江凌晗,區璐汝
(1.福建農林大學植物保護學院,福建 福州 350002;2.福建農林大學林學院,福建 福州 350002)
福建省地處中國東南沿海,位于23°46′N~28°22′N,115°50'E~120°44'E,全年平均氣溫15.2~22.2℃,降水1159~2463mm,由北至南≥10℃的積溫5000~7000℃,無霜期300~360d[1-4]。正是福建獨特的地理氣候條件,使得福建成為中國最早種植馬鈴薯的區域也是第三大馬鈴薯種植區。但是,目前福建省在馬鈴薯的生產方面還存在較多問題亟待解決。
1.1.1 福建氣候與馬鈴薯的生長習性有差距 馬鈴薯是一種喜陰涼、懼濕和需長日照才可開花結果的作物。馬鈴薯南方二作區位于福建省馬鈴薯種植區域,分春種、秋種和冬種3個種植區域[5]。如果在福建省秋天進行馬鈴薯的種植,由于此時福建溫度高、持續時間長并且頻遭暴雨、臺風的侵害,馬鈴薯的正常生長受到影響;在生長中后期則因為由早霜引起的凍害、干旱以及日照時長過短,使得結實率嚴重降低。在春天及冬天播種時,馬鈴薯品種種性會嚴重退化,主要是因為種植后期的高溫高溶使馬鈴薯爛株并誘發其他病蟲害(特別是晚疫病)的發生[4]。
1.1.2 福建省馬鈴薯復種率高 在福建省,由于極高的復種率以及馬鈴薯病毒的傳播媒介——粉蚧及葉蟬等害蟲周年存在于田間導致馬鈴薯的種性會發生退化[4]。
1.1.3 育種的科研力量不夠強大,手段落后 馬鈴薯雖然在福建的種植年份長,但是馬鈴薯育種近年來在福建才剛剛起步[6]。在進行科研工作的過程中,大多數工作人員對育種材料的引進和保存并不在意,并且缺乏對保留的種質資源的深入研究。雖然,南北引種可以解決燃眉之急,但是終歸是治標不治本[6]。主要存在以下幾點原因: ①南北氣候差異性大,大部分選育的品種只有在原產地才可以達到高產以及優產的目的。極少數的品種可以移栽到其他種植區。②馬鈴薯是長日照作物,南北生育期的日照時長不一樣。在南方種植,應該選育早熟的品種。反之,晚熟的品種更加適宜在北方種植。品種的稀缺正是由于這兩個原因造成的[4]。
1.2.1 真菌性病害 馬鈴薯早疫病、晚疫病、炭疽病、葉枯病是福建省馬鈴薯主要感染的真菌病。其中,馬鈴薯晚疫病當屬侵害最大的。濕潤多雨是馬鈴薯晚疫病爆發的環境條件[7]。在我國馬鈴薯各產區均有發生晚疫病,且發病面積占種植面積的30%~75%,造成的產量損失為20%~30%,重發生區高達50%以上[8]。不同程度的晚疫病在福建省的周寧、霞浦、閩侯、福安、福州、德化等地區均有發生。
1.2.2 細菌性病害 瘡痂病、 黑脛病以及青枯病是我省主要的馬鈴薯細菌性病害。在蔬菜和馬鈴薯連作的秋季種植區是青枯病發作的主要區域。同時,鏈霉菌是誘發馬鈴薯瘡痂病的罪魁禍首,感染瘡痂病的馬鈴薯外觀及品質會急劇下降,降低馬鈴薯的經濟價值[7]。
1.2.3 病毒病 病毒侵染會導致馬鈴薯產量大幅度減少、經濟價值下降、品種品性退化。其中馬鈴薯A病毒、馬鈴薯Y病毒、馬鈴薯S病毒、馬鈴薯卷葉病毒由于其普遍性和嚴重的危害性成為了當前科研工作人員主要研究的對象[7,9-10]。
1.2.4 蟲害 主要蟲害有豆芫菁、小地老虎、桃蚜,馬鈴薯瓢蟲、東方螻蛄和蠐螬等,而地老虎、桃蚜以及蠐螬是最為困擾種植戶及科研人員主要針對的對象[7]。爆發蟲害的季節常為溫暖干旱的春季,蟲害的大面積爆發也會造成經濟價值及產量的降低。
一方面,福建省山地丘陵占比大,使得大部分耕地分布比較零亂、分散且地塊凹凸不平、單塊面積小。機械化推廣程度不高主要歸咎于小農戶經營模式以及復雜多樣的農作物。另一方面,馬鈴薯品種良莠不齊,難以進行連續的作業;即使可以,作業的質量也不高,因而小地塊作業是種植馬鈴薯的主要作業方式[7]。
作物脫毒目前存在四大問題。一是莖尖成苗率和脫毒率較低。二是莖尖脫毒試管苗的效率極低,大量浪費人力物力財力,并且無法在短期內大量生產試管苗。三是高效、低成本的組培快繁新技術還需進一步探索新型的高功效、低成本的培養技術。四是有加快改進檢測病毒的技術。將指示植物嫁接檢測和NCM-ELISA血清學方法檢測相結合是目前在科研工作中最為常用的檢測手段。在中國,由于供應馬鈴薯病毒抗血清的不足及生產病毒抗血清這一工作需要極強的專業技巧,所以不論是在脫毒技術的推廣應用還是科技研究上均有較大的局限性[11]。
根據不同的培育目的,選擇不同品種的馬鈴薯。因為不同用途的馬鈴薯,在外貌、口感等方面都有差異。
馬鈴薯種質資源庫的構建是最為首要的工作。征集國內外優良的改良或地方品種、生產上正在應用的品種、福建省地方品種以及馬鈴薯野生種和近緣種。第二步,結合莖尖脫毒試管苗、 薯塊冷藏貯存、田間種植3種方法用于對種質現有資源的保存。第三步,依照生產或科研要求,對現有保存良好的種質資源進行選育。第四步,將選育出的目標種質資源在福建省的自然氣候條件下進行培養,對培育出的植株進行全方面的研究調查及分析(例如植株的生理生化特性、抗逆性、形態特征等)為育種工作的開展打下良好基礎[4]。
雖然全省在馬鈴薯病害及其防治的研究上有所欠缺,但是,許多國內外優秀的實驗室有著豐富的研究經驗及培育材料,他們在保存種質資源、抗逆性鑒定、馬鈴薯育種等方面是非常值得借鑒和學習。比如已經成熟的技術、完整的理論體系以及較為合理和科學的實驗方法。若能參考已有的成功經驗,福建省在馬鈴薯研究過程中遇到的瓶頸勢必可以很快突破[4]。
經濟以及生態效益是科研人員在實施防治措施應該首要考慮的2個方面。同時,想要實施有效的防治措施還應該從農業防治出發,利用生化知識做到經濟、環保地治理馬鈴薯的病蟲害 問題[8,12]。“預防為主”是防治馬鈴薯病害防治的重點,在種植前期注重栽培管理的方法,明白如何才可以最大限度地減少種植中后期大面積爆發病蟲害的機率和提高馬鈴薯品質及經濟效益。“綜合防治”則是指當馬鈴薯病害爆發后我們采取措施的過程中應該注意二位一體,即經濟、生態一體[12-13]。同時,掌握病害發生的高發期也是防治中很重要的一個環節。病害常常與當地溫度以及降雨量密不可分[14]。2002~2006年調查表明, 由于春季氣候舒適溫暖、降雨量大,因此該季節是疫病發生的主要時期[15]。最后,合理控制群體間的密度,保證田間有良好的通風和光照條件,使田間濕度降低,對馬鈴薯種植后期所發生的各種病害都會有良好的防控效果[16-17]。
農業現代化最重要的判斷指標就是農業機械化的普及程度。因為只有農業機械化大范圍的普及,才能最大限度地減少勞動力的浪費,加快育種步伐,進一步地提高馬鈴薯的產量以及經濟效益。與此同時,由于福建丘陵山地的獨特地形,在進行農業機械化推廣時必須注意因地適宜,選擇質量優、靈活度高、較為輕便的小型機具作為推廣的重點,達到農業機械化普及的目的。
目前,已經研制出多種改良的脫毒新技術,例如對馬鈴薯脫毒苗快速繁殖過程中鈍化試劑的挑選、無糖培養新技術等,而當下的科研任務應該著重于如何進一步地改良脫毒快繁技術。同時,利用植物組織細胞的全能性,構建細胞群就能實現幼苗的大規模繁殖與培育,這一課題正是馬鈴薯育種領域當中的熱門方向。探索并應用馬鈴薯脫毒技術,完善全省馬鈴薯細胞無性系,挖掘并發揮馬鈴薯脫毒技術在生產上的潛力,健全完善脫毒馬鈴薯繁育體系可以解決福建省馬鈴薯在種植、生產方面的燃眉之急。