西南高粱产区生态特征与育种目标展望

赵 强，周棱波，汪 灿，张国兵，彭方丽，高 杰，邵明波

（贵州省农业科学院旱粮研究所，贵州贵阳 550006）

高粱（Sorghum bicolor）是五大禾谷类作物之一[1-2]，在我国有着悠久的栽培历史，对我国农耕文化中旱作生态农业体系起着至关重要的作用[3-4]。我国地貌广阔，不同地区生态条件、生活习性有较大差异，通过长期的自然与人工选择，形成了适应各生态区且有着特定用途的高粱[5]。卫永太等对我国8 个生态区2 000 多份高粱进行了分析，得出不同生态区的高粱品质有较大的差异[6]；张晗等对我国12 个地区高粱进行研究发现，不同地区高粱遗传变异水平存在明显差异[7]。本文结合西南生态区特点、西南现有高粱品种特性，对西南生态区高粱育种目标进行了展望。

1 高粱种植分布情况

目前，中国高粱主要有东北、华北、西南三大主产区，西南高粱主产区包括四川省、贵州省和湖南省等。据国家统计局统计数据显示，2018 年全国共种植高粱71 万hm2，西南生态区种植面积为21 万hm2，占全国种植面积的29.6%。

2 西南高粱产区生态特点

西南高粱产区跨越云贵高原、武陵山区、秦巴山地、横断山脉、四川盆地等地貌单元，地形地貌十分复杂。全区土地总面积中，丘陵山地和高原占90%以上，河谷平原和山间平地仅占5%。本区属温带和亚热带湿润、半湿润气候，雨量丰富，水热条件较好，但大部分地区光照条件较差，且各地光照条件因海拔不同而变化较大。生态条件区域差异大，农业立体性很强，种植业垂直分布十分明显，可谓“一山分四季，十里不同天”。生产条件较差，旱土坡地为主，地块零碎，土壤瘠薄，雨养农业，旱涝灾害频繁。

2.1 气候类型

西南高粱产区气候类型多样，区域气候特色明显，各地气候因海拔不同而变化较大。本区由南到北呈现热带、南亚热带和中亚热带等地带性气候，而高粱种植大部分地区属温带和亚热带湿润、半湿润气候。

2.2 热量资源

西南高粱生态区热量资源丰富，年平均气温10～24 ℃，不同地区的温度和积温差别明显，整体呈现从西北到东南逐步增高的趋势。除部分高山地区外，历年无霜期平均240～330 d，平均258 d；高粱有效生长期105～135 d，从4—10月平均气温在15 ℃以上。

2.3 降水

西南高粱产区降水丰富，但区域性差异大。除川西高原、干热干暖河谷外，降水量自南往北减少，全年降水量800～1 200 mm。该区降雨主要集中在4—7月，盛夏7 月之后进入规律性少雨季节，夏秋高温干旱，该区山地降水较平地多而均匀，一般降雨量随海拔上升而增加。

2.4 太阳辐射能量和日照时数

西南高粱产区年总辐射量在3 500～6 500 MJ·m-2，总体呈现西多东少、南多北少的特点。年日照时数区域性差异大，四川盆地、湘西、鄂西地区，年日照时数在1 400～1 600 h，为全国低值区。四川盆地西南、黔东北年日照时数不到1 200 h，为全国日照时数最低值区，其余地区年日照时数大多超过1 600 h。

2.5 土壤

西南高粱产区土壤类型主要有红壤、黄壤、赤红壤、砖红壤，还包括大面积的紫色土和部分石灰（岩）土等初育性土壤。该区土壤表现为“黏、酸、瘦、缺磷”等特点，均不同程度存在土层浅薄、开垦过度、保水保肥力差、供氮水平低、有效磷缺乏、有效钾、钼、硼不足等问题。

3 西南生态区高粱现状

西南大部分高粱用作酿酒原料，以糯高粱为主。现主要推广的糯高粱品种有红缨子、红珍珠、青壳洋、黔高系列、泸糯系列、两糯系列等。

3.1 西南生态区酒用高粱特性

不同香型的酒对高粱的品质需求不同，比如张文毅等认为酿造高粱要有较高的淀粉含量和单宁含量，较低的蛋白质和脂肪含量[8]。高粱的淀粉含量与出酒率呈正相关，适量的单宁对发酵过程中的有害微生物有一定抑制作用，且单宁产生的香味物质还能增加白酒的芳香。一般认为酒用高粱要达到以下标准：籽粒淀粉含量≥70%，支链淀粉含量占总淀粉含量的90%以上，蛋白质含量7%～11%，单宁含量(1.0±0.5)%。中国高粱遗传变异主要存在于地区内材料间或生态区内材料间[4]。闫松显等利用主成分判别法对目前主要的27个酿酒高粱品种进行分类，得出西南生态区高粱与其他生态区的高粱有所不同[9]。西南生态区的主要酒用高粱特征特性有：总淀粉含量在70%左右，蛋白含量在7.53%～11.80%，单宁含量在1.09%～1.68%，千粒重约为21 g，籽粒大小为中偏小，株高（180～260 cm）有着较大变幅，生育期110～131 d，表现为中晚熟，有较强的抗病、抗虫、抗倒等特点（见表1）。

表1 西南生态区主要酒用高粱特征特性

3.2 西南生态区高粱存在的问题

3.2.1 品种老化、创新不足

西南高粱产区的材料与其他产区相比，有着较明显的遗传差异，但育种材料间的种质结构比较单一，导致选育品种同质化严重[10]。西南高粱产区，目前有部分主要种植品种使用长达20余年，在生产上存在严重退化[11]。同时在高粱育种方面延续使用老方法、旧模式，缺乏相应的创新技术和手段等，所选育品种难以满足生产的实际需求。

3.2.2 品种产量低、适应性弱

在全国高粱杂交种大面积推广种植的背景下，只有西南区的贵州和四川部分区域仍以种植高粱常规种为主。常规高粱一般从地方品种选育而出，其适应区域狭窄，产量水平低且不稳。茅台酒厂唯一指定用有机高粱原料品种红缨子[12]，其适宜种植区域要求海拔低于1 000 m，在多山地的西南生态区，种植区域有限。西南生态区的高粱平均产量约为6 000 kg·hm-2，大部分农户认为高粱是低产作物，对高粱种植的意愿不强，这些都严重影响了酒用高粱产业的发展。

4 西南产区高粱育种目标展望

4.1 高产优质

目前西南生态区高粱平均产量较低，远低于其他生态区，相比于西南区其他作物产量也较低，导致农民对高粱的种植积极性不高。提高高粱产量成为西南生态区高粱育种的主要目标。西南生态区高粱主要用于酿酒，故在选育高产品种时也要注重酿酒相关品质提升。

4.2 适应区域广

西南生态区的山地农业垂直方向变化明显，环境类型多样，这样的环境要求我们所选育的高粱要有较强的气候适应性，才能更好地在西南产区大面积推广种植。

4.3 适应机械化

近些年我国农村大部分人员选择外出务工，务农人员老龄化严重，劳动成本逐年增高。种植机械化呼声甚高，国家也出台了该方面的政策，随着现代农业产业技术体系启动、坝区与高标准农田建设、合作社的建立等，机械化栽培成为未来高粱种植发展的必然趋势。因此，选育适宜机械化种收的品种，也是高粱育种的重要目标。