小麦:冻害会减轻。
我国小麦的主产区在北方,未来气候变暖加上水分条件不利,后期干热风和高温逼熟的危害将更加突出。越冬冻害是影响目前小麦生产的一种主要灾害,未来气候变暖改善了越冬条件,无疑会使冻害减轻。但是温度的年际变化依然存在,而且可能增大,加上种植制度变化的因素,小麦北界将转移到黑龙江省的部分地区,冻害的威胁仍然不能忽视。另外,暖冬与干旱、春季气温波动和霜冻相结合,会给小麦生产带来新的损失。小麦湿害主要发生在南方部分地区,危害将更突出,总体上危害不会低于当前水平。
玉米:要兼防高低温。
在北方春玉米区,低温冷害将明显减轻,但在北纬44度以北的吉林省大部和黑龙江省,防御玉米低温冷害仍为首要任务。在黄淮海夏玉米区,今后高温造成危害,导致玉米减产的现象将逐步加重,干旱的危害和目前相近。在西南地区,要同时注意高温灾害和低温灾害的危害,其中,四川、广西高温灾害较突出,云南、贵州则以低温灾害为主,要注意预防阴雨害。西北地区玉米生产的主要矛盾仍是干旱。
病虫害:未来更猖獗。
随着气候变暖,各种虫害将可能激增,因为高温给它们的生活和繁殖提供了更为优越的温床。另外,各种昆虫的天敌也可能增加,新的平衡取决于哪一方面繁殖得更快。作物生长季的延长将增加昆虫在春、夏、秋三季繁殖的代数,而冬季温度较高则更有利于幼虫安全越冬。各种病虫害出现的范围将扩大,向高纬度地区延伸,大气运动的变化也会影响风播病原的扩散。
在高温条件下,由于作物生育期缩短,病虫感染的方式也有可能发生变化。气候变化使北纬36度以南地区的黏虫全年可多繁殖一个世代,其越冬北界将转移到北纬34度附近,在华北一些地区,二代、三代黏虫将呈上升趋势。稻飞虱的发生代数将有所增加,一般增加1~2代,特别是北纬29度到30度地区春、夏稻飞虱均可迁入,在田间多次危害的几率增加。随着温度升高,稻飞虱大多数年份可在北纬23度到25度之间越冬,安全越冬北界在北纬23度到24度附近。
区域性病虫害的发生将有以下特点:在华北地区水稻虫害与病害发生并重;在长江中下游地区,水稻虫害发生重于病害,小麦病害发生重于虫害;在黄淮海地区小麦和玉米病虫害的发生重于水稻病虫害,小麦病害发生重于虫害,玉米虫害发生重于病害。病虫草害的泛滥、蔓延,意味着我们将不得不施用大量的农药和除草剂,这不仅要耗费大量资金,而且还会造成环境的进一步恶化。
六、对策及建议
未来气候变化后,我国区域农业将出现新的格局。东北地区,有进一步提高复种指数的潜力;华北地区的干旱矛盾将更为突出,可能成为农业上的“脆弱”地区;长江中下游地区温室里种植的蔬菜由于未来水分变化不确定,影响尚难以预测;华南地区适宜发展冬季农业;西南地区由于利弊相当,要注意趋利避害;西北地区要警惕干旱和沙漠化的威胁。
关于适应气候变化的对策,简单提出如下建议:
——减轻二氧化碳排放量。改变能源结构,降低煤炭比例,增加水电、石油、天然气的以色列的农业技术温室应用,开发太阳能、风能、地热等新能源,提高能源利用效率,节约能源,以减缓气候变暖。
——治理江河,植树造林,加强农田基本建设,改善农业生态环境。
——培育和选用抗逆品种,调整作物布局,恢复和提高复种指数,采用防灾抗灾、稳产增产的各项农业技术措施。
——发展学科前沿领域。加强光合作用、生物技术、抗御逆境、设施农业和工厂化生产等领域的研究。
——加强气候变化研究,掌握其规律,建立监测系统,提高预测预报水平,研究行之有效的对策与防御措施。
温室中种植的黄菸总之,温室效应带来的气候变暖正步步向全人类逼来。我们不能存侥幸心理,需要有忧患意识。而调整温室效应达到适宜状态非一两个世纪全人类共同努力不能明显奏效。
全球同舟共济是惟一的出路。
太空农业
今天,太空农业在我国已越来越引起人们的关注,太空彩色玉米、硕大的太空青椒、晶莹透亮的太空番茄已走进我们的日常生活,摆上了我们的餐桌。这些经过太空育种培育出来的新品种,是我国航天返回式卫星技术的优势与我国农业遗传育种技术优势相结合的产物。研究与实践证明,植物种子放在返回式卫星舱内,随着卫星在距地球200~400千米的太空,利用太空具有强宇宙射线作用、高真空、微重力等特殊的环境飞行5~16天,对种子进行有益的变异处理。这些综合因素的有利条件,是地面上的其他育种方法所不能代替的。航天育种进行的有益的变异多、变幅大、稳定快,因而可以培育出高产、优质、早熟、抗病力强的良种。
是什么原因使得空间育种有如此神奇的效果呢?这个问题目前仍未完全弄清楚。正如前述,空间辐射是原因之一。当植物种子被宇宙射线中的高能重粒子(HZE)击中后,会出现更多的多重染色体畸变,植株异常发育率增加,而且HZE击中的部位不同,畸变情况亦不同,根尖分生组织和胚轴细胞被击中时,畸变率最高。不过,许多实验结果表明,经空间飞行的种子即使没有被宇宙粒子击中,发芽后也能观察到染色体畸变现象,而且飞行时间愈长,畸变率愈高。
当然,并非所有的种子上天一转,回到地面就会增产。卫星搭载过的种子只有百分之几甚至千分之几可能发生变异,尽管这一突变率较之传统的物理及化学诱变剂已相当突出,但仍有不少种子发生负效应突变或未发生任何突变。因而,从众多的遨游过太空的种子中,筛选鉴定出有希望的真正“太空种子”,就成为一项艰苦复杂的工程。育种家往往要经历3~5年的时间,经过选择、淘汰、试种,最终选育出优质高产的精品,再进行推广。
目前,我国科技工作者富有独创性地进行农作物太空育种研究,已完成了300多项试验。我国利用返回式卫星和高空气球共搭载了包括粮食、经济作物、蔬菜、花卉、微生物菌株等400多个品种,经全国20多个省、市70多个单位的农业专家和技术人员的实验选育,取得了一批极有价值的资料和可喜成果,育成了一批高产、优质、多抗的粮食作物、蔬菜作物、经济作物、观赏植物与药用植物等。
这些有幸搭乘卫星遨游太空的种子,经受空间环境的影响返回地面后,再经过专家对其进行培育、研究、筛选,就成了具有多种优势的新品系、新品种。用它们生产的农产品,不仅高产、优质、早熟,而且口感好。
例如87-2甜椒,单个重量可达300~400克,产量超过普通青椒的25%~30%,同时,病情指数下降约55%,维生素C含量大大提高,口感好,耐储存,目前已在全国推广试种数千公顷;太空樱桃番茄,含糖量高达13%,与柑橘含糖量相当,口感鲜甜,可当水果食用;太空玉米则可长出5种颜色,味道也比普通玉米好;航育1号水稻,是利用高空气球搭载迟熟晚糯ZR9水稻干种子,获得的高产、优质晚糯水稻新品种,生育期比原亲本缩短13天,株高降低14厘米,1998年通过品种审定,已累计推广6。6万多公顷;太空金针菇,是利用卫星搭载农原19号金针菇菌种获得的食用菌种变异,其出菇时间比对照提前7~10天,产量提高15%~25%,子实体粗纤维及有机质转化率提高,多糖含量增高;小麦已获得矮秆、早熟、抗病、高产的太空1号、太空2号品种,平均单产比原品种增产9%左右。
随着市场经济的发展,尤其在全球经济一体化大背景下,我国的农产品将面临全球性和全方位的竞争,谁掌握到最优种质、最高技术和最好品种的成果,谁就有可能垄断一定的种子和农产品市场。因此,优质种质的创制、优质农产品的生产已是社会经济发展的迫切需要。而无论是核辐射育种还是太空育种,都可以影响与改变生物合成过程中的某些环节,从而达到改进农产品的品质,如提高蛋白质、氨基酸含量,改善脂肪组分,改进淀粉质量等。我国的科学家们正日益努力着,利用手中掌握的这些高科技手段,为人类培育着一个又一个的令人叹为观止的新种质、新品种。核辐射育种和太空育种在我们的农业中扮演着愈来愈重要的角色。
遗传工程
在舞台上的魔术师,手拿魔棒,对着空空如也的盒子一指,马上会变出许多意想不到的东西。而在生物科学高度发达的今天,科学家们创造出了遗传工程,它也像一位出色的魔术师,能变化出各种各样的新奇植物。
什么叫遗传工程?我国有句俗话:“种瓜得瓜,种豆得豆。”这就是说后代总是与父母很相似,人们把这种现象叫做遗传。植物,还有动物和人类,都是按照自然的遗传规律,一代一代地繁衍生存下去。后来科学家发现,生物遗传现象的奥秘,在于每一种生物都有各自的遗传物质。例如瓜里有瓜的遗传物质,豆里有豆的遗传物质,各不相同,互不干涉,而且能代代相传。
知道了这个秘密后,科学家们开始大胆设想,希望用人工的方法,把植物体内的遗传物质取出来重新组合,改变它们的遗传性能,使植物按照人类规定的“工程图纸”产生新的一代,培育出符合人类需要的新品种,这就是遗传工程的主要内容。
人类以前的耕种栽培方法,是选留下最好的种子供第二年播种,年复一年,年年如此。直到19世纪的60年代,生物遗传规律被发现后,才懂得利用遗传规律来培育优良植物品种。经过大约100年时间的不懈努力,科学家通过杂交试验,创造出大量的农作物高产品种,掀起了第一次规模浩大的绿色革命。杂交良种使世界各国的粮食产量大幅度提高,前景十分光明。
可是到了20世纪90年代,地球人口已超过50亿,世界粮食产量却徘徊不前。这时候,人们再一次把求助的目光射向科学家。