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《浙江省第二届生物多样性保护与可持续发展研讨会论文摘要集》2004年
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生物多样性在可持续作物生产中的应用进展

梁竹青  高明尉  
【摘要】:近代作物栽培管理上出现了利用生物多样性所具有的功能多样性,来从事可持续作物生产的新趋势,值得引起大家重视。功能多样性一股是指利用生物多样性的多种功能来遏制作物病害的发展。大量试验表明,功能多样性有利于维持农业生态系统的高度稳定。功能多样性可以通过多系品种的混合栽培(多系混栽)和多个栽培品种的混合栽培(品种混栽)来实现。多系混栽和品种混栽的抗病功能,早在上世纪九十年代在谷类作物的锈病防病试验中已得到证实。多系混栽是指对同一作物中基因型一致但在某一特定病害抗性上有不同的品系(近等基因系)的群体实施混合栽培。多系混栽已在水稻栽培中得到应用。日本早在1995年就已发放出经过审定的第一个多系水稻混栽材料。品种混栽是指在同一块土地上同一时间内混合栽种同一作物中遗传背景差异较大的不同品种。品种混栽比多系混栽更具实用性,由于前者不需选育新品种,因而成本较低,农民容易接受。由于品种混栽可使农民有机会选用地方传统品种,从而可使地方的种质资源得到保护。我国云南于1999年在5万亩稻田上开展了感稻瘟病的糯稻与抗病杂交稻的隔行互作混栽试验,结果是糯稻比对照增产89%,病害减轻94%,而杂交稻产量保持基木本变。此一混栽制度既满足了当地农民对地方糯稻的消费需要,也提高了农民的经济收入,此外该试验地区由于不须再喷施农药,有力地维护了当地农业生态环境。又如德国东部地区早在上世纪80年代就已推广大麦的品种混栽制,到1990年混栽面积已达到540亩,占该地区大麦总面积的92%,大麦白粉病的发病率也从原来的50%下降到10%。上述事实有力地批驳了长期来认为品种混栽只能适用于小面积和低投入的生产单位的旧观念。品种混栽之所以能够遏制病害严重度,达到增产和稳产的目的,其机理可归纳为如下几点:(一)降低病害严重度的机理:(1)病原物与寄主间的“基因对基因”互作,(2)由于品种混栽扩大了同一品种植株间的栽植距离以及混栽体中含有抗性品种,发生了对病原物的稀释效应。(3)混栽体中的抗性品种和高杆品种,对病原物扩散所起的阻碍效应。(4)混栽体中有些病原物的非毒性基因侵染寄主后产生了诱导抗性。在小麦条锈病试验中,诱导抗性可降低病害30%。(5)在品种混栽条件下由于病原基因型的多样性,增加了病原生理小种间的相互作用与竞争。不同致病力的小种间的竞争能够阻挠某一生理小种成为优势小种,从而减轻病害严重程度。(二)在增产与稳产方面的作用机理:品种混栽要比单一品种栽培明显增产,其中除了病害较轻所致外,还有以下原因。(1)互补作用:混栽条件下的各个品种在光,气,水,温,肥等资源利用上存在空间与时间上的差异,呈现利用上的互补性。(2)补偿作用:例如在谷类作物中经常可见到的当早期病害发生时,抗性株会增加分蘖,以补偿病株所造成的减产,从而使混栽体的总产量不受影响。(3)援促作用:这是指一些植株在改良小区气候,提供挡风和支撑作用,阻止病虫害的扩展以及改进持水能力等方面,对另一些植株提供支持,如在水稻品种混栽条件下,高杆品种的倒伏往往轻于单一品种栽培,即其一例。选择混栽品种的基本原则是:(1)注意混栽品种的功能多样性。其中包括对流行病病原群体的抗病性,对环境资源的利用特性以及品种本身的优异农艺性状等。(2)注意品种的产量表现。作物种植的最终目的是高产,故在混栽体中必须至少有一个品种具有高产特性,以增加获得高产的机会,(3)注意品种的其它农艺性状。品种要适应和符合市场的需要和标准。在水稻种植地区还需要考虑挑选具有优良食用品质以及其它特殊性状的传统地方品种,挑选具有相同生长期和相似表型的品种,以利田间管理与收获工作,有利于产品的销售。(4)混栽品种的数量一般以2.4个为宜。在混栽品种的空间布局上要注意:(1)各类品种的比例适当。适当增加混栽体内的抗性品种的比重,有利于加强对病原物的稀释作用,但也要考虑对总产量产生的影响以及农民的多种需要,其中包括产品在市场上能否获得高价等问题。株高不同的品种的比例安排也应适当。(2)品种的种植布局。通常视病害种类及其传播途径,生理小种的组成,作物类型的不同及其种植要求和特性等情况而采用不同的种植安排。一般最常见的是按不同品种隔行分区问作。例如在云南的大面积水稻品种混栽试验中,采用4:1的比例,每小区两边各栽植2行抗稻瘟病的杂交籼稻,中间再栽插1行感病糯稻。此外,在其它作物中也有采用不同品种种子混播,或在同一穴中同时播插2个品种的种子或幼苗等种植方法。近年来由于分子生物技术的快速发展,目前已有可能利用植物基因组学的最新知识,挑选出对某一区域病原群体具有高效抗性的作物品种,遴选出在抗性和农艺性状方面具有功能多样性的品种组合。目前也有可能通过适当的试验设计和分析方法,来评定病害流行程度以及病原物与混栽各品种之间的互作性质与程度,进而评选出最佳的混栽方案,达到既能抑制病害,维持农业生态持久平衡,又能保证作物持续高产与稳产的目的。
【作者单位】:浙江大学生命科学学院 浙江大学生命科学学院
【分类号】:S181

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