夏威夷毛棉全面調(diào)查研究范文
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棉屬迄今發(fā)現(xiàn)了52個(gè)種（含一個(gè)尚未定名的新種），包括5個(gè)四倍體種，除陸地棉和海島棉外，其余3個(gè)是野生種。毛棉（GossypiumtomentosumNuttallexSeemann）是3個(gè)四倍體野生種之一，僅分布在美國(guó)的夏威夷州，所以曾經(jīng)譯為“夏威夷棉”［1］。2011年8月下旬至9月初，我們4人在國(guó)家“948”等項(xiàng)目的資助下，赴美國(guó)夏威夷州專門考察毛棉的情況，找到野外的毛棉居群并采集了種子樣品。
1考察方式及路線圖
由于是首次到國(guó)外野外進(jìn)行植物資源考察，所以事先與夏威夷農(nóng)業(yè)研究中心（HawaiiAgricul－tureResearchCenter）的有關(guān)專家取得聯(lián)系，便于開展工作。考察工作的基本思路是：先了解毛棉分布情況，然后開展野外實(shí)地考察。到達(dá)夏威夷后，首先與該農(nóng)業(yè)研究中心的幾位專家座談交流，到Bishop博物館（Bishopmuseum）查看標(biāo)本，然后確定路線進(jìn)行實(shí)地考察。植物分子生物學(xué)家Wing－liWang博士協(xié)助安排了我們?cè)谙耐霓r(nóng)業(yè)研究中心的活動(dòng)。農(nóng)學(xué)家RobertOsgood博士簡(jiǎn)要介紹了毛棉形態(tài)特征及其在夏威夷的大概分布情況，但具體地點(diǎn)等信息不太多（Osgood博士已經(jīng)退休，而且以前并非專門研究棉花）。Bishop博物館保存的毛棉標(biāo)本并不多，但可能已經(jīng)是世界上有關(guān)毛棉最完備的了。夏威夷州有120余個(gè)大大小小的島嶼，主要的有8個(gè)島（稱作主島，Majorislands）。從標(biāo)本采集地來(lái)看，8個(gè)主島中除了最大、最年輕的夏威夷大島（又名大島，Thebigisland）和可愛島（Kauai）沒有發(fā)現(xiàn)毛棉外，其余6個(gè)主島都有毛棉，其中瓦胡島（Oahu）最多（表1）。瓦胡島是夏威夷州州府火奴魯魯（Honolulu，又名檀香山）所在地，形狀類似一個(gè)從東西方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30余度的長(zhǎng)菱形海島，東（偏北）和西（偏南）兩條海岸為長(zhǎng)邊。火奴魯魯位于該島南部，緊鄰珍珠港，也是上述農(nóng)業(yè)研究中心和標(biāo)本館所在地。由于沒有去其它主島考察的預(yù)算，所以，我們僅在瓦胡島設(shè)計(jì)了3條野外實(shí)地考察的線路。我們估計(jì)，毛棉原產(chǎn)地主要是在海邊與山坡結(jié)合處，所以，野外考察路線的設(shè)計(jì)以海邊為主。這3條路線均是從火奴魯魯出發(fā)，沿著海邊依次：（1）自南（西南）向西，（2）自南（東南）向東，（3）直接向東北（北邊）。除了西北（小部分）、西北角及其向南一點(diǎn)外，3條路線約相當(dāng)于全島海岸線長(zhǎng)度的80％。我們租用一輛越野車，聘請(qǐng)了一名華裔向?qū)В惶焱瓿梢粭l線路的勘察。
2主要收獲
2．1夏威夷州棉花資源概況
Bishop博物館有棉屬標(biāo)本共計(jì)151件，其中毛棉最多（106件，占70％），其次是海島棉（G．bar－badenseL．）37份，有少量的陸地棉（G．hirsutumL．）和達(dá)爾文氏棉（G．darwiniiWatt．）等棉種的標(biāo)本（表1）。在沒有毛棉的大島和可愛島采集到了海島棉和達(dá)爾文氏棉標(biāo)本。毛棉在瓦胡島最多，標(biāo)本的一半來(lái)自這個(gè)島；其次是在拉奈島（Lanai）。從毛棉標(biāo)本采集時(shí)代來(lái)看（表2），最早是1864年，最新的是2006年，但樣本量都很少（僅2份或1份）。20世紀(jì)開始，采集樣本的時(shí)間接近連續(xù)，但最多的是在20世紀(jì)初到30年代，標(biāo)本量接近總數(shù)的一半；而40年代僅有一年采集了3份樣本，90年代到現(xiàn)在又很少。毛棉樣本的采集活動(dòng)看來(lái)與戰(zhàn)爭(zhēng)和美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是緊密相關(guān)的。
2．2找到野外自然居群并采集到種子
我們?cè)谕吆鷯u的海岸邊找到了6個(gè)自然居群的毛棉，其中4份是在西海岸，2份在東海岸，都采集到了種子。其中2個(gè)較大的居群在西海岸，均分布在長(zhǎng)約500m、寬約100m的狹長(zhǎng)地帶，各有100多個(gè)單株（表3，01和03號(hào)樣品）。此外，采集到陸地棉種子1份、海島棉種子4份，棉屬近緣植物楊葉桐棉（Thespesiapopulnea）3份（表3）。楊葉桐棉在瓦胡島分布較廣泛，火奴魯魯市區(qū)就作為綠化和觀賞植物種植。在西、東、北等三面的海邊也很多，植株非常高大（株高和樹冠直徑分別在6m和4m以上）。我們?cè)谕吆鷯u東南的鉆石山國(guó)家公園邊觀察一株毛棉（表3，08號(hào)樣品）時(shí)，遇到一位中國(guó)吉林留學(xué)日本的女士，她說(shuō)要去另外一個(gè)主島———茂宜島（Maui）旅游。我們就請(qǐng)她關(guān)注那里的毛棉。后來(lái)我們得知，她在茂宜島看到了毛棉，集中種植在一個(gè)農(nóng)場(chǎng)，分別來(lái)源于7個(gè)地點(diǎn)（與在該島標(biāo)本數(shù)相符，表1），其中只有6個(gè)地點(diǎn)的材料有成熟的蒴果，她也采集了樣品。
2．3毛棉自然居群及其生態(tài)環(huán)境
瓦胡島由分別位于西和東兩邊的兩條南北走向的山脈分開，四周海邊和島中軸線的海拔很低，西部、中軸線和東部的氣候差異很大。在有毛棉分布的西與東兩個(gè)海濱山坡地，西邊的非常干燥，東邊的濕潤(rùn)，因此，分布于兩邊的毛棉的生態(tài)環(huán)境及其長(zhǎng)勢(shì)差異明顯。西部的毛棉多數(shù)分布在向西的山坡下半坡（離海邊100～300m），生長(zhǎng)在高約50cm或稍高的茅草中。當(dāng)時(shí)茅草已經(jīng)枯黃，所有毛棉單株均呈現(xiàn)成熟的狀態(tài)：開花已到上部，所剩無(wú)幾；大多數(shù)蒴果已經(jīng)開裂；種毛（短纖維或短絨）顏色自淡黃至棕黃色（裂果時(shí)間越久，顏色越深），深黃色、棕黃色的偏多。在毛棉自然居群的后面（向上坡）有灌木林帶，或是巖石，2個(gè)自然居群有分散的單株100個(gè)以上（表3，樣品號(hào)為01和03）。西部還發(fā)現(xiàn)2個(gè)較小的居群（表3，樣品號(hào)為04和05），其中1個(gè)居群只有1株，另外1個(gè)居群只發(fā)現(xiàn)2株。04和05號(hào)2個(gè)居群的共性環(huán)境是：都在海邊，與海水只有十幾米或幾十米的距離，海拔高度在5m以下；周邊茅草已枯黃；土壤為黑色的巖土，或者附近就是黑色火山巖石；單株不太茂盛，甚至略顯干枯，也已成熟；單株蒴果不多，種子較小（不十分飽滿），種毛較短。在瓦胡島東海岸發(fā)現(xiàn)的2個(gè)居群（表3，樣品號(hào)為08和09）分別有2個(gè)單株（08號(hào)樣品）和10余個(gè)單株（09號(hào)樣品），單株旁邊雜草不多，更像人工引種，或是被人工“關(guān)照”過(guò)的自然居群；所在地也是在山坡的下半坡，但海拔比西海岸居群的高，坡向東或東偏南；所在土層較厚，黑色，較肥沃；氣候濕潤(rùn)，單株生長(zhǎng)較旺盛，株冠直徑超過(guò)3m；開花很多，有的蒴果也很多；種毛較長(zhǎng)，種子飽滿；較西邊的居群晚熟，多數(shù)單株處于開花盛期；葉片嫩綠色，花冠鮮艷奪目。一個(gè)重要的形態(tài)特點(diǎn)是葉片和苞葉上沒有蜜腺。
2．4毛棉自然居群瀕臨滅絕
瓦胡島西邊采集的4個(gè)居群應(yīng)該是原始的自然群體。而東邊看到的2個(gè)居群像是人工種植的，所有單株均在馬路（東海岸交通要道）邊，都在土壤較肥沃的地點(diǎn)；還有一些單株基部有石塊等圍住，或較整齊排在路邊。從西海岸居群的自然環(huán)境來(lái)看，非常惡劣。當(dāng)時(shí)非常干燥，雜草雖然很高但也已干枯。毛棉單株比較矮小，裂果似有“被催熟”跡象；而且，粉蚧為害嚴(yán)重。在海邊的2個(gè)居群，小氣候更顯干燥；而且受海風(fēng)吹拂，單株更矮小，“被催熟”現(xiàn)象更明顯。所有居群的環(huán)境都凸現(xiàn)了“現(xiàn)代化”的影響，因?yàn)槎荚谖骱０督煌ㄒ赖穆愤叄€有發(fā)電廠、燃?xì)夤艿馈⒏邏狠旊娋€、道路邊的排水溝渠等人為設(shè)施。這些人為活動(dòng)更加惡化了毛棉的生存環(huán)境。從標(biāo)本館獲知，在西海岸應(yīng)該有更多的地點(diǎn)存在毛棉，但是我們沒有找到，這些毛棉可能已經(jīng)成為“歷史”了。另外，據(jù)Bishop標(biāo)本館信息，夏威夷州原有毛棉分布的7個(gè)主島中，可愛島（Kauai）已經(jīng)找不到毛棉。
2．5關(guān)于毛棉的潛在利用價(jià)值
從上述生存環(huán)境可以推測(cè)，毛棉應(yīng)該在對(duì)干旱、鹽堿、干熱風(fēng)等逆境反應(yīng)上有潛在的利用價(jià)值。毛棉蒴果剛開裂時(shí)，種毛（短纖維）呈淺黃色，時(shí)間一長(zhǎng)，逐漸變成深黃色甚至是棕色了，這一點(diǎn)與目前彩色陸地棉品種恰好相反。后者的纖維顏色有棕與綠2種顏色，但都是露天日曬時(shí)間越長(zhǎng)顏色越淡，乃至全部消失。所以，毛棉的種毛顏色對(duì)于彩色棉育種有其特殊的價(jià)值。毛棉葉片和苞葉上沒有蜜腺，可以作為趨避棉鈴蟲等害蟲的一個(gè)有利性狀。毛棉葉片較厚，葉面茸毛很短但非常緊密，使得葉片呈白色或淺灰色，這特征也是被稱為“毛棉”的主要依據(jù)。在早期夏威夷州居民稱毛棉為“Mao”或“Ma′o”，發(fā)音雷同于漢語(yǔ)的毛，但取意是類似夏威夷一種鳥———夏威夷畫眉（Myadestesob－scurusJ．F．Gmelin；俗稱Hawaiianthrush）的毛色———綠，人們采取毛棉葉片做綠色的染料。有一個(gè)公司于1838年在夏威夷大島的凱盧阿市（Kai－lua）開始挖掘毛棉有利性狀的工作，并堅(jiān)持了一個(gè)世紀(jì)，但從未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化［2］。實(shí)際上，美國(guó)南卡羅來(lái)納州PeeDee農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站已經(jīng)將毛棉的無(wú)蜜腺等性狀轉(zhuǎn)育到陸地棉品種中［3］。
3體會(huì)、問題與建議
這是我們第一次在國(guó)外進(jìn)行野外考察，一開始對(duì)能否找到野外自然群體，能否進(jìn)而采集到種子樣品都沒有十足的把握。現(xiàn)在看來(lái)不是很難，成功的最關(guān)鍵點(diǎn)是有當(dāng)?shù)厝说膸椭＿@一體會(huì)使我們對(duì)以后拓展境外的野生棉種實(shí)地考察有了信心。發(fā)現(xiàn)的明顯問題是毛棉的自然居群面臨滅絕。夏威夷州是美國(guó)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，現(xiàn)代化建設(shè)在加速毛棉等自然材料的滅絕。從毛棉現(xiàn)狀就不難聯(lián)想到另外2個(gè)四倍體野生棉種：黃褐棉（G．mustelinumMiersexWatt）和達(dá)爾文氏棉。這2個(gè)棉種都是“單一地”分布的，前者只在巴西，后者只在加拉帕戈斯群島。加拉帕戈斯群島也是在太平洋里，處于赤道附近，自然條件不會(huì)比夏威夷群島好；巴西是經(jīng)濟(jì)發(fā)展最快的第三世界國(guó)家之一，現(xiàn)代化的進(jìn)程很快。所以，黃褐棉和達(dá)爾文氏棉的自然生長(zhǎng)狀態(tài)同樣堪憂。棉花非我國(guó)起源，基礎(chǔ)材料尤其是原始資源都是“泊來(lái)品”。我國(guó)在海南島建有國(guó)家野生棉種質(zhì)圃，保存一些棉花的原始材料［4］，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。特別是四倍體野生棉，易于與陸地棉雜交，轉(zhuǎn)育利用其優(yōu)良基因比其它野生棉更便利，所以全面收集這類資源很有必要。進(jìn)一步工作的基本步驟是：先完善對(duì)夏威夷群島毛棉的全面考察與收集，然后到巴西進(jìn)行黃褐棉的狀況調(diào)查和資源收集，最后進(jìn)軍加拉帕戈斯群島。技術(shù)上，展開工作的關(guān)鍵點(diǎn)是找到合適的野外考察向?qū)А^(qū)棉花種植效率較高，其次是喀什地區(qū)、巴州、昌吉州、塔城、博州、和田、吐魯番，有3／5以上的棉花主產(chǎn)區(qū)的純費(fèi)率均在以中位數(shù)表示的平均水平之上，100％保障水平下純費(fèi)率最高的阿克蘇達(dá)4．0879％。目前新疆棉花種植保險(xiǎn)采用統(tǒng)一費(fèi)率的模式，這可能引發(fā)種植風(fēng)險(xiǎn)高的棉農(nóng)踴躍參保而種植風(fēng)險(xiǎn)低的棉農(nóng)退保或不參保，導(dǎo)致保險(xiǎn)公司經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)驟增、保險(xiǎn)保障作用弱化。因此，根據(jù)以上研究結(jié)論，建議新疆根據(jù)種植風(fēng)險(xiǎn)重新厘定棉花主產(chǎn)區(qū)保險(xiǎn)費(fèi)率，從而有效分散棉花生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，穩(wěn)定棉花種植面積，確保國(guó)家棉花生產(chǎn)安全。