客观日本

日本的稻作及品种改良

2011年11月09日 科技交流

1.前言 (稻作·稻米的重要性)

稻米是与小麦、玉米相并列的世界三大谷物之一。在世界半数以上人口所生活的亚洲地区,稻米占有主食地位。此外,在亚洲季风性气候地带,除稻米作为主食的重要性外,水田作为可持续性农业体系所发挥的多方面功能的作用也是非常大的。例如有人曾做试算,日本水田生产的稻米的市场价格每年不足2兆日元,但水田在环保等方面发挥的作用若换算为货币则超过6兆日元。

据说,稻作是2000年以前通过中国和朝鲜半岛传进日本的。稻作的引进,对日本粮食生产率的提高产生了绝对影响,奠定了其后日本的社会基础乃至文化基础。另一方面,日本在19世纪之前,一旦稻作因冷害、干旱等原因歉收便会导致大规模饥荒。明治以来,对日本政府和国民而言,稻作的稳产高产以及北海道等冷凉地带的生产扩大则成为国家课题。对于这些课题,国家一直通过同时改良栽培法和品种予以克服。但可幸的是,上世纪60年代日本反而出现稻米过剩的现象,日本的稻米耕作乃至农业有了极大改观。

2.稻米耕作的社会及经济状况

(1) 稻米消费量

第二次世界大战之前,日本国民的人均稻米消费量为130kg左右(图1)。战争期间因稻米不足,消费量据估计降低至90 kg左右。其后,在“想用稻米填饱肚子”这种思潮下,国民稻米消费量增至120kg,但由于自上世纪60年代中期起食物出现多样化,消费量急速降至现在的60kg左右.

(2) 单位面积产量(单收成量)

1885年(明治18年),每ha产量为2吨左右。但其后因栽培技术及品种不断改良,单收成量稳步增加,1985年已超过5吨。换言之,单收成量在百年之间增加了250% 。

(3) 种植面积

稻谷种植面积在1885年为255万ha,但其后逐渐增加,在1969年迎来317万ha高峰。其后,种植面积因稻米的生产调整(减反政策)而急速减少至不足170万ha。

图1. 自1885年起的人均稻米消费量、稻谷种植面积及单位面积稻米产量(JIRCAS制作)

图1. 自1885年起的人均稻米消费量、稻谷种植面积及单位面积稻米产量(JIRCAS制作)


(4) 生产现状、生产者状况

稻米产额从1990年的3兆8249亿日元减至2006年的1兆8146亿日元,减少了一半。截至2005年,76%稻农年龄达60岁以上,随着老龄化的推进,稻作的生产结构日益脆弱。今后如果生产农家进一步高龄化,难以确保后继者,则产量可能急剧减少。

(5) 消费动向、消费者要求

日本的饮食生活中,“离米”现象相当显著。一般认为,受少育高龄化和人口减少的影响,很难指望在今后扩大主食方面的国内消费。另一方面,进口食品经常出现参毒问题和虚假标识问题,消费者强烈要求安全安心的食品,国产农产品受到重新认识。而且,面包等小麦产品的价格因小麦国际价格高涨而出现居高不下的倾向,消费者对米粉面和米粉面包的关心度正在上升。

(6)当前市场的要求与期待

就一般米饭所用稻米而言,稻米批发商和零售店今后重视的商品有①特别栽培米和有机栽培米,②本地米、③保健米(糙米、花粉症缓和米、低变应原米等)、④低价米,等等。此外,加工米饭及无菌米饭的增长比较显著,冷冻米饭则微增。发芽糙米在2002年之前急速增长,其后则停留在微增阶段。

随着气流粉碎法等制粉技术的改良,米粉可以广泛用于面包、面、蛋糕、饼干等各种食品。但是,以往对煎饼、米粉团等的需求仍为根本,无法通过扩大用途来增加新的需求量。虽然小麦粉价格在2008年高涨,但原料米仍必须降低成本。

最近,饲料用稻谷的开发和利用备受各方面瞩目,饲料用稻谷的种植面积增至7千ha(2007年估计)。但是,日本的饲料自给率在全体饲料中为25%,其中粗饲料为77%,浓厚饲料为10%。要提高饲料自给率,必须提高浓厚饲料的自给率。

正如上文所述,就用于加工及非食用方面而言,虽然存在创造需求的可能性,但需要用稻米(或者青贮料和稻谷副产品)代替麦类及其他进口谷物的用途,代替当前的用进口农产品进行生产的用途,例如稻米淀粉等工业原料、饲料米等浓厚饲料,等等。若要作为产业立足,必须大幅度消减成本。

3.有关水稻耕作的自然环境变化

联合国政府间气候变化专门委员会发布的第4次评估报告中指出,气温在过去100年间上升了0.74℃。并预测道,21世纪末将上升1.1~6.4℃,2030年之前平均每10年上升0.2℃。即使在日本,全国的年平均气温也在这100年间上升了1.06℃。(北日本为0.96℃、西日本为1.15℃)。全国的夏季(6~8月)气温在这100年间上升了0.84℃(北日本为0.53℃、西日本为1.12℃)。预计在2030年,九州中部至北部会增加一些水资源赋存量为负数的区域。以本州的日本海侧为中心的、将融雪水作为春季水源的地区可能出现用水不足的情形。

高温促进了水稻生长,缩短了生长期间,北海道以外地区的潜在产量正在减少。另一方面,大气中CO2浓度的上升促进了水稻的光合作用速率,估计2050年左右会增收15%,但较高的CO2浓度可能会增大高温不育的风险。虽然预测具有较大的不确定性,但气候暖化可能正在以超乎我们想象的速度影响着稻作。此外,高温导致的食味降低问题也开始在需求者和消费者之间被指出。除了高温导致的品质降低,有关高温不育和食味降低的对策也成为迫近眉睫的课题。

4.世界性粮食危机问题中提到的日本稻米耕作及水田活用的重要性

2008年,谷物的世界交易价格显著上涨。在包含发展中国家甚至发达国家在内的20多个国家中,粮食价格高涨引发了社会暴动,这一现象被称为“世界同时粮食危机”。发展中国家的贫困阶层人数也因粮价上涨而增至1亿人以上。另一方面,日本的粮食自给率(以热值计算)仅为40%,在发达国家中居于底层。国民之间对粮食安全保障的关心进一步提高。而且,普通国民已经对当前日趋凋敝和衰弱的农业实况心存危机感,形成了令人担忧的事态。在这一形势下,日本政府正在推行以提高自给率为一大支柱的、旨在确保粮食并搞活农业和农村的措施。日本政府制定了10年内将当前40%自给率提高至50%的重大目标,实现这一目标的关键在于灵活有效地运用水田。

5.今后的稻谷育种研究

自出现稻米过剩状况以来,品种开发的目标由量向质大幅转变,培育了“秋田小町”、“阳光”、“一见钟情”等食味优良的有名品种。但这些食味优良的品种过于强调食味,其在多产性、病害虫抵抗性、直播适应性之类低成本性·稳产性方面的改良是不充分的。实际上,除食味之外,实用特性的水准远不及以往的“西誉”等品种。

人们在低成本化、省力化、环境负荷降低、减农药栽培、省资源栽培等方面对稻作提出的要求越来越高,以往的食味优良品种在应对此类要求时具有局限性。在以上这种状况下,人们期待培育下一代品种,尤其是具有以下性状或特性的品种。

(1) 直播适应性

对水稻生产者而言,要既容易栽培而又提高收益,则必须实施省力化、大规模化的低成本栽培,而直播栽培便是有效的方法。即使对于消费者而言,通过低成本化所产的低价格的食味优良米也具有很大魅力。而且食品产业等需求者也要求低成本,要求确保成分、品质、食味的稳定。要满足以上要求,重要的是改良直播适应性。然而在机械移植已经根深蒂固的今日,要根本改变栽培体系,不论在社会方面还是技术方面都非易事,而需要长期的努力。实用化所要求的一大技术要素便是开发适用于直播的品种,但仍然未培育出变革栽培体系的、具有划时代性状的品种。

(2) 多产性

生产者要通过栽培水稻提高收益,必须栽种能够实施大规模化且能够以低成本和低价格销售的稻米。而且,若要提高国内的饲料自给率及粮食自给率,饲料稻(稻发酵粗饲料用稻米、饲料用稻米)和用作加工原料的品种的开发在政策上也很重要。因此,多产性不可欠缺。

(3) 用于加工米粉等

提高国内粮食自给率是个迫近眉睫的政策性课题,其中,人们对利用休耕田的米粉用品种的新种植及其加工利用抱有很大期待。另一方面,由于过去20年间稻米消费得以扩大,所以开发出具备各种特性的品种。今后仍然需要就耐老化性、早熟性、高精米成品率、免洗米适应性、糙米可食性等发挥其研究成果,推进稻米的用途开发。

(4) 用于饲料

饲料用水稻品种可以分为3类,即利用子实体的饲料用稻米品种、利用整个地上部位的稻发酵粗饲料(WCS)用稻谷品种、以及两者皆可用的兼用品种(图2)。作为饲料用稻米的专用品种,地上部全重产量与一般主食用品种相当,但子实体产量极高,比如“Fukuhibiki(腹响)”、“Takanari”。 WCS用稻谷品种的特点在于兼具子实体和茎叶的整株产量(地上部全体产量)较高,根据地上部全重产量的构成,可以分为茎叶比例较高的茎叶型和稻米比例较高的子实型。茎叶型的WCS用稻谷品种有“Hamasari”、“Tachiaoba”、“Leaf Star”等,子实体型的WCS用稻谷品种有“Hosiaoba”、“Kusahonami”等。此类子实体型的WCS用稻谷品种不论子实体产量还是地上部全重产量都很高,所以称得上能够用于饲料用稻米和WCS用稻谷的兼用型品种。

图2.饲料用水稻品种的分类

图2.饲料用水稻品种的分类

作为饲料用稻米品种,最受重视的性状便是多产性。最近培育的饲料用稻米品种皆显示出800kg/10a至1,000kg/10a的高产性,但与进口玉米相比,价格依然较高,所以需要进一步提高其产量性,并赋予其对低成本生产的适应性。

6.基础研究和育种法开发

日本今后若要推进稻谷品种的改良,基础在于扩大品种改良中所用到的遗传变异。日本的稻谷育种虽然取得巨大成果,但日本当前的稻米品种的遗传变异的局限性令人担忧。比如在当前的日本稻米品种中,栽培面积排名前10位的是越光(Kosihikari)和与其具有亲缘关系的品种。此外,若要培育今后所需要的具有超多产性、直播适应性、应对气候变暖性状等的品种,则以往的遗传资源是不充分的,必须将热带的印度型品种作为育种素材积极利用,并进一步扩大遗传变异(包括利用野生品种的遗传变异)。

今后的稻谷品种改良中存在许多课题。要实行品种改良,需要提高品种改良这种技术开发本身的效率。日本在水稻基因组的解读方面与世界各国共同取得了实绩,现在正在更有效地利用基因组或分子级信息,努力将其与现场的品种改良相结合。其中亦包含使用基因重组技术的划时代品种培育。

7.结语

粮食生产是人类必须从事的劳作,在人口不断增加、农业相关自然环境不断恶化的形势下,农学研究发挥着极大作用。即使在世界多样化的农业生产体系中,水田稻作也是支撑最多人口的最重要的生产系统,而且是唯一被证明能够持续生产的生产系统。一般认为,发挥其核心作用的稻谷品种改良的作用会在今后越来越大。自去年以来,中日韩三国的“作物研究所”每年共同召开一次国际研讨会,推进研究合作。一般认为,在今后,以持续活用亚洲季风性气候地带水田稻作并扩大稻米多种用途为目标的国际研究合作的重要性会日趋增大。

谢辞

本文完成之际,谨对(前任)研究管理监冈本正弘、研究管理监根本博、企划管理室室长长峰司的协助深表谢意。此外,图1由国际农林水产研究中心(JIRCAS)的小山、塩野两位提供,在此特别提起,并深表谢意。

 

简历:

岩永胜

农研机构农作物研究所所长。1951年8月出生。1980年在美国University of Wisconsin-Madison完成博士课程、以授予学位证书(Ph.D.植物育种、遗传学)。在国外从事农学研究将近30年。 国际马铃薯类中心(CIP,秘鲁)、国际热带农业研究中心(CIAT,哥伦比也)、国际植物遗传资源研究所(IPGRI,意大利)进行遗传资源的保存活用的研究。任国际玉米、小麦改良中心(CIMMYT,墨西哥)所长、2008年4月开始任现职。2006年,在“为植物遗传资源的保全和利用的遗传育种学研究和国际贡献”获得日本农学奖、读卖农学奖。2004年和2006年获得比利时王室的国际农业研究奖。

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