高粱的抗逆高產(chǎn)及用途優(yōu)勢探討

高明超++李繼洪++陳冰嬬++高士杰

摘要 高粱根系發(fā)達(dá)，吸水力強(qiáng)，蒸騰系數(shù)低，水分利用率高；抗旱、耐澇、耐鹽堿、耐瘠薄、適應(yīng)性廣。高粱的光合CO2飽和點(diǎn)高、補(bǔ)償點(diǎn)低，光合效率高；品種間雜交優(yōu)勢強(qiáng)。高粱籽?？梢允秤?、飼用、加工食品、釀酒造醋；莖稈可以編織工藝品，還可青飼、青貯等。因此，高粱是抗性強(qiáng)、用途廣的高產(chǎn)作物。發(fā)展高粱生產(chǎn)有利于利用自然資源，調(diào)整種植結(jié)構(gòu)及輪作倒茬，也有利于生產(chǎn)有機(jī)食品或健康食品。

關(guān)鍵詞 高粱；高產(chǎn)；抗性強(qiáng)；用途廣

中圖分類號(hào) S514 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2015）18-0060-02

高粱[Sorghum bicolor（L.）Moench]在我國有5 000年的栽培歷史，是拓荒的“先鋒”作物。1918年我國高粱播種面積達(dá)到1 473.53萬hm2，創(chuàng)歷史紀(jì)錄，約占全國耕地面積的26%。20世紀(jì)70年代以前，高粱是北方人民的主要糧食作物，隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的變化，食用高粱的量大幅減少，高粱種植面積下降明顯。近年高粱種植面積不足100萬hm2，平均單產(chǎn)為4 500～6 000 kg/hm2。

高粱按用途可以分為粒用高粱、甜高粱、草高粱和帚高粱，其中粒用高粱是種植、利用最廣的高粱類型[1]。高粱在中國的分布很廣，幾乎全國各地都有種植。高粱分布雖廣，但主產(chǎn)區(qū)卻很集中。當(dāng)前高粱主要分布在遼寧、黑龍江、內(nèi)蒙古、吉林“三省一區(qū)”的洼地、旱地、鹽堿地等，貴州、四川等省因釀酒業(yè)的帶動(dòng)高粱種植面積不斷擴(kuò)大。高粱劃分為4個(gè)栽培區(qū)：春播早熟區(qū)，春播晚熟區(qū)，春、夏兼播區(qū)和南方高粱區(qū)。

吉林省是我國高粱春播早熟區(qū)、高粱主要產(chǎn)區(qū)和商品糧原料基地，種植面積超過全國高粱種植面積的15%。20世紀(jì)50年代初，吉林省高粱年種植面積100萬hm2左右，占糧豆面積的19%，總產(chǎn)量100萬t。進(jìn)入80年代，高粱種植面積下降到33.3萬hm2左右，占糧豆面積的6.3%左右，總產(chǎn)約65萬t。90年代以來育成新的中矮稈高產(chǎn)雜交種，從而使吉林高粱產(chǎn)量突破9 000 kg/hm2，成為旱地農(nóng)業(yè)中的高產(chǎn)作物。2013年全省高粱種植面積11.5萬hm2，平均產(chǎn)量7 428.75 kg/hm2，高粱面積和單產(chǎn)居全國前列。

高粱與水稻、玉米、小麥等相比，具有耐澇、抗旱、耐鹽堿、耐瘠薄、光合效率高、雜種優(yōu)勢強(qiáng)等特點(diǎn)[2]。為此，介紹高粱的高產(chǎn)優(yōu)勢、抗逆優(yōu)勢和用途優(yōu)勢，期望人們對(duì)高粱進(jìn)一步了解，提高認(rèn)知水平，以便加強(qiáng)對(duì)高粱的研究開發(fā)利用。

1 高粱是抗逆性強(qiáng)的作物

1.1 高粱抗旱耐澇，水分利用率高

高粱的抗旱力較強(qiáng)，既抗土壤干旱，又耐大氣干旱。高粱葉片具有發(fā)育良好的蠟質(zhì)層，可提高葉片對(duì)光輻射的反射率，減少蒸騰。高粱的蒸騰系數(shù)為250～300，比水稻（400～800）、小麥（270～600）、玉米（250～450）、豆類、馬鈴薯、甜菜等均低。高粱的凋萎系數(shù)為5.9，也比玉米（6.5）和小麥（6.3）低。Martin研究認(rèn)為，可能由于高粱的滲透調(diào)節(jié)能力比玉米強(qiáng)，使高粱抗旱性強(qiáng)。在灌溉條件下玉米比高粱高產(chǎn)，而在非灌溉區(qū)，高粱比玉米高產(chǎn)，說明高粱耐干旱[3]。Doggtt和Jowett在東非地帶開展玉米、高粱試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)生長季降雨量低于380 mm、高于750 mm的地區(qū)，高粱產(chǎn)量均比玉米高。在高降雨量的地區(qū)，高粱產(chǎn)量超過玉米，是高粱發(fā)揮了耐水澇的優(yōu)勢；淹水時(shí)，抽穗期玉米、高粱分別能維持1～2、6～7 d；灌漿期玉米、高粱分別能維持2、8～10 d；乳熟期的高粱可維持15～20 d?？梢?，高粱的許多旱生性狀在潮濕條件下也是有用的。

1.2 高粱的根系發(fā)達(dá)，吸水能力強(qiáng)

高粱根系十分發(fā)達(dá)，在嚴(yán)重干旱條件下高粱根系可入土層深度2.1 m[4]，可利用較深土層中的水分和養(yǎng)分。高粱的根系總量在苗期、開花期分別是玉米的1.2、2.4倍。Kramper 認(rèn)為，根系分布廣、深，分枝多，是高粱等抗旱作物的主要特征，其能夠最大程度地利用土壤的水分，保證植物生長。

根系的最大吸水范圍在植株側(cè)面的38 cm和深90 cm的區(qū)域內(nèi)。根系主要從側(cè)面吸收80%～90%的水分。Bluma等研究認(rèn)為，高粱雜種優(yōu)勢中，根系表現(xiàn)與地上部分一致。

高粱根的水勢低，吸水能力強(qiáng)。Cnyxau指出，高粱根水勢一般為-1.52～-1.22 Mbar，其吸水能力約為玉米的2倍；高粱莖水勢為-2.03～-1.52 Mbar，比玉米（-1.42 Mbar）低，有利于水分吸收、運(yùn)輸和貯存。

1.3 高粱的耐瘠薄、耐鹽堿能力強(qiáng)

高粱耐瘠薄，對(duì)肥料利用效率高。因此，在中國旱糧作物產(chǎn)區(qū)中，凡不適于玉米、小麥、大豆栽培的干旱或半干旱的瘠薄耕地種植高粱均能獲得較高和較穩(wěn)定的籽粒產(chǎn)量。

高粱還有較好的耐鹽堿能力，對(duì)土壤要求不嚴(yán)格，在pH值為5.5～8.5的各類土壤上都能正常生長。高粱可忍受0.5%～0.9%的鹽濃度，甚至更高，而小麥和玉米只能忍受0.3%～0.6%和0.3%～0.7%的鹽濃度。高粱的莖稈和根系的滲透壓高，能在較高的鹽分濃度下吸收水分和養(yǎng)分，因此高粱也是適于鹽堿澇洼地區(qū)廣泛種植的高產(chǎn)作物。高粱還是重要的搭配和接茬作物，起著輪作倒茬和調(diào)節(jié)勞力的重要作用。

1.4 高粱的耐高溫能力強(qiáng)

高粱葉片光合作用最適日溫為33～35 ℃（而C3植物為20～25 ℃），有的品種在45 ℃高溫下，光合作用才完全停止。超過適溫后光合效率降低，這是由于呼吸作用加強(qiáng)、同化物消耗增加、光合作用與呼吸作用的比值下降等因素共同作用的結(jié)果[2]。

2 高粱是高產(chǎn)作物

2.1 高粱光合強(qiáng)度高、生產(chǎn)潛力大

高粱是C4作物，光能利用率、凈同化率比小麥、水稻高，大約是C3作物的2倍。高光效是其主要產(chǎn)量特征，具有可供挖掘的高產(chǎn)潛力。夏季日光輻射有2 093.4 J/d·cm2左右，根據(jù)這一能量推算，高粱的理論產(chǎn)量可達(dá)37.5 t/hm2，但高粱的最高產(chǎn)量紀(jì)錄是21 t/hm2，可見高粱光合產(chǎn)量潛力巨大。endprint

在C4植物中，尤以高粱的生物產(chǎn)量最高，是最有效的太陽能轉(zhuǎn)換器[3]。在所有光照強(qiáng)度下，高粱的光合效率都高于C3植物，在高光照強(qiáng)度和高溫條件下，高粱的光合效率更高于C3植物，在25 ℃下光合效率是小麥的2倍，而在35 ℃幾乎是小麥的3倍。高粱在固定CO2和光合產(chǎn)物的運(yùn)轉(zhuǎn)速度上都比C3植物快。高粱在葉片維管束鞘細(xì)胞中就能形成有機(jī)物，而且還能很迅速地經(jīng)維管束送出去[5]。因此，高粱光合產(chǎn)物的輸出速度比C3植物從葉肉細(xì)胞中輸出快得多；又因?yàn)楣夂献饔脧?qiáng)度與光合產(chǎn)物運(yùn)輸成正比，所以高粱的光合作用效率較C3植物高得多。

2.2 CO2飽和點(diǎn)高、補(bǔ)償點(diǎn)低

二氧化碳是光合作用不可缺少的原料之一。高粱CO2的補(bǔ)償點(diǎn)基本為0，當(dāng)空氣中的CO2濃度為1 mg/kg時(shí)，便可以積累光合產(chǎn)物；C3作物的補(bǔ)償點(diǎn)一般為40～60 mg/kg，并且在比較低的CO2濃度（300 mg/kg）即可達(dá)到飽和，而高粱在CO2濃度高達(dá)1 000 mg/kg時(shí)，光合作用仍在上升。高粱和水稻同室栽培試驗(yàn)，在低CO2濃度下，水稻全株因缺乏CO2死亡，高粱在低CO2濃度下生長保持正常，葉片顏色一直青綠。

2.3 高粱光呼吸弱

高粱有微弱的光呼吸，白天葉片的總光合效率與凈光合效率基本相等。高粱的光呼吸強(qiáng)度為0.113 mg/dm2·h，暗呼吸為0.53 mg/dm2·h。高粱光呼吸低于水稻等作物。

2.4 高粱的雜交優(yōu)勢強(qiáng)

高粱資源豐富，類型多，地理遠(yuǎn)緣的品種間雜交優(yōu)勢強(qiáng)，是最早（1954年）實(shí)現(xiàn) “三系配套” 的糧食作物，并把雜交種廣泛用于生產(chǎn)。雜交高粱表現(xiàn)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量明顯增加，穗粒數(shù)、穗重明顯提高，千粒重增加，籽粒產(chǎn)量超過高親本58%～115%。高粱的高光合效率與強(qiáng)大的雜種優(yōu)勢有機(jī)結(jié)合對(duì)增加高粱產(chǎn)量作用明顯，為20世紀(jì)60—70年代我國解決糧食問題做出了貢獻(xiàn)。

3 高粱用途廣泛

3.1 食用

高粱有解暑的作用，經(jīng)常食用有益于健康。但由于經(jīng)濟(jì)水平的提高，肉蛋奶等食品增加，高粱等雜糧用量逐年減少，導(dǎo)致人們各類疾病增加。因此，人們應(yīng)該重視五谷雜糧的攝入，高粱米作為調(diào)劑食品也應(yīng)受到重視，當(dāng)前部分地區(qū)仍然以高粱作主食。

高粱米有“百谷之長”“五谷之精”的美譽(yù)。用高粱米做成的食品，由于軟滑香糯，備受消費(fèi)者喜愛。據(jù)《本草綱目》記載，高粱米性味平微寒，具有涼血、解毒之功[6]。以高粱米加蔥鹽、羊肉湯共煮粥進(jìn)食，治療陽痿盜汗；用紅棗、高粱米煮粥，可益脾健胃，助消化。且高粱淀粉不能被迅速地消化掉，常吃加高粱的食品對(duì)預(yù)防心腦血管疾病是有效的，特別是對(duì)糖尿病人更有效。如今高粱米的價(jià)格在5～6元/kg，有機(jī)高粱米甚至達(dá)到10元/kg以上。

3.2 飼用

高粱籽粒可作為家禽、家畜的精飼料，營養(yǎng)價(jià)值接近玉米。由于高粱籽粒含單寧，為預(yù)防幼畜、幼禽白痢病，提高成活率，在配合食料中可添加10%高粱籽粒。作為育肥豬、牛飼料，可提高瘦肉率。交替應(yīng)用其他配合飼料、高粱配合飼料，對(duì)增強(qiáng)家畜食欲有明顯作用，同時(shí)可改善家畜的營養(yǎng)吸收[7-8]。若在奶牛的配合飼料中添加高粱籽粒，可有效地防止奶牛細(xì)菌性乳腺炎，減少對(duì)奶牛使用抗生素，從而減少牛奶中抗生素殘留。隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，高粱將成為配合飼料的主要原料，這樣有利于有機(jī)食物生產(chǎn)，有利于人們身體健康。近年來，草高粱、甜高粱發(fā)展迅速，草高粱莖葉作青飼料或干草料，甜高粱莖稈含糖量較為豐富，作為青貯飼料具有很高的飼用價(jià)值，優(yōu)于其他青貯飼料。

3.3 加工用

高粱全身是寶，綜合利用價(jià)值高。

高粱籽?？勺鳛樯a(chǎn)酒精、醋、白酒、飲料等的釀造原料。當(dāng)前生產(chǎn)的高粱80%以上用來釀酒。籽粒還可以制淀粉、制飴糖，高粱殼可提取色素等，高粱蠟粉加工成蠟質(zhì)，具耐高溫特性。茅臺(tái)、汾酒等名酒，均以高粱為原料釀成，釀酒的副產(chǎn)物酒糟，還是優(yōu)質(zhì)飼料。

粒用高粱的莖稈可以作建材、板材、造紙等；工藝用高粱莖稈可編織蓆、茓、草帽等，高粱穗蕘可作掃帚、炊帚，穗柄可制作蓋簾。

甜高粱莖稈可制糖漿和結(jié)晶糖，隨著能源緊缺，發(fā)展再生能源，甜高粱顯得更加重要，可生產(chǎn)酒精，替代化石能源。

綜上所述，高粱具有獨(dú)特地抗性優(yōu)勢、光合優(yōu)勢、雜交優(yōu)勢和用途優(yōu)勢，是我國干旱、半干旱地區(qū)有效利用自然條件發(fā)展生產(chǎn)的高產(chǎn)作物。由于高粱這種特殊的抗逆性，可在玉米、小麥或大豆不能忍耐的區(qū)域種植。因此，發(fā)展高粱生產(chǎn)有利于利用自然資源，有利于種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，有利于輪作倒茬。所以，高粱作為我國北方旱糧作物在生產(chǎn)上仍占有重要地位[9-10]。我國具有豐富的高粱品種資源，已培育出早、中、晚配套的雜交種，這些雜交種產(chǎn)量高，品質(zhì)優(yōu)良，而且具有良種良法配套栽培技術(shù)，具有產(chǎn)、供、銷一體化的經(jīng)驗(yàn)，具有較為成熟的縣、鄉(xiāng)、村推廣網(wǎng)絡(luò)。

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