高粱屬(食蟲類:Sorghum Moench),為禾本目(Poales)禾本科(Poaceae)下的一屬植物。高粱屬植物原產阿富汗、婆羅洲、加那利群島、中國、庫克群島等地,引種栽培于亞拉巴馬州、巴西、加利福尼亞州、哥倫比亞等地,截至2023年10月15日數據統計,高粱屬有22個公認的物種,根據中國物種名錄數據顯示,該屬在中國有光高粱組(Sect. Parasorghum)和高粱組(sect. Sorghum)兩個屬下分組,光高粱組的屬下物種是光高粱(Sorghum nitidum),高粱組又可分為石茅亞組 (Subsect. Halepensia)和高粱亞組(Subsect.Sorghum)。高粱屬植物在中國南北均有栽培。
高粱屬植物是高大的一年生或多年生草本植物。具有抗旱、耐澇、耐高溫、耐瘠薄、耐鹽堿、抗病蟲害及抗倒伏等優良特性。稈多粗壯而直立。葉片寬線形、線形至線狀披針形。復總狀花序直立。無柄小穗兩性,有柄小穗雄性或中性。第一外膜質,第二外稃長圓形或橢圓狀披針形。
高粱屬的植物用途十分廣泛,主要被用于食用、飼用、工業原料、醫用等。如高粱(S. bicolor)是白酒釀造的主要原料;高粱米是高粱碾去皮層后的顆粒狀成品糧,在中國、朝鮮、印度及非洲等地皆為食糧作物,在摩洛哥、利比亞和突尼斯等北非國家,人們常把高粱做成古斯米和意大利面等食物。飼用高粱屬作物是畜牧業良好的飼草,主要有蘇丹草(S. sudanense (Piper) Stapf)、高丹草(S. bicolor × sudanense)和甜高粱(Sorghum bicolor cv. Dochna)等。在中醫藥領域,據中國藥用典籍記載,該屬高粱的種仁可入藥,具有健脾止瀉、化痰安神的功效。
栽培的高粱屬植物主要為高粱,俗稱蜀黍、紅梁、紅糧等,屬于C4植物,是最早馴化的禾谷類作物之一,種植面積和總產量位于小麥、玉米、水稻和大麥之后,為世界上第五大谷物。2017年數據顯示,全世界高粱種植面積基本穩定在4400-4500萬公頃,總產59834萬噸,單產1.330噸/公頃,高粱是中國最早栽培的禾谷類作物之一,種植面積居世界第10位。
高粱屬植物有相當一部分是入侵植物或具有入侵性的種類,代表性的有石茅(Sorghum halepense (L.) Pers.),石茅是危害大、繁殖快、難防治的世界十大惡性禾本科雜草之一。
高梁屬還有一保護物種為擬高粱(S. pro松屬quum (Kunth) Hitchc.),被中國《國家重點保護野生植物名錄》列為II級保護野生植物。
歷史
考古發現
自20世紀50年代以來,中原地區先后出土了一些重要的高粱文物。石玉學等研究人員通過研究考古挖出的炭化高粱文物,發現從周代就有高粱被栽培,而周朝距今已有5000多年的歷史,到漢朝時已經被廣泛種植,由此證明高粱是中國的古老作物。1955年在河北省石家莊市、遼寧省遼陽市都有炭化高粱籽粒出土;1953-1960年在廣州市發現了高粱;1957年在陜西省發現了使用高粱莖稈的痕跡。根據中國考古材料表明,中國的高粱栽培歷史最早,可追溯到新石器時代,主要分布在黃河流域,商周至漢朝已分布很廣,中國的遼寧省、河北省、陜西、江蘇省、廣東省、山西省等地都有較大范圍的栽培。甜高粱在非洲是一種具有五千多年栽培歷史的古老作物,于公元前4世紀1傳入印度,公元4世紀傳到中國,到公元5-8世紀經朝鮮半島傳到日本,據甲骨文記載和考古學上的發現,甜高粱有著悠久的栽培歷史。
古籍記載
在中國,高粱在先秦時期被稱為粱,兩漢時期又稱為粱秫?!?a href="/hebeideji/759669776114218436.html">國語·晉語》中有寫到“晉人懼,懷公奔高粱”。最早出現“高粱”這個詞語的是《黃帝內經》和《孟子》。古籍中不單只對高粱的名稱、品質有所描寫,連高粱的著名產區和特殊品種也有介紹。例如,東漢時期張衡曾在《七辨》中提到了高粱的產區“冀野之粱”;同時期的馬也在《七依》中提到了“玄山之粱”;漢朝的《禮記·月令》中有提到黃粱;戰國時期的《管子地員》中有寫到“其種青粱、黑莖黑秀”,青粱就是高粱的一個特殊品種。
分類
分類變動
高粱屬是由德國學者康拉德-莫恩奇(Conrad Moench)在1794年建立。1950年,加伯爾(Garber)根據形態學和細胞遺傳學證據,將高粱屬分為6亞屬:高梁亞屬(Sorghum)、擬高梁亞屬(Parasorghum)、有柄高梁亞屬(Stiposorghum)、多毛高梁亞屬(Chaetosorghum)、異高梁亞屬(Heterosorghum)和金粱草亞屬(Sorghastrum)。1958年塞拉里耶以及1986年克萊頓和倫瓦茲支持將金粱草亞屬獨立成為金粱草屬,認為高粱屬有5個亞屬:高粱亞屬,稈節光滑,葉枕顯著,漿片背面具柔毛,復總狀花序具有3級以上分枝;擬高粱亞屬,桿節(上部)具毛,圓錐花序2級分枝;有柄高粱亞屬,桿節(上部)具髯毛,圓錐花序2級分枝;多毛高粱亞屬,稈節光滑,葉枕顯著,漿片背面無毛,圓錐花序具有3級以上分枝;異高粱亞屬,稈節光滑,葉枕不明顯,漿片背面具柔毛,圓錐花序具有3級以上分枝。在2007年狄龍,以及在2010年努尼等基于核糖體脫氧核糖核酸中的內轉錄間隔區ITS(Internal transcribed spacer)、核基因和葉綠體基因序列,將高粱屬劃分為2個分支:高粱-多毛高粱-異高粱分支≈高粱亞屬+多毛高粱亞屬+異高粱亞屬,稈節無髯毛;2擬高粱-有柄高粱分支≈擬高粱亞屬+有柄高粱亞屬,稈節有髯毛。。根據中國物種名錄數據顯示,1997年《中國植物志》將高粱屬分為光高粱組(Sect. Parasorghum)和高粱組(sect. Sorghum),光高粱組的代表物種是光高粱 (Sorghum nitidum),高粱組又被分為石茅亞組 Subsect. Halepensia和高粱亞組 Subsect. Sorghum。2012年,劉青等基于低拷貝核基因序列的分子系統學研究,認為多毛高粱亞屬和異高粱亞屬處理為單獨一個分支較合適。
屬下分類
截至2023年10月15日數據統計,高粱屬有22個公認的物種,如下:
形態特征
高粱屬為高大的一年生或多年生草本。
莖、葉
具或不具根狀莖。稈多粗壯而直立。葉片寬線形、線形至線狀披針形。
花
復總狀花序直立,稀彎曲,開展或緊縮,由多數含1-5節的總狀花序組成;小穗孿生,一無柄,一有柄,總狀花序軸節間與小穗柄線形,其邊緣常具纖毛
果實和種子
無柄小穗兩性,有柄小穗雄性或中性,無柄小穗之第一穎革質,背部凸起或扁平,成熟時變硬而有光澤,具狹窄而內卷的邊緣,向頂端則漸內折;第二穎舟形,具脊;第一外稃膜質,第二外稃長圓形或橢圓狀披針形,全緣,無芒,或具2齒裂,裂齒間具1長或短的芒。
分布
高粱屬內除少數幾種為全世界引種栽培外, 絕大多數的種自然分布在熱帶到亞熱帶地區。高粱屬物種中有17個原產于澳大利亞,其中一些分布范圍延伸至非洲、亞洲、中美洲以及印度洋和太平洋的某些島嶼。根據中國物種名錄數據顯示,該屬在中國有11個物種兩種,其中擬高粱(S. pro松屬quum)和光高粱(S. nitidum)是本地種,高粱屬植物在中國南北均有栽培。
生長習性
高粱屬植物分布在全世界熱帶到溫帶地區,植株高大,莖葉繁茂,具有產量高、品質好、抗旱、耐澇、耐高溫、耐瘠薄、耐鹽堿、抗病蟲害及抗倒伏等優良特性。
繁殖
高粱屬是須芒草族內異性對小穗 (一無柄可育, 一有柄雄性或不育) 類群的典型代表,染色體倍性變異從二倍體到八倍體。高粱屬花兩性,在自然條件下自花授粉率為75%-95%,自花授粉率因穗型、株間距離、風向等因素而異。
栽培
高粱屬有許多一年生和多年生的種,體細胞染色體數不等,但都是以x=5為基數。其中栽培用的粒用高粱都屬于物種高粱,同時高粱也為高粱屬的模式種。
播種
高粱播種時,常用的方法為點播、條播,條播法最為常見。播種時使用專用播種機一次性完成開溝、播種、覆土等各項工作,覆土厚度控制在2-3cm,行間距控制在55cm左右,播種深度控制好3~5cm,保證深淺一致,過深會影響幼苗出土,過淺則會導致種子落干,影響正常出苗。遵循“肥地宜密,薄地宜稀”的原則控制播種密度,播后3-4天及時除草噴藥,噴藥后及時覆膜,達到保溫育苗的作用。
肥水管理
追肥方面,拔節期、孕穗期、灌漿期、抽穗期至灌漿期追施腐熟有機肥和尿素,每間隔兩周噴施1次磷酸二氫鉀,加快高粱成熟,其次,每次追肥應配合澆水,幼苗期占總需水量的11%左右,拔節期占51%,孕穗期占16%,灌漿期占21%,成熟期占6%,如干旱導致地面干裂,應及時澆水,如田間有積水,應及時排水,避免引發澇災。
病蟲害防治
常見蟲害有蚜蟲、蛞蝓等,防治蚜蟲時可將涂有機油的黃板懸掛在高粱田內,當害蟲數量較多時,可交替噴施樂果乳油、抗蚜威可濕性粉劑等進行防治;防治黏蟲時可在配置的糖醋液中加入適量的敵百蟲溶液,倒入盆中并放置于田間,可誘殺成蟲,或利用害蟲的趨光性特征,在高粱田內懸掛頻振式殺蟲燈、黑光燈來誘殺高粱黏蟲,害蟲數量較多時,可噴施敵百蟲可溶粉劑、氰戊菊酯乳油。
常見病害有紫斑病、苗枯病、炭疽病、黑穗病等,防治紫斑病需要在播種前深翻晾曬土壤以殺滅殘留病菌,同時需要及時追肥,并增施腐熟有機肥和磷鉀肥,少施氮肥,此外還應及早將植株下部葉片摘掉達到提前預防的目的,發病后可噴施甲基硫菌靈可濕性粉劑、代森鋅可濕性粉劑等進行防治;苗枯病防治時可采用播種前用種衣劑與新高脂膜拌種相結合的防治方法,同時播種時需要控制好密度等;炭疽病可通過選用高抗病性高粱品種、播種前用多菌靈可濕性粉劑拌種等進行防治;黑穗病防治方法為播種前用萎銹靈乳油兌水拌高粱種子、適當晚播等。
用途
食用
高粱屬中主要用于食用的物種為高粱,高粱是白酒釀造的主要原料。高粱米是高粱碾去皮層后的顆粒狀成品糧,在中國、朝鮮、印度及非洲等地皆為食糧作物,在中國北方部分地區的吃高粱米。高粱食品有很多如面制食品有皎子、刀削面、窩窩頭和鍋烙等;公制食品有米粥和米飯;膨化食品有爆米花和膨化酥等。在摩洛哥、利比亞和突尼斯等北非國家,人們常把高粱做成古斯米和意大利面等食物。
飼用
飼用高粱屬作物,是畜牧業一種良好的飼草,既可做牧草放牧,又可割做青飼、青貯飼料或調制干草。研究表明,大多數飼用高粱屬作物具有產量高、品質好、抗逆性強、適應性廣等特點。其中,蘇丹草分蘗能力強、再生性好、營養價值高、適口性好;高丹草莖稈細,莖葉柔軟,再生性好;飼用甜高粱產量高,抗性好,且具有較高的糖類,應用廣泛。
醫學藥用
在中醫藥領域,據中國藥用典籍記載,高粱屬物種高粱(Sorghum bicolor (L.) Moench)的種仁具有健脾止瀉、化痰安神的功效,主治脾虛泄瀉,霍亂,消化不良,痰濕咳嗽,失眠多夢;擬高粱藥用名稱高粱七,以根狀莖入藥,具有清肺止咳,健脾利濕,活血止血的功效,主治癆傷咳嗽,吐血,腹瀉,消化不良,跌打腫痛。
能源與加工
甜高粱莖稈中的糖經生物發酵轉化成乙醇,乙醇單獨或與汽油混合,成為汽車燃料,甜高粱又稱“高能作物”,甜高粱莖稈還可制糖、果葡糖漿。高粱殼可提取生物色素,莖稈還可制作板材、造紙,髓加工成食用纖維,高粱蠟粉加工成蠟質,耐高溫,可用于航空器。
保護
在中國,擬高粱由于多為野外生存,人為的直接采挖或砍伐導致其數量減少。野外調查發現擬高粱居群數目較少,在中國樂昌發現2個居群,每個居群個體數目小于50。1999年高粱屬擬高粱被中國《國家重點保護野生植物名錄(第一批)》收錄,列為II級保護野生植物。2013年《中國生物多樣性紅色名錄(高等植物卷)》將高粱屬擬高粱列為瀕危物種。2021年中國《國家重點保護野生植物名錄》再次將高粱屬擬高粱列為II級保護野生植物。1978年,中國福建農學院牧草組的專家在閩中三明市沙溪河發現該擬高粱后,經過9年的引種馴化,于1987年培育出了"明福一號"擬高粱。1990年,從中國福建農學院引進1千克擬高粱種子在光山縣水牛場試播。1991年春,通過育苗移栽擴大養殖面積。1992年開始進行擬高粱南草北繁技術研究,突破了人工繁殖技術和宿根越冬技術,進一步使擬高粱在北方地區人工繁育大面積鋪展。
此外,高粱屬的柳葉高粱(Sorghum virgatum)和羽狀高粱(Sorghum plumosum)等7個物種均被《世界自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄》(IUCN)收錄并被評估為無危(LC)物種。
危害
高粱屬植物有相當一部分是入侵植物或具有入侵性的種類,代表性的有石茅和雜高粱(Sorghum almum)。石茅,又稱假高粱,是危害大、繁殖快、難防治的世界十大惡性禾本科雜草之一,和黑高粱(Sorghum almum)均為是中國進境植物檢疫性有害生物。黑高粱的種子多混雜在商品糧或其他作物種子中隨調運傳播,也可隨水流、工具等攜帶傳播,黑高粱是宿根多年生雜草,根狀莖發達,以種子和地下根莖進行繁殖,具有很強的競爭力,是一種危害很大且難以防治的雜草。黑高粱與假高粱的生長習性基本相同,?;旌习l生,對農作物造成嚴重危害。美國大部分地區將假高粱和雜高粱同視為有害雜草??赏ㄟ^重視和加強進境植物檢疫工作,加強技術研發、提高實驗室檢測能力,規范檢疫處理等方法進行防治。
生態作用
有學者研究了高粱屬牧草對土壤重金屬鎘的響應及富集效應,發現高粱屬牧草對土壤中的鎘元素均有不同程度的富集效應,且高粱屬牧草根系中鎘元素的富集量最高,為進一步研究高粱屬植物在生態修復中的作用奠定了基礎。甜高粱在各個時期耐鹽堿性都比較高,可以顯著改善鹽堿土土壤環境。蘇丹草具有耐鹽堿性、抗旱性較強等優點,適用于改良鹽堿土。
代表物種
根據中國物種名錄數據顯示,該屬在中國有光高粱組(Sect. Parasorghum)和高粱(sect. Sorghum)兩個屬下分組,其中光高粱組下的物種僅有光高粱。物種高粱不僅是高粱屬中栽培用的粒用高粱,是作為食用的主要物種,還具有多種經濟用途;此外,高粱還是高粱屬植物的模式種。
光高粱
光高粱(Sorghum nitidum (Vahl) Pers.)為多年生草本,須根較細而堅韌,稈直立,基部具芽鱗,葉鞘緊密抱莖,葉舌較硬,復總狀花序松散,長圓形,無柄小穗卵狀披針形,穎革質,成熟后變黑褐色,穎果長卵形,棕褐色,成熟時不裸露于穎之外。花果期夏秋季。
光高粱分布于中國、印度、斯里蘭卡、中南半島、日本、菲律賓及大洋洲等地,在中國產于山東省、江蘇省等十二省,生于海拔300-1400米的向陽山坡草叢中,海拔300-1400米。全株可作牧草,種子含淀粉可食。
高粱
高粱為一年生草本,相關變種、栽培型較多,如球果高粱(Sorghum bicolor var. subglobosus)、 甜高粱(Sorghum bicolor cv. Dochna)等。
相關產業
栽培的高粱屬植物主要為高粱,俗稱蜀黍、紅梁、紅糧等,屬于C4植物,是最早馴化的禾谷類作物之一,種植面積和總產量位于小麥、玉米、水稻和大麥之后,為世界上第五大谷物,主要用作釀酒、食物、飼料和燃料。2017年,全世界高粱種植面積基本穩定在4400-4500萬公頃,總產59834萬噸,單產1.330噸/公頃。高粱是中國最早栽培的禾谷類作物之一,在2017年種植面積居世界第10位,占世界高粱種植總面積1.6%,總產量不到300萬噸,平均單產達4.69噸/公頃。中國進口高粱數量巨大,2015年高粱進口量達1069.97萬噸,2021年全年進口高粱942萬噸,主要來源于美國(占70%左右)、阿根廷和澳大利亞。高粱是我國釀酒的主要原料,單糧型固態大曲白酒生產均使用單一高粱作原料,包括濃香型、醬香型、清香型、鳳香型、兼香型、芝麻香型等等,多糧型固態大曲白酒生產通常使用高粱是主要原料。
相關文化
1985年,抗戰勝利40周年,莫言寫了小說《紅高粱家族》,“謹以此書召喚那些游蕩在我的故鄉無邊無際的通紅的高粱地里的英魂和冤魂“。之后隨著張藝謀執導的電影《紅高粱》上映的爆火,中國高密出現了許多與”紅高粱“有關的主題地點,如紅高粱小鎮、紅高粱影視城、紅高粱文化大院、紅高粱酒莊、紅高粱抗戰館等。
參考資料 >
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Sorghum bicolor 'Dochna'.植物智.2023-11-08
Sorghum bicolor var. subglobosus.植物智.2023-11-08