高明超++李继洪++陈冰嬬++高士杰

摘要 高粱根系发达，吸水力强，蒸腾系数低，水分利用率高；抗旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄、适应性广。高粱的光合CO2饱和点高、补偿点低，光合效率高；品种间杂交优势强。高粱籽粒可以食用、饲用、加工食品、酿酒造醋；茎秆可以编织工艺品，还可青饲、青贮等。因此，高粱是抗性强、用途广的高产作物。发展高粱生产有利于利用自然资源，调整种植结构及轮作倒茬，也有利于生产有机食品或健康食品。

关键词 高粱；高产；抗性强；用途广

中图分类号 S514 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）18-0060-02

高粱[Sorghum bicolor（L.）Moench]在我国有5 000年的栽培历史，是拓荒的“先锋”作物。1918年我国高粱播种面积达到1 473.53万hm2，创历史纪录，约占全国耕地面积的26%。20世纪70年代以前，高粱是北方人民的主要粮食作物，随着人们饮食结构的变化，食用高粱的量大幅减少，高粱种植面积下降明显。近年高粱种植面积不足100万hm2，平均单产为4 500～6 000 kg/hm2。

高粱按用途可以分为粒用高粱、甜高粱、草高粱和帚高粱，其中粒用高粱是种植、利用最广的高粱类型[1]。高粱在中国的分布很广，几乎全国各地都有种植。高粱分布虽广，但主产区却很集中。当前高粱主要分布在辽宁、黑龙江、内蒙古、吉林“三省一区”的洼地、旱地、盐碱地等，贵州、四川等省因酿酒业的带动高粱种植面积不断扩大。高粱划分为4个栽培区：春播早熟区，春播晚熟区，春、夏兼播区和南方高粱区。

吉林省是我国高粱春播早熟区、高粱主要产区和商品粮原料基地，种植面积超过全国高粱种植面积的15%。20世纪50年代初，吉林省高粱年种植面积100万hm2左右，占粮豆面积的19%，总产量100万t。进入80年代，高粱种植面积下降到33.3万hm2左右，占粮豆面积的6.3%左右，总产约65万t。90年代以来育成新的中矮秆高产杂交种，从而使吉林高粱产量突破9 000 kg/hm2，成为旱地农业中的高产作物。2013年全省高粱种植面积11.5万hm2，平均产量7 428.75 kg/hm2，高粱面积和单产居全国前列。

高粱与水稻、玉米、小麦等相比，具有耐涝、抗旱、耐盐碱、耐瘠薄、光合效率高、杂种优势强等特点[2]。为此，介绍高粱的高产优势、抗逆优势和用途优势，期望人们对高粱进一步了解，提高认知水平，以便加强对高粱的研究开发利用。

1 高粱是抗逆性强的作物

1.1 高粱抗旱耐涝，水分利用率高

高粱的抗旱力较强，既抗土壤干旱，又耐大气干旱。高粱叶片具有发育良好的蜡质层，可提高叶片对光辐射的反射率，减少蒸腾。高粱的蒸腾系数为250～300，比水稻（400～800）、小麦（270～600）、玉米（250～450）、豆类、马铃薯、甜菜等均低。高粱的凋萎系数为5.9，也比玉米（6.5）和小麦（6.3）低。Martin研究认为，可能由于高粱的渗透调节能力比玉米强，使高粱抗旱性强。在灌溉条件下玉米比高粱高产，而在非灌溉区，高粱比玉米高产，说明高粱耐干旱[3]。Doggtt和Jowett在东非地带开展玉米、高粱试验，发现生长季降雨量低于380 mm、高于750 mm的地区，高粱产量均比玉米高。在高降雨量的地区，高粱产量超过玉米，是高粱发挥了耐水涝的优势；淹水时，抽穗期玉米、高粱分别能维持1～2、6～7 d；灌浆期玉米、高粱分别能维持2、8～10 d；乳熟期的高粱可维持15～20 d。可见，高粱的许多旱生性状在潮湿条件下也是有用的。

1.2 高粱的根系发达，吸水能力强

高粱根系十分发达，在严重干旱条件下高粱根系可入土层深度2.1 m[4]，可利用较深土层中的水分和养分。高粱的根系总量在苗期、开花期分别是玉米的1.2、2.4倍。Kramper 认为，根系分布广、深，分枝多，是高粱等抗旱作物的主要特征，其能够最大程度地利用土壤的水分，保证植物生长。

根系的最大吸水范围在植株侧面的38 cm和深90 cm的区域内。根系主要从侧面吸收80%～90%的水分。Bluma等研究认为，高粱杂种优势中，根系表现与地上部分一致。

高粱根的水势低，吸水能力强。Cnyxau指出，高粱根水势一般为-1.52～-1.22 Mbar，其吸水能力约为玉米的2倍；高粱茎水势为-2.03～-1.52 Mbar，比玉米（-1.42 Mbar）低，有利于水分吸收、运输和贮存。

1.3 高粱的耐瘠薄、耐盐碱能力强

高粱耐瘠薄，对肥料利用效率高。因此，在中国旱粮作物产区中，凡不适于玉米、小麦、大豆栽培的干旱或半干旱的瘠薄耕地种植高粱均能获得较高和较稳定的籽粒产量。

高粱还有较好的耐盐碱能力，对土壤要求不严格，在pH值为5.5～8.5的各类土壤上都能正常生长。高粱可忍受0.5%～0.9%的盐浓度，甚至更高，而小麦和玉米只能忍受0.3%～0.6%和0.3%～0.7%的盐浓度。高粱的茎秆和根系的渗透压高，能在较高的盐分浓度下吸收水分和养分，因此高粱也是适于盐碱涝洼地区广泛种植的高产作物。高粱还是重要的搭配和接茬作物，起着轮作倒茬和调节劳力的重要作用。

1.4 高粱的耐高温能力强

高粱叶片光合作用最适日温为33～35 ℃（而C3植物为20～25 ℃），有的品种在45 ℃高温下，光合作用才完全停止。超过适温后光合效率降低，这是由于呼吸作用加强、同化物消耗增加、光合作用与呼吸作用的比值下降等因素共同作用的结果[2]。

2 高粱是高产作物

2.1 高粱光合强度高、生产潜力大

高粱是C4作物，光能利用率、净同化率比小麦、水稻高，大约是C3作物的2倍。高光效是其主要产量特征，具有可供挖掘的高产潜力。夏季日光辐射有2 093.4 J/d·cm2左右，根据这一能量推算，高粱的理论产量可达37.5 t/hm2，但高粱的最高产量纪录是21 t/hm2，可见高粱光合产量潜力巨大。endprint

在C4植物中，尤以高粱的生物产量最高，是最有效的太阳能转换器[3]。在所有光照强度下，高粱的光合效率都高于C3植物，在高光照强度和高温条件下，高粱的光合效率更高于C3植物，在25 ℃下光合效率是小麦的2倍，而在35 ℃几乎是小麦的3倍。高粱在固定CO2和光合产物的运转速度上都比C3植物快。高粱在叶片维管束鞘细胞中就能形成有机物，而且还能很迅速地经维管束送出去[5]。因此，高粱光合产物的输出速度比C3植物从叶肉细胞中输出快得多；又因为光合作用强度与光合产物运输成正比，所以高粱的光合作用效率较C3植物高得多。

2.2 CO2饱和点高、补偿点低

二氧化碳是光合作用不可缺少的原料之一。高粱CO2的补偿点基本为0，当空气中的CO2浓度为1 mg/kg时，便可以积累光合产物；C3作物的补偿点一般为40～60 mg/kg，并且在比较低的CO2浓度（300 mg/kg）即可达到饱和，而高粱在CO2浓度高达1 000 mg/kg时，光合作用仍在上升。高粱和水稻同室栽培试验，在低CO2浓度下，水稻全株因缺乏CO2死亡，高粱在低CO2浓度下生长保持正常，叶片颜色一直青绿。

2.3 高粱光呼吸弱

高粱有微弱的光呼吸，白天叶片的总光合效率与净光合效率基本相等。高粱的光呼吸强度为0.113 mg/dm2·h，暗呼吸为0.53 mg/dm2·h。高粱光呼吸低于水稻等作物。

2.4 高粱的杂交优势强

高粱资源丰富，类型多，地理远缘的品种间杂交优势强，是最早（1954年）实现 “三系配套” 的粮食作物，并把杂交种广泛用于生产。杂交高粱表现经济产量明显增加，穗粒数、穗重明显提高，千粒重增加，籽粒产量超过高亲本58%～115%。高粱的高光合效率与强大的杂种优势有机结合对增加高粱产量作用明显，为20世纪60—70年代我国解决粮食问题做出了贡献。

3 高粱用途广泛

3.1 食用

高粱有解暑的作用，经常食用有益于健康。但由于经济水平的提高，肉蛋奶等食品增加，高粱等杂粮用量逐年减少，导致人们各类疾病增加。因此，人们应该重视五谷杂粮的摄入，高粱米作为调剂食品也应受到重视，当前部分地区仍然以高粱作主食。

高粱米有“百谷之长”“五谷之精”的美誉。用高粱米做成的食品，由于软滑香糯，备受消费者喜爱。据《本草纲目》记载，高粱米性味平微寒，具有凉血、解毒之功[6]。以高粱米加葱盐、羊肉汤共煮粥进食，治疗阳痿盗汗；用红枣、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，常吃加高粱的食品对预防心脑血管疾病是有效的，特别是对糖尿病人更有效。如今高粱米的价格在5～6元/kg，有机高粱米甚至达到10元/kg以上。

3.2 饲用

高粱籽粒可作为家禽、家畜的精饲料，营养价值接近玉米。由于高粱籽粒含单宁，为预防幼畜、幼禽白痢病，提高成活率，在配合食料中可添加10%高粱籽粒。作为育肥猪、牛饲料，可提高瘦肉率。交替应用其他配合饲料、高粱配合饲料，对增强家畜食欲有明显作用，同时可改善家畜的营养吸收[7-8]。若在奶牛的配合饲料中添加高粱籽粒，可有效地防止奶牛细菌性乳腺炎，减少对奶牛使用抗生素，从而减少牛奶中抗生素残留。随着畜牧业的发展，高粱将成为配合饲料的主要原料，这样有利于有机食物生产，有利于人们身体健康。近年来，草高粱、甜高粱发展迅速，草高粱茎叶作青饲料或干草料，甜高粱茎秆含糖量较为丰富，作为青贮饲料具有很高的饲用价值，优于其他青贮饲料。

3.3 加工用

高粱全身是宝，综合利用价值高。

高粱籽粒可作为生产酒精、醋、白酒、饮料等的酿造原料。当前生产的高粱80%以上用来酿酒。籽粒还可以制淀粉、制饴糖，高粱壳可提取色素等，高粱蜡粉加工成蜡质，具耐高温特性。茅台、汾酒等名酒，均以高粱为原料酿成，酿酒的副产物酒糟，还是优质饲料。

粒用高粱的茎秆可以作建材、板材、造纸等；工艺用高粱茎秆可编织蓆、茓、草帽等，高粱穗荛可作扫帚、炊帚，穗柄可制作盖帘。

甜高粱茎秆可制糖浆和结晶糖，随着能源紧缺，发展再生能源，甜高粱显得更加重要，可生产酒精，替代化石能源。

综上所述，高粱具有独特地抗性优势、光合优势、杂交优势和用途优势，是我国干旱、半干旱地区有效利用自然条件发展生产的高产作物。由于高粱这种特殊的抗逆性，可在玉米、小麦或大豆不能忍耐的区域种植。因此，发展高粱生产有利于利用自然资源，有利于种植结构的调整，有利于轮作倒茬。所以，高粱作为我国北方旱粮作物在生产上仍占有重要地位[9-10]。我国具有丰富的高粱品种资源，已培育出早、中、晚配套的杂交种，这些杂交种产量高，品质优良，而且具有良种良法配套栽培技术，具有产、供、销一体化的经验，具有较为成熟的县、乡、村推广网络。

4 参考文献

[1] 高士杰，陈冰嬬.旱地农业的主力军：高粱[M].北京：台海出版社，2011：1-2.

[2] 卢庆善.高粱学[M].北京：中国农业出版社，1999：120-155.

[3] 张福耀，赵威军，平俊爱.高能作物：甜高粱[J].中国农业科技导报，2006，8（1）：14-17.

[4] 邵艳军，山仑.高粱抗旱机理研究进展[J].中国农学通报，2004，20（3）：120-123.

[5] 山仑，徐炳成.论高粱的抗旱性及在旱区农业中的地位[J].中国农业科学，2009，42（7）：2342-2348.

[6] 陈冰嬬，李继洪，王阳，等.高粱的饲用价值及其在应用中存在的问题[J].牧草与饲料.2010（4）：22-25.

[7] 高士杰，陈冰嬬，李继洪.对粒用高粱育种工作的思考[J].现代农业科技，2013（10）：31-33

[8] 刘志宏，张璞，李桂英.发展能源作物甜高粱 促进生态文明建设[J].农业科技通讯，2009（6）：107-109.

[9] 彭光德，王占丽，周来明.生物质能源作物甜高粱新品种筛选与研究[J].北京农业，2008（21）：7-9.

[10] 赵凯，马龙彪，耿贵，等.能源作物甜高粱的综合开发与利用[J].中国糖料，2008（3）：67-68.endprint