳定律影響之研究》等文章,刊登在美國的國際遺傳學雜志上,成為世界上最早研究水稻遺傳育種的學者之一。
留學歸來后,趙連芳在國立中央大學教學,同時育成了“南特號”、“中大帽子頭”等我國第一批優良水稻品種,并先后在河南、江西、上海、廣西等地進行推廣,抗日戰爭期間,在四川省負責抗戰后方的糧食增產工作,將培育的優良稻種推廣到四川省的50多個縣區,為解決戰時軍需和民用糧食上做出巨大貢獻。在抗日戰爭結束后,趙連芳被委派到臺灣省開展農業工作,清除了日寇殖民時對臺灣省的影響,也為臺灣農業發展打下了基礎。之后,趙連芳還受邀去伊拉克、伊朗、埃及等多個國家開展水稻改良工作,促進中國與國際間的聯系,1975年,趙連芳在考察臺灣省高雄市漁業時,因心臟病突發逝世。趙連芳生前留下了34篇主要著作,以及發現了3000多個水稻及10多個野生稻品種,給后世留下了寶貴的財富,成為了我國遺傳育種的先驅。
現在我們站在雜交水稻已經推廣全國的立場上,回過頭看待丁穎和趙連芳這兩個老前輩所做出的成就,或許覺得微不足道,但如果站在那個一窮二白的時代去看的話,那結果就不一樣了。那是一個什么理論基礎、什么實驗數據都沒得參照的年代,正是丁穎和趙連芳這樣的老一輩農業學家憑借自己的本事,開創了我國水稻研究歷史上的多個第一,彌補了我國水稻研究領域的空白,他們最重要的是留下了大量的學術論文和水稻品種,這對于我國后來水稻發展起到了奠基性的作用,給第二代、第三代水稻研究者指明了方向。
叁
1938年,當丁穎隨著中山大學農學院遷校云南時,還有一個學生也跟著丁穎去了云南,他的名字叫黃耀祥。
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黃耀祥
黃耀祥和丁穎一樣也是出生在廣東一個貧農家庭,家里除了他還有4個兄弟姐妹,他的父母沒什么文化,父親跑到國外給別人拍照賺錢,受盡歧視,幾年都不回家一趟,就一個母親獨自撫養一群子女。在這種貧窮的情況下,黃耀祥愣是發奮圖強,在1935年考進中山大學農科院,拜丁穎為導師,到了1938年,跟隨丁穎去云南考察水稻,深得丁穎真傳。我國南方之所以盛產水稻,主要是氣候溫熱濕潤,適合水稻生長,但是南方還有一點不利于水稻的地方,那就是臺風暴雨天氣頻繁,尤其是廣東省,大家可以看一下近十幾年的臺風軌跡,廣東永遠都是臺風受災的第一線,而這種情況必然導致水稻的減產。
如何在臺風暴雨天來臨時,保護水稻不被破壞,似乎成為了一個難題。
我們水稻品種繁多,性狀不一,有高桿的、矮桿的、莖粗的、莖細的、穗多的、穗少的……各種各樣,臺風天一旦出現,有些高桿的莖細的水稻就受不住了,一吹就倒,那這株水稻就泡湯了,顆粒無收了。對于這種容易被風吹倒的水稻性狀,我們稱之為“不抗倒伏”,與之相對應的性狀是“抗倒伏”(此處敲黑板,高中學生請注意,高考必考)。因此,在廣東省等沿海臺風暴雨天頻繁的地區,大量種植抗倒伏的水稻,就能確保水稻產量的增加。
1955年,我們的黃耀祥同志憑借多年的水稻研究經驗,從廣西引進并從中選出矮稈、抗倒性能好的“矮仔占4號”,于1956年開始,通過雜交途徑開展矮化育種工作,終于在1959年育成中國第一個耐肥、抗倒、高產的雜交秈稻矮稈品種“廣場矮”。到了60年代,矮稈水稻在南方稻區得到大面積推廣應用,單產大幅度提高,到了1965年矮稈水稻在全國推廣種植2400多萬畝,畝產普遍提高50公斤。畝產提高50公斤是什么概念呢?按照1965年推廣種植2400萬畝數量來算,總共能增加12億公斤糧食,按一個人一天兩斤算,一年大概700斤,也就是350公斤,12億公斤糧食一年可以多養活342.9萬人。
我們再看下20世紀60年代的糧食數據,就能一目了然了。除去1959-1961年這三年大饑荒,從1962年開始到1966年,糧食增產率分別為11.6%、9.17%、9.33%、3.61%、9.10%,而那時候計劃生育還沒有實行,人口出生還是處于開放狀態,那幾年的人口出生率都快逼近3%了,而人均糧食占有量還能保持在250-285公斤/人的水平,已經是很好的成就了。
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部分糧食數據
之后,黃耀祥還先后培育了“廣陸矮4號”、珍珠矮等十幾個水稻品種累計推廣面積超過8億畝,增產稻谷845億公斤,他開創的水稻矮化育種是我國水稻史上一個重要的里程碑,在另一個重要里程碑——雜交水稻橫空出世之前,黃耀祥和他的“半矮稈水稻”霸占了整個20世紀50-60年代,被譽為“中國半矮稈水稻之父”。
當然,如果把這一個時代糧食的增產全部歸功于黃耀祥,那就顯得不妥當,同時代的還有很多的農業學家依舊在稻田間深耕一線,為解決我國的糧食問題勞心勞力,當時在我國北方還有一個同樣出色的農民李貞生,與黃耀祥齊名,稻學界稱為“南有黃耀祥,北有李貞生”。
李貞生出生在東北的吉林省,也是個農民,不過相對上面三個農業學家來說,李貞生會更苦難得多。據李貞生的自述,他小時候吃不飽飯,天天跟著他媽媽去要飯,每次路過一片苞米地的時候,總是在想,為什么水稻不能長得像玉米那么粗,那么大呢,如果是這樣的話,就不會吃不飽飯了。但是這樣一個夢想對于當時的李貞生來說太遙遠,因為家境貧苦,李貞生從小就租種地主家里的田過生活,只讀過3年書,直到了1966年,李貞生已經50歲時,才開始正式嘗試將水稻和玉米雜交。
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李貞生(左)
當時村里人都笑話他,一個沒讀過書的大老粗也學人家搞科研,懷疑他的實驗不能成功,嘲笑他整天胡思亂想,面對眾多質疑,李貞生愣是在1967年培育出了水稻和玉米的第一代雜交后代,稱之為“玉米稻”,當時一共存活了17株,其中有3株變異了。這3株玉米稻外型和水稻一樣,但是莖桿粗壯,穗大粒大,和其它的水稻不一樣,李貞生將這3株變異株留下來繁殖,并在試驗田里試驗,最后得到畝產1275斤,也就是687公斤,這在當時已經是很高的畝產量。
1972年,北方低溫災害影響,其它水稻都減產,唯獨玉米稻長勢良好,畝產400多公斤,玉米稻抗旱抗災能力強的特點開始廣受歡迎,到了1974年,玉米稻已經在李貞生所在縣城海龍縣推廣2萬畝,同時吉林、黑龍江、遼寧、北京等多個省份和科研機構提供玉米稻種30多萬斤,使水稻畝產增加15%。
李貞生這個被認為沒文化的大老粗一下子就出名了。他的玉米稻被編入中學課本作為教學內容(現在教科書看不到了,估計我們的長輩那會兒可以看到),還拍了科教電影,1978年李貞生受邀參加了全國科技大會,還和國家領導人合影留念,人生一時風光無兩。
不過,隨著玉米稻的推廣,關于李貞生的質疑也接踵而來,大家質疑的點都在于他所培育的到底是不是雜交水稻?
在這里,先給大家介紹一下水稻是如何繁育的。水稻和其它農作物不同,它屬于自花授粉作物,也就是我們生物課上說的自交(這一個也是高考重點,考生請自行做好筆記)。水稻的每一條稻穗上面都會開出很多花,每一朵花里面又有雄蕊和雌蕊,雄蕊的花粉可以落到雌蕊上,無需借助其它水稻,就能自行完成自花授粉過程,最后長成一粒粒稻谷。當然,自然界還是存在著很多的意外,比如這一株水稻的雄蕊壞掉了,恰好其它水稻的雄蕊花粉掉落在了雌蕊上,無意中就完成了一次雜交,1961年袁隆平就是在稻田里無意中發現了一株雜交的水稻才開始了雜交水稻研究之路的,這是后話,我在下文會寫到。
按照水稻自交的屬性來說的話,李貞生想要人工將玉米的花粉弄到水稻的雌蕊上,完成授粉過程,其實很難,因為這首先就要破壞水稻的花粉,讓水稻無法自交。當時李貞生采用的辦法是溫湯去雄,顧名思義,就是用溫水燙死水稻里面的花粉,然后再用玉米授粉,實現兩個農作物之間的雜交,最后培養出玉米稻。很多農業專家都質疑過這個方式,水稻與水稻同種之間雜交尚且困難重重,玉米和水稻是禾本科的不同屬,雜交更是難上加上,關于這一點,李貞生寫了一篇文章《毛主席哲學思想是我培育玉米稻的金鑰匙》里有介紹了他的培育過程:首先先用42℃的溫水將水稻花粉去掉,然后在給水稻授玉米花粉的時候,玉米花粉會“融化”在水稻的雌蕊柱頭上,完成雜交過程。
關于李貞生的這一個描述,沈陽農學院教授楊守仁曾經在《我所知道的“玉米稻”》和《對當前農作物研究上若干爭論性問題的我見》文章中說過,經過專家們研究,發現玉米花粉管根本就不會在水稻雌蕊柱頭上長下去,而且專家研究了18種玉米稻品種,都沒有發現任何玉米的性狀,因此他們認為所謂的玉米稻很有可能就是水稻自交產生的后代,跟玉米沒有關系。
無論是李貞生還是楊守仁教授,都各有各的說法,至今也沒有得出證據證明玉米稻到底是水稻自交產生的,還是水稻和玉米雜交的產物,由于關于李貞生和玉米稻的資料十分有限,連百度百科都沒有,我找了很久只找到前面的幾篇論文,沒有找到更多的記載,在這里就不妄加猜測了,不過有一點可以肯定的是,李貞生和黃耀祥一樣,都在20世紀60-70年代推進了我國的水稻產量,“南有黃耀祥,北有李貞生”這句話就是對他成果的肯定。
李貞生和黃耀祥是繼丁穎和趙連芳等第一代水稻研究先驅之后的中國第二代水稻的杰出研究者,他們在第一代的理論和實踐的基礎上,再創輝煌,把我國的水稻產量從畝產200公斤邁向了250-300公斤的臺階,解決了數百萬人的糧食問題。
肆
與李貞生和黃耀祥同時代的還有一個叫管相桓的人,比起黃耀祥和李貞生這兩人,也許管相桓在農業界沒那么出名,但在這里我仍然想寫一下他,因為他是連續第二代和第三代之間一個重要的人物。
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管相桓的圖片網絡上只有這一張
管相桓出生在1906年,從小無父無母,孤苦伶仃,只能靠著他的堂兄養活,小時候沒錢讀書,只能在學校旁邊偷聽,后來幸得鄰居憐憫,贈錢給他讀書,憑借優異成績考上了民國時期的國立中央大學,當時這所學校可謂人才濟濟,徐志摩、羅家倫等都在這邊任教。如果大家還有印象的話,我前面有說到趙連芳在留洋歸來后就是在國立中央大學擔任教授,管相桓成為了他的學生,后來管相桓深受趙連芳思想的影響,開始深耕水稻雜交研究之路。
抗日戰爭期間,隨著南京淪陷,管相桓隨著國立大學遷校四川,主持戰時中國后方的水稻研究工作,收集了大量的水稻品種用作研究,當時管相桓收集稻種品種數量是中國最多的,同時也編著了《稻作學》和《水稻細胞遺傳學》等著作,不過可惜,這些品種以及這兩部作品都在文革時期被燒壞了,管相桓在這里傾注了大量的時間和心血,一朝被毀之殆盡,而他本人也在1966年文革初期被“四人幫”迫害自殺了,那時才57歲,無不令人痛惜。
管相桓的作品很多都被毀壞了,至今遺留下來的還有一部《四川省水稻地方品種檢定匯編》以及其它40多篇文章,給后世人留下了珍貴的稻作寶藏。除此之外,他在建國初期還做了一件大事,那就是幫忙建立了西南農學院,也就是后來的西南農業大學、如今西南大學的前身。
1949年秋天,有一個身形瘦弱、皮膚黝黑的年輕人懷揣著“禾下乘涼夢”走進了西南農學院的校門,成為了管相桓的得意門生。這個年輕人不會知道,在不久的將來,他將扛起中國第三代水稻杰出研究者的大旗,率領眾多科研者攻下重重難關,解決無數人的吃飯問題,在中國乃至世界水稻研究史上寫下濃墨重彩的一筆。
他的名字,叫袁隆平。
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未完待續······
作者:沈城楓林
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