經過近萬年來的人工選擇，人類把糧食作物從其多年生野生近緣種馴化成了一年生栽培種，為人類的生息繁衍奠定了物質基礎。但是，一年生糧食作物每年耕種也帶來了種子投入量大、農機具投入增加、水土流失加劇、土壤養分流失等社會經濟和生態環境問題。創新可持續的農業生態系統，解決人口不斷增長所面臨的糧食安全與生態安全平衡問題，是當前農業生產的迫切需求。

      把一年生糧食作物培育成多年生，實現栽培品種的多年生化（perennialization）是應對糧食安全和環境挑戰的重要途徑。

      2022年11月7日，云南大學胡鳳益團隊聯合國內外相關團隊在國際知名學術期刊Nature Sustainability發表了題為Sustained productivity and agronomic potential of perennial rice的研究論文，并同步發表了題為Switch to perennial rice promotes sustainable farming的研究簡報，詳細報道了該團隊20多年來通過種間遠緣雜交創制多年生稻的研究成果。基于亞洲栽培稻與長雄野生稻種間雜交，該團隊成功創制了多年生稻，培育了系列多年生稻品系，審定了3個多年生稻品種，在全球多年生糧食作物育種領域具有里程碑意義。

圖1 多年生稻創制及其可持續生產

      多年生稻連續種植4年，每年收獲2季，平均每季產量為6.8噸/公頃，與一年生稻產量（6.7噸/公頃）相當。但是，現有品種從第5年起，由于雜草防控等問題，產量開始明顯下降，生產應用上需加強田間管理或重新移栽。與一年生稻生產方式相比，多年生稻自第二季不再需要買種、育秧、犁田耙田和栽秧等生產環節，每季每公頃節約勞動力68-77人次，節約生產投入46.8-51%。

      基于免耕生產方式，多年生稻播種一次持續收獲多年，改善了稻田耕層土壤結構，培肥土壤，其土壤有機質和全氮每年分別以0.95噸/公頃和0.11噸/公頃的速率增加。截止2021年，多年生稻已在中國及南亞東南亞和非洲等“一帶一路”沿線多個國家試驗示范成功，惠及55000余農戶。

圖2 多年生稻試驗示范及應用

      據初步評估，在最冷月的月平均溫度不低于13.5℃且越冬期低于4℃持續不超過5天的稻作區，即在南北緯40度之間的無霜稻作區，多年生稻具有廣泛的應用潛力。

圖3 多年生稻的社會、經濟、環境效益和潛在應用區域

      經過20余年的探索，把一年生稻變成多年生稻已經成功。多年生稻一次移栽連續收獲多年，具有良好的生產潛力和生態效益。多年生稻輕簡化的生產方式減少了勞動力投入，培肥了稻田土壤，尤其是在梯田和一些脆弱的農田，受到越來越多的農民喜愛。在當前大多數國家農村勞動力轉移向城市的背景下，多年生稻的應用無疑減少了農民的工作壓力，尤其是弱勢勞動力，如婦女和兒童等。多年生稻這一創新研究，將有助于維護糧食安全和生態完整性，同時對其他多年生糧食作物研究具有重要的借鑒意義。

      云南大學青年教師張石來、黃光福、張玉嬌以及全國農業技術服務中心呂修濤推廣研究員為共同第一作者。該研究得到國家自然科學基金、云南省科技計劃、云南省“興滇人才”專項、中國博士后基金、國家和云南省外國專家局、美國土地研究所等項目/機構資助。全國農業技術推廣服務中心、云南省農業技術推廣總站、云南省農業科學院、美國土地研究所（TLI）、美國伊利諾伊大學香檳分校（UIUC）和澳大利亞昆士蘭大學（UQ）等相關團隊參與了該項研究。

      論文鏈接：

      //www.nature.com/articles/s41893-022-00997-3

      專家點評

      種康 （中國科學院院士）

      糧食作物多年生化（Perennialization）是糧食作物育種和應用的重要組成部分。云南大學胡鳳益團隊利用多年生野生種和一年生栽培種雜交，經過長期堅持和探索，把長雄野生稻地下莖無性繁殖特性轉移到一年生栽培稻中，成功培育出多年生稻栽培品種并進行商業化生產，是全球多年生糧食作物育種的重要突破。

      多年生稻技術的應用，對擴大水稻種植面積、增加糧食產量、提高種糧積極性、保障糧食安全有積極促進作用，是稻作研究和生產的重要內容。該研究論文的發表，對其他多年生糧食作物以及多年生牧草的遺傳改良具有重要借鑒作用。

      錢前（中國科學院院士）

      人類用了近萬年時間把糧食作物從多年生野生種馴化成一年生栽培種，一年生糧食作物為人類的生息繁衍提供了充足的物質基礎。但是，一年生的生產方式也同時帶來許多生產問題，如昂貴的種子、勞動力增加、水土流失等。云南大學胡鳳益團隊20年磨一劍，把一年生栽培種改良成多年生栽培種，通過越冬和免耕實現種植一次連續收獲3-4年，大幅度減少勞動力投入和節約生產成本，是一項輕簡化稻作生產技術。

      該項研究利用長雄野生稻地下莖無性繁殖特性成功培育多年生稻品種，是我國種質資源創新利用領域最具代表性的突破之一，為利用野生種質資源提供了借鑒。

      William Burnside（《自然-可持續》高級編輯）

      William Burnside認為“該項研究從育種、農藝性狀評價、潛在影響、農戶勞動力和收入、以及潛在種植范圍等方面證明：把世界上最古老和最重要的馴化谷物變成多年生范式是一項重大變革（step change）。”

      Jerry Glover（美國農業國際開發署可持續農業研究領域高級顧問，美國國家地理協會科學家，美國土地研究所原副所長）

      Jerry Glover高度評價了該項研究成果：“這是現代農業最重要研究成果之一。我相信，基于該項研究基礎，通過更多科學家對主要糧食作物多年生性的探索，將會產生劃時代新發現。對于近萬年來全球糧食生產依靠一年生谷物而言，這項研究為全球糧食生產提供了一種重要的新途徑。”