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张杂谷种植技术.doc
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我国谷子产业产销研状况调查研究
　　摘要 谷子是重要的杂粮作物，至今仍是部分地区的主要粮食作物，并在其农业发展中占有重要的地位。该文对我国谷子的科研现状、生产现状、谷子的深加工、消费及进出口状况进行了详细调研，并对谷子产业的做大做强及产业的进一步良性发展提出了相关思路和建议。 中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-6042468.htm　　关键词 谷子；科研；生产；加工 　　中图分类号 S515 文献标识码 A 文章编号 （8-03 　　谷子古称粟，起源于中国，至今已有8 000多年的栽培历史，是我国北方重要的杂粮作物之一。谷子具有抗旱、耐瘠薄等优点；谷子营养价值高，含有大量人体所必需的氨基酸和钙、磷、铁、锌、硒等元素，另外还含有人体生命必需的胡萝卜素、VE、等大量维生素，是传统的健康营养食品[1]。谷子在我国是传统的优势作物，在19世纪30年代，谷子在我国的种植面积曾经达到1 000万hm2，占粮食作物种植面积的17%。解放以后谷子种植面积持续下滑，目前谷子的种植面积不足200万hm2，但在我国北方干旱和半干旱地区仍是主要的粮食作物之一，甚至是一些地区的首要栽培作物，对促进农业结构调整。实现农业增效、农民增收和农业的可持续发展仍起着至关重要的作用。为了提高谷子产业的可持续发展及谷子的规模化、集约化水平，需要对谷子的科研、生产、加工、销售进行全面了解，以为探讨谷子产业可持续发展的途径提供参考。 　　1 谷子的科研现状 　　我国从事谷子育种及相关研究的单位有30多个，主要分布在北京、山西、河北、内蒙古、陕西、辽宁、河南、山东、吉林、黑龙江、甘肃、宁夏等省市。多年以来我国谷子科研单位在谷子分子研究方面、育种方面、耕作栽培和植保方面都取得了重大研究成果，尤其在谷子的杂交育种方面居于世界领先水平。 　　1.1 我国谷子分子遗传研究现状 　　谷子的分子学遗传研究一直落后于水稻、玉米、小麦等大宗粮食作物，1998年王志民等与John Innes Center合作绘制了谷子的第一个连锁图谱，图谱包括9个连锁群，160个基因位点[2]，这是世界上第一个谷子连锁图，为谷子性状基因的分子标记和分子标记选择育种奠定了基础。王志民等[3]、黎 裕等[4]、杨天育等[5]、郝晓芬等[6]等用分子标记研究了谷子的基因多态性，表明谷子品种间存在一定的遗传多态性。王志民[7]、牛玉红等[8]、刁现民[9]、毛丽萍等[10]、高俊华等[11]、王润奇等[12-13]等分别在谷子的质量和数量基因定位方面作了大量研究。在谷子基因克隆与基因功能研究方面，李园莉等[14]克隆了谷子肌动蛋白基因并进行了序列分析；Jia et al[15]克隆了谷子光合系统Ⅱ中的D1蛋白基因Psb A，同时根据D1蛋白序列相似性重建了进化树，结果表明谷子、玉米和甘蔗三者间的关系最近；Tian et al[16]发现植株对氟乐灵的抗性与α2-微管蛋白基因的突变有密切关系；崔润丽等[17]克隆了谷子的完整DnaJ蛋白基因并对其基因功能进行了分析；丁在松等[18]利用RT-PCR 和RACE技术从谷子的绿色叶片中克隆PPC基因的全长cDNA。在谷子的转基因研究方面，我国科研工作者分别用基因枪法和根癌农杆菌介导法进行了谷子转基因研究，董云洲等[19]、刁现民等[20]分别利用基因枪法获得了转基因植株；王永芳等[21]、刘颖慧等[22]分别用农杆菌介导法获得了转基因植株。日，张耕耘等[23]完成了谷子全基因组测序，获得了大小约为423 Mb，包含38 801个蛋白编码基因的全基因组序列，其研究结果发表在《nature biotechnology》，谷子全基因组测序工作的完成将极大的促进谷子遗传研究的深入发展。 　　1.2 我国谷子育种研究现状 　　建国之初我国的谷子育种主要以系统选育为主，20世纪60―70年代开始了谷子的杂交育种工作，为谷子杂交育种的起步阶段，第1个采用杂交方法育成的谷子品种新农冬2号得到了广泛推广及应用；80―90年代初为谷子杂交育种的飞速发展阶段，在此期间，大量杂交选育品种的推广种植，极大地提高了全国谷子单产的提高，1996年谷子单产达到了历史最高水平（2 358.9 kg/hm2）；90年代后期为谷子杂交育种的爬坡阶段。21世纪以来我国谷子育种工作者开展了多种谷子育种新方法、新思路的探索，如远缘杂交、太空育种、等离子体浸没N+注入、动态育种及Ch显核不育材料的应用，尤其是近年来光（温）敏两系法谷子杂交种的选育极大地推动了谷子产业发展的前景。另外，我国谷子育种工作者也开展了谷子分子育种方面的工作。我国谷子区域试验目前分华北夏谷区、西北春谷区、东北春谷区3个区组，20世纪以来共有26个单位参加了谷子区域试验，审定了80多个谷子品种。山西省2000年以来通过国家、省鉴定或认定的品种有20多个，其中在生产上大面积推广的品种有晋谷31、33、34、35、36、40号，大同29号，长农35号，长农36号，长生04和长杂2号等品种。河北省2000年以来通过国家、省鉴定或认定的品种20多个，其中在生产上大面积推广的品种有冀谷19，小香米，冀谷17、22、24、25、31，承谷12，衡谷9号，张杂谷3、5、8号等。内蒙古自治区2000年以来通过国家、省鉴定或认定的品种十几个，其中生产上大面积推广的品种有赤谷6、9、10、11号，蒙谷10号、蒙丰谷11等品种。吉林省2000年以来通过国家、省鉴定或认定的品种十几个，其中在生产上大面积推广应用的品种有公谷65、公谷66、公矮3号、公矮4号、公谷72、公谷73、九谷13、九谷31、白谷9号等。黑龙江省2000年以来通过国家、省鉴定或认定的品种有10余个，其中在生产上大面积推广应用的品种有龙谷30号、嫩谷15号、16号等品种。河南省2000以来审定并大面积推广的有豫谷12、豫谷13、安-7169等。甘肃省2000年以来通过国家、省鉴定或认定的品种有陇谷7号、陇谷8号、陇谷11号等。另外，辽宁省的朝谷11号、陕西省的延谷11号、山东省的济谷12号、济谷13号也在生产上发挥了作用。
　　1.3 我国谷子栽培研究现状 　　谷子的高产栽培管理，除了同其他作物一样的水肥统筹管理、病虫害防治，谷子的栽培管理还要解决谷子前期的间苗、中期的除草和后期的鸟害难题。我国谷子科研工作者每年都在进行谷子高产栽培方面的研究，仅在中国知网数据库上就能搜索到2012年39篇、2011年26篇、2010年64篇关于谷子栽培技术的论文，同时也可以看到过去每年都有大量关于谷子栽培技术方面的研究。近年来，以抗除草剂品种形成的简化配套栽培技术[24]和以MND制剂形成的谷子化控间苗栽培技术[25]等有效地解决了谷子的间苗、除草难题，谷子无公害栽培技术则提高了谷子品质，减少了农药残留。张杂谷5号、8号等杂交谷子配套高产栽培技术的应用使谷子的产量在适宜区域得到大幅度提高。 　　1.4 我国谷子品种推广现状 　　总体来说，我国谷子品种的更新速度较慢，主干品种种植年限较长。一些主干品种如晋谷21号、冀谷19号推广年限超过10年。近年来，随着谷子产业的发展和国家对良种繁育推广项目的支持，一些优质高产品种、适宜简化种植的抗草剂品种以及杂交谷子品种推广速度明显加快，促进了谷子品种的更新换代，如杂交种张杂谷5号、可进行化学间苗除草的抗除草剂品种冀谷25号、优质高产品种长农35号等品种推广面积都超过了6.67万hm2。近2年，通过国家鉴定或省级认定的品种如长农38号、蒙丰谷11号、九谷14号、张杂谷10号、长杂2号、冀谷31号、龙谷31号等一批新品种也已在生产上得到迅速推广，推广面积在0.67万～3.33万hm2。新品种的推广不仅提高了谷子单产，同时提高了谷子品质，加大了农民收入，使谷子产业得到了良性发展。但是目前谷子良种的种植范围还是很低，农民购种比例不高，有些地区农民的购种比例仅在20%左右，因此必须加强新品种、新技术的推广力度。 　　2 谷子的生产现状 　　2.1 谷子种植面积情况 　　随着农业生产的发展和社会经济形势的变化，全国谷子面积呈现大幅度变化，谷子从全国性主要农作物之一转变为区域性重要作物。 　　据统计，1938年全国谷子种植面积最大时达到1 000万hm2，占粮食作物种植面积的17%。从全国解放至20世纪60年代中后期，我国谷子的播种面积稳定在600万～933万hm2左右。从20世纪70年代开始，由于水稻和玉米育种上的进步，单产增幅显著；同时由于交通、军事及现代化农业的发展，牲畜的作用随之减弱，对谷草的需求亦大幅度减少，造成谷子的种植面积迅速下降，到1980年全国谷子播种面积约为40万hm2，虽然如此，谷子仍是北方许多农村的主要粮食作物。1980年之后，改革开放促进了我国农业的快速发展，水利设施和化肥投入快速增加，使得玉米和小麦等高消耗、高产量作物面积增加显著；同时制药、能源等化学工业对玉米的需求也大幅增加；另外，人们对小米的消费也逐渐由原来的主食和粥食变成以粥食为主的方式，使得谷子的播种面积再次下降，全国谷子种植面积最低下降至100万hm2左右。近年来，随着人们对杂粮认识的提高及谷子产业的发展，谷子播种面积呈缓慢回升趋势，目前全国谷子播种面积已不足200万hm2，主要集中在我国北方的河北、山西、内蒙、黑龙江、辽宁、吉林、陕西、河南、山东等干旱和半干旱地区。谷子作为环境友好型作物，由全国的主栽作物变为北方干旱、半干旱地区的区域重要作物，其抗旱节水、耐瘠薄低投入、营养平衡、粮饲兼用等特点仍是不可替代的。 　　随着谷子产业的发展，近年来谷子种植面积呈上升趋势，据对主产区谷子的生产调查，2010年谷子播种面积达到80.87万hm2左右，比2009年增加约2.20万hm2。产业体系的实施促进了科研与谷子生产、企业加工的联合，提升了产业发展的水平，推动了产业区的形成与完善，主产区的规模呈现扩大趋势。如内蒙古赤峰、辽宁西部建平、河北武安、张家口、山西长治、吕梁等谷子产业区已初步形成，成为当地农村经济的重要组织部分。谷子杂交种、抗除草剂品种及谷子简化栽培技术等谷子新品种、新技术的推广对谷子产业的发展起到了推动作用，加工企业的同步发展起到了带动作用，而效益的提高对生产规模的扩大起到了主要的引领作用。 　　2.2 谷子总产情况 　　自1949年以来，谷子的总产整体呈现波浪式的下降趋势，年为谷子总产的第1个下降期，谷子的年产量在400万～1 200万t，不同年份谷子产量的差距较大，1952年谷子产量为1 153万t，达到历史最高水平，而1960年的产量仅为473.2万t，是谷子总产第1个下降期的历史最低水平；年是谷子产量的第2个下降期，谷子的总产虽然呈下降趋势，但下降的幅度不是太大；从1983年以后，谷子的总产量整体呈现陡坡式的下降趋势，1993年谷子总产量为754万t，2001年仅为196.6万t，2009年达到了历史最低水平，仅为122.51万t，年谷子总产有所提高，分别为157.30万、156.72万t。 　　2.3 谷子单产情况 　　谷子单产水平随着谷子生产的发展及生产形势的变化总体上呈现波动上升的趋势。谷子单产从建国初期的846.9 kg/hm2增长到20世纪末的2 358.9 kg/hm2。由于玉米的快速发展，迫使谷子生产区域向干旱、瘠薄地转移、集中，谷子产量水平随之受到较大的影响，年平均单产下降到1 792.5 kg/hm2。全国谷子可大体分为夏谷区、春播早熟区和春播中晚熟区，一般单产以夏谷区的谷子产量最高，春播早熟区次之，而春播晚熟区最低。谷子面积下降以夏谷面积减少的比例较大，因而对全国平均单产也造成一定的影响。随着谷子生产的集中以及产业发展的拉动、新品种的推广应用，使谷子的产量水平呈现出稳步回升的态势，但由于对谷子的品种品质要求日益提高，产量水平增长有所缓慢。 　　谷子的单产水平地域间差异较大，在产业化开发较发达地区，由于人们对谷子生产的重视程度较高，新品种、新技术应用的程度高，产量水平明显高于其他地区。据国家谷子产业技术体系对服务区谷子生产情况调查，年谷子产量虽有所波动，但基本持平，多数农户单产有所提高。2009年由于大面积干旱，谷子的产量受到一定的影响，但与玉米等高消耗作物相比，表现出了很好的抗旱、稳产性。2010年虽前期多数地方出现不同程度的旱情，但较2009年降雨情况要好，产量有明显的提高。
　　3 谷子的深加工、消费及进出口状况 　　3.1 深加工情况 　　谷子适口性好，且小米的营养成分很容易被人体消化吸收，可以被制作成为各类食品。但目前市场上谷子的加工转化还不是很好，谷子的加工产品主要还是原米，以喝粥作为主要食用形式，只有极少量的小米加工成深加工产品，如精包装小米及小米煎饼、小米方便面、小米锅巴、小米酥蛋卷、小米婴幼儿营养粉、米乳精、小米醋等，而对于谷子的副产品米糠和秸秆的深加工前市场上的谷子加工转化还很少。 　　3.2 国内消费现状 　　谷子的消费区域主要在原产地，即东北、西北和华北地区，多数分散种植地区以当地的自食消费为主，在谷子种植面积较大的主产区，多以精加工或散米的形式销往各地，主要销售区域为北方的大中城市，南方城市也有一定的销售。 　　3.3 进出口现状 　　谷子出口数量自1997年呈现上升趋势，2000年出口1.73万t，到2003年增加至4.20万t，之后呈下降趋势，2008年下降到1.67万t。谷子出口价格呈上升趋势，由美元/t增加到468美元/t。谷子出口地区主要在亚洲，出口量在1.5万～2.2万t，占谷子出口总量的60%～80%，其次是欧洲，出口量在0.2万～1.3万t，占谷子出口总量的20%～30%。谷子出口的亚洲国家和地区主要有日本、韩国、台湾、印度尼西亚；欧洲国家有荷兰、意大利、比利时、西班牙、葡萄牙、英国、德国、法国、丹麦；北美洲有美国、加拿大；南美洲的巴西；非洲的南非；大洋洲的新西兰，其中出口日本和韩国的数量保持较稳定，出口印度尼西亚和台湾的数量近来呈下降趋势。 　　4 谷子的生产、销售、加工效益 　　各地区谷子的生产、销售、加工效益差异很大，在有谷子加工龙头企业的地区，谷子的收购价格达到了6元/kg，而在谷子分散种植的地区收购价格仅为3元/kg多。小米的销售价格一般8元/kg左右，而名牌小米产品则达到了20元/kg以上。对于小米深加工产品如米醋、小米锅巴则受到了玉米等农产品的挤压，生产效益较低。 　　5 谷子产业体系进一步发展对策 　　5.1 加大科研投入，增加谷子产量，减少谷子投入，解决谷子产业发展的技术难题 　　科学技术是第一生产力，谷子产业的发展，首先需要谷子单产和品质的提高，这就需要科研人员进一步挖掘谷子生产潜力；其次必须减少谷子的投入，需要科研人员进一步研究提高谷子水肥管理的科学化水平，进一步研究谷子的轻简化栽培措施和机械化操作水平，减少谷子生产的劳动投入和生产资料的投入。 　　5.2 强化政府组织协调和服务职能，增加对谷子产业的补助 　　充分发挥各地的地理、气候和资源优势，由政府部门组织规划优势产区，以市场需求定规模，制订年度生产计划、技术方案，组织协调生产区域内生产、加工、销售等生产环节的检查指导。建立良种繁育基地，为生产提供优良品种，研究制定统一的生产技术规程，实现谷子的标准化生产，提高产品的质量和品质，增强出口创汇能力，提高干旱山区农民的经济收入和农村经济的发展。 　　5.3 加强谷子新品种、新技术的推广，切实提高农民收入 　　加强谷子新品种、新技术的研发与推广，在主产区建立谷子新品种、新技术试验示范基地，加强对小米及其文化的宣传，扶持小米加工企业，产学研有机结合，形成科研、生产、加工、开发一条龙，全方位促进谷子产业的发展。 　　5.4 深化谷子产品加工，增加谷子附加值 　　充分利用谷子的营养性、保健性和安全卫生性的特点，研发大众化食品和功能性食品，延长谷子的产业链，挖掘谷子更大的增值潜力。进一步开发挖掘谷子副产品秸秆、谷糠的价值，如谷糠可以深加工提炼谷糠油、秸秆可以加工青贮饲料或作为生物质能源的原料等，增加谷子附加值。 　　5.5 逐步取消小农生产方式，鼓励谷子订单生产模式并逐步向谷子集约化生产方式转变 　　建立和发展谷子产业区，实现谷子的规模化、集约化生产，全面提升谷子产业化水平，提高谷子产品的附加值，创名牌产品，促进谷子产业的全面发展。谷子产业的集约化生产有利于谷子名牌产品的建立，有利于实现谷子的营养化、方便化、大众化，使谷子上档次，提高市场占有率和市场竞争力。 　　6 参考文献 　　[1] 李国营，朱志华，李为喜.谷子（Setaria italica）分子遗传研究进展[J].植物遗传资源学报，）：556-560. 　　[2] WANG Z M，DEVOS K M，LIU C J，et al.Construction of RFLP-based maps of foxtail millet，Setaria italica（L.）P. Beauv[J].Theoretical and Applied Genetics，）：31-36. 　　[3] 王志民，王润奇，刘春吉，等.谷子RFLP研究及基因组DNA文库的建成[J].中国农业科学，）：86-87. 　　[4] 黎裕，王雅儒，贾继增，等. 利用RAPD标记鉴定谷子基因型和遗传关系[M].北京：中国农业出版社，0. 　　[5] 杨天育，窦全文，沈裕琥，等.应用RAPD标记研究不同生态区谷子品种的遗传差异[J].西北植物学报，）：765-770. 　　[6] 郝晓芬，王节之，王潞英，等.SSR标记分析谷子遗传多样性[J].山西农业科学，）：29-31. 　　[7] 王志民.谷子RFLP连锁图谱的构建及禾谷类物种比较遗传学研究[D].北京：中国农业大学，1997. 　　[8] 牛玉红，黎裕，石云素，等.谷子抗除草剂“拿捕净”基因的AFLP标记[J].作物学报，）：359-362.
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　　谷子自驯化、栽培以来，历史上一直是黄河流域的主要粮食作物。但进入上世纪70年代，谷子的生产面积却快速下滑，从上世纪50年代的1.7亿亩锐减到现在的2000万亩。“人均消费量最高的时候，每人每年能消费小米20公斤，现在只有1公斤左右”。河北省张家口市农业科学院总农艺师赵治海在第十五届全国种子“双交会”杂粮杂豆论坛上说。
　　长期以来，谷子单产水平低、种植规模化程度低，同时在产后加工、综合利用等方面缺乏创新，无法有效开拓市场。
　　而经过多年的不懈努力，赵治海团队研发的“张杂谷”新品种则在省工、米质、产量等方面实现多个突破。2000年，世界上第一个谷子光（温）敏两系杂交种“张杂谷1号”诞生了，它比常规种子增产30%以上，最高亩产突破600公斤。2003年，我国选育出第一个可适用除草剂的谷子品种——“张杂谷3号”，解决了谷子除草费工的世界性难题；紧接着，“张杂谷5号、8号”相继问世。2010年，张杂谷5号在下花园武家庄亩产更是达到810公斤，创世界高产记录，此后谷子产量不断涌现亩产700公斤以上的数据。2016年，“张杂谷系列已衍生了十多个品种”。
　　杂交谷子不仅大幅度提高了谷子的单产量，对环境的适应性也更强。从长城沿线的山西开始向东向西向南都可发展，甚至新疆戈壁滩和轻盐碱地上都能种植。“杂交谷子具有高产、节水、耐瘠、优质、适应性强的优势，在土壤速效磷含量低于10ppm的贫磷地区，依然长势良好。”赵治海说。据测定，生产相同重量的粮食，谷子的需水量只有玉米的三分之一、小麦的二分之一、水稻的五分之一，杂交谷子可以大大提高水分利用效率，仅靠雨养即可获得高产，可解决干旱缺水地区的粮食问题。
　　“张杂谷的丰产让谷子实现了‘要多少就能产多少’，下一步我们还要做到‘产多少就能卖多少’。”赵治海表示。当前，谷子的发展已经初步解决了低产、费工、适口性差等问题，但市场仍未完全打开。
　　谷子的发展出路就在于加工转化，根据婴幼儿、中老年等不同消费群体的不同需求，谷子还可以加工成米粉、辅食、小米黄酒，小米黄色素等产品。“谷子的产业链延伸要依靠政府、科研单位、企业和农户的集体合作，抱团发展。”赵治海表示。
　　延长产业链，除了将谷子变成商品外，研究人员还寻求新的发展方向。经过检测，张杂谷连同谷草磨成的粉末，蛋白质含量达到15%左右，这一数据与苜蓿不相上下。2015年以来，随着农业部关于“镰刀弯”地区玉米结构调整的指导意见的出台，及“粮改饲”等政策的发布，“张杂谷”迎来了重要的发展机遇。青贮玉米可以作为饲料营养价值很高，而谷草喂牛能提高奶质和产奶量，还增强奶牛的抗病性；谷草喂羊还可提高产羔率、成活率和羊肉品质。
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