【科研百人】田小海：作物逆境王国探秘

人物名片：田小海，农学院教授、农学博士。学校湖北省重点学科“作物栽培学与耕作学”学科带头人，湖北省涝渍灾害与湿地农业重点实验室学术委员会委员。2002年入选湖北省跨世纪中青年科技骨干人才第二梯队，2003年获湖北省政府特殊津贴专家称号。

曾主持湖北省“九五”重大项目“江汉平原涝渍地综合开发研究”，作为主要组织者全程参加中日政府间科技合作项目“中国湖北省江汉平原四湖涝渍地综合开发计划”。2012年主持农业部公益性行业专项“主要农作物涝渍灾害防控关键技术研究与示范”，项目总经费1590万元。多次到国外留学、访问和开展国际合作研究，经常在国际学术会议上作主题报告或专题发言。

作物学是一门典型的农业主干传统学科，其学科基本任务主要是围绕作物生产提供必要的基础理论与应用技术。所谓传统学科，往往学科中一些基本问题已得到大致解决，相关应用技术也已趋于完善。如何应用学科已有知识解决生产中遇到的问题，并进而发展为学科的生长点，考验着每位学人。

江汉平原位于北纬30°的东亚季风带，处于我省“南方”向“北方”作物生产的过渡带，拥有地广、土厚、水多等自然条件优势。同时，又具有温、湿等因子季节间变动波动大，“涝渍”和“冷热”等灾害发生频繁等问题。如何在此背景下，建立我们自己的作物学？

一、区域作物生产“顺应”以水为主的逆境因子

江汉平原在三峡大坝未建成之前，被形象的称为“水袋子”，涝渍灾害的发生成为制约生产成效的关键因子。在上世纪末，田小海教授参加到当时全省最大的中日合作项目中，在雷慰慈教授领导下，参与了项目的前期策划、设计及后来的执行工作，并担任项目组副组长和中心副主任，针对江汉平原实际，结合日本已有实践，提出了在低湖地区沿地型高差进行“梯级开发”的理论，在高亢平原地区则形成了立体种植（如“麦-瓜-稻”、“麦-瓜-棉”等）模式，并形成了两个区域开发样板。这两个样板的成功均基于合理利用本地区所有作物和养殖条件，充分利用和顺应多水的地域特色，提高单位面积上作物生产效率及其稳定性。该成果先获得湖北省科技进步二等奖，并与其他项目结合，于次年获得湖北省科技进步一等奖。后来，这一成果的基本点在江汉平原得到进一步推广，如今广为流行的“虾-稻”模式，就是这一理论的重要推广。

二、以高温为起点解码江汉平原的作物抗逆因子

2003年，长江流域又一次发生大范围水稻高温危害，使其中下游流域水稻总体损失达200亿元以上，也给当地的水稻安全生产敲响了警钟。时值中日合作“江汉平原涝渍地综合开发研究”刚刚结束，田教授正徘徊在寻找课题的迷茫中。生产中的急需，给了他难得的“契机”。但“逆境”在作物学里面几乎是一个荆棘丛生的禁区，鲜有人涉足。田教授当时试探着给世界知名科学家、日本京都大学副教授松井勤博士写了一封邮件，邀其来华开展合作研究，2小时候就收到了其“OK”的回信。此后持续了10多年一直不间断的合作研究，松井先生每年来中国在田间做1-2个月实地研究，创造了多个第一：率先“刻画”了在2003年特定致害年份各气象学因子与水稻受害的全程关系，揭示了“风速”和“湿度”在热害致害中的关键作用；捕捉到2007年水稻高温危害发生时穗温“异常”升高的现象，该观测第一时间在国际上发表，被国际上研究气候变化研究的最大的权威组织IPCC（政府间气候变化研究组织）在其第5版报告中引用；发明并制成了具有国际领先水平的半开放式可移动田间增温设施，基于该成果制成的仪器出售给我国国家级研究单位；发明了具有国际先进水平的第一个水稻高温耐性鉴定规程——水稻高温耐性阶梯鉴定法；完成了水稻高温耐性田间鉴定规程和水稻高温受害田间调查规程；首次报道了杂交水稻不育系比常规品种对高温更敏感（阈值平均低2℃），并发现了其在高温下严重闭颖的现象，对该现象进行了生理解析。所有这些研究，在看似十分困难的前路上，开辟了一条新路，也得到了世界同行的认可，并3次代表研究组在国际会议上报告研究成果。

三、综合填补逆境短板，试解超级杂交水稻在江汉平原的高产难题

我国超级杂交稻育种近年来取得一系列突破，从亩产700kg到跨过1000kg。但平原地区，超级杂交稻较难产生高产典型，且一些两系杂交稻产量在不同年度间表现出严重的不稳定性，超级杂交稻强大的产量优势在两湖平原一直得不到充分体现。针对超级杂交稻生产中存在氮肥用量大、秆高易倒伏、花期易遭遇高温和不同生态条件下产量差距大等技术难题，在马国辉带领下，联合湖南杂交水稻研究中心、湖北移栽灵农业科技股份有限公司和金正大生态工程集团股份有限公司等科研院所和涉农企业，经过系统的试验研究与示范，集成创建了以“抗倒伏品种选择、机械直播、缓控释肥稳健生长、结实率调控、抑制性调控与促进性调控结合”为技术特点的超级稻抗丰产增效技术模式，并在生产上大面积推广应用。

2012年以来，该技术在湖北和湖南等南方稻区大面积推广应用，根据湖北省农业技术推广总站和湖南省农业厅的统计，近4年累计推广应用面积近2000万亩，有效地促进了超级杂交稻从超高产适宜生态区向一般生态区发展，已成为当地的主推技术。连续多年在不同生态稻区试验、示范表明该技术增产效果明显。据统计，一季稻：一般亩产600.0kg～880.0kg，较常规技术平均增产幅度2.5%～9.7%之间；双季稻：早稻一般亩产500.0kg～595.0kg，晚稻一般亩产550.0kg～670.0kg，较常规技术平均增产幅度2.8%～8.5%之间。在湖北松滋点百亩连片产量稳定在11-12t/hm2，创造了该地区水稻产量新记录。

目前该技术已经在南方稻区50多个水稻主产县推广应用，平均增产4.7%，累计新增稻谷64.61万吨（折合增收15.95亿元），累计节约生产成本4.12亿元，与常规相比，生产过程中减少氮磷等营养排放20%以上，氮肥利用率提高10%以上，且节氮能节约生产能源10%以上。

谢华安院士、官春云院士和朱英国院士对此研究给予鉴定，认为成果整体上达到国际先进水平，《科技日报》、《中国报道》等媒体对其进行了报道，该系列成果2012-2015年期间先后获得湖北省科技进步二等奖2项、湖南省科技进步二等奖1项、湖北省科技进步三等奖1项、中华农业科技奖三等奖1项，获得近20项国家及省（部）级科技项目支持，发表论文120余篇，培养研究生30余名。

在“十二五”期间，田小海教授组织相关老师形成团队，获得了第一个作物逆境生物学省部共建实验室、塔斯马里亚大学—浙江大学—长江大学澳中作物逆境生物学联合实验室、长江大学作物逆境研究中心、湖北省作物逆境创新群体；建成了一批特色实验室，形成仪器资产达1000多万元，建成的成套人工气候室设备、作物淹水测坑、Mife等设施，具有国内和国际先进水平，拥有一套从分子到个体、大田和生态系统水平的研究团队。目前该方向已成为学校作物学的重要方向和特色，长江大学作物学一个新的生长点雏形已然形成……

（编辑 陆峰）