江绪文 王宝卿
(1.青岛农业大学 农学院,青岛 266109;2.青岛农业大学 齐民书院,青岛 266109)
国以农为本,农以种为先。中国是一个农业古国,我们的祖先通过长期的辛勤劳动,在选种播种、收获贮藏、种子处理等方面,积累了极为丰富的经验和知识([1],1页),如:早在2400多年前的《周礼》中就有种子方面的论述;《诗经·大雅·生民》所载:“诞降嘉种,维秬维秠,维穈维芑。”也特别指出了良种的重要性([2],17页;[3],403页;[4],2—3页)。此外,西汉的《氾胜之书》、唐代的《四时纂要》等也均记载有古人在种业技术方面的思想,积淀着丰富厚重的种业文化内涵。但这些现存农业古籍中记载最为全面,并被公认为世界农学史上最早最有价值的名著非南北朝贾思勰所撰写的《齐民要术》(下文简称“《要术》”)莫属([5],1—884页)。它是我国1—6世纪据当时黄河中游农业生产实践而写成的综述,内容涵盖农林牧副渔等各方面。其中有关作物采种、留种技术及保藏种子的方法都是十分宝贵的资料。自《要术》成书至今已有1500多年了,许多种业技术经验都很值得我们用科学方法去总结与应用。故本文基于《要术》所载传统种业技术分析,让大家深入感受中国传统种业文化的博大精深,特别是为大家学习借鉴古人传统的种业技术经验和实践措施提供依据。
据《要术》记载([6],1—467页),先人在对植物种子的特征特性和生命活动规律已有了系统的生物学认识和知识积累,下文将先人根据不同气候因素(光、温、水、气等)和土壤因素对种子生物学特性影响的理论认识进行归纳分析。
(1)光照 据《要术》记载,古人根据不同植物对光照要求的不同,有着喜阴和喜阳作物之分,同时在光对种子萌发、移苗、结实等方面的影响也有较深刻的认识([6],134—136,161—172页)。
《要术·种桑、柘》:“阴相接者,则妨禾豆。”《要术·种榆、白杨》:“榆性扇地,其阴下五谷不植。”([5],320,340页)均谈到光照不足会影响喜光作物种苗的正常生长。在林木种苗繁育方面,见《要术·种桃柰》记载:“二月初,山中取栽,阳中者还种阳地,阴中者还种阴地。”及《要术·插梨》:“折取其美梨枝阳中者,阴中枝则实少。”([5],274,291页)可见古人在光照对不同林木作物种苗移栽成活的影响也有了很好的认识,如:梨树向阳面枝条作接穗比背阴面枝条结实多;桃苗移栽时,若原来长在背阴地的,移栽时应该栽在背阴地,阴阳互换会导致桃苗成活困难,就算成活也难以结实等。可见,一些作物具有不同的光照环境适应性,故种苗移栽时需考虑光照问题,以提高种苗成活率和后期结实率。
(2)温度 温度是影响种子萌发的决定因素([7],134页)。
古代劳动人民在农业生产中就善于光温利用,特别在温床育苗方面积累了丰富经验。见《要术·种蜀芥、芸薹、芥子》:“三物性不耐寒,经冬则死,故须春种。”([5],205页)上文指出一些作物不耐寒,需春季升温之时播种。又《要术·种桃柰》:“桃熟时,于墙南阳中之暖处,深宽为坑。选取好桃数十枚,擘取核,即内牛粪中,头向,取好烂粪和土厚覆之,令厚尺余。至春,桃始动时,徐徐拨去粪土,皆应生芽,合取核种之,万不一失。”([5],271页)这阐述了一种“温床育苗”种桃法,即在朝南向阳之地开坑置入牛粪形成温床,将桃核头朝上置床以利于生根出苗,覆盖烂熟粪泥,来年春,取已萌发的桃核进行种植则成活率很高。
(3)水分 古人在雨水利用、人工补墒等方面很有特色([6],15—35,81—85,97—98页)。
古人在雨后种谷方面,遇小雨趁湿播种,遇大雨待土面白背播种。干旱则种子出苗困难,水分过多且播后覆土镇压易出现土壤板结、不透气、根系活力低等问题而形成弱苗,见《要术·种谷》:“凡种谷,雨后为佳。遇小雨,宜接湿种;遇大雨,待秽生。小雨不接湿,无以生禾苗;大雨不待白背,湿辗则令苗瘦。”([5],61页)又《要术·种葵》:“春必畦种水浇。春多风旱,非畦不得。”《要术·种蜀芥、芸薹、芥子》:“种芥子及蜀芥、芸薹取子者,皆二三月好雨泽时种,旱则畦种水浇。”([5],175,205页)上述记载反映了先人在雨水利用、人工补墒、“畦种浇水”等种子萌发出苗保障技术水分利用方面经验丰富。
(4)节气 古人常利用节气来确定播期,《要术》对此作了详细记载([6],15—18,47—65页)。
《要术·种谷》:“二月、三月种者为稙禾,四月、五月种者为稚禾。二月上旬及麻菩、扬生种者为上时……”《要术·种麻》:“夏至前十日为上时,至日为中时,至后十日为下时。‘麦黄种麻,麻黄种麦’,亦良候也。”《要术·水稻》:“三月种者为上时,四月上旬为中时,中旬为下时。”《要术·胡麻》:“二、三月为上时,四月上旬为中时,五月上旬为下时。月半前种者,实多而成;月半后种者,少子而多秕也。”([5],60,116,136,147页)上述记载表明古人基于节气变化总结出不同作物适宜的播种期,包括胡麻二、三月种最好,特别是月半前种则结实多且易熟;水稻三月种时令最好;种麻夏至前十天种最好;谷子可划分为早谷子(二、三月种)和晚谷子(四、五月种)。同时《要术》中古人还用了许多谚语生动描述了农业生产中要依据节气抓紧播种,避免错失良机等,如:“夏至后,不没狗。”“五月及泽,父子不相借。”
据《要术》记载([6],40,52,58—62,90—101,133—135页),古人非常重视因土种植,在土壤条件对不同作物种子萌发生长影响等方面积累了丰富经验。《要术·大小麦》:“穬麦,非良地则不须种。薄地徒劳,种而必不收。凡种穬麦,高、下田皆得用,但必须良熟耳。”([5],125页)上文指出穬麦对高地低田无要求,但须种在好地上才有好收成。与穬麦相反,粱、秫需稀植于薄地上,地肥则易受真菌病害,且密播难成穗,见《要术·梁秫》:“梁秫并欲薄地而稀,一亩用子三升半。地良多雉尾,苗概穗不成。”([5],103页)《要术·种桃柰》:“桃,柰桃,欲种,法:熟时合肉全埋粪地中。直置凡地则不生,生亦不茂。”([5],271页)上文谈到了种桃需高肥力种床,以保种子正常萌发出苗,肥力不够则不出苗、出弱苗。而水稻对地力要求不高,只要避免连作以防土传病害、营养元素缺乏等发生,则可实现苗齐、苗匀、苗壮,见《要术·水稻》:“稻,无所缘,唯岁易为良。选地欲近上流。地无良薄,水清则稻美也。”([5],136页)此外,《要术·种蒜》:“蒜宜良软地。”《要术·种胡荽》:“胡荽宜黑软、清沙良地,三遍熟耕。”([5],191,206页)以上记载均反映了土壤是影响作物种子萌发成苗及植株生长的重要因素。另外,土壤因素也是引种成败的关键,见《要术·种蒜》:“并州豌豆,度井陉以东,山东谷子,入壶关、上党,苗而无实。皆余目所亲见,非信传疑:盖土地之异者也。”([5],191页)
据《要术》记载([6],1—201页),古人在种子生产加工及贮藏检验等方面形成了许多具有传统特色的种子应用技术。
种子生产作为育种工作的继续([4],1页),是整个种子工作中最重要的环节之一[8]。古代劳动人民在长期的生产实践中就非常重视良种生产。下面以《要术》记载([6],10,15,53,58页)为依据,谈谈古人在种子生产等方面所取得的光辉成就。
(1)种子选育 古籍《吕氏春秋·任地》《吕氏春秋·审时》《齐民四术》《要术》等就载有古人根据种子形态学知识,特别是通过对植物繁殖器官的观察和描述建立了不同作物的选种标准,许多标准沿用至今。以《要术》记载为例,古人根据种子形态等对不同类型的水稻进行了较详细的分类,见《要术·水稻》:“按:今世有黄瓮稻、黄陆稻、青稗稻……菰灰稻,一年再熟。”([5],134页)同时《要术·收种》记载:“种杂者,禾则早晚不均,舂复减而难熟,……粟、黍、穄、粱、秫,常岁岁别收:选好穗纯色者,劁刈高悬之。至春治取,别种,以拟明年种子。”([5],48页)
(2)适期播种 适期播种有利于种子萌发出苗及后期植株生长,是获得丰收的前提([9],150页),特别是在无现代科技辅助(如设施农业)的古代传统农业生产中非常重要。《要术·大小麦》引《氾胜之书》:“种麦得时,无不善。夏至后七十日,可种宿麦。早种则虫而有节,晚种则穗小而少实。”([5],130页)上文谈到适期播种直接关系麦子收成好坏,种得太早易受虫害且过早拔节;种得太晚则穗小产量低。为防年岁早晚之差,采取早、晚田配搭种谷以调控播期,其中早谷在产量和品质方面优于晚谷,见《要术·种谷》载:“凡田欲早晚相杂。……然大率欲早,早田倍多于晚。”([5],61页)此外,古人在地力对播期影响方面也非常关注,见《要术·种谷》:“良田宜种晚,薄田宜种早。良地非独宜晚,早亦无害。薄地宜早,晚必不成实也。”([5],58页)上述指出肥地可早播但晚播更好,但瘦地则尽量早播,晚播易减产。
(3)适时收获 适时收获对提高种子活力、保障种子质量具有重要意义([1],7—11页)。古人在种子质量保障方面也总结了一些古朴的经验措施([6],16—17,36—39,45—46页),如谷种需适时收获,过早则种子干瘪,过晚则穗易断折,影响产量;特别是高湿环境种子易霉变、甚至出现穗发芽,严重影响种子质量,见《要术·种谷》:“熟,速刈。干,速积。刈早则镰伤,刈晚则穗折,遇风则收减。湿积则藁烂,积晚则损耗,连雨则生耳。”([5],65页)基于植株养分运转规律,通过“适时早收”加“后熟”的经验技巧有效保障了大豆种子质量,见《要术·小豆》:“叶落尽,则刈之。叶未尽者,难治而易湿也。豆角三青两黄,拔而倒竖笼丛之,生者均熟,不畏严霜,从本至末,全无秕减,乃胜刈者。”([5],112页)此外,相关记载较多,包括穄子收割要早,而黍子要晚等,见《要术·黍穄》:“刈穄欲早,刈黍欲晚。”([5],97页)
(4)疏花疏果 古人已有调控开花数目、坐果率方面的种子生产知识积累,如:“嫁枣法”“嫁李法”等([6],129—131,138—139页)。《要术·种枣》:“候大蚕入簇,以杖击其枝间,振去狂花。不打,花繁,不实不成。”([5],265页)谈到了枣树开花过多时需进行人工疏花,辅助授粉,确保坐果率和结实饱满度,成熟饱满的果实种用时活力高。又《要术·种李》所述“嫁李法……”([5],279页),其作用亦与“嫁枣法”有异曲同工之妙。
(5)留种 古人在留种方面也颇具特色,如:《要术·种瓜》:“收瓜子法:常岁岁先取‘本母子瓜’,截去两头,止取中央子。‘本母子’者,瓜生数叶便结子;子复早熟。”([5],152页)即取先结的瓜果留种,去掉两端,只用中部种子。这归因于中部种子发育好,成熟度高,做种活力高。又《要术·收种》引《氾胜之书》:“取麦种:候熟可获,择穗大强者斩,……”([5],52页)这也强调了留种要选择成熟饱满的种子。
种子加工是指从收获到播种前对种子所采取的各种处理([10],1—2页)。据文史记载,古人很早就有了利用物理化学等手段对种子进行加工处理以提高种子播种质量的技术知识,如西周《诗经·大雅·生民》就有种子播前浸种处理相关技术记载。下文就《要术》所载([6],10—13,58—62,81—85页),谈谈古人在种子加工处理方面取得的一些成就。
(1)干燥处理 通过自然干燥等方式来降低种子含水量、消毒种子、提高种子活力,如:葵子播前晒种可有效杀菌、预防播后瘢斑病发生,见《要术·种葵》:“临种时,必燥曝葵子。葵子虽经岁不浥,然湿种者,疥而不肥也。”([5],175页)
(2)清选精选 清选精选([10],64页)在提高种子活力、减少病虫害侵染等方面具有重要意义,古人利用比重差异水选稻种以保障种子质量,特别是种子水选回干还具有引发处理效果,见《要术·水稻》:“地既熟,净淘种子,浮者不去,秋则生稗。”([5],136页)《要术·收种》:“将种前二十许日,开出,水淘,浮秕去则无莠。即晒令燥,种之。”([5],49页)
(3)催芽处理 古人在种子催芽技术应用上经验丰富。比如对水稻种子催芽后播种可大大提高种苗活力,促进幼苗生长,见《要术·水稻》:“渍经三宿,漉出;内草篅中裛之。复经三宿,芽生,长二分,一亩三升掷。”([5],136页)古人还发现利用雨水对雄麻子进行催芽效果比井水好,可能与当时黄河流域干旱地区的井水盐浓度较高影响催芽效果有关,见《要术·种麻》:“取雨水浸之,生茅疾;用井水则生迟。”([5],116页)此外,《要术》中还有古人利用层积催芽解除栗子休眠促其萌发等记载,见《要术·种栗》:“栗初熟出壳,即于屋里埋着湿土中。……至春二月,悉芽生,出而种之。”([5],297页)
(4)雪水浸种 古人发现雪水浸种能够有效提高大小麦、葵子等作物种子活力([6],54,82页),但雪水浸种壮苗之机理至今尚不清楚,可能与雪水含有氮化合物、重水含量低[11]、能够解除种子休眠([7],239页)、提高种子病虫抗性等有关,见《要术·大小麦》:“冬雨雪止,以物辄蔺麦上,掩其雪,勿令从风飞去。后雪,复如此。则麦耐旱,多实。”《齐民要术·种葵》:“十月末,地将冻,漫散子,……有雪,勿令从风飞去,劳雪令地保泽,叶又不虫。”([5],130,175页)俗话说得好——“瑞雪兆丰年”,古人留下的经典种子处理技术非常值得我们去深入研究。
(5)破除休眠 种子休眠是植物在长期系统发育过程中形成的抵抗不良环境条件的适应性([1],64—79页),它虽有利于植物界种的延续和传播,但也会影响种子正常萌发。农业生产中也常需打破休眠以促进种子萌发([7],224—240页)。早在一千年前古人就掌握了一些解除种子休眠的方法([6],98—100,257页),包括对莲子果种皮打磨以利于透气透水([5],479页),进而打破硬实休眠;利用机械踩蹉胡荽果实使分果脱离果柄,有效解决因种孔堵塞而导致的种子休眠等。见《要术·种胡荽》:“先燥晒,欲种时,布子于坚地,一升子与一掬湿土和之,以脚蹉令破作两段。”《要术·养鱼》谈到“于瓦上磨莲子头,令皮薄。……皮薄易生,少时即出。其不磨者,皮既坚厚,仓卒不能生也。”([5],207,479页)
(6)药剂浸种 药剂浸种([10],93—94页)可有效预防种子病毒病的发生。利用盐水浸种可有效预防瓜子病害发生,《要术·种瓜》提到种瓜“先以水净淘瓜子,以盐和之。盐和则不笼死”([5],153页)。
综上,《要术》中记载的种子加工处理方法主要有雪水浸种、清选精选、药剂浸种、干燥处理、催芽处理、破除休眠等([6],54,58,67,98,147,254—255页)。这些经典的传统种子处理技术流传至今,经久不衰,成为现代许多种子加工处理技术发展演变的基础。
安全贮藏是保持种子活力,提高种子质量的一项重要措施[12]。古人在种子安全贮藏方面具有很高造诣([6],10—11,53,59页)。如:强调了禾谷类种子在潮湿的环境中贮藏会生热生虫使种子活力下降甚至丧失生活力,故贮藏前要选择健康饱满的种子并经干燥处理降低种子含水量,减少呼吸作用,避免病虫害发生以实现安全贮藏。见《要术·收种》:“凡五谷种子,浥郁则不生;生者亦寻死。”([5],48页)并引《氾胜之书》所述“种伤湿郁热则生虫也。取麦种,候熟可获,择穗大强者斩,束立场中之高燥处,曝使极燥。无令有白鱼,有辄扬治之。取干艾杂藏之,麦一石,艾一把。藏以瓦器、竹器。顺时种之,则收常倍。”([5],52页)此外,《要术·大小麦》:“窖麦法,必须日曝令干,及热埋之。”([5],126页)《要术·水稻》:“藏稻必须用箪。此既水谷,窖埋得地气则烂败也。”均有相关记载([5],137页)。古人经典的种子安全贮藏法,如“热进仓”“窖麦法”等,为现代种子安全贮藏研究奠定了重要基础。
种子检验是实现良种化和种子质量标准化的重要措施([13],1—5页)。相关文史记载,古人通过检验种子的净度、纯度、成熟度等以保障种子质量([6],47,96页)。《要术·种麻》:“颜色虽白,啮破枯燥无膏润者,秕子也,亦不中种。市籴者,口含少时,颜色如旧者,佳;如变黑者,裛。”([5],115页)以上指出麻子内部无膏润表明种子未成熟,或口含麻子其果皮有色素变化则不能用种,这种形态颜色检验法非常实用,与目前的四唑测定、染料染色等类似([13],60—73页)。又《要术·种韭》:“若市上买韭子,宜试之:以铜铛盛水,于火上微煮韭子,须臾芽生者好;芽不生者,是浥郁矣。”([5],202页)谈到将韭菜子放入水中稍微加热,若能较快发芽的则为好种(种子活力高)([1],103—106页),反之为坏种。该法流传至今在韭菜、洋葱等蔬菜种子活力检测中均有良好应用。
(1)锄地 锄地可除草松土、有效保水保肥,有利于作物种子萌发生长([6],15,68页)[14]。见《要术·种谷》:“锄者非止除草,乃地熟而实多,糠薄米息。锄得十遍,便得‘八米’也。”《要术·种瓜》:“多锄则饶子,不锄则无实。五谷、蔬菜、果蓏之属,皆如此。”([5],64,153页)
(2)践踏 土壤坚硬遇旱易出现硬块虚悬而影响种子萌发吸水。古人通过践踏落实可使种土相接、保墒出苗,并强调了地湿不宜践踏,以防地表板结、透气性差等而导致出苗困难、烂种发生。对于早稻出苗后,践踏垄背可促幼苗生长、提高产量,见《要术·旱稻》:“其土黑坚强之地,种未生前遇旱者,欲得令牛羊及人践履之;湿则不用一迹入地。稻既生,犹欲令人践垅背。践者茂而多实也。”([5],144页)
(4)播种密度 播种密度是影响种子萌发生长及后期产量和品质的重要因素([1],134—137页)。《要术》就关于古人在根据地力、播期、作物种子特性等来调控播种量,通过合理密植实现高产稳产方面的论述颇多,包括:种早熟谷时,肥地用种多些,而薄地用种少些以避免出现营养不足、长势差、分蘖分枝少、单株生产率低等问题;种大豆时株距要均匀、稀疏;种茭豆需密植以促茭豆长高,若稀植虽分枝多但高度不够,产量反而降低等。见《要术·种谷》:“良地一亩,用子五升,薄地三升。”《要术·种大豆》:“春大豆,次稙谷之后。二月中旬为上时,一亩用子八升。”“大豆须均而稀。”“稀则苗茎不高。”等([5],60,106页)。此外,也有关于根据其他作物种子特性因时制宜,因地制宜,因物制宜来调控播种量、种植密度促进种子萌发成苗的记载,见《要术·种黍穄》:“一亩,用子四升。”《要术·种小豆》:“夏至后十日种者为上时,一亩用子八升。”《要术·种麻》:“良田一亩,用子三升;薄田二升。”《要术·种大小麦》:“亩用子二升半。”《要术·种胡麻》:“一亩用子二升。”([5],97,112,116,125,147页)
(5)间作轮作 采用间作轮作等栽培方式可创造良好的种苗生长环境[15],以促进种子萌发出苗、减少病害侵染等([9],150页),见《要术·种瓜》:“纳瓜子四枚、大豆三个于堆旁向阳中。……瓜性弱,苗不独生,故须大豆为之起土。”([5],153页)上文描述了古人针对瓜性软弱,种子萌发不易破土出苗的问题,而采取了瓜豆间作方式,靠具有很强顶土能力的大豆协助瓜子破土出苗。2016年北大邓兴旺团队发表《发育细胞》(DevelopmentalCell)封面故事,阐述了大豆种子萌发顶土出苗过程中形态发育转变的分子机理[15]。又《要术·水稻》:“既非岁易,草稗俱生,芟亦不死,故须栽而薅之。”([5],137页)强调了连作的危害,有句农谚:“重茬谷,坐着哭。”生动地反映了重茬谷地里,莠草不仅会严重干扰谷子正常萌发生长,还会传播病害。
悠悠五千年历史长河,我们的祖先用自己的勤劳和智慧创造了璀璨的黄河农耕文明。特别是在长期的种业生产中积累了宝贵经验,形成了难以详尽的种子技术,值得我们学习借鉴。《要术》是我国现存最早、最完整的农业百科全书,也是国际上公认的古代最有价值的生物学和农业技术文献之一([6],1—6页)[16]。书中记载的种子生物学、种子选育、生产加工、贮藏检验等方面的种子技术知识不仅对当时农业生产起到了巨大指导作用,而且对现代种业科技发展产生了深远的影响。
本研究从种子科学基础理论和应用技术两方面着手,较为系统的梳理了《要术》所载的传统种业技术,对我们祖先在种子技术方面积累的经验和取得的成就进行归纳分析。主要表现在如下若干方面:(1)在气候因素和土壤因素对不同作物种子萌发出苗的影响有着深刻的认识,并根据不同作物种子萌发出苗特性建立了配套的科学种植措施,在促进种子萌发、保障种子出苗等方面发挥了重要作用;(2)在选种育种方面,根据种子形态等特征建立了不同作物种子的选种标准,特别强调了单种单收、严防混杂、清选精选等以保优良种性的重要性。古人建立的防杂保纯、良种繁育、提纯复壮等措施为现代种业发展奠定了重要理论基础;(3)在高活力种子生产方面,古人非常重视适期播种、适时收获、疏花疏果、留种等方面问题,形成了系列高活力种子生产保障关键技术;(4)在种子加工贮藏方面,已掌握了一些经典的种子加工处理技术,主要包括晒种干燥、清选精选、浸种催芽、破除休眠等,特别强调了选取健康饱满的种子充分干燥后贮藏对保证种子质量非常关键;(5)已认识到种子检验在评价种子质量方面具有重要作用,并开始种子检测方法的研究和积累,一些方法(如:形态颜色检验法)已被有效应用于韭菜、洋葱等蔬菜种子质量评价鉴定工作中;(6)根据不同作物种子萌发特性采取不同的种艺措施为种子萌发、种苗生长创造良好环境,包括锄地松土、播深调节、播种密度、间作轮作等方面。
可见,借鉴前人经验,传承和弘扬中华优秀传统种业文化,依托现代先进科技,快速推进现代种业发展[17],为中国乃至世界粮仓作贡献具有重要意义。
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