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【甘肃日报】【走进中科院威尼斯人真人平台】张怀刚:破译高原小麦育种密码

壮丽70年·奋斗新时代 庆祝新中国成立70周年 百名记者走基层

发表日期:2019-06-06来源:甘肃日报放大 缩小

  工作中的张怀刚研究员。

  1999年,张怀刚在国际小麦玉米研究中心访问。

  1990年,张怀刚(中)在国际种子检验奥地利站学习。

  张怀刚(中)在模拟实验室指导学生开展科学试验。 本版图片由中科院威尼斯人真人平台提供

  新甘肃·甘肃日报记者 秦娜 通讯员 谷雪 马梦瑶 刘晓程 王晶

  1978年,青海省都兰县香日德镇春小麦种植创下亩产1006.65公斤的全国纪录。这条振奋人心的消息一出,立刻在全国引起轰动。这个纪录背后有一个享誉全国的小麦品种,那就是由中国科学院西北高原生物研究所培育的“高原338”。

  当年的这条“大新闻”,深深影响了一位远在蜀地的青年,他就是张怀刚。因为这条新闻,这位农家子弟高考时选择了农学专业;也因为这条新闻,他毕业后也进入西北高原所,走上了“艰辛而快乐”的小麦育种之路。

  从“高原602”到“高原448”,从育种新手到行家里手……30多年来,张怀刚沉下心,扑下身,不断创新,专注于解密高原育种密码;30多年来,他始终坚守着那个最初的育种梦想,践行着“育种,创造美好生活”的人生格言,先后主持和参与培育了12个高产优质小麦品种,为西部地区经济社会发展作出了积极贡献。

  1 从农村来,奔农业去

  张怀刚研究员更愿意称自己是一个“搞农业的人”。他说:“我过去是农村娃,后来又搞了几十年的农业研究。”

  张怀刚出生于四川省广安市的一个普通农村家庭,祖祖辈辈都是农民。1978年,正值中国恢复高考的第二年,年仅16岁的张怀刚站在了人生的拐点上。

  当时,对一个农村孩子来说,高考是陌生的。面对专业选择,张怀刚无从参考,只是因为看到春小麦亩产1006.65公斤的新闻,又听说国家对报考农业院校的考生有不少“优惠政策”,张怀刚就选择了农学专业,并顺利考上离老家不远的西南农学院(现西南大学),在农学系学习作物生产与育种。张怀刚入校后才知道,当时在育种界已经声名鹊起、后来被誉为“杂交水稻之父”的袁隆平院士,就毕业于西南农学院,而且是农学系的学长。

  大学四年一晃而过,刚满20岁的张怀刚面临着就业选择。当时,有三个不错的选择摆在面前:一是留校任教;二是去农技站做技术员;三是去研究所从事育种研究。

  “当时也综合比较过,但还是觉得育种研究更有社会意义,也符合自己的性格。”张怀刚回忆说。尽管主管毕业分配工作的老师再三劝他,搞育种很艰苦,但张怀刚还是决定从事育种工作。他说,当时的想法很简单,一来从小在农村长大,不怕吃苦,二来“高原338”的成功让经历过粮食短缺年代的自己,对小麦育种一直“心怀大志”,也对西北高原所一直“心存好感”。

  所以,他很乐意第一次“出远门”,前往上千公里之外的青海西宁,去西北高原所工作。

  张怀刚刚来时,生活上很不习惯:一是海拔高,冬天冷;二是面食多,大米少;三是离家远,思乡切。张怀刚还记得,当时按月供应伙食,每人每月三十斤粮食,其中大米只供应三斤。由于大米紧缺,食堂每天早上只能供应稀饭。“那种稀饭是用头一天的剩饭煮的,其实就是稀溜溜的白开水泡饭,根本不顶饱。”这对成长于南方的张怀刚来说,确实“有点儿难过”。

  不过,张怀刚很快就适应了生活上的困难,他从最基础的考种(一种考察种子品种特性的方法,一般考察项目有株高、芒长、穗长、千粒重等)做起,逐渐走上了育种研究之路。

  2 要搞育种,先学种地

  1982年9月,进所才一个月的张怀刚接到了一份“美差”:去福建漳州进行小麦加代繁殖。福建漳州是著名的“鱼米花果之乡”,对张怀刚来说,能去气候宜人的南方,尤其是能吃上白米饭,真是“比什么都开心”。

  这也是张怀刚第二次“出远门”。可是,到了漳州,他傻眼了。尽管过去在农村种过田,在学校也跟着老师了解过一些育种知识,但是,真要自己下地种,却突然没了主意。

  身边没有老师,也没有同事,更没有像现在发达的通信条件能随时咨询,而且当时带了很多不同的小麦育种材料,眼看国庆节过完了,再不种就错过了时节,张怀刚只好硬着头皮播种。

  那是他工作之初遇到的“最大挑战”,“种子都是研究人员辛辛苦苦培育出来的,有些种子已经培育了许多年,如果被我‘种坏了’,是多大的损失啊!”张怀刚愁得几天睡不好觉。

  没有老师就自己学,没有帮手就自己干。张怀刚把种子全部搬出来,在原有基础上进一步完善登记造册,然后对着记录本将种子一行行排列整齐,最后来到整好的地里,根据种子类型逐一点播……就这样,他几乎无师自通,把种子全都播种下去了。

  然而,种子播下去了,却迟迟不出苗,这可把张怀刚吓坏了。下地一看,原来是因为秋天雨水少,地里十分缺水。考虑到当地是沙壤土,漫灌不但会破坏土壤,还会导致串苗,甚至直接破坏地里的种子,张怀刚就一窝一勺地浇灌。水源地距离试验田很远,他一遍遍担水,一勺勺浇地,小心“照顾”着那些种子。

  就这样,凭着年轻人的一股子韧劲儿,张怀刚硬是把麦子种活了。他笑着说:“看到种子发芽的那一刻,像小时候吃到糖果一样幸福。”

  次年三四月,麦子成熟了。此时的漳州雨水很多,直接影响麦子收获。在当地老乡的帮助下,张怀刚组织了抢收。和播种时一样,分类分批收割,然后打麦装袋,并登记造册。然而,雨季收割的麦子含水量高,如果保存不当,就会发芽或霉变。为了保住这些来之不易的种子,张怀刚突发奇想,发明了一个“种子晾晒机”。他在仓库里弄了一台风箱,调好控制温度,将种子放入其中一颗颗风干,因为风干后的种子,才是安全的种子。最后,直到把所有种子都风干保存好,张怀刚才安下心来。

  无意间,张怀刚这一趟“长差”干了一件大事。

  张怀刚说:“我种的那批种子里有一个重要的品种,叫‘高原602’,后来取得了非常大的成功。”“高原602”是张怀刚的博士生指导老师陈集贤研究员历时十余年配制的杂交组合和精心选育的品种。张怀刚在漳州繁育出充足的种子,为后来扩大试验示范,加快推广应用奠定了基础。“高原602”先后被推广到新疆、西藏、青海、甘肃、宁夏等地,累计种植2000万亩,增产粮食近6亿公斤。1992年,“高原602”荣获青海省科技进步一等奖;1996年,又荣获国家科技进步三等奖。

  “这在春小麦育种领域是非常难得的成就!”张怀刚自豪地说。

  3 扎根泥土,精心培育

  “育种是一个漫长的过程,一粒种子从早期培育到大面积应用推广,有时需要几年、十几年,甚至一辈子的时间。”张怀刚说。

  一粒种子,除了对产量有要求外,还有很多其他要求,比如抗倒伏、耐旱抗寒、抗病虫害、营养价值,以及品种适用性等。在张怀刚看来,育种的艺术性就在于要在这诸多的要求中,精挑细选、分析培育新的品种。

  张怀刚介绍,小麦株高不仅影响小麦的光合作用,也会影响小麦抗倒伏能力,以及对田间肥力的综合利用。他们曾在西宁附近的平安县试验一个品种,基本可以将株高控制在80厘米左右,“我们觉得这个品种很好,就拿到别的地方推广试种,结果一试就倒了”。仔细研究才发现,两块地的肥力有很大差别,新推广地块的肥力很足,以致麦苗疯长,随便就蹿到100多厘米了。

  “这就给我们提了个醒,种子的培育是一个综合系统,海拔、气候、土壤、株高、营养及抗病虫害等,需要综合观察、判断。”张怀刚说。为了开展综合研究,张怀刚在西宁及其周边地区建了很多实验点,有时还要长途跋涉到很远的地方进行样本采集。

  后来,随着担任的行政职务越来越多,张怀刚也越来越忙,但是育种始终是他放不下的事业。每年六、七月,种子快成熟的时候,他几乎每天都要去地里踏勘。“不管白天行政工作有多忙,下班后他都要赶到几十里外的试验田观察种苗,经常一待就是一两个小时。”张怀刚的学生刘宝龙回忆说,遇到周末,张怀刚就在实验站住上两天,直到把问题搞清楚了才返回。就这样,春夏秋冬、寒来暑往,张怀刚像养育孩子一样精心培育种子。

  有一年九月,张怀刚带着刘宝龙等人外出采样。他们从西宁出发,沿着青海湖到柴达木盆地,再绕道祁连、同德等地返回西宁,整个行程3000多公里。一路上,张怀刚既当司机又当老师,还要当“保姆”,每天开车几百公里,还为学生讲授知识、答疑解惑,学生的吃住用度也全都由他负责。“我们每天早上7点出发,下午6点以后才能回到驻地,晚饭后还要整理材料直到深夜一两点。”刘宝龙回忆,就这样连轴转了十多天,张怀刚对科研的认真态度和对大家的爱护令学生们深受感动。

  靠着“把育种当艺术”的精神,张怀刚把小种子做成了大学问。他先后发表论文110篇,参与编著6部著作,获得授权专利2项,制定标准4项;作为主要完成人,他荣获省部级科学技术进步奖一等奖1项、三等奖1项;他主持或参与培育的高产优质小麦品种多达12个,并在青海、新疆和甘肃推广应用,产生了较好的经济效益与社会效益。

  4 探索创新,提高品质

  “育种,创造美好生活”,这是张怀刚的座右铭。

  张怀刚说:“新中国成立之初,中国人首先要解决吃饭的问题,所以老一代育种人始终以增产为目标。”他心心念念的“高原338”之所以影响很大,就是因为它创下了全国亩产新纪录;他参与选育和推广的“高原602”,之所以能获得国家科技奖,也是因为它“增产显著”。但是,随着人们生活水平提高,育种人渐渐发现,产量只是一个方面,品质越发成为更高的追求目标。

  在张怀刚看来,不断满足老百姓对美好生活的实际需求,是育种人责无旁贷的使命。

  张怀刚举例说,北方人爱吃面,尤其爱吃拉条子,但是,拉条子对面筋的含量要求很高。早期一些小麦品种,尽管产量很高,但用它们加工制作的面粉不仅黏牙,而且没有筋道,不宜做拉条子。然而,他参与研制的“高原448”却在无意间突破了这个问题。最开始考虑到北方缺水,张怀刚和团队希望研发出节水的新品种,等他们培育出“高原448”后却发现,它的湿面筋含量高达32%,“面条评分”远远高于对照品种。“这就等于解决了老百姓对‘拉条子’的现实需求。”张怀刚笑着说。

  口感、筋道是一种需求,营养价值则是更高的生活需求,要满足这些更高的需求,育种人还得不断探索。

  刘宝龙的博士论文《小麦品种高原115紫色籽粒中花青素合成调控机理研究》就属于这一类创新研究。他介绍说,“高原115”是一个紫色籽粒状的新品小麦,这个品种含有人体所需的钾、钙、镁、锌、铁、硒等微量元素,同时富含别的小麦品种所没有的花青素,而后者具有极高的抗突变、抗氧化等营养价值。刘宝龙至今还记得张怀刚当时“劝”他做课题时说的话,“老百姓既要吃饱肚子,还要追求口感,但未来一定是追求营养价值,花青素有营养,我们应该好好研究。”

  如今,张怀刚团队不仅深入研究尖端的分子育种技术,破解小麦育种的一些基础难题;还拓展到三江源生态保护领域,研究青藏高原特有“青稞种”的生态价值,培育高产优质的饲用燕麦新品种,以及既能耐高寒、固水土,又能“食草两用”的“小黑麦”品种,为地方经济社会发展和三江源生态环境保护作出了积极贡献。

  张怀刚从一个普通农村娃,一步步成长为农业学科的带头人。回顾30多年的科研生涯,他用两句话总结:一句谈事业,“科研总归要立足于国家、地方和人民的需要”;一句谈自己,“一生与种子相伴,挺好”。

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