黄腐酸(盐)在栽桑养蚕中的应用与展望

邓学琴 张 敉 井申荣 袁 承 秦 谊 李 典 李宝才

(1昆明理工大学生命科学与技术学院，云南昆明 650500; 2昆明理工大学医学院，云南昆明 650500;3云南尚呈生物科技有限公司，云南玉溪 653200)

黄腐酸(盐)在栽桑养蚕中的应用与展望

邓学琴1张 敉1井申荣2袁 承3秦 谊1李 典3李宝才1

(1昆明理工大学生命科学与技术学院，云南昆明 650500;2昆明理工大学医学院，云南昆明 650500;3云南尚呈生物科技有限公司，云南玉溪 653200)

通过对家蚕饲养技术、饲养过程中亟待解决的难题分析，认为蚕业生产中存在桑叶质量下降、蚕病发生率上升影响到蚕茧的产量和品质，蚕药及其在蚕体中的残留物对人体有害等难题;提出加强桑园管理、管控家蚕疾病、研制开发新型蚕药的应对措施。阐述了黄腐酸及黄腐酸盐在构建优质桑叶保障体系和构建家蚕疾病防御体系及其它农业生产中的应用情况，介绍了黄腐酸系列产品的制备、特性及功能，论述了新型蚕桑专用黄腐酸类产品的研制及推广应用的效果，展望了黄腐酸及黄腐酸盐在桑树种植和家蚕饲养中的应用前景。

桑树;家蚕;饲养;黄腐酸;黄腐酸盐

中国是世界蚕业的发源地，已有5 700多年的悠久历史［1－2］。数千年来，“农桑并举”生动地刻画了我国厚重的农业发展史，更架构起了东西方贸易往来和文化交融的“丝绸之路”［1，3］。1949年之后的20多年间，丝绸曾是我国第二大出口创汇商品［4］，为支持国民经济建设发挥了重要的作用。尤其是进入20世纪70年代后，我国茧丝产量和出口量长期稳居世界第1［4］。桑树种植和家蚕饲养从古至今都是中国农民的一项重要的经济活动。在中国历代政府出口创汇的商品中，丝绸及丝织品是最早和最主要的商品之一［5］、是农民经济收入的重要来源，并一直受到国家相关部门的高度重视。

然而，随着工业经济的迅猛发展，一定程度上改变了传统的农业生产方式，带来了环境污染和气候恶化等诸多负面效应，不可避免地导致了桑树种植和家蚕饲养面临新的问题和挑战。例如，过度使用化学肥料导致土壤板结、有机质下降、桑叶营养成分贫乏［6］等。

黄腐酸作为一种天然有机质，广泛应用于农、林、畜、牧等领域，特别是近年来，黄腐酸盐在蚕桑生产上的应用，降低了桑里白粉病的发病率，改善了桑叶质量，而且具有抗菌及抑制部分病毒的作用［7－8］。本文通过对家蚕饲养中亟待解决的技术难题与应对措施进行分析，阐述黄腐酸系列产品的特性及功能，探讨黄腐酸及黄腐酸盐在桑树种植和家蚕饲养中的应用前景。

1 影响蚕茧产量和品质的因素与提高措施

1.1 影响蚕茧产量和品质的因素

我国的家蚕饲养技术大致经历了如下发展历程:由新石器时代“拜神求茧”的无知，到夏代“栽桑修枝”的启蒙，再发展到东周的“圈地种桑”“野蚕驯化”和“专室养蚕”，最后形成现今的“省力化养蚕体系”［9］，充分体现了我国栽桑养蚕历史的源远流长。家蚕饲养技术每一次“质”的飞跃，都促进了蚕业的发展［10］。诚然，当前栽桑养蚕技术水平与过去相比，已经有了明显的提升，但是依然存在一些亟待解决的新老问题。

1.1.1 桑叶质量下降 桑叶是家蚕摄取营养物质的基础，因此桑叶质量的好坏直接影响到家蚕的生长发育、抗病能力、蚕茧产量和茧丝质量等［11］。良好的桑园管理除了进行必要的除草、翻耕、整枝、剪梢等工作外，合理的施肥管理也是必不可少的。长期以来，化肥对桑叶的丰产虽有贡献，但也存在因过量施用、盲目施用而带来的一系列问题，例如土壤酸化、板结、有机质含量下降、微量元素缺乏、微生态环境平衡失调［12－14］。这些都直接或间接地导致了桑叶质量的整体下降，由于桑叶内部有效营养物质的匮乏，不可避免地会给家蚕的后续饲养带来消极的影响。同时，由于气候环境的恶化以及桑叶自身免疫力的下降，导致了桑叶的病害发生率和损失率居高不下［15］;桑园里病虫害危害加大、桑叶质量差不仅极大程度地减少了家蚕可食用桑叶的数量和质量，同时也间接地将病害通过桑叶传递到家蚕体内，带来难以估测的后果和风险。例如:以桑里白粉病叶养蚕，由于叶质劣、营养价值差、蚕食下量减少，以致蚕体质弱，极易诱发蚕病，蚕茧产量、茧层量、茧层率降低［16］。尤其是在晚秋期桑树病害发生最为严重，不仅导致晚秋蚕期养蚕周期的延长，同时引发蚕病，发病严重的死亡率在20%以上甚至高达100%，给蚕农的收成带来巨大损失［11］。值得一提的是，蚕农为控制桑叶的病害，过量使用化学农药，在一定程度上会造成桑叶中“农药残留”超标，家蚕吃下“农药残留”超标的桑叶，直接影响到家蚕的生长发育和吐丝结茧。因此，特别需要有一套从源头抓起、科学有效的“土肥和谐”管理体系。

1.1.2 蚕病发病率上升 养蚕过程中，有些农民回收蚕沙或是将病蚕随处丢弃，部分地区养蚕环境病原数量越来越多，致使病原扩散污染加重;再加上消毒不彻底、不良气候变化的影响等导致蚕病发病率大幅度增加［17－19］。一些传染性蚕病一旦暴发就会严重影响蚕茧的产量和质量，甚至导致蚕农颗粒无收。

1.1.3 蚕药及其在蚕体中的残留物对人体有害

目前蚕药市场上销售的蚕药鱼龙混杂，个别蚕药有可能对人体和环境产生潜在的危害。例如，曾用于防治家蚕细菌病的蚕用氯霉素，其复合制剂在蚕体内存在分解速度慢的“致命弱点”，一旦通过食物链进入人体并在人体内残留，就会抑制人的骨髓功能，进而影响血小板的生成，导致人出现贫血、抵抗力下降和凝血困难等不良症状，严重的甚至会造成孕妇流产或胎儿的骨质变灰、变脆［20］。残留蚕药可能有2条途径进入人们的体内:一是蚕农在配制和喷洒这些药物时，这些药物会通过手或呼吸道进入人的体内;二是蚕蛹的食用和药用价值的综合开发利用，残留的蚕药会以蚕蛹为载体进入人的体内［20］，对人的健康造成危害。虽然2002年农业部发布的《食品动物禁用兽药及其它化合物清单》中已明文规定禁用氯霉素，但目前蚕业生产上使用的蚕药如漂白粉(通用名含氯石灰)、甲醛、消特灵［通用名复合次氯酸钙(蚕用)］、强氯精［通用名三氯异氰脲酸(蚕用)］等均有一定的刺激性和腐蚀性。另外，甲醛会致癌、促癌，使用受到限制;漂白粉的有效成分不稳定，其杀菌效果必须要确保消毒溶液中的有效氯含量达到一定的浓度，但是随着存放时间的延长，漂白粉中的有效氯含量会不断降低，必须在每次消毒前对漂白粉中有效氯的含量进行测定后才能配制出合适的漂白粉消毒药液，给养蚕消毒带来不便;石灰对多角体病毒虽然具有良好的消毒效果，但是其不够稳定，在自然状态下易吸收空气中的CO2而变成CaCO3，从而失去对多角体病毒的消毒效果，而且石灰对家蚕微粒子病病原孢子、真菌病病原无消毒作用;消特灵尽管是在漂白粉的基础上进行改良的蚕用消毒药剂，但是其仍然有腐蚀性［21］，有可能对人或物造成损害。

1.2 提高蚕茧产量和品质的措施

1.2.1 加强桑园管理 把握好家蚕的“口粮关”，从源头上抓牢桑叶的“安全”和“营养”。随着国家2020年实现化肥使用量零增长要求的实施［4］，施用质量可靠的有机肥正成为解决以上问题的主要手段。种植良桑，合理施用生物有机肥并结合叶面肥，以提高桑叶的产量和质量，确保家蚕良桑饱食，进而提高蚕茧的产量和质量。例如，我们在云南省陆良县舟东村根据腐植酸生物有机肥的特性，替桑树搭配营养套餐，合理进行叶面喷施黄腐酸盐水溶肥的试验，结果是提高桑叶质量、产量的同时降低了桑里白粉病的发生。

1.2.2 管控家蚕疾病 严格消毒防病，从根本上降低养蚕的风险。据我们调查，云南陆良县比云南省其它养蚕地区的万头收茧量高，原因是其有专门的蚕室和消毒池进行严格的消毒;而且随着科学的省力化养蚕技术的不断进步，“科技兴蚕”已逐步凝聚成为蚕业界的共识，只有不断普及蚕桑科技新技术新方法，才能提高蚕业生产的劳动生产率和经济效益。因此，可通过引进蚕种进行对比饲养，选择最适合当地条件的蚕种，结合天气情况适时安排养蚕，蚕桑技术人员经常对蚕农进行技术指导，严格消毒防病，以及选育优良家蚕品种、开展小蚕共育和建立严格的加热保湿体系等措施，降低蚕病的危害，确保蚕茧稳产、高产。

1.2.3 研制开发新型蚕药 针对当前生产上使用的蚕药存在的不足，开发药物残留量低、无刺激性、抗生素含量少、源于自然的蚕用药剂成了蚕药研制的发展方向［22］。此外，增强家蚕自身的免疫力是减少蚕病发生的有效途径之一，可通过添食一些有益的“活力因子”(如黄腐酸盐等)天然成分或元素，提高家蚕的机体免疫力及抗病力，最终达到增产、提质的效果［23］。

2 黄腐酸及黄腐酸盐在栽桑养蚕中的应用

2.1 黄腐酸及黄腐酸盐在构建优质桑叶保障体系中的应用

1986年尹道明等［24］就黄腐酸对桑叶及蚕茧的影响进行了相关研究后认为，桑叶叶面喷施黄腐酸后桑叶叶面明显加深，生长旺盛，叶片面积增大，粗蛋白含量增加，用喷施过黄腐酸的桑叶饲喂家蚕，家蚕摄食情况正常，食桑后无不良反应，但全茧量、茧层量、茧层率均比对照区有所提高。此外，尹道明等［25］进行了喷施黄腐酸对提高桑树抗旱力的效果的研究后认为，黄腐酸喷施于桑树叶面，易被桑树吸收，有刺激桑树生长和减小气孔开张度、减少蒸腾提高桑树抗旱力的双重作用。林水中等［26］就黄腐酸盐对家蚕的影响进行研究后认为，在暖冬和倒春寒的不利影响下，早生早熟桑品种普遍减产 5%～15%，而喷施黄腐酸盐的桑树却明显表现出长势旺盛、叶色加深的情况，与上一年同期相比桑叶产量反而增加了10%～l5%，说明黄腐酸盐能够有效地减少不良气候给桑树带来的减产效应。陈学根等［27］就黄腐酸盐在桑树上的应用展开了相关研究，喷施黄腐酸盐500倍、1 000倍和1 500倍的溶液，与喷施清水对照相比，平均单位条径产叶量分别增加13%、19%和15%，对增加桑叶产量均有较显著的效果;用喷洒黄腐酸盐溶液后的桑叶养蚕，对蚕体健康度和蚕茧产量、质量均无不良影响，试验处理区的万头收茧量与对照处理区相比约增加4.5%;在家蚕5龄时饲喂黄腐酸盐溶液喷施的桑叶，与对照处理区相比，蚕茧产量明显提高，且家蚕发病率相对偏低;此外，桑园土壤施用黄腐酸盐后，对桑树发芽期与止芯芽的生长影响较小，可增产桑叶10%左右;认为黄腐酸盐是一种既能防治植物病虫害促进植物生长，又无任何有害成分残留的高科技制剂，是集农药、化肥、激素功效于一体的复合型植物生长调节剂，用黄腐酸盐溶液喷施的桑叶饲喂家蚕所产生的效应，主要是桑树喷施黄腐酸盐溶液后，增强了桑叶的光合作用和桑树的新陈代谢机能，从而增加桑叶内的营养成分含量，提高了桑叶的品质。王洪江［28］认为，黄腐酸及黄腐酸盐具有刺激植物生长发育、提高植物呼吸强度和光合作用强度、增强植物体内多种酶的活性等功能。

2.2 黄腐酸及黄腐酸盐在构建家蚕疾病防御体系中的应用

2.2.1 黄腐酸及黄腐酸盐的制备 何静等［29］、杨静等［30］、YANG 等［31］、张水花等［32-35］、周花香等［36］、ZHU等［37］对黄腐酸生产原料、黄腐酸制备工艺、黄腐酸物理化学性质及一系列生物活性和功效做了深入系统的基础研究。其中利用云南地区的年轻褐煤通过过氧化氢降解工艺，纯化制备得到的黄腐酸及黄腐酸盐已批量生产［38］。

2.2.2 黄腐酸及黄腐酸盐在农业生产中的功效及应用 林明武［39］试验研究认为，黄腐酸盐对各种生物酶类具有抑制或激活的调节作用;陈霞等［40］试验研究认为，黄腐酸盐具消炎、抗菌、抗病毒的潜能，其对芽孢杆菌、大肠杆菌和苏云金杆菌具有防治作用;此外，黄腐酸的多酚结构具有抗氧化和营养作用，且黄腐酸可能含有的苯羧酸和苯酮酸等可起到生长素和细胞分裂素的作用［41］，能够促进动植物生长，加快新陈代谢。因而，黄腐酸已被开发作为动物饲料添加剂来使用，并在促进动物生长发育、增加产量、提升家畜肉质、降低家畜发病率等方面具有很好的功效［39］。

2.2.3 黄腐酸及黄腐酸盐在防治桑、蚕病害方面的功效 黄腐酸及黄腐酸盐在防治桑、蚕多种病害时起到了良好的功效，特别是黄腐酸及黄腐酸盐与其他多种有效成分所组成的复合制剂防治桑、蚕多种病害效果更加显著。该类复配剂的优良效果集中地表现在以下4个方面:(1)能够有效地抑制或杀灭多种家蚕致病病原，同时对家蚕病毒病、细菌病和真菌病等几种主要蚕病均具有显著的防治效果，1～5龄都可以使用。可以提高家蚕的机体免疫力和抗逆性，大幅度降低家蚕发病率和死亡率。(2)能够有效地改善家蚕消化系统的功能，提高家蚕对桑叶的食用度，促进家蚕的均衡生长发育。(3)产品的生产不涉及任何有害有毒试剂，产品无任何毒副作用、无抗药性［42］、无药物残留;能螯合家蚕食物中的重金属离子和农药，从而使蚕体更加健康;对人类、环境无任何不良影响。(4)能够显著提高蚕茧的产量和质量，增加蚕农的收入，对促进整个蚕桑产业的发展也具有积极的作用。

2.2.4 新型蚕桑专用黄腐酸类产品的研制及推广应用 自2013年起，李宝才等［43－45］，、任万云等［46］、李宝才等［47］联合相关企业和农技推广中心，开展了家蚕营养生理及人工饲料学方面的研究，在搭建种桑养蚕综合治理体系的基础上，形成了蚕桑行业中首例黄腐酸系列“桑树种植+家蚕饲养”一站式综合套餐体系，开发出“桑树专用黄腐酸盐水溶肥”“桑树专用腐植酸生物有机肥”“桑蚕专用黄腐酸钠复方添食剂”等产品，根据家蚕的营养需要和防病抗病要求，集成了家蚕必需的蛋白质、氨基酸、维生素、碳水化合物、酶等多种营养成份，并搭配了具有增丝功能的生理活性物质。利用线性规划法优选配方，采用绿色环保的工艺加工而成，具有显著抗病、增产、增收之功效。2014—2015年在云南省陆良县三岔河乡舟东村，经过2年8批次1 000张以上蚕种规模的养蚕中试试验发现，黄腐酸盐处理区桑叶生长明显比根施农家肥处理区和空白对照区的茂盛和健康;黄腐酸盐处理区每667 m2桑园桑叶产量分别比根施农家肥处理区和空白对照区高 9.8%和23.5%;张种(2.5万头/张)产茧量分别比根施农家肥处理区和空白对照区高36.9%和52.5%;桑里白粉病发病率比根施农家肥处理区和空白对照区低16.5和15.0个百分点(另文发表)。叶面喷施黄腐酸盐溶液效果显著，为黄腐酸及黄腐酸盐的大面积推广和应用奠定了基础。

我们以饲喂喷洒“蚕喜”1.4 g/L溶液的桑叶(每1 kg桑叶喷洒1.4 g/L的黄腐酸钠复方添食剂溶液100 mL)为试验区，以饲喂喷洒含0.5%有效氯的漂白粉溶液的桑叶(每1 kg桑叶喷洒含有效氯0.5%的漂白粉溶液100 mL)为药剂对照区，以饲喂喷洒等量清水的桑叶为空白对照区，进行养蚕试验。结果表明，饲喂喷洒含0.5%有效氯的漂白粉溶液的桑叶处理区与清水对照区无明显差异，饲喂喷洒“蚕喜”1.4 g/L溶液的桑叶处理区比饲喂喷洒含0.5%有效氯的漂白粉溶液的桑叶处理区，家蚕眠起更齐，抗病性和抗逆性普遍增强3%～10%，死笼率降低3.1～7.0个百分点，张种蚕茧产量增加2～10 kg(另文发表)。

3 黄腐酸及黄腐酸盐的生产工艺要求及在栽桑养蚕中的应用前景展望

3.1 黄腐酸及黄腐酸盐的生产工艺要求

黄腐酸(盐)及其复合物用于提高桑叶品质，防治蚕、桑病害，提高蚕茧产量和质量等诸多方面具有科学和应用价值。但作为桑树种植和家蚕饲养的生物调节剂和添食剂、天然抗菌剂，黄腐酸及黄腐酸盐在生产原料的选取，生产工艺、质量控制、安全有效等方面必须严格控制。其一，原料可以是年轻褐煤、泥炭，不提倡使用风化煤，但必须有稳定的矿源。同时要求灰分低，重金属不超标，碳含量低，含氧量高，据我们调查，云南地区的年轻褐煤及泥炭一般能满足生产用于桑树种植和家蚕养殖的黄腐酸及黄腐酸盐的要求。其二，泥炭及年轻褐煤不能直接提取黄腐酸及黄腐酸盐，需通过生物技术或洁净化学方法降解得到黄腐酸及黄腐酸盐，同时在整个生产工艺中，相对于传统生产工艺，未使用乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂和硫酸、盐酸、硝酸等无机酸［35－38，48］。其三，一般分子量控制在500～2 000道尔顿范围。羧基、酚羟基、总酸性基、氧含量高，碳系数控制在0.42～0.50范围内。黄腐酸及黄腐酸盐必须抗盐、抗絮凝(黄腐酸在pH值1～14范围是全水溶性的，黄腐酸盐溶液pH值在3以下，48 h或更长时间不发生絮凝现象)。水不溶物控制在0.5%以下。黄腐酸整体上应有稳定的气相色谱指纹图谱。其四，安全性。需做动物毒性试验。李宝才等［49］已按要求在黄腐酸的制备方面进行了大量的基础研究，并在云南尚呈生物科技有限公司实现了黄腐酸及黄腐酸盐的产业化。

3.2 黄腐酸及黄腐酸盐在栽桑养蚕中的应用前景及展望

黄腐酸是腐植酸中分子量最小、溶解度最大、生物活性最好的一类，极易被植物和动物体吸收利用［47］。尤其是将黄腐酸转化为黄腐酸盐，水溶性更强，活性更高。近年来，肯定了黄腐酸及黄腐酸盐在抗菌、消炎、抗病毒、抗溃疡、调节胃肠功能、调节免疫系统功能、改良土壤、增进肥效、刺激作物生长、增强植物抗逆性、改善作物品质等方面的效果［24－28，30－33，51－52］，同时毒性试验数据表明其具有低毒甚至是无毒的特性［52］，因此其在医药和农业等领域的应用前景十分广阔。

黄腐酸盐在构筑栽桑养蚕综合治理体系中的应用优势比较突出，黄腐酸及黄腐酸盐在构建栽桑养蚕综合治理体系方面已经初见成效［53］。由于黄腐酸及黄腐酸盐化学成分的复杂性，其研究开发途径与天然化学产物有着很大的区别，仅分离单一化合物，验证单体物质的作用毫无意义，应从整体上对黄腐酸及黄腐酸盐的功效进行研究，这与中药的研究方法有点类似。随着栽桑养蚕环境的改变，微生物生态环境的改变是否会对病原微生物产生影响引起其基因发生变化和产生突变有待进一步研究。特别是黄腐酸(盐)及其复合物在抑菌杀菌、抗病毒、提高免疫力等方面的机理还不太清楚，今后有必要围绕黄腐酸及黄腐酸盐的化学成分、结构表征展开研究，探究其化学内涵及作用机理;开展从各种病蚕体中分离出对蚕有致病性的病原微生物，进行黄腐酸及黄腐酸盐对所分离病原微生物的杀灭和抑制作用的研究;开展黄腐酸及黄腐酸盐提高蚕体免疫力的机理研究;开展优化以黄腐酸及黄腐酸盐为主剂的蚕药复方制剂的研制等工作。

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S884.1

B

1007－0982(2016)03－0001－06

10.16839/j.cnki.zgcy.2016.03.001

2016－03－05;接受日期:2016－07－02

国家自然科学基金项目(编号 21166013、21466018);昆明理工大学方向团队项目(编号14078372)。

第1作者信息:邓学琴(1990—)，女，湖北恩施，硕士研究生。Tel:18468098874，E-mail:534502803@qq.com

信息:李宝才(1957—)，男，云南陆良，博士，教授。Tel:0871－65196608，E-mail:baocaili@hotmail.com