据联合国粮农组织报道,1969 ~ 1971年与1983年世界各地的大豆产量列入表1中。西半球和亚洲是大豆主要产区,非洲和大洋洲也有一定的产量,在过去的15年中,北美洲的产量略有增加,而南美洲,尤其是巴西和阿根廷增加了许多倍。与此同时,亚洲的大豆产量反而降低了,更令人不解的是作为栽培大豆原产地的中国却大幅度下降。而其他亚洲国家产量则有所增长,最引人注目的是印度,其栽培面积从4千公顷增加到75万公顷,而产量从2千公吨增加到73万公吨。
近年来,发展中国家产量的增加在一定程度上是由于各国政府和国际机构为了在人民群众中宣传大豆蛋白质在提高营养中的价值而提供援助的结果。在印度、斯里兰卡和秘鲁,多种豆类食品业已开发利用,示范计划业已实施。这些努力已收到明显成效。现阶段世界市场上大豆的供求大体上是平衡的。美国国际开发机构(USAID)在加强大豆产品利用和降低生产成本方面发挥了作用。
大豆生产的发展和利用的增长势头能否持续?显然,它不仅取决于市场、经济、社会和其它各种非农业因素,而且还取决于生产技术的提高。
对生产力的各种限制因素将会影响未来的大豆生产。这些限制因素包括:适应性不良的品种、病害、种子品质、杂草、虫害、肥料和营养失调、土壤侵蚀以及机械化程度等。
一、育种和遗传
大豆生产的发展速度在很大程度上取决于良种的推广。由于推广良种,在西半球,大豆生产已基本上克服了倒伏、裂荚性和其它不良生长习性等问题。现代品种所具有的抗性足以克服病害所造成的灾难性的损失。然而,抗性有地区性、在其它地方甚至认为具有抗性的品种,在新的环境下也可能引起倒伏、裂荚和罹病。这便成了良种作为技术引进时的限制因素。
在过去的15年中,美国对大豆育种和遗传的研究已大大加强。1970年美国国会为了给新品种选育者以鼓励,制定了作物品种保护法,这推动了许多专业性良种推广机构的建立。估计在私人企业中供职的大豆育种家有60 ~ 75名,在大学和政府部门中从事大豆育种和遗传研究的科学家约有70名,专门从事良种推广工作的仅有20名。1970年以前,从事大豆育种的科学家不过12人。当时大多数科技人员在美国农业部供职,只有少数在大学从事研究工作。表2列出了人员发展情况。
私人资助大豆育种,效果显著。伊里诺斯州的大豆生产约占全美国的18%,该州私人育成品种的推广面积已超过栽培面积的一半,可以预期,要不了几年,其栽培面积会从现在的75%增加到90%。随着美国农业部的工作重点从品种推广转向基础研究,这一趋势将得到进一步加强。最近/I年中可供农民选用的一批特殊熟期的品种数目已从5 ~ 6个猛增到几百个。
国家的或私人企业的大豆育种家的目的都在于培育高产品种。通过抗病育种、抗裂荚育种或抗倒伏育种,已经达到了较高的产量水平。就是说,抗病性、抗裂荚性和抗倒性都是很容易识别和鉴定的。但要解释许多具有密切亲缘关系的品种例如“林肯(Lincoln)”——“克拉克(Clark)”——“韦恩(Wayne)”——“威廉士(Williams)”的后裔改良的生理机制,目前还知之尚少。所谓“产量基因”(yield genes)仍难以捉摸。
大豆产区大多数位于温带,然而、巴西在南纬23°以北地区约有两百万公顷的面积,并有继续向赤道地区推进的趋势。育种家必需考虑热带地区对大豆品种的特殊要求:对非洲而言,一概要求多生根瘤和抗红叶斑病的品种;在东南亚,需要耐大豆锈病的品种。控制开花期和株高也十分重要。在热带地区通常根据海拔、雨量分布或一年两熟的有利时机来确定播种期,适应于温带地区的品种在热带地区种植,由于短日照影响,开花期明显提早。随着适应性较好的品种的利用,热带地区的产量还可以提高。
大多数新品种是用纯系杂交育成的,而这些纯系亲本又来自从前的杂交组合。由于迄今未知的危害导致遗传基础狭窄造成品种衰退。
要想保持遗传多样性的最好方法是坚持多搜集品种。美国农业部搜集的大豆种质约有1万份。每一份都对农艺性状、油分和蛋白质百分率以及对几种主要病害的抗性作了描述。亚洲植物研究开发中心(AVRDC)搜集的种质资源已超过1万份。
在国际植物遗传资源委员会(IBPGR)提出的一份计划中,G. A. 捷维克(G. A. Juvik)等整理了来自40多个国家的70多份大豆种质样品。有些样品曾经处于不利保存种子寿命的条件下。注册入库的中国样品只有11份。到目前为止,中国同其他国家交换种质很少,可望将来会有较多的交流。样品的分散保存和重复保存可以减少种质资源丢失的危险。
J. 希林格(J. Schillinger)指出,为了明确新基因的作用,利用外来种质需经长期测试。外来基因型在许多抗倒伏、抗病育种计划中得到了应用。
抗虫性的研究不像抗病性研究那么重视,并且还没有证实抗虫性可以作为一个强有力的防治措施。可是,有迹象表明,品种的抗虫性可以用来抵御害虫的危害。J. S. 范 · 杜(J. S. Van Duyn)等报道,大豆对墨西哥瓢虫具有抗性。最近已观察到大豆品种对几种害虫具有耐性和抗性的迹象。
大豆品种的含油量、蛋白质含量和品质(即营养成分)、食味以及其它因素的改良,都会影响大豆的食用价值。育种家对品质改良不如对提高产量来得重视。农产品加工业者还未找到适合于食品加工的特殊品质的大豆品种,因此,农民所能接受的价格也不能反映这种品质。大量的遗传学、化学、营养学方面的研究表明,许多品质性状是可以通过遗传改良来提高的,但是,要想通过单一的改良就能提高豆油的稳定性——消除或大大降低豆油中亚麻油酸的含量——目前单靠遗传学方法似乎还做不到。在未作氢化处理或其它处理的情况下,要使豆油达到足够的稳定性,亚麻油酸的含量必须在2%或2%以下。尽管偶有一些报道,但现有品种中亚麻油酸含量低于4%的品种尚未见有。
二、大豆病害
在美国、中国、日本和朝鲜,大豆孢囊线虫病是一大灾害,产量损失可高达90%。人们已分离出五个小种,但也观察到其它一些新小种的迹象。虽然抗性涉及许多复杂的基因,但是,在北美洲抗各种孢囊线虫病种的一些大豆品种已有利用。采用包括非寄主作物、感病的和抗病的大豆品种在内的2 ~ 5年的轮作,能大大减轻由线虫病造成的产量损失。
在某些地区其它种类的线虫病也有发生。如根结线虫病、根腐线虫病、柳叶状线虫病、螫针状线虫病和肾形线虫病。
在亚洲和澳大利亚,大豆锈病广为流行,特别是在热带和亚热带地区更具有毁灭性。现已鉴定出4个锈病小种。据报道,在亚洲植物研究开发中心(AVRDC)的种质资源中有三个抗源。抗病品种虽尚未育成,但抗锈育种计划在亚洲植物研究开发中心正在进行。在中国和泰国以及巴西的两处地方也在开展抗锈育种。
红叶斑病是非洲南部,特别是赞比亚和津巴布韦高原地区的一种新病害,1957年埃塞俄比亚首先作了报道。此病在喀麦隆、马拉维、乌干达和扎伊尔也有发生。根据大约900份种质筛选的结果,全部表现感病,但是抗性研究仍在继续,正在采用化学的和非化学的测试手段寻找抗源。目前对此病还提不出有效的防治方法。
在某些地方,其它一些病害可能很严重,但一般说来,对整个大豆生产并不构成严重威胁。在最近开始推广大豆的国家,随着生产的发展和土地长期种植大豆,其它病害和线虫病的问题都可能发生。
三、籽粒品质
籽粒品质差的主要原因是由于异茎点菌属病原的侵染。病粒可能失去光泽,种皮裂开和油质变劣,食味差。高温和高湿有利于异茎点菌属病菌的繁殖为害。与土壤和作物残株相比较,病粒是次要的侵染源。
种子质量也受大豆紫斑病的影响。这种病菌引起籽粒产生紫色斑和叶枯病、种皮变色并开裂。用病粒播种会引起缺株。
在温暖、潮湿的条件下,种子贮藏是个问题。大豆种子寿命短,但若贮藏在10℃以下和相对湿度60%以下,可以延长种子寿命好几年。改进贮藏方法,效果很好。最近S. H. West等报道,用聚偏二氯乙烯薄膜包装种子,可以防潮,抑制真菌生长,并能促进种子后熟,减少发芽力的丧失。据D. M. 纳克(D. M,Naik)报道,在南美洲的大多数国家以及在马拉维、坦桑尼亚、赞比亚和津巴布韦,大豆种子繁殖的管理和标准化业已确立。赞比亚和津巴布韦要求达到纯度98%,发芽率70 ~ 75%的标准。纳克还报道,非洲南部的其它一些国家制定了“大豆种源不足的管理办法”。
四、杂草
不论是完全依靠除草剂和机械化除草的发达国家,还是主要依靠人工除草的发展中国家,防治杂草的费用都是生产成本中的一项主要支出。
虽然用于大豆的除草剂在市场上不可能应有尽有,但是在阿根廷、巴西和美国登记注册的不下25 ~ 45种。美国93多的大豆面积施用除草剂。由于美国大豆生产面积为世界之冠,所以公司对新除草剂在其它国家推销之前,通常必须先在美国寻求市场。
研究和推广的费用不断增加,为市场生产一种新型除草剂估计耗资两千万美元,赚回这笔费用需要许多年,可能比专利期限更长一些。高成本已经使一些公司放弃农药的研制,有些甚至被并吞。这种状况长此下去会使将来投放市场的除草剂越来越少。
由于某种除草剂对不同作物安全使用范围的扩大,品种对除草剂的忍受能力会改变将来防治杂草的施药方式。据最近公布的专利文献报道,这种可能性在增加,因为aroA基因对镇草灵(glyphosphate)有耐药性。该基因的商业商标是“Glypho Tol”这个基因已经引入大豆和其它作物中。
五、虫害
害虫对大豆田的危害有时是灾难性的,在生长季节长的地区尤其如此。这些地区,为了使大豆稳产,需要使用杀虫剂。M. 科干(Marcus Kogan)及其国际大豆计划组织(INTSOY)的同事们已从各方面资料鉴定出700多种大豆田内的草食性昆虫,虽然其中不少昆虫的实际为害情况还不清楚。科干指出,昆虫侵害庄稼的为害程度与害虫群体大小、为害部位以及为害时作物所处的发育时期都有关系。
美国大豆田间害虫造成的损失约有98多是由14种害虫所引起的。棉铃虫为害最大,据科干提供的资料,它所造成的损失约占全部虫害损失的18%。从类型上看,鳞翅目食叶昆虫是最重要的害虫,其综合为害损失约占全部虫害的40%。
鉴于大豆产区生态条件复杂,昆虫群体因时因地而变化,科干根据害虫为害情况,将美国大豆生产划分为三大产区:(1)受害最重的南部地区,包括墨西哥湾沿岸、南大西洋沿岸和密西西比河下游平原三个产区;(2)受害稍轻的地区,包括密西西比河中西部和中部平原地区;(3)为害最轻的中西部的北部地区。
由于受害地段近旁植株增加了生长量,因而对作物产量有补偿作用,致使受害的数量估计难以进行。然而,虫害对作物的产量和质量能造成严重损失则是肯定无疑的。
昆虫作为病原体的媒介也十分重要。但是要对少数几种害虫造成的损失作出估价,由于不止一种害虫同时为害,甚至由于病害、杂草、气候条件和当时作物所处的发育时期等各种因素的相互影响,情况复杂而无法进行。
巴西的主要害虫是黎豆毛虫和椿象综合为害。巴西大面积采用病毒剂进行生物防治,防治面积正在扩大。在虫害严重的田块用病毒防治的产量可高达3900公斤/公顷,而与之相比较的对照试验田则不足1000公斤/公顷。
墨西哥豆瓢虫是美国印地安纳州、俄亥俄州、肯塔基州和中大西洋沿岸各州的重要大豆害虫。采用酸浆瓢虫姬小蜂进行生物防治的研究业已取得进展。酸浆瓢虫姬小蜂的接种分离物可能对墨西哥豆瓢虫有防治作用,但是操作麻烦,不适宜大面积使用。
苜蓿角蝉环食大豆植株基部。虽然从邻近未受害的植株可以得到一些产量补偿,但是大多数受害植株将逐步枯死,几乎收不到什么产量。大多数有苜蓿角蝉为害的各州提出,如果播种行每公尺残留株数小于12 ~ 18株,就应施药防治。
1976年美国杀虫剂用量(有效成分)超过75%的地区有东南部的亚拉巴马、佐治亚、佛罗里达三个州和南卡罗来纳州。其次用药量最多的是北卡罗来纳、弗吉尼亚和马里兰等大西洋沿岸各州。其它大豆产区,杀虫剂用量则少得多。杀虫剂应用的趋势是把它作为害虫综合防治(IPM)的组成部分之一来利用的,一般与栽培技术、种植抗虫品种、和生物防治配合使用。为了把害虫的危害减至最低限度,害虫综合防治计划业已有发展,并在世界许多地方推广应用。
六、肥料
大豆素有对肥料不敏感的说法,但这是不恰当的。在缺肥的大豆田里,追施肥料,就会出现生机。普杜大学(Purdue university)的长期研究表明,大豆对磷、钾肥的反应与谷类作物相似。磷钾肥或其它必需的肥料不足,包括不给偏酸性的土壤施石灰,都将会限制其生产潜力的发挥。大豆对肥料不敏感的说法主要是指对缺氮肥的反应。在有共生生物固氮(BNF)的情况下,大豆对追施氮肥反应不敏感。人们作过许多旨在促进生物固氮的研究,目标之一是当大豆需要补充氮肥时,仍能维持生物固氮作用。
七、土壤侵蚀
土壤侵蚀及其危害与世界土壤资源持久的生产力关系极大。对大豆而言尤其如此。因为大豆有一个加速土壤侵蚀的名声,同时也因为在许多国家里大豆种植在“侵蚀速度惊人”的土壤上。
在南美洲,降雨造成的侵蚀是严重的,而且面积正在扩大。在10%的斜坡上种植大豆是常见的,通常又不采取防止侵蚀的措施。虽然在某些地区逐步采取包括免耕法在内的一些措施,但是、实际上保护耕地的办法几乎还未实行。土壤侵蚀是爪哇的一大问题,那里是世界人口最稠密的地区。发展大豆生产很可能就在容易发生土壤侵蚀的旱地上进行。
严重的地表泾流和土壤侵蚀是非洲大豆低产的原因之一。人们认为最适宜种大豆的土地特别容易受到土壤侵蚀的为害。然而,随着种植密度加大和加强管理,人们又会认为大豆是一种保护土壤的作物。
在美国,大豆生产的增加和草田轮作的减少带来的一个威胁是北方土壤侵蚀严重,但对南方的影响较小。包括最大的大豆产区在内的粮食产区的土壤侵蚀总面积,在最近40年中约增加了70%。1983年的资料表明,采取保护性耕作方法的面积约占北方大豆主要产区耕地面积的38%。少耕法可能有加重杂草和虫害的问题,因而增加了防治害虫的开支。然而,节省下来的耕作费用将抵消防治杂草和虫害支出的费用的一部或全部。
种过大豆的田,留下的残茬很少。从前从收获到后熟作物出苗以前的一段时间,土地裸露,易受侵蚀之害。人们本来可以不在较易受侵蚀的土壤上种大豆和其它一些作物,但是,特别是人口稠密的国家,考虑到这种制约因素,为了得到粮食,也就不得不在土壤侵蚀风险很大的土地上从事大豆生产了。
综上所述,大豆在世界许多地方都能取得好收成。某些生产性障碍不一定成为大豆生产效率和用途的主要限制因素,而大豆是否能以其重要性而持续发展,则取决于市场、经济、社会和其它种种非生产因素。
[Outlook on Agriculture,1986年第2期]