西南高粱產區生態特征與育種目標展望

趙 強，周棱波，汪 燦，張國兵，彭方麗，高 杰，邵明波

（貴州省農業科學院旱糧研究所，貴州貴陽 550006）

高粱（Sorghum bicolor）是五大禾谷類作物之一[1-2]，在我國有著悠久的栽培歷史，對我國農耕文化中旱作生態農業體系起著至關重要的作用[3-4]。我國地貌廣闊，不同地區生態條件、生活習性有較大差異，通過長期的自然與人工選擇，形成了適應各生態區且有著特定用途的高粱[5]。衛永太等對我國8 個生態區2 000 多份高粱進行了分析，得出不同生態區的高粱品質有較大的差異[6]；張晗等對我國12 個地區高粱進行研究發現，不同地區高粱遺傳變異水平存在明顯差異[7]。本文結合西南生態區特點、西南現有高粱品種特性，對西南生態區高粱育種目標進行了展望。

1 高粱種植分布情況

目前，中國高粱主要有東北、華北、西南三大主產區，西南高粱主產區包括四川省、貴州省和湖南省等。據國家統計局統計數據顯示，2018 年全國共種植高粱71 萬hm2，西南生態區種植面積為21 萬hm2，占全國種植面積的29.6%。

2 西南高粱產區生態特點

西南高粱產區跨越云貴高原、武陵山區、秦巴山地、橫斷山脈、四川盆地等地貌單元，地形地貌十分復雜。全區土地總面積中，丘陵山地和高原占90%以上，河谷平原和山間平地僅占5%。本區屬溫帶和亞熱帶濕潤、半濕潤氣候，雨量豐富，水熱條件較好，但大部分地區光照條件較差，且各地光照條件因海拔不同而變化較大。生態條件區域差異大，農業立體性很強，種植業垂直分布十分明顯，可謂“一山分四季，十里不同天”。生產條件較差，旱土坡地為主，地塊零碎，土壤瘠薄，雨養農業，旱澇災害頻繁。

2.1 氣候類型

西南高粱產區氣候類型多樣，區域氣候特色明顯，各地氣候因海拔不同而變化較大。本區由南到北呈現熱帶、南亞熱帶和中亞熱帶等地帶性氣候，而高粱種植大部分地區屬溫帶和亞熱帶濕潤、半濕潤氣候。

2.2 熱量資源

西南高粱生態區熱量資源豐富，年平均氣溫10～24 ℃，不同地區的溫度和積溫差別明顯，整體呈現從西北到東南逐步增高的趨勢。除部分高山地區外，歷年無霜期平均240～330 d，平均258 d；高粱有效生長期105～135 d，從4—10月平均氣溫在15 ℃以上。

2.3 降水

西南高粱產區降水豐富，但區域性差異大。除川西高原、干熱干暖河谷外，降水量自南往北減少，全年降水量800～1 200 mm。該區降雨主要集中在4—7月，盛夏7 月之后進入規律性少雨季節，夏秋高溫干旱，該區山地降水較平地多而均勻，一般降雨量隨海拔上升而增加。

2.4 太陽輻射能量和日照時數

西南高粱產區年總輻射量在3 500～6 500 MJ·m-2，總體呈現西多東少、南多北少的特點。年日照時數區域性差異大，四川盆地、湘西、鄂西地區，年日照時數在1 400～1 600 h，為全國低值區。四川盆地西南、黔東北年日照時數不到1 200 h，為全國日照時數最低值區，其余地區年日照時數大多超過1 600 h。

2.5 土壤

西南高粱產區土壤類型主要有紅壤、黃壤、赤紅壤、磚紅壤，還包括大面積的紫色土和部分石灰（巖）土等初育性土壤。該區土壤表現為“黏、酸、瘦、缺磷”等特點，均不同程度存在土層淺薄、開墾過度、保水保肥力差、供氮水平低、有效磷缺乏、有效鉀、鉬、硼不足等問題。

3 西南生態區高粱現狀

西南大部分高粱用作釀酒原料，以糯高粱為主。現主要推廣的糯高粱品種有紅纓子、紅珍珠、青殼洋、黔高系列、瀘糯系列、兩糯系列等。

3.1 西南生態區酒用高粱特性

不同香型的酒對高粱的品質需求不同，比如張文毅等認為釀造高粱要有較高的淀粉含量和單寧含量，較低的蛋白質和脂肪含量[8]。高粱的淀粉含量與出酒率呈正相關，適量的單寧對發酵過程中的有害微生物有一定抑制作用，且單寧產生的香味物質還能增加白酒的芳香。一般認為酒用高粱要達到以下標準：籽粒淀粉含量≥70%，支鏈淀粉含量占總淀粉含量的90%以上，蛋白質含量7%～11%，單寧含量(1.0±0.5)%。中國高粱遺傳變異主要存在于地區內材料間或生態區內材料間[4]。閆松顯等利用主成分判別法對目前主要的27個釀酒高粱品種進行分類，得出西南生態區高粱與其他生態區的高粱有所不同[9]。西南生態區的主要酒用高粱特征特性有：總淀粉含量在70%左右，蛋白含量在7.53%～11.80%，單寧含量在1.09%～1.68%，千粒重約為21 g，籽粒大小為中偏小，株高（180～260 cm）有著較大變幅，生育期110～131 d，表現為中晚熟，有較強的抗病、抗蟲、抗倒等特點（見表1）。

表1 西南生態區主要酒用高粱特征特性

3.2 西南生態區高粱存在的問題

3.2.1 品種老化、創新不足

西南高粱產區的材料與其他產區相比，有著較明顯的遺傳差異，但育種材料間的種質結構比較單一，導致選育品種同質化嚴重[10]。西南高粱產區，目前有部分主要種植品種使用長達20余年，在生產上存在嚴重退化[11]。同時在高粱育種方面延續使用老方法、舊模式，缺乏相應的創新技術和手段等，所選育品種難以滿足生產的實際需求。

3.2.2 品種產量低、適應性弱

在全國高粱雜交種大面積推廣種植的背景下，只有西南區的貴州和四川部分區域仍以種植高粱常規種為主。常規高粱一般從地方品種選育而出，其適應區域狹窄，產量水平低且不穩。茅臺酒廠唯一指定用有機高粱原料品種紅纓子[12]，其適宜種植區域要求海拔低于1 000 m，在多山地的西南生態區，種植區域有限。西南生態區的高粱平均產量約為6 000 kg·hm-2，大部分農戶認為高粱是低產作物，對高粱種植的意愿不強，這些都嚴重影響了酒用高粱產業的發展。

4 西南產區高粱育種目標展望

4.1 高產優質

目前西南生態區高粱平均產量較低，遠低于其他生態區，相比于西南區其他作物產量也較低，導致農民對高粱的種植積極性不高。提高高粱產量成為西南生態區高粱育種的主要目標。西南生態區高粱主要用于釀酒，故在選育高產品種時也要注重釀酒相關品質提升。

4.2 適應區域廣

西南生態區的山地農業垂直方向變化明顯，環境類型多樣，這樣的環境要求我們所選育的高粱要有較強的氣候適應性，才能更好地在西南產區大面積推廣種植。

4.3 適應機械化

近些年我國農村大部分人員選擇外出務工，務農人員老齡化嚴重，勞動成本逐年增高。種植機械化呼聲甚高，國家也出臺了該方面的政策，隨著現代農業產業技術體系啟動、壩區與高標準農田建設、合作社的建立等，機械化栽培成為未來高粱種植發展的必然趨勢。因此，選育適宜機械化種收的品種，也是高粱育種的重要目標。