高粱產業技術創新鏈研究

王慧賢，王慧杰，張建華，郭瑞峰，范娜，關望輝，白文斌

（1.山西省農業科學院高粱研究所，高粱遺傳與種質創新山西省重點實驗室，山西晉中030600；2.山西省土壤肥料工作站，山西太原030001）

高粱產業技術創新鏈研究

王慧賢1，王慧杰2，張建華1，郭瑞峰1，范娜1，關望輝1，白文斌1

（1.山西省農業科學院高粱研究所，高粱遺傳與種質創新山西省重點實驗室，山西晉中030600；2.山西省土壤肥料工作站，山西太原030001）

高粱是農業系統中重要的糧食及飼料作物，對全球農業可持續發展具有重要意義。通過分析高粱產業技術創新鏈現狀，發現其存在的問題。圍繞高粱產業技術創新鏈，推進高粱生產全程機械化，實現產學研結合，開展聯合攻關，加快成果轉化，推動我國高粱產業鏈的完善、產業結構升級，提高高粱產業的核心競爭力。

高粱；產業化；創新鏈；現狀；對策

高粱（Sorghum bicolor（L.）Moench）作為世界最古老的農業作物之一[1]，又稱烏禾、蜀黍，種植歷史可追溯到3 000年以前，目前為全球第五大谷類作物，面積僅次于小麥、玉米、水稻、大麥，是人類生活所需的重要谷類作物之一[2]。高粱廣泛分布在世界100多個國家，主要集中在中國、美國、法國、德國等。高粱較高的光合效率和其獨特的抗旱、抗堿等抗逆性及環境適應性，使得高粱獲得較高的生物及經濟產量[3-4]，在全球農業可持續發展中具有重要的意義。在高粱作物發展的同時，產生了一整套的高粱技術產業鏈，高粱產業中種質資源創新、遺傳育種和高效的栽培技術及其再生能源產業等技術貫穿于高粱產業技術鏈的每一個關鍵環節。

本研究主要通過分析高粱產業技術創新鏈發展現狀，闡明制約高粱產業技術發展的核心問題，并圍繞高粱產業技術創新鏈中亟待突破的瓶頸問題，提出高粱產業技術創新發展的對策，為促進現代化農業發展提供一定的參考價值。

1 高粱產業發展概況

1.1 高粱產業發展現狀

高粱作為全球第五大谷類作物，具有糧飼兼用性，無論在我國還是其他國家，其在農業生產中都占有重要地位。高粱主要分布在世界五大洲的48個國家的熱帶干旱和半干旱地區[5]。2015年，根據美國農業部發布的作物播種面積報告，高粱將成為產值最大的作物。2015年美國高粱種植面積調高至358萬hm2，與2014年相比提高了24%，成為美國2007年以來產值最大的作物。在澳大利亞，高粱每年種植面積約75萬hm2，總產約150萬t，出口量僅次于美國和阿根廷，占第3位。在法國、俄羅斯及烏克蘭等地區，用于飼養家禽牲畜的飼草高粱種植也較為普遍，其中，高粱籽粒占發酵飼料的70%。近年來，甜高粱作為生物產量最高的作物之一，成為新能源作物的首選。美國逐漸用甜高粱取代玉米成為生產酒精的主要作物，每公頃甜高粱可以轉化6 106 L酒精。歐共體組織國家也將甜高粱列為重點研究的再生能源。德國、俄羅斯、印度、墨西哥和日本等國家也將甜高粱作為工業和能源作物，經過生物質能源實驗對再生資源測試做了大量的研究。基于分子生物學和遺傳育種耦合研究的高粱基因組學研究表明，從DNA水平上標記調控高粱重要性狀的功能基因，從而開發出具有高競爭性的抗蟲和抗除草劑高粱品種[6]。

高粱作為我國重要的糧食作物之一，種植面積近100萬hm2，廣泛分布于25個省（市、區）。由于高粱栽培區氣候環境特征的不同，表現出明顯的區域性。我國高粱主要種植區域在東北、華北和西南，占全國高粱種植面積的87.8%。具體的高粱生產區域列于表1[7]。

表1 我國高粱主產區分布情況

1.2 高粱產業鏈分析

我國高粱總產約為250萬t，用于釀造工業的原料占高粱總產量的80%，飼料占10%，糧食占5%，其他用途占5%。然而，美國高粱的總產量為1800萬t，其中，用于出口占45%，飼料占36%，能源占15%，工業占4%[8]。

由此可見，我國的高粱產業結構單一，釀造工業占比過大，產業結構和生產布局與發達國家相比，還有很大差距。由于高粱抗逆和高產的生物學特性及傳統的釀造產業優勢，使得高粱成為我國經濟的重要產業支柱[9]，2009年僅酒類年利稅800多億元，其中，白酒占30%左右。

高粱產業鏈按照產業鏈環節劃分為上游、中游和下游3個環節，按照用途劃分為釀造業、能源業、畜牧業和食品業等4類產業（圖1）。

上游主要是高粱的生產，包括生產需要的種子、耕地、水資源、肥料等以及所需的農機設備。中游主要是用途的分類和產業的選擇，按照不同的高粱品種進行產業的選擇，為各產業提供生產加工原料。下游主要是高粱的加工和深加工，形成加工增值高粱產品，提升高粱價值，并將產生的廢棄物進行再利用，循環使用到高粱生產或者畜牧業中，形成完整的循環產業鏈。

2 高粱產業技術創新鏈發展現狀及問題

高粱具有抗旱、耐澇、耐鹽等高抗逆性特性，可抵抗惡劣的生態條件，常被作為先鋒作物栽植于邊際農田，是提升旱區農田產量的主栽作物，具有良好的經濟效益。山西省農業科學院在新品種選育方面，針對高粱雜種優勢，開展了A2細胞質的利用研究，育成新型細胞質高粱雄性不育系A2V4A及其雜交高粱品種晉雜12號，獲得了國家發明三等獎[10]。結合我國高粱生產實際，研創了“二矮”雜交高粱育種新模式，育成晉雜1號、晉雜5號等，全國種植面積高達0.24億hm2，開創了我國高粱雜種優勢利用新時代，為我國高粱雜種利用研究奠定了基礎[11]。目前，國外科學家已經完成高粱（BTx623）全基因組測序，這為更好地研究高粱基因及其相關功能研究奠定了扎實的基礎。高粱在分子生物學和遺傳育種的結合，使得常規育種和分子標記相結合這種方法已成為新的育種模式[12-13]。高粱富含豐富的蛋白質、碳水化合物及維生素等營養物質，隨著高粱功能性的不斷開發，高粱已經被廣泛用于保健品、減肥產品及化妝品行業。

我國明確現代農業產業技術體系建設是農業科技創新體系建設的重要組成部分，而高粱產業技術體系又是現代農業產業技術體系建設工作的一部分，對提高農業科技創新能力和效率方面提供了新思路、新機制。通過調研高粱產業鏈各環節的需求，緊扣產業滯后、機械化程度低等發展問題，以市場需求為導向，以高粱生產的環境友好及高效為目標，建立產學研長效合作機制，構建完整產業鏈條，提高高粱科技創新能力，提升我國高粱產品的國際市場占有率。然而，盡管我國高粱的產業創新鏈（圖2）在促進國民經濟和社會發展中發揮了重要的意義，但是我國的產業創新鏈仍然存在問題，主要表現在以下幾個方面。

2.1 機械化程度較低

我國高粱種植機械化程度低，生產規模小，加之勞動力成本逐年提高，機械化栽培技術落后問題尤為突出[14]。目前高粱生產全程機械化仍未實現，多以人工栽培為主，使用落后的手工工具，勞力投入多，生產效率低，成本高，嚴重制約了面積的擴大。機械化程度低直接導致小規模生產，極大的限制了我國高粱產業的規模化生產及高粱生產的市場化管理機制的形成[15]，使得生產盲目性增加，最終影響了我國高粱在國際市場的競爭力。

2.2 高粱生產清潔能源乙醇產業鏈脫節

甜高粱具有抗病性強、抗旱、耐貧瘠、耐鹽堿、生物產量高、適應性廣、莖稈富含糖分等特性，是公認的生產乙醇的一種高效綠色能源作物[16-17]。我國利用甜高粱加工制造乙醇已創造了可觀的經濟和社會效益。而建設甜高粱生產乙醇的加工龍頭企業需要大規模的原料生產基地和綜合利用技術，由于國內能源甜高粱的儲存、深加工等方面研究滯后，直接導致能源甜高粱產業鏈脫節。

2.3 高粱分子生物技術研究較晚

目前，國外發達國家已完成了高粱的全基因組測序，突破了常規高粱育種的局限性[18-19]，將傳統遺傳育種與分子生物學標記手段相結合，標記高粱重要的抗性功能基因用于高粱育種中，較大地提高了品種的抗逆性。而我國在高粱分子生物學育種方面起步較晚，重要相關抗性基因的研究任重道遠。

3 高粱產業技術創新發展的對策及趨勢

3.1 推進高粱生產全程機械化

據初步統計，2015年國內釀酒用高粱需求量在250萬～280萬t，同時釀醋用高粱需求量也在增加，全國每年用高粱釀醋70萬～80萬t[20]，隨著農業產業結構的調整，我國高粱產業一定會有較大的發展空間，這就需要高效的生產效率來促進高粱生產。隨著高粱種植面積的不斷擴大，全程機械化、標準化種植尤為迫切。通過推廣示范，解決高粱全程機械化生產中的瓶頸問題，實現高粱生產全程機械化發展。由于高粱的機械化生產與高粱品種密切相關，因此，推廣應用適宜機械化生產的高粱品種，開展機械播種、機械施肥及機械收獲等環節的栽培技術研究，實現全程機械化生產是現代化農業中高粱種植的必然趨勢。

3.2 產學研結合，開展聯合攻關，振興高粱產業鏈

按照優勢互補、資源共享、互利共贏原則，針對我國高粱產業及產業鏈各環節亟待解決問題，以企業為主體，市場為導向，在政府的引導和推動下，企業、高等院校和科研機構聯合開展產學研結合創新實踐活動，打造高粱產業技術創新體系，融合創新要素，實現高粱的高效及環境友好化生產。一方面，產學研結合的創新可以使高粱產業研發產品與市場的對接過程中，借鑒企業的生產經驗和市場信息等優勢，可以有效促進前沿理論及學術成果轉化的可行性，摒棄不適合的理論和技術，從而研發出更加適應市場銷售的產品。另一方面，可以使科研人員的智慧直接用于生產領域，通過企業集成、引進、消化、吸收，創造出新的生產工藝、新的技術、新的產品和先進的管理模式，實現高粱產業技術與市場的充分結合，推動我國高粱產業創新鏈的完善、產業結構升級，提升高粱產業的核心競爭力。

3.3 加快示范轉化高粱應用科技創新和新成果

通過圍繞高粱優勢特色產業鏈布局，進一步推進產學研緊密結合，增強農業龍頭企業技術創新、技術轉移擴散和輻射帶動能力，建立完善龍頭企業工程技術研究中心、技術中心、產業技術創新戰略聯盟，為培養科技創新性人才提供便利。

同時充分發揮農業科研單位、龍頭企業和專業合作組織科技資源優勢、經濟優勢，通過增加科研及經費投入，建立農業科技示范基地，在不同的主產區示范新型的高粱品種、新型的栽培技術或機械化生產的農機具設備等，針對高粱生產中的關鍵、共性技術瓶頸，加大科技研發，合力推進高粱應用科技創新與轉化推廣工作，為農業新品種、新技術、新設備的推廣應用提供展示平臺，引導農民應用現代化的機械設備及栽培手段進行高粱的生產加工，從而實現成果轉化，促進現代化農業發展。

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Study on Sorghum Industry Technology Innovation Chain

WANGHuixian1，WANGHuijie2，ZHANGJianhua1，GUORuifeng1，FANNa1，GUANWanghui1，BAI Wenbin1
（1.Institute ofSorghum，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，KeyLaboratoryofSorghumGenetic and GermplasmInnovation ofShanxi Province，Jinzhong030600，China；2.Shanxi Station ofSoil&Fertilizer，Taiyuan 030001，China）

Sorghum,as an important food and feed crop,has a great influence on the sustainable development of global agriculture. Byanalyzingthe state ofthe sorghumindustrytechnological innovation chain,we find many problems that exist.In addition,based on the sorghum industry technological innovation chain,we should accelerate the sorghum production mechanization,realize the combination of industryand research,carryout joint research,speed up the change ofachievements,promote the perfection ofsorghum industry chain in China,upgrade the industrial structure and improve the core competitiveness ofsorghumindustry.

sorghum;industrialization;innovation chain;current situation;countermeasures

F326.11

A

1002-2481（2016）12-1887-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.12.37

2016-08-30

國家科技支撐計劃項目（2014BAD07B02）

王慧賢（1983-），女，山西稷山人，助理研究員，主要從事高粱栽培研究工作。白文斌為通信作者。