杜忠
摘 要:燕麥的營養價值高、抗逆性強,是優良的一年生糧飼兼用作物。目前,我國燕麥產業呈現多元化發展趨勢。該文綜述了現有燕麥綜合利用方式及產品加工種類,尤其是燕麥資源在高原畜牧業和生態工程建設中的運用,以及燕麥種質資源研發成果等,以期為燕麥產業的發展、燕麥品種的選育、高寒區域燕麥推廣提供理論依據。
關鍵詞:燕麥;綜合利用;種質資源
中圖分類號 S512 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2018)20-0054-4
Overview of Current Status of Oat Utilization in China
Du Zhong
(School of Land and Resources,China West Normal University,Nanchong 637009,China)
Abstract:Oat has high nutritional value and strong resistance,and is an excellent annual food and forage crop. At present,China's oat industry presents a diversified development trend. In this paper,the comprehensive utilization methods and product types of oat were summarized,especially the application of animal husbandry and ecological engineering construction in oat resource reservoir plateau,and the research and development results of oat germplasm resources were summarized. The results can provide theoretical basis for the development of oat industry,the breeding of oat varieties and the promotion of oat in cold and high area.
Key words:Oat;Comprehensive utilization;Germplasm resources
燕麥(Arena sativa L.)又名雀麥、野麥,為一年生禾本科草本植物,有裸燕麥和皮燕麥,是人類可直接利用的飼草作物之一。燕麥具有抗逆性強,營養價值高,利用方式多種多樣等特點,是家畜重要的飼料來源之一。同時,燕麥作為高產優質草種,常用于青藏高原、內蒙古等生態脆弱區的植被恢復。目前,隨著人們膳食結構的調整,燕麥的營養保健功能逐漸被人們重視,燕麥片、燕麥粉等燕麥產品的需求量急劇增加。
我國燕麥生產主要集中在西北部的半干旱農牧區和西南部的高海拔山區,東北半干旱農牧區是我國近幾年在農業生態建設和種植調整中,新崛起的燕麥新產區。中國種植的燕麥主要包含2個物種,即普通栽培燕麥和大粒裸燕麥。普通栽培燕麥又叫皮燕麥,主要分布于我國甘肅、青海、新疆等地;大粒裸燕麥又叫莜麥,主要種植于內蒙、河北、山西、四川、云南、貴州等地,其中內蒙古是我國歷年種植面積最大的省份。
1 燕麥綜合利用方式
燕麥主要用作飼料,食品的消費比較少。世界大約73%的燕麥作為家畜的飼料和飼草,12%的燕麥加工成營養食品,15%的燕麥作為種子和其他工業用途。同時,燕麥因其較強的抗逆性,也作為脆弱生態系統恢復的人工建植草種,在我國高寒地區大面積推廣種植。
1.1 飼用 在中國廣大牧區,天然草地產草量遠不能滿足畜牧業發展需求。2015年中央1號文件在關于深入推進農業結構調整中指出:加快草牧業的發展,開展糧改飼和種養結合模式試點,促進糧食、經濟作物、飼草料三元種植結構協調發展[1]。燕麥具有產量高、適口性好等特點,是家畜的主要飼料作物[2],在我國牧區及半農半牧區廣泛種植,其不同的營養結構具有不同的利用價值。
1.1.1 燕麥籽粒 在年積溫較高的低海拔地區,燕麥可以完成生殖生長,收獲成熟籽粒。在營養生長期用于刈割,或者放牧用作青綠飼草,利用后的作物仍可再生形成籽粒。燕麥籽粒營養豐富,含有大量易消化和高熱量的營養物質,粗蛋白質(12%~18%)、脂肪(4%~6%)、維生素、礦物元素以及可消化纖維(11%~18%)含量均高于小麥、玉米、水稻等糧食作物,含有18種氨基酸,其中賴氨酸含量是小麥、大米、玉米的2倍以上[3],是各類家畜家禽優質精飼料。研究表明,飼喂燕麥籽實能提高奶牛乳脂率[4],增加雞蛋重量和蛋黃顏色[5]。收獲籽實后的燕麥秸稈,蛋白質含量為1.3%,食用燕麥剩余的稃殼中的蛋白質含量為3%,兩者均可作為優質家畜牧草,補充家畜飼草的不足。
1.1.2 燕麥草莖 燕麥草莖葉中蛋白質、脂肪、可溶性膳食纖維等含量均高于其它作物,難以消化的粗纖維含量較少[6]。青刈燕麥,莖葉柔軟多汁,葉片肥厚,富含營養且適口性好,是家畜優質青飼料或青貯料。燕麥鮮草無法長期保存,因此常曬制成干草或調制成青貯飼料。
晾曬后的青干草營養價值豐富,相關研究表明,燕麥草中粗蛋白含量為8.06%~11.32%,粗脂肪含量為2.72%~4.34%,無氮浸出物含量為41.55%~55.93%[7]。燕麥草中較高比例的過瘤胃蛋白使得更多的蛋白質能夠被消化吸收。研究顯示,在冬季1個月時間內,每天給1頭牦牛補飼燕麥干草3kg,與未補飼的相比,平均每頭增重12.87%,胴體平均每頭增重14.27%,能夠達到高原地區牦牛冬季保膘養膘的效果[8]。在燕麥青干草和東北羊草對奶牛產奶量及乳成分研究中發現:飼喂燕麥青干草的奶牛產奶量顯著增加,其乳脂率、乳蛋白率及干物質含量均高于對照組(飼喂東北羊草)[9]。由此可見,燕麥青干草在提高農畜產品產量及品質方面,發揮著重要作用。研究表明,燕麥草地產草量為高寒草地產草量的10~15倍,且燕麥青干草耐儲存,能補充青藏高原等氣候嚴酷、初級生產力低下的高海拔牧區冬春季家畜飼草的不足,緩解“冬瘦春乏”狀況,改變傳統游牧式落后的生產方式,有利于發展舍飼為主,放牧為輔的新型集約化畜牧業生產模式,提高家畜的商品出欄率,推動畜牧業發展[10]。
燕麥草青貯可以最大限度地保留其營養成分。燕麥草青貯較燕麥干草,粗蛋白含量和粗纖維含量均有所提高[11]。研究表明,燕麥草青貯較全株玉米青貯,奶牛產奶量有所提高,乳脂率、乳糖率、非脂固形物及總固形物含量均較對照組(飼喂全株玉米青貯)更高[12]。門源縣皇城鄉的對照試驗結果表明,燕麥草經捆裹青貯加工后可提高幼齡綿羊的采食量、日增重和飼料轉化率。在80d的試驗期后,青貯組、青干組較秸稈組,日增重分別提高81.5g和26.7g[13]。捆裹青貯燕麥與箭筈豌豆混播草飼喂綿羊和魯西黃牛,經40d的飼喂試驗后,羊只平均多增重3.65kg[14];經60d飼喂試驗后,牛只平均日增重980.5g,比對照組(飼喂自然風干的燕麥與箭筈豌豆混播草)提高296.17g[15]。
在我國新疆、西藏、青海等高海拔地區,燕麥飼草的發展,不僅能推動當地畜牧業的發展,逐步滿足市場對畜牧產品的需求,同時保護生態脆弱區,恢復天然草場。目前,我國燕麥品種逐步向糧用、飼用、糧飼兼用等方面發展,燕麥產業與畜牧產業的有機結合,將極大地推進2者的發展。然而,在西北廣大牧區和農牧交錯區,燕麥生產還遠遠無法滿足畜牧業發展需求,國家有關部門應給予政策和資金支持,爭取在較短的時間提高西北部畜牧業的產量及品質,同時保護天然草地,緩解草原退化嚴重的狀況。
1.2 生態工程建設 中國約有4億hm2不同類型的草地,但由于氣候干旱、全球變暖及過度放牧等原因,90%以上的草地都處于不同程度的退化。據統計,內蒙古草地退化面積為10522.69km2,其中有35.68%轉化為農田,21.48%轉化為城鎮。青藏高原為我國大江大河發源地,水資源豐富,而現今,在我國江河源地區,牧區草原退化面積化達60%,農牧交錯區更高達70%。相關統計數據表明,人口增加導致的牲畜增加和過度放牧,是導致草地退化的主要因子[16]。草地退化區域大多處于生態系統環境脆弱區,不僅影響著草地的生態功能的發展,同時嚴重制約著當地的經濟發展。因此,草地植被恢復模式應同時兼顧生態效益和經濟效益。
改善中國干旱地區和西部的生態環境,消除貧困,是政府最為關注也迫切需要解決的問題之一。1998年,國家提出“西部開發、生態治理、退耕還林、退耕還草”的發展戰略,尋求改善生態環境,同時提高農民經濟收入的途徑。此外,中國21世紀議程中有近半的優先項目定位于改善環境。燕麥作為1種農牧兼用、環境友好型作物,具有抗寒、耐旱、耐貧瘠和適應性強等特性,田間管理少,適宜在土地沙化、鹽堿化、草地退化等環境惡劣的地區推廣種植。
吉林省西部是世界3大蘇打鹽堿土分布區之一,鹽堿地面積達96.9萬hm2,其中輕度鹽堿、中度鹽堿、重度鹽堿地面積分別占總鹽堿地面積的6.26%、47.90%和45.84%。研究表明,燕麥2號和燕麥7號在pH值9.5左右,全鹽量0.5%以下的條件能夠正常生長。2001年,吉林省西部部分市縣降水量不足100mm,大豆、玉米、綠豆等農作物全部絕收,而同等條件下的燕麥產量達到1585kg/hm2,被譽為我國西部干旱半干旱地區的“先鋒作物”[17]。燕麥莖稈能夠吸收鹽堿地中的鹽分,并儲存在秸稈中,隨著種植次數的增加,土壤含鹽量和pH值自然降低。相關試驗結果表明:在同塊地連續種植10年燕麥后,土壤全鹽量下降0.2%左右,pH值下降1.5左右,由此可見,燕麥的推廣種植是實現鹽堿地生物修復的1條可行之路。
圍欄封育、機械沙障固沙和人工植被恢復措施是當前沙化草地恢復治理的主要手段,機械沙障固沙與人工植被恢復措施相結合是目前選取的主要方式,而人工植被恢復的效果關鍵在于植被的選擇。燕麥須根系發達,分蘗能力強,草層覆蓋度大,地上部分能夠有效截流,降低雨水對地表的侵蝕,同時緩解風沙侵襲;根系可減少地表徑流和地面蒸發,達到固水保土的目的。因而,燕麥在我國沙化草地治理中發揮著舉足輕重的作用。科爾沁沙地燕麥引種實驗研究,進一步證實了燕麥作為苜蓿倒茬輪作首選品種,能夠在沙化草地完成營養生長[18]。
我國南方丘陵紅壤區,由于特殊的地理環境以及強烈的人為干擾,土壤侵蝕嚴重。引種適宜在土壤貧瘠的紅壤區栽培的作物,是有效控制水土流失的關鍵。從吉林白城和河北張家口引進的白燕8號和壩莜6號,具有耐酸、耐旱、耐貧瘠的特性。2品種在江西丘陵紅壤區生育正常,籽實產量可達1860kg/hm2、1410kg/hm2,與原產地產量相近,但生育期為原產地的3倍左右[19]。
研究發現,高燕麥草是12種禾本科牧草中的強抗逆性牧草[20],秸稈收割留茬可顯著增強土壤表面的抗侵蝕性能,抬高起動風速,防止水土流失,是生態脆弱區防沙固土,恢復植被的環境友好型作物。
1.3 營養保健產品 早在150多年前,歐美一些發達國家就對燕麥的營養和保健功能進行了有效的利用,并開發了相關產品。近年來,隨著我國人民生活水平的提高,膳食結構也發生著巨大的變化,粗糧雜糧受到青睞。燕麥含有較高的蛋白質、脂肪和可溶性膳食纖維,在糧谷類中居首位。相較皮燕麥而言,裸燕麥因其產量高且較易脫殼,具有更高的食用價值。歐美國家常將其制成燕麥片、燕麥飲品、燕麥面包、餅干等。我國消費者對燕麥營養保健功效認知度逐步提高,燕麥食品消費量不斷增長。與此同時,燕麥產品種類、數量日益豐富,燕麥在醫藥產品、洗滌用品、造紙等非食品領域也發揮著越來越顯著的作用。
燕麥的蛋白質含量在11.35%~19.9%之間,多數在16%左右,蛋白質中氨基酸組成與人體所需基本一致,可有效促進人體發育。其中,有助于增進骨骼及智力發育的賴氨酸含量,是小麥的、稻米的2倍以上;防止貧血和毛發脫落的色氨酸含量,是小麥和稻米的1.7倍以上。燕麥所含優質植物脂肪中,不飽和脂肪酸含量較高,且亞油酸占整個脂肪酸的38%~52%[21]。亞油酸是世界公認的降血脂藥物的有效成分,具有降血壓、降甘油三酯的作用,同時可以軟化毛細血管,預防血管硬化,延緩人體衰老[22]。燕麥和燕麥食品中可溶性膳食纖維(燕麥麩皮為14%,燕麥片為7.7%)明顯高于其它谷物(小麥麩皮為3.3%,玉米片為7.2%)。在烘烤食品時,即使只加入10%~15%的燕麥纖維素,也能使產品具有良好的口感[21]。燕麥中可降低血清膽固醇的β-葡聚糖含量約是稻米、小麥的7倍。膳食纖維能夠改善腸道系統中有益細菌的繁殖條件,從而抑制腐生菌生長,維持維生素供應,達到保護肝臟的目的。膳食纖維還可以調節血脂、血糖,有通便的功能,能夠抑制結腸癌、糖尿病、靜脈炎和痔瘡等。此外,燕麥還含有大量維生素及礦物質,以及其它谷物所缺乏的,具有極好保健功能特性的皂甙。燕麥中富含可擴張末梢血管,改善血液循環,減輕更年期癥狀的維生素E,以及可促進傷口愈合的鋅,可間接預防骨質疏松的錳等。其中的含量位居谷物之首,具有增強免疫力、防癌、抗衰老等作用[23]。
較歐美而言,我國燕麥產品加工起步較晚,但發展勢頭強勁。北方偏向于粗加工,燕麥產品主要為燕麥片、燕麥米、燕麥粉和燕麥面制品;南方偏向于簡單精加工,產品主要為燕麥纖維、燕麥酒、燕麥飲料、燕麥保健品等。
我國燕麥產品的工業化程度較低,加工企業數量少且規模小,設備落后,技術不完善,導致燕麥產品附加值低。產品的科技含量低,進而限制了其市場競爭力。目前,我國仍然面臨著公共健康問題,肥胖、糖尿病、高血壓和心血管疾病的發病率不斷上升,人們迫切需要既能增加營養又可防治疾病的健康食品,而燕麥對這些疾病的預防和治療作用,將有力推動燕麥食品的消費。隨著燕麥在飲食與健康等領域的廣泛應用,中國對燕麥食品的需求量也將持續增加。中國燕麥產業亟需通過科技創新,提高燕麥品質,增強企業深加工水平,提升產業的核心競爭力。
2 燕麥種質資源研發
據中國海關進口數據顯示,我國2012—2015年,燕麥干草進口量呈逐年上升趨勢,分別為1.75萬t、4.28萬t、2.10萬t、15.15萬t,說明我國燕麥產量越來越不能滿足需求,應引進、選育1批高產、質優、適應性強的優良品種,以滿足日益增長的燕麥需求。
我國燕麥工作者對燕麥種質資源的探索由來已久,自建國至20世紀90年代中期,全國各單位利用地方品種,采用引進選育、系統育種、品種間雜交等方式,選育了38個新品種。1998年以來,在農業部“948”燕麥重大項目、國家公益性行業科研燕麥專項、國家燕麥蕎麥產業技術體系建設等項目的推動下,燕麥科研形成了第2次合作,組建了我國燕麥研究團隊,創建了我國燕麥高效育種技術體系,燕麥育種的研發實力大幅度提高。
1998—2014年,燕麥團隊選育的品種數為60個,占建國以來育成燕麥品種的60%以上。其中裸燕麥與皮燕麥品種數之比為4∶1,滿足了我國燕麥生產需要和消費需求。通過我國燕麥高效育種技術體系創建,育成了4種不同熟期、6種不同加工用途的燕麥新品種(表1)[24],基本滿足我國復雜種植生態環境及多元化品種加工方式對燕麥種質資源的需求。
上述燕麥新品種主要是根據其突出特性分類,同一燕麥品種可以有多種加工用途。這些燕麥品種的育成,滿足了我國燕麥生產對燕麥品種的需求,同時促進了我國燕麥栽培技術的創新和發展,解決了我國燕麥產量低,質量差,適應性不強的難題。選育的不同熟期的燕麥品種,可以適應不同惡劣環境,滿足我國由于幅員廣闊而形成的復雜種植環境對燕麥品種的需求。
3 小結
隨著國家農業可持續發展及西部大開發戰略的實施,燕麥草種植面積呈逐年上升趨勢,然而,燕麥產業的發展仍存在一些制約因素,例如我國進口燕麥全部來自澳大利亞,過分依賴單一國家,導致價格偏高;燕麥種植不具規模,新品種、新技術等推廣力度不夠等。我國燕麥草產業發展空間巨大,應在借鑒國外經驗的基礎上,積極爭取國家及相關部門在政策及資金上支持,逐步完善燕麥加工設備,改進加工技術,發展具有中國特色的燕麥一體化產業。
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(責編:王慧晴)