鹿泉区农作物种质资源普查收集与统计分析

牛雪婧 郄彦敏 刘素娟 刘志芳 孙 娟 王新栋 王丽娜 耿立格

（1 河北省农林科学院粮油作物研究所/河北省作物遗传育种实验室，石家庄050035；2 河北省种子总站，石家庄050031）

农作物种质资源是开展育种理论研究、培育农作物新品种的重要物质基础，也是确保国家种源安全的关键资源[1]。人类未来可能会面临的食物、能源和环境危机都有赖于优良的种质资源来解决，丰富多样的种质资源能够应对复杂环境下对品种的多样化需求，极大提升我们在生物产业中的竞争力[2]。随着社会的不断进步和人们生活水平的提高，新品种不断育成和大面积推广，人们更加追求优质、抗病、高产的农产品，导致地方品种或老品种资源丢失，很多优质珍稀的地方种质资源及野生近缘种灭绝。打赢种业翻身仗需要加强种质资源的保护和利用，开展种源“卡脖子”技术攻关[3]，因此，开展“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”刻不容缓，通过妥善保存、深入研究，丰富我国种质资源的遗传多样性，查清我国农作物种质资源家底，保护我国农作物种质资源的多样性，维护农业可持续发展的生态资源环境，为我国农业生物育种产业发展提供源源不断的新基因和新资源。

鹿泉区原名获鹿县，位于河北省中南部石家庄市主城区西侧，是石家庄市的重要生态屏障，地理范围介于38°05′N，114°18′E 之间，东西最宽处达21.5km，南北最长处为42.5km。辖区总面积为613km2，下辖9 镇3 乡和1 个省级开发区，截至2020 年鹿泉区常住人口约为58.83 万人[4]。鹿泉区属于太行山脉至平原浅山过渡带，区内地形呈现西高东低，西部属太行山余脉，为低山丘陵区，区间基岩裸露，山峦起伏，沟谷发育，海拔300～500m；东部是由水流冲积而成的洪积平原，涵盖了山区、半山区、丘陵区和平原区，相对高差在200～400m 之间[5]。鹿泉区属暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明。春季干旱少雨多风；夏季炎热多雨，雨量集中；秋季天高气爽，昼夜温差大；冬季寒冷干燥，多西北风。年平均日照时数为1776.9h，年日照百分率为49%。

河北省“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”于2019 年正式启动，该项目通过对河北省141 个县（区）和42 个系统调查县的粮食作物、经济作物、蔬菜、果树、牧草绿肥等地方品种和野生近缘种的基本特性、生境进行调查，实现对河北省农作物种质资源的普查征集和抢救性收集。鹿泉区作为该项目实施的普查县和系统收集县区之一，在农业农村部、中国农业科学院、河北省农业农村厅、河北省农林科学院等各级单位的领导下，农作物种质资源普查收集工作取得良好成效。本研究通过对鹿泉区1956 年、1981 年和2014 年3 个时间节点的农作物种质资源普查表中的基础数据进行汇总整理，从气候环境变化、土地资源配置变化、农业产业结构、农作物栽培品种变迁和收集资源情况等方面进行了概述和分析，探讨了鹿泉区农家种加速消失的原因，同时针对农作物种质资源的保护与利用提出了建议，为今后保护和利用鹿泉区的农作物种质资源提供数据支撑，为鹿泉区农业产业的发展提供保障，也为其他县区普查收集工作提供参考。

1 普查收集内容与方法

1.1 普查收集内容鹿泉区3 个时间节点基本情况 分别调查了1956 年、1981 年、2014 年3 个时间节点鹿泉区的气候、人口、民族分布、国民受教育程度、经济发展、土地资源分布及农作物种质资源种植结构等情况。鹿泉区第三次农作物种质资源普查收集情况：自2019 年项目启动至2022 年鹿泉区普查征集、抢救性收集农作物种质资源的作物种类包括粮食作物（如谷物、豆类等）、经济作物（如棉、麻、油料、烟草等）、蔬菜（南瓜、大白菜等）等资源实物，采集农作物的地方俗名、主要特征特性、特殊用途、产量等情况，为后续种质资源的保护和利用提供数据支撑。

1.2 普查收集方法此次鹿泉区农作物种质资源调查主要依据农业农村部办公厅印发的《第三次全国农作物种质资源普查与收集行动实施方案》及河北省农业农村厅印发的《关于加强农业种质资源保护与利用的实施意见》（冀政办字〔2020〕43 号）和《河北省“十四五”现代化种业发展规划和种业振兴

行动实施方案》展开行动，依托鹿泉区农业农村局及河北省种子总站开展普查工作。通过鹿泉区档案馆、统计局、农业农村局官网等查阅统计年鉴、县志等档案资料。实地调查收集，进村入户收集种质资源，同时走访热爱农业的老农民调查了解资源特性及历史发展等信息。对提交至河北省农作物种质资源库的鹿泉区数据进行汇总、整理及标准化。将收集到的鹿泉区地方珍稀资源和具有较大开发价值的种质分别归类入河北省作物种质中期库，并将数据及种质提交到相应的国家、地方种质资源圃。

1.3 数据分析使用Excel 2007 对鹿泉区2019-2023 年普查收集资源数据进行整理及标准化，使用GraphPad Prism 9 软件对鹿泉区1956 年、1981 年和2014 年3 个时间节点收集的基本信息进行统计分析并作图。

2 普查收集结果与分析

2.1 鹿泉区气候环境变化由图1 可以看出，鹿泉区全区在1956 年和1981 年的年均降雨量和年均气温基本相持平，分别为13.3°C、549mm 和13.3°C、538.5mm，在2014 年，年均气温升至14.9°C，年均降雨量降至294.8mm，鹿泉区气候整体趋势向干旱发展。

图1 鹿泉区气候变化

2.2 鹿泉区土地资源配置变化鹿泉区属于太行山脉至平原浅山过渡带，西部属太行山余脉，山区、丘陵、平原各占1/3，是一个传统的农业市区。通过对鹿泉区1956 年、1981 年及2014 年3 个时间节点的土地资源利用进行对比统计，发现其耕地面积呈现逐步缩减的趋势（表1）。1956 年新中国成立初期，土地肥力不足，抗自然灾害能力较差，部分山区浇地困难，靠天吃饭，劳作全靠人工。此时鹿泉区耕地面积为33664.33hm2，占据县总面积的75.87%，农业人口占据县总人口的92.07%。1981 年为改善粮食缺乏状况，鹿泉区耕地面积有所增加，增长至33933.33hm2；农业人口占比上升至94.97%，但耕地面积占比下降至55.17%；1958 年河北省响应中共中央、国务院《关于在全国大规模造林的指示》提出“积极发展国营造林”，掀起了建立国营林场的热潮，有大片国有荒山荒地的专区和为国家代管小片国有林的县，积极筹划建立起国营林场，林场面积由3786.67hm2增加至8000hm2；水域面积由3440hm2下降至1440hm2，由《关于引岗南水库水济冶的请示》中可知，解放后灌溉面积迅速扩大至解放前25 倍，但在1961 年后由于冶河上游新建4 条大渠，河源水量大大减少，导致灌溉面积缩小。2014 年随着社会经济的迅速发展和新农村建设政策的推行，许多人不再从事农耕，耕地面积迅速减少了29.25%，降至24006.70hm2，农业人口占比下降至74.63%，水域面积上升了163%，说明鹿泉区当地水利灌溉设施已经有所改善，从水利基础设施条件上保障了农业的发展。

表1 鹿泉区人口及耕地面积变化

2.3 农业产业结构分析对鹿泉区农业产业结构进行分析，并对鹿泉区3 个时间节点的四大主要产业进行了对比统计。图2 表明，1956-2014 年间随着社会经济的迅速发展，机械化程度的大幅提高，鹿泉区的粮食作物、经济作物、畜牧业、水产四大产业的总产值均呈现较大幅度的增长。1956 年在四大产业中，粮食作物的产值最高1050 万元，为鹿泉区农业经济的支撑产业，其次为经济作物252 万元；1981 年除水产行业外，其余三个产业均有不同程度的增长，值得关注的是经济作物产值反超粮食作物1 倍多，在农业经济中产值最高，为6358.2 万元。2014 年粮食作物的产值重新占据农业经济最高，为222371 万元，相较于1981 年增长了87 倍，鹿泉区经济作物产值与畜牧业产业趋于持平，分别为145609 万元和137253 万元，水产行业产值由6万元增长至10224 万元，由此可见鹿泉区在1981-2014 年间通过科学技术的推广及发展，种植模式的不断调整，从而优化农业结构，逐步形成了以种植业为主，畜牧业、水产养殖业为辅的新格局。

图2 鹿泉区产业结构变化

2.4 农作物栽培品种的变迁农作物地方品种是当地农民长期驯化的产物，对当地气候的适应性更强，口感更符合当地人的饮食习惯，在20 世纪一直是各地方的主导品种。但几十年间随着城镇化的发展，在调整农业结构的过程中，良种良法不断推广，种植业逐渐追求利益最大化，因此高产、优质的培育品种逐渐取代了经济效益较低的地方品种。在此次调查中发现，1956 年鹿泉区的种植业以粮食作物为主导，且谷子、大豆、玉米、棉花、红薯、花生、芝麻均为地方品种，主栽作物小麦则是培育品种与地方品种并存，且以培育品种为主，地方品种的栽培面积很小。1981 年鹿泉区农作物依旧以粮食作物为主，其中谷子、玉米、棉花逐渐演变成为培育品种与地方品种共存，且培育品种的种植面积已远超地方品种；大豆种植以垦丰5 号为主，水稻种植以白金、东方红等培育品种为主，种植面积远超过大豆。2014 年除粮食作物与经济作物外，鹿泉区引进了多个蔬菜培育品种，如北京新三号大白菜、普罗旺斯西红柿、津优一号黄瓜、三季佳绿甘蓝等；粮食作物和经济作物中除谷子、玉米和花生依旧保留了部分农家种外，其他主栽作物小麦、大豆均已被培育品种替代，如大豆满仓金、二锦豆等地方品种被冀豆12 等培育品种替代，此时育成品种的种植面积已经是地方品种的12 倍。

值得关注的是在1956-2014 年间，鹿泉区种植的培育品种也在不断更新换代，如谷子由豫谷1 号、冀谷1 号等替换为更加抗旱的张杂谷19 号，高产、抗谷瘟病、纹枯病的张杂谷1 号，更加节水的张杂谷2 号；小麦品种由1956 年的石家庄407、碧蚂1 号和1981 年的河农162、冀麦24 替换为更加抗倒伏的济麦22 及更加高产的山农20 等；玉米由矮单88、中单1 号等替代为高抗黑粉病、粗缩病的郑单958、京单28 等培育品种。由此可见，培育品种在科学技术的发展下也在不断的升级以实现经济效益最大化，从单一追逐高产量逐步转换为种植抗病、节水、综合性状优良的品种。纵观1956-2014 年鹿泉区农作物种植面积可知（表2），该地区一直以种植小麦为主，其次为玉米和谷子；2014 年棉花、红薯、芝麻和水稻在鹿泉区基本没有种植，说明随着政府政策的变化，一些耗费人工、经济收益较低或不适宜当地地理环境气候的作物逐渐被淘汰。

表2 鹿泉区3 个时间节点农作物栽培品种的变迁

2.5 农作物种质资源的收集和分类在此次“第三次全国农作物种质资源普查与收集行动”中，对鹿泉区普查收集的资源及数据进行整理及统计分析，共收集种质资源103 份，包含33 种作物，其中地方品种占收集总份数比例最高，为94.2%，其次为野生资源占5.8%。在收集的资源中，蔬菜资源份数最多，为49 份，其次为粮食作物43 份，经济作物11 份（表3）。

表3 鹿泉区第三次农作物种质资源普查收集资源汇总

粮食作物共收集到大豆、小扁豆、玉米、高粱、谷子、黍稷、豇豆、绿豆、豌豆、小麦10 种作物共43份种质资源，包括绿大豆、甜高粱、黄谷子、花豇豆、绿珍珠绿豆、大白黍、多穗棒子、大黄玉米、多穗黑玉米等地方老品种；经济作物共收集到蓖麻、花生、棉花、油菜、青麻、芝麻6 种作物共11 份种质资源，包括粉花生、笨棉花、笨芝麻等地方品种9 份，也包括野生青麻、青帮油菜在内的野生资源2 份；蔬菜作物共收集到17 种49 份，包括大叶菠菜、绿地芸豆、长豇豆、笨冬瓜、花椒、割韭茴香、捋捋韭、彩灯笼椒、大倭瓜、土丝瓜等在内的地方品种45 份，茼蒿、大叶生菜、小香葱、野韭菜在内的野生资源4 份。

3 小结和讨论

3.1 气候环境变化带来的影响基于历史资料重建的第六次评估报告显示，人类活动造成的气候变暖正在加速发生[6]，且预测气候变化将会带来极端天气（包括热浪、强降水、干旱等）[7]。与此同时，中国的气候与环境近百年来也发生了显著变化，升温幅度约为0.5～0.8℃[8]。鹿泉区近年来温度呈现上升趋势，年均降水量骤降至294.8mm，温度的升高和降水的减少导致土地干旱，许多野生种质资源的生存空间收窄，造成了具有重要遗传价值的品种的遗失。气候变化带给种质资源最不利的影响就是会导致资源的灭绝与消失，许多作物在逆境下难以维系生存所必需的水分及营养，如水稻在连续高温和干旱的情况下，生长受阻，产量下降[9]。郑涛[10]曾对太行山区作物灌溉保证率进行分析，发现灌溉保证率低下是制约当地农业发展的主要因素，并建议通过加强水利设施建设来改善此地的农业用水条件，从而改善农作物种质资源的生存环境。

3.2 优化土地资源配置，建立农业产业结构新格局鹿泉市西倚太行山，东邻石家庄市区，是一个传统的农业市区。通过对鹿泉区1956 年、1981 年及2014 年的普查统计结果进行汇总分析，可以看出鹿泉区在不断地调整土地资源分配，农业产业结构不断转型升级。1956 年粮食产量不足，生产力低下，人民群众文化程度较低，靠天吃饭，此时耕地面积为县总面积的75.87%，从事农业的人口众多，粮食作物的产值远高于其他作物，栽培作物以地方品种为主，作物单一；1981 年耕地面积略微增大，但整体占比下降至55.17%，此时经济作物产值高于粮食作物，畜牧业产值也有所上升，许多作物的育成品种栽培面积已超越地方品种；2014 年耕地面积仅占据县总面积的39.81%，但作物产值远超1956 年和1981年，栽培作物的种类增多，育成品种的种植面积已经远超地方品种，说明具有高产、抗病等优点的育成品种带来的种植效益远高于地方品种；粮食作物产值最高，经济作物及畜牧业相持平，水产行业也成为农业经济的重要组成部分。此时鹿泉区已初步完成了土地资源配置调整优化，在能够满足粮食安全的基础上，积极调整农业产业结构，形成了以种植业、畜牧业为主导产业，水产养殖业并行发展的新格局。鹿泉区是河北省石家庄市下辖县市区中唯一具有山区、丘陵、平原、河滩多样化地形地貌的区域，其农业产业结构的成功转型充分发挥了其地理位置优势，依傍滹沱河，渔业资源丰富，将资源优势转化为经济优势[11-12]。

3.3 地方品种加速消失的原因通过对3 个时间节点鹿泉区栽培品种变迁及第三次农作物种质资源普查收集作物的分析，可以看出，虽然有部分农家种如大黄玉米、小黄玉米等得以保留至今，但大多数作物的农家种已经在更新换代中流失。究其原因，本研究认为有以下3 点：第一，过去群众资源保护意识弱，地方宣传不到位。我国对于种质资源的保护起步较晚，现代化保存设施建设始于20 世纪70 年代，1975 年我国开始筹划建设国家作物种质库1 号库，但直到1978 年12 月才动工兴建，1984 年落成并于1985 年投入使用[13]，河北省作物种质库1983 年开始建设，1986 年建设完成正式投入使用。各级农业农村部门对于农作物种质资源保护的宣传不到位，农民群众的保护意识薄弱。没有从思想上重视种质资源的重要性，导致地方种质资源如满仓金、二锦豆大豆资源的大量遗失、开发利用不足。

第二，矿业发展影响资源生长环境。鹿泉区属于半山区，石头资源丰富，采石场、碎石场、滑石粉场、水泥厂多，工业开发活动造成山区原始植被破坏，加剧了水土流失和土壤污染，野生作物种质资源生存空间被挤压，一些分布在高山林区的资源大量消失。工业发展带来地方经济快速发展的同时，造成有重要遗传基因价值的优异作物品种急剧减少[14]。

第三，农业生产发展趋势下的自然选择。随着农业产业结构的不断调整，追求利益最大化成为了农业生产的主要目标，化肥、农药的大量施用导致了很多农作物近缘种的减少；随着社会的发展和科学技术手段的提高，大批高产抗病的优质培育品种的不断推广和产出，产量、外观、抗性等性状不能满足规模化生产的地方品种必然会被农民淘汰。

4 对于农作物种质资源保护利用的建议

4.1 加强农作物种质资源保护的宣传力度农业种质资源是保障国家粮食安全与重要农产品供给的战略性资源，是农业科技原始创新与现代种业发展的物质基础[15]。许多农民甚至企业和种植大户对地方种质资源的保护意识薄弱，认识不足。相关部门应在宣传方面加大力度，完善扶持政策，开展普法宣传活动，通过建立科普基地，举办种质资源文化活动等措施，加大对种质资源保护与开发利用的宣传，进一步增强农民群众对地方特色种质资源的保护意识，形成认知，促进全民参与资源保护[16-17]。

4.2 收集和挖掘优异基因资源农作物种质资源收集是长期性、公益性的基础工作，为推动形成“以保带用、以用促保”的种质资源保护利用机制，新修订的《种子法》在条文中专门提到重点收集珍稀、濒危、特有资源和特色地方品种。看待种质资源需跳出陈旧理念，今天被人们淘汰的品种也许是未来的需求。目前品种选育普遍受遗传背景狭窄制约，同质化现象严重。老品种虽然在产量等方面劣于培育品种，但在某些品质、抗性方面可能具有独特的作用。作为一种科研资源，一个区域的特色种质资源一旦失去将很难恢复，通过搜集与发掘，可以使其得到保护和利用[2]。因此，将普查收集后的民间优异种质资源进行精准鉴定及合理利用，有助于发掘优异基因资源，开展新品种培育，把资源优势转化为创新优势和产业优势，形成种业核心竞争力。