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我國草種業(yè)的成就、挑戰(zhàn)與展望

2022-06-11 01:59南志標(biāo)王彥榮賀金生胡小文劉志鵬李春杰聶斌夏超
草業(yè)學(xué)報 2022年6期
關(guān)鍵詞:牧草種質(zhì)種業(yè)

南志標(biāo),王彥榮,賀金生,胡小文,劉志鵬,李春杰,聶斌,夏超

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室,蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院,甘肅 蘭州 730020)

草類植物種子是保障國家生態(tài)安全與食物安全的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的草種業(yè)是指草類植物種子生產(chǎn)、加工與銷售等生產(chǎn)活動。現(xiàn)代的草種業(yè)則具有更豐富的內(nèi)容,涵蓋了全產(chǎn)業(yè)鏈。其從傳統(tǒng)的草種業(yè)向前延伸,包括種質(zhì)資源的收集、鑒定、保存、評價與利用,新種質(zhì)的創(chuàng)制和新品種選育等。其向后拓展到種子質(zhì)量管理等。本研究將按照現(xiàn)代草種業(yè)的內(nèi)容,闡述我國草種業(yè)的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn),并提出高質(zhì)量發(fā)展的建議。

一 初步建立了較為完整的草種業(yè)體系

經(jīng)過多年的努力,我國在種質(zhì)資源收集、鑒定、保存、評價和利用、新品種選育、種子生產(chǎn)及質(zhì)量管理體系等方面,均取得了長足的進(jìn)展。初步建立了較為完整的草種業(yè)體系。

(一)種質(zhì)資源的收集、保存與評價

種質(zhì)資源的收集、鑒定與保存,是生物多樣性保育的重要內(nèi)容,是國家科技和農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一。種質(zhì)資源是優(yōu)異基因的載體,從某種意義而言,掌握了優(yōu)異的種質(zhì)資源,就將占領(lǐng)種業(yè)的制高點,具備引領(lǐng)發(fā)展的話語權(quán)。因此,發(fā)達(dá)國家和國際研究機構(gòu),均將草類植物種質(zhì)資源收集作為重要的日常工作。如新西蘭草地農(nóng)業(yè)研究所每年均派出科技工作者,赴其他國家采集種質(zhì)資源。

1 種質(zhì)資源收集 我國大規(guī)模的草類植物種質(zhì)資源收集等工作,始于改革開放,其中,具有里程碑意義的重要工作,包括以下幾項內(nèi)容。

1988年啟動的第一次全國草原資源普查,2004年啟動的國家科技基礎(chǔ)專項“牧草植物種質(zhì)資源整理整合及共享試點”項目,2007年啟動的948 項目“俄羅斯牧草種質(zhì)資源的引進(jìn)、評價、鑒定及保存利用”,2017年啟動的科技基礎(chǔ)性工作專項“我國南方草地牧草資源調(diào)查”,2018年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部啟動的各省草地資源清查等。上述工作,對于掌握和收集全國草類植物種質(zhì)資源,發(fā)揮了重要的作用。與此相適應(yīng),我國1989年在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所建立了國家牧草種質(zhì)資源中期庫,1992年在全國畜牧總站建立了全國牧草種質(zhì)庫,為保存牧草種質(zhì)資源提供了基本條件。

目前,我國已經(jīng)成為全世界草類植物種質(zhì)資源的保存大國,保存的數(shù)量超過美國,僅次于新西蘭(表1)。

表1 部分國家及研究機構(gòu)草類植物種質(zhì)資源保存數(shù)量

2 種質(zhì)資源研究 主要集中在種質(zhì)資源的分布、形態(tài)、飼用價值等,主要著作包括中國農(nóng)業(yè)大學(xué)賈慎修等主編的《中國飼用植物》[1];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院董玉琛等主編的《中國作物及其野生資源近緣植物》系列著作中,由蔣尤泉主編的《飼用與綠肥作物卷》[2];中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院劉國道等主編的《中國南方牧草志》[3]等。有關(guān)?。ㄗ灾螀^(qū))也陸續(xù)出版了本?。ㄗ灾螀^(qū))的飼用植物志或飼用植物名錄,如賴志強[4]、應(yīng)朝陽等[5]的著作,在重要鄉(xiāng)土草種質(zhì)資源抗逆機理與栽培馴化、遺傳多樣性、組學(xué)分析與進(jìn)化等方面,取得了重要的進(jìn)展[6?7]。

(二)草類植物育種

國際草類植物的育種目標(biāo),最初是牧草的高產(chǎn)。20 世紀(jì)60年代,開始注重牧草的營養(yǎng)品質(zhì)。隨后,開展了大量抗逆品種的選育,包括抗病、抗蟲和抵抗不利的生長環(huán)境等??鼓嬗N為提高牧草產(chǎn)量做出了重要的貢獻(xiàn)。進(jìn)入21 世紀(jì)以來,轉(zhuǎn)基因育種和分子輔助設(shè)計育種,有了重要的進(jìn)展。美國學(xué)者已先后育成了抗除草劑草甘膦[8]和低木質(zhì)素含量[9]的轉(zhuǎn)基因紫花苜蓿(Medicago sativa)品種,并投入生產(chǎn)。另外,利用禾草內(nèi)生真菌培育抗逆、耐踐踏的草坪草新品種及利用優(yōu)異內(nèi)生真菌菌株創(chuàng)制優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的牧草新品種,是國際草類植物育種的重要內(nèi)容[10]。但在育種方法上,仍然是常規(guī)育種技術(shù)為主,95%以上的品種均是通過常規(guī)選育、雜交等方法獲得。

1 常規(guī)育種 我國的草類植物育種起步于20 世紀(jì)50年代初,可能比發(fā)達(dá)國家晚半個世紀(jì)左右。1987 和2019年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和國家林業(yè)和草原局分別成立了全國草品種審定委員會。2008 和2019年,上述2 個部門分別成立了全國草品種區(qū)試網(wǎng),極大地推動了我國草類植物育種工作的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。

長期以來,我國的牧草育種目標(biāo)主要是高產(chǎn),對品種抗逆性關(guān)注不多。截至2021年,我國已審定通過新品種651 個。其中,育成品種占37.79%,野生栽培品種占23.35%(表2)。在國家審定通過的品種中,僅有3 個抗病的紫花苜蓿品種,分別是抗霜霉?。≒eronospora aestivalis)的“中蘭1 號”[11]及抗 薊馬和蚜蟲的“甘農(nóng)5 號”和“甘農(nóng)9 號”[12]。近年來開始注重抗逆特性和營養(yǎng)成分含量。

表2 1987-2021年國家審定通過的草類植物品種

2 轉(zhuǎn)基因育種 我國學(xué)者從鄉(xiāng)土植物中克隆優(yōu)異基因,創(chuàng)制抗逆優(yōu)質(zhì)新種質(zhì)。如新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)張博從駱駝刺(Alhagi sparsifolia)和苦馬豆(Sphaerophysa salsula)中克隆了3 個耐鹽基因,并成功在煙草(Nicotiana tabacum)和擬南芥(Arabidopsis thaliana)中進(jìn)行了基因功能的驗證(張博,未發(fā)表資料)。通過轉(zhuǎn)基因育種,獲得了22 個優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因牧草新品系,其中紫花苜蓿11 個,柳枝稷(Panicum virgatum)5 個,百脈根(Lotus corniculatus)5 個和柱花草(Stylosanthes guianensis)1 個(表3)。過表達(dá)超旱生無芒隱子草(Cleistogenes songorica)CsLEA2和CsALDH12A1基因的轉(zhuǎn)基因紫花苜蓿,生物量分別提高了104%和85%[13?14]。過表達(dá)紫花苜蓿自身MsNTF2基因,通過降低氣孔密度,提高了轉(zhuǎn)基因苜蓿的抗旱能力[15]。

表3 我國獲批田間中試許可的優(yōu)質(zhì)—高抗轉(zhuǎn)基因牧草新品系

3 利用禾草內(nèi)生真菌創(chuàng)制新品系 我國科技工作者通過人工接種優(yōu)異內(nèi)生真菌菌株,創(chuàng)制了含有內(nèi)生真菌的青稞(Hordeum vulgare)新品系,干草和種子產(chǎn)量比未接種內(nèi)生真菌的對照品種分別提高了45%和36%,表現(xiàn)出了巨大的生產(chǎn)潛力[27]。同時,利用內(nèi)生真菌抗蟲、抗旱、耐踐踏的特性,成功選育高帶菌率的坪用多年生黑麥草(Lolium perenne)新品系,帶菌率從原始種群的62.5%上升到98.9%[28]。新品系在抗病、抗蟲及抗非生物逆境等方面均顯著提高,已進(jìn)入全國區(qū)試(表4)。

表4 新品系“蘭黑1 號”坪用多年生黑麥草的抗性表現(xiàn)

(三)種子生產(chǎn)

大量優(yōu)質(zhì)的種子是發(fā)展草業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。無論新品種如何優(yōu)異,如不能生產(chǎn)大量種子,其作用將十分有限。因此,開展種子生產(chǎn)技術(shù)研究,促進(jìn)草種子產(chǎn)業(yè)發(fā)展,是草類植物新品種和鄉(xiāng)土草種推廣利用的先決條件。

發(fā)達(dá)國家的草類植物種子生產(chǎn),具有區(qū)域化、集約化、規(guī)?;蛯I(yè)化的特點。如美國俄勒岡州是全球禾本科牧草與草坪草種子生產(chǎn)和出口的核心區(qū)域,產(chǎn)量占美國全國同類產(chǎn)品的70%以上,除滿足州內(nèi)需求外,98%的種子用于國內(nèi)其他區(qū)域和出口[29]。新西蘭坎特伯雷平原則是全世界主要的白三葉草(Trifolium repens)種子生產(chǎn)基地,產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的50%以上[30]。在科學(xué)研究方面,種子生產(chǎn)作為農(nóng)業(yè)研究的重要組成部分,與其他大田作物同等重要。1978年,成立了國際草種子生產(chǎn)研究組織(International Herbage Seed Production Research Group,簡稱IHSPRG),后更名為國際草種子組織(International Herbage Seed Group,簡稱IHSG),是全球草種科技工作者和生產(chǎn)者的最大學(xué)術(shù)組織,定期召開學(xué)術(shù)研討會,交流與種子相關(guān)的研究與應(yīng)用進(jìn)展,先后出版了《Forage Seed Production,Volume 1:Temperate Species》(《牧草種子生產(chǎn) 第一卷 溫帶草種》)[31]、《Forage Seed Production,Volume 2:Tropical and Subtropical Species》(《牧草種子生產(chǎn) 第二卷 熱帶和亞熱帶草種》)[32]等著作。

1 種子生產(chǎn) 我國自20 世紀(jì)70年代開始,進(jìn)行大規(guī)模的草種生產(chǎn),在西北、華北、東北等地區(qū)均設(shè)有專業(yè)草種繁殖場。如位于甘肅省河西走廊的山丹軍馬場,每年生產(chǎn)垂穗披堿草(Elymus nutans)、老芒麥(E. sibiricus)等鄉(xiāng)土草種子50 余t,用于青藏高原草地改良和栽培草地的建植[33]。最近幾十年,多數(shù)草種子生產(chǎn)企業(yè)已轉(zhuǎn)營他業(yè)。2000年,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部啟動牧草種子基地建設(shè)項目,在全國建立了一批種子生產(chǎn)基地。目前我國草種田面積為10萬hm2左右,年產(chǎn)種子約10萬t(表5),生產(chǎn)的主要草種包括紫花苜蓿、老芒麥、披堿草、燕麥(Avena sativa)、小黑麥(×TriticosecaleWittmack)和箭筈豌豆(Vicia sativa)等[34]。

表5 全國主要牧草種子產(chǎn)量(萬t)

過去10年,草種子年進(jìn)口量呈增加趨勢(表6),由2012年的3.76萬t 增加到2021年的7.16萬t;近5年年均進(jìn)口量為5.95萬t,其中,紫花苜蓿種子為2960 t。其余均為草坪草種子,主要包括黑麥草(Loliumspp.)、羊茅(Festucaspp.)、草地早熟禾(Poa pratensis)和三葉草(Trifoliumspp.)等。

表6 全國主要牧草種子進(jìn)口量(萬t)

總結(jié)以上,似可認(rèn)為我國的草種子生產(chǎn)基本能夠滿足建立一般栽培草地的用種需要。但高質(zhì)量商品草地的用種和草坪草種子主要依賴進(jìn)口,進(jìn)口量約占每年需求量的1/3。另外,用于生態(tài)治理的鄉(xiāng)土草種子田幾近空缺。

2 科學(xué)研究 對我國主要的牧草,如紫花苜蓿、披堿草、老芒麥、高羊茅等種子生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)量類型和組分,種子生產(chǎn)氣候條件要求、生產(chǎn)地域性理論及牧草生殖生長理論等方面,進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)地研究[35]。對主要鄉(xiāng)土草種例如無芒隱子草、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala)等的繁殖生物學(xué)特性和種子生產(chǎn)技術(shù)等也開展了持續(xù)系統(tǒng)的研究[36?38],在箭筈豌豆抗裂莢、老芒麥和垂穗披堿草抗落粒方面也取得了重要突破[39?40],上述研究有力地推動了草種子生產(chǎn),也為其他草種的研究提供了參考。

(四)草種質(zhì)量管理

國家通過法律、制度以及相關(guān)機構(gòu)的活動,對生產(chǎn)和市場流通的草種進(jìn)行質(zhì)量管理,是保證生產(chǎn)者、銷售者和使用者權(quán)益的重要舉措。草種質(zhì)量管理體系內(nèi)容主要包括:品種審定、新品種保護(hù)、種子檢驗、種子認(rèn)證和種子立法等。

1 品種審定、新品種保護(hù) 品種審定和新品種保護(hù)制度,是針對品種進(jìn)行管理的內(nèi)容,前者主要是對產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等農(nóng)藝性狀的審定,而后者則是通過對品種特異性、一致性和穩(wěn)定性(distinctness,uniformity and stability,DUS)的測定,保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)和育種者的權(quán)益。

1987年,我國開始草品種審定。1999年,我國加入了國際植物新品種保護(hù)聯(lián)盟(UPOV),先后制定了紫花苜蓿、草地早熟禾等20 余種牧草的DUS 測試指南,作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2 種子檢驗 我國草類植物種子質(zhì)量檢測機構(gòu)始建于1982年,在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的組織領(lǐng)導(dǎo)下,陸續(xù)建成了5 個部級草種子質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心,分別設(shè)在內(nèi)蒙古農(nóng)牧廳、蘭州大學(xué)、新疆畜牧獸醫(yī)局、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和全國畜牧總站。在種子質(zhì)量管理方面,發(fā)揮了重要作用。以設(shè)在蘭州大學(xué)的種子質(zhì)檢中心為例,該中心自成立以來,年檢種子樣品數(shù)不斷提高,近5年平均每年達(dá)1500 余個,代表種批18800 t,約覆蓋全國生產(chǎn)的草種子市場種批數(shù)的20%。隨著種檢中心的陸續(xù)成立與種子質(zhì)量管理工作的加強,我國牧草種子合格率由1990年的不足40%,上升到了近10年的80%左右,種子質(zhì)量明顯提高。

1989年,我國成為國際種子檢驗協(xié)會(ISTA)的成員,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和蘭州大學(xué)的種檢中心成為ISTA 會員實驗室,且中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的種檢中心通過了ISTA 的認(rèn)證。蘭州大學(xué)王彥榮教授擔(dān)任ISTA 發(fā)芽和活力委員會的委員,我國的種子科學(xué)工作者開始在國際舞臺發(fā)揮作用。

在種子質(zhì)量檢測研究方面,我國學(xué)者研究提出的紅三葉草(T. pratense)和紫花苜蓿等小粒豆科種子活力測定方法,已被國際種子檢驗協(xié)會采用[41]。在種子活力[42]、禾本科種子半透層[43]等方面,均取得了突出的成果。特別是在物種真實性和品種純度檢驗方面,研發(fā)出多光譜成像法[44]、物理熒光法[45]、分子標(biāo)記法[46]等,用于種子的快速、準(zhǔn)確鑒定[47]。

3 種子立法 我國的種子立法比發(fā)達(dá)國家晚近200年,瑞士于1816年便頒布了種子法,英國和美國分別于1869 和1939年頒布種子法。我國的首部種子相關(guān)法令頒布于2000年。2021年修訂的《種子法》對種質(zhì)資源保護(hù)、品種選育、審定與登記,新品種保護(hù),種子生產(chǎn)經(jīng)營,種子監(jiān)督管理,扶持措施,種子進(jìn)出口和對外合作,法律責(zé)任等方面均進(jìn)行了明確規(guī)定。

二 草種業(yè)產(chǎn)能不足,供需矛盾突出

我國草種業(yè)經(jīng)歷了從無到有,從小到大的發(fā)展歷程,初步建立了較完整的產(chǎn)業(yè)體系,但仍面臨著諸多挑戰(zhàn),尚未完成從草類植物種質(zhì)資源大國到種業(yè)強國的轉(zhuǎn)變。種業(yè)產(chǎn)能不能滿足日益增長的需求,主要表現(xiàn)在已有的草類植物種質(zhì)資源尚未充分發(fā)揮作用,缺少適用于不同類型退化草地改良、礦區(qū)修復(fù)等嚴(yán)酷條件下抗逆性強的草類植物新品種。同時,也缺少用于草坪運動場和觀賞草地建植的草坪草品種。種子生產(chǎn)規(guī)模小、效益低,尚未建立完善的種子生產(chǎn)體系?!坝衅贩N、無種子”的局面,有待迅速改變。種子質(zhì)量管理體系,需要進(jìn)一步完善。

(一)種質(zhì)資源尚未充分發(fā)揮作用

我國草類植物種質(zhì)資源收集與研究工作可概括為:重采集、評價少,重保存、共享少。對重要牧草,如紫花苜蓿、披堿草、老芒麥等,尚未建立核心種質(zhì)庫。從遺傳到表型特征,從生態(tài)到生產(chǎn)特性,仍需進(jìn)一步深入研究與了解。尚未建立分子鑒定及高通量智能評價、優(yōu)異基因挖掘等技術(shù)和平臺,限制了寶貴資源充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

(二)草類植物品種數(shù)量少,難以滿足多功能的需求

1 育成品種數(shù)量少 2011?2020年,我國培育牧草新品種170 個,其中包括紫花苜蓿品種33 個,而同期美國培育了1359 個,包括紫花苜蓿品種730 個,分別是我國的8 和22 倍。造成這種巨大差異的原因,固然和我國草類植物育種工作起步晚、積累少有直接的關(guān)系。但更重要的是我國企業(yè)尚未成為創(chuàng)新主體,在草類植物育種等方面,未發(fā)揮重要作用。發(fā)達(dá)國家的草類育種主要由企業(yè)完成,由此形成了育種與生產(chǎn)的緊密結(jié)合。如美國不同機構(gòu)從事植物育種的人員分工非常明確(表7)。品種選育工作主要是企業(yè)進(jìn)行,種質(zhì)創(chuàng)新工作主要由美國農(nóng)業(yè)部(USDA)開展,基礎(chǔ)研究則由USDA 和試驗站共同進(jìn)行[48]。

表7 美國不同機構(gòu)從事植物育種人員的比例(%)

其次,我國與美國品種審定制度存在著差異。美國是登記制,育成品種不需通過國家或州立機構(gòu)的審定,只需育種者所在單位認(rèn)可,其衡量品種優(yōu)異的關(guān)鍵指標(biāo),是在生產(chǎn)中發(fā)揮的作用及種植的規(guī)模。而我國則是品種審定制,如果采用同樣的技術(shù)培育類似的品種,兩種制度相比較,我國育成品種后至應(yīng)用于生產(chǎn)的時間,要比美國長3~4年。

2 已育成的品種不能滿足多區(qū)域、多功能的需求我國通過審定的品種中,絕大多數(shù)適用于農(nóng)田種植,即在較為優(yōu)異的生長環(huán)境下,進(jìn)行牧草生產(chǎn)。缺少用于環(huán)境相對嚴(yán)酷的天然草原補播、改良等適宜品種。而城鄉(xiāng)綠化和運動場草坪建植所需的草坪草品種,我國極度缺乏(表8)。

表8 我國已育成草類植物新品種的適用范圍

3 分子育種尚未全面展開 制約開展分子育種的3 個關(guān)鍵瓶頸是:種質(zhì)資源的大規(guī)模收集和智能化、高精細(xì)評價,高效再生、遺傳轉(zhuǎn)化和基因編輯體系的建立與優(yōu)化,牧草基因組高精度組裝與利用等[49]。

(三)種子單產(chǎn)低、生產(chǎn)規(guī)模小

1 單產(chǎn)低 種子生產(chǎn)面臨的首要問題是單產(chǎn)低。如我國紫花苜蓿種子平均單產(chǎn)僅為450 kg·hm?2,而美國則為950 kg·hm?2,我國生產(chǎn)水平僅相當(dāng)于美國的47%。在甘肅省水熱條件優(yōu)越的河西走廊地區(qū),科學(xué)的管理可使大面積種子產(chǎn)量達(dá)750 kg·hm?2,接近美國單產(chǎn)的80%。在科學(xué)試驗的小范圍內(nèi),已經(jīng)達(dá)到美國的單產(chǎn)水平[50]。

2 種子田面積小 我國專業(yè)草種生產(chǎn)田僅10萬hm2左右,遠(yuǎn)低于世界其他主要草種生產(chǎn)國。美國僅俄勒岡州禾本科牧草和草坪草種子田就達(dá)20萬hm2,年產(chǎn)種子27萬t,產(chǎn)值超過10 億美元[29]。新西蘭草種生產(chǎn)田常年維持在2.6萬hm2左右,是全球最主要的白三葉草種子生產(chǎn)國。

3 企業(yè)產(chǎn)能不足 截至2018年,全國從事草種業(yè)的公司一共有64 家,占全國草業(yè)相關(guān)公司總數(shù)的8.7%。其中,以種子生產(chǎn)為主的企業(yè)僅有4 家,而收購與加工兼營的企業(yè)為28 家,占種子生產(chǎn)企業(yè)總數(shù)的一半[51]。國內(nèi)由公司生產(chǎn)、加工和銷售的主要牧草種子包括紫花苜蓿、披堿草、老芒麥、羊茅、早熟禾等,僅占全國當(dāng)年種子銷售量的35%(表9),即65%左右的種子由農(nóng)戶自產(chǎn),牧草種子生產(chǎn)目前仍處于“自產(chǎn)自用”的小農(nóng)經(jīng)濟狀態(tài)。根據(jù)國家林業(yè)和草原局生態(tài)修復(fù)規(guī)劃,每年需要新增用于治理退化草原的種子7萬t,國內(nèi)牧草種子生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重不足,供求缺口巨大。此外,我國草業(yè)企業(yè)創(chuàng)新能力不足、研發(fā)投入不夠。70%的苜蓿企業(yè)科研投入不足5萬元·年?1,60%沒有自主品牌[52]。

表9 國內(nèi)主要牧草種子公司年產(chǎn)量

在大規(guī)模種子生產(chǎn)中,缺少專用的種子收獲機械,是限制種子產(chǎn)量提高的主要因素之一。如披堿草、老芒麥等種子落粒性強,用現(xiàn)有農(nóng)作物收獲機械收獲,僅能收回實際種子產(chǎn)量的1/3 左右,造成巨大損失。絕大多數(shù)鄉(xiāng)土草種的收獲與清選依賴人工,未能實現(xiàn)機械化,進(jìn)一步限制了其產(chǎn)能提升。

缺少政策扶持及成果轉(zhuǎn)化機制,育種和種子生產(chǎn)“兩張皮”,最終造成了“有品種,無種子”的局面。

(四)種子質(zhì)量管理體系有待完善

我國種子檢驗隊伍的規(guī)模需要進(jìn)一步擴大,人員素質(zhì)有待進(jìn)一步提高,管理機制有待明確,種子認(rèn)證體系缺失。

三 發(fā)展我國草種業(yè)的若干思考

國家的重大需求為草種業(yè)的發(fā)展提供了千載難逢的大好機遇,經(jīng)過幾代人數(shù)十年的慘淡經(jīng)營,我國已初步建立了較為完整的草種業(yè)體系。在生產(chǎn)、科研、銷售、質(zhì)量管控、人才建設(shè)等方面,均奠定了牢固的基礎(chǔ)。我們需要充分抓住現(xiàn)有的機遇,同心協(xié)力,在國家相關(guān)政策的支持下,盡快完成從草種質(zhì)資源大國到草種業(yè)強國的轉(zhuǎn)變。

(一)進(jìn)一步加強種質(zhì)資源的研究

1 加大草類植物種質(zhì)資源的收集 我國已知草原飼用植物為246 科1545 屬6704 種,目前已收集入庫的種質(zhì)資源數(shù)為107 科692 屬2105 種。收集入庫的數(shù)量不及已知總數(shù)的50%。隨著國家工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展,草地面積的減少不可避免。部分區(qū)域草地退化依然嚴(yán)重,有些重要的草類植物種質(zhì)資源可能在不知不覺中已經(jīng)消失。因此,加大草類植物種質(zhì)資源收集、保存和評價的工作力度,已迫在眉睫。

2 加強科學(xué)研究 開展從基因到生態(tài)系統(tǒng)方面的系統(tǒng)研究。種質(zhì)資源庫不僅僅是保存種質(zhì)資源的場所,更是開展科學(xué)研究的重要平臺。應(yīng)充分利用現(xiàn)代生物技術(shù)、信息技術(shù)等手段,開展重要基因的挖掘、種質(zhì)資源編碼等工作,并加強共享。

3 加強種質(zhì)庫建設(shè) 應(yīng)建立主要草種的核心種質(zhì)與核心基因庫。也需加強現(xiàn)有種質(zhì)庫的建設(shè),明確分工、突出特色。建議國家林業(yè)和草原局設(shè)立木本飼用植物種質(zhì)資源庫及林間草地草類植物種質(zhì)資源庫。在西北,加強寒旱植物種質(zhì)資源的收集,并建立具有特色的種質(zhì)庫。

(二)全面加強草類植物育種工作

1 加強鄉(xiāng)土草種馴化栽培 鄉(xiāng)土草是指自然生長于當(dāng)?shù)氐闹参铮饕覆荼局参?,但也包括小半灌木和灌木等,其既可以直接馴化選育為栽培牧草、草坪草或生態(tài)修復(fù)用草,又可以在明確抗逆機理的基礎(chǔ)上,挖掘利用其優(yōu)異基因[53]。開發(fā)和利用鄉(xiāng)土草種質(zhì)資源已成為當(dāng)前國際的主要發(fā)展趨勢。2000年,美國創(chuàng)辦了《Native Plants Journal》(《鄉(xiāng)土草植物雜志》)。2001年美國農(nóng)業(yè)部土地資源管理局啟動了“鄉(xiāng)土草研究計劃”。澳大利亞也實施了相應(yīng)的鄉(xiāng)土草研究與利用項目,并設(shè)立了鄉(xiāng)土草網(wǎng)站。我國鄉(xiāng)土草的相關(guān)研究,得到了國家連續(xù)2 個“973 計劃”項目的支持,取得了顯著進(jìn)展,并初步形成了鄉(xiāng)土草抗逆生物學(xué)的理論體系[54]。在近自然恢復(fù)的理論指導(dǎo)下[55],加強鄉(xiāng)土草的研究和馴化栽培,使其在退化草地修復(fù)、高速公路護(hù)坡和礦區(qū)修復(fù)方面發(fā)揮重要作用。

2 加強草坪草育種 我國綠化和運動場草坪草用種主要依賴進(jìn)口,草坪草和草坪的研究以往未納入國家有關(guān)研發(fā)計劃。對草坪建設(shè)是多頭管理。當(dāng)前,國家林業(yè)和草原局已將草坪草的研究和草坪的建設(shè)管理,納入林草局的工作范疇,這是一個很大的進(jìn)步。建議國家加強對草坪草品種選育和草坪管理的研究與生產(chǎn),早日扭轉(zhuǎn)對國外的依賴程度。

3 加強放牧型牧草育種 我國以往的牧草育種主要集中在刈割利用的牧草,對于選育耐牧牧草品種,建立放牧型栽培草地的研究不多,應(yīng)予以加強,滿足在不適于農(nóng)作物高產(chǎn)的區(qū)域,建立放牧型栽培草地的需求。

(三)啟動優(yōu)質(zhì)草種生產(chǎn)工程

1 建立大規(guī)模的種子生產(chǎn)基地 在我國西北、華北等適宜種子生產(chǎn)的區(qū)域,重點扶持具有發(fā)展?jié)摿Φ凝堫^企業(yè),實施產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合,打造以“萬hm2”為規(guī)模的種子生產(chǎn)基地,形成區(qū)域產(chǎn)業(yè)特色與優(yōu)勢。首先以生產(chǎn)我國已有品種為主,爭取短期內(nèi)扭轉(zhuǎn)“有品種、無種子”的局面,并對種子生產(chǎn)基地給予運營與維持經(jīng)費,鼓勵企業(yè)建立研發(fā)機構(gòu)。

2 建立成果轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化的有效渠道 需要建立完整的成果轉(zhuǎn)移渠道,進(jìn)行種子擴繁和生產(chǎn),使已有的優(yōu)良品種盡快應(yīng)用于生產(chǎn)。

(四)進(jìn)一步完善種子質(zhì)量管理體系

我國尚缺少種子認(rèn)證體系,亟需實行改革,建立完整的種子認(rèn)證體系,以便進(jìn)一步保護(hù)新品種權(quán)益。在此基礎(chǔ)上,可建立育種者效益分成制度,即從銷售該品種的收益中,育種者可以提取一定的比例,用于進(jìn)一步地開展科學(xué)研究和補償個人勞動。同時,設(shè)立草類植物育種基金,由企業(yè)家出資,政府等額配套,專門用于資助相關(guān)的科學(xué)研究,促進(jìn)種業(yè)發(fā)展。

(五)加強政策支持與保障

1 提高對草的認(rèn)識 草地在國家食物安全和生態(tài)安全保障中發(fā)揮著重要的作用,并且將越來越重要。為提高全民對草地的認(rèn)識,建議國家適時將“植樹造林”調(diào)整為“植樹種草”。

2 加大科技創(chuàng)新支持力度 加強基礎(chǔ)研究。我國草類植物研究,由于起步晚、積累少,加之一些重要牧草多年生、基因組復(fù)雜、自交不親和、雜合度高,同時,對于主要草種的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、生理學(xué)等方面均缺少深入的研究,成為采用現(xiàn)代生物技術(shù)開展基因編輯、分子設(shè)計育種的瓶頸。因此,需要加強草類植物的基礎(chǔ)研究,為進(jìn)一步的研究和發(fā)展提供創(chuàng)新的源泉。

3 加強人才培養(yǎng)和隊伍建設(shè) 建議為本科生開設(shè)種業(yè)工程等相關(guān)課程,并積極創(chuàng)造條件,設(shè)立草類植物種業(yè)工程專業(yè),培養(yǎng)專門人才。研究生則加強育種學(xué)、栽培學(xué)、種子生產(chǎn)學(xué)等方面的訓(xùn)練,為草種創(chuàng)新提供人才支撐。

4 加強政策支持 飼草作物是重要的農(nóng)作物之一,發(fā)達(dá)國家將其統(tǒng)一列入作物(crop)的范疇。如紫花苜蓿在美國,無論是種植規(guī)模、產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)值均名列全國第4,僅次于玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)和小麥(Triticum aestivum)(王增裕,未發(fā)表資料)。我國長期以來未給飼草以應(yīng)有的地位,建議國家將飼草與其他糧食與經(jīng)濟作物同等對待,列入政府種植業(yè)和農(nóng)業(yè)用地計劃,并給予相應(yīng)的政策與經(jīng)費支持。全國草種子田的面積呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢,建議加強種子生產(chǎn)用地和經(jīng)費保障。

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