让中国人吃上自己生产的海带
新中国成立,沥海属上虞县,上虞县属绍兴专署。1952年2月,绍兴行政专署撤销,上虞县改属宁波专区。
1958年,沥海成立人民公社。下半年,沥海渔农大队由邵才德任场长,带队前往宁波鄞县象山港发展海带养殖场,海域面积达1014亩。开启了沥海渔村二十多年的海带养殖史。
海带从日本高价进口的海产品,成为中国老百姓的家常菜,这得从“北带南移”开始。而北带南移,又得从“夏苗培育”说起。而夏苗培育之后,又得解决“海带施肥”问题。
从寒海海带到温海海带,从海底海带到筏子海带,面临海带人工养殖的各种问题,怎样一一去解决?现在看来,科研好像是小孩子玩游戏似的,充满了幻想和摸索,有乐趣也有烦恼。
中国“海带之父”曾呈奎为海洋事业所作出的贡献,对新中国的海洋开发利用、对海藻工业、药品开发、对丰富人民食品等等,让后人受益无穷,真的是太伟大了!
中国海带之父——曾呈奎
(一)“要让百姓吃上我们自己生产的海带”
海带,多少年来我国人民喜欢吃它。它不仅味美又能充饥,而且还能预防和治疗碘缺乏症和其他一些疾病。
海带的营养价值很高。海带干品除维生素C外,所含其他维生素和菠菜、油菜差不多,但所含蛋白质、糖、钙、铁和热量则超过菠菜、油菜数十倍,特别是海带含碘,最多可达10%,这是其他蔬菜无法比拟的。海带的药用价值也很高,可以入药,更是食疗佳品。海带性味咸、寒、滑,无毒。清热消炎,软坚散结,利尿。可治疗甲状腺肿大、淋巴结结核、水肿、疝气。对防治肺矽病、心血管病、肝病、癌症、老年慢性支气管炎、动脉硬化等均有辅助疗效。海带还是海藻工业的重要原料,其产品应用范围非常广泛。
海带属冷温带植物,原并不产于我国。解放以前,我们吃的海带都是从日本和朝鲜进口来的。那么,海带是怎么传人我国的呢?
1927年,日本人在大连寺儿沟修建栈桥,他们从日本北海道用轮船从海面拖来一批做成木筏的玄木作建筑材料。这批玄木在北海道停港时,正值那里海带成熟,海带放出的游孢子就附着在玄木上生长起来,来到大连海面后,这些附着在玄木上的游孢子长成的海带恰好也成熟了,放出许多游孢子,一部分附着在寺儿沟栈桥的基石上,第二年就发育成小海带。从此,我国便有了自然生长的海带。
但是,要想让海带在我国大量生长,必须进行改造。在海带原产地日本北海道,水温较低,自然生长的海带很多,到时候收割就足够用,根本不用人工养殖。要想让海带适应我国海区的新环境大面积茁壮生长,一系列难题等着人们去解决。
1950年深秋,中年干部薛中和和青年李宏基手里拿着一把裙带菜,到青岛海洋生物研究室曾呈奎教授的实验室,请教他为什么今年海边有这么多裙带菜被打上岸来。
在听完有关裙带菜被打上岸来的问题解释后,薛中和诚恳地问曾呈奎:“您是藻类专家,您说在青岛海区养殖海带,有没有可能?”
曾呈奎说:“海带是冷温带藻类,在青岛进行人工养殖还有许多问题需要研究和解决,目前恐怕还不行。”
薛中和说:“我在烟台工作时曾搞过水产养殖,也采自然苗养殖过海带,已经成功了。烟台和青岛隔这么近,为什么在烟台海区能养成,而在青岛海区不能养殖呢?所以应当研究如何在青岛能够养殖海带。”
薛中和的来访,使曾呈奎更加感到自己有责任研究海带养殖。他对当时的海洋生物研究室的科研人员说:“我们是研究海藻的,可国家还要进口海带,作为科技人员我们应感到羞愧和耻辱。我们要努力工作,争取在最短的时间内,让我们的人民吃上我们自己生产的海带。将来我们还要出口海带,换回外汇支援国家建设。”
自此,在曾呈奎的组织领导下,中国科学院水生生物研究所青岛海洋生物研究室的科研人员便开始了海带的养殖研究。
(二)解决海带栽培的几个关键问题
“既然能够在陆地上种庄稼,为什么不能在海上种植海藻?”这是曾呈奎在厦门大学植物系学习藻类学课时就萌生的想法。
海带是靠孢子繁殖的。我们吃的海带是无性阶段的植物,它产生孢子,又被称为孢子体。海带的孢子有两根不等长的鞭毛,孢子依靠鞭毛能够在水中游动,所以又被称为游孢子。游孢子在游动中找到一定的基层,如岩石等,就会附着在上面,鞭毛便会立刻脱落成为胚孢子,进入有性的丝状体阶段,即配子体阶段。胚孢子形成细胞壁,伸出萌发管,萌发成幼配子体。配子体有雌雄之别,雌的较为粗壮,一般仅有一两个细胞,两三个星期内即成熟,并产生具有侧生而不等长的鞭毛的精子。精子靠鞭毛游动到卵子旁,与卵子结合而成为合子,即受精卵。合子在适宜环境下就萌发成为海带。
在我国北方沿海,海带大量放散孢子的时间是在秋季的10月底至11月这段时间。到第二年5—6月,在适宜的条件下,海带可以长成四米左右。之后,随着水温的升高,海带生长缓慢,只增加厚度,还会出现海带梢腐烂。秋天水温下降,海带又开始生长。到了第三年的5—6月,海带便会长得宽大肥厚,有的可以达到六七米长。过了夏天,海带大量放散孢子。海带放散孢子后死亡而结束它的无性阶段;所产生的孢子又萌发而开始它的有性的丝状体阶段。也有部分海带在第二年春末初夏放散孢子,但因水温高,孢子均不能萌发为丝状体。
海带与种子植物不同,因此,在大海上种植海藻远比在陆地上种植庄稼困难,它涉及水文、水流、光照、氧气、营养、育苗、移植海面、施肥以及养殖方法等一系列问题。
像农民种地首先遇到的是种子问题一样,栽培海带首先遇到的问题是孢子(陆地植物的种子)问题,也就是如何收集大量的孢子并让它附着在物体(基)上生长。其中的关键是种子(孢子)问题,也就是解决海带的育苗问题。
20世纪50年代初,我国采用的主要方法有“绑苗增殖法”、“采孢子投石法”和“架式养殖法”三种。
“绑苗增殖法”是将海带苗绑在海底的岩石上,或者绑在大石块上投下海去。待海带成熟时,放散出大量游孢子,就会有一部分附着在这些岩石或石块上,萌发为配子体,进而发育成孢子体,长成为海带。这种方法很原始,而且由于海水不断流动,使得大部分游孢子不能附着在“基”(即陆地植物所需要的土壤)上。
“采孢子投石法”是将作为附着基的石块放在盛有海水的池或船舱内,然后再放进成熟的海带。海带放出游孢子,游孢子附着在石块上,然后再将这些石块投入适当的海区,待其萌发长成海带。这种方法比上一种方法的增殖效果大些。
“架式养殖法”是用绳子或竹子和绳子纺织成培养架,代替上面两种方法中的石块作为附着基采集孢子。采孢子后,把培养架运到所选择的海区,用大石块或铁锚将其固定在一定的水层中。在条件良好的海区,六七个月后海带即可长到四五米。在浪小流缓的海区,采用架式养殖法,操作更为简便。
然而,上述养殖方法都未能使我国的海带栽培业脱离试验阶段,直到1952年,山东水产养殖场李宏基等人创造了海带筏式全人工养殖法,才使我国海带栽培业由试验阶段转入小规模企业生产阶段。
“海带筏式全人工养殖法”主要包括人工采孢子和幼苗分散两项重要方法。这个方法的创造使海带养殖摆脱了自然繁殖状态;同时,通过游孢子在人工条件下的放散和附着,使养殖者可以随意选择游孢子的放散时间和地点,并让它附着在所备好的附着器上。幼苗分散方法使养殖者根据需要把幼苗有规则地分散夹养在苗绳上,再不像以前那样无规则和紧密丛生,从而使所有幼苗都能得到迅速成长的机会。
曾呈奎对李宏基等人创造了海带筏式全人工养殖法给予高度评价。他说:“这是海带生产农业化的开端,从海带的苗种、播种到育苗、分布及养育成体各项工作都加入了许多人工控制成分,为我国海带养殖事业的进一步发展奠定了良好的基础。”
曾呈奎认为,在此基础上发展海带栽培业,还存在着两个关键问题:一是如何提高单位面积产量,二是如何扩大养殖面积。于是,他组织人力开始了进一步的研究。
1951年,曾呈奎在中国科学院水生生物研究所青岛海洋生物研究室组建了海带养殖研究组。他们首先从养殖生物学角度出发,开始了海带生活史和海带幼体发育与主要环境条件的关系研究,以找到解决海带养殖问题的“金钥匙”。他们首先弄清了培育海带幼苗所需的适宜温度、光照长短和强度、营养盐等,为下一步解决海带栽培存在的关键问题打下了坚实基础。
(三) 海带夏苗的创造
1955年以前,在我国不论哪种养殖海带方法,都是在秋天采孢子和培育幼苗,这种幼苗叫做“秋苗”。秋天,海面上正是硅藻等本地杂藻大量繁殖的季节,育苗器安放海面不久,这些杂藻的孢子一拥而上附在上面,而且生长速度比海带快。而外来藻种海带的孢子,从萌发到配子体的成熟、排卵、受精,需要十几天甚至二十几天。这期间海带配子体仅有1—3个细胞,生命力很脆弱,被杂藻遮住阳光,成活率降低,成活的海带配子体的发展也受到了抑制,延缓了幼孢子体的发生及生长,造成低产。曾呈奎和他的助手,对这一海带减产情况进行了研究,设法让海带幼苗避开杂藻威胁。
在我国养殖的海带每年放散两次孢子。第一次在5—7月,仅藻体的局部叶片放散;第二次在10—12月,藻体的大部分叶片都放散。秋苗采用的就是第二次放散的孢子育出的海带苗。第一次放散的孢子,因夏季海水温度过高,所以海带的幼孢子体不能度过夏季,容易死亡,形成二年生幼苗。而采用“秋苗”的育苗技术,生长期短,难以长成厚壮的商品海带,过不了生产关。曾呈奎认为,如果把海带5—7月放散的孢子,采用人为方法低温培育让它度过夏季,到秋季已长大成为幼苗,然后移到海面,自然就避开了秋天海上杂藻丛生的问题,使得海上栽培海带不再像陆地上种庄稼那样必须除去杂草而自然生长了。根据这种设想,他们进行了实验。
曾呈奎等人于1951年便开展了海带配子体和幼孢子体生长发育环境条件的研究,弄清了培育海带幼苗的适宜温度范围、光照时间和强度、营养盐等。1953年,他们正式开展了海带幼苗低温度夏养殖的实验。
在夏季的6—7月间,他们开始采集孢子,在室内培育。他们用过滤海水加适量的氮、磷配制成培养水,用人工控制水温在8—12C间,每天光照8—12小时。用马达间歇搅拌培养水使之流动,并且按时用新鲜过滤海水更换1/4—1/8培养水。到10月中下旬,幼苗已长到1厘米以上,此时青岛海面水温也已降至20C以下,他们将幼苗移放到海面去培养。他们称这种方法培育出的幼苗为“海带夏苗”,以区别于秋苗,并称这种育苗方法为“海带夏苗培育法”。
海带夏苗比秋苗有很多优越性,这一方法堪称重大发明创造。
首先,夏苗是孢子在过滤海水中,即在没有杂藻威胁的环境里萌发长为1—2厘米幼苗的,10—11月移入海面放养后,有能力在与杂藻竞争中战胜杂藻而顺利生长,完全避开了秋苗受杂藻威胁的命运。其次,由于幼苗的提前发生,将海带幼苗的生长时间提前了2—3个月,延长了海带的生长期,解决了“秋苗”生长时间短,难以长成厚壮商品海带的关键问题。同时,室内育苗,把艰苦的海上作业转变成较轻松的室内劳动,既节省了人力,又大大改善了劳动强度。因此,用培育的夏苗养成的海带单产增加了一倍多,在大面积生产中也能增加30%—50%的产量。另外,由于减少了秋苗培育所需的种海带度夏器材和人力,大大降低了育苗成本。由于夏苗分散时间比秋苗早2—3个月,在12月底前即可结束,这时水温较高,海面操作也较方便。
1954年末,曾呈奎等培育的海带夏苗栽种到海面后,山东海水养殖场场长房希栋和技术负责人李宏基、张金城、刘德厚发现,海带夏苗既具有两年海带的特征,又具有一年海带的株间发育一致的特点。经过几次观察,他们主动找到曾呈奎和他的助手,希望利用这一成果进行生产性试验。李宏基认为,这样的科研成果生产最需要。曾呈奎兴高采烈地对李宏基说:“夏苗就是为你们创造的筏式人工养殖法服务的。你们进行生产实验,我们非常欢迎。”曾呈奎带他们看了实验设备,并热情教授培养方法,毫无保留。之后,双方科技人员频繁交流和切磋养殖技术。
曾呈奎等人创造的“海带夏苗培育法”是我国海带人工栽培的关键新技术。这一创新原理的问世,结束了我国海带人工栽培长期依靠采海带自然进行养殖的历史,使我国人工栽培海带进入了一个全新发展时期。
“海带夏苗培育法”这一科研成果,1955年在《植物学报》四卷三期上首次公开发表,引起了国内外海藻科研和生产工作者的注意,得到了高度评价。直到今天,我国栽培海带所用的幼苗仍全部是夏苗。
海带夏苗培育法的创造及其发展,推动了我国海带栽培事业的发展,对我国及世界海藻栽培事业做出了重大贡献,并且为海带遗传学研究及海带育种工作提供了技术条件。
(四) 海带施肥研究
海带是植物,同样需要阳光、水分、氧气、二氧化碳、营养盐和适宜的温度,而且在海带生长的各个阶段,对这些要素的要求不尽相同。海水中自然不缺水分,氧气和二氧化碳在一般情况下也不缺乏。所以,曾呈奎特别注意研究海带对温度、光照和营养盐的需求情况。1951年,曾呈奎和他的助手通过实验,首先弄清了培育海带幼苗所需的适宜温度范围、光照长短和强度、营养盐等,为进一步解决海带栽培存在的关键问题打下了坚实的基础。
50年代初期,我国商品海带的生产只局限于大连、烟台、青岛三个城市的海区,海带产量很有限。曾呈奎等于1952年初夏在青岛太平湾、栈桥湾等海区进行海带栽培实验,发现在靠近市区的栈桥湾的试验海带能正常生长,而在太平湾等远离市区的海域则不能正常生长。
这是为什么?曾呈奎和他的助手们开始了分析研究。
他们注意到,栈桥湾靠近市区,每天有大量生活污水流人,其中含有大量营养物质;而太平湾远离市区,很少有含营养物质的生活污水流人,这就是海带生长不一样的原因。他们由此得出结论:远离市区的海带之所以不能正常生长,原因在于缺乏营养,是缺肥所致。跟存在贫瘠的土地一样,也有贫瘠的海洋,像给农作物施肥一样,在贫瘠的海区种海带也得施肥。
贫瘠的青岛地区太平湾究竟缺什么肥?曾呈奎请他的助手费修绠、曹文达对太平湾的海水进行化学分析,证实海水氮含量很低,这和曾呈奎分析的情况十分吻合。他认为海带主要是长叶子的植物,而在氮、磷、钾三大植物营养素中,氮就是供植物长叶子的营养素。太平湾等缺肥地区,海带叶片腐烂,长不好,主要原因是缺乏氮肥的原故。
确定了海带因缺氮肥而生长不正常之后,曾呈奎和他的助手们决定进行海带施氮肥实验。给贫瘠海区养殖海带施肥是海带养殖研究中的又一关键问题。
海水因受潮汐、潮流、海流等许多动力因素的影响,处于不断的流动中,溶解于海水中的氮等营养盐极易流失。因此,不像施在土壤中的肥料能够留在农作物周围等待它来吸收,施在海藻周围的肥料绝大部分不待海藻吸收便流失了。而人们总不能在海带生长期间连续不断地给海带施肥,那样既浪费人力又浪费肥料,极不经济。如何施肥最经济、最有效,成了海带施肥研究的关键问题。
曾呈奎在潜心研究这一问题,坐卧行走中都在思考。
他想到,应当在海带周围的海水中控制氮的扩散进行局部施肥,并首先将这一想法提出来,与合作者们商讨科学方法。如何实现局部施肥?曾呈奎在冥思苦想中进行设计。
1953年12月下旬,曾呈奎在因公出差返回青岛的火车上,像往常一样不去和同路人闲聊,而是利用这一宝贵的时间思考。他独自呆呆地望着车窗外,显得心事重重。
列车员倒开水来了,他起身表示感谢,然后又对着茶杯沉思。杯里的茶叶上下翻滚,一缕水气袅袅升起。忽然,他的目光停留在眼前的瓷茶杯上。瓷器不是闻名世界的四大发明吗?外国人把中国叫成瓷器国,英文单词“China”含义既是中国,又是“瓷器、资料”。很可能在当初中国瓷器传到西方后,他们看着新奇,才根据中国汉语“瓷”字发音,造了“China”这个单词,赋予它“瓷器、瓷料”的含义,随后又把中国叫成“China”的。
想到这里,曾呈奎不禁为中国人民的勤劳和智慧感到光荣和骄傲。他由质地密实的瓷,联想到质地较粗的陶。陶通气性好,宜兴陶壶不是很受人们喜爱吗?想到陶,他又想到陶的通透性,使用陶沏的茶味道纯正,而且……
想到这里,曾呈奎忽然眼前一亮,嘴里喃喃地说:“有了,有了,我有办法了!”邻座乘客感到莫名其妙。曾呈奎自觉失态,随即又缓缓坐下来。
火车一抵青岛,曾呈奎马上跳下车赶回研究室,召集海带养殖组的科研人员开会,说出了用陶罐在海水中实现局部施肥的想法,请大家讨论。大家开始还有些迟疑,但很快就接受了他的这一设想。
这年年底,他们设计出了用陶罐进行局部施肥的方案在陶罐中盛无机氮肥溶液,利用氮溶液能从陶罐壁的微孔中渗出的特性,选用具有合适微孔壁的陶罐盛氮肥,控制氮素按需要的速率不断渗出,形成了一个局部海水中含氮素量经常较充足的环境,供海带随时吸收,减少肥料的无谓流失和消耗。
1954年2月,春节刚过,曾呈奎又带领科研人员在室内进行了在海水中陶罐扩散氮肥的实验。罐容量2升,盛满含5%氯化钠的海水溶液后放在盛有1.5升海水的水桶里。通过对罐外桶内海水氯度的测定,了解氯化钠通过罐壁向外扩散的多少。实验结果,桶内海水的氯度在10天内由原来的16.65%逐渐增加到20.50%。即在1.5升的海水里氯度增加了3.85%,等于9.35克氯化钠,平均每天扩散出约1克。扩散的速率不但因罐壁构造的粗细而不同,而且也因罐内外溶液浓度的差别,以及罐内外海水的动与静等因素而变化。因此,可以根据需要加以人工控制。
1954年4月19日,他们在上述试验的基础上进行了一个用泥罐施肥养殖海带的预备试验。所用海带是在青岛团岛湾肥沃海区自然生长的海带幼苗。篓直径约30厘米,高25厘米。幼苗大小不一,大者长20厘米,小的只有几厘米长。
试验在青岛太平湾海区进行,以往试验证明这个海区的氮素含量太少,不能进行商品海带的养殖。他们将长满海带幼苗的篓子分成两批,施肥的和不施肥的各两个。施肥的篓内放施肥罐一个,罐内盛满25%的硝酸钾海水溶液,罐口用橡皮筋绑紧,篓用棕绳绑在浮架上。试验进行5—6天后,施肥的海带色泽仍然浓褐,而不施肥的海带已呈淡黄色,说明缺少氮素营养。试验于6月16日结束,科研人员从施肥的和不施肥的篓各挑选出个体最大的海带156棵,测量长度和重量。施肥的海带平均棵长1米,干品平均棵重6克,不施肥的平均棵长仅30厘米,平均棵重2克,只有施肥海带长度、重量的1/3。
海上试验证明这种方法可行,效果显著,于是他们将其命名为陶罐施肥法。陶罐施肥法研究的核心是:证明了我国北方某些远离城市的海域,因缺氮使海带不能正常生长,而用陶罐或具有微孔的类似陶罐的容器进行施肥,可使海带增产。
曾呈奎等的海带局部施肥研究成果,于1955年在《植物学报》四卷四期上公开发表。
1956年6月,曾呈奎将陶罐施肥法推荐给山东水产养殖场的技术负责人李宏基。李宏基根据曾呈奎局部施肥的原理,设计了三竿式小双架施肥方法,在威海、荣成俚岛两个海区同时以数亩的规模进行生产性试验,达到了预期目的,获得了我国第一批用人工施肥方法生产的商品海带。
陶罐施肥法在使用中不断得到改进和完善:有的用打了洞的塑料袋代替陶罐,有的大面积海带养殖区用在海面喷氮肥溶液的方法,都是应用了局部施肥原理,大大发展了陶罐施肥法。自20世纪50年代中期,海带局部施肥法逐步推广开来,一直延续至今,有力地推动了我国海带栽培业的发展。
晚年曾呈奎
(五) 海带南移栽培试验
海带夏苗培育法的创造,使原本是冷温带的海带,能够在我国北方沿海靠近城市的海区正常生长并达到商品规格;海带陶罐施肥法的创造,则解决了海带施肥问题,使海带能够在我国北方沿海远离城市的贫瘠海区正常生长达到商品规格,这样我国整个北方沿海海区都能栽培海带了。
他在北方海带栽培取得成功的基础上,将目标转向了广大的南方海区。他想,如果能够利用夏苗让海带在我国南方沿海海区栽培,进一步扩大海带种植面积,提高我国海带的养殖产量的话,那么既可以让沿海农民通过养殖海带实现共同富裕,又可以为生产行业提供充足的原料。
1955年,海带生理生态和人工养殖原理的研究(海带南移养殖试验)项目,在曾呈奎组织下正式展开。
依据多年海带研究的经验,曾呈奎认为,首先需要掌握南方沿海海水年温度变化和含氮情况。在掌握了海带叶片生长的适宜温度及温度对孢子囊群体形成的影响后,他又对我国南方海域的营养条件及周年温度变化进行了调查。
1956年夏天,调查和分析的结果表明,我国南方沿海海水有足够的使海带生长达到商品规格的适温期限,那里海海水含氮丰富,可以栽培海带,且无需施肥。据此,曾呈奎初步得出了南方沿海可以栽培海带的结论。
曾呈奎决定在南方选一个有代表性的海区开展海带栽培实验,选定在浙江舟山地区枸杞岛进行南移栽培实验。实验用的都是夏苗,而且都是从青岛运去的。
1957年夏天实验结束,证明了我国南方的浙江、福建等省,类似枸杞岛海域条件的海域完全可以栽培生产商品海带。于是利用夏苗栽培海带迅速在我国南方推广。
海带南移栽培实验的成功和推广,使海带在我国长江以南沿海大规模栽培起来,为我国的海带栽培事业做出了重大贡献。根据2002年国家发布的统计数据,我国海带年产量达到84万吨干品,占世界海带总产量的90%以上,不仅不再需要进口,而且可以大量出口。
在福建省连江市官坞村,众多农户因栽培海带而发家致富,为了表达对曾呈奎的感激之情,他们请曾呈奎为他们题词,“中国海带之乡”六个大字镌刻在高高耸立在村前的石碑上。
海带人工栽培在中国的巨大成功震惊了世界,连许多国际藻类学同行都不敢相信中国的海带人工栽培“神话”是真的。为考察这一神话是否属实,1978年由国际海藻学会主席和加拿大大西洋研究所所长等人组成的科技代表团专程来青岛访问。曾呈奎热情接待了前来考察的国际同行,向他们介绍了中国海带栽培的情况,并带领他们乘坐舢板,去邻近海区参观海带生产现场。看到一望无际的大面积栽培区和硕大美丽的海带,外国同行惊呆了,接下来的则是不断地按动相机快门,拍下这壮丽的场面。他们还捞起硕大的海带,缠绕在身上进行拍照,并跷起大拇指说:“这是世界水平的杰出贡献,中国海带栽培‘神话’是真的!”
我国的海带人工栽培取得的成功,让世界海藻学界折服。也就是从这一时期开始,我国的海带人工栽培跃居国际前列。
——摘自《中国海带之父——曾呈奎》
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