稗屬作物的栽培利用前景

楊子姍 劉琴 李曉玲 解芬

(云南農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650212)

小雜糧是小宗作物的統(tǒng)稱，主要有黍稷、蕎麥、燕麥、糜子、陸稻、稗子、籽粒莧、薏苡、青稞等。小雜糧作物普遍具有適應(yīng)性廣，生育期短，病蟲(chóng)危害輕，耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別適合我國(guó)干旱、半干旱，或鹽堿化嚴(yán)重，生態(tài)條件較差的地區(qū)種植。小雜糧作物雖然產(chǎn)量偏低，但營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，同時(shí)許多小雜糧作物還具有特殊的食療、食補(bǔ)保健作用。隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化、市場(chǎng)一體化的發(fā)展，小雜糧作為天然綠色健康食物倍受消費(fèi)者的青睞，雜糧消費(fèi)已成為人們一種時(shí)尚。為適應(yīng)人民生活水平的提高和食品工業(yè)原料市場(chǎng)的需求，我國(guó)小雜糧的生產(chǎn)呈現(xiàn)出較快發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)于我國(guó)西南山區(qū)而言，小雜糧在抗災(zāi)保收，確保糧食安全等方面還具有特殊的作用。連作障礙是作物生產(chǎn)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題,我國(guó)西南山區(qū)耕地連作障礙問(wèn)題尤為突出，成為阻礙農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。稗屬作物兼具糧飼兼用的特點(diǎn)，不僅是救災(zāi)作物，由于其廣泛的適應(yīng)性和生育期短的優(yōu)點(diǎn)，適宜間、混、套、復(fù)種等不同栽培形式，發(fā)展小雜糧作物對(duì)于調(diào)整和優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)耕地資源保護(hù)和合理化應(yīng)用，解決山區(qū)草食畜發(fā)展面臨的飼草短缺問(wèn)題，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收等都具有重大的戰(zhàn)略意義。

1 稗屬作物的主要經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)

稗為農(nóng)田較常見(jiàn)的惡性雜草，對(duì)水稻的危害尤其嚴(yán)重，因此全世界有關(guān)稗的研究多集中于有效防治方面。但稗屬植物一些種，如湖南稗子(Echinochloa frumentacea)、紫穗稗(chinochloa esculenta)、稗(Echinochloacrus-galli)等也是全世界較為古老的栽培作物，在亞洲、非洲海拔相對(duì)較高的冷涼山區(qū)廣泛栽培。稗屬作物為飼糧兼用型作物，具有抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)范圍廣、品質(zhì)好、產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn)[1]。云南冷涼山區(qū)高水肥條件下，單次刈割的鮮草產(chǎn)量22.5～30t·hm-2，全年可刈割2～3次，折合干草總產(chǎn)量24～30t·hm-2。籽實(shí)產(chǎn)量1500～3000kg·hm-2。作為粗飼料作物，稗秸稈柔軟，葉量豐富，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值優(yōu)于玉米、水稻等大宗糧食作物秸稈。稗籽實(shí)外面包裹著骨質(zhì)稃片，常規(guī)方法分離較困難，故籽實(shí)通常用于釀酒或用作家畜精料。但去除稃片后的稗米品質(zhì)極佳，尤其具有低熱量、低升糖指數(shù)、高膳食纖維含量和無(wú)麩皮等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)特殊人群健康具有重要價(jià)值。

2 稗屬作物在全世界的栽培利用

我國(guó)農(nóng)業(yè)全面進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展階段,適應(yīng)氣候變化和技術(shù)進(jìn)步雙重影響及資源環(huán)境保護(hù)要求,是新階段耕作制度改革發(fā)展的迫切需求。在環(huán)境保護(hù)和健康要求的大背景下，全世界開(kāi)始重新認(rèn)識(shí)稗屬作物對(duì)于特殊人群的健康保健作用、調(diào)整耕作制度和適應(yīng)生物和非生物脅迫等方面的獨(dú)特價(jià)值。印度是全世界稗屬作物品種最多、種植面積最大的國(guó)家，雖然受其它大宗作物的影響，印度栽培稗1966—2006年的種植面積減少了44%，包含稗屬作物的印度糧食和耕作制度的多樣性逐漸消失[2]。近年來(lái)隨著糖尿病發(fā)肥胖患者人數(shù)的不斷增加，稗米因?qū)μ厥馊巳旱慕】祵W(xué)價(jià)值重新受到重視，以稗米為原料開(kāi)發(fā)的高端保健類食品廣受歡迎[3]。從育種角度，近年來(lái)印度栽培稗遺傳多樣性研究主要集中于形態(tài)性狀和分子標(biāo)記等方面，有關(guān)育種群體(F2和RIL)選育以及與籽實(shí)品質(zhì)或數(shù)量性狀相關(guān)的分子標(biāo)記研究較少。印度對(duì)高海拔地區(qū)栽培稗40個(gè)基因型研究結(jié)果表明，單株產(chǎn)量與株高、開(kāi)花天數(shù)、成熟天數(shù)、節(jié)數(shù)、莖粗、旗葉長(zhǎng)寬、花序長(zhǎng)、花序?qū)挕⑾滦』ㄐ蜷L(zhǎng)、小花序數(shù)、千粒重等農(nóng)藝性狀呈顯著正相關(guān)；花梗性狀長(zhǎng)度與籽粒產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。通徑系數(shù)估計(jì)表明莖粗對(duì)籽粒產(chǎn)量有較大的直接影響。因此，基于籽粒產(chǎn)量與關(guān)聯(lián)形態(tài)學(xué)性狀的直接選擇，有利于獲得高產(chǎn)基因型[4]。從栽培角度，國(guó)外研究結(jié)果表明，湖南稗子播前用激素(GA310ppm)浸泡種子12h的發(fā)芽率、芽長(zhǎng)和活力指數(shù)均有顯著提高，從而有利于改善播種出苗和幼苗長(zhǎng)勢(shì)[5]。從施肥角度，肥料B∶C比為1.92時(shí)，湖南稗子的籽實(shí)和干草產(chǎn)量最高。紫穗稗在日本種植面積最大，主要用作抑草覆蓋，在水稻非適宜區(qū)也作水稻替代作物種植。目前，日本已完成了紫穗稗的完整葉綠體(cp)基因組序列，從系統(tǒng)發(fā)育角度分析表明，紫穗稗與野生稗草(Echinochloacrus-galli)的親緣關(guān)系較近[6]。紫穗稗和湖南稗子種間雜交結(jié)果表明，雜種F1雖然不能結(jié)實(shí)，但其植株健壯程度，分蘗數(shù)，莖稈分枝高，抗絲黑穗病等方面均表現(xiàn)出較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢(shì)，研究成果為栽培稗遺傳改良提供了新的途徑[7]。澳大利亞評(píng)價(jià)了休耕期間種植不同覆蓋作物對(duì)耕地保護(hù)效果的影響，研究結(jié)果表明，紫穗稗在增加土壤有機(jī)質(zhì)、減少侵蝕、增加降雨入滲率等方面均明顯優(yōu)于大豆、扁豆、蠶豆、豌豆和紫云英等全部參試豆科植物[8]。德國(guó)學(xué)者研究了水上浮床栽培稗的飼草產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)成本，結(jié)果表明，水上浮床栽培稗無(wú)需施肥和灌溉，飼草生產(chǎn)成本低于陸地飼用玉米和象草種植[9]。澳大利亞和德國(guó)研究對(duì)于云南耕地保護(hù)、增加優(yōu)質(zhì)飼草供給和富營(yíng)養(yǎng)水體生態(tài)修復(fù)具有較強(qiáng)的借鑒意義。

3 稗屬作物在我國(guó)的栽培利用

稗在我國(guó)的栽培歷史可回溯至兩千年前的春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代。我國(guó)勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期栽培實(shí)踐中對(duì)稗的特點(diǎn)進(jìn)行了好的總結(jié)[1]。但國(guó)內(nèi)對(duì)稗屬植物從栽培利用角度相關(guān)研究工作起步較晚，開(kāi)展工作相對(duì)較少，且主要集中于我國(guó)北方地區(qū)，如，目前我國(guó)農(nóng)業(yè)部審定的4個(gè)飼用型稗品種中，“朝牧1號(hào)”和“長(zhǎng)白”來(lái)自我國(guó)東北地區(qū)，“寧夏”和“海子1號(hào)”來(lái)自于寧夏回族自治區(qū)。20世紀(jì)80年代中期，中國(guó)農(nóng)科院土肥所先后從國(guó)外引進(jìn)7個(gè)稗草品種在武昌進(jìn)行了連續(xù)3a的適應(yīng)性、豐產(chǎn)性和栽培利用技術(shù)的研究工作。經(jīng)多年觀察結(jié)果，篩選出6個(gè)較適合湖北種植的品種，其中有2個(gè)表現(xiàn)尤為突出[10]。從種質(zhì)資源評(píng)價(jià)角度，中國(guó)農(nóng)科院對(duì)60多份稗草資源中通過(guò)生物學(xué)特性試驗(yàn)及營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定，篩選出飼料稗、稗谷、綠葉稗、早熟稗、中生稗及湖南稗子6個(gè)優(yōu)良稗草品種，為栽培和利用提供了依據(jù)[11]。從鹽堿灘涂治理角度，在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)重度鹽漬化土壤上種植結(jié)果表明，鹽堿地土壤改良效果依次為田菁>高丹草>湖南稷子>草木樨>燕麥,即湖南稷子對(duì)鹽漬化土壤改良效果優(yōu)于草木樨和燕麥，但弱于田菁和高丹草，河套灌區(qū)重度鹽漬化土壤上生物治理模式以種植田菁為主,湖南稷子和高丹草為輔[12]。

4 稗屬作物在云南的栽培利用

云南栽培稗歷史也較為悠久，尤其在高海拔冷涼山區(qū)，栽培稗深受少數(shù)民族所青睞，并在長(zhǎng)期栽培實(shí)踐中形成了豐富的地方品種[1]。作為小宗作物，云南栽培稗的潛在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值常被忽視。受水稻、玉米等大宗作物沖擊，云南栽培稗面積急劇萎縮，使得云南豐富的栽培稗地方品種資源散失滅絕的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)非常高。加強(qiáng)云南栽培稗地方品種資源搶救性發(fā)掘整理和保護(hù)利用研究已迫在眉睫[1]。云南栽培稗種類較多，文獻(xiàn)報(bào)道已知有食用稗、類谷稗(湖南稗子)、紫穗稗、飼用稗(無(wú)芒稗)和水田稗等[1,23,24]。從種質(zhì)資源保護(hù)角度，云南栽培稗目前入庫(kù)編目保存的僅10份，保存的稗屬資源中，植物形態(tài)、分蘗性、落粒性、小穗色澤、形態(tài)、重量等均存在較大差異。20世紀(jì)80年代云南曾引入7個(gè)栽培稗品種，以“湖南稗子”產(chǎn)量最高[1]。云南寧蒗縣對(duì)瀘沽湖高原具有100a以上種植歷史的栽培稗進(jìn)行了田間調(diào)查，結(jié)果表明，當(dāng)?shù)胤N植的稗屬植物有2個(gè)種(食用稗和類谷稗)，食用稗地上生物量鮮重4039.0g;類谷稗地上生物量鮮重2931.67g。干穗產(chǎn)量食用稗為5746.5kg·hm-2,類谷稗為3996kg·hm-2。對(duì)滇西北栽培稗調(diào)查結(jié)果表明，當(dāng)?shù)胤N植的稗屬植物有食用稗和類谷稗2個(gè)種，其干穗產(chǎn)量分別為5746.5kg·hm-2和3996kg·hm-2[14]。云南滇東北高寒區(qū)對(duì)來(lái)自云南省內(nèi)外的“食用稗”、“類谷稗”、“稗子”、“長(zhǎng)白稗”和“湖南稗子”5個(gè)品種的引種結(jié)果表明[15],5個(gè)稗品種在試驗(yàn)區(qū)夏季種植均不能灌漿結(jié)實(shí),干草產(chǎn)量“稗子(朝牧1號(hào))”最高,為8.95t·hm-2，其次為“類谷稗”，干草產(chǎn)量達(dá)6.24t·hm-2。

5 稗屬栽培植物在云南的應(yīng)用前景

長(zhǎng)期栽培實(shí)踐證明，稗屬栽培植物具有生育期短、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、管理粗放、病蟲(chóng)害少等優(yōu)點(diǎn)。在云南大力發(fā)展“高原特色農(nóng)業(yè)”和打造“綠色食品牌”的時(shí)代背景下，稗屬栽培植物具有廣闊的應(yīng)用前景：栽培稗屬C4型高光效作物，生育期短，積溫要求低，在夏季熱量資源相對(duì)不足的冷涼山區(qū)比玉米、水稻等夏糧作物更具優(yōu)勢(shì)；云南雨養(yǎng)地區(qū)因持續(xù)干旱導(dǎo)致水稻、玉米等大宗作物延誤播種季節(jié)時(shí)，栽培稗生育期短加上水旱皆宜的環(huán)境適應(yīng)特點(diǎn)，在抗旱保收方面可以發(fā)揮重要作用；栽培稗屬飼糧兼用型，秸稈產(chǎn)量不僅遠(yuǎn)高于稻草秸稈產(chǎn)量，而且飼草品質(zhì)也遠(yuǎn)優(yōu)于稻、麥、玉米等秸稈，可以為增加優(yōu)質(zhì)飼草料供給，支撐高原特色草牧業(yè)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)；稗的籽實(shí)兼具口感好、低熱量、低升糖指數(shù)、高膳食纖維含量和無(wú)麩皮等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)肥胖及糖尿病患者等特殊人群健康具有重要價(jià)值；栽培稗對(duì)雜草的競(jìng)爭(zhēng)能力和抗病蟲(chóng)害能力遠(yuǎn)強(qiáng)于水稻和玉米，生育期內(nèi)耐粗放管理和無(wú)需施用農(nóng)藥，具有生產(chǎn)高價(jià)值有機(jī)食品和有機(jī)飼草的潛力，對(duì)于促進(jìn)云南高端農(nóng)牧業(yè)和生態(tài)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展有積極意義；栽培稗可浮水栽培的特點(diǎn)及超高的生物量積累，對(duì)云南富營(yíng)養(yǎng)水體生態(tài)修復(fù)具有特殊意義。