叶伟彬
(湖北省农科院蚕业研究所 43007O)
l 栽桑学科的发展现状。
当今世界的科学技术发展迅猛,无论是基础研究,还是应用开发研究都取得明显进
步。我国的桑树栽培学科,在周边学科的带动和影响下,也得到了发展,为拓宽本学科的应用领域,适应21世纪的要求显示出较大的潜力。
1.l 基础研究和新技术的应用已步及前沿学科或国际先进水平
植物基因工程在桑树上的应用有进展。如吴成元等(1992)[1],用具有广谱性体内杀菌作用的天蚕抗菌肽B基因进行的桑树叶盘转化研究,经卡那霉素抗性筛选,获得1%频率
的具有抗细菌病的桑愈伤组织。管志文等(1994)[2]携带人工合成的具有抗青枯病的柞蚕抗菌肽D基因的根瘤农杆菌感染桑叶盘,经卡那霉素抗性筛选和不定芽诱导培育获得转基因苗。这些阶段性成果,为基因工程在桑树上应用展现了前景。分子生物学在桑树上的应用方面,也已起步。如向仲怀(1995)[3]、冯丽春等(1996)[4]应用随机扩增多态性DNA技术(RAPD),分别研究了桑树9种材料和4个栽培桑树的40多份材料,这种从分子水平上对我国桑树种质资源进行亲缘关系和系统演化方面的研究,在国内属首次,它将为客观评估桑树的遗传基础(遗传变异,基因频率,杂种优势群)定性定量地描述我国桑种资源的变异及分布格局,提高育种水平合理保存优良种质,提供有益的理论依据。桑树的组织培养技术的研究和应用,如花药培养、胚和胚珠的培养、离体无性系的繁殖、原生质的培养等都有比较成功的研究,并开始走向实用化[5]。有的研究已达到国际先进水平,如花药培养单倍体育种技术等。桑树内源激素的研究也开始引起重视,并在桑树扦插、组织培养和调节生长方面开始应用。桑树青枯病、桑树黄化型萎缩病、桑树细菌性枝枯病、桑紫纹羽病、桑断枝病的病原物及其诊断技术的研究均达到较高水平[6][7][8][9]。桑树种质资源的收集、保存和利用方面,无论是数量、质量都达到世界先进水平。现已保存桑树种质资源2600多份,且多数已进行了较系统的分类和鉴定。
1.2 应用与开发研究正如深度和广度发展
桑树新品种选育,从八十年代末开始,经全国桑蚕品种鉴定委员会审定、农业部批准
的桑优良品种有18个,由各省(区)农作物审定通过的桑品种达10个以上。目前,我国优
良桑品种普及率达80%以上。桑树育种目标,已从二倍体品种向多倍体品种发展,从无性
系向有性系一代杂交种发展,从以高产为主向优质方向发展。近年在多倍体育种方面进展快。多倍体种质资源研究,无性系四倍体诱导技术,人工三倍体品种选育与三倍体杂优组合的选配方面已达相当水平。据不完全统计,近10年来全国通过人工诱导的四倍体材料有200多份,育成无性系三倍体品种5个,三倍体杂优组合7对。这些多倍体品种(杂优组合)普遍具有优质、高产、高抗的特性。
桑树栽培技术也有创造性的突破。继密植速成桑园,湖桑、杂交桑“一步成园”后,立体栽培模式又在生产上应用。这种模式从根本上打破了以往同一块桑园同栽一个品种、
一种养成形式的栽培管理方法。据凌川保(1995)[10]钟兆基(1994)[11]报导,由于立体桑园能够较好解决桑园群体生产空间相嵌和时间结构的衔接问题,不仅能提高光能利用率,而且也能较充分发挥水、肥、土、气、热的潜力,达到高产优质的目的。此外,各地还因地制宜地探索出适合当地生态环境的栽桑技术。如粤北旱坡地桑园的优耕管理技术[12],这种栽桑技术,针对旱坡地桑园水土流失严重,保水、保肥能力差,旱害严重,桑叶产低质次的特点,改全年施肥5次为2次,改浅施为深施、分层施和施肥后覆盖的肥管方法,使产叶量增加 20%以上,且叶质良好,并能起到改良土壤,提高肥料利用率,减少水土流失,改善生态环境的作用。朱美武(1994)[13]、刘廷印等(1995)[14]和吴运举等(1994)[15]报导的南疆干旱地区桑树立体栽培技术、农桑间作技术和陡坡地灌垄槽栽桑技术,都富有地区特色,有较高的经济效益和生态效益。
桑树病虫害的防治技术研究有进展,整体防治水平有提高。目前,基本上查清了我国
桑树主要病虫害,桑病约65种,桑虫有200多种,并且提出了主要病虫种群20种,并对其主要生物学特性和发生规律进行了系统的研究,在防治上变被动为主动。如对我国桑树危害最严重的黄化型萎缩病和桑芽瘿蚊,在查明其发生规律的基础上,组织全国联防,使这两种病虫害得到有效的控制。有些病虫害在防治上有重大的突破,如高抗桑品种抗青10号的育成,使广东的青枯病得到有效的控制;桑黄白化叶病的研究也取得对该病防治上的突破;桑蓟马、桑天牛、桑象虫、桑灰
病、桑露湿漆病、桑椹菌核病等病虫防治均有可行的方法,并产生了很大的经济效益。此外,桑毛虫性诱激素,桑尺蠖性信息素及桑病虫的系统测报研究与应用等均有不同程度的进展。
近年来我国从事科研、教育和推广部门的研究人员,在桑树生理、生化、生态,遗传育种,桑苗繁殖、栽培管理,病虫害防治及桑的综合利用等方面,做了许多试验研究,积累了大量有益的数据,发表了大量的论文、综述等文章。据不完全统计自1990年以来,在国内公开发行的专业刊物上发表论文(含综述)340篇以上。这些论文在一定程度上反映本学科研究的深度和广度,并且有较高的学术价值和应用价值。如李茂贞“桑树夏伐伏条技术研究”及“仿桑园优质土壤肥料研究。[16][17],
张友全等“桑园表土迳因素及其防治措施”[18],肖小平等“等高灌木带的规划设计及
栽桑技术研究”[19]等,针对性强,很具有指导性。楼程富等“桑树内源激素及其生理效应研究进展”[20],杨今后等“桑树多倍体及育种研究进展[21]等综述,都比较系统介绍了该领域的研究概况及其展望,对拓宽人们研究新思路,跟踪世界技术先进水平是具有积极作用。
2 面向21世纪的技术发展对策。
21世纪我国栽桑学科的发展,应以我国资源的合理利用和环境保护为前提,从21世纪我国粮食与农业的战略出发,借助以周边学科的发展与进步,以蚕桑持续发展为目标,提出技术对策。
2.1 树立资源的资产观念,充分发挥现有桑园的生产潜力,建设高产、优质、高效桑园。
21 世纪我国人民赖以生存的土地资源短缺的矛盾日趋突出。因而合理配置土地资源,优化产业结构至关重要。据中国科学院国情研究小组第5号国情报告[22]“中国的人均农
业资源仅为世界人均水平的三分之一,与世
界上大部分国家相比,中国在发展农业生产
上处于不利地位”。另据1993年土地管理局清查结果[23],我国现有耕地约有1.33亿公顷,后备宜耕地约有0.13亿公顷,如果扣除渠道、田埂、道路只有0.1亿公顷,由于近年
非农业占地情况严重,进一步加剧了我国土地资源的紧张状况。我国是拥有12亿人口的大国,据预测,到2030年全国人口将接近16亿,那时需要粮食总量约为7亿吨,而我国丰收的 1996年粮食总产还不足5亿吨,粮食缺额很大。显而易见,我国的粮食与土地资源状况严竣。
蚕桑生产是使用土地的农业生产,桑园的发展必然要与粮食争地。因此,桑园的建设
应从21世纪农业与粮食的战略出发。首先要建设优质、高产、高效桑园,最大限度地提高
土地生产率。目前,我国约有桑园面积86.6万公顷,平均1/15hm2桑园产茧只有50kg,如果使 1/15hm2的桑园产茧量提高一倍,要保持目前我国蚕茧总产水平,桑园的生产率可提高一倍。其次,要大力提倡发展坡地桑园。我国现有桑园中水浇地桑园约有70%,从长远看,现有的水浇地桑园不可能长期种桑,发展坡地桑园势在必行。此外,还要加强家蚕人工饲料的开发研究,逐步减少养蚕对桑叶的依赖程度。
2.2 遵循生态经济学原理,实现生态与生产的良性循环
从生态经济学的原理看,在保护农业环境的同时,提高光能利用率,加速能流和物质
的再循环,是实现农业生态与生产循环的关键。因此,今后相当长的时期内,我国的桑树
栽培,一是要注意对农业环境的保护;二是要不断创造物质再循环的条件。
首先要重视蚕桑与农、林、牧、特、渔的有机结合,并从中探索最佳的生态结构模式,使蚕桑生产从过去比较单一的生态系统向复合的生态系统转变,使资源能持续利用。其次,要从农业环境保护和生态农业的角度,强调有效使用化肥、农药,使化肥和农药的用量控制在不对农业环境、桑叶质量造成危害的范围内。要讲究科学兴建山坡桑园,保护植被,
访止水土流失。要保护土地,防止退化,提倡合理耕作,改进排灌水体系,提高水分和肥料利用率。
2.3 实行规模经营,走集约化产业化道路
栽桑是发展茧丝绸业的基础,而茧丝绸业又是劳动密集型和技术密集型产业,产、
工、销联系紧密,必须扩大规模经营,走集约化产业化道路。只有这样,才有利于促进发展商品生产,促进农民参与市场活动,缓和小生产与大市场的矛盾。有利于推广先进技术,实行科学管理,加快传统农业向现代化农业转变。通过集约化加工,提高产品的利用程度,增加产品的附加值,改进产品质量,增强产品在市场上的竞争力。
2.4 要重视以下几项技术的研究与应用
2.4.1 生物工程技术在桑树上的应用
桑树栽培技术的突破性进步,必须赖以高技术的发展及其在桑树上的应用。当今世界生物技术发展迅速。目前世界上进入田间试验的转基因植物已超过500多种,利用原生质体已培育出100多种再生植株。桑树的转基因研究和原生质体培育在我国已有阶段性成果。今后要加大研究力度。不仅要推动组织培养技术的实用化进程。还要争取在下世纪初有不同特征的转基因桑树问世。
2.4.2 分子标记技术的应用
近年来,RELP、SSR AFLP等及APD分子标记技术已经在桑树上开始应用,但这仅仅是起步。由于分子标记技术在基因定位、基因分离、种质基础研究等许多研究方面有着重要的应用价值,因此,必须重视这项技术的研究和应用。我国桑树种质资源丰富,要加速资源的开发速度,把传统的形态特征研究与分子标记技术结合起来,从分子水平上客观评估桑树种质资源,提高育种水平,合理保存优良种质,有效利用特异种质,加速高叶丝转化率的桑品种选育,使桑品种在质方面有重大的突破。
2.4.3 计算机技术的开发应用
随着计算机技术的飞跃发展和人工智能研究不断深入,计算机技术在农业上的应用逐步增多。自从70年代美国Illinois大学植物病理学家和计算机科学家共同开发大豆病害疹断专家系统(PLANT/dS)获得成功后,美国、日本、英国、荷兰、澳大利亚和加拿大等
国也相继开发出一些农业生产管理系统,其中包括农作物生长模拟模型、农作物管理专家系统和农业生产管理系统,并在生产上应用。如美国农业部研究署的CTOSSYM-COMAX系统。COMAX已为农场提供棉花管理技术咨询,并确定灌溉、施肥、施用脱叶剂和棉桃开裂的最佳方案[20],我国从80年代开始进行农业专家系统研究以来,也取得进展,如中国农科院作物所开发的“小麦、玉米品种选育专家系统”,植保所开发的“粘虫测报专家系统”、江苏省农科院研究开发的“水稻栽培计算机模拟优化决策系统”等,均在一定程序上通过田间验证[27],计算机技术在蚕桑上的应用也已起步,如夏建国等(1987)“蚕种杂交组合预测系统”,孟成良等(1992)蚕病诊断和防治专家系统”等。但计算机在蚕桑上,尤其在桑树栽培、育种上的应用仍滞后。从我国面向21世纪农业现代化、科学化的要求看,以专家系统和模拟模型为内核农作物生产管理系统,必须要向高度集成化、高度自动化、高度智能化和高度网络化的方向发展。为适应生产的发展,必须重视计算机技术在蚕桑上的应用,逐渐建立起比较成熟的桑树栽培管理系统,尤其是要建立病虫害测报、土壤诊断专家系统和桑树栽培模拟优化决策系统及栽培管理系统,使我国桑树学科沿着现代化、科学化的方向发展。
2.4.4 节水栽桑技术的应用与研究
桑树受旱是导致我国桑叶低产质次的重要原因。我国是贫水国,淡水资源仅为世界人
均的四分之一[24]。节水将是我国农业发展的长久措施。桑树的节水栽培,包括节水与保水两方面。桑园的节水主要内容包括,选栽耐旱性桑品种和桑园的合理灌溉(即根据桑树生长发育灌溉);桑园的保水技术主要包括,桑园保水工程的建立(如建立等高桑园、垄槽
园、筑截水沟、渠道防渗等)、节水耕作技术(如复盖、桑园间作,减少耕作次数,增施有机肥改良土壤结构等)、节水灌溉(如喷灌、滴灌等)、化学节水(如化学复盖,保水剂和抗蒸腾剂)等。节水栽桑技术,将是我国桑栽培的重要内容,应加强研究,使内容不断深化,完善。
2.4.5 节本栽桑技术的研究与应用
在桑园高产、稳产、优质及生态良性循环的前提下,实行节本栽桑是提高桑园生产力
的重要举措。节本栽桑技术的重点,是节省劳力和物资的投入。节省劳力,首先要提高桑园机械作业水平,逐步实现耕耘、伐条、除虫、除草机械化。其次要应用省力栽桑方法,如推广
“一步成园”和有性系一代杂种,实行条桑收获等。第三要推广免耕,少耕技术。节省物资投入,主要是要提高肥料利用率,积极探索生态除虫、除草技术,减少肥料、农药,除草剂的用量,目前要加大桑园机械和缓放固形复合肥开发的力度,为加速节本栽桑技术的应用创造条件。
2.4.6 山坡地桑园栽培技术的研究与应用
山坡地桑园今后将成为我国的主体桑园园,研究其栽培技术尤为重要。目前已有一些较为成功的经验,应予总结推广。如粤北旱坡地桑园优耕技术,江淮丘陵岗地的等高栽桑
技术[25]等,都具有保水、改良土壤,有利于生态平衡等优点,但还需总结提高,使之形成具有特色的技术体系。旱坡地桑园必须从提高经济效益、社会效益和生态效益出发,抓住治山、治水和防止土壤退化的关键,提出技术措施。在桑品种选择与搭配、树型养成,收获方法,蚕作安排,节水设施,栽植与管理方法、施肥方法与肥料的配比等方面,都应有利于保水和土壤的涵养。做到纳雨蓄水,以肥调水,使桑园持续利用。
2.4.7 高叶丝转化率栽桑技术的研究与应用
我国目前的叶丝转化率仅为2~2.6%,
影响叶丝转化率的因素多而复杂,据报导桑
叶是主要因素。叶丝转化率与桑叶的质量和家蚕对桑叶的食下最有密切的关系。因此,选
择优良桑品种(如选择氨基酸、可溶性糖、脂肪含量高,纤维素食量少硬化迟的品种),加强肥培管理,延缓桑叶老化,摘芯处理,促进桑叶成熟等措施,在一定程度上可以起到改善叶质,提高家蚕食下量之目的。但是,要从根本上有突破,还必须赖以高新技术的发展和在桑树上的应用,如生长发育内源激素调控技术和生长发育的基因调控技术的应用。
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