俄罗斯粮食和农业植物遗传资源概况

来源:现代农业科技    作者:    日期:2014/7/9 8:32:00    浏览量:    【打印本页】 【关闭

俄罗斯土地资源十分丰富,是世界上领土面积最大的国家。其横跨欧亚大陆,面积约1 700万km2,占世界总陆地面积的12.5%。广袤的土地和多样的气候为俄罗斯农业发展提供了重要的自然物质基础。俄罗斯农业用地约为7.1亿hm2,耕地面积占其总土地资源的8%,俄罗斯人均可用土地面积0.9 hm2。森林覆盖面积约为7.7亿hm2(全国覆盖率为69%),占世界森林覆盖面积的22%。俄罗斯农业主要是种植业和畜牧业。种植业包括种植谷类作物、豆类作物、饲草作物、蔬菜、瓜类作物、马铃薯、经济作物和各种多年生作物[1-4]。据俄国家统计局的初步统计,2008年所有类型农厂种植谷物面积约为4 720万hm2,向日葵约为620万hm2,甜菜约为80万hm2,马铃薯约为210万hm2,蔬菜约为60万hm2。
  1俄罗斯生物资源概况
  粮食生产是种植业的主要组成部分,其中谷物生产具有重要意义,其既可作为食物,也可作为饲料。谷物和豆类作物占俄罗斯播种面积的53%,其中2/3是春播作物,1/3是冬播作物。然而冬播作物对俄罗斯粮食生产总量具有很大的贡献,因为其产量是春播作物的2倍以上。
  在过去的十几年间,大麦种植面积快速增加且总产量持续增长,因此大麦仅次于小麦稳居第2位。在总产量方面,燕麦和黑麦居于第3位。玉米、粟类作物、荞麦、豆科作物和大米等谷物种植面积不大。经济作物中,长纤维亚麻和大麻是重要的特种经济作物。经济作物仅占总播种面积的5%,但是它们具有很高的商业价值且在农业生产中占有特殊份额。
  小麦是俄罗斯最重要的粮食作物,对国家粮食储备具有卓越的贡献。近年来,小麦产量总计约为俄粮食生产总量的1/2,且小麦种植面积超过了其他谷物和豆类作物种植面积的总和。冬小麦主要种植在俄罗斯北高加索地区,这些区域是克拉斯诺达尔区域和罗斯托夫省,中央黑土区和沿着伏尔加河右岸的区域。春小麦主要种植在伏尔加河流域、南乌拉尔区域、西西伯利亚和东西伯利亚南部、远东地区。
  在生产量方面,大麦是第二大谷类作物,占俄粮食生产总量的1/4。在俄罗斯,大麦主要作为基础饲料来生产混合饲料;作为粮食作物,主要用作啤酒酿造、脱皮大麦和压缩食品生产等。大麦种植从远东地区的沿海州到阿尔汉格尔斯克省和南方的高加索地区。春大麦在这个国家的所有经济区域都有种植,冬大麦主要集中在北高加索地区。
  黑麦是粮饲兼用的冬播作物,冬播黑麦是俄罗斯最重要的食用作物之一。这种有价值的粮食作物在俄罗斯总产量方面占居首位。黑麦具有良好的耐酸性、抗霜冻且起始生长需要低温,比冬小麦更耐干旱。黑麦主要种植在俄罗斯的非黑土带。
  燕麦首先作为饲料作物,以往燕麦被广泛用来喂马,后来随着马匹数量的减少和大麦种植面积的增加,燕麦的播种面积持续减少。燕麦的主要优势是耐酸性,一般种植在温暖气候的森林地带和贫瘠的砂壤上。除了非黑土区和森林—干草原地区,燕麦也种植在西伯利亚和远东地区。
  玉米是一种高产的谷类作物,在俄罗斯,玉米的丰产性仅次于水稻。玉米既可用作谷物生产,也可用作家畜的饲料。因此,玉米是一种有价值的作物。玉米播种更适合在俄罗斯的黑土区,种植面积不大,主要集中在北高加索地区。
  粟是一种低产量的作物,在俄罗斯没有广泛的分布。耐旱性是此类作物的主要优势,使其在这个国家的干旱地区分布。粟类作物主要种植在干草原地区和俄罗斯欧洲部分,主要的种植区位于伏尔加河区域和乌拉尔南部。
  荞麦是一种有价值的作物,通常产量较低。它对土壤水分的缺失和干热风十分敏感,但是它对酸性土壤具有良好的适应性。主要播种区位于俄罗斯欧洲部分的南部森林带和北部森林—干草原地区。通过蜜蜂授粉后荞麦的产量能显著的增加,然而对蜜蜂有毒害作用的最大的化工企业与主要的荞麦种植区在同一地区,造成了俄罗斯荞麦不合理的低产量。荞麦不耐干旱,需要充足的土壤水分,种植区从阿尔汉格尔斯克到北高加索地区和黑海区域,贯穿西伯利亚和远东地区。
  水稻是所有作物中最喜高温的作物。主要种植在北高加索库班河流域的冲击平原,阿斯特拉罕省的伏尔加河—阿赫图巴河的河滩等地区。
  向日葵是广泛分布的经济作物,对土壤很敏感,种植在结构良好的黑土上时产量高,比甜菜需水量低。葵花籽含油量高的重要决定条件是有充足的日照。向日葵占俄罗斯经济作物种植面积的1/2,主要集中在大草原和干草原地区,北高加索经济区是葵花籽的主要生产区(超过俄罗斯总产量的60%)。
  甜菜是种多用途的作物,既可作为食品,也可作为饲料。甜菜制糖过程中产生的大量废料被用来饲养牛和猪。俄罗斯的甜菜还不能自给自足,主要由于适合甜菜有效种植的农业气候区域有限。甜菜的种植需要大量的劳动力,因此甜菜仅在具有充足劳动力的区域种植。约有1/2甜菜来自于中央黑土区,约1/4的来自于北高加索地区。
  长纤维亚麻是俄罗斯种植的最古老的经济作物。与以前相比较,长纤维亚麻总面积已经减少了6倍,主要原因是亚麻主要生产区(森林地带的南部地区)农村人口急剧下降。长纤维亚麻在较低的温度条件下开始生长且营养期短,因此这种作物比其他经济作物能更进一步向俄罗斯北部延伸。亚麻主要种植区域位于非黑土带的南部。亚麻具有比较低的温度需求,俄罗斯许多经济区都可以生产,比如中心区(特维尔、科斯特罗马、斯摩棱斯克和雅罗斯拉夫尔省)、西北区(诺夫哥罗德和普斯科夫州省)、北部区(沃洛格达省)、伏尔加河—维亚特卡河(诺夫哥罗德和基洛夫)、乌拉尔(乌德穆尔特和彼尔姆省)和西西伯利亚(鄂木斯克、托木斯克和新西伯利亚省)等。
  马铃薯是俄罗斯的主食,被称为“第二面包”。除了作为食物外,马铃薯还被广泛地用作饲料。马铃薯的生物学特性使其占据了广阔的区域,90%的马铃薯种植在俄中央区。
  蔬菜和瓜类生产是俄罗斯种植业中最薄弱的部分,这个国家消费的大部分蔬菜是进口的。受俄罗斯欢迎的蔬菜种类主要有卷心菜、食用甜菜、胡萝卜、洋葱、黄瓜、番茄、西葫芦和茄子。
  豌豆主要种植在非黑土区;小扁豆种植在中央黑土区的北部地带;菜豆和黄豆种植在俄罗斯的南部地区。黄豆是喜湿植物,因此这种作物主要集中在远东地区的南部(沿海区域和哈巴罗夫斯克省南部)。
  芥末比较耐干旱,广泛种植在伏尔加河的下游区域,斯塔夫罗波尔省和乌拉尔的南部。
  以俄罗斯国家委员会为首制定了统一的物种多样性保护政策法规,进行俄罗斯育种成果的试验和保护。其中一个功能是维护受保护成果的国家登记和登记成果的批准应用。受保护成果登记薄列出了被专利保护的品种,有204个植物属和种。育种活动有优先权且主要由联邦预算提供资助。为满足国家对高质量作物栽培品种的需求,政府任命形成了4个相互关联的部门:即植物育种、品种试验、种子生产和种子与品种检查。国家登记的育种成果被批准应用的有超过5 000个品种和杂交种(包含500个以上的谷物品种)。抗锈病并且高产的春小麦品种有L-503、Samsar、L505、Omskaya 29、Omskaya 30;硬质小麦的冬播品种有Bezenchukskaya 182、Bezenchuksky Yantar、Zarnitsa Altaya、Krasnokutka 10、Lyud-mila;冬黑麦品种有Alfa、Valdai;春大麦品种有BIOS1、RAMOS、Suzdalets;豌豆品种有Nord、Orlovchanin 2、Orlus、Flagman 5、Flagman 7、Samarets。俄罗斯1/10的谷物生产集中在克拉斯诺达尔区域,其中小麦的主栽品种有Yuna(26%)、Soratnitsa(15%)、Nika Kubani(11%)、Skifyanka(9%)、Rufa、Leda(12%)。
  俄罗斯本土的植物群由超过500个野生作物近缘种组成。这些野生物种包括200种以上的饲料,约100种果树,约90种小浆果和相当数量的经济植物,70种以上的蔬菜,约20种谷类,20种坚果和12种细粮。寻找新的可利用植物种类使贫瘠土地转变成粮食生产区是增加作物产量的途径之一。根据获得有用信息的数量和实际应用程度,野生植物被分成3类:被利用的、有前景的和有潜力的。许多野生近缘种的数量已经大量减少,比如阿尔泰山和西伯利亚的鹿根、乌拉尔甘草、阿尔泰大黄、雪球荚蒾、沙棘、阿尔泰葱和各葱;远东地区的猕猴桃、五味子、葛根、山葡萄、心形核桃、三叶海棠、山杏、毛榛、刺悬钩子、山楂叶悬钩子、饭沼草莓、虾夷草莓;高加索地区的一些小檗属植物,虎耳草科酷栗属的植物,山梨、悬钩子属植物和山楂属物种、沙棘、山茱萸、越桔属等。种群数量的萎缩导致了种质不可逆转的侵蚀和有潜在价值遗传材料的损失。目前,植物遗传资源侵蚀渐增的趋势在俄罗斯是显而易见的。
  2原生境保存和非原生境保存状况
  俄罗斯植物群包括12 500种野生维管植物,超过2 200种苔藓植物,超过3 000种地衣。在栽培植物野生近缘种方面,俄罗斯是世界上处于领先地位的国家之一。仅在其欧洲部分就种植着237个物种,远东地区有148种,西伯利亚有250种。俄罗斯受保护区域主要类别有国家严格意义的自然保护区,包括生物圈、国家公园、自然公园、国家自然残遗种保护区、自然遗迹保护区和俄罗斯北部、西伯利亚和远东地区土著人管理的传统自然区。2007年,有101个国家严格意义的自然保护区和36个国家公园,占地面积分别为3 500万hm2和700万hm2。
  俄罗斯联邦国家科学中心——全俄瓦维洛夫作物科学研究所(VIR)是栽培作物和野生近缘种遗传资源主要的国家持有者和管理者,其收集、保存、研究和利用这些资源已经有100多年的历史了。2007年12月31日起,这个研究所及其下属机构和试验站保存的全球植物遗传资源收集品达到了322 238份,分别属于64个科,376个属和2 169个种(表1)。
  
  3植物遗传资源的研究和利用
  农作物和森林植物种子的生产、供给、加工、储存、销售、运输和利用,以及品种和种子管理都是由俄罗斯联邦种子保护法(1997年)提供法律依据。2008—2012年关于农业发展和农村市场调控的国家计划通过配置来至联邦预算的额外补贴支持优良种子生产。最近几年中,尽管政府努力改进种子市场的现状,但是投资者仍不愿意用他们的钱来支持作物育种和种子生产的发展。现存法律依据的不完善和作物品种的知识产权不能受到保护是影响投资的主要原因之一。此外,种子生产法的新修订可能涉及作物品种检验,促进植物检疫,控制种子从俄罗斯联邦一个地区到另外一个地区的分批运输,禁止没有登记品种的种子进行市场交易。
  在俄罗斯,全面研究和有效应用全球遗传资源被认为是非常重要的。VIR的全球植物遗传资源收集品在创造新品种上一直是非常重要的。例如,前苏联有逾360个小麦栽培品种是在此基础上育成的。同时,VIR专家通过全球植物遗传资源收集品的综合研究,发现小麦属植物的霉病抗性在各种不同收集品中是被2个显性基因或者1个隐形基因控制的;大麦体细胞无性系对斑枯病抗性是被基因互作的多基因系统控制的;对普通麦二叉蚜具有抗性的2类蜀黍被一个遗传体系控制并表现出相同抗性基因的多效性;他们鉴定了6个显性寡基因(决定黑麦对褐锈病的抗性)和2个抗茎锈病寡基因。遗传多样性的研究活动为减少作物病虫害发生来增加产量的有效作物育种开辟了道路。
  通过全面研究2000—2007年的全球收集品,研究所的科学家制定了研究和栽培植物及其野生近缘种遗传资源相关的最紧要问题的科学理论。此外,形成了28种资源和育种材料筛选与研究的新方法,以及新基本原则和应用研究技术。小麦(400个被鉴定的基因)、大麦(100个基因)、燕麦(225个基因)、大豆(200个基因)和马铃薯(106个)等20个遗传核心种质被建立。为科学研究和育种工作,减数分裂的玉米突变体和被标记的向日葵品系已被建立。VIR研究人员选育了139个具有重要经济性状的农作物栽培品种,申请了国家登记。他们的育种成就获得了93个专利和169个作者证书。VIR试验站定期对登记入册的种质进行生态地理的研究,仅在2007年,21 248份各种作物的收集品在田间和研究所的实验室进行了分析,评估了7 277份收集品一系列的经济性状。自从2003年,对80 552份收集品进行了现场评价,对36 474份收集品进行了综合研究。
  4关于种质资源的国家计划
  2002年,为满足CBD的规定,俄罗斯形成和采用了国家生物多样性保护策略和植物计划。这些文件的目的是满足CBD提出的要求和采取一系列有助于生物资源保存和可持续利用的措施。现在在这一领域俄罗斯的现状是:一是虽然现在意识到了收集、保存、研究和利用植物遗传资源是战略上的重要任务,但是这个国家就国家范围内在这一领域没有协调机制,在全球国家互联网方面也没有整合战略。二是大部分俄罗斯非原生境植物遗传资源收集品没有明确的法律地位。三是缺乏国家战略和关于植物遗传资源监测、收集和保存的优先权,导致不能持续利用、基因流失和植物多样性不可逆的损失。四是关于植物遗传资源原生境和非原生境的保存,俄罗斯没有统一标准的数据查询系统,也没有数据库。五是和农业生物资源需要保存和可持续利用的公众意识很低,需要专门培训人员来进行国家植物资源的研究和长期保存。六是针对收集、保存和研究植物多样性的资金资助,提供的不足所需总额的60%。
  2006年,VIR为首制定了关于栽培作物和它们野生近缘种遗传资源保存和可持续利用的国家计划。这一计划的理论基础是瓦维洛夫关于收集、保存、研究的合理理念,实施的主要依据是在这一领域所有国家的工作原理和被国际社会制定和采用的措施。国家计划是长期活动(至2015),由以下7个基本活动/项目组成:即检查俄罗斯保存的原生境和非原生境植物遗传资源;为丰富俄罗斯国家非原生境遗传多样性积累植物遗传资源;在生态的、种群的、种的和生物的水平和植物器官、基因组DNA、个体基因和基因表达的调控因子水平安全保存原生境和非原生境植物遗传资源;研究和可持续利用植物遗传资源;为有效管理数据库和非原生境收集品,发展全俄统一的植物遗传资源数据库和数据检索系统;配备植物遗传资源方面的科学专家和技术专家;协调国家和国际合作活动。
  5国际合作
  植物遗传资源保存范畴内的国际合作制度由全球、区域和双边约定、协议项目、信息网络和数据库一样的组织机构组成。俄罗斯在多国约定和协议下就生物多样性保护问题开展了国际合作、生物和景观多样性全欧洲战略和环境问题双边协定等。俄罗斯和一些政府机关与非政府组织在生物多样性保护方面进行合作,参加了许多国际项目。俄罗斯在生物多样性方面国际合作的主要目标是增加国际生物多样性保护活动。
  非原生境种质再生问题对于许多国家来说仍然是最具挑战性的问题之一,区域间和国际间的合作有助于解决这一问题。植物遗传资源再生由全球作物多样信托基金(GCDT)大力支持。例如,2006年全球作物多样信托基金磋商代表和俄罗斯农业部部长签署了一个协议,根据这一协议VIR收到了23万美元的专项资金,用于繁殖到2009年为止俄罗斯收集品中11 000份豆科作物和多年生饲草作物。2008年,签署了一个新协议来支持逾1万个谷类、豆科作物和土豆的再生。根据世界等级划分,当前VIR在收集品储存数量方面居于第4位,但是就其独特性而言这些收集品是无与伦比的。它拥有世界上保存的21%的亚麻、13%的小麦、10%的番茄和向日葵、9%的小扁豆、8%的土豆和7%的甜菜等。
  1996年,中亚地区国家(哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦和乌兹别克斯坦)在CGIAR的支持和VIR代表出席下召开了第1次会议。这次会议概述了协作网的发展阶段,在主要合作地区任命行政机关和建立工作组。干旱地区农业研究国际中心(ICARDA)变成了网络的协调者。1999年,来自高加索的国家(亚美尼亚,阿塞拜疆和乔治亚洲)加入了这个协作网。VIR作为观察员加入了中亚和高加索这个区域协作网(CAC),2007年,在GCDT发起下,VIR的一组专家制订了保护、补充和利用中亚和高加索地区粮食和农业植物遗传资源的区域性战略。到2015年为止,这一战略被CAC采用,目的是发展和引入安全保存、收集、研究和利用植物遗传资源的有效协作制度。这一策略目的是减少贫困率,提高共同财富和促进环境友好和可持续农业操作规范。

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