農作物秸稈還田利用一直是困擾農業(yè)生產的難題。中科院合肥物質研究院專家利用離子束誘變技術，改變水稻莖稈細胞結構，使之在田間脆而不易倒伏，成熟收獲時普通收割機耕過，這種“脆稈”隨即“粉身碎骨”，就地還田肥地。近日在安徽肥西縣的秋糧收割中，這項技術得到了現(xiàn)場驗證。

脆稈水稻機械收割過程

收割后田間秸稈取樣比較

　　反復、大量實驗獲得脆稈水稻

　　中科院合肥物質研究院離子束生物工程實驗室劉斌美博士說，農作物秸稈還田可以讓氮、磷等有效營養(yǎng)元素返回土壤，提高土壤肥力。但由于作物秸稈柔韌，機械難以粉碎。機收后如果不加處理，秸稈長期不腐解，直接影響以后季節(jié)作物播種和生長。所以每逢收獲季節(jié)，許多農民焚燒秸稈，不僅帶來嚴重的環(huán)境污染，還造成生物質資源浪費。如果能讓秸稈變脆，就可以輕松將其粉碎。

　　目前國內外許多研究人員都在尋找讓秸稈變脆的方法，但結果一直不理想，要不就是不夠脆，無法讓收割機粉碎。要不就是太脆，連正常的農業(yè)操縱都會折斷莖稈。

　　劉斌美介紹，他們的課題組從作物品種自身的遺傳入手，利用離子束輻照水稻種子，改變莖稈細胞木質素、纖維素含量和比例。在經過反復、大量實驗后，這個課題組獲得了一個突變體樣品，其生長成熟后莖稈脆而不倒，葉片和谷粒都不表現(xiàn)脆性，能夠進行正常的田間操作。進一步研究表明，突變體變脆主要是莖稈細胞纖維素含量降低、半纖維素和木質素含量增加所致。

脆稈突變體與對照的單株照片

大田生產照片

　　脆稈水稻也是畜牧業(yè)很好的飼料來源

　　離子束生物工程實驗室為評價這個突變體的應用潛力，在合肥市肥西縣開展了大面積田間生產試驗，其表現(xiàn)出生長能力強、抗倒伏的特點，產量增加5%左右；抗病蟲性沒有明顯變化；成熟期機械收割，其秸稈容易粉碎，粉碎的秸稈長度85%以上小于5厘米，最長不超過10厘米。

　　專家指出，這項技術機械作業(yè)負荷輕，解決了秸稈還田的難題，顯示出廣闊的應用前景。同時，脆稈水稻十分適宜家畜飼用，是畜牧業(yè)很好的飼料來源。

　　劉斌美說，課題組還在進一步研究這種脆稈水稻種植過程中的田間配套管理措施，包括化肥、農藥用量，栽培方式等，并對這種水稻的品質進行更細致分析，爭取將這項技術早日全面投入生產應用。

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技術生物所利用離子束誘變技術破解水稻秸稈還田難題
合肥物質科學研究院 2011-11-17

　　11月10日，晚秋微風，中科院合肥物質科學研究院技術生物所南崗實驗基地，離子束誘變的脆稈水稻秸稈還田試驗正在進行中，一大片水稻的秸稈在收割機身后“粉身碎骨”，地面上只留下一排排稻茬。參加試驗的科研人員相互祝賀成功，圍觀的農民高興地說：真得可以不用燒秸稈了！

　　作物秸稈還田可以讓有效營養(yǎng)元素返回土壤，提高土壤肥力，是農業(yè)部重點推廣農業(yè)新技術之一。但由于作物秸稈柔韌，機械難以粉碎，機收后秸稈過長，雜余成堆，耕作時不易翻壓進土壤，造成秸稈長期不腐解，直接影響后季節(jié)作物播種和生長。

　　因此，作物秸稈處理一直是農業(yè)生產中的棘手問題，每逢收獲季節(jié)狼煙四起，帶來嚴重的環(huán)境污染并造成生物質資源浪費。據(jù)統(tǒng)計，全國每年燒掉的秸稈損失相當于6000萬噸腐殖質和全國60%的氮、磷、鉀化肥產量。

　　據(jù)離子束生物工程實驗室劉斌美博士介紹，從作物品種自身的遺傳入手可以從根本上解決秸稈還田的問題，通過改變莖稈細胞木質素、纖維素含量和比例，使之在田間莖稈脆而不易倒伏，成熟收獲時秸稈易粉碎、機械能耗低。

　　為此，技術生物所和遺傳發(fā)育所科研人員合作，利用離子束輻照水稻中秈9311和晚粳秀水110，獲得3個水稻脆稈突變體，其中中秈9311后代2個突變體，葉片特別容易折斷，無法進行田間管理；晚粳秀水110的脆稈突變體表現(xiàn)莖稈脆而不倒，葉片和谷粒都不表現(xiàn)脆性，能夠進行正常的田間操作。

　　進一步研究表明，該突變體莖稈變脆主要是莖稈細胞纖維素含量降低、半纖維素和木質素含量增加所致。由一對隱性基因控制該性狀的遺傳，通過分子標記將該突變基因定位于水稻第8號染色體上，可能是一個新的水稻脆稈突變基因。

　　離子束生物工程實驗室為評價該脆稈突變體的應用潛力，開展了大面積田間生產試驗，該突變體表現(xiàn)分蘗力強、抗倒伏，產量較對照品種秀水110增加5%左右；成熟期機械收割，該突變體秸稈容易粉碎，粉碎的秸稈長度85%以上小于5cm，最長不超過10cm。收割機可將粉碎的秸稈均勻地散在田間，機械作業(yè)負荷輕，經計量統(tǒng)計，燃油損耗較對照品種約降低15%，解決了秸稈還田的難題，顯示出很好的應用前景。

　　同時，脆稈水稻十分適宜家畜飼用，是畜牧業(yè)很好的飼料來源。研究人員將通過加快該突變體的品比試驗和示范，爭取早日投入生產應用，為實現(xiàn)我國農業(yè)的“低碳”目標作出貢獻。