夏威夷毛棉全面調查研究范文

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棉屬迄今發(fā)現(xiàn)了52個種（含一個尚未定名的新種），包括5個四倍體種，除陸地棉和海島棉外，其余3個是野生種。毛棉（GossypiumtomentosumNuttallexSeemann）是3個四倍體野生種之一，僅分布在美國的夏威夷州，所以曾經譯為“夏威夷棉”［1］。2011年8月下旬至9月初，我們4人在國家“948”等項目的資助下，赴美國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

由于是首次到國外野外進行植物資源考察，所以事先與夏威夷農業(yè)研究中心（HawaiiAgricul－tureResearchCenter）的有關專家取得聯(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，然后開展野外實地考察。到達夏威夷后，首先與該農業(yè)研究中心的幾位專家座談交流，到Bishop博物館（Bishopmuseum）查看標本，然后確定路線進行實地考察。植物分子生物學家Wing－liWang博士協(xié)助安排了我們在夏威夷農業(yè)研究中心的活動。農學家RobertOsgood博士簡要介紹了毛棉形態(tài)特征及其在夏威夷的大概分布情況，但具體地點等信息不太多（Osgood博士已經退休，而且以前并非專門研究棉花）。Bishop博物館保存的毛棉標本并不多，但可能已經是世界上有關毛棉最完備的了。夏威夷州有120余個大大小小的島嶼，主要的有8個島（稱作主島，Majorislands）。從標本采集地來看，8個主島中除了最大、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，形狀類似一個從東西方向逆時針旋轉30余度的長菱形海島，東（偏北）和西（偏南）兩條海岸為長邊。火奴魯魯位于該島南部，緊鄰珍珠港，也是上述農業(yè)研究中心和標本館所在地。由于沒有去其它主島考察的預算，所以，我們僅在瓦胡島設計了3條野外實地考察的線路。我們估計，毛棉原產地主要是在海邊與山坡結合處，所以，野外考察路線的設計以海邊為主。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外，3條路線約相當于全島海岸線長度的80％。我們租用一輛越野車，聘請了一名華裔向導，一天完成一條線路的勘察。

2主要收獲

2．1夏威夷州棉花資源概況

Bishop博物館有棉屬標本共計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．）和達爾文氏棉（G．darwiniiWatt．）等棉種的標本（表1）。在沒有毛棉的大島和可愛島采集到了海島棉和達爾文氏棉標本。毛棉在瓦胡島最多，標本的一半來自這個島；其次是在拉奈島（Lanai）。從毛棉標本采集時代來看（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世紀開始，采集樣本的時間接近連續(xù)，但最多的是在20世紀初到30年代，標本量接近總數(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看來與戰(zhàn)爭和美國經濟發(fā)展是緊密相關的。

2．2找到野外自然居群并采集到種子

我們在瓦胡島的海岸邊找到了6個自然居群的毛棉，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個較大的居群在西海岸，均分布在長約500m、寬約100m的狹長地帶，各有100多個單株（表3，01和03號樣品）。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）。我們在瓦胡島東南的鉆石山國家公園邊觀察一株毛棉（表3，08號樣品）時，遇到一位中國吉林留學日本的女士，她說要去另外一個主島———茂宜島（Maui）旅游。我們就請她關注那里的毛棉。后來我們得知，她在茂宜島看到了毛棉，集中種植在一個農場，分別來源于7個地點（與在該島標本數(shù)相符，表1），其中只有6個地點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海濱山坡地，西邊的非常干燥，東邊的濕潤，因此，分布于兩邊的毛棉的生態(tài)環(huán)境及其長勢差異明顯。西部的毛棉多數(shù)分布在向西的山坡下半坡（離海邊100～300m），生長在高約50cm或稍高的茅草中。當時茅草已經枯黃，所有毛棉單株均呈現(xiàn)成熟的狀態(tài)：開花已到上部，所剩無幾；大多數(shù)蒴果已經開裂；種毛（短纖維或短絨）顏色自淡黃至棕黃色（裂果時間越久，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個自然居群有分散的單株100個以上（表3，樣品號為01和03）。西部還發(fā)現(xiàn)2個較小的居群（表3，樣品號為04和05），其中1個居群只有1株，另外1個居群只發(fā)現(xiàn)2株。04和05號2個居群的共性環(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個居群（表3，樣品號為08和09）分別有2個單株（08號樣品）和10余個單株（09號樣品），單株旁邊雜草不多，更像人工引種，或是被人工“關照”過的自然居群；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，單株生長較旺盛，株冠直徑超過3m；開花很多，有的蒴果也很多；種毛較長，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。一個重要的形態(tài)特點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個居群應該是原始的自然群體。而東邊看到的2個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；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)境來看，非常惡劣。當時非常干燥，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，粉蚧為害嚴重。在海邊的2個居群，小氣候更顯干燥；而且受海風吹拂，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，因為都在西海岸交通要道的路邊，還有發(fā)電廠、燃氣管道、高壓輸電線、道路邊的排水溝渠等人為設施。這些人為活動更加惡化了毛棉的生存環(huán)境。從標本館獲知，在西海岸應該有更多的地點存在毛棉，但是我們沒有找到，這些毛棉可能已經成為“歷史”了。另外，據(jù)Bishop標本館信息，夏威夷州原有毛棉分布的7個主島中，可愛島（Kauai）已經找不到毛棉。

2．5關于毛棉的潛在利用價值

從上述生存環(huán)境可以推測，毛棉應該在對干旱、鹽堿、干熱風等逆境反應上有潛在的利用價值。毛棉蒴果剛開裂時，種毛（短纖維）呈淺黃色，時間一長，逐漸變成深黃色甚至是棕色了，這一點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，但都是露天日曬時間越長顏色越淡，乃至全部消失。所以，毛棉的種毛顏色對于彩色棉育種有其特殊的價值。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，并堅持了一個世紀，但從未實現(xiàn)商業(yè)化［2］。實際上，美國南卡羅來納州PeeDee農業(yè)試驗站已經將毛棉的無蜜腺等性狀轉育到陸地棉品種中［3］。

3體會、問題與建議

這是我們第一次在國外進行野外考察，一開始對能否找到野外自然群體，能否進而采集到種子樣品都沒有十足的把握。現(xiàn)在看來不是很難，成功的最關鍵點是有當?shù)厝说膸椭＿@一體會使我們對以后拓展境外的野生棉種實地考察有了信心。發(fā)現(xiàn)的明顯問題是毛棉的自然居群面臨滅絕。夏威夷州是美國較為發(fā)達的地區(qū)之一，現(xiàn)代化建設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個四倍體野生棉種：黃褐棉（G．mustelinumMiersexWatt）和達爾文氏棉。這2個棉種都是“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，自然條件不會比夏威夷群島好；巴西是經濟發(fā)展最快的第三世界國家之一，現(xiàn)代化的進程很快。所以，黃褐棉和達爾文氏棉的自然生長狀態(tài)同樣堪憂。棉花非我國起源，基礎材料尤其是原始資源都是“泊來品”。我國在海南島建有國家野生棉種質圃，保存一些棉花的原始材料［4］，但遠遠不夠。特別是四倍體野生棉，易于與陸地棉雜交，轉育利用其優(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。進一步工作的基本步驟是：先完善對夏威夷群島毛棉的全面考察與收集，然后到巴西進行黃褐棉的狀況調查和資源收集，最后進軍加拉帕戈斯群島。技術上，展開工作的關鍵點是找到合適的野外考察向導。區(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以上的棉花主產區(qū)的純費率均在以中位數(shù)表示的平均水平之上，100％保障水平下純費率最高的阿克蘇達4．0879％。目前新疆棉花種植保險采用統(tǒng)一費率的模式，這可能引發(fā)種植風險高的棉農踴躍參保而種植風險低的棉農退保或不參保，導致保險公司經營風險驟增、保險保障作用弱化。因此，根據(jù)以上研究結論，建議新疆根據(jù)種植風險重新厘定棉花主產區(qū)保險費率，從而有效分散棉花生產風險，穩(wěn)定棉花種植面積，確保國家棉花生產安全。