基于可持续发展要求对湖南打造生态高效蚕业的探讨

2015-03-23艾均文肖建中李飞鸣龙唐忠黄仁志

湖南农业科学 2015年2期

艾均文，龚昕，肖建中，李飞鸣，龙唐忠，黄仁志

（湖南省蚕桑科学研究所，湖南长沙 410127）

栽桑养蚕、缫丝制绸，既是中华民族的伟大创造与发明，也是伴随中华民族上下五千年文明的功勋产业，其兴衰与中华民族的文明发达休戚相关，以至于丝绸被看作是中华文明的象征。今天，经济发展、科技创新与资源消耗同步加速，人类急需构建能低碳环保、生态循环、可持续发展的产业，蚕桑作为生物资源开发利用型产业正在迎来新的发展机遇期。湖南在全面推进“四化两型”建设过程中，依然面临着产业转型压力加大、资源能源约束强化、生态环境恶化加剧的严峻形势，我们必须契合国家与湖南地方发展战略，充分发挥桑树的生态功能，以建立与其他产业耦合共生关系为切入点，着力打造可持续发展的多元化开发、多层次利用的产业链条，走生态高效蚕业的发展之路。

1 桑树对镉(Cd)等重金属富集能力强，强力推进湖南耕地修复与农作物种植结构调整

桑树是多年生阔叶型落叶性木本植物，其生长速度快，相较其他草本藤本类植物，生物量大。有研究表明桑树对重金属Cd 有较强的耐受性与富集能力，而Cd 在蔬菜、稻谷中转移系数相当高[1]，为我国重金属污染最为严重“五毒”元素之一，Cd 污染在湖南尤为突出[2]。当土壤Cd 浓度≥8.49mg/kg，即超过3 级土壤环境质量标准（GB 15618-1995）8～9 倍时，桑树不仅桑叶产量提高，而且其蛋白质含量还会增加；土壤Cd 浓度≤40.6mg/kg 时，桑树生长正常或基本正常，Cd 对桑叶品质无明显影响；Cd 浓度≥145 mg/kg 时桑树才临近死亡，桑树的耐Cd 临界值上限为54.1mg/kg[3,4]。在土壤Cd 浓度处于8.49～75.8mg/kg 区间时，桑树从土壤中吸收的Cd 约50%富集在根部，10%转移到桑叶中，耕作层土壤Cd 含量年平均下降1.33mg/kg[5]。

利用在Cd 污染土壤中生长收获的桑叶饲养家蚕，当鲜桑叶含Cd 浓度≤0.49mg/kg（对应的土壤Cd浓度≤40.6mg/kg）时家蚕的发育时间与体重没有变化，当鲜桑叶含Cd 浓度≤0.77mg/kg（对应的土壤Cd浓度≤75.8mg/kg）时蚕茧质量无显著变化，只是食下率略微降低，发育时间稍有延长[4,6]。家蚕通过桑叶食下的Cd 主要以蚕沙排泄体外，在蚕体中留存很低，约占6.7%，家蚕对Cd 有较强的耐受力[4,6]。在中度与轻度重金属Cd 污染区域种植桑养蚕生态安全，耕地修复年限相对较短。

目前我国受重金属污染的耕地面积已接近2 000万hm2，约占耕地总面积的1/5，全国每年因重金属污染而减产粮食1 000 万t 以上[7]，鉴于重金属污染及其危害的严重性，2011年国务院正式批复《重金属污染综合防治“十二五”规划》。

湖南是我国有名的有色金属之乡，重金属危害程度更加严重，2013年“湖南镉大米事件”被媒体披露，致使湖南农业重金属污染问题再次成为全国公众关注的焦点。湖南省因有色金属矿山开采被Pb、Cd 等重金属污染的土地面积达2.8 万km2，占全省总面积的13%，污染区域主要集中在衡阳、郴州、株洲、湘潭、长沙、湘西等地市[8]。根据湘江中下游采集农田土壤样品和蔬菜样品分析结果，农田土壤中Cd、Pb、Zn 含量分别超标7.97、3.69 和1.63 倍[9]，重金属污染耕地治理已是刻不容缓。

因此，2011年国务院批准了《湘江流域重金属污染治理实施方案》，2014年农业部办公厅与财政部办公厅联合颁发了《关于<湖南重金属污染耕地修复及农作物种植结构调整试点2014年实施方案> 的意见》。2014年在长株潭地区启动0.95 万hm2Cd 超标农田产业调整中就有超过50%面积已落实发展蚕桑。栽桑养蚕单位面积经济效益高，探索桑树修复耕地与桑叶养蚕的生态安全模式，将桑树生态产业与传统蚕丝产业有机结合，既可开展耕地修复，又可发展地方经济，既可促进农村产业结构调整，又可推进可持续发展的现代农业的构建。

2 桑树蛋白质含量高且营养均衡，着力开发饲料桑新兴生态产业

桑叶是一种蛋白质含量高且营养全面的饲料资源，被誉为“21 世纪的绿色神奇功能饲料植物”[10]。根据桑叶与苜蓿草粉、小麦、玉米、木暑干等常规饲料作物干物质的基本营养成分比较，桑叶中粗蛋白含量29.8%、粗脂肪5.6%，仅次于大豆，是其他作物饲料的1.4～10.3 倍和1.3～7.0 倍，粗灰分含量最高，为11.8%，粗纤维含量为11.1%，远低于苜蓿草粉，其丰富的蛋白质含量及低纤维成分使其可作为畜牧饲料的蛋白质原料[11-12]。

桑叶必需氨基酸总量优于其他常规饲料作物，其中限制性氨基酸赖氨酸、蛋氨酸质量比达18.8 mg/g、5.2 mg/g，也仅次于大豆，是其他饲料作物的2.0～12.5倍和2.2～8.7 倍，在糖代谢与蛋白质代谢中起关键作用的谷氨酸质量比高达13.1mg/g，利用桑叶适量添加畜禽饲料可调节氨基酸种类与含量平衡[12]。特别是桑叶中含有50 多种微量元素和维生素，作为畜禽饲料将有助于提高动物机体的免疫应答能力[13]。桑树产叶量很高，每667m2桑园可生产干桑叶500～800 kg，根据桑叶的蛋白质含量推算产蛋白质110 kg，相当于200 kg 大豆的蛋白含量，其单位面积鲜饲料产量比苜蓿高37.2%[14]。

随着我国城镇化进程的不断加快，迅速增加的城镇居民对动物蛋白及相关产品的刚性需求会进一步扩大，饲料用粮占粮食总产量的比例也会越来越高。目前，我国饲料用粮比例就已超过38%，而且有专家估测2030年我国饲料用粮的比例将突破50%，其中蛋白质饲料尤为短缺。据2011年农业部《饲料工业“十二五”发展规划》，作为重要生产原料的大豆对进口的依存度已达到75%，面对“人畜争粮”、饲料短缺的困局迫切需要依靠广辟饲料新资源来化解。湖南是传统的农牧大省，畜牧业产值占农业总产值的比重已连续多年稳定在30%以上，生猪出栏量及外销量长期位居全国第一。随着畜牧业的快速发展，发掘饲料新资源已成为畜牧业持续健康发展的关键之一，饲料桑作为新型的蛋白源，在湖南饲料业转型升级过程中着力发展饲料桑生态产业的潜力巨大，前景广阔。

3 桑树根深叶茂保水固土吸尘，大力促进生态经济林建设

桑树属深根系乔木，根系生物量占总生物量的53%，1年生桑树定植苗的根系总长度达1 000 m，10年生达10 000 m，最深的主根系达8 m，侧根最长超过9 m，地下根系分布的面积常为树冠投影面积的4～5 倍之多[15]。其发达根系构成了一个立体交叉的吸水固土网络，不仅极大地提高了桑树的防风固土能力和抗旱能力，还可改变土壤的理化性状和土壤结构，提高土壤肥力和持水力。

据山峡库区降雨侵蚀试验，毛桑区和良桑区的径流总量比玉米地块分别减少24.78%、37.83%，泥沙总流失量比玉米地块减少21.85%、33.55%[16]。在三峡库区建立的桑基植物篱模式下表层土团聚度和团聚状况分别较传统种植模式提高25.2%、50.6%，水稳性指数为传统顺坡种植的1.9 倍[17]。此外，成片桑树林的保水固土能力更是优于其他树种和植被，特别是在我国岩溶石漠化地区具有其他树种不可替代的优势[11]。

在湖南双峰县甘棠镇岩门村的石漠化土地栽植有连片桑树近66.67 hm2，长势良好，表现出了比其他作物更强的耐旱抗瘠能力。也正因为桑树根系发达，桑树还具有耐涝、耐渍的生理优势，据在长江三峡库区消落带开展淹没植物调查分析，桑树在水深10 m以下连续淹没180 d 后仍最先萌发生长，比草本植物还早，而其他乔木、灌木几乎全部死亡[18]。在湖南洞庭湖区时常在桑树连续淹没2 d 后，将桑叶泥沙冲洗后仍继续养蚕，栽桑极利发展避水农业，降低水灾受损程度，对环洞庭湖的“4350 还湖工程”深入推进具有重要意义。

桑树是一种多年生、寿命长的木本阔叶植物，其光合作用强，生长茂盛，生物量和储碳量大，因此是固碳减排的优良碳汇林树种。初步估算，每667 m2桑树年吸收CO2约4 162 kg，折合纯碳1 267 kg，年释放O2约为3 064 kg[14]。此外，桑叶对大气中的SO2、Cl2、HF、Pb 复合污染物等有毒物有很强的耐受和吸收净化能力[19]。

湖南是我国有名的水泊之乡，也是洪涝灾害频发的省份之一。全省水土流失面积4.4 km2，占全省土地总面积的20.8%，中度以上水土流失面积占流失总面积的80%，年流失量1.83 亿t，每年因水土流失的土壤有机质达248 万t，N、P、K 养分共192 万t，相当于全省化肥用量的2.4 倍[20]。根据卫星遥感普查，湘、资、沅、澧四水中上游水土流失面积3.37 万km2，占流域内水土流失总面积的92.08%，占全省水系水土流失面积的83.44%[21]。基于此种严峻形势，2014年4月国务院批复同意《洞庭湖生态经济区规划》，启动四水整治工程，要求把洞庭湖生态经济区建成“更加秀美富饶的大湖经济区”。

此外，湖南省是全国石漠化主要集中地区之一，根据2005年《湖南省岩溶地区石漠化监测报告》统计表明：湖南省岩溶地区面积5.44 万km2，占全省土地面积的25.7%。其中，石漠化土地面积1.48 万km2，潜在石漠化土地面积1.44 万km2，石漠化严重程度居全国第4 位。石漠化地表易遭受破坏，水土流失严重，植被恢复、造林困难[22]。在荒坡荒山、退耕还林区域、江河消没区域、石漠化区域大力栽植“绿化桑”、“生态桑”，扩大生态经济林建设区域，对湖南省区域生态安全体系的建设和生态文明的推进具有重要意义。

4 蚕桑资源丰富种类繁多，努力催生多元化开发、多层次利用的低碳循环产业

以传统栽桑养蚕模式来计算桑园年产干物质，桑叶、桑枝条占64%，蚕沙占22%，茧丝和蚕蛹各占3%，其他占8%。目前利用的主产品茧丝仅占总量的3%左右，其他97%的资源称之为副产物[23]。根据湖南省政府2014年颁发的《湖南省循环经济发展战略及其近期行动计划》要求，我们必须提高蚕桑副产物的资源化利用水平，促进蚕桑产品深加工，延伸产业链，推动工农业复合。

桑叶首载于《神农本草经》，为药食两用中药材，具有降糖、降脂、增强免疫力作用，已被卫生部纳入“药食同源”名单[24]。据估算蚕茧产区桑叶浪费约占总产量的25%～30%，其原料特别丰富，目前开发的产品主要有桑叶茶品与桑叶食品等。桑叶茶在日本被称为“长寿茶”，我国先后也开发出了桑叶绿茶、红茶、黑茶及复合茶等系列产品[25]。湖南省蚕桑科学研究所开发的桑叶金花（冠突散囊菌）茯砖茶在湘乡市已形成了规模开发。桑叶可直接加工成菜肴，加工成桑叶粉后在作饲料用外还可作为原料生产饼干、糖果、挂面等。此外，湖南双峰县甘棠镇岩门村建有桑叶药用基地，每667 m2桑年收入在2 200 元左右。

栽桑无论是养蚕，还是生产饲料，均会留下大量的桑枝。据《中华人民共和国药典》记载桑枝为祛风湿、利关节的常用药，还有抗炎、降糖、降脂、提高机体免疫的功能[11]。每1 hm2成林桑园可产干桑枝7.5 t，干桑枝含粗蛋白5.44 %、纤维素51.88 %、木质素18.81%、半纤维素23.02%及灰分1.57%，营养丰富，是生产绿色和有机食用菌的绝佳原材料，用其生产的桑枝食用菌具有特别的清香味，很受市场青睐[26]。

目前在各个蚕区普遍推广的“桑—菌—肥”模式，通过桑叶养蚕，桑枝种菌，菌糠肥田形成了良性循环，解决了桑枝废弃的同时，又有大量原木被砍伐的矛盾，保护了森林资源。利用桑枝可以生产平菇、草菇、竹荪、香菇、灵芝等，而且这些食用菌还可利用桑园来套种，节省大量生产用地。此外，桑皮可用来造纸或提取果胶等生物产品[28]，桑枝还可加工成板材、食用碳等[11]。

桑果是一种优质水果资源，被称之为“第三代水果”，已被卫生部确认为“既是食品又是药品”的农产品之一，味甘性寒，滋阴补血，防动脉硬化，延年益寿。富含功能成分花青素、白藜芦醇与膳食纤维，矿物质元素硒含量特高，平均达56.5 mg/kg。栽植果桑品种可每667 m2产鲜果超1 500 kg，产值达12 000 元以上。桑果既可鲜食，又可加工成果汁、果酒、果酱、果醋、蜜饯等，市场容量大，产业化开发价值高[27]。利用蚕茧缫丝制绸，会产生大量蚕蛹资源，占干蚕茧的45%～50%。蚕蛹是卫生部批准的“作为普通食品资源管理的食品新资源名单”中唯一的昆虫类食品。干蚕蛹中粗蛋白60%、粗脂肪30%、甲壳素3%～4%、糖类5%，并含有多种抗菌肽等多种活性物质。其蛋白质含量与鸡蛋、鲫鱼相当，氨基酸组成均衡性好，按WHO/FAO 的参考蛋白模式是理想的优质蛋白源，具有抗肿瘤、氧化，降血压、血脂、血糖的作用[27]。蚕蛹除直接加工食用外，还可提取蚕蛹油与蚕蛹蛋白，培养冬虫夏草，生产家禽、鱼饲料等；蛹皮可提取甲壳素，提取率高达50%[26]。其中，动物饲料是其主要利用途径，产业化规模基本形成，冬虫夏草在吉林、广西等地的开发已引起业界广泛关注。

蚕沙是养蚕过程中产生的主要废弃物。其中粗蛋白占16.7%、粗脂肪3.7%、粗纤维19%，饲用价值高于米糠和青草，可用于饲养马、牛、羊、猪、兔、鸡、鸭、鹅等家畜家禽[27-28]。蚕沙作鱼饲料，草食性和杂食性鱼类都喜食，同时还可培肥水质。每4～5kg 蚕沙相当于1kg菜饼或1kg 颗粒鱼饲料饲喂的效果[28]。

“桑基鱼塘”是战国时期南方蚕区开始摸索构建的“塘基种桑、桑叶喂蚕、蚕沙养鱼、鱼粪肥塘、塘泥壅桑”科学化人工生态系统，形成了种桑和养鱼相辅相成、桑地和池塘相连相倚的生态农业景观，并蕴涵了丰富多彩的蚕桑文化，是世界传统循环生态农业的典范，2014年该农业系统成功入选第二批中国重要农业文化遗产[29]。此外，蚕沙可用于制造沼气，减少CO2的排放，利用沼气液施肥桑园合理间种蔬菜，能提高桑园综合产出率，“桑—气—菜”模式种菜肥桑，不但解决了农民自身的“菜篮子”问题，也会带动农村“清洁能源”工程的实施。

5 栽桑养蚕比较效益高，宜于在扶贫攻坚区域构筑高效蚕业

湖南全省土地以山地、丘陵为主，山地面积10.85万km2，占全省总面积的51.22%，以经济、交通欠发达的湘西部武陵山区域尤为集中。2011年10月，国务院批复《2011～2020年武陵山片区区域发展与扶贫攻坚规划》。而该区域降水充沛，气候温暖湿润，气候类型多样，立体气候明显，比湖南滨湖区域温度平均低0.5～1℃，在其河谷温热湿润带、山地温暖较潮湿带、山地温凉潮湿带均适宜发展蚕桑，建立优质蚕茧生产基地。与之毗邻的重庆黔江市是全国有名的优质蚕茧生产区[30]，其蚕茧产量占重庆市的35%，涌现出了年产茧过万担（1 担为50 kg）的蚕茧之乡——石会镇。该区域的竹林与林木资源也十分丰富，能因地制宜搭建简易蚕房与添置养蚕工具，大幅度降低生产成本。

近年来湘西花垣、怀化沅陵将蚕桑作为区域特色产业予以支持，并取得了一定的成功经验。如沅陵县五强溪镇牛狮坪村高兴辉共有连片成林桑园2.77 hm2，2014年通过推广轻简化高效技术，规模化饲养家蚕4 批，全年收入18 万元以上，每667 m2均产值达4 337 元，是当地春种水稻冬栽油菜这一主要种植模式收入1 600 元的2.7 倍，实现了蚕业的优质高产高效。此外，该区域的间作榨菜、紫红薯、生姜的“桑—菜”模式与套种百合、白术的“桑—药”等模式很具竞争优势，每667 m2可增加收入1 800～3 000 元[31]，是蚕桑资源高效综合开发的成功途径之一，展现了立体蚕业、精深蚕业的光明前景。

随着桑树在土壤修复、石漠化治理、水土保持、退耕还林、退耕还湖等方面生态作用及饲料桑作为优质植物蛋白饲料用途的重新认识，蚕桑资源的多元化开发、多层次利用价值的不断发掘，摆脱了长期以来栽桑就是为了养蚕的传统观念，蚕桑产业被逐步赋予了越来越显著的现代农业特征。

湖南在现代蚕桑产业体系构建过程中，（1）要着力推进现代蚕桑产业与种植业、养殖业、水产业、林业之间的循环连接，不断创新不同的种养开发模式，实现多种产业的耦合共生；（2）要大力促进蚕桑产业发展需求与湖南各地的农业产业结构调整机遇之间的生态连接，因势利导地充分发挥桑树生态修复与生态治理的优势，实现蚕桑产业的规模化、集约化、可持续化发展；（3）要努力引导蚕桑资源的多元化开发、多层级利用与湖南“两型”社会建设之间的目标连接，紧紧依靠科技进步与技术创新，合理延伸产业链条，提高蚕桑资源的综合利用效率，促进蚕桑传统产业向高效产业、生态产业、循环产业的多元化转型[32]；（4）要强力驱动蚕桑产业的各要素与当前休闲农业、城市农业发展规划之间的文化连接，发挥湘绣、苗绣等文化艺术优势，挖掘悠久的湖南蚕桑民俗文化，推广蚕业观光与休闲度假，培育新型消费业态，使休闲蚕业成为缓解资源约束和保护生态环境的绿色产业。

总之，蚕桑发展应融入湖南现代大农业产业布局，与国家发展战略同步，着力发展湘西优质蚕茧产业带、环洞庭湖蚕桑特色经济产业带、湘中种植业调整蚕桑生态产业带，逐步实现湖南蚕桑产业的有序转移与优化升级。

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