大米2.0 ?寻找更可持续的主食
本文最初是发表的耶鲁环境360.并在此转载许可。
一万年前，中国的古老居民收获了野生稻的谷物，一间多年生草在沼泽和溪流中长达15英尺。
谷物很小，红色，在波浪中成熟，经常破碎到水中。他们的后代转变为今天喂世界的一半人口的高产年度作物。
当农艺师F.H.国王于1909年巡回了中国经过精心维护的水稻梯田，他叫做他们耕种他们的男人和40世纪的农民。“对他来说，他们似乎已经解开了保护土壤并无限期地保持农业生育率的秘诀。
今天，随着气候变化和更长的土地，在密集的种植下，稻米农民面临着不行的未来。
在亚洲的部分地区，熔炼冰川威胁要为灌溉粉末造成水供应，而较高的温度和不可预测的降雨压力雨送田。在全世界的高地，农民使用斜杠和燃烧技术在陡峭的山坡上种植米饭，休耕期越来越短，严重的侵蚀会破坏生产率和生态系统健康。
可持续高地农业
国际科学家网络正致力于激进的解决方案：多年生稻米产生多年的谷物而不重新种植。
通过将驯化水稻与野生水稻杂交，他们希望培育出扎根较深的水稻品种，使土壤保持在原位，需要更少的劳动力，并能在极端的温度和水供应下生存。几十年来，植物育种家一直试图对小麦、高粱和其他作物进行同样的研究。
用米饭，愿景终于接近现实。中国科学家正准备释放各种各样的，他们说在低地班迪亚特良好，而且有更多的繁殖工作，最终也可以在边缘陆地上茁壮成长。
“这一研究系列预示着一个更可持续的养陆作物的可持续方式，”高地农业专家Casiana Vera Cruz说国际大米研究所（Irri）在菲律宾。
她说，研究特别可能会影响女性，因为它们通常负责手工稻米的艰苦工作，每个春天在小型山地农场。
中国最大的进展是在中国进行的，其中古氏义源胡锦涛和云南农业科学院的同事正在完成近十年的常年水稻品种试验，包括PR23（PDF），它们要求的菌株将收获靠近常规水稻的收获四年或更长时间。
云南的一家农业公司将在今年的超过1500英亩的比赛中测试PR23和类似品种，研究人员也在老挝的PR23。如果云南省政府批准了新大米，以普遍释放给农民，那将是世界上第一个多年期谷物，以发展超越实验领域。
然而，批评者争辩说，常年谷物如PR23永远不会能够养活世界不断增长的人口。内布拉斯加州大学的农学家Kenneth Cassman，其工作侧重于全球粮食安全，致力于对多年生水稻研究的更多农业研究资金的更大份额将是一个错误。
“目标不仅仅是提高农业生产力，目标是将人们脱离贫困并提供充分的营养和健康，”在90年代的IRRI工作。“而且没有道路，低产量的常年粒在小型农场上生长，可以将任何人带到贫困之外。”
相反，他认为农民应该种植抗旱的树木或牧场 - 而不是谷物 - 在陡峭的山坡上稳定土壤，科学家应该重点关注真正适合他们的环境的年度谷物产量，例如具有足够水的平坦领域。
战斗贫困和营养不良
尽管如此，参与中国常年水稻研究的人认为它可能具有全球环境影响。亚洲和非洲数百万农民在巨大的土壤流失成本（老挝的陡峭的稻田）以巨大的土壤损失成本增长了米饭，例如，减少了比新土子形式的平均全球率快20倍的土壤。
对于其他大陆的其他作物也是如此。根据A的情况，世界上一半的人口取决于食物的边缘土地2010年中国科学论文年复一年的耕种往往会使这些土地进一步退化。与此同时，人口——以及对粮食的需求——正在迅速增长。
一个被广泛推广的答案叫做生态强化，其中，诸如覆盖作物和多种植体之类的可持续养殖技术用于增加产量，而不会在培养或环境损害下扩大土地面积。
但多年生谷物的支持者认为，农业需要一个更根本的解决方案——从本质上说，改变人类1万年前每年清理土地、重新开始的习惯。
“我们认为是营养泄漏，土壤侵蚀，碳损失，杂草入侵的一部分的许多问题 - 实际上是这种高度不安的生态系统的属性，”蒂莫西船员，研究总监土地研究所该组织成立于1976年，目标是开发模仿草原的谷物田。
“他们在生态学中非常可预测。然而，如果你出去，你看起来成熟的原生[草原]生态系统，你就没有那些问题。“
然而，培育多年生水稻和其他谷物是一项艰巨的任务。驯化的一年生谷物将30%到60%的能量投入到种子的生产中，而多年生草本植物则将更多的能量用于扎根以实现长期生存。
为了促进多年生产品，船员解释说，植物育种者必须同轴多年生植物分配更大的精力馅来种子生产。他们还可以利用多年生队倾向于拥有更大的能量饼点来开始：它们通常在每年春季的每年春季和光合阳光下的每年更早地开始增长。
对常年谷物的兴趣生长
多年来，土地研究所的工作人员只是为数不多的研究多年生谷物的科学家之一。然而，最近，人们的兴趣有了显著增长。2013年，联合国粮食及农业组织(粮农组织)举办了一场专家研讨会（PDF）并计划在今年秋天再举办一次。
美国国际开发署是投资常年高粱研究，账单和梅琳达盖茨基金会是资金一项研究论五个非洲各国多年生小麦，高粱和鸽豆的风险与益处。
尽管如此，由于遗传学，育种技术，日益增长的条件和各种谷物的研究兴趣，进展是不均匀的。据船员称，常年小麦 - 土地研究所的一个关键作物 - 仍然是年幼的成本平价的数量。多年生玉米研究甚至更远。
根据粮农组织2013年会议记录，在主要主食中，只有多年生水稻“接近现实”。
20世纪80年代出现了常年和年幼的稻米之间十字路口的第一份报告。灵感来自这些成功迹象，Irri在20世纪90年代中期建立了育种计划，旨在帮助贫困的生育农民在陡坡上打击侵蚀。
由于研究优先事项转移，而且云南农业科学院的遗传学家，这是云南省农业科学院的遗传学家，它被辍学了。
这是一项重大成就。多年生水稻和一年生水稻是亲缘关系密切但又截然不同的两种水稻，因此很难进行杂交。通常，受精发生但胚胎不能存活。陶采用了植物育种家所说的“胚胎拯救”，克鲁斯把这个过程比作将早产儿放入保温箱。一旦植物通过了这个瓶颈，后代就能正常繁殖了。
常年米很快准备离开实验领域
陶和他的同事包括胡锦涛的下一步是改善十字架，选择最好的十字架。通过中国国家科学基金会的资金，最近，土地研究所的资金，他们在典型的低地田地中使用传统的日益增长的做法推出了一系列现场试验。
胡锦涛说，PR23和其他几种品种现在足以释放给云南的农民，尽管他尚未在同行评审期刊中发表任何论文的表现。
然而，常年米绝不是耐用的土壤中严谨性，差的水和极端温度的严谨性。一项挑战将引入基因，指示植物在干燥季节期间休眠并关闭叶片生产以节约用水;另一个是将植物适应普满区域常见的酸性土壤。
“As we go to more and more extreme environments, we’ll have to develop better and better materials with more traits to get them adapted,” said Len Wade, a perennial grain expert at Australia’s Charles Sturt University who is advising Hu’s team and coordinating the trials in Laos. “So there’s no one answer here. It takes a series of answers or a series of targets.”
然而，这些进一步改善是关键，因为最迫切需要传统米饭的替代的地方也倾向于具有最严重的生长条件。例如，在北方北部的山区，农民通常在3月或4月烧毁森林，并在灰烬上散落米种子。
在植物有机会生长强大的根源之前，大雨洗掉了土壤和浸出营养。收益率秋天，杂草入侵和农民在两到三年后继续前进。
“土壤质量迅速下降，”老挝农艺学家曾担任试验的老年人，目前仅在更有利的南方地区进行了更好的南部地区，较好。“人口增加，森林被高地农民摧毁。老挝政府希望减少斜线和燃烧的高地农业系统，以减少侵蚀和森林砍伐。“
韦德说，这使得政府对来自中国的新品种产生了兴趣，这些新品种带来的好处不仅仅是谷物。在旱季，水稻作物可以保存土壤，并提供干草、饲料和燃料，使其成为山区可持续农业系统的关键因素。
这种愿景 - 在世界上一些最艰难的生长条件下足够繁荣的常年水稻 - 仍然是一个遥远的大米。但在未来几年内，中国农民可以进入PR23，各种不同于稻米养殖悠久的历史。对于常年谷物研究界，单独的是一个重要的里程碑。
