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高粱

来源:  |   作者:   |  发布日期: 2018-12-21   |  阅读次数:3365次

  


高粱(Sorghum bicolor (L.) Moench)又名蜀黍、芦粟、秫秫,英文名Sorghum,是世界五大谷类作物之一,也是中国最早栽培的禾谷类作物之一。高粱具有独特的抗逆性(抗旱、耐涝、耐盐碱)和适应性,在平原、山丘、涝洼、盐碱地均可种植,属于高产稳产作物。高粱曾是我国北方地区的主要粮食作物之一,随着人民生活水平的提高,其食用的重要性有所下降,但仍然是部分地区人民不可缺少的调剂食品。高粱的茎秆和叶片是良好的粗饲料,既可作干草又可作青贮和青饲。特别是甜高粱作青贮喂养奶牛,可明显提高产奶量。高粱不仅是粮饲兼用作物,还广泛用于淀粉、酿酒和酒精工业。中国的众多名酒一般都是以高粱为主要原料酿制而成的。因此,高粱又是重要的经济作物。近几十年发展甜高粱制糖和制酒精工业,前景广阔,高粱可望成为重要的能源作物。高粱的茎秆表皮坚硬,机械性强,是农村传统的建筑材料和蔬菜架材。高粱茎秆的外皮可用于编织。穗荛(花序)可制扫帚、炊帚及工艺品等。

 

形态特征

高粱根系由初生根和永久根组成,永久根又分次生根和支持根(也称气生根)两种。初生根、次生根和支持根上又可长出很多侧根,形成发达的根系。当高粱植株长到6-8片叶时,根系入土深度通常可达100-150cm,完全长成的根系入土深入可达180cm以上。高粱根系的主要部分在30cm土层以内,这些根系的吸收能力也最强。

高粱初生根是由胚根发育形成,只有1条。在次生根形成之前,种子根的作用很重要,它能保证最初10—15天内幼苗生长所需水分、营养物质的吸收和运输。当次生根长出后,种子根的作用逐渐减弱,以至消失。当幼苗长出3-4片叶时,从地下茎节上依次长出次生根。次生根从产生到成熟一直起着吸收水分营养的作用,因此次生根又称永久根。抽穗之后,在茎基部的1-3节上还生有支持根。支持根开始暴露于空气中,表皮角质化,含胶质、有时含叶绿素,呈淡绿色。支持根厚壁组织发达,支撑能力强,特别是入土中的支持根,能增强植株抗倒伏力。

高粱茎秆绝大多数为直立的,呈圆筒形,表面光滑。高粱茎秆高度变异幅度很大,从0.45-5m。按株高分成不同等级,100cm以下者为特矮秆,101-150cm者为矮秆,151-250cm者为中秆,251-350cm者为高秆,351cm以上者为特高秆。高粱茎秆的粗度也是很不同的,茎基部直径在0.5-3cm的范围内。

高粱茎秆由节和节间组成,一般早熟种10-15节,中熟种16-20节,晚熟种20节以上,极晚熟种30节以上。同一品种因光照长度和栽培条件的变化节数不同。同一株上的各节间长度亦不相同,一般是基部的节间短,越往上越长,最长的节间是着生高粱穗(花序)的穗柄。

高粱拔节后的节间表面覆盖着白色蜡粉,下部节间蜡粉更多,甚至可掩盖住茎秆固有的颜色。蜡粉是表皮细胞分泌物,它既可防止或减少体内水分蒸发,又可防止外部水分渗入,是高粱增强耐旱涝能力的重要生理构造之一。

高粱茎秆是实心的,髓可以是坚实多汁的,无味或有甜味;髓也可以是干燥的(成熟时)。一般来说,中国高粱为干燥型茎秆,外国高粱多为多汁型茎秆。

高粱叶片一般呈披针形或呈直线披针形,由叶片、叶鞘及其相连的节结和着生于叶结上的叶舌组成。叶的两面有单列或双列气孔,叶上有多排运动细胞,在干旱条件下,这些细胞能使叶片向内卷起。叶片在茎秆上的排列不完全一样,多数高粱的叶片按2排在茎秆的相对位置交替排列,即互生叶片;但是,也有相当多的品种叶片两排排列不是在相对位置上,而是按一定角度互相排列。

高粱叶鞘着生于茎节上,边缘重叠,几乎将节间完全包裹。这些叶鞘在连续节上交替环绕。叶鞘长度不同,在15cm到35cm之间。叶鞘是光滑的、有平行细脉,有一精细的脊,这是由于与主叶脉互相接近所致。拔节后叶鞘常有粉状蜡被。特别是上部叶鞘。当这种蜡被淀积很重时,叶鞘则表现青一白色。在与节连接的叶鞘基部上有一带状白色短茸毛。叶鞘有防止雨水、病原菌、昆虫及尘埃危及茎秆和加固茎秆增加强度的作用。

高粱叶舌是叶片和叶鞘交接处的膜状薄片。叶舌较短小,为直立状突出物,长1-3cm。叶舌起初透明,后变为膜质并裂开,叶舌上部的自由边缘有纤毛。

高粱的穗为圆锥花序,着生于穗柄的顶部。穗中间有一明显的直立主轴,即穗轴。穗轴具棱,由4-10节组成,一般生长细茸毛。从穗柄长出第一级枝梗,通常每节轮生长出5-10个;从第一级枝梗再长出第二级枝梗;有时还长出第三级枝梗。小穗就着生在第二、第三级枝梗上。由于各级枝梗长短的不同,软硬和小穗着生疏密程度不同,还可将高粱穗分为紧穗、中紧穗、中散穗和散穗四种穗型。

高粱总状花序成对着生小穗,每对中一个是无柄小穗(可育的),另一个是有柄小穗(雄性可育或不育)。无柄小穗有2个颖片,形状呈卵形、椭圆形、倒卵形等;颜色有红、黄、褐、黑、紫、白等;亮度多数发暗,少数有光泽。下方的颖片称为外颖,上方的颖片称为内颖,其长度几乎相等,但一般是外颖包着内颖的一小部分。有柄小穗位于无柄小穗的一侧,形状细长,常常只由两个颖壳组成,有时有稃。

高粱无柄小穗里有两朵小花,较上面的一朵花发育完好,为可育花;较下面的不育,为退化花,只有一个稃组成,形成一个宽的,膜质的,有缘毛的相当平的苞片。可育小花有一外稃和内稃,均是膜质。外稃较大,内稃小而薄。在内外稃之间有3枚雄蕊和1个雌蕊。雄蕊由花丝和花药组成。花丝细长,顶端生有2裂4室筒状花药,中间有药隔相连。雌蕊由子房、花柱、柱头组成,居小花中间。子房上位卵圆形,上侧方有2个长花柱,末端为羽毛状柱头,它可分泌粘液以利授粉。

果实

高粱籽粒习惯上称为种子,属颖果。成熟的种子其大小是不一样的,一般用千粒重来表示。千粒重在20.0g以下者为极小粒品种;20.1—25.0g为小粒品种;25.1—30.0g为中粒品种;30.1—35.0g为大粒品种;35.1g以上者为极大粒品种。

高粱成熟种子的结构可分果皮、种皮、胚乳和胚果皮就是由子房壁发育来的,包括外果皮,中果皮和内果皮。种皮沉积的色素以花青素为主,其次是类胡萝卜素和叶绿素。一般淡色种子花青素很少或没有。种皮里还含有另一种多酚化合物—单宁。种皮里的单宁既可以渗到果皮里使种子颜色加深,也可渗入胚乳中使之发涩。胚乳中的淀粉分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉能溶于水,支链淀粉不溶于水。一般粒用高粱品种直链淀粉与支链淀粉之比为31,称为粳型。蜡质型胚乳却几乎全由支链淀粉组成,也称为糯高粱。

胚位于籽粒腹部的下端,稍隆起,呈青白半透明状,一般为淡黄色。

 

分布与生产

高粱在世界上分布很广,主要种植在亚洲、非洲和美洲。1999年全世界高粱种植面积4374.6万hm2。栽培面积最大的国家是印度,播种面积1040万hm2,其次是苏丹(473万hm2)、尼日利亚(460万hm2)和美国(346万hm2),中国、墨西哥也是高粱种植面积较大的国家,播种面积接近100万hm2

高粱是我国重要的旱地农业作物之一。1914年,全国高粱播种面积为740万hm2,主要分布在黄河、秦岭以北的北方地区,栽培面积最大的省份是辽宁和山东,均在200万hm2以上;其次是河北和吉林省,各在67万hm2以上;30万hm2以上的省份有河南、热河、山西、江苏、湖北和黑龙江;30万hm2以下的省区有新疆、湖南、四川、陕西、甘肃、云南和广东;而浙江、广西、贵州、福建、察哈尔等省区也有零星种植。当年,全国高粱平均每公顷产量为1117.5kg,较高的省是山东和辽宁,分别是每公顷1792.5kg和1267.5kg。1990-1999年,全国高粱面积基本上稳定在130万hm2,比1985-1989年年平均面积减少了52万hm2;但单产有了较大提高,平均每公顷达到3950kg。1999-2001年由于气候干旱,水资源短缺,高粱面积又开始回升。北方高粱产区各省(区)的种植面积变化大致如下,1980年高粱面积超过6.7万hm2100万亩)的省有10个,排在前5位的省有辽宁、河北、黑龙江、山西、山东;每公顷产量超过2250kg的省有6个,其中辽宁省最高,为4125kg,其次是山西和吉林省,分别为3270kg和2895kg。1990年高粱面积超过6.7万hm2的省有8个,前5名逐次是辽宁、山西、河北、黑龙江、内蒙古等。1999年高粱面积超过6.7万hm2的省有6个,前5名逐次是辽宁、内蒙古、黑龙江、吉林、山西。

1980年以来,随着我国经济改革发展和加入WTO,以及农村产业结构的调整,城乡居民生活水平的提高和膳食结构的改变,使我国高粱生产形势发生了显著变化。在种植地域上,由生产条件较好的地区向干旱、半干旱、瘠薄、涝洼、盐碱等生产条件较差的地区发展;在用途上,由大部分直接食用向饲用、酿造、加工等综合利用方向发展;在生产指标上,由单纯增加粮食产量向增加粮食、茎秆及提高品质等多经济效益发展,成为重要的旱地经济作物之一。

 

栽培区划

高粱早熟区  本区包括黑龙江、吉林、内蒙古等省区的全部,以及辽宁省北部、河北省承德、张家口坝下地区、山西、陕西省北部、宁夏回族自治区干旱区和南部山区、甘肃省中部和河西地区、新疆维吾尔自治区的北疆平原及准噶尔盆地和伊犁河谷。高粱常与玉米、谷子、小麦、大豆实行轮作。一般在4月下旬至5月上旬播种,9月下旬收获。品种类型多采用中紧穗和中散穗。本区内东北地区的栽培形式为垄作清种;华北、西北各地为平作清种。

高粱晚熟区  本区包括辽宁、河北、山西、陕西等省的大部分地区,北京、天津、宁夏的引黄灌区、甘肃南部和东部及新疆的南疆和东疆盆地。栽培形式以垄作清种或平作清种为主,兼有带田间种、套种。品种类型多以紧穗和中穗为主,中散穗为辅。高粱生产的不利条件是由于冬季降水量少,春季蒸发量大,容易出现春旱。

春夏高粱区  本区包括山东、江苏、河南、安徽、湖北诸省的全部,四川省大部分和河北省的南部地区。既可以春播也可以夏播,春播高粱多在低洼易涝、土壤瘠薄和沙碱地区种植。夏播高粱多与冬小麦轮作,分布于平肥地上。基本的耕作方式为平作。品种类型为中紧穗、中散穗或散穗型的高秆中熟品种或杂交种。

南方高粱区  本区包括华中地区南部,华南、西南地区。高粱是零星种植,可以春播又可夏播或秋播,也常采取再生栽培或育苗移栽的种植方法。高粱品种有粒用型、糯高粱和帚用型。大多数品种具有分蘖性。主要用于饲料、食品加工和酿酒。

 

品种资源

1949年以前,全国高粱品种资源绝大部分散落在农家,仅有很少数农业研究单位进行了高粱品种资源的搜集、保存和整理。1956年全国首先在15个高粱主产省(区)进行地方品种的征集工作,共征集到16842份材料,其中东北各省6306份,华北、西北、华中各省10536份。1978年,在湖南、浙江、福建、贵州、广东、广西等省(区)进行了短期的高粱品种资源考察和征集,收到了198份地方品种。1982年-1986年又在全国范围内进行了高粱品种资源的补充征集,共得到3000余份。此外,还在西藏、新疆、湖北神农架和海南等省(区)的农作物品种资源考察中,搜集到部分高粱地方品种。经3次较大规模的高粱品种资源征集,证实除青海省外,中国其余30个省、市、自治区均有高粱品种资源的发现和保存。各省高粱研究单位在品种征集的基础上,进行了登记和整理,去掉同种异名,区分开同名异种,并对主要艺性状进行了初步的观察和鉴定,编辑出版了《中国高粱品种志》(上册、下册)、《中国高粱品种资源目录》和《中国高粱品种资源目标续编》等专著。截止1989年底,全国征集保存的10414份中国高粱品种资源已全部完成整理登记工作,其中地方品种9652份,育成品种762份。在10414份中国高粱品种资源中,粒用占9892份,糖用125份,饲用、工艺用394份。

 

品种类型

中国高粱品种主要集中分布于温带和寒温带,属于温带型。其生育特点和对温光的反应与典型的热带高粱(非洲、印度高粱)有明显的区别。多数中国高粱品种对光照和温度的反应不很敏感,短光照(10小时)条件下生育日数缩短不多,属中间型反应。籽粒颜色有褐、红、黄、白4种,以红粒最多(3541份,占46%)。壳色有黑、紫、褐、红、黄、白6种,以红(3070份)和黑(2988份)两种居多。春播地区以黑壳品种为多,南方栽培区以紫、褐壳品种为多。75%以上的中国粒用高粱品种的颖壳较软,籽粒包被度小,易脱粒。从北方到南方,硬壳型品种和籽粒包被度大的品种逐渐增多。

 

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