建議將豆科植物根瘤菌共生固氮體系的應用
納入西部大開發規劃
陳文新
內容摘要:
優良的豆科植物- 根瘤菌共生體系能固氮,可少施或不施氮肥；抗乾旱，耐瘠薄，還能提高土壤肥力。豆類種子蛋白含量高，營養豐富；豆科牧草是優質飼料，豆科及與禾本科混播形成的草地可很好保蓄水分，保持水土；豆科中很多藥材，不少豆科樹木質優良，還能提供化工原料；有些豆科植物能防沙固沙。建議在西部農林牧種植業中大量引入豆科植物，但新區種豆，必須接種與該地區生態環境、該種植物相匹配的優質根瘤菌。農大根瘤菌庫有各種根瘤菌4000多株，可供選用。豆科種子將根瘤菌及其它有效製劑混合丸衣化可在西部形成產業。
在世紀之交，黨和政府提出西部大開發的戰略部署，甚是振奮人心。為響應號召，我們幾位農業微生物學工作者，建議將豆科植物根瘤菌共生固氮體系的應用，納入西部地區農林牧業生產的規劃，理由是：（1）豆科植物和根瘤菌共生形成的根瘤，能將空氣中的氮固定成氨，為宿主植物提供大量氮肥。因此豆科植物可以少施甚至不施化學氮肥, 就可茁壯生長。（2）豆科植物種類繁多，有喬木、灌木、藤本和草本等類型，而且分佈廣泛，在全球各種氣候帶、各種地形和各種土壤中都有豆科植物生長，在西部地區的農業、林業和牧業等各生產領域中都有重要的作用。有些豆科植物是荒漠和各種貧瘠地上的先鋒植物，可防沙固沙。 (3)種植豆科作物,不僅可減少因大量使用化學氮肥對土壤結構的破壞和水源的污染，還可改良土壤和培肥地力，有利於持續農業的發展; 種植豆科樹、草，促林、草業發展, 可更多保蓄水份，防止水土流失，是改善生態環境的極重要措施。
豆科植物種子是高營養的糧食、油料和蔬菜
有些豆科植物是優質綠肥
豆科種子富含蛋白質、脂肪、氨基酸和維生素等，是高營養食物；大豆和花生還是重要的油料作物；菜豆、豌豆、蠶豆等是人們的主要蔬菜品種。近幾十年來，許多國家都在擴大豆科植物生產面積，而我國卻有所削弱。以大豆為例：美國1961年，大豆種植面積為1090萬公頃，到1999年增至2945萬公頃，總產量達7274萬噸，人均約36.3公斤。我國1961年種植面積為1000萬公頃，至1991年卻降到820萬公頃，總產量只有1370萬噸（FAO統計資料），人均僅1.14公斤，相距甚遠。其他豆類作物的栽培面積也有所下降，這種情況不利於農業持續發展。
豆類作物具強抗逆、耐瘠薄的特性，不少種類可適應在西部地區氣候和土壤條件下生長。為此，建議在西部農業生產中，要強調擴大豆類作物的種植面積，以利於提高人們的營養水平和經濟收入。
此外，不少豆科植物，如紫雲英可作為綠肥，是優質有機肥，與適量化肥配合使用，可充分發揮化肥肥效，防止流失和污染環境。
豆科牧草是優質飼料
山坡上種牧草可防止水土流失
豆科牧草富含蛋白質、礦物質和維生素，是優質飼料。我國有草地面積約60億畝，居世界第二位，佔國土總面積的40%，相當耕地面積的3.7倍，主要分佈在西部地區。但我國畜牧業產值僅約佔農業總產值的20%，其中草地牧業在牧業產值中還不到1/3。而世界上草原面積大的國家，如澳大利亞、美國和加拿大等國，牧業產值佔農業總產值約50%，新西蘭高達70-80%，草地牧業在總牧業中佔絕大比例。我國與之相比，差距甚大。造成這種差距的原因，不是由於我國草地未被利用，實際上我國已被利用的草地達40億畝，由於缺乏科學管理，人工草場僅佔可利用草場的2%，加之無限制的開墾種糧和過度放牧，使草場破壞，嚴重退化、沙化，產值很低。值此西部大開發之際，防止草場退化，應是當務之急。可在原有草地中混播或單播豆科牧草。紫花苜蓿被譽為「牧草皇后」，它的主根可深入土壤7-9米或更深，能從深處吸收水分和礦質營養，如接種適合的根瘤菌，每個生長季節每公頃可固定空氣中的氮素150-200公斤或更多。沙打旺(斜莖黃芪)也很適宜於西部生長。紫花苜蓿和沙打旺形成的優良草場，不但為發展畜牧業提供優質飼料，而且可更多保蓄水份，防止水土流失。在西部的山坡地上種植豆科牧草應是最佳選擇。
有些豆科樹是優質木材和化工原料
在我國西南部熱帶、亞熱帶地區，有不少豆科樹質地堅硬，是很好的用材林木。還有不少豆科樹產生有價值的化合物，如丹寧、染料、樹脂和樹膠等。在山地種樹時，可混種這類豆科樹，除有直接經濟收入外，因其固氮可促進其他林木生長，加速成林。此外，有些豆科藤、樹是很美的觀賞植物，可供美化園林。
豆科植物是防砂固砂的先鋒
駱駝刺、錦雞兒、甘草和黃芪等豆科植物有很深的主根，抗逆性強，在新疆地區的戈壁和沙漠中常見，可利用它們作為改造沙漠的先鋒植物。甘草和黃芪的根也是重要的藥材。
新區種植豆科植物需要接種相匹配的根瘤菌
豆科植物與根瘤菌共生有較強的專一性，即每種植物只與其相匹配的根瘤菌共生。在一個地區，如果從未種植過，或5年以上沒有種過某種豆科植物，則土壤中很難有與該種豆科植物相匹配的根瘤菌，因此在該種豆科植物的根部也不會形成根瘤，沒有根瘤的豆科植物是不會固氮的。新區種豆必須接種與之相匹配的根瘤菌，才會顯出豆科植物固氮生長的優勢, 這在國際上是早已公認的事實。我國在二十世紀60-70年代在新區種植大豆、花生、和紫雲英綠肥時，接種過與之相匹配的根瘤菌劑，獲得了顯著增產效果。西部新區較多，種植豆科植物，接種根瘤菌，並施少量磷肥，將肯定獲得更大效果。
我國豆科植物根瘤菌資源豐富
並已獲廣泛分離與研究
中國農業大學（原北京農業大學）生物固氮研究室20多年來從事我國豆科植物根瘤菌資源和分類研究，已對全國27省（區）的豆科植物結瘤情況進行了全面調查研究，並從根瘤中分離出與之共生的根瘤菌4000多株，是目前國際上菌株數量最大、寄主最多樣的根瘤菌庫。並對其中1000 多株菌進行了性狀分析和分類研究，發表過兩個新屬，7個新種，並發現了一批抗逆性強（耐酸、耐鹼、耐鹽、耐高溫或低溫）的寶貴種質資源，可供西部地區選用。
具體建議
在西部大開發總體規劃中列入擴大豆科植物種植計畫和與之相匹配的根瘤菌的接種措施。
將中國農大現有的根瘤菌庫建成國家級菌庫，配備專業技求術人員維護、保管菌株，並附根瘤菌分類與鑑定職能。在西北和西南地區分別建立實驗研究和菌劑生產基地，著重研究根瘤菌與生態環境和宿主植物的最佳匹配，並生產高質量的菌劑，進行實驗示範。推廣應用時，配合種子公司，將豆科植物種子以菌劑丸衣化，丸衣中還可加入其他有效製劑，進行人工或飛機播種。
基地建設先由國家投資，建成後可逐步轉變為企業管理。
建議人： 陳文新 教授 中國農業大學
李季倫 教授，中科院院士
華中農業大學 李阜棣 教授
陳華癸 教授，中科院院士
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