高粱的抗逆高產及用途優勢探討

高明超++李繼洪++陳冰嬬++高士杰

摘要 高粱根系發達，吸水力強，蒸騰系數低，水分利用率高；抗旱、耐澇、耐鹽堿、耐瘠薄、適應性廣。高粱的光合CO2飽和點高、補償點低，光合效率高；品種間雜交優勢強。高粱籽粒可以食用、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、用途廣的高產作物。發展高粱生產有利于利用自然資源，調整種植結構及輪作倒茬，也有利于生產有機食品或健康食品。

關鍵詞 高粱；高產；抗性強；用途廣

中圖分類號 S514 文獻標識碼 A 文章編號 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到1 473.53萬hm2，創歷史紀錄，約占全國耕地面積的26%。20世紀70年代以前，高粱是北方人民的主要糧食作物，隨著人們飲食結構的變化，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，但主產區卻很集中。當前高粱主要分布在遼寧、黑龍江、內蒙古、吉林“三省一區”的洼地、旱地、鹽堿地等，貴州、四川等省因釀酒業的帶動高粱種植面積不斷擴大。高粱劃分為4個栽培區：春播早熟區，春播晚熟區，春、夏兼播區和南方高粱區。

吉林省是我國高粱春播早熟區、高粱主要產區和商品糧原料基地，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%，總產量100萬t。進入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，總產約65萬t。90年代以來育成新的中矮稈高產雜交種，從而使吉林高粱產量突破9 000 kg/hm2，成為旱地農業中的高產作物。2013年全省高粱種植面積11.5萬hm2，平均產量7 428.75 kg/hm2，高粱面積和單產居全國前列。

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、雜種優勢強等特點[2]。為此，介紹高粱的高產優勢、抗逆優勢和用途優勢，期望人們對高粱進一步了解，提高認知水平，以便加強對高粱的研究開發利用。

1 高粱是抗逆性強的作物

1.1 高粱抗旱耐澇，水分利用率高

高粱的抗旱力較強，既抗土壤干旱，又耐大氣干旱。高粱葉片具有發育良好的蠟質層，可提高葉片對光輻射的反射率，減少蒸騰。高粱的蒸騰系數為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。高粱的凋萎系數為5.9，也比玉米（6.5）和小麥（6.3）低。Martin研究認為，可能由于高粱的滲透調節能力比玉米強，使高粱抗旱性強。在灌溉條件下玉米比高粱高產，而在非灌溉區，高粱比玉米高產，說明高粱耐干旱[3]。Doggtt和Jowett在東非地帶開展玉米、高粱試驗，發現生長季降雨量低于380 mm、高于750 mm的地區，高粱產量均比玉米高。在高降雨量的地區，高粱產量超過玉米，是高粱發揮了耐水澇的優勢；淹水時，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。可見，高粱的許多旱生性狀在潮濕條件下也是有用的。

1.2 高粱的根系發達，吸水能力強

高粱根系十分發達，在嚴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面的38 cm和深90 cm的區域內。根系主要從側面吸收80%～90%的水分。Bluma等研究認為，高粱雜種優勢中，根系表現與地上部分一致。

高粱根的水勢低，吸水能力強。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、運輸和貯存。

1.3 高粱的耐瘠薄、耐鹽堿能力強

高粱耐瘠薄，對肥料利用效率高。因此，在中國旱糧作物產區中，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定的籽粒產量。

高粱還有較好的耐鹽堿能力，對土壤要求不嚴格，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分，因此高粱也是適于鹽堿澇洼地區廣泛種植的高產作物。高粱還是重要的搭配和接茬作物，起著輪作倒茬和調節勞力的重要作用。

1.4 高粱的耐高溫能力強

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、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果[2]。

2 高粱是高產作物

2.1 高粱光合強度高、生產潛力大

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。高光效是其主要產量特征，具有可供挖掘的高產潛力。夏季日光輻射有2 093.4 J/d·cm2左右，根據這一能量推算，高粱的理論產量可達37.5 t/hm2，但高粱的最高產量紀錄是21 t/hm2，可見高粱光合產量潛力巨大。endprint

在C4植物中，尤以高粱的生物產量最高，是最有效的太陽能轉換器[3]。在所有光照強度下，高粱的光合效率都高于C3植物，在高光照強度和高溫條件下，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和光合產物的運轉速度上都比C3植物快。高粱在葉片維管束鞘細胞中就能形成有機物，而且還能很迅速地經維管束送出去[5]。因此，高粱光合產物的輸出速度比C3植物從葉肉細胞中輸出快得多；又因為光合作用強度與光合產物運輸成正比，所以高粱的光合作用效率較C3植物高得多。

2.2 CO2飽和點高、補償點低

二氧化碳是光合作用不可缺少的原料之一。高粱CO2的補償點基本為0，當空氣中的CO2濃度為1 mg/kg時，便可以積累光合產物；C3作物的補償點一般為40～60 mg/kg，并且在比較低的CO2濃度（300 mg/kg）即可達到飽和，而高粱在CO2濃度高達1 000 mg/kg時，光合作用仍在上升。高粱和水稻同室栽培試驗，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 高粱的雜交優勢強

高粱資源豐富，類型多，地理遠緣的品種間雜交優勢強，是最早（1954年）實現 “三系配套” 的糧食作物，并把雜交種廣泛用于生產。雜交高粱表現經濟產量明顯增加，穗粒數、穗重明顯提高，千粒重增加，籽粒產量超過高親本58%～115%。高粱的高光合效率與強大的雜種優勢有機結合對增加高粱產量作用明顯，為20世紀60—70年代我國解決糧食問題做出了貢獻。

3 高粱用途廣泛

3.1 食用

高粱有解暑的作用，經常食用有益于健康。但由于經濟水平的提高，肉蛋奶等食品增加，高粱等雜糧用量逐年減少，導致人們各類疾病增加。因此，人們應該重視五谷雜糧的攝入，高粱米作為調劑食品也應受到重視，當前部分地區仍然以高粱作主食。

高粱米有“百谷之長”“五谷之精”的美譽。用高粱米做成的食品，由于軟滑香糯，備受消費者喜愛。據《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預防心腦血管疾病是有效的，特別是對糖尿病人更有效。如今高粱米的價格在5～6元/kg，有機高粱米甚至達到10元/kg以上。

3.2 飼用

高粱籽粒可作為家禽、家畜的精飼料，營養價值接近玉米。由于高粱籽粒含單寧，為預防幼畜、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。交替應用其他配合飼料、高粱配合飼料，對增強家畜食欲有明顯作用，同時可改善家畜的營養吸收[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菌性乳腺炎，減少對奶牛使用抗生素，從而減少牛奶中抗生素殘留。隨著畜牧業的發展，高粱將成為配合飼料的主要原料，這樣有利于有機食物生產，有利于人們身體健康。近年來，草高粱、甜高粱發展迅速，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值，優于其他青貯飼料。

3.3 加工用

高粱全身是寶，綜合利用價值高。

高粱籽粒可作為生產酒精、醋、白酒、飲料等的釀造原料。當前生產的高粱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，具耐高溫特性。茅臺、汾酒等名酒，均以高粱為原料釀成，釀酒的副產物酒糟，還是優質飼料。

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晶糖，隨著能源緊缺，發展再生能源，甜高粱顯得更加重要，可生產酒精，替代化石能源。

綜上所述，高粱具有獨特地抗性優勢、光合優勢、雜交優勢和用途優勢，是我國干旱、半干旱地區有效利用自然條件發展生產的高產作物。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域種植。因此，發展高粱生產有利于利用自然資源，有利于種植結構的調整，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，這些雜交種產量高，品質優良，而且具有良種良法配套栽培技術，具有產、供、銷一體化的經驗，具有較為成熟的縣、鄉、村推廣網絡。

4 參考文獻

[1] 高士杰，陳冰嬬.旱地農業的主力軍：高粱[M].北京：臺海出版社，2011：1-2.

[2] 盧慶善.高粱學[M].北京：中國農業出版社，1999：120-155.

[3] 張福耀，趙威軍，平俊愛.高能作物：甜高粱[J].中國農業科技導報，2006，8（1）：14-17.

[4] 邵艷軍，山侖.高粱抗旱機理研究進展[J].中國農學通報，2004，20（3）：120-123.

[5] 山侖，徐炳成.論高粱的抗旱性及在旱區農業中的地位[J].中國農業科學，2009，42（7）：2342-2348.

[6] 陳冰嬬，李繼洪，王陽，等.高粱的飼用價值及其在應用中存在的問題[J].牧草與飼料.2010（4）：22-25.

[7] 高士杰，陳冰嬬，李繼洪.對粒用高粱育種工作的思考[J].現代農業科技，2013（10）：31-33

[8] 劉志宏，張璞，李桂英.發展能源作物甜高粱 促進生態文明建設[J].農業科技通訊，2009（6）：107-109.

[9] 彭光德，王占麗，周來明.生物質能源作物甜高粱新品種篩選與研究[J].北京農業，2008（21）：7-9.

[10] 趙凱，馬龍彪，耿貴，等.能源作物甜高粱的綜合開發與利用[J].中國糖料，2008（3）：67-68.endprint