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20世纪60年代初，袁隆平面对国内饥荒，心中萌发了“挑战饥饿”的宏愿，提出研制杂交水稻，提高单位面积产量，以战胜饥荒。自1974年“三系”杂交稻配套成功到20世纪80年代中期，湖南省累计推广杂交水稻1.4亿亩，增产粮食70亿公斤，折合人民币15亿元，其重大成就蜚声国内外。
杂交水稻这项发明经过推广应用后，袁隆平获得了国内第一个特等发明奖，也是我们国家为农业科技人员颁发的惟一一个特等发明奖。这项殊荣的获得是来之不易的，也是当之无愧的。
1981年5月5日，国家科委发明评选委员会根据国务院颁发的《发明奖励条例》，对籼型杂交水稻这项重大发明进行了认真的评审。评选委员会一致认为，这项发明的学术价值、技术难度、经济效益和国际影响等四个方面都很突出。根据《发明奖励条例》第七条，报请国务院批准，决定授予全国籼型杂交水稻科研协作组袁隆平等人特等发明奖，发给奖状、奖章和奖金10万元。
1981年6月6日，国家科委、国家农委在北京联合召开籼型杂交水稻特等发明奖授奖大会。
国家农委副主任张平化主持授奖大会。国家科委副主任武衡在会上宣读了国务院给全国籼型杂交水稻科研协作组的贺电，以及国家科委给国务院关于授予籼型杂交水稻特等发明奖的报告。
国务院的贺电全文如下：
全国籼型杂交水稻科研协作组：
籼型杂交水稻是一项重大发明，它丰富了水稻育种的理
论和实践，‘育成了优良品种。在有关部门和省、市、自治区
的领导下，大力协作，密切配合，业已大面积推广，促进了
我国水稻大幅度增产。为此，特向你们并通过你们向参加发
明、推广这项成果和参与组织领导工作的科技人员、农民、
干部致以热烈的祝贺。
籼型杂交水稻的育成和推广，有力地表明科学技术成果
一旦运用于生产建设，能够产生多么大的经济效益。发展农
业生产，一靠政策，二靠科学。殷切期望广大农业科技工作
者再接再厉，继续奋进，为发展我国农业生产做出更大的贡
献。
国务院
1981年6同6日
在授奖大会上，国务院副总理方毅给获奖者颁发了奖状、奖章和奖金，袁隆平代表全体从事杂交水稻研究的科技人员领奖。
方毅在籼型杂交水稻特等发明奖授奖大会上发表了长篇讲话。他说：
“籼型杂交水稻的培育成功，丰富了水稻遗传育种的理论和实践，在国际上遥遥领先，为中国争得了荣誉。美国、日本、印度、意大利、苏联等十几个国家的科学家，开展杂交水稻的研究已有十几年的历史，但都还处在实验阶段，而我们是走在前面了。”
方毅在讲话中指出：
“籼型杂交水稻的培育成功，是社会主义大协作的胜利。1964年，袁隆平同志首先开始杂交水稻的研究。1970年冬，袁隆平等同志历尽艰辛，发现了野生稻雄性不育株以后，同兄弟省市的十几个单位开展协作。他们不计个人名利，把来之不易的成果贡献给祖国的科学事业，Ai协作单位传授技术，提供材料。大家通力协作，经过短短的3年时间，在
1973年各地就先后育成一批保持系和恢复系，实现了“三系”配套，为杂交水稻用于生产创造了条件。1974年开始试种，逐年扩大种植面积，到1980年已达到8000多万亩。这个研究项目在中国农业科学院和湖南省农业科学院的组织下，参加协作的单位有
100多个，遍及十几个省、市、自治区，参加工作的科技人员数以干计。正是因为有这样的社会主义大协作，才赢得了科研工作的高速度，赢得了推广成果的高速度，赢得了农业科技工作为农业生产服务的高速度。这项重大发明的成功，体现了社会主义制度的优越性，表现了农业科技人员良好的学风和高尚的品德，显不了团结协作的伟大力量。今天的大会是建国以来第一次授予特等发明奖的大会。我国第一项特等发明奖授予农业方面的发明，这说明我国农业科学技术有雄厚的基础，做出了卓越的贡献，也说明农业科学技术大有可为。”
袁隆平在授奖大会上表示，要继续谦虚谨慎，戒骄戒躁，把荣誉当做动力，去攀登新的高峰。他说，杂交水稻虽然已成功地应用于生产，但它还有缺点，也还有很大潜力，需要继续努力去改进和完善，特别是在选育强优势的早稻、多抗性的晚稻，发掘更好的不育细胞质源，提高制种产量和基础理论研究方面要下更多的工夫，争取早出成果，发挥更大的增产作用。
农业部部长林乎加，著名科学家周培源、金善宝、钱学森，国家科委副主任童大林、赵东宛、杨浚，国家农委副主任李瑞山、杜润生、张秀山、何康等也参加了授奖大会。
1981年6月7日，
《人民日报》头版头条，以醒目的标题和照片，报道了这一消息，同时发表了《争当攀登科学技术高峰的勇士》的社论。
袁隆平总是不停地耕耘。20世纪80年代中期，面对世界性的饥荒，袁隆平再次萌发了一个惊人的设想，大胆地提出了杂交水稻超高产的育种课题，以解决更大范围的饥饿问题。
1985年，袁隆平从国际水稻研究所获悉，全世界面临“人口膨胀，耕地锐减，粮食紧缺”的严重危机。但当时我国许多人被国内一时出现的“卖粮难”现象所迷惑，对于水稻高产的问题似乎淡漠了。这时，袁隆平却高瞻远瞩，大声疾呼，写出了《杂交水稻超高产育种探讨》一文。他怀着强烈的责任感，大胆地指出：
我国是一个11亿人口的大国，粮食仍是我国十分严峻
的问题。我国以占世界1／7的耕地，养活占世界1／5的人
口，提高粮食产量仍然是摆在中国人民面前的首要任务。目
前，杂交稻虽然已应用于生产，但还有广阔的发展前景，还
蕴藏着巨大的增产潜力……
不久以前，日本制定了一个水稻超高产育种计划，要求
在15年内育出比现有品种增产50％的超高产品种。面对这
一国际上的育种新动向和20世纪末把我国农业产值翻一番
的任务，我们认为，我国杂交稻育种，在注意提高品质的同
时，也须制定超高产育种研究计划。特别是杂交水稻，从产
量育种看，具有很大的优越性，主要是杂种优势利用，能把
形态改良同生理机能的提高密切而有效地结合起来，使生物
学产量和经济系数都得到提高，既可增“源”，又可扩
“库”，这就比一般的形态育种能产生更好的效果。
袁隆平在这篇论文中，提出了选育超高产组合的4条途径，其重点是培育“核质杂种”。袁隆平总是不断提出新的科研课题。湖南杂交水稻研究中心党委书记全永明说：
“创新是贯穿袁隆平院士科研活动的一条主线，强烈的创新意识，非凡的创新胆略，执著的创新精神，独特的创新风范，是袁先生获得成功的要诀。”
袁隆平认为，现在的籼型不育系，也是一种“核质杂种”，是一种野生稻的胞质和栽培稻的胞核互作型的“核质杂种”。这种“核质杂种”表现出雄性不育和有卡颈等“负效应”。
袁隆平提出了他的新设想：根据唯物辩证法原理，任何事物都是一分为二的，有“负”必有“正”，如果将籼稻的细胞核导入进化程度较高的粳稻细胞质中，育成粳质籼核的“核质杂种”，就可能出现“正效应”。这种“核质杂种”，其后代既可能具有高产的杂交优势，又可能恢复正常育性。那时就不再需要年年制种了。
袁隆平根据超高产育种的要求，又果断地从“核质杂种”研究中跳了出来，到更大的研究领域中去探索。用他自己的话来说：
“只有采用新的育种材料和选用新的育种方法，才能在产量上有新的突破!”
袁隆平对这一新的设想，通过育种实践，进行了一些有益的探索，从一些试验材料中看到一些苗头，但没有产生出符合生产要求的组合。袁隆平并不因此而泄气。他在回顾这一段探索历程时，谦逊地说：
“我的有些设想不一定都是正确的。设想的正确与否全靠实践检验!”
“核质杂种”超高产育种的实践，使袁隆平陷入了深深的思考：为什么没有按照理论设想产生出“正效应”的“核质杂种”
呢?如果产生这种“核质杂种”，其后代既可能具有高产的杂交优势，又可能恢复正常育性，那时就不再需要年年制种了，这正是广大农民的迫切要求!
是“核质杂种”的设想不科学吗?袁隆平也无法轻易否定。
“三系”杂交稻进行“三系”配套的艰难历程，为他提供了取之不尽的精神财富。他想，自己当年对水稻“三系”的设想，也是符合科学的，但把设想变为现实，却是那么艰难!前6年培育的南广粘不育材料，一直没有找到理想的保持系，而无法实现
“三系”配套。只有神奇的新材料“野败”被发现以后，才打开了突破口，而后只用了3年时间，便实现了“三系”配套。这就充分证明：一个正确的认识，往往需要经过由物质到精神，由精神到物质，即由实践到认识，由认识到实践这样多次的反复才能够完成。超高产“核质杂种”的产生，也必然要经历反复探索的过程。
1987年，袁隆平发表了具有里程碑意义的重要论文《杂交水稻育种的战略设想》，提出“三系法品种间杂种优势利用、两系法亚种间杂种优势利用和～系法远缘杂种优势利”用这样三个战略发展阶段。这一年，国家科委将“两系法品种问和亚种间杂交稻选育”以及“水稻无融合生殖研究”列为国家“863”高科技课题。袁隆平担任“863-101-01”专题组组长，并亲自主持了
“水稻两系法亚种间杂种优势利用”课题。袁隆平牵头组建了两系法杂交水稻协作组，开展了全国性的协作攻关。袁隆平以一个科学家的过人胆识和丰富经验，几度调整研究方案，使得两系法杂交水稻研究得以顺利进行。
1995年，袁隆平郑重宣布：两系法杂交水稻研究基本成功。
在袁隆平两系法杂交育种理论的指导下，两系法杂交高粱、两系法杂交油菜、两系法杂交棉花、两系法杂交小麦等一系列新品种相继研究成功。
我国农作物育种出现了史无前例的辉煌局面。
人们感慨地说，在杂交水稻处于迷茫或转折时期，袁先生总能够提出正确的思路，令同行们茅塞顿开，眼前豁然开朗。为什么总会出现这样的状况?袁隆平的秘书辛业芸对此解释说：
“这就是袁先生胆识过人之处。面对困难，袁先生毫不退缩，总是善于抓住关键，凭借丰富的实践经验，为突破困难，做出理论设计，再到实践中寻求答案。从理论到实践，再到理论，再回到实践，直至获得成功，这就是袁先生成功的秘诀。”
袁隆平在自己书房内挂有自己写的一首七绝：
山外青山楼外楼，
自然探秘永无休。
成功易使人陶醉，
莫把百尺当尽头。
这首诗表达了袁隆平探秘杂交水稻永无休止的决心。
有人说，袁先生那聪颖的大脑中，似乎潜藏着一座巨大的水稻宝藏，对这座宝藏的开采，似乎无尽无休。
袁隆平说：
“人类本身便是大自然的杰作。人体共有1万多亿个细胞。这么多的细胞，不仅能够互相协调，而且每个细胞都有其特殊分工，从而使整个人体处于高度有序的状态。”他说：
“最神秘的要数我们人类的大脑，它使人们有喜怒哀乐，还能够思维，能够理解，能够想像，能够创新。”“人类是大自然生命的高级阶段，所以人类有义务把某些处于低级阶段的生命例如我们研究的对象——水稻，向高级阶段推进，再推进!”
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