籽粒苋的高产抗逆特性及其开发优质高效青贮饲料的关键技术

孙鸿良，岳绍先，郝凌宇， 杨 涛， 初克森，张 燃

（1.中国农业科学院作物科学研究所，北京海淀100081；2.中苋生态科技开发有限公司河北永清分公司，河北廊坊065606；3.北京中煤神州节能环保有限公司，北京丰台 100073）

籽粒苋的高产抗逆特性及其开发优质高效青贮饲料的关键技术

孙鸿良1，岳绍先1，郝凌宇2， 杨 涛2， 初克森3，张 燃3

（1.中国农业科学院作物科学研究所，北京海淀100081；2.中苋生态科技开发有限公司河北永清分公司，河北廊坊065606；3.北京中煤神州节能环保有限公司，北京丰台 100073）

籽粒苋植株高大、枝叶茂盛，具有根系发达、抗逆性强、光合强度高、再生性强四大高产抗逆特性。近年来，我国成功地将它开发成为一种青贮饲料，本文介绍了籽粒苋用作饲料在国内外的开发现状，并针对籽粒苋高产抗逆特性的生物学依据以及建立优质、高效青贮饲料的生态工程关键技术进行了综述，今后以全面应用生态工程技术与纳入生态文明建设体系为发展方向，则其生态经济效益将会倍增。

籽粒苋；高产抗逆特性；关键技术；建设方向；生态经济效益

籽粒苋是苋科苋属粒用苋的总称，包括千穗谷、绿穗苋、尾穗苋、红苋等若干品种。目前，我国有5个红苋品种、1个千穗谷品种、一个绿穗苋品种申报《引进饲草品种》，通过了国家级审定并可作为青贮饲料与食品兼用作物在全国推广。籽粒苋叶片的蛋白质含量为21%～28%，高于其籽粒的14% ～17%（岳绍先和孙鸿良，1987），这是籽粒苋的一大特点。另外，其叶茎或种子的蛋白质含量高而且质量也较高，主要表现在氨基酸的平衡上。籽粒苋全株生物学产量也较高，一般可年产鲜体7～15 t/亩，高的可达20 t/亩以上。因此近年来以红苋K472与红苋K112为代表的籽粒苋青饲料与青贮饲料在全国发展如雨后春笋，不仅用以饲喂牛羊取得较好效果，而且可喂非反刍动物猪以及鸡、鸭、鹅、鱼等。2017年6月底为止全国已种植苋草饲料面积约8万多亩，以制备青贮饲料为主。

1 籽粒苋用作饲料在国内外的开发现状

国外主要将苋叶片提取叶蛋白粉而试图取代鱼粉的作用。例如，有研究报道，苋叶的蛋白质浓缩物的营养品质鉴定及取代Nile Tidapia饲料作为罗非鱼饲料代用品的适合性 （Ngugi等，2017）；食物中的假刺苋的内含物对育肥兔的酮体性状和肉质的影响（Molina等，2017）；尾穗苋和昆东阿藜蛋白源在凡纳浜对虾饲养中作为鱼粉替代物的评价（（Molina等，2015）；假刺苋作为食物对兔子生长性能和消化率的影响（Molina等，2015）；刺苋叶粉在尖齿胡鲶饲养中作为潜在食物蛋白源的研究（Adewolu等，2011）；苋属植物作为小鸡食物的研究（Pisarikova等，2006）等。茹代尔有机农业中心早在1986年就曾报道，以绿穗苋在发芽后6周收获的叶制成的叶粉为断奶牛犊做日粮的试验，指出其营养价值等同于苜蓿叶粉的营养价值（Rodele Research Center，1986）。

在苋青贮饲料产业化开发上，我国明显领先。我国主要是将孕蕾期的全株苋，采用青贮收割机在田间就以2～3 cm长度收割切碎后，立即与麸皮、玉米秸秆碎片混合及时制成袋装青贮饲料，可使籽粒苋不失去营养成分，在露天保存可达2年以上。这种混合后青贮饲料的蛋白质含量达15%左右。用于喂猪后不仅节省了1/2的玉米饲料，而且使猪肉的生化指标有所改变，脂肪中的不饱和脂肪酸明显提高，口味也有所改善（孙鸿良等，2016）。

2 籽粒苋高产抗逆特性的生物学依据

2.1 根系发达,能在贫瘠的土地上扩大营养成分的吸收面积 我国现有贫瘠土壤与逆境非耕土地面积不小，仅矿区复垦地就有可观面积有待开发。按国土资源部统计，截至2014年10月全国矿山复垦地面积约3000万亩，仅以中煤平朔矿区为例，其复垦土地面积高达3.5万亩，说明复垦土地有待开发利用迫在眉睫。根据调研目前各大矿区复垦土地多以绿化为主，但投入远远大于产出，并且随着产业结构的调整，矿产品价格走低，如何提升复垦土地附加值是摆在各矿业集团面前的难题。当地也曾积极开发种玉米、苜蓿、药材和经济林等作为试点，均面临产量低，农业供给投入多，产出少且难以走向产业化和可持续发展。2016年中煤神州节能环保技术开发有限公司分别在中煤平朔复垦土地、涿州河套沙滩地、内蒙古库布齐沙地、天津宝坻轻度盐碱地上试种红苋M7与D88-1两种品种，皆取得了较好结果。两品种平均数在株高上分别为 1.8、2.2、2.1、2.3 m； 亩产青饲料分别为 4.2、8.0、3.8、6.5 t，说明籽粒苋具有强劲高产潜势与广泛的生态适应性，为今后复垦土地种苋养畜的综合利用提供了依据。籽粒苋在贫瘠土上也能生长，原因是其具发达的根系而具强劲吸收土壤水肥能力所致。李家义等（1989）研究报道，籽粒苋单株具多级侧根，其中二、三级侧根数可分别达2.1万、51.9万条，成为能广泛而快速吸取水、肥条件的生物生态学根源。

2.2 需水量较低，能在半干旱的草原地区发展籽粒苋需水量约为玉米的3/5，这在国外早就有报道。千穗谷NO2生长盛期的需水相当于同期玉米需水量的45.1%；绿穗苋NO3的全生育期内耗水量为154.2 m3，平均日耗水量为1.62 m3/亩，只有小麦的41.8% ～46.7%，夏棉花的79.1%，夏玉米的51.4%～61.7%（孙鸿良和赵明天，1993）。苏庚和陈敏（1993）在内蒙古自治区锡林郭勒草原站试种（年均温0.4℃，无霜期85～105 d≥10℃，积温1592.2℃），在有灌溉的条件下，所种的千穗谷NO2高度达1.8～2.3 m，鲜重0.75万～1万kg；红苋R104、K112在有水源补给的地块，亩产青饲料1.0万 ～1.5万kg；在无水源补给下，旱种亦可获0.2万 ～0.3万kg。由此可见，籽粒苋的需水量较低，对降水或灌水的利用率较高是其双向抗旱的生态学特性所致。据此，在我国北方半干旱、半湿润的广大草原地区有较少量补灌条件下可广为种植。

2.3 籽粒苋是碳4作物，光合作用效率较高籽粒苋一般株高2.5～3.5 m，有的品种在4 m以上，这种高产生态性能与其为碳4作物，具高效光能利用率的特性有关。全球温带草原天然植被自然生产力的生长季光能利用率平均仅为0.1%～1.4%，而该地区具灌溉条件的人工饲料地在生长季内的光能利用率可达3%或更高 （李博和孙鸿良，1989）。据内蒙古自治区锡林郭勒草原站测定，籽粒苋R104等5个品种鲜体产量在同等补灌条件下平均比青玉米提高11.23%，比紫花苜蓿提高134.3%；在同等旱作条件下，5个品种鲜体平均亩产2089.9 kg，比饲用燕麦提高5.761倍。可见其单产水平为同样地区天然草群产草量的15～20倍或更高，生长季光能利用可接近于4%（孙鸿良，1989），为北方草原牧区建立人工草地提供了一种可供选择的资源植物。

2.4 籽粒苋再生能力强，受灾后可以迅速进行复生演替 2016年8月北京与河北地区发生特大暴雨，位于涿州的一片苋田也受到极大影响，表现在正在开花结实期的高大植株大片倾倒与折断。一般人以为这片地的饲料生产与其他大田玉米受灾一样已难以复生，然而20 d后，原来植株上的多个侧芽很快发芽伸出新枝，那些嫩枝数量既多，生长又快，使这块地青鲜饲料单产仍可达到8 t以上。又如在内蒙古科尔沁草原赤峰市农科所试验田，1985年遭受毁灭性雹灾，一般作物减产8成，籽粒苋虽主穗也被折断，但分枝很快生长，亩产籽实和青体分别为155.53、3209.3 kg（孙鸿良，1989）。因此籽粒苋的再生能力之强亦基于其具丰富侧芽促使再生力强的缘故，致使整个种群的复生演替能快速进行。

3 建立优质、高效青贮饲料的生态工程关键技术

籽粒苋具高产、抗逆的生物学特性，但对生产来说这仅是一种生产潜能，必须要以一定技术才能释放其较高生产力。

3.1 种子精选，以释放种性潜能 籽粒苋是一种无限花序，形成的花朵数量大而成熟度不一致的植物，单株种子数量可达30万粒以上。当花序下面种子成熟时上部还在开花，因此，在国外机械收获时落粒率往往达30%左右。为了制种选优，一要进行穗的上部修剪，二要收籽后要经过几道筛子使其纯化，三是要经过色谱筛选及生物波选种等工序，以去除杂色与不饱满种子，这样每颗种子成熟度基本一致，才能发挥以上高产性能作用。由于苋籽细小，千粒重0.4～0.7 g，在播种时每亩只用10 g种子量，不仅粒粒种子高质种后出苗整齐而且大大节省了种源。

3.2 适时收割，使籽粒苋的生物学产量和蛋白质含量皆高 籽粒苋叶茎蛋白质含量虽高，但一旦开花就大幅下降，因此收获期的选择十分重要，虽然孕蕾期的生物学产量还未到最高值，但提前收割的籽粒苋茎叶可使蛋白质含量保持在18%～20%。因此，籽粒苋收割期必须在开花前的孕蕾期内完成，其生长期大约在2.5个月，鲜重约为一亩地5～7 t。随着我国国民消费需求上升，对畜产品的需求也与日俱增，十几年前就在内蒙古、青海、陕西、甘肃、新疆等省区推行大面积苜蓿的种植，但大多由于管理不善，不仅产量低，而且粗蛋白质含量多在16%以下，满足不了优质畜种的需求，而出现了进口苜蓿的不断上升趋势。2012年我国向美国进口含蛋白质20%以上的苜蓿45万t，据中国海关数据统计，2016年中国进口苜蓿草总计146.31万t，相比2015年的121.36万t增加20.57%，平均到岸价为307.55美元/t，预计2017进口苜蓿数量可达160万～180万t。国内对国外优质牧草的依赖反映出我国饲草产业无论在数量或质量上还是处于滞后的水平，因此在国内积极发展籽粒苋饲料或部分替代苜蓿将降低对国外饲草市场的依赖，为提升畜产品的品质和降低成本做出一定贡献。至少目前用苋青贮饲喂猪可节省一半粮食饲料是可取的途径。

3.3 全程机械化作业不仅生产效率提高，而且可一年种两茬 由于籽粒苋的植株高大、含水量高，单株重达几千克，过去用人工刈割是一项很繁重的劳力投入，特别是装车卸车以及到达晒场后又不能快速晒干而常造成蛋白质含量大幅度下降，甚而形成霉烂现象；又因为籽粒苋本身由野生苋演化过来，与田间杂草中的野生苋易于传粉杂交而造成苋草品质下降；以及出苗后的人工定苗及锄除田间杂草需花工很大等等，进行农业机械化操作是必由之路，因此使用专用设备进行机械化作业，是一项重要的技术革新。从整地—播种—锄草—浇水追肥—收割—混合麸皮与玉米秸秆碎片—放添加剂—打包—运输，皆有相应由自行设计制造的全套机器操作，因此加工效率大为提高。例如，一吨一包的青贮饲料，每打一包只需2 min 12 s，使3000亩苋田10 d之内就能收完打包完。更主要的是及时空出土地为第二茬种苋争取了时间，同时也保持了饲草的新鲜度。这样一年种苋两茬年产量也就可翻番，达到每亩15 t以上。而籽粒苋体的液汁中含有丰富的胡萝卜素与维生素C等营养成分，过去用挤压机器加以挤压流失十分可惜，现采用一定比例干燥的麸皮与玉米秸秆与之及时混合加以吸收，不仅保留了全部苋鲜体汁液，而且当总体含水量达60%～65%时及时打包，可使苋青体保留新鲜风味，使青贮饲料品质得以提升。虽然这种混合青贮饲料使蛋白质含量下降至15%左右，但仍有较高饲用价值。打包时再添加某些发酵菌种使其蛋白质含量提高至18%以上，尚在试验中。

3.4 按生育期需求确定灌水与施肥的期限与用量，提高资源利用效率 籽粒苋能在土壤含水量4%～6%的极度干旱下生存，有研究报道，在锡林郭勒草原0～30 cm土壤含水量下降到5%～6%时，中生型油菜部分出现了永久性萎蔫而死亡，旱生型禾草类如野生禾草亦出现卷叶枯黄，苋虽亦呈萎蔫状态，但未早死，遇水后迅速挺拔直立恢复正常（孙鸿良，1989）。因此要发挥较高生产力至少要在两个生育关键期灌水，一是苗期，一是拔节期。有条件再视旱情补灌几次不限。施肥则以畜粪为主，辅以化肥。籽粒苋为喜氮作物，有研究表明，获得每英亩1200磅的种子产量大约需要从土壤中吸取36磅氮，7磅磷和6磅钾及一些微量元素（Putnam，1990）；在廊坊施肥也是测土施肥，将粪肥与适量化肥组成纯氮、磷、钾，按1∶0.6∶0.4比例施用，同时考虑到苋草产量需求与当地土壤营养水平而定，这样施肥的结果二茬苋高度可达3.5～4 m。

3.5 认知外来生物侵袭的物候学规律以诱虫灯防虫、以育苗延时入田途径防杂草 籽粒苋生长过程中外来生物侵袭者主要是虫害与田间杂草，对苋来说病害极少，而且即使发生，将个别病株拔掉即可，而虫害主要为飞蛾的幼虫，杂草则在苋刚出苗及苗后20 d内为害最重，主要为灰菜、野生苋及常见的禾本科田间杂草等。籽粒苋幼苗时容易受杂草侵袭，长大后以虫害为患。当追溯害虫与杂草生长规律后用诱虫灯在其幼虫发生前消灭，以及对防治杂草用延迟苋幼苗入田的办法有一定效果，也就是在营养钵内育苗25 d，然后以大苗移栽，抗杂草能力也就有所增强。除了用机械中耕锄草外，育大苗移栽是有效途径之一，可使幼苗躲过杂草受袭旺期，而且可使河北这样中纬度地区可以达到争取一年可种两茬苋的效果。应当注意，籽粒苋为短日照作物，春天如果过早育苗移栽使其很快渡过了光照阶段，易于提前孕蕾开花而使产量降低，因此，年种两茬还需注意选择对短日照敏感度较低的品种或在温室用灯光延长幼苗日照长度等途径来解决。

4 全面应用生态工程技术与纳入生态文明建设的方向

苋草产业以袋状青贮饲料形态面市，已初步获得成功，并获得了较高生态经济效益。此袋装苋青贮饲料，每袋产值约1600元，如一亩地加上麸皮等附加料共产10袋，每亩产值则可达1.6万元，虽然每吨投入成本约1000元，10袋成本10000元，一亩地仍可净收入6000元，而如种玉米一亩地的产值才0.13万元，净收入600元。但目前我们所做的还仅仅是一个开端，尚存在生态系统组份不完整以及不能发挥整体功能带来的更大经济效益；同时对生态环境改善与修复的效果尚不明显，也难以导入系统功能的良性循环等，说明尚未进入完整的生态工程建设阶段。因此今后进行全面生态工程建设并纳入生态文明建设轨道是大势所趋。农业生态系统是一个庞大的复杂的生态系统，内有多层次多组分的生物成分，只有各组分之间数量上相互协调才能使生态系统的转运处于最优状态，才能发挥整体功能所带来的更高产的效果。调整生态结构是挖掘生产潜力、提高系统总体生产力的有效手段与重要决策，并且可依靠生态工程软科学技术，而无需花多大资金投入便能实现（孙鸿良，1993）。我国过去二十几年里大抓调整种植业结构，由粮、经二元结构转为粮、经、饲三元结构取得了显著成果，说明饲料紧缺在几年前就已迫在眉睫，早已经制约了畜牧业的发展，现今发展苋草产业，不仅是发展一种优质高产的饲料作物更是适宜我国国情。但要发挥系统的整体效益应所带来的更高产量，并非直接就可调配，必须要依靠生态工程的技术，在优化设计计算与预测的基础上再予以实施，因此需要将籽粒苋作为生态系统中的一个组分来对待。而目前仅是一面种苋一面与一些大型畜牧场、养猪场等联盟达到供需平衡，尚未进入多组分相互协调的生态系统结构之中。总之在生态系统中结构决定功能，而功能强大才能显示生产力高，并可使农牧业发展处于可持续发展状态，也就必然能与生态文明建设接轨。苋草产业一开始建设是着眼于绿化，达到“农民增收、农业增效、农村增绿”的效果，这仅是迈出的第一步，今后在此基础上应全面进行生态工程建设，并纳入生态文明体系，这样苋草产业不仅将会显示更大的生态经济效益，而且能起到培土改土作用，从而出现生态系统导入良性循环的新局面。

[1]D.H.Putnam.籽粒苋的栽培技术[A].美国第四次苋学述讨论会[C].美国第四次苋学述讨论会，1990.

[2]李家义，王树安，刘兴海，等.籽粒苋根系生长与抗旱性的观察[J].干旱地区农业研究，1989，3：34 ～ 41.

[3]李博，孙鸿良.论草原生产潜力及其挖掘的途径 [J].中国农业科学，1983，3：1 ～ 4.

[4]明尼苏达.籽粒苋在中国的研究与开发[M].中国农业科技出版社，1993：377～384.

[5]Rodale Resecrch Center.籽粒苋在中国的研究与开发[M].北京：中国农业科技出版社，1993：412～ 418.

[6]孙鸿良，岳绍先，陈幼春.创新技术带来了籽粒苋优质青贮饲料的面世[J].中国畜牧业，2016，24：47 ～ 49.

[7]岳绍先.籽粒苋在中国的研究与开发[M].北京：中国农业科技出版社，1993：85 ～ 92.

[8]孙鸿良.加速饲料基地建设，缓解天然草场承载压力[M].内蒙古呼和浩特：内蒙古大学出版社，1989.

[9]孙鸿良.生态农业的理论与方法[M].山东济南：山东科技出版社，1993：313～328.

[10]岳绍先.籽粒苋在中国的研究与开发[M].北京：中国农业科技出版社，1993：166 ～ 168.

[11]岳绍先，孙鸿良.籽粒苋的营养成分及其应用潜力[J].作物学报，1987，13（2）：1 ～ 6.

[12]Adewolu M.A.&Adamson A.A.Amaranthus spinosus leaf meal as potential dietary protein source in the practical diets for Clarias gariepinus（Burchell，1822)fingerlings[J].International Journal of Zoological Research，2011，7：128 ～ 137.

[13]Molina E，Gonzalez-Redondo P，Moreno-Rojas R，et al.Effect of the inclusion of Amaranthus dubius in diets on carcass characteristics and meat quality of fattening rabbits[J].Journal of Applied Animal Research，2017：1 ～ 6.

[14]Molina-Poveda，C，Cardenas，R，Jover，M.Evaluation of amaranth（Amaranthus caudatus L.)and quinoa（Chenopodium quinoa)protein sources aspartial substitutes for fish meal in.Litopenaeus vannamei grow-out diets[J].2015，48（3）：822 ～ 835.

[15]Molina E，Gonzalez-Redondo P，Moreno-Rojas R，et al.Effects of diets with Amaranthus dubius Mart.Ex Thell.On performance and digestibility of growing rabbits[J].World Rabbit Sciece，2015，23（1）：9 ～ 18.

[16]Ngugi C C，Oyoo-Okoth E，Manyala JO，et al.Characterization of the nutritional quality of amaranth leaf protein concentratesand suitability of fish meal replacement in Niletilapiafeeds[J].Aquaculture Reports，2017，5：62 ～ 69.

[17]Pisarikova B，Zraly Z，Kracmar S，et al.The use of amaranth （genus Amaranthus L.)in the diets for broiler chickens[J].Veterinarni medicina-Praha，2006，51（7）：399.■

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