北京日?qǐng)?bào) | 記者 劉蘇雅

高粱曾是我國的主要糧食作物，卻因口感粗糙、營養(yǎng)成分存在缺陷等原因退出了百姓的餐桌，甚至逐漸被人們淡忘。而現(xiàn)在， 含糖量高的新型甜高粱，又逐漸在全國各地推廣種植，不光能生長在耕地上，不毛之地的鹽堿地里，也能茁壯成長。

(資料圖片僅供參考)

白茫茫的鹽堿地，開出了金燦燦的“花”。 每逢秋季，新疆、內(nèi)蒙古、山東、江蘇等地的近50萬畝鹽堿地都會(huì)迎來這幅景象。

在鹽堿地里，甜高粱能長到一人多高。而讓這些甜高粱更耐鹽堿的“密碼”，則是中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所原研究員、國家玉米種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心首席科學(xué)家謝旗團(tuán)隊(duì)解開的。在20余年的科研路上，謝旗帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)培育出了“中科甜438”“中科甜968”“中科甜060”等6個(gè)國家登記甜高粱品種，它們具備高耐鹽性、高生物量、高蛋白含量等不同特征，能將閑置的鹽堿地變?yōu)檗r(nóng)田，還可整株粉碎加工后替代優(yōu)質(zhì)牧草，成為牛羊等牲畜飼料。“我的科研目標(biāo)，就是找到最會(huì)利用太陽的植物，用最少的地種出最多的糧， 讓牛羊能不再和人搶糧食，為國家糧食安全做出自己的貢獻(xiàn)。”

謝旗在土地含鹽量為0.4%至0.6%的試驗(yàn)基地工作，田間的甜高粱長勢(shì)喜人。

難忘童年甜蜜回憶

哈密瓜、砂糖橘，這類我們常吃的水果， 其糖錘度即汁液中可溶性固形物的百分率通常在10%至17%。而有一種不起眼的植物，其莖稈的糖錘度最高能達(dá)到23%，這就是甜高粱。

甜高粱其實(shí)是由大家熟知的紅高粱突變形成的，因莖稈含糖量高而得名。從小在農(nóng)村長大的謝旗，記憶里總有一份甜絲絲的味道。對(duì)農(nóng)村家庭來說，高粱是制作掃把的主要原料，每家每戶的地里總會(huì)種上那么一小片。夏天，甜高粱快速生長，在夜深人靜時(shí)，甚至能聽到它抽節(jié)的聲音。到了秋天，外婆就會(huì)把家里田埂邊種的幾株甜高粱稈砍下來，遞給年幼的謝旗。 一口咬下去，汁水充盈，就像在吃甘蔗，因此其也被稱為“甜稈兒”。

“后來我走上了生物學(xué)研究的道路，我的任務(wù)就是讓作物更好地為人類服務(wù)。”小時(shí)候的甜美記憶，冥冥中成了謝旗的研究方向。

當(dāng)前我國居民消費(fèi)肉類的數(shù)量越來越多，為此，我國每年自產(chǎn)的糧食約有一半會(huì)被用于豬、牛、羊等動(dòng)物飼料，但仍需要大量進(jìn)口。飼料是畜牧、養(yǎng)殖業(yè)的根本，怎樣用更少的飼料得到更多的肉產(chǎn)量，這不僅是相關(guān)從業(yè)者研究的課題，也是謝旗思考的問題。

牛、羊是反芻動(dòng)物，它們不僅能消化植物的籽粒，連莖稈等纖維素也能消化利用。而這正符合甜高粱的特點(diǎn)，作為碳四植物，它是國際上已知的生物量最大的作物，對(duì)太陽能的利用率最高。其植株格外高大，莖稈里含有大量的糖分，每畝產(chǎn)量可達(dá)4至10噸；葉子的蛋白質(zhì)含量最高可以達(dá)到22%，是玉米葉的2倍，不亞于優(yōu)質(zhì)牧草；成熟后結(jié)出的籽粒產(chǎn)量也能達(dá)到每畝200至400千克，可謂“渾身是寶”。不僅如此，它在適宜的環(huán)境下，還能像韭菜一樣實(shí)現(xiàn)一年多次收割。這些與目前常用于青貯飼料的玉米植株相比，都是巨大的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，利弊相生。甜高粱身高過于高大往往會(huì)“樹大招風(fēng)”，導(dǎo)致植株容易倒伏，對(duì)后續(xù)的機(jī)械化收割產(chǎn)生影響；而莖稈的糖分不僅牛羊愛吃，蚜蟲也同樣喜愛，并能 在植株生長的過程中“先下嘴為強(qiáng)”，被蚜蟲叮咬10至15天后，甜高粱原本23%的糖錘度就會(huì)驟降至5%。

謝旗要做的，就是通過一系列生物學(xué)手段，找到抗倒伏、抗蚜蟲等基因并導(dǎo)入植株，育成新的品種。這樣在種植過程中，農(nóng)民就可以避免使用農(nóng)藥，收割起來也更加便捷。在理論層面，這類研究被稱為逆境生物學(xué)。

“總結(jié)起來就是一句話的事兒，但往往我們?cè)谠囼?yàn)田里播下幾千份種子， 經(jīng)過幾個(gè)月精心培育、授粉、控蟲，最終也只能收獲到一份希望。”謝旗說，農(nóng)業(yè)育種是個(gè)苦功夫，如果用常規(guī)的雜交育種方式，培育一個(gè)新品種至少要五六年。現(xiàn)在，分子生物學(xué)等技術(shù)的應(yīng)用提升了育種效率。科研人員可以先在實(shí)驗(yàn)室里找到目標(biāo)基因片段，再通過技術(shù)手段對(duì)試驗(yàn)樣本進(jìn)行處理，將新的基因?qū)搿?

通過各種渠道，謝旗收集到了來自國內(nèi)外的數(shù)千個(gè)品種的高粱種子，而育出更好品種的希望，就藏在其中。

3.7萬余個(gè)，這是高粱擁有的全部基因數(shù)量。要想從中“大海撈針”，找到?jīng)Q定某種性狀的基因，挨個(gè)篩選一遍自然是不可能的。謝旗常用的方法是“反向試探”，例如要篩選抗病基因，就用指定的病害去感染植株，通過抗性強(qiáng)、弱兩種植株的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)基因?qū)用娴牟町悾瑥亩版i定目標(biāo)”。

個(gè)子高、抗倒伏、抗病害……將目標(biāo)基因?qū)敕N子后，下一步就是到田里播下希望——當(dāng)然，收獲失望也是常有的事。謝旗曾帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)育出一個(gè)非常高產(chǎn)的甜高粱品系，但在進(jìn)行小規(guī)模示范種植時(shí)，不幸遭遇了一場(chǎng)大風(fēng)，絕大部分植株都被吹倒在地，“在大田里，倒了一小片，就會(huì)帶倒一大片。”倒伏的甜高粱無法再使用機(jī)械化收割，農(nóng)戶后續(xù)花費(fèi)了極大的人工成本，一下就失去了種植的動(dòng)力。

“這個(gè)教訓(xùn)給我們敲響了警鐘，抗倒伏是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必需性狀，后續(xù)我們的所有品系在推廣前，都一定要滿足抗倒伏的要求。”謝旗說，即使在試驗(yàn)田里成功育出了新性狀，也只是成功路上的第一步，科研人員還要將其試種到天南海北。 我國幅員遼闊，每個(gè)地域的溫度、濕度、土壤、環(huán)境都不同，只有通過了當(dāng)?shù)氐倪m應(yīng)性種植，才能實(shí)地推廣，這個(gè)周期通常需要3年。

試驗(yàn)田里種出驚喜

當(dāng)前，北方正值隆冬時(shí)節(jié)，謝旗正帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)在海南樂東、陵水的試驗(yàn)田里種高粱，田里的青苗已經(jīng)長到了一人多高。 這樣的“候鳥式”科研被他們稱為“南繁”，以實(shí)現(xiàn)在一年之中繁殖多代植株，加快新品種的培育和研究。

而讓這些“候鳥”科研人員頭疼的，是真正的候鳥鳥群。曾經(jīng)，遷徙而來的鳥群，消耗了在大田里耕耘的科研人員大量精力。成熟的高粱一個(gè)個(gè)低垂著頭，為了防止鳥類到田里覓食，吃掉寶貴的科研植株種子，他們想盡了辦法。

“每年全世界被鳥吃掉的種子，價(jià)值高達(dá)10億美元。”謝旗說，即使在田里放鞭炮驅(qū)趕鳥類，或是耗費(fèi)人力為植株挨個(gè)套上袋子，效果都不盡如人意。甚至為了保住珍貴的種子，他們需要分出寶貴的試驗(yàn)田土地，特意種上一些小米供鳥兒飽腹。這一問題當(dāng)然也會(huì)困擾到種植高粱的農(nóng)戶，必須得到解決。

在北京順義的一片試驗(yàn)田里，生長著謝旗多方收集、研發(fā)的數(shù)百份高粱種質(zhì)資源。 夏末秋初，高粱成熟，同樣吸引了不少鳥類前來覓食，但在試驗(yàn)田的一角，有一小片高粱竟“幸免于難”。

這片高粱有什么“魔力”，讓鳥兒都對(duì)它避之不及？在謝旗眼中，任何植物現(xiàn)象都是和基因相關(guān)聯(lián)的，而基因又決定了植物自身的代謝產(chǎn)物。他將樣本帶回實(shí)驗(yàn)室，對(duì)其代謝產(chǎn)物展開了分析，果然順藤摸瓜找到了關(guān)鍵環(huán)節(jié)——決定高粱種單寧含量的基因。

單寧，又稱鞣酸，是很多未成熟水果口感偏澀的來源，鳥類也不愛這個(gè)味道，會(huì)“挑食”。在鳥類偏愛的高粱種中，這一基因發(fā)生了突變而失去功能，引入產(chǎn)生單寧的基因，甜高粱的鳥害問題就得到了解決。而摸清了高粱的單寧代謝路徑，在后續(xù)育種時(shí)就能將其作為標(biāo)記，還能助力釀酒業(yè)的發(fā)展。

而稻花香型高粱則正相反，能提升食草動(dòng)物的“食欲”。謝旗和團(tuán)隊(duì)敲除了高粱一種名為BADH2酶的基因，就能讓新植株的種子和葉片都散發(fā)出獨(dú)特的香味，混入飼料后，兔子的采食量顯著提升。利用這類香高粱，還有望開發(fā)出特色香酒、特色香醋等高粱產(chǎn)品。

一天，謝旗接到了一個(gè)壞消息——一批試驗(yàn)種子種到田里后，到了本該發(fā)芽的時(shí)間段，土地上仍是一片荒蕪。他急忙驅(qū)車前往農(nóng)場(chǎng)，看到播種的種子幾乎全部萌發(fā)失敗，只有正中央一排細(xì)細(xì)的小苗在努力生長。經(jīng)查詢得知，新開辟的試驗(yàn)田頭一年被其他人種過高粱。由于高粱生長過程中，根部會(huì)釋放高粱醌，從而抑制其他植物生長，甚至也會(huì)抑制自身的繁殖。

這天， 田里的氣溫只有12攝氏度。團(tuán)隊(duì)成員都頗為沮喪，但謝旗看到這個(gè)場(chǎng)景，卻興奮起來。“這么低的氣溫，這個(gè)品種還能萌發(fā)，是不是說明它足夠耐冷？”這個(gè)想法浮現(xiàn)在了謝旗的腦海里。甜高粱原本并不適應(yīng)低溫生長，如果找到能低溫萌發(fā)的品種，就能把甜高粱種到我國更靠北的土地上。果然，重復(fù)試驗(yàn)證實(shí)，這個(gè)品種最低能夠在10攝氏度的氣溫下萌發(fā)生長，這讓甜高粱的種植范圍拓展到了曾經(jīng)無法踏足的齊齊哈爾、赤峰等地。

具備不同特性的甜高粱，可以用作不同用途。成熟后身高超過五六米的品種，在同樣面積的土地種出的生物量可提高3倍以上；可分蘗的品種更適合種植在新疆、青海等干旱地區(qū)的土地上，以彌補(bǔ)種子無法全部萌發(fā)的劣勢(shì)，最大限度利用空間；在合適的環(huán)境下，甜高粱最多可實(shí)現(xiàn)一年內(nèi)收割6次，極大地提升了土地利用率……在北京通州于家務(wù)，謝旗團(tuán)隊(duì)還種出了一片“彩高粱”。通過反復(fù)的育種和篩選，團(tuán)隊(duì)培育出了白、黃、紅多種顏色的高粱，高矮錯(cuò)落有致，未來有望借此實(shí)現(xiàn)旅游農(nóng)業(yè)，供公眾參觀游覽。

為何謝旗的試驗(yàn)田里總能傳出好消息？他的回答很簡(jiǎn)單：“做農(nóng)業(yè)，就是要一直扎根土地。”

讓鹽堿地“開花”

很多重度鹽堿地的表面都蓋著一層“白被子”，由于土壤表層鹽類、堿類集積，上面幾乎寸草不生。“鹽堿地白花花，一年種一茬，小苗活不了，秋后不收啥”，就是這類土地的真實(shí)寫照。

我國的鹽堿地大約有15億畝，分布在西北、東北、華北的17個(gè)省區(qū)，總面積為世界第三。土地鹽堿化是長期困擾我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大問題，雖然在長期的自然演化過程中，也有少部分鹽生植物能夠在此生存，如堿蓬、蘆葦，但此類植物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值通常不高，絕大部分經(jīng)濟(jì)作物都不能在鹽堿地生長，或會(huì)大量減產(chǎn)。

“這個(gè)事情其實(shí)很好理解，就像鹵水點(diǎn)豆腐，豆?jié){里的蛋白質(zhì)在遇到含鹽的鹵水后，會(huì)迅速發(fā)生變性、失去活力。如果是在植物上，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。”謝旗解釋道。

那么，如此大片的閑置鹽堿地，怎樣才能更好地利用起來？相比于大豆、玉米等常見作物，高粱的耐旱、耐澇和耐鹽堿能力都極為出眾，因此， 形容高粱的耐鹽堿能力時(shí)，謝旗用了“超能力”三個(gè)字。

我國的耕地紅線是18億畝。在謝旗看來，如果能將鹽堿地利用起來，種出牛羊的“口糧”，就能極大地保障我國的糧食安全。于是，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開始了高耐鹽甜高粱品種的篩選，“我們不和主糧爭(zhēng)地，我們要找的，就是能在普通作物難以生存的邊際土地、貧瘠土地上生長的品種。”終于，他們育成了能夠在含鹽量0.8%至0.9%的中重度鹽堿地上生長的“中科甜3號(hào)”甜高粱，大大增加了可利用的農(nóng)業(yè)土地面積。

種植高粱只需少量施肥，且病蟲害率低，可大幅節(jié)約灌溉用水。對(duì)農(nóng)戶來說，除去前期的種植成本，每畝地種植甜高粱的收益能達(dá)到千余元。

在收獲高粱的同時(shí)，鹽堿地也逐漸產(chǎn)生了變化。“通俗來說，這片地上生長的植物越多，鹽堿就會(huì)更多地被‘壓’回地下。其實(shí)這就是通過水的溶解作用，把浮在土地表面的物質(zhì)帶回地下去。”謝旗說，通過生物改良的方式，能極大地改善當(dāng)?shù)赝寥赖柠}堿化，實(shí)現(xiàn)土地的長久利用。“我現(xiàn)在開玩笑，說鹽城不‘鹽’了，指的就是我們?cè)诮K省鹽城市的鹽堿地開展的種植。”

近年來，高耐鹽甜高粱在新疆、寧夏、山東、甘肅、內(nèi)蒙古、吉林等地的多個(gè)鹽堿地推廣。在每個(gè)點(diǎn)位，謝旗都會(huì)堅(jiān)持開展3年的種植實(shí)驗(yàn)，從50畝到5000畝、5萬畝，逐步檢驗(yàn)當(dāng)?shù)氐耐恋丨h(huán)境、病蟲害情況以及植株的適應(yīng)性。謝旗和團(tuán)隊(duì)還通過網(wǎng)絡(luò)與農(nóng)戶直接交流、遠(yuǎn)程指導(dǎo)，目前，多個(gè)種植點(diǎn)位的生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)到了數(shù)萬畝。

實(shí)現(xiàn)了大面積種植，就能夠做到機(jī)械化收割和規(guī)模化運(yùn)輸，一臺(tái)農(nóng)機(jī)每天能完成500畝甜高粱的收割，每畝地的產(chǎn)量在4至8噸。即使是種植規(guī)模較小的個(gè)體農(nóng)戶，謝旗也專門為他們推薦了小型青貯飼料打包技術(shù)，種上兩三畝地，也能用小型農(nóng)機(jī)完成收割。

高粱被整株粉碎后，則需要將其壓實(shí)、噴灑菌劑，進(jìn)行約20天的青貯發(fā)酵。這一番操作，能把牛羊?qū)ζ涞南寐蕪?%提升至30%，且打包好的飼料在5年內(nèi)，營養(yǎng)價(jià)值都不會(huì)有太大變化。

“對(duì)于養(yǎng)殖戶來說，提升的利用率就等于牛羊長的肉。”謝旗表示，通常羊的出欄周期是9至12個(gè)月，用上這種飼料，能讓羊提前45天出欄。而飼喂青貯高粱的奶牛，比飼喂青貯玉米的產(chǎn)奶量每天能提升1.64公斤。飼料的品質(zhì)更好，養(yǎng)出的牛羊肉質(zhì)也就更佳。

在草原上，牛羊養(yǎng)殖會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的壓力。而謝旗團(tuán)隊(duì)在江蘇鹽城鹽堿地推廣的甜高粱，1000畝的集中養(yǎng)殖地每年能出欄30萬頭羊；羊群每天產(chǎn)出的120噸羊糞，經(jīng)過高溫發(fā)酵、無毒處理，再混合粉碎的麥秸稈，又能變成高效的肥料，保持土地的肥力，“這就是循環(huán)農(nóng)業(yè)的力量。”

前不久，謝旗擔(dān)任國家玉米種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心首席科學(xué)家。他期待將此前積累下的高粱研發(fā)技術(shù)推廣至玉米、小麥、水稻等作物，在新的平臺(tái)繼續(xù)開展可持續(xù)的高效農(nóng)業(yè)研究，也就是對(duì)太陽能進(jìn)行最大效率的利用。

“我要把太陽給的能量，更多地變成人民需要的能量。”謝旗說。

標(biāo)簽： 技術(shù)創(chuàng)新 青貯飼料