孫鴻良，岳紹先，郝凌宇， 楊 濤， 初克森，張 燃

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所，北京海淀100081；2.中莧生態(tài)科技開發(fā)有限公司河北永清分公司，河北廊坊065606；3.北京中煤神州節(jié)能環(huán)保有限公司，北京豐臺 100073）

籽粒莧的高產(chǎn)抗逆特性及其開發(fā)優(yōu)質高效青貯飼料的關鍵技術

孫鴻良1，岳紹先1，郝凌宇2， 楊 濤2， 初克森3，張 燃3

（1.中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所，北京海淀100081；2.中莧生態(tài)科技開發(fā)有限公司河北永清分公司，河北廊坊065606；3.北京中煤神州節(jié)能環(huán)保有限公司，北京豐臺 100073）

籽粒莧植株高大、枝葉茂盛，具有根系發(fā)達、抗逆性強、光合強度高、再生性強四大高產(chǎn)抗逆特性。近年來，我國成功地將它開發(fā)成為一種青貯飼料，本文介紹了籽粒莧用作飼料在國內外的開發(fā)現(xiàn)狀，并針對籽粒莧高產(chǎn)抗逆特性的生物學依據(jù)以及建立優(yōu)質、高效青貯飼料的生態(tài)工程關鍵技術進行了綜述，今后以全面應用生態(tài)工程技術與納入生態(tài)文明建設體系為發(fā)展方向，則其生態(tài)經(jīng)濟效益將會倍增。

籽粒莧；高產(chǎn)抗逆特性；關鍵技術；建設方向；生態(tài)經(jīng)濟效益

籽粒莧是莧科莧屬粒用莧的總稱，包括千穗谷、綠穗莧、尾穗莧、紅莧等若干品種。目前，我國有5個紅莧品種、1個千穗谷品種、一個綠穗莧品種申報《引進飼草品種》，通過了國家級審定并可作為青貯飼料與食品兼用作物在全國推廣。籽粒莧葉片的蛋白質含量為21%～28%，高于其籽粒的14% ～17%（岳紹先和孫鴻良，1987），這是籽粒莧的一大特點。另外，其葉莖或種子的蛋白質含量高而且質量也較高，主要表現(xiàn)在氨基酸的平衡上。籽粒莧全株生物學產(chǎn)量也較高，一般可年產(chǎn)鮮體7～15 t/畝，高的可達20 t/畝以上。因此近年來以紅莧K472與紅莧K112為代表的籽粒莧青飼料與青貯飼料在全國發(fā)展如雨后春筍，不僅用以飼喂牛羊取得較好效果，而且可喂非反芻動物豬以及雞、鴨、鵝、魚等。2017年6月底為止全國已種植莧草飼料面積約8萬多畝，以制備青貯飼料為主。

1 籽粒莧用作飼料在國內外的開發(fā)現(xiàn)狀

國外主要將莧葉片提取葉蛋白粉而試圖取代魚粉的作用。例如，有研究報道，莧葉的蛋白質濃縮物的營養(yǎng)品質鑒定及取代Nile Tidapia飼料作為羅非魚飼料代用品的適合性 （Ngugi等，2017）；食物中的假刺莧的內含物對育肥兔的酮體性狀和肉質的影響（Molina等，2017）；尾穗莧和昆東阿藜蛋白源在凡納浜對蝦飼養(yǎng)中作為魚粉替代物的評價（（Molina等，2015）；假刺莧作為食物對兔子生長性能和消化率的影響（Molina等，2015）；刺莧葉粉在尖齒胡鯰飼養(yǎng)中作為潛在食物蛋白源的研究（Adewolu等，2011）；莧屬植物作為小雞食物的研究（Pisarikova等，2006）等。茹代爾有機農(nóng)業(yè)中心早在1986年就曾報道，以綠穗莧在發(fā)芽后6周收獲的葉制成的葉粉為斷奶牛犢做日糧的試驗，指出其營養(yǎng)價值等同于苜蓿葉粉的營養(yǎng)價值（Rodele Research Center，1986）。

在莧青貯飼料產(chǎn)業(yè)化開發(fā)上，我國明顯領先。我國主要是將孕蕾期的全株莧，采用青貯收割機在田間就以2～3 cm長度收割切碎后，立即與麩皮、玉米秸稈碎片混合及時制成袋裝青貯飼料，可使籽粒莧不失去營養(yǎng)成分，在露天保存可達2年以上。這種混合后青貯飼料的蛋白質含量達15%左右。用于喂豬后不僅節(jié)省了1/2的玉米飼料，而且使豬肉的生化指標有所改變，脂肪中的不飽和脂肪酸明顯提高，口味也有所改善（孫鴻良等，2016）。

2 籽粒莧高產(chǎn)抗逆特性的生物學依據(jù)

2.1 根系發(fā)達,能在貧瘠的土地上擴大營養(yǎng)成分的吸收面積 我國現(xiàn)有貧瘠土壤與逆境非耕土地面積不小，僅礦區(qū)復墾地就有可觀面積有待開發(fā)。按國土資源部統(tǒng)計，截至2014年10月全國礦山復墾地面積約3000萬畝，僅以中煤平朔礦區(qū)為例，其復墾土地面積高達3.5萬畝，說明復墾土地有待開發(fā)利用迫在眉睫。根據(jù)調研目前各大礦區(qū)復墾土地多以綠化為主，但投入遠遠大于產(chǎn)出，并且隨著產(chǎn)業(yè)結構的調整，礦產(chǎn)品價格走低，如何提升復墾土地附加值是擺在各礦業(yè)集團面前的難題。當?shù)匾苍e極開發(fā)種玉米、苜蓿、藥材和經(jīng)濟林等作為試點，均面臨產(chǎn)量低，農(nóng)業(yè)供給投入多，產(chǎn)出少且難以走向產(chǎn)業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展。2016年中煤神州節(jié)能環(huán)保技術開發(fā)有限公司分別在中煤平朔復墾土地、涿州河套沙灘地、內蒙古庫布齊沙地、天津寶坻輕度鹽堿地上試種紅莧M7與D88-1兩種品種，皆取得了較好結果。兩品種平均數(shù)在株高上分別為 1.8、2.2、2.1、2.3 m； 畝產(chǎn)青飼料分別為 4.2、8.0、3.8、6.5 t，說明籽粒莧具有強勁高產(chǎn)潛勢與廣泛的生態(tài)適應性，為今后復墾土地種莧養(yǎng)畜的綜合利用提供了依據(jù)。籽粒莧在貧瘠土上也能生長，原因是其具發(fā)達的根系而具強勁吸收土壤水肥能力所致。李家義等（1989）研究報道，籽粒莧單株具多級側根，其中二、三級側根數(shù)可分別達2.1萬、51.9萬條，成為能廣泛而快速吸取水、肥條件的生物生態(tài)學根源。

2.2 需水量較低，能在半干旱的草原地區(qū)發(fā)展籽粒莧需水量約為玉米的3/5，這在國外早就有報道。千穗谷NO2生長盛期的需水相當于同期玉米需水量的45.1%；綠穗莧NO3的全生育期內耗水量為154.2 m3，平均日耗水量為1.62 m3/畝，只有小麥的41.8% ～46.7%，夏棉花的79.1%，夏玉米的51.4%～61.7%（孫鴻良和趙明天，1993）。蘇庚和陳敏（1993）在內蒙古自治區(qū)錫林郭勒草原站試種（年均溫0.4℃，無霜期85～105 d≥10℃，積溫1592.2℃），在有灌溉的條件下，所種的千穗谷NO2高度達1.8～2.3 m，鮮重0.75萬～1萬kg；紅莧R104、K112在有水源補給的地塊，畝產(chǎn)青飼料1.0萬 ～1.5萬kg；在無水源補給下，旱種亦可獲0.2萬 ～0.3萬kg。由此可見，籽粒莧的需水量較低，對降水或灌水的利用率較高是其雙向抗旱的生態(tài)學特性所致。據(jù)此，在我國北方半干旱、半濕潤的廣大草原地區(qū)有較少量補灌條件下可廣為種植。

2.3 籽粒莧是碳4作物，光合作用效率較高籽粒莧一般株高2.5～3.5 m，有的品種在4 m以上，這種高產(chǎn)生態(tài)性能與其為碳4作物，具高效光能利用率的特性有關。全球溫帶草原天然植被自然生產(chǎn)力的生長季光能利用率平均僅為0.1%～1.4%，而該地區(qū)具灌溉條件的人工飼料地在生長季內的光能利用率可達3%或更高 （李博和孫鴻良，1989）。據(jù)內蒙古自治區(qū)錫林郭勒草原站測定，籽粒莧R104等5個品種鮮體產(chǎn)量在同等補灌條件下平均比青玉米提高11.23%，比紫花苜蓿提高134.3%；在同等旱作條件下，5個品種鮮體平均畝產(chǎn)2089.9 kg，比飼用燕麥提高5.761倍?？梢娖鋯萎a(chǎn)水平為同樣地區(qū)天然草群產(chǎn)草量的15～20倍或更高，生長季光能利用可接近于4%（孫鴻良，1989），為北方草原牧區(qū)建立人工草地提供了一種可供選擇的資源植物。

2.4 籽粒莧再生能力強，受災后可以迅速進行復生演替 2016年8月北京與河北地區(qū)發(fā)生特大暴雨，位于涿州的一片莧田也受到極大影響，表現(xiàn)在正在開花結實期的高大植株大片傾倒與折斷。一般人以為這片地的飼料生產(chǎn)與其他大田玉米受災一樣已難以復生，然而20 d后，原來植株上的多個側芽很快發(fā)芽伸出新枝，那些嫩枝數(shù)量既多，生長又快，使這塊地青鮮飼料單產(chǎn)仍可達到8 t以上。又如在內蒙古科爾沁草原赤峰市農(nóng)科所試驗田，1985年遭受毀滅性雹災，一般作物減產(chǎn)8成，籽粒莧雖主穗也被折斷，但分枝很快生長，畝產(chǎn)籽實和青體分別為155.53、3209.3 kg（孫鴻良，1989）。因此籽粒莧的再生能力之強亦基于其具豐富側芽促使再生力強的緣故，致使整個種群的復生演替能快速進行。

3 建立優(yōu)質、高效青貯飼料的生態(tài)工程關鍵技術

籽粒莧具高產(chǎn)、抗逆的生物學特性，但對生產(chǎn)來說這僅是一種生產(chǎn)潛能，必須要以一定技術才能釋放其較高生產(chǎn)力。

3.1 種子精選，以釋放種性潛能 籽粒莧是一種無限花序，形成的花朵數(shù)量大而成熟度不一致的植物，單株種子數(shù)量可達30萬粒以上。當花序下面種子成熟時上部還在開花，因此，在國外機械收獲時落粒率往往達30%左右。為了制種選優(yōu)，一要進行穗的上部修剪，二要收籽后要經(jīng)過幾道篩子使其純化，三是要經(jīng)過色譜篩選及生物波選種等工序，以去除雜色與不飽滿種子，這樣每顆種子成熟度基本一致，才能發(fā)揮以上高產(chǎn)性能作用。由于莧籽細小，千粒重0.4～0.7 g，在播種時每畝只用10 g種子量，不僅粒粒種子高質種后出苗整齊而且大大節(jié)省了種源。

3.2 適時收割，使籽粒莧的生物學產(chǎn)量和蛋白質含量皆高 籽粒莧葉莖蛋白質含量雖高，但一旦開花就大幅下降，因此收獲期的選擇十分重要，雖然孕蕾期的生物學產(chǎn)量還未到最高值，但提前收割的籽粒莧莖葉可使蛋白質含量保持在18%～20%。因此，籽粒莧收割期必須在開花前的孕蕾期內完成，其生長期大約在2.5個月，鮮重約為一畝地5～7 t。隨著我國國民消費需求上升，對畜產(chǎn)品的需求也與日俱增，十幾年前就在內蒙古、青海、陜西、甘肅、新疆等省區(qū)推行大面積苜蓿的種植，但大多由于管理不善，不僅產(chǎn)量低，而且粗蛋白質含量多在16%以下，滿足不了優(yōu)質畜種的需求，而出現(xiàn)了進口苜蓿的不斷上升趨勢。2012年我國向美國進口含蛋白質20%以上的苜蓿45萬t，據(jù)中國海關數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2016年中國進口苜蓿草總計146.31萬t，相比2015年的121.36萬t增加20.57%，平均到岸價為307.55美元/t，預計2017進口苜蓿數(shù)量可達160萬～180萬t。國內對國外優(yōu)質牧草的依賴反映出我國飼草產(chǎn)業(yè)無論在數(shù)量或質量上還是處于滯后的水平，因此在國內積極發(fā)展籽粒莧飼料或部分替代苜蓿將降低對國外飼草市場的依賴，為提升畜產(chǎn)品的品質和降低成本做出一定貢獻。至少目前用莧青貯飼喂豬可節(jié)省一半糧食飼料是可取的途徑。

3.3 全程機械化作業(yè)不僅生產(chǎn)效率提高，而且可一年種兩茬 由于籽粒莧的植株高大、含水量高，單株重達幾千克，過去用人工刈割是一項很繁重的勞力投入，特別是裝車卸車以及到達曬場后又不能快速曬干而常造成蛋白質含量大幅度下降，甚而形成霉爛現(xiàn)象；又因為籽粒莧本身由野生莧演化過來，與田間雜草中的野生莧易于傳粉雜交而造成莧草品質下降；以及出苗后的人工定苗及鋤除田間雜草需花工很大等等，進行農(nóng)業(yè)機械化操作是必由之路，因此使用專用設備進行機械化作業(yè)，是一項重要的技術革新。從整地—播種—鋤草—澆水追肥—收割—混合麩皮與玉米秸稈碎片—放添加劑—打包—運輸，皆有相應由自行設計制造的全套機器操作，因此加工效率大為提高。例如，一噸一包的青貯飼料，每打一包只需2 min 12 s，使3000畝莧田10 d之內就能收完打包完。更主要的是及時空出土地為第二茬種莧爭取了時間，同時也保持了飼草的新鮮度。這樣一年種莧兩茬年產(chǎn)量也就可翻番，達到每畝15 t以上。而籽粒莧體的液汁中含有豐富的胡蘿卜素與維生素C等營養(yǎng)成分，過去用擠壓機器加以擠壓流失十分可惜，現(xiàn)采用一定比例干燥的麩皮與玉米秸稈與之及時混合加以吸收，不僅保留了全部莧鮮體汁液，而且當總體含水量達60%～65%時及時打包，可使莧青體保留新鮮風味，使青貯飼料品質得以提升。雖然這種混合青貯飼料使蛋白質含量下降至15%左右，但仍有較高飼用價值。打包時再添加某些發(fā)酵菌種使其蛋白質含量提高至18%以上，尚在試驗中。

3.4 按生育期需求確定灌水與施肥的期限與用量，提高資源利用效率 籽粒莧能在土壤含水量4%～6%的極度干旱下生存，有研究報道，在錫林郭勒草原0～30 cm土壤含水量下降到5%～6%時，中生型油菜部分出現(xiàn)了永久性萎蔫而死亡，旱生型禾草類如野生禾草亦出現(xiàn)卷葉枯黃，莧雖亦呈萎蔫狀態(tài)，但未早死，遇水后迅速挺拔直立恢復正常（孫鴻良，1989）。因此要發(fā)揮較高生產(chǎn)力至少要在兩個生育關鍵期灌水，一是苗期，一是拔節(jié)期。有條件再視旱情補灌幾次不限。施肥則以畜糞為主，輔以化肥。籽粒莧為喜氮作物，有研究表明，獲得每英畝1200磅的種子產(chǎn)量大約需要從土壤中吸取36磅氮，7磅磷和6磅鉀及一些微量元素（Putnam，1990）；在廊坊施肥也是測土施肥，將糞肥與適量化肥組成純氮、磷、鉀，按1∶0.6∶0.4比例施用，同時考慮到莧草產(chǎn)量需求與當?shù)赝寥罓I養(yǎng)水平而定，這樣施肥的結果二茬莧高度可達3.5～4 m。

3.5 認知外來生物侵襲的物候學規(guī)律以誘蟲燈防蟲、以育苗延時入田途徑防雜草 籽粒莧生長過程中外來生物侵襲者主要是蟲害與田間雜草，對莧來說病害極少，而且即使發(fā)生，將個別病株拔掉即可，而蟲害主要為飛蛾的幼蟲，雜草則在莧剛出苗及苗后20 d內為害最重，主要為灰菜、野生莧及常見的禾本科田間雜草等。籽粒莧幼苗時容易受雜草侵襲，長大后以蟲害為患。當追溯害蟲與雜草生長規(guī)律后用誘蟲燈在其幼蟲發(fā)生前消滅，以及對防治雜草用延遲莧幼苗入田的辦法有一定效果，也就是在營養(yǎng)缽內育苗25 d，然后以大苗移栽，抗雜草能力也就有所增強。除了用機械中耕鋤草外，育大苗移栽是有效途徑之一，可使幼苗躲過雜草受襲旺期，而且可使河北這樣中緯度地區(qū)可以達到爭取一年可種兩茬莧的效果。應當注意，籽粒莧為短日照作物，春天如果過早育苗移栽使其很快渡過了光照階段，易于提前孕蕾開花而使產(chǎn)量降低，因此，年種兩茬還需注意選擇對短日照敏感度較低的品種或在溫室用燈光延長幼苗日照長度等途徑來解決。

4 全面應用生態(tài)工程技術與納入生態(tài)文明建設的方向

莧草產(chǎn)業(yè)以袋狀青貯飼料形態(tài)面市，已初步獲得成功，并獲得了較高生態(tài)經(jīng)濟效益。此袋裝莧青貯飼料，每袋產(chǎn)值約1600元，如一畝地加上麩皮等附加料共產(chǎn)10袋，每畝產(chǎn)值則可達1.6萬元，雖然每噸投入成本約1000元，10袋成本10000元，一畝地仍可凈收入6000元，而如種玉米一畝地的產(chǎn)值才0.13萬元，凈收入600元。但目前我們所做的還僅僅是一個開端，尚存在生態(tài)系統(tǒng)組份不完整以及不能發(fā)揮整體功能帶來的更大經(jīng)濟效益；同時對生態(tài)環(huán)境改善與修復的效果尚不明顯，也難以導入系統(tǒng)功能的良性循環(huán)等，說明尚未進入完整的生態(tài)工程建設階段。因此今后進行全面生態(tài)工程建設并納入生態(tài)文明建設軌道是大勢所趨。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個龐大的復雜的生態(tài)系統(tǒng)，內有多層次多組分的生物成分，只有各組分之間數(shù)量上相互協(xié)調才能使生態(tài)系統(tǒng)的轉運處于最優(yōu)狀態(tài)，才能發(fā)揮整體功能所帶來的更高產(chǎn)的效果。調整生態(tài)結構是挖掘生產(chǎn)潛力、提高系統(tǒng)總體生產(chǎn)力的有效手段與重要決策，并且可依靠生態(tài)工程軟科學技術，而無需花多大資金投入便能實現(xiàn)（孫鴻良，1993）。我國過去二十幾年里大抓調整種植業(yè)結構，由糧、經(jīng)二元結構轉為糧、經(jīng)、飼三元結構取得了顯著成果，說明飼料緊缺在幾年前就已迫在眉睫，早已經(jīng)制約了畜牧業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)今發(fā)展莧草產(chǎn)業(yè)，不僅是發(fā)展一種優(yōu)質高產(chǎn)的飼料作物更是適宜我國國情。但要發(fā)揮系統(tǒng)的整體效益應所帶來的更高產(chǎn)量，并非直接就可調配，必須要依靠生態(tài)工程的技術，在優(yōu)化設計計算與預測的基礎上再予以實施，因此需要將籽粒莧作為生態(tài)系統(tǒng)中的一個組分來對待。而目前僅是一面種莧一面與一些大型畜牧場、養(yǎng)豬場等聯(lián)盟達到供需平衡，尚未進入多組分相互協(xié)調的生態(tài)系統(tǒng)結構之中?？傊谏鷳B(tài)系統(tǒng)中結構決定功能，而功能強大才能顯示生產(chǎn)力高，并可使農(nóng)牧業(yè)發(fā)展處于可持續(xù)發(fā)展狀態(tài)，也就必然能與生態(tài)文明建設接軌。莧草產(chǎn)業(yè)一開始建設是著眼于綠化，達到“農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)村增綠”的效果，這僅是邁出的第一步，今后在此基礎上應全面進行生態(tài)工程建設，并納入生態(tài)文明體系，這樣莧草產(chǎn)業(yè)不僅將會顯示更大的生態(tài)經(jīng)濟效益，而且能起到培土改土作用，從而出現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)導入良性循環(huán)的新局面。

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The grain amaranth has 4 characteristics of high plant height with abundant branches and leves，developed root system，strong resistance to adverse circumstances，high photosynthesis intensity and high power of regeneration.In recent years we have successfully developed it to be an ensilage.In this paper the developing present situation of grain amaranth used as a forage in home and abroad has been introduced，and the biological basis of high yielding and resistance to adverse circumstances and building the key technics of high quality，high efficiency eco-engineering were summarized.From now on the eco-engineeing should bring into eco-civilization construction system as the developing direction，the eco-economic effect would be increased times.

grain amaranth；high yielding and resistance to adverse circumstances；key technology；construction orientation；eco-economy effect

S816.5

A

1004-3314（2017）17-0010-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20171702