張大眾，劉佳佳，馮佰利

(旱區(qū)作物逆境生物學國家重點實驗室，西北農林科技大學，陜西 楊凌712100)

谷子(Setariaitalica)為禾本科黍族狗尾草屬植物，種子脫殼后稱為小米，起源于中國北方地區(qū)[1]，是世界上栽培最古老的作物之一，是哺育了中華民族的作物，具有耐旱耐貧瘠、適應性強、易儲藏等特點，被古人譽為“五谷之長”。早在近萬年前，先民們就已經開始谷子種植，作為主要的食物來源[2]，而且在相當長的一段時期內谷子占據了中國農業(yè)生產的主要地位。從最早的考古遺跡到甲骨文再到后來的各類古籍對谷子栽培方法、良種選育以及儲藏食用的記載，其之早之多之詳盡，無不在證明這一作物對古老而偉大的中華文明所做出的貢獻。從黃河流域的原始部落到全國各地，從刀耕火種到精耕細作，從“天雨粟”到系統(tǒng)選育，從簡單烤制到吃法的花樣繁多，一部粟作歷史也是對中國古代農業(yè)發(fā)展和農耕文明的另類展現。此外，歷代書籍或多或少都會涉及對谷子相關情況的介紹。本研究系統(tǒng)梳理了各歷史時期谷子的種植情況，栽培、育種理論技術的發(fā)展以及利用食用方法等，分析了谷子在國家的政治、經濟、文化中的地位和作用，探尋谷子發(fā)展演替過程和規(guī)律，旨在為推進谷子產業(yè)發(fā)展提供參考。

1 谷子種植歷史及地位變遷

1.1 谷子種植歷史變遷

谷子在我國有著悠久的栽培歷史，據山西夏縣發(fā)掘的谷子化石來看距今約有五到十萬年左右。在內蒙古興隆溝遺址發(fā)現了距今近8000多年的谷子炭化顆粒[3]，距今7000多年的河北磁山文化、河南的裴李崗文化遺址也都發(fā)現了谷子遺跡，西安半坡遺址中發(fā)現的谷粒，也證明至少在5000～7000年前我國就已對谷子進行了栽培。對谷子最早的文字記載出現在3000多年前的甲骨文中，《爾雅》等古籍也都有對谷子的記載，到了周朝已經出現了不同谷子品種的描述。不過當時是以糜子的栽培為主，但到戰(zhàn)國時谷子的生產就超過了糜子，而且從戰(zhàn)國到南北朝谷子的生產一直居于糧食生產首位，在此期間稻、麥種植也不斷擴大[4]，之后因為稻、麥種植面積的持續(xù)擴大，谷子的地位不斷下降，特別是從明朝開始，隨著玉米(Zeamays)、甘薯(Dioscoreaesculenta)等高產作物的引進，谷子在糧食中所占的比重急劇下降。建國前谷子仍是華北地區(qū)的主要栽培作物，播種面積有1000萬hm2[5]，但種植面積持續(xù)萎縮，近年基本穩(wěn)定在80～100萬hm2左右。

對谷子的起源地目前雖然還沒有形成較統(tǒng)一的意見，但經過對河北武安磁山遺址、河南裴李崗遺址、西安半坡遺址、山西夏縣西蔭村遺址、青海樂都柳灣遺址、甘肅永靖大何莊遺址等多處遺址的考古，證明黃河流域是粟作農業(yè)起源的重要中心，到新石器時代晚期谷子已經廣泛分布于東北、新疆、甘肅、云南及臺灣各地[6]。商周時期人們已經發(fā)現了谷子種植的適宜區(qū)域，并作出了詳盡的描述，《周禮·職方氏》[6]云：“豫州，其谷宜五種：黍、稷、菽、麥、稻。兗州，其谷宜四種：黍、稷、稻、麥。雍州，其谷宜黍、稷。幽州其谷宜三種：黍、稷、稻。冀州，其谷宜黍、稷。并州，其谷宜五種?！币簿褪墙裉斓暮颖?、山西、河南北部、山東西部、陜北、甘南、寧夏一帶，之后谷子的種植也主要集中在這些地區(qū)，直到現在這些地區(qū)仍然是谷子的主要和優(yōu)勢產區(qū)。谷子在各時期的種植范圍及在糧食生產中地位的具體變化如表1所示。

1.2 谷子在中國農業(yè)生產中的地位

1.2.1谷子在古代政治、經濟地位 “民以食為天”，解決吃飯問題是中華民族發(fā)展過程中永恒的主題，谷子作為古代糧食生產中的重要部分，對于國家的長治久安和社會的繁榮安定有著重大的意義?！洞呵铩罚骸八炔粫劣邴?、禾不成則書之”，就是其他的作物都沒有記載流傳下來,但小麥(Triticumaestivum)和水稻(Oryzasativa)收成不好就要記錄下來；《管子·治國》：“粟多則天下之物盡至矣”，更有“粟之于世，為國為家之寶”的盛譽，足見谷子在維持國家糧食安全中的地位和作用。谷子抗旱耐瘠薄，在古代廣為種植，又因其耐儲藏的特點成為了國家主要的稅收來源和儲備糧食，鄭注有“九谷盡藏，以粟為主”之說；建國后發(fā)掘的始建于隋朝的含嘉倉，在160號窖中就保存谷子達25萬kg之多[7]。

從商周到明清雖然占比不斷下降，但一直都有谷子作為稅賦的記錄。谷子通過稅賦、購買等多種形式流入國家糧倉，又主要以官俸、軍糧、賑糧等形式流出[8]，其中官俸、軍糧占比最大。古代農業(yè)生產對自然災害的抵抗能力比較弱，災荒時常發(fā)生，《舊唐書·食貨志》[8]中就記載了“是冬歲，河南府谷貴人流，令以含嘉倉粟七萬石出糶”的情形。官員、軍隊是維護國家安全和統(tǒng)治者地位的重要工具，荒年糶糧賑災是穩(wěn)定民心防止社會動亂的主要方式，因此谷子在古代不僅是一種重要的糧食，還對維護國家的安全、社會的穩(wěn)定、統(tǒng)治者的地位發(fā)揮著不可替代的作用。除了作為稅賦、地租等形式參與經濟活動外，谷子在動亂時期還曾作為貨幣直接參與經濟活動，在《管子》、《晉書》、《隋書》中均有以谷子作為標準換取其他物質的記載。

表1 中國各時期谷子種植面積和地位變遷Table 1 Millet planting situation in China

注：史前粟作時期谷子種植地區(qū)以考古結果作為參考。

Note: Archaeological results were used as reference for millet planting area in prehistoric millet planting period.

1.2.2谷子在古代文化中的地位 谷子作為農耕文明的重要組成部分，某種程度上決定了古代人的生產與生活方式[9]。除了其食用和政治經濟功能以外，還以豐富的意象頻繁地出現于各類文學作品和文化習俗之中。早在《詩經》中就已經出現，此后秦、漢各代也作為各種情感的寄托頻頻出現。唐朝的詩作如同繁星，包含谷子的作品也是數不勝數，最為今人所熟知的則要數唐代詩人李紳的《憫農》，“春種一粒粟，秋收萬顆子”、“鋤禾日當午，汗滴禾下土”兩首。除了文學作品，許多的典故、成語、俗語當中也包含谷子[10]，如“黃粱一夢”，“滄海一粟”，“陳芝麻爛谷子——陳年往事”。在古代一些重要的場合儀式，谷子也是不可缺少的，在祭祀時供奉谷子寓意五谷豐登，作為隨葬品寓意死者在死后也不會挨餓。至今一些地區(qū)在舉行結婚儀式時仍需要谷子，寓意幸福平安、豐衣足食?？梢钥闯鲈诠糯茸右呀浬钌畹厝谌肓巳藗兊纳钪校瑵B透到了各個方面，成為了生活中不可或缺的一部分。

2 谷子栽培和育種技術發(fā)展

2.1 古代谷子種植耕作技術

中國古代先民就發(fā)現了合適的土壤和耕作方式對作物的生長有巨大的影響?！妒酚洝ぶ鼙炯o》[6]中就描述了周族祖先“相地之宜，宜谷者稼穡焉”的情形，到了春秋戰(zhàn)國時期更是強調“五谷不宜其地，國之貧也”(《管子》)[11]，可以看出當時人們對土壤選擇的重視?！队碡暋穂11]則按土壤色澤、性質進行了分類，排出九州不同地區(qū)土壤肥力高低的順序，并指出荊揚二州地勢低洼不宜種谷，而北部、中部各州“黃白土宜禾”。以后各代都在此基礎上對谷子適宜種植區(qū)的劃分不斷細化，逐漸形成了谷子種植的傳統(tǒng)優(yōu)勢區(qū)。

在種植制度方面，《齊民要術》中注意到了茬口對于谷子種植的影響，“凡谷田，綠豆、小豆底為上，麻、黍、胡麻次之，蕪菁、大豆為下”[11]，而且發(fā)現了“谷田必須歲易”等谷子忌連作的特性。谷子與小豆等通過間作、輪作來提高產量和調節(jié)地力的種植模式也開始出現。明清時期，還出現了谷子和小麥套作的方式，提高了光、熱等能源的利用率，促進了糧食產量的增加。谷子和其他作物混作的記載則很少。

《呂氏春秋·辯土篇》[12]中對谷田土壤的耕整提出了“稼生于塵，而殖于堅者”，即整地達到上虛下實，才能有利于保墑和谷子幼苗生長的要求。秦漢時期開始注意耕整地的時間，多熟制也開始應用。到了南北朝時期《齊民要術》[12]中總結出了一整套以抗旱、保墑為中心的耕整方法技術體系。明清時期人們對耕作的認識有了重大的突破，已經認識到了水、肥、氣、熱等土壤肥力的構成要素，形成了更加科學完善細致的耕作理論和技術體系。

2.2 谷子種植管理技術

2.2.1種子處理和播種技術 商周時期人們就意識到了谷子播前選種對于高產的重要性，《詩經·大雅》[6]中提到了“種之茂黃，實方實苞”的選種方法，就是在收獲的谷粒中挑選色澤明亮、大且飽滿的籽粒作為種子。南北朝時種子的純度開始被重視，而且為了減少混雜還創(chuàng)造性地提出了“種子田”的方法進行種子生產。這一時期還發(fā)明了種子的“浮選”法，來去除秕粒和混雜。

秦漢時期總結出了用蠶屎、羊糞混合附子等拌種來促進谷子生長減少病蟲害發(fā)生的方法，類似于現在的種子包衣技術。南北朝時，《齊民要術》[12]中提到了播前曬種，宋元時發(fā)現了通過浸種實現全苗和壯苗的方法。

商周時期，人們已經發(fā)現了播種期對谷子生產的影響，強調“不違農時”?！秴问洗呵铩彆r》[11]中詳細描述了“先時”、“得時”、“晚時”對谷子生長的影響，《氾勝之書》[6]曰：“種無期，因地為時，三月榆莢時雨，高地強可種禾”，指出了根據當地氣候確定谷子播期的原則。到了南北朝，谷子的種植技術更加全面，明確了谷子有春谷、夏谷之分，《齊民要術》還給出了不同類型谷子品種的播種時間，清代更是給出了各谷子品種的具體播種月份，播種方法也更加細致和富有針對性。

就播種方式而言，商周時期就出現了撒播、點播、條播等多種谷子播種方式。春秋時期隨著播種工具的發(fā)展和人們對條播優(yōu)勢的認識，條播已經普遍應用?！秴问洗呵铩まq土篇》[11]指出了撒播導致的“苗竊”和“草竊”的缺點，以及適宜的行距、株距的條播“正其行，同其風”有利于谷子高產。宋元時期總結出了“干土寄子”的抗旱播種方法。除此之外，漢代《氾勝之書》[6]中還對播深提出了“上有一寸土”的要求，《齊民要術》提出根據播種早晚來確定播種量和播深。

2.2.2中耕及水肥管理 《詩經·小雅》[6]記載了商周時人們中耕除草的活動。到了春秋戰(zhàn)國人們開始意識到中耕還有抗旱保墑的作用，到了南北朝時期人們對中耕的認識進一步加深，認為鋤地能抗旱保墑、疏松土壤還能提高谷子的產量與品質，因此《齊民要術》[12]更是提出了 “鋤不厭數，周而復始，勿以無草而暫?！?的要求。宋元時開始在鋤地過程中對谷子進行培土，有利于提高谷子抗倒伏的能力。之后明清兩代，中耕依舊強調“鋤不厭數”，只是對時間、方式的要求進一步細化。

商周時期人們還有了間苗、留苗的意識，《呂氏春秋》[11]記載“苗，其弱也欲孤，其長也欲相與俱，其熟也欲相扶，是故三以為族，乃多粟”，“橫行必得，縱行必術，正其行，通其風”。要求要正其行，通其風，每簇留苗三株既不會相互遮蓋還能相互扶持，容易取得高產。宋元以后提倡二次間苗，間苗的理論也不斷科學和細化，提出了“拔苗也，平地河地皆用之，雨多時尤要，山地不須間苗”，因地制宜的間苗理論。

雖然我國先民很早就有了水肥影響作物生長的意識，但真正將水肥管理應用于生產要開始于戰(zhàn)國時期。戰(zhàn)國時主要是通過植物的堆漚來積肥，到漢代就開始用動物糞便混合植物堆漚糞肥，南北朝時通過掩殺豆科植物作為綠肥。元代王禎《農書》中第一次出現了肥料的分類方法。明清時有了更加豐富的積肥、施肥方法，還有了對肥料的熱、涼等性質的基本認識。古代所用肥料多是有機肥，肥效慢，所以人們雖然有追肥的意識但實際應用不多，主要還是在耕地時以積肥的形式施用。人們對灌溉的認識雖然較早，但是由于灌溉條件較差等原因發(fā)展一直比較遲緩，直到宋代以后人們才逐步有了灌溉時期和灌水量的意識[5]。

2.2.3病蟲害防治 中國谷子的栽培歷史就是我國先民在同自然斗爭中求生存的過程，病、蟲、草、鳥等災害伴隨著農業(yè)的誕生就已經出現。在我國最古老的文獻《詩經》[6]中就記載了商周時期人們同各類害蟲斗爭的情形，而且當時已經對害蟲有了初步的分類，“食心曰螟，食葉曰螣，食根曰蟊，食節(jié)曰賊”，防治方法主要是人工防治。到了春秋戰(zhàn)國時期蟲草的防治方法就已經多樣化了，包括農業(yè)防治、生物防治、藥物防治等，是今天物理防治、生物防治和化學防治的雛形，也是綜合防治的開始。南北朝以前主要是通過合理的耕作方法(深耕)、種植制度(混合種植)以及簡單的藥劑來減少病蟲危害。到了南北朝時期，《齊民要術》[12]中記載了谷子抗蟲品質14個，免鳥害品種24個，說明這一時期人們已經開始抗性品種的選育，并通過抗性品種的種植來減少蟲、鳥的危害。人們對病害的認識則相對較晚，到了明清時期人們才認識到了谷子病害，主要是通過除去病株的方式進行防治，沒有形成更為有效地防治辦法。

2.2.4收獲技術 古代對谷子的收獲也極為重視，而且為了減少不必要的損失歷代都主張早收、快收，《漢書·食貨志》[6]形容“收獲如寇盜之至”，《齊民要術》：“熟速刈，干速積”，還指出了及時收獲的重要性：“刈早則傷鐮，刈晚則穗折，遇風則收減，濕積則稿爛，積晚則耗損，連雨則生耳”。對于判斷成熟的方法不盡相同，既有通過谷子自身特征如“芒葉張黃，捷獲之無疑”判斷的方法，又有通過其他生物判斷的經驗“谷成時，穗上多谷牛?！薄９茸用摿５募夹g最開始是揉搓，再到后來的碾壓、敲打，像連枷這種在戰(zhàn)國時就已出現的敲打工具部分地區(qū)至今仍在使用。

2.2.5谷子儲藏技術 谷子在中國古代能居“五谷之首”與其耐儲藏的特性有很大的關系，也形成了“五谷盡藏，以粟為主”的糧食儲存觀念，并且總結出了一系列行之有效的儲藏方法。從儲藏方式來看最開始是窖、竇等地下儲藏，后來轉到地上改用倉、廩，但后者多為官用，民間儲量小，大多仍采用地下窖藏。從儲藏條件來看，《齊民要術》“濕積則稿爛，積晚則耗損，連雨則生耳”指出了谷子儲藏時含水量過高容易霉爛，晾曬時間過長會過多的損耗，遇連陰雨會發(fā)芽。儲藏期間還要注意谷堆的通風，王禎《農書》中就記載了一種“谷盅”的工具專門用來谷堆透氣。歷代都對谷子儲藏的方法條件不斷改進，減少蟲、鳥、水、火等對谷子儲藏的危害。表2總結歸納了谷子栽培過程中，各項技術開始出現應用的時期。

2.3 谷子品種選育

2.3.1良種繁育技術 史前時期對于谷子品種選育雖然沒有記載，但通過考古發(fā)現，此時谷子的籽粒大小已和現代栽培品種相近[13]，因此可以肯定在更早的時候人們就已經開始了谷子品種的選育。商周時期主要是通過挑選色澤明亮、大而飽滿的籽粒來進行選種。西漢之前一直沿用粒選法選種，《氾勝之書》“取禾種擇高大者，斬一節(jié)下，把懸高處，苗則不敗”開始了穗選法選種[6]。

到了東漢“生于常類之中而有詭異之性，則為瑞矣”?！凹魏躺诤讨校c禾中異穗，謂之嘉禾”，“試種嘉禾之實，不能得到嘉禾，恒見粢粱之粟，莖穗怪奇”，意思就是種下嘉禾的種子，不一定能夠長出嘉禾，而經常見到的粢、粱這類一般谷物，有的莖穗長得很奇異(《論衡·講瑞篇》)，反映了先民們對谷子遺傳變異的認識[14]，也是更加科學的品種選育的開始。南北朝時開始混合選種類似于今天的集團選育，并建立“種子田”專門進行種子的繁育，形成了整套的谷子育繁種技術體系。到了明清時期育種技術取得了進一步突破，清代時單株選擇法即系選法已經被熟練應用，而且在《康熙幾暇格物編》[6]中進行了詳細的描述。

2.3.2品種選育 雖然商周以前沒有對谷子品種的記載和描述，但從選種標準來看高產已經作為當時品種選育的指標，而到了商周時期據《詩經》記載，人們對谷子已經有了基本的分類，并開始有意識的按照不同方向進行選擇。春秋戰(zhàn)國時期，《管子·地員》[6]中就記載有谷子品種12個，且有秫、粱之分，其中秫為“黏粟”，粱“好粟也”，可見這一時期品種選育的目標已包括優(yōu)質。到漢代對谷子的分類進一步增多，南北朝時《齊民要術》中記載谷子品種86個，并分為“早熟，耐旱，熟早免蟲”、“耐風，免雀暴”、“中柦大谷”、“晚熟、耐水”四類，86個品種中包括易舂品種3個，說明在高產優(yōu)質的育種目標基礎上又多了高效、易加工等指標。據《救荒簡易書》記載，到了明清時期人們開始注重谷子品種在整體上的表現，也就是說高產、高效、優(yōu)質并行的育種理念在這一時期已經初步形成。圖1展示了各時期主要的育種技術及目標，在科學的育種理論指導下，谷子育種工作迅猛發(fā)展，到新中國成立時普查確定的谷子品種多達16000多個[15]。

對谷子的命名在最早的文獻中就已經出現。《詩經》中就有稷、糜、芑、粱、重、穋、稙、穉等谷子品種的記載，其中糜是指紅色的谷子，芑是指白色的谷子，粱指穗大又好吃的谷子，重指晚熟品種，穋指早熟品種，稙指早播品種，穉是晚播品種，此時的命名主要是根據谷子的外形、品質、生育特性來進行。到了南北朝時期谷子品種逐漸增多，僅根據谷子的一些特征已經不能滿足命名的需求，《齊民要術》就對當時谷子的命名情況進行了簡單概括，“多以人姓字為名目，亦有觀形立名，亦有會義為稱”，說明當時開始流行以人名對谷子品種命名。以后各時期的命名方式也基本如此，只是隨著谷子品種數量的快速增加命名也更加隨性。

圖1 各歷史時期谷子良種選育技術及目標Fig.1 Breeding techniques and objectives of millet varieties in different historical periods

3 谷子加工與綜合利用

3.1 食用

在古代小米的食用方法主要包括烤(炒)、煮、蒸、釀造等?？臼亲钤绲氖秤梅绞剑端囄念惥邸な澄锊俊穂8]引考古史說“神農時，民方食谷、釋米加燒石上而食之”，說明在遠古時代古人已把谷子加工成小米，再經過炙烤后食用。商周時期開始通過蒸、煮等方法加工小米，而且在煮粥時通常會加入蔬菜、肉等，類似于現在的蔬菜粥。在漢代以前的文獻中，常見“膏粱”、“粱肉”、“稻粱”的稱呼，由此可見，古人視粟不僅能食飽度命，而且與稻、膏、肉等同看待，把粟列為五谷之首，作為美好食物的代表。通過古籍中對小米各類做法的詳盡描述，對中華民族“吃貨”的歷史可見一斑。除了作為糧食食用以外在商周時人們就以小米為原料通過發(fā)酵來釀酒、醋。此后隨著人口流動性的增加，人們還發(fā)展出了速食、方便的加工食用方法。

3.2 飼用

谷子還是傳統(tǒng)的糧飼兼作型作物，谷子種植除了能獲得籽粒外還能收獲大量的谷草和谷糠。谷草和谷糠營養(yǎng)豐富、適口性好是北方地區(qū)重要的飼草來源。古代稱谷草為“秣”，《詩經·小雅》“乘馬在廄，摧之秣之”可見早在商周時人們就已經把谷草作為飼料了[6]，此外谷粒還是牲畜重要的精飼料。到了秦漢時期人們已經發(fā)展出了用谷子養(yǎng)馬的精細方法“以谷萎馬，致莁(wú，飼草)中”。在《齊民要術》還有用谷糠、谷米養(yǎng)豬、雞、鴨等的詳細論述。

3.3 藥用

現代醫(yī)學證明谷子營養(yǎng)豐富具有較好的養(yǎng)生保健功能，在古代人們雖然沒有直接證明其有效成分，但是已經廣泛地將其應用于疾病治療和身體調養(yǎng)?！渡褶r本草經》中對小米的藥性就做了詳細的描述: “味咸，微寒。主養(yǎng)腎氣，去胃、脾中熱，益氣。陳者，味苦，主胃熱，消渴，利小便”，其養(yǎng)腎益氣、去熱消渴的功效很早就已被古人認識。到明代人們對谷子的藥性認識更加的全面，《本草綱目》中不僅指出了小米的藥性還給出了藥方、禁忌以及粟蘗、粟糖等其他部位的藥用價值。小米還有很好的調養(yǎng)身體的作用，大病初愈者、哺乳期婦女和嬰兒可食用小米粥。

4 谷子種植的現狀及發(fā)展趨勢

4.1 我國谷子種植現狀

目前我國谷子的播種面積大致在80萬hm2，約占我國糧食播種面積的0.5%，總產量180萬t，占我國糧食總產量的0.3%左右，平均單產2500 kg·hm-2。雖然谷子種植面積不大，但依然廣泛分布于我國20多個省區(qū)，河北、山西、內蒙古、遼寧、陜西、河南等省份面積較大。據統(tǒng)計，2015年全國谷子種植面積83.9萬hm2，其中山西省22.7 hm2，內蒙古19.7 hm2，河北14.8 hm2，三省面積占到全國的70%，產量占全國總產的65%，單產最高省份有新疆、安徽和吉林，分別為：5026、4690和4305 kg·hm-2，分別高出全國平均產量115%、100%、84%[16]。從地區(qū)分布來看，谷子種植主要集中于華北、東北和西北地區(qū)東部，從降水量來看谷子產區(qū)主要分布于400～800 mm降水線之間半濕潤地區(qū)的中東部。

4.2 我國谷子種植發(fā)展趨勢

由谷子種植歷史發(fā)展的過程可以看出，在前期谷子從起源地開始隨著人口的流動遷徙不斷向外傳播，之后因為小麥、水稻、玉米等高產作物的種植以及農業(yè)機械化水平的不斷提高，種植面積被不斷擠壓又逐漸退回自己的優(yōu)勢區(qū)域。由圖2可以看出，2000年以來谷子種植面積仍然持續(xù)下滑，最近幾年有所回升。據統(tǒng)計，2015年種植面積較2014年增長8.7%，2016年與2015年基本持平。隨著生活水平的提高，人們開始追求食物的多樣化和養(yǎng)生功能，小米與目前的口糧(大米、小麥) 相比，營養(yǎng)更加豐富，具有一定的食療食補作用，可以充分滿足消費者對食品的營養(yǎng)保健要求，而且消費者也表現出很高的消費意愿[17]。作為谷物類雜糧中消費人群比例(89.23%)最高的品種，在未來谷子的需求量會不斷增加。

近年來氣候的變化導致華北地區(qū)降水減少，作物種植北界呈現出南移的趨勢，如雨養(yǎng)冬小麥-夏玉米穩(wěn)產的種植北界，大部分區(qū)域由于近年來該區(qū)降水量減少而向東南方向移動[18]。適宜區(qū)種植概念的提出，也進一步加快了小麥、玉米等高耗水作物從干旱半干旱地區(qū)退出的速度，取而代之的是谷子等抗旱、耐貧瘠的作物，這給谷子種植空間的擴大帶來了巨大的機遇。農業(yè)部《全國種植業(yè)結構調整規(guī)劃(2016-2020年)》[19]中明確指出，適當調減“鐮刀彎”地區(qū)玉米面積，改種耐旱耐瘠薄的薯類、雜糧雜豆，滿足市場需求，保護生態(tài)環(huán)境，到2020年，薯類雜糧種植面積達到1533萬hm2左右。在需求不斷增加，適宜種植區(qū)域擴大，政策的支持等諸多有利條件的推動下，谷子種植面積會立足于當前的優(yōu)勢區(qū)域并穩(wěn)步上升，但由于產量低、機械化生產難度大、飲食習慣等因素，決定了谷子作為雜糧的角色不會變，且短期內種植面積也不會過快增加。

4.3 谷子的定位及發(fā)展方向

圖2 我國谷子種植面積變化(2000-2015) Fig.2 The area of millet cultivation in China (2000-2015) 數據來源于中華人民共和國國家統(tǒng)計局。Data from the People’s Republic of China National Bureau of Statistics.

盡管谷子已從主糧地位成了“小雜糧”，但在旱區(qū)農業(yè)發(fā)展、種植業(yè)結構調整以及食物多樣化等方面仍具有不可替代的地位和作用。

谷子抗旱、耐瘠薄，在北方干旱地區(qū)農業(yè)生產中仍有重要地位。盡管谷子已經退出了主糧地位，但在東北、華北和西北地區(qū)，特別是我國的干旱半干旱地區(qū)仍然是主要種植作物，是當地農民的主要經濟來源和主要糧食作物[20]。從未來發(fā)展來看，缺水是制約我國北方地區(qū)農業(yè)發(fā)展的最主要因素。應對降水量逐年減少，工業(yè)生活用水增加，農業(yè)用水不斷被壓縮，旱情日益嚴重的環(huán)境條件，小麥、玉米等高耗水作物種植線會不斷南移，而谷子則作為禾谷類作物中水分利用效率最高的環(huán)境友好作物[21]，具體耗水量如表3所示，是實現干旱地區(qū)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展及發(fā)展有機農業(yè)的首選。此外，全國范圍內都面臨著干旱的威脅，而谷子還有較大的增產潛力，可以作為應對干旱形勢的戰(zhàn)略儲備作物[22]。

隨著糧食生產情況和國民飲食結構的變化，我國糧食生產的結構性矛盾日益突出，種植業(yè)結構急需調整。在保證小麥、水稻等糧食作物產量穩(wěn)定的條件下，調減玉米的種植，發(fā)展雜糧生產符合我國新的糧食安全觀，也有利于推動農業(yè)供給側改革。2016年中央一號文件就明確提出要發(fā)展優(yōu)質特色雜糧。2017年2月4日，農業(yè)部全國春管春耕暨種植業(yè)結構調整工作會議提出2017年力爭調減籽粒玉米面積66.7萬hm2，改種大豆和雜糧等作物。隨著農業(yè)供給側改革的深化和種植結構的不斷優(yōu)化，雜糧種植面積會持續(xù)擴大。作為我國干旱半干旱地區(qū)的主要作物和消費最多的雜糧，谷子在當前的種植業(yè)結構調整的過程中，發(fā)揮著重要作用。

小米等雜糧作物因為具有豐富的營養(yǎng)功能，對滿足當前人們養(yǎng)生保健和食物多樣化的需求有著重要的作用。現代居民膳食中脂肪類食物攝入比例增加，引起了如肥胖等營養(yǎng)性慢性病，工作節(jié)奏快，生活不規(guī)律，更造成部分人群營養(yǎng)攝入失衡。按照中國居民膳食指南[23]每日粗雜糧攝入50～100 g的推薦量，我國居民的雜糧食用量還普遍較低，適當增加飲食結構中雜糧的比例能很好地緩解一些健康問題。小米作為谷物類雜糧中消費人群比例(89.23%)最高的品種[24]，在實現健康飲食和滿足群眾食物多樣化需求的過程中，更有著不可替代的作用。

表3 谷子與北方主要作物耗水量Table 3 Water consumption of millet and main crops in North China

注：數據來源于文獻[22]。

Note: Data from the literature [22].

5 新時期谷子產業(yè)發(fā)展建議

5.1 基礎研究是新時期谷子產業(yè)發(fā)展的后勁和動力

從谷子種植歷史可以看出，其栽培、育種等各類技術的發(fā)展進步都是以人們對谷子及相關事物認識的不斷加深為前提，因此谷子產業(yè)未來的發(fā)展仍需要以其基礎研究進步為支撐。目前，谷子基因組測序工作已基本完成，并已經成為世界廣泛關注的抗旱耐逆研究和C4光合研究的模式作物，但是其研究內容和深度與小麥、水稻等大宗作物相比差距仍然很大[25]。目前，谷子的基礎研究主要集中于抗旱性、耐鹽堿、耐貧瘠和C4光合作用等基礎理論研究，還包括應用性較強的谷子抗除草劑、抗病等機理的研究。SiNF-YA5、SiNF-YA6等谷子優(yōu)良基因的發(fā)現對提高作物耐鹽性和低氮脅迫抗性研究有重大作用[26-27]，另外抗除草劑基因、抗病基因的挖掘也取得了進展，為谷子的機械化和輕簡化栽培奠定了基礎。優(yōu)異資源挖掘是谷子品種改良的基礎，挖掘優(yōu)異基因資源是谷子品種突破的關鍵。我國擁有豐富的谷子遺傳資源，巨大遺傳資源庫的深度系統(tǒng)發(fā)掘，能對谷子優(yōu)異基因發(fā)掘研究和優(yōu)良品種的選育提供基本的信息支持[28]，提高優(yōu)良品種選育的效率，同時對推動其他相關方面的研究也將產生深遠的影響。谷子保健功能機理的系統(tǒng)深入研究也有助于谷子產業(yè)的發(fā)展。

5.2 高效和輕簡化栽培是谷子生產的發(fā)展方向

高產優(yōu)質自古以來就是谷子栽培的重要目標，也是當前影響農民種植積極性的重要因素[29]。而谷子多種植于干旱貧瘠地區(qū)，抗旱保墑技術一直是谷子栽培技術研究的核心內容，如何提高水肥利用效率實現“兩高一優(yōu)”的栽培目標，仍是將來谷子栽培技術研究的重要方向。張德奇等[30]用溝壟覆膜集雨技術提高了水分利用效率，使谷子較露地栽培產量提高79%，劉啟等[31]還探究了在不同降水條件下該技術的適宜種植密度。高亮等[32]通過覆膜補灌的方式，提高水分利用效率10.7%～19.4%，增產10.1%～18.6%。張艾英等[33]對春谷最佳氮肥施用量進行了試驗，陳素省等[34]發(fā)現控釋肥效果要比普通化肥效果更好，能提高產量10.4%。在“一控、兩減、三基本”發(fā)展目標的指導下，發(fā)展有機小米的生產也將是一個重要方向。

在農村勞動力轉移以及土地流轉政策等因素的影響下，種植大戶、專業(yè)合作社不斷涌現，機械化生產和輕簡化栽培成為了未來谷子栽培的方向[35]。針對傳統(tǒng)的谷子生產依靠人工間苗除草、不適合機械化作業(yè)等問題，谷子輕簡化生產要通過培育簡化栽培品種，研發(fā)配套栽培技術、配套機械，從而實現谷子化控間苗除草、精播免間苗、機械化播種和收獲等谷子全過程的輕簡化生產。谷子專用除草劑“谷友”在適宜條件下對雜草的總防效達到85%以上。谷子化學間苗的MND制劑能使谷子正常發(fā)芽、出苗，發(fā)揮群體頂土作用，之后在兩葉時自行死亡，實現了化學間苗，適合谷子聯合收獲的W70型、1065/1075切流式谷物聯合收獲機，總損失率低于5%[36]。近年來谷子輕簡化生產技術的研究和應用，節(jié)省了大量的人力物力，降低了生產成本，提高了谷子產量[37]，也為谷子的規(guī)模化生產和產業(yè)發(fā)展提供了有力的技術支持。

5.3 優(yōu)質專用及多元化目標育種是市場對谷子品種改良提出的新要求

圖3 新中國成立以來各年代不同育種技術所選育品種數Fig.3 The number of varieties bred by different breeding techniques since the founding of China 根據文獻[38]和[39]整理，農家種除外，品種年代以審定或推廣年份為準。The data come from [38] and [39], except for farm species. The year is variety approval or promotion time.

5.3.1育種技術及發(fā)展方向 從谷子的育種發(fā)展過程可以看出，我國谷子育種技術的發(fā)展是一個由表型向遺傳變異認識不斷加深的過程，有意識的定向選擇變異到創(chuàng)造組合的過程。我國谷子的育種技術發(fā)展先后經歷了最初的粒選、穗選階段，20世紀60年代以前的系統(tǒng)選育階段，20世紀90年代以前的雜交育種階段和目前以多種新興技術為輔助的育種新階段。由圖3顯示，雜交育種技術自產生以來就迅速發(fā)展，并長期居于谷子育種技術的主導地位。90年代以來育種技術更替也比較頻繁，除了傳統(tǒng)的雜交育種和系統(tǒng)選育外，綜合了基因技術和計算機等技術的目標基因庫育種等新興育種技術也發(fā)展迅速。據統(tǒng)計，我國已經鑒定編入目錄的谷子遺傳資源有27059份之多[40]。巨大的遺傳資源庫為谷子的育種工作提供了豐富的材料，也就決定了在今后一段時期內雜交育種仍然是谷子育種的主要手段，而新興育種技術因其快速高效的特點也會較快的發(fā)展。

圖4 2003-2014年谷子與幾種主要作物的單產 Fig.4 Yield of millet and several main crops in 2003-2014 數據來源于國家統(tǒng)計局。Data from the People’s Republic of China National Bureau of Statistics.

5.3.2多元化及優(yōu)質專用是谷子良種選育的目標 谷子的育種目標，從最初的高產到優(yōu)質，再到后來的高產、高效、優(yōu)質并重，可以看出它是一個逐漸多元化的過程。今后谷子育種的主要方向仍然是高產、高效、優(yōu)質并重，但是其內涵會更加豐富，目標也會更加多元化。在我國高產是糧食作物育種永恒不變的命題，產量和品質也是當前影響農民谷子種植意愿的重要因素[29]。由圖4可以看出，谷子單產的增幅遠低于三大主糧。在過去的十年間，小麥的單產增加了33.4%，谷子只增加了23.8%。要取得谷子更好的發(fā)展就必須提高其產量以及在逆境條件下仍能取得高產的能力。高效除了包括傳統(tǒng)的較高的水肥利用率以及抗病蟲能力，在機械化和輕簡化的大背景下，優(yōu)良品種還應該能滿足機械化生產和輕簡化栽培的要求。優(yōu)質也不僅是食用價值的好壞，還應該不斷滿足人們對小米的多元化需求，比如，一些品種的營養(yǎng)價值很高，但其適口性、商品性如色澤、粒形等需要提高。加工品質也需要不斷改善以滿足產品多樣化的需求。專用型谷子品種的研發(fā)，比如飼草專用品種、高油品種等，對提高谷子產業(yè)的競爭能力，降低谷子生產的風險有重大意義。

表4 幾種主要糧食作物營養(yǎng)成分及必需氨基酸含量Table 4 Nutritional components and essential amino acid contents of several main grain crop

注：數據來源于文獻[42-43]。

Note: Data from the literature [42-43].

5.4 方便化及深加工產品開發(fā)是促進谷子產業(yè)化的重要途徑

現代科學證明，小米含有豐富的蛋白質、維生素及多種礦物質。在人體所需的8種氨基酸中有7種顯著高于大米、小麥和玉米，而且部分品種粗蛋白含量超過18%[41]，谷子各營養(yǎng)成分具體含量如表4所示。小米的各營養(yǎng)物質含量與人體日均攝入需求量的吻合程度也最高[44]，因此，谷子是日常飲食的理想選擇，但是單一的粥食方式是小米生產衰退的原因之一，雖然我國有著悠久的粥食文化，但其消費量畢竟有限。通過加工技術的進步和加工品質的不斷改善，可以促進小米的食用方式更加多樣化、方便化，如方便粥、方便米飯的研發(fā)。除了傳統(tǒng)的食用方式，還可以通過膨化等加工為休閑食品，吸引更多的年輕消費群體。在產業(yè)化的條件下，為使資源更加充分的利用，還應積極研發(fā)谷子的精深加工產品[45]，小米糠含脂類20%以上，蛋白10%以上，可以作為生產米糠油、米糠蛋白等的原料[46]。較好的養(yǎng)生保健價值也是當前谷子消費的主要原因，保健產品的開發(fā)也是谷子產業(yè)發(fā)展的一個重要方向。方便的、豐富的、多層次的產品類型的研發(fā)，將為谷子產業(yè)的發(fā)展提供持續(xù)強大的動力。

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