大麥育種與栽培技術(shù)研究現(xiàn)狀分析

馬 宇，巴 圖，呂二鎖，郭呈宇，徐壽軍，徐廣祥，李建波，姜曉平，劉志萍

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院 作物育種與栽培研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古民族大學(xué)，內(nèi)蒙古 通遼 028043；3.巴彥淖爾市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 臨河 015000；4.巴彥淖爾市磴口縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 磴口 015200）

大麥?zhǔn)侨蚱毡樵耘嗟牡谒拇蠛坦阮愖魑颷1]，是人類栽培史上最古老的作物之一，按大麥功能用途，主要分為啤用、飼用及食用3種類型，由于其具有生長適應(yīng)性廣、生育期較短、耐瘠薄的特性，現(xiàn)已成為我國部分地區(qū)的優(yōu)勢特色作物[2]。近年來，隨著飼料及啤酒行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)大麥生產(chǎn)總量遠遠低于需求總量，超過2/3 的大麥原料依賴進口，增加了經(jīng)濟成本，而大麥生產(chǎn)總量及質(zhì)量的提升是當(dāng)前國內(nèi)大麥生產(chǎn)中的要點，因此，大麥品種的更新?lián)Q代及其配套栽培技術(shù)開發(fā)至關(guān)重要，且對提高國內(nèi)大麥產(chǎn)量、減少進口量具有非常重要的現(xiàn)實意義。目前，國內(nèi)大麥產(chǎn)業(yè)無論在育種還是在栽培上均在不斷尋求突破，筆者總結(jié)了大麥育種及栽培技術(shù)，對育種及栽培現(xiàn)狀進行了分析，探討了今后大麥育種栽培方向，為國內(nèi)大麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供理論參考。

1 大麥地理分布及其分布特點

大麥為一年生禾本科作物，因適應(yīng)性強、用途廣，在世界上有較大的種植面積。目前，大麥種植地點主要分布于亞歐國家，歐洲是世界上種植面積及生產(chǎn)總量最高的地方，如法國、丹麥、英國等國的大麥出口總量就占據(jù)了世界大麥出口總量的3/4 左右；亞洲的大麥種植面積及生產(chǎn)總量僅次于歐洲，位居第二位；而北美洲的加拿大、美國，南美洲的阿根廷，大洋洲的澳大利亞、新西蘭以及非洲的埃及、肯尼亞等地也均是大麥的重要種植區(qū)域[3]。我國大麥主要分布在西藏、內(nèi)蒙古、云南和江蘇，在青海、甘肅、安徽、黑龍江、河南、新疆等地也有一定的種植[4]。我國大麥分布特點主要按季節(jié)及種植類型劃分，按季節(jié)劃分包括兩種，一種是以嚴寒、作物不能越冬的地區(qū)為主，如東北、西北等地，稱為春大麥區(qū)，另一種是以氣候溫暖適宜、一年多熟地區(qū)為主，如東南沿海、云貴等地；按種植類型劃分主要分為西藏、青海等高海拔裸大麥種植區(qū)，以及其他地區(qū)的皮大麥種植區(qū)。

2 大麥育種現(xiàn)狀分析

2.1 育種方法與育種研究方向

育種是一項長期工作，大麥育種距今已有百年歷史，新品種選育需綜合考慮發(fā)展需求，因地選種、因需選種，明確育種目標(biāo)。早期大麥育種以系統(tǒng)選育為主要方法[5]、以高產(chǎn)為主要育種目標(biāo)，如最早的Chevalier 就是采用系統(tǒng)選育而成。而隨著科技進步及人們生產(chǎn)發(fā)展需要的不斷提升，育種者在追求產(chǎn)量育種的同時，增加了對品質(zhì)、抗性育種的需求，與此同時，育種方法也經(jīng)過了由常規(guī)育種，包括引種、選擇育種、雜交育種、雜種優(yōu)勢育種、誘變育種[6]到單倍體育種，包括花藥離體培養(yǎng)、小孢子離體培養(yǎng)，再到分子輔助育種，包括遺傳圖譜的構(gòu)建、遺傳多樣性研究及種質(zhì)資源鑒定、重要性狀基因定位的轉(zhuǎn)變[7]。常規(guī)育種作為最普遍的育種方式，育成的品種最多，如保大麥21號[8]、蒙啤麥6號[9]、墾啤麥12[10]等均采用常規(guī)育種方法育成。目前，隨著基因組學(xué)的日趨成熟，分子標(biāo)記輔助育種已成為當(dāng)前大麥育種的流行趨勢[11]，與傳統(tǒng)育種相比，定向選擇極大地縮短了育種時間，提高了育種效率，加快了大麥新品種的更新?lián)Q代，滿足了日趨擴大的市場需求，當(dāng)前常用的分子標(biāo)記技術(shù)包括SSR、ISSR 及SNP 等，SNP 因其遺傳穩(wěn)定性高、檢測方便快速、位點豐富等特點，現(xiàn)已成為普遍應(yīng)用的分子標(biāo)記技術(shù)之一[12]，如趙海鵬等[13]利用前期鑒定出的中國大麥稀有SNP（null LOX-1）變異，開發(fā)出特異性快速診斷標(biāo)記，并利用該標(biāo)記對633份大麥地方品種進行鑒定評價，篩選出8份新種質(zhì)，明確了該變異的地理分布及其在不同地方品種中的變異頻率，為啤酒大麥分子標(biāo)記輔助育種提供了優(yōu)異種質(zhì)和快速檢測手段，為大麥種質(zhì)資源遺傳完整性保護與利用提供了參考；FAN 等[14]利用190個重組自交系在6種環(huán)境下對籽粒蛋白質(zhì)濃度進行了QTL 定位，在2H（1）、4H（1）、6H（1）和7H（3）染色體上共檢測到6個籽粒蛋白質(zhì)濃度QTL 位點。

雖然我國大麥栽種具有很長的歷史，但大麥育種相對來說起步較晚。早期國內(nèi)育種以征集、篩選農(nóng)家品種為任務(wù)，通過鑒定篩選高產(chǎn)優(yōu)良品種進行推廣；發(fā)展后期主要以抗性育種及品質(zhì)育種為主要目標(biāo)，包括抗病性、抗倒伏、抗旱、耐鹽堿等；20 世紀(jì)80年代之后，隨著人們生活水平的日益提高，大麥育種逐漸邁向了新的階段，向啤用、飼用等方向轉(zhuǎn)變[15-16]；近年來，在國家糧改飼的大環(huán)境下，面對中國健康大數(shù)據(jù)人們對健康飲食要求的轉(zhuǎn)變，育種者的研究方向也不再一味追求高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，而是在高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)上，開發(fā)利用大麥優(yōu)異特性，如利用低能量、高蛋白質(zhì)、高微量元素等特性，培育開發(fā)高蛋白質(zhì)營養(yǎng)飼料，以期緩解國內(nèi)優(yōu)質(zhì)飼草不足的局面；利用含有β-葡聚糖、豐富的酶類物質(zhì)及多酚黃酮類物質(zhì)等特性，培育相應(yīng)物質(zhì)含量較高的大麥新品種，以期通過食療緩解高血壓、糖尿病及腸胃問題[17]，如粒苗兼用型品種福大麥2號[18]。

2.2 育種成效

Chevalier為目前國際上已知最早育成的大麥品種，已有160 多年的歷史，而我國大麥育種始于20 世紀(jì)50年代，至2020年已育成多個符合不同生態(tài)區(qū)域及生產(chǎn)需求的大麥品種，如早期的浙農(nóng)大12號，具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、耐肥抗倒、抗病質(zhì)優(yōu)以及適應(yīng)性廣等特性，僅1971年浙江省推廣面積就達到了5×104hm2左右[19]；米麥114，具有成熟早、耐遲播、耐肥、抗倒的特性，適宜在米麥地區(qū)水田三熟制中搭配種植，截至1978年，種植面積已超過1×104hm2[20]；中期的墾啤麥2號，具有高產(chǎn)、釀造品質(zhì)優(yōu)良、早熟的特性，適宜在東北地區(qū)種植，截至2004年，10年間累計推廣種植面積達7.24×105hm2；甘啤3號，具有高產(chǎn)、抗倒伏、抗條紋病以及抗干熱風(fēng)的特性，適宜在甘肅春播中熟區(qū)域種植，青海、新疆、內(nèi)蒙古以及寧夏等地也有較大的推廣種植面積，累計推廣種植面積達6.67×105hm2；近期的喜瑪拉22號，春性多棱裸大麥青稞，具有抗倒伏、耐濕、耐旱、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等特性，適宜在西藏日喀則市春播種植，是西藏青稞（裸大麥）主推品種，截至2015年，累計推廣種植面積達3.7×104hm2；揚農(nóng)啤8號，具有成穗率高、皮殼較薄、釀造品質(zhì)優(yōu)良、耐肥抗倒伏、高抗黃花葉病等特性，適宜在黃淮地區(qū)秋播，截至2015年，累計推廣種植面積達到2.6×105hm2[21]。無論從育種數(shù)量還是育種質(zhì)量來看，我國大麥育種均取得了較大的成績。

3 大麥栽培現(xiàn)狀分析

3.1 栽培方法與栽培研究方向

栽培模式粗放、水肥利用效率低是我國大麥研究滯后的重要因素，為滿足大麥?zhǔn)袌鲂枨?，利用栽培技術(shù)調(diào)控大麥產(chǎn)量、品質(zhì)顯得尤為重要。優(yōu)良品種的選擇是大麥高產(chǎn)栽培的前提條件，不同地區(qū)品種選擇特性不同，如蒙啤麥5號適宜在我國北方生態(tài)區(qū)氣溫≥10℃、活動積溫2 200℃以上的內(nèi)蒙古及鄰近省份進行春季種植[22]；鳳03-39 適宜在云南省大理、楚雄、臨滄、保山、曲靖、昆明等海拔1 400～2 200 m，中等肥力地上推廣種植[23]；連飼麥1號適宜在江蘇省推廣種植[24]。播種前進行藥劑拌種，是防治大麥條紋病、黑穗病等常見病害的必要環(huán)節(jié)，一般常用的拌種藥劑主要包括50%的多菌靈可濕性粉劑、50%的福美雙粉劑或者15%的三唑酮可濕性粉劑等[25-26]。精細整地，施足底肥，是保證前期出苗生長的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，大麥對土壤適應(yīng)性較強，但整地時要保證翻耕后及時耙地，保持土壤墑情，盡量做到土壤平整松碎，施足底肥。N、P、K 的合理施用是維持生態(tài)環(huán)境平衡、保證大麥群體結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)性能的主要因素[27-28]，而施肥量受環(huán)境效應(yīng)影響，不同品種不同地區(qū)施肥量不同，以蒙啤麥3號為例，在籽粒蛋白質(zhì)及千粒重符合國標(biāo)的前提下，在內(nèi)蒙古中部旱區(qū)最佳配套施肥量為N 135.0 kg/hm2，P2O555.5 kg/hm2，K2O 22.5 kg/hm2，生產(chǎn)潛力為2 241.0 kg/hm2[29]，而在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)的最佳配套施肥量為N 153.60 kg/hm2、P2O5146.10 kg/hm2、K2O 126.00 kg/hm2，生產(chǎn)潛力為9 386.8 kg/hm2[30]；而劉仁建[31]研究發(fā)現(xiàn)，施N 量也與白粉病發(fā)病率存在一定關(guān)系，由此可見，對于不同品種，不同地區(qū)的配套施肥量研究至關(guān)重要。適宜的播種期、合理的種植密度等均是大麥高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的必要條件，播期不同，對大麥產(chǎn)量、品質(zhì)等均具有一定影響，徐夢彬等[32]研究發(fā)現(xiàn)，在江蘇淮河以南地區(qū)，播期與產(chǎn)量呈正相關(guān)；趙準(zhǔn)等[33]研究發(fā)現(xiàn)，不同播期對莖、穗、葉的干物質(zhì)分配比及洗滌纖維含量、粗脂肪含量等均具有一定影響，但不同品系影響不同，環(huán)境條件允許下，新疆青貯大麥宜早播。與普通大麥相比，飼用大麥刈割期研究至關(guān)重要，DHILLON 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，播期較晚的條件下，早（播后50 d）刈割，飼草中的乙醚抽提物、體外消化率、硝酸鹽含量和葉莖比顯著提高；在播期較早的條件下，晚（播后60 d）刈割，粗纖維、中性洗滌纖維以及青草產(chǎn)量最高；早播、早刈割，對大麥再生后的產(chǎn)量基本無影響；趙準(zhǔn)等[35]在綜合考慮大麥干草產(chǎn)量與青貯品質(zhì)的前提下，明確了灌漿后10 d為新疆地區(qū)春大麥最佳刈割期。目前國內(nèi)外大麥栽培技術(shù)處于穩(wěn)步上升階段，完善的配套栽培技術(shù)是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要條件，因此，對于不同品種的栽培技術(shù)完善既是現(xiàn)階段的主要研究方向，也是未來研究的主要目標(biāo)。

3.2 栽培成效

與進口大麥相比，國產(chǎn)大麥的綜合質(zhì)量水平、生產(chǎn)成本以及優(yōu)勢利用等方面均處于劣勢[36]，嚴重制約了國內(nèi)大麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度。大麥栽培技術(shù)的優(yōu)化，是實現(xiàn)大麥生產(chǎn)、生態(tài)以及經(jīng)濟效益最大化的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)完善的大麥栽培技術(shù)體系仍然低于品種數(shù)量，但隨著育種家多年的不斷探索，部分栽培技術(shù)已趨于完善，如啤酒專用大麥生產(chǎn)技術(shù)、鹽堿地大麥栽培技術(shù)、飼用大麥栽培技術(shù)、大麥栽培技術(shù)、湖北省大麥輕簡化栽培技術(shù)、保山市早秋大麥豐產(chǎn)栽培技術(shù)、蒙啤麥3號配套栽培技術(shù)、蒙啤麥4號配套栽培技術(shù)等規(guī)程的研究制定，均在不同程度上完善了大麥栽培技術(shù)，在大麥栽培生產(chǎn)中具有非常重要的現(xiàn)實意義。

4 大麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

作為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)重要組成部分之一，大麥?zhǔn)躯溠科【乒I(yè)的重要原料，同時還擔(dān)負著充當(dāng)畜牧業(yè)優(yōu)質(zhì)飼料的責(zé)任。中國是大麥消費大國，市場應(yīng)用前景廣闊，但由于近年來種植經(jīng)濟效益低，農(nóng)民種植積極性不高，造成了種植面積逐年減少，總產(chǎn)量逐年降低的現(xiàn)象，1961—2018年，種植面積由353.0 萬hm2下降到37.5 萬hm2，單產(chǎn)由1 052.0 kg/hm2上升到3 969.0 kg/hm2，總產(chǎn)量由371 萬t 下降到149 萬t（FAO 數(shù)據(jù)）。從單產(chǎn)來看，國內(nèi)大麥在育種栽培上均取得了質(zhì)的飛躍，但從種植面積來看，大麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展正在快速衰退，相比中國大麥消費現(xiàn)狀來說，國內(nèi)大麥產(chǎn)量遠低于消費量，大部分依賴進口，F(xiàn)AO 統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅2015—2017年3年間國內(nèi)大麥進口量就達到了2 460 萬t，遠高于國內(nèi)大麥生產(chǎn)總量。

面對日趨擴大的大麥?zhǔn)袌鲂枨?，怎樣提高大麥?jīng)濟效益，增強農(nóng)民種植積極性，加大國內(nèi)大麥總產(chǎn)量，是當(dāng)前大麥生產(chǎn)面臨的最迫切問題。在育種上，可以加大功能型大麥研究力度，如啤酒專用型大麥、飼草專用型大麥、糯性大麥、粒苗兼用型大麥，從而擴寬大麥?zhǔn)袌?，激發(fā)人們種植積極性；在栽培技術(shù)上，首先要配套完善不同品種的栽培技術(shù)，因地因需種植，最大限度發(fā)揮相應(yīng)品種產(chǎn)量及品質(zhì)特性，在栽培技術(shù)上保證產(chǎn)量品質(zhì)最大化；其次要提升大麥全生育期機械化作業(yè)程度，減少人力物力消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。