第三次飞跃
迄今为止，人类一直不遗余力地提高农作物的单产，主要是通过两条途径：一是品种改良，一是形态改良。这两条途径并非平行线，可以交叉兼容，把两种优势结合在一起利用，所产生的不是加法效应而是乘法效应，甚至可以促使农作物呈几何级数增产。
从品种改良看，最原始的方式就是农民在稻田里选种，拣穗子大、籽粒饱满的选，留作来年的种子，还有就是“施肥不如勤换种”，在同一块田里，老是种着一样的种子，那种子再好也会退化。在杂交水稻问世之前，农业科技人员主要是通过改良常规品种和改变育种技术、栽培技术而提高作物的产量，但这样的改良增产潜力有限。直到杂种优势利用的潜力被开发出来，才让品种改良出现了质的飞跃，事实上这已经不是改良而是一场革命，而杂交水稻就是袁隆平在中国稻田里掀起的一场划时代的绿色革命。
从形态改良看，主要是因地制宜，改良株型，以提高作物的光合效应和抗逆性。如黄耀祥先生开创的“水稻矮化育种”及其培育出的半矮秆水稻，就是一个经典之作。以国际水稻研究所为代表的各国水稻育种家，一直以来主要就是采用改良常规品种和改良株型这两种方式，也曾创造了不少奇迹，但他们在超级稻上却没能再创奇迹，难以实现超高产的预期目标。这是被实践验证了的事实，无论是对常规品种的改良，还是单纯的形态改良，增产潜力都很有限。这也是人类把目光转向杂种优势利用的主要原因，而且成了20世纪农业科技革命和或绿色革命的主题。
按袁隆平早已提出的分三步走的战略构想，从三系法、两系法到一系法，与之对应的则是杂种优势利用的技术路线，很多人误以为超级稻就是比两系法更高级的一系杂交稻，这是一个大误会，超级稻是一个以一定产量指标来衡量的概念，无论常规稻，还是杂交稻，又无论三系法杂交稻，还是两系法杂交稻，只要达到了预定的产量指标，均可称为超级稻。具体说到超级杂交稻，从袁隆平接下来的试验和实践看，主要是“两系法和亚种间杂种优势利用”，但那也只是两系法杂交稻的发展和延伸，通俗地说，就是杂交水稻的升级版和加强型，其基本原理和两系法一样，也是采用水稻的两个亚种——籼稻和粳稻进行杂交。这反过来又验证了，袁隆平从三系法到两系法这段路没有白走，它本身就是一道连接过去和未来的桥梁。谁又不想获得跨越式发展呢，但无论你采用怎样的科技创新手段，那也只能让你的脚步加速，那一个接一个的关键步骤，你是不能骐骥一跃而跨越的。尽管两系法对亚种间的杂种优势利用比三系法的品种间杂交可以释放出更强大的能量，但超级杂交稻也吸收三系法中的一些经典的方式，而当超级杂交稻发展和延伸到后一阶段，它将越来越接近一系杂交稻的一些特征，如远缘杂种优势利用或分子间杂交。一句话，超级稻就是利用水稻的一切杂种优势来追求高产优质的目标。从三系法、两系法到超级杂交稻，一向喜欢拿比喻说事的袁隆平又开始打比方了：“如果常规稻是鸟枪，杂交稻就是大炮，而超级稻就是核武器！”
按水稻领域的主流观点，水稻只有籼稻和粳稻两个亚种，也有一些科学家认为爪哇稻是水稻的亚种，但主流观点则认为爪哇稻属亚热带粳稻。从中国稻作区分布看，一般是南籼北粳，这两个亚种的亲缘关系比较远，而亲缘越远，其远缘杂交的生物学优势就越强，但两者之间也有一个大限，由于亲缘太远了，亚种间遗传分化程度大，就会不亲和，存在一定的生殖隔离，从而导致杂种受精结实不正常，看上去穗子很大，但大部分是空壳，一般只有两三成的结实率。据袁隆平当时估计，如果结实率正常的话，通过籼粳杂交将产生强大的杂种优势，亩产可达到九百公斤甚至突破一千公斤大关，这在当时，可真是一个“超级神话”了。但袁隆平坚信这个神话是可以实现的，关键是如何突破“不亲和”这个生殖隔离的大限。
对于亚种间的生殖隔离，早在20世纪70年代，辽宁省农科院水稻研究所的杨振玉等科研人员就开始了打通籼粳之间生殖隔离的尝试，他们通过连续六年的试验，首创了“籼粳架桥”制恢（人工创造恢复系）技术，这一技术对两系法杂交稻的探索具有借鉴意义。日本科学家在这方面也做出了难能可贵的尝试，如袁隆平的老朋友池桥宏早在1982年就揭示了籼粳稻的不亲和性以及由此引起的杂种结实率低的原因，并首次提出了“水稻广亲和现象”，在籼稻和粳稻两个亚种间找到一些中间型的水稻，如爪哇稻，这种中间型的水稻品种具有广亲和基因，无论是与籼稻杂交，还是与粳稻杂交，试验显示都能正常结实。池桥宏的发现，为袁隆平攻克生殖隔离的大限找到了突破口。他针对中国水稻具有丰富的广亲和资源、亲和谱各异等特点，在攻克两系法时就主张“把光、温敏核不育基因与广亲和基因结合起来”，随后又在国内率先提出“水稻亚种间亲和性模式”，进一步阐明和发展了池桥宏提出的“水稻广亲和现象”，从而提出了比池桥宏更全面、更深入的“广亲和基因”和“辅助亲和性基因”的理论，按亚种间亲和性表现，将水稻品种分成广谱广亲和系、部分广亲和系、弱亲和系和非亲和系。在这个理论基础上，袁隆平和他的科研团队对广亲和资源进行大量的筛选和遗传研究，发现广亲和材料中还存在另外一些广亲和基因，这些基因在克服亚种间杂种的不育性方面同样具有重要作用。经过协作攻关，以袁隆平为代表的中国科学家终于为水稻亚种间的杂交打通生殖隔离，又攻克了一道世界性难题。池桥宏虽说是提出“水稻广亲和现象”的第一人，但他的设想在日本没有实现，而是在中国长沙付诸实施的，这让他对袁隆平、对长沙抱有很深的感情，先后五次来长沙和袁隆平探讨交流，两人在稻田里结下了深厚的友谊。科学无国界，这也是一个典型事例。
袁隆平一只眼盯着种子，另一只眼也盯着株型。想想也知道，那超高产的水稻倘若结出了沉甸甸的稻子，如果没有强有力的稻株又怎么能承受得起？我在前文述及，在杂交水稻诞生之前，水稻育种的技术路线主要是从植株的高矮、形态着手进行改良，如黄耀祥先生当年培育的半矮秆水稻，就是这方面的经典范例。矮化育种可提高水稻的抗倒伏能力，在大田推广后的亩产为两百五十公斤上下，这在当时已很了不起了，而按农业部分期制定的中国超级稻产量指标，第一期（1996—2000年）亩产就要达到七百公斤，那该要多么高大的稻株才能支撑起这么多稻子？很明显，矮秆和半矮秆株型是不成的，必须拥有高大的株型，但稻禾一高就容易倒伏，这就必须培育出一种高大壮实的株型，既具有高度的抗倒伏能力，又能承载起高出半矮秆水稻两三倍的稻子。而中国稻作区分布广泛，从平原光泽到丘陵区、山区，由于生态条件复杂，气候变化多样，在株型设计上均要立足当地，到什么山上唱什么歌，这就需要众多的科研人员参与，也是协作攻关的意义所在，每个协作攻关的科研人员都必须因地制宜、对症下药地琢磨如何改良株型。袁隆平一直紧盯着长江中下游流域，这是中国最重要的稻作区，播种面积约占全国水稻总面积的一半，若能大幅度提高这一地区的水稻产量，对确保我国粮食安全具有举足轻重的意义。
有人把袁隆平喻为一颗持续发光、热力不减的恒星，倒不如说他一直在经受烈日的长久考验。当田间的农人都回家歇晌后，那几个依然在稻田里俯身寻觅的身影，便是他和他的助手们了。在茫茫稻海中想要寻找到一种理想的稻株非常渺茫，而偶然又必然的发现已是袁隆平一次次为我们展现的神奇风景。这一次发现，并未来得太迟，就在中国超级稻育种计划启动的第二年，1997年，袁隆平在观察两系法杂交组合“培矮64S/E32”时，便发现这是一个株型优良、极具高产潜力的组合。这一组合以湖南杂交水稻研究中心选育的低温敏核不育系“培矮64S”为母本，经罗孝和研究员与江苏省农科院邹江石研究员等协作攻关，最终筛选出了一个两系法杂交稻新组合，既可作为中稻栽培，又可作为连作晚稻，还是作为再生稻的理想品种。当然，袁隆平最看重的就是它的株型，其株高超过一米一，秆高超过一米，那深绿色的叶片又厚又直，尤其是那三片功能叶，其横断面呈瓦状（V字形），剑口青秀挺拔，剑叶角度小。这稻禾让袁隆平眼前豁然一亮，又灵机一动，顿悟出超级稻的理想株型模式，这样的灵感或顿悟，在袁隆平的一生中频频发生，正所谓“迷闻经累劫，悟则刹那间”，那句他最满意时的夸奖不禁又脱口而出：“高级，高级啊！”
但要塑造出超级稻的株型模式，单凭一个灵感或顿悟是不可能完成的，还必须反复观察、分析和试验。——袁隆平先生给我讲解，农作物高矮之间的关系，涉及一个力学公式，稻秆是空心的，这里就以一个空心钢管为例，它所承受的压力和它高度的平方成反比，钢管越矮，它所能承受的压力就越大，经测试，一根高七十厘米的钢管，比高一米的型号相同的钢管所能承受的压力高一倍。按这个力学公式，袁隆平参照“培矮64S/E32”的植株形态，并针对长江中下游流域的气候与水稻的性状特性，对超级稻的生长态势进行了量化分析，从而设计出了理想的超高产稻株形态模式：一是冠层要高，即上面的叶子高度要在一米二以上，这有利于水稻的生长和结实，而抗倒伏是超高产的一个前提，一倒了就会减产甚至颗粒无收，因此斜都不能斜，斜了以后，叶片就会相互遮阴，光合作用受到影响，养料运输受到阻碍，就不能达到超高产。这就必须对上三叶进行塑造，叶片要轻，并且是长长的、直直地向上举着，这样既能增强其抗倒伏能力，又不会遮挡下面的阳光，还能充分提高群体的光能利用效率，实现有效增源；二是穗层要矮，即稻穗的位置矮，当稻子成熟的时候，穗尖离地只有六七十厘米，它所有的重量（重力、重心）自然下垂，这样才有更强的承重力。为了让广大农技推广人员和稻农们熟记这些诀窍，袁隆平把理想的超级稻株型概括为几句口诀：“高冠层、矮穗层、中大穗、重心低、库大而匀、高度抗倒。”
就在袁隆平主持“中国超级稻育种计划”协作攻关的第二年，他这个负责“牵总头”的首席专家开始为捉襟见肘的科研经费犯愁了。这样一个关乎国家粮食安全的大工程，国家理所当然是最坚强的后盾。还别说，他又赶上了一个机遇。1998年8月，国务院组织一批优秀专家和教师去北戴河休假，袁隆平也在其中。在前往北戴河的火车上，他与国务院办公厅副秘书长徐荣凯和秘书三局局长袁隐坐在一起。而在此前不久，国务院成立了国家科技教育领导小组，由国务院总理朱镕基任组长，常务副总理李岚清任副组长，徐荣凯担任领导小组成员兼办公室主任，办公室设在国务院办公厅，具体工作就由秘书三局承办。袁隆平的这次北戴河之旅，还真是赶得早不如赶得巧。徐荣凯和袁隐对袁隆平打心眼里敬重，但凡中国人，谁又不敬重这位誓言“不让老百姓挨饿”的杂交水稻之父呢？说来有缘，袁隐还和袁隆平亲热地攀起了本家，徐荣凯还半开玩笑道：“你远亲不如我近邻，我是重庆人，我家住在南岸，与袁先生老家所在的下浩只有一公里呢！”几个人就这样说说笑笑的，越聊越亲热，越聊越投机。当两人关心地问起超级稻科研攻关的进展时，袁隆平也实话实说，技术上的困难他可以和科研人员一起攻关，但经费上的困难还需要国家大力支持啊。两人听了袁隆平的一席话，觉得责无旁贷，这正是他们的分内职责啊，他们建议袁隆平赶紧打了一个报告，按照程序，通过徐荣凯呈送给了朱镕基总理。朱镕基在第二天就作了批示：“良种培育和基因转换都很重要，同意按需要增拨经费。”随后，朱镕基又一次批示“国务院全力支持这项研究”，并从总理基金中特批一千万元专项资金予以支持。
一个报告这么快就得到了总理批示，再次凸显了吃饭问题多么重要，而科技则是保障国家粮食安全的一个战略支撑点。在2008年发布的《国家粮食安全中长期规划纲要（2008—2020年）》，对此有一段简明夺目的表述：“通过加快改良品种、提高农田生产力、推广现代生产技术和手段等，使我国粮食单产登上一个新台阶。”当然，朱镕基总理在袁隆平的报告上两次作出批示时，离2008年还有整整十年，而就在这十年间，袁隆平和他率领的科研团队，将向超级稻的第一期、第二期、第三期目标连续发起攻关，一次次刷新水稻超高产的世界纪录。
从中国杂交水稻发展史看，是一个在探索、发现、创造和实践中不断演进的过程，也是“杂交水稻学”这一新兴科学的知识体系逐渐形成和不断完善的过程，作为总设计师的袁隆平在这一过程中的科学预见能力也在进一步强化，每到一个承上启下的关键点，他都会从理论和技术路线上作出纲领性的阐述。1998年8月，第十八届国际遗传学大会在北京国际会议中心开幕，这是20世纪国际遗传学界的最后一次盛会，大会的主题是“遗传学——为民造福”。中国现代遗传学奠基人之一谈家桢院士在致辞中以“人寿年丰”高度概括遗传学对于人类的意义，人寿，就是提高全人类的生命质量，年丰，就是提高全人类的生活质量，丰衣足食。袁隆平院士作了题为《超高产杂交稻选育》的学术报告，对超级杂交稻理论和选育技术路线进行了极具指导性的阐述，他提出超级稻必须以“增源”为核心，并由此而提出了超级稻产量指标、株型模式和选育的技术路线，育种应采取旨在提高光合效率的形态改良与亚种间杂种优势利用相结合，辅之以分子手段的选育综合技术路线。此外，还要针对超级杂交稻的特点，建立与之相适应的超高产栽培技术。
按照袁隆平设计的技术路线，他率协作攻关的科研人员发起了一轮轮攻关。
1999年，多年来一直担任袁隆平助手的罗孝和研究员和江苏省农科院邹江石研究员合作，由罗孝和提供母本，邹江石育成了世界第一个投入大面积生产的两系法杂交稻组合“两优培九”，这一成果通过鉴定，被国家农业部、科技部认定为“超级稻”，该组合也被袁隆平院士认定为超级杂交稻的先锋组合。这标志着，中国第一个超级杂交稻组合诞生了。这种水稻根系十分发达，茎秆粗壮，穗形大，杂种优势非常强大。每一个新品种在科研人员的试验田里试种后，还必须按照严格的科学程序走，逐渐扩展到示范片试种，示范片一般由当地农民种植管理，但有科研人员的悉心指导，而示范片也是不断扩大的，从百亩示范片扩大到千亩示范片，示范片的数量也会不断增加，并且分布在不同的地区，除了测试种子的效果，还要测试各种不同地域的环境因素的影响。这是一个反复试验、不断修正的过程，对种子的选择是一个十分严格的过程，一粒种子可以承载人类的命运，也可以给人类带来难以估量的灾难，科技人员在自己的试验田里可以大胆试验，但在大面积推广应用之前必须慎之又慎。对于科学，“面面俱到”从来不是贬义词，而是一种全面而严谨的科学精神，每走一步都谨小慎微，对每一个细节、每一个在试种过程中发现的或可能出现的问题都必须考虑到。一句话，试验可以失败，但大面积推广应用绝不能失败。
这年的试验结果显示，“两优培九”仅在湖南就有四个百亩示范片平均亩产超过了七百公斤，若按农业部分期制定的第一期超级稻产量指标，已经达标了，但这年并未作出达标的认定，一粒种子的普适性十分重要，还必须在更大范围内试种。到2000年，“两优培九”又进一步扩大试种范围，8月25日、9月10日，在湖南郴州两个示范片举行了中国超级杂交稻现场验收会，经专家现场测产验收，两个示范片均达到第一期超级稻产量指标。而在当年，全国有十六个百亩示范片和四个千亩示范片亩产均达到和超过了七百公斤，大面积的试种结果充分验证了这一品种既可在一般生态条件下大面积推广，也可在地形复杂的山区推广。除了产量，还有质量，经鉴定，第一期超级杂交稻的米质就达到农业部规定的二级优质米标准。这也标志着，从1996年中国启动超级稻育种计划，到2000年，历经四年，在人类跨入新千年、迎接新世纪的2000年，中国超越了日本和国际水稻研究所等先行者，率先迈进了超级稻时代。
此前，袁隆平在《中国稻米》1999年第4期期上发表了《杂交水稻选育的回顾、现状与展望》一文，这是他在世纪末对新中国的粮食发展之路和杂交水稻的科学探索之路作的一番梳理和总结：“迄今，我国在水稻育种上已有两次突破，并且都处于世界领先水平。第一次是矮秆水稻的培育成功，第二次是杂交水稻的研究成功，两次突破使单产潜力均在原有品种的基础上增加百分之二十左右。现在启动的超级杂交稻研究，其产量指标是比现有杂交稻增产百分之三十左右，它的实现将是水稻育种上的第三次突破。因此，培育和推广超级杂交稻对于解决我国21世纪的粮食问题具有极其重大的战略意义。”
这里就具体看看水稻，诚如袁隆平先生所说，在新中国历史上粮食产量出现了三次突破，也可谓是三次飞跃，水稻占了一半功劳，尽管水稻种植面积仅约占我国粮食作物面积的三成，但产量却占了粮食总产量的一半。而这三次飞跃，从科技支撑的视角看，第一次飞跃，是以黄耀祥为代表的稻作育种专家在20世纪50年代后期培育出来的半矮秆水稻，从六七十年代开始大面积推广，在70年代中期登上了亩产二百五十公斤的台阶；第二次是以袁隆平为代表的育种专家培育出来的三系法杂交水稻，在70年代末80年代初开始大面积推广，促使我国水稻平均单产在80年代中期先后登上了亩产三百公斤的台阶，其后，从三系法到两系法所产生的增产效应，到90年代初期，又把单产提高到四百公斤的水平，可以视为第二次飞跃；而超级稻作为两系法杂交稻的升级版或加强版，一经问世就显示出了愈加强大的杂种优势，由于产量高、品质好，具有广适性，适宜在我国南方大部分省区推广种植，大推广必然会带来大增产。——这是杂交水稻发展史上的第三次飞跃，也是一个强有力的引擎，必将推动中国粮食产量的第三次飞跃。
在铆足劲儿攻关四年后，袁隆平终于可以长长地吁一口气了，对于布朗那警世的呼唤，还有助手们当初的怀疑和不自信，他现在可以底气十足地回答了：“我们的超级稻计划比日本晚了十六年，比国际水稻研究所晚了七年，但现在，我们跑在世界最前沿！”
曾记否，布朗在《谁能养活中国》中的那个诡异的副标题——《来自一个小行星的醒世报告》，而就在1999年10月，经国际小天体命名委员会批准，中国科学院北京天文台施密特CCD小行星项目组发现的一颗小行星（8117）被命名为“袁隆平星”，猛地一想，还真是觉得神了，冷静地一想，又觉得一切都是自然而然的。而自然中也有一些偶然的巧合，这颗小行星是1996年9月18日由位于河北的中科院兴隆天文观测站发现的，据报道，当晚，多云的天气晚上转晴，秋风把蔚蓝天空拭净，遥远的星河看得分明。兴隆观测站的史密特望远镜太空搜寻；值班的研究人员睁大眼睛，在白羊座发现一颗小行星。经连续观察测定，这是颗新发现小行星，暂定编号为“1996SD1”，其中SD正好是中文“水稻”的汉语拼音首字母。当它获得“国际编号8117”这一永久编号后，天文学家们为了表示对杂交水稻之父袁隆平先生的敬意，决定将这颗小行星命名为“袁隆平星”。吃饭比上天重要，一个一辈子俯身大地的农业科学家，从此以星星的名义围绕太阳旋转，而这位追逐阳光的人，又何尝不是一直在围绕着太阳旋转。说来还真是有些神奇，这颗小行星是兴隆天文观测站发现的，兴隆，袁隆平父亲的名字（袁兴烈）中有一个“兴”字，袁隆平的名字中有一个“隆”字，这是父子两代的辈分，恰好为这颗小行星构成了一种“代代兴隆，天地兴隆”的寓意。后来，南京天文台多次邀请袁隆平去看那颗小行星，但他没有去看。说到此事，他总是带着他那特有的幽默或诙谐：“那颗星好大，直径有一万米，十公里。小行星麻烦呀，会闯祸的，如果一颗直径千米的撞地球，比几亿吨级的氢弹还厉害，但我的那颗星是循规蹈矩的，不会坏事！”