李順國，劉猛，劉斐，鄒劍秋，陸曉春，刁現(xiàn)民

中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與未來展望

1河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所/河北省雜糧研究實驗室，石家莊 050035；2遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，沈陽 110161；3中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京 100081

高粱是全球第五大糧食作物，也是中國重要的雜糧作物。國家啟動產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系10年來，鑒定和創(chuàng)制出277份矮稈、抗病、高支鏈淀粉、低單寧的育種材料；利用突變體、自然群體全基因組關(guān)聯(lián)分析克隆了高粱重要性狀的控制基因；育成了71個矮稈耐密、適宜機械化作業(yè)的釀造專用高粱新品種，創(chuàng)新集成適合不同區(qū)域高粱輕簡栽培技術(shù)，全國高粱種植面積增長26.8%，總產(chǎn)增長93.5%，單產(chǎn)提高52.7%，實現(xiàn)了高粱生產(chǎn)方式全面機械化的重大變革。在高端白酒轉(zhuǎn)型升級的拉動下，以茅臺、五糧液、汾酒等知名酒企為核心，形成了以“品牌+品種+產(chǎn)地+農(nóng)戶”高粱特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式并取得了顯著的增收效果。產(chǎn)業(yè)發(fā)展助推品種權(quán)保護(hù)與轉(zhuǎn)讓，面向產(chǎn)業(yè)與企業(yè)需求的聯(lián)合育種與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)帶動高粱種業(yè)起步發(fā)展。在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和健康中國戰(zhàn)略新的時代背景下，高粱的抗旱、耐澇、耐鹽堿、糧飼兼用、高光效等特性給中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展帶來了新的機遇；同時中國高粱種業(yè)和產(chǎn)業(yè)也面臨著多用途開發(fā)不足、品種權(quán)保護(hù)力度不夠、原始性創(chuàng)新能力有待加強、產(chǎn)業(yè)政策支撐不足等諸多挑戰(zhàn)。未來中國高粱新品種選育和種業(yè)由釀造為主向多用途轉(zhuǎn)變，針對企業(yè)釀造工藝需求對不同適宜地理環(huán)境開展定向育種將成為趨勢，鹽堿地、休耕區(qū)、鐮刀彎地區(qū)高粱種植呈現(xiàn)恢復(fù)性增長。建立適合中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化種業(yè)創(chuàng)新體系、推廣體系和產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建科研院所、種子企業(yè)、推廣部門和產(chǎn)后加工企業(yè)融合發(fā)展的種業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈運行機制是未來中國高粱種業(yè)發(fā)展目標(biāo)。中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)未來的重點任務(wù)是創(chuàng)制抗除草劑、高淀粉、低單寧、抗蚜等目標(biāo)性狀的關(guān)鍵育種材料；開展基因編輯、標(biāo)記輔助選擇、全基因組選擇、高效遺傳轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵技術(shù)研究，構(gòu)建現(xiàn)代高效育種平臺；優(yōu)質(zhì)專用釀造、飼料、飼草、能源、帚用等多用途高粱新品種選育；登記品種DNA指紋鑒別和關(guān)鍵表型性狀數(shù)據(jù)庫構(gòu)建；根據(jù)高粱產(chǎn)區(qū)生態(tài)特點、資源稟賦，布局優(yōu)化產(chǎn)業(yè)基地和制種基地。

高粱；產(chǎn)業(yè)；種業(yè)；發(fā)展現(xiàn)狀；展望

高粱（）起源于非洲，是世界上最古老的禾谷類作物之一[1-2]，在中國也有著悠久的栽培歷史，并與谷子、黍稷、大豆構(gòu)建了中國農(nóng)耕文化的旱作生態(tài)農(nóng)業(yè)體系[3-4]。高粱是全球第五大糧食作物，也是中國北方的重要糧食作物。隨著20世紀(jì)60年代以來全球范圍綠色革命帶來的小麥、玉米、水稻等主糧全面高產(chǎn)[5]以及20世紀(jì)80年代中國改革開放后，伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長和人民生活水平的提高，高粱的主要用途逐步從食用轉(zhuǎn)變?yōu)獒勗煸希瑢?dǎo)致中國高粱種植面積逐步下降[6]，成為重要的雜糧作物。高粱具有較強的抗旱、耐澇、耐鹽堿、耐貧瘠、耐高溫等抗逆特性，屬于C4作物，光合效率高，生物產(chǎn)量高，可在干旱、鹽堿和瘠薄的邊際土地上種植，被認(rèn)為是最具開發(fā)潛力的糧飼作物和能源植物[7-8]。同時，高粱的用途廣泛，可食用、飼用、釀造用、生物能源用、化工材料用等。近年來，隨著市場競爭的日趨激烈，中國酒業(yè)向原產(chǎn)地、高端市場和名牌集中，質(zhì)量要求也正朝著釀酒生態(tài)環(huán)境保護(hù)、白酒生產(chǎn)過程和白酒原料及原料生產(chǎn)過程質(zhì)量控制三者結(jié)合的方向發(fā)展[6]，茅臺、五糧液、汾酒、老窖等一些名酒企業(yè)開始重視釀造品種選擇和生產(chǎn)基地建設(shè)[9]，以品種為核心的訂單生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；a(chǎn)成為高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的顯著特征。同時，高粱產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動了高粱種業(yè)的發(fā)展，并在主產(chǎn)區(qū)的脫貧攻堅、鄉(xiāng)村振興中發(fā)揮了重要作用。本文旨在回顧中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、問題與挑戰(zhàn)，分析國內(nèi)外高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)的發(fā)展趨勢，最后提出未來中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展思路和目標(biāo)任務(wù)，為科研、產(chǎn)業(yè)和政府有關(guān)部門提供借鑒參考。

1 中國高粱產(chǎn)業(yè)與種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 中國高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1.1 種植面積和總產(chǎn)逐步穩(wěn)定并有回升趨勢 中國改革開放40年來，中國高粱生產(chǎn)面積總體呈現(xiàn)降低趨勢（圖1）。1979—2009年，中國高粱種植面積由317.3萬hm2減少至48.8萬hm2，減少84.6%；總產(chǎn)由762.5萬t減少到150.3萬t，減少80.3%；單產(chǎn)由2 403.4 kg·hm-2提高到3 080.1 kg·hm-2，提高28.2%。2009—2018年，中國高粱種植面積由48.8萬hm2增至61.9萬hm2，增長26.8%；總產(chǎn)由150.3萬t增至290.9萬t，增長93.5%；單產(chǎn)由3 080.1 kg·hm-2提高到4 702.1 kg·hm-2，提高52.7%。目前，中國高粱主要有東北、華北、西南三大主產(chǎn)區(qū)，其中，東北（遼寧省、吉林省和黑龍江?。?、華北（山西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)和河南省）主要是粳高粱生產(chǎn)區(qū)，種植面積41.6萬hm2；西南主產(chǎn)區(qū)（四川省、貴州省和重慶市）主要是糯高粱產(chǎn)區(qū)，近年來，在茅臺、五糧液、瀘州老窖、郎酒等知名酒企的拉動下，迅猛發(fā)展，種植面積從8.7萬hm2（1978年）增至21.0萬hm2（2018年），占全國種植面積比重從2.5%發(fā)展到29.6%。中國高粱三大主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)集中度進(jìn)一步增加，種植面積從占全國58.3%到增至目前的88.2%（表1）。

1.1.2 新品種更新速度加快 近10年來，國家谷子高粱產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系育成的高粱品種由于矮稈、淀粉含量高、高產(chǎn)、適合機械化收獲，品種更新速度加快，生產(chǎn)上傳統(tǒng)品種正在被新育優(yōu)質(zhì)品種所取代。2018年中國高粱良種統(tǒng)計面積共62.9萬hm2，涉及198個品種，推廣0.3萬hm2以上的品種有55個，推廣面積55.4萬hm2，占良種總面積的88.1%；推廣0.7萬hm2以上的品種20個，推廣面積約28.7萬hm2，占良種總面積的45.6%；推廣1.3萬hm2以上的品種9個，推廣面積21.4萬hm2，占良種總面積的34%（表2）?？傊吡挥善贩N占總推廣品種91.4%，新育成品種占54%。由于酒企的固定需求，為其定向選育的瀘州紅1號、國窖紅1號、金糯粱1號以及晉雜22年推廣面積均在1萬hm2以上。茅臺專用品種紅纓子是目前中國推廣面積最大的品種，由仁懷市豐源有機高粱育種中心利用仁懷地方品種小紅纓子作母本，與地方特矮稈品種作父本選育而成[9]，具有支鏈淀粉含量高、單寧含量適中、種皮厚、耐蒸煮、耐翻糙、出酒率高等特點，但該品種稈高、不抗蚜蟲，不適合機械化收獲等，還需要進(jìn)一步的品種改良。

圖1 1978—2018年中國高粱面積、總產(chǎn)、單產(chǎn)趨勢變化

表1 中國高粱三大主產(chǎn)區(qū)種植面積變化

數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局 Data source: National Bureau of Statistics

表2 2018年高粱品種推廣情況

數(shù)據(jù)來源：全國農(nóng)技推廣中心

Data source: National Agricultural Technology Promotion Center

1.1.3 高粱機械化輕簡栽培取得突破性進(jìn)展 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系啟動以來，針對高粱生產(chǎn)機械化程度低、勞動成本高等問題，確定了“適宜機械化高粱品種選育及配套技術(shù)”為體系重點任務(wù)之一。經(jīng)過十年聯(lián)合攻關(guān)，以矮稈適合機械化收獲品種培育突破為核心，篩選、研發(fā)了適合高粱種植的精量播種機、覆膜播種機、聯(lián)合收割機，集成了“矮稈品種降株高、寬行縮距促通透、單粒點播免間苗、機械收獲免人工”高粱機械化輕簡生產(chǎn)技術(shù)，每公頃節(jié)約人工60—90個，每公頃節(jié)本增效3 000元以上，促進(jìn)了高粱生產(chǎn)從傳統(tǒng)向現(xiàn)代化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，使高粱生產(chǎn)方式發(fā)生重大變革，為規(guī)?；?、集約化生產(chǎn)提供了強有力的技術(shù)保障，已成為引領(lǐng)高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

1.1.4 高粱進(jìn)口呈先增多后減少趨勢 20世紀(jì)70—80年代，中國高粱年進(jìn)口約50萬t，其他年份中國高粱進(jìn)口并未形成規(guī)模，進(jìn)口量不足9萬t。在進(jìn)口配額政策和國內(nèi)外糧價倒掛等因素下[10]，高粱作為玉米的替代品大舉進(jìn)口國內(nèi)，2013年高粱進(jìn)口量驟增到119.8萬t，并且之后連續(xù)幾年高粱進(jìn)口量快速增長，美國成為中國高粱進(jìn)口主要來源地，中國從美國進(jìn)口的高粱占中國高粱進(jìn)口總量的80%以上。到2015年中國高粱進(jìn)口量1 070萬t，高粱進(jìn)口量占全球貿(mào)易總量的三分之二以上，中國經(jīng)歷了從一個小型的高粱進(jìn)口國一躍成為全球最大的高粱進(jìn)口國。2016年5月，中國取消玉米臨儲收購政策，實施玉米收儲“市場化收購”和“補貼”的新機制，國內(nèi)玉米價格下跌且供應(yīng)充足，提升了玉米價格的競爭力，總體上抑制了國內(nèi)玉米及替代飼用谷物的進(jìn)口需求，高粱進(jìn)口趨緩[11]，到2019年中國高粱的進(jìn)口量為79.47萬t（圖2）。

1.1.5 高粱特色產(chǎn)業(yè)促進(jìn)農(nóng)民增收能力持續(xù)增強 中國高粱生產(chǎn)按照用途釀造高粱占總產(chǎn)量的80%，飼料占10%，糧食占5%，其他用途占5%[12]。近10年來，中國白酒行業(yè)經(jīng)歷了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。2018年中國白酒總產(chǎn)約791萬t，產(chǎn)值約1.3萬億元，中國白酒行業(yè)市場集中度CR4由14.39%（2008年）提高到27.86%（2018年）[13]。在白酒市場的拉動下，中國形成一批以“品種+品牌+產(chǎn)地+農(nóng)戶”高粱特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式并取得了顯著的增收效果。例如，四川省瀘州依托瀘州老窖酒業(yè)公司，以瀘糯8號、瀘糯12號、國窖紅1號等品種為主，打造釀造高粱產(chǎn)業(yè)化基地，常規(guī)糯高粱收購價穩(wěn)定為5.60—6.00 元/kg，平均每公頃產(chǎn)值比玉米高12 000—15 000元，對促進(jìn)農(nóng)民增收的效果十分顯著[14]。赤峰巴林左旗立足于豐富的帚用高粱資源優(yōu)勢著力打造“中國笤帚之都”，建設(shè)全國最大的帚用高粱種植基地、深加工基地和交易集散地[15]。以龍帚2號、赤笤102等新品種為主，培育巴林左旗帚用高粱特色產(chǎn)業(yè)。目前，通過帚用高粱發(fā)展種植專業(yè)村60多個，種植戶4.5萬戶，使帚用高粱種植面積約2.3萬hm2，每公頃產(chǎn)值達(dá)到30 000元，笤帚苗加工廠達(dá)到77家，笤帚加工轉(zhuǎn)化能力為8 000萬把，人均增收可達(dá)4 800元，全產(chǎn)業(yè)鏈參與人數(shù)約8萬人。

數(shù)據(jù)來源：中國海關(guān) Data source: China Customs

1.2 中國高粱種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.2.1 種質(zhì)資源保護(hù)、挖掘鑒定取得新進(jìn)展 高粱在中國有悠久的栽培歷史并積累了豐富的資源，中國保存高粱種質(zhì)資源22 797份，保存量居世界第四位。2016年以來入庫高粱資源598份。引進(jìn)國外高粱資源38份，搜集整理國內(nèi)高粱資源510份，鑒定出高粱矮稈、抗病、高支鏈淀粉、低單寧、耐鹽、耐低氮材料272份。創(chuàng)制出高粱矮稈材料2份，飼用材料3份。這些材料引進(jìn)、鑒定與創(chuàng)新，為培育高粱矮稈、優(yōu)質(zhì)、專用新品種奠定了基礎(chǔ)。

1.2.2 高粱分子遺傳研究取得顯著進(jìn)步 近10年來，中國在高粱功能基因定位、克隆與分析方面取得了階段性進(jìn)展。利用突變體、自然群體全基因組關(guān)聯(lián)分析以及定位群體克隆了一些高粱重要性狀的控制基因?？寺×丝刂聘吡磺o稈持汁性基因NAC轉(zhuǎn)錄因子，揭示了該基因在甜高粱的起源和馴化中的關(guān)鍵作用[16]；采用同源克隆方法結(jié)合RACE技術(shù)克隆了甜高粱[17]；克隆了甜高粱可溶性酸性轉(zhuǎn)化酶基因，鑒定了該基因4種等位變異，并發(fā)展相應(yīng)分子標(biāo)記輔助甜高粱選育[18-19]；鑒定了多個芽苗期耐鹽、生物量及控制糖錘度、單寧含量等重要農(nóng)藝性狀的QTL位點[20-22]；利用突變體克隆了影響細(xì)胞壁纖維素合成的COBRA-like protein基因[23]；通過代謝組學(xué)、合成生物學(xué)等手段揭示了高粱基因位點差異調(diào)控花青素和原花青素合成的分子機制，解析了高粱防鳥機制[24]。在產(chǎn)量相關(guān)性狀方面，精細(xì)定位了控制高粱粒重的重要位點[25]，利用高通量重測序技術(shù)解析了粒用高粱和甜高粱的基因組結(jié)構(gòu)差異[26]。完成了高粱A1型細(xì)胞質(zhì)雄性不育系與保持系線粒體基因組比較[27]。中國科研人員整合了國內(nèi)外48個高粱品種的全基因組重測序數(shù)據(jù)，建立了首個高粱全基因組結(jié)構(gòu)變異數(shù)據(jù)庫[28]，為數(shù)據(jù)資源的高效整合及利用提供了平臺，為高粱功能基因遺傳機制解析與分子育種奠定了基礎(chǔ)。

1.2.3 高粱新品種選育取得突破性進(jìn)展 針對市場和產(chǎn)業(yè)需求，在矮稈、早熟、飼用、粒用等高粱新品種選育方面取得突破，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了品種支撐。以高粱矮稈適合機械化收獲為主攻目標(biāo)，育成了71個矮稈耐密、適宜機械化作業(yè)的釀酒專用高粱新品種，實現(xiàn)了高粱生產(chǎn)方式全面機械化的重大變革。新育成的品種實現(xiàn)了三矮基因（）聚合，株高降低取得突破，新雜交種的株高均在1.5 m以下，比以前推廣品種矮50 cm左右，而且主莖與分蘗高度及成熟期一致，適宜機械化收獲。發(fā)掘利用特早熟基因，育成龍雜18、龍雜19等，生育期縮短10 d左右，使高粱種植向北推進(jìn)1個緯度，到了北緯50°，為黑龍江省第三、四積溫帶大豆產(chǎn)區(qū)調(diào)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)方式、避連作提供了新的路徑[29]。育成的吉雜127、晉雜22等粳性釀造高粱品種平均淀粉含量達(dá)到75%以上，比推廣品種提高近4個百分點。糯性釀造高粱品種平均淀粉含量接近74%，最高的遼粘3號達(dá)到78%，比推廣品種提高6個百分點。育成籽粒飼料高粱新品種遼雜42、遼夏粱1號，單寧含量均低于0.3%。以上品種不僅培育了一批種子企業(yè)，而且加工企業(yè)對育成的優(yōu)質(zhì)、專用的高粱品種實行優(yōu)質(zhì)優(yōu)價收購，有效地促進(jìn)了農(nóng)民增收、企業(yè)增效。

1.2.4 品種權(quán)保護(hù)與品種登記走上正軌 2004年實施高粱品種權(quán)保護(hù)以來，共有111個高粱申請品種權(quán)保護(hù)，其中，2016年以來高粱申請44個，占申請總數(shù)39.6%。2017年實施非審定作物品種登記以來，高粱登記品種405個（表3）。其中，內(nèi)蒙古自治區(qū)登記100個品種，占24.7%；吉林省登記90個品種，占22.2%；遼寧省登記73個品種，占18.0%；山西省登記43個品種，占10.6%；黑龍江省登記42個品種，占10.4%。這五個省區(qū)合計登記品種348個，占85.9%。從登記單位看，科研單位登記208個品種、公司登記197個品種。申請類型中已銷售品種271個，占66.9%；已審定品種99個，新選育品種35個。從選育方式看，自主選育品種386個，占95.3%；合作選育品種11個，國外引進(jìn)品種6個（美國4個、法國1個和澳大利亞1個），其他品種2個。從品種類型看，雜交種372個，占91.9%，常規(guī)種33個，占8.1%。從品種用途看，釀造用品種258個，占63.7%；其次是糧用品種68個，占16.8%；其他19.5%，包括糧釀兼用、能源用、飼料用、帚用、青飼用和青貯用等。

1.2.5 品種權(quán)轉(zhuǎn)讓促進(jìn)了種業(yè)發(fā)展 十年來，全國共有27個高粱品種經(jīng)營權(quán)成功轉(zhuǎn)讓給相關(guān)企業(yè)，獲得轉(zhuǎn)讓費1 671萬元（表4）；瀘州紅1號、龍雜19等部分品種與企業(yè)合作實行按銷售提成的品種開發(fā)模式；龍雜17、龍雜18和瀘糯12均獲得200萬元的品種權(quán)轉(zhuǎn)讓費，創(chuàng)雜糧作物品種權(quán)轉(zhuǎn)讓經(jīng)費的新高。瀘糯12號由四川省人民政府購買，無償提供種子企業(yè)使用，形成了“政府購買+企業(yè)繁育+項目推廣”產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，目標(biāo)是打造四川釀造高粱生產(chǎn)基地。此外，四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所定向為郎酒、瀘州老窖培育了國窖紅1號、郎糯紅19號，實行了訂單生產(chǎn)，并進(jìn)行了大面積示范推廣，形成了“品種+產(chǎn)地+酒企+農(nóng)戶”產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。在成果轉(zhuǎn)化政策的鼓勵和支持下，衍生出了一批以高粱生產(chǎn)經(jīng)營為主業(yè)的種業(yè)公司，如黑龍江宏糧種業(yè)有限公司、農(nóng)安縣億家農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司都是在獲得了高粱新品種授權(quán)后注冊成立的專門經(jīng)營高粱種子的種業(yè)公司并取得了較好業(yè)績。通過科研、市場、企業(yè)、產(chǎn)地等不斷融合發(fā)展，高粱品種的轉(zhuǎn)化發(fā)展取得突破，形成了高粱種業(yè)獨具特色的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，為種業(yè)的發(fā)展探索了新途徑，也為其他種業(yè)的發(fā)展提供借鑒。

表3 2016年以來高粱品種登記情況

數(shù)據(jù)來源：中國種業(yè)大數(shù)據(jù)平臺

Data source: China seed industry big data platform

表4 高粱品種經(jīng)營權(quán)轉(zhuǎn)讓情況

數(shù)據(jù)來源：國家谷子高粱產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計 Data source: Statistics of national millet and sorghum industrial technology system

1.3 中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)

1.3.1 中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展機遇分析 “國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年計劃”是中國實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、健康中國戰(zhàn)略的關(guān)鍵時期，質(zhì)量農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、文化農(nóng)業(yè)、功能農(nóng)業(yè)是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展方向。近年來，釀造高粱、帚用高粱特色產(chǎn)業(yè)已成為主產(chǎn)區(qū)脫貧致富、鄉(xiāng)村振興的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)；為滿足鄉(xiāng)村振興對特色產(chǎn)業(yè)的需求，主產(chǎn)區(qū)地方政府紛紛立足本區(qū)域資源稟賦、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)制定本區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，出臺利好政策扶持培育特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。高粱抗旱、耐澇、耐鹽堿、生物產(chǎn)量高，中國是鹽堿地大國，現(xiàn)有鹽堿地面積約為0.346億hm2[30]，在3%—5%的鹽堿地粒用高粱達(dá)6 t?hm-2，甜高粱生物量達(dá)到75 t?hm-2，鹽堿地發(fā)展高粱比較優(yōu)勢明顯，發(fā)展?jié)摿薮?。高粱在中國種植歷史悠久[31]，衍生出了燦爛的高粱文化和與之相關(guān)的酒文化，以高粱文化為特色的美麗鄉(xiāng)村建設(shè)已在主產(chǎn)區(qū)嶄露頭腳，未來以紅高粱文化、酒文化為主題的農(nóng)村休閑旅游將成為三產(chǎn)融合發(fā)展的新亮點。高粱功能保健價值突出，高粱籽粒中富含多酚，特別是濃縮單寧，是減輕肥胖的天然抗氧化劑；高粱是功能食品的潛在來源，如抗氧化劑、酚類物質(zhì)和降低膽固醇的蠟，可在保健食品業(yè)中發(fā)揮突出作用[7]?？傊?，“國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年計劃”及未來幾年期間，中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)處于重要的戰(zhàn)略機遇期，將在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和健康中國戰(zhàn)略中發(fā)揮獨特的作用。

1.3.2 中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)面臨的挑戰(zhàn)分析 新時期，中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)也面臨著多重挑戰(zhàn)。一是高粱多用途開發(fā)利用不足限制了產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展。理論上高粱用途廣泛，而且中國也培育出了用于飼料、能源、青貯等用途的高粱品種，但是目前中國高粱主要用于釀造，籽粒飼用和青貯飼用遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有開發(fā)出來，行業(yè)與科技沒有充分融合，限制了中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)的發(fā)展。二是高粱品種權(quán)益保護(hù)有待提高。高粱實施登記品種以來，全國登記品種405個，而品種權(quán)授權(quán)只有20個，特別是常規(guī)高粱品種侵權(quán)比較嚴(yán)重，育種人品種權(quán)得不到有效保護(hù)，挫傷了育種積極性。三是原始創(chuàng)新不足限制突破性品種培育。高粱在種質(zhì)表型精準(zhǔn)鑒定、功能基因調(diào)控途徑解析、遺傳轉(zhuǎn)化、基因編輯育種等基礎(chǔ)研究方面較發(fā)達(dá)國家有較大差距；并且高粱基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究和生產(chǎn)脫節(jié)，特別在新品種選育方面缺乏原始創(chuàng)新的支撐，限制了突破性品種培育。四是產(chǎn)業(yè)政策支撐不足導(dǎo)致國際競爭力不足。高粱在中國屬于小雜糧作物，長期以來得不到有效重視，產(chǎn)業(yè)政策碎片化，補貼政策體系不健全。美國高粱去除生產(chǎn)性經(jīng)營成本和管理費用等總成本，高粱生產(chǎn)明顯是收不抵支處于虧本狀態(tài)，2011—2015年平均虧本215.17美元/hm2，由于美國農(nóng)業(yè)補貼政策體系健全，在實施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)補貼、農(nóng)業(yè)金融補貼等各種補貼政策后，美國高粱就凸顯出其價格優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢[32]。中國高粱機械化水平較美國有一定差距，加之農(nóng)業(yè)補貼政策不完善，導(dǎo)致中國高粱國際競爭力不足。如果美國、澳大利亞等國針對中國釀造市場選育高粱品種并大面積種植，將會對中國高粱產(chǎn)業(yè)造成像大豆產(chǎn)業(yè)一樣的沖擊。

2 高粱種業(yè)發(fā)展趨勢

2.1 國際高粱生產(chǎn)與種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與形勢分析

中國高粱主要用于釀制白酒，2019年種植面積75萬hm2，居世界第12位，在主產(chǎn)國中單產(chǎn)最高，為4.8 t·hm-2，總產(chǎn)360萬t，居世界第7位（https://www.usda. gov/）。發(fā)達(dá)國家美國、澳大利亞主要培育不含單寧的粒用飼料品種，規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先；非洲、印度以食用和飼用為主，科研能力和產(chǎn)量水平較低。高粱種子可分為飼草高粱種子，粒用高粱種子和甜高粱種子，但以粒用高粱種子生產(chǎn)為主。非洲雖然占據(jù)世界高粱播種面積的58%，但其主要使用常規(guī)種。國際上的高粱種子公司主要進(jìn)行雜交高粱種子生產(chǎn)。全球高粱種子公司主要包括埃德瓦塔（Advanta Seeds）、孟山都（Monsanto）、杜邦先鋒（Dupont Pioneer）、紐希得（NuSeed）、理查德森（Richardson）、科滿田（Chromatin）、阿爾塔（Alta）等，但市場集中度不高，排在前三位的埃德瓦塔、孟山都和杜邦先鋒占全球種子產(chǎn)量的16.82%。隨著高粱需求量的增加，未來高粱種子的生產(chǎn)量仍將繼續(xù)增加，預(yù)計到2024年，高粱種子的銷量將從430.01 t（2017年）增加到528.36 t（https://www.sohu.com/a/258364954_763925）。國外種子生產(chǎn)加工過程十分規(guī)范、自動化程度很高。從種子清選、包衣、包裝、裝箱等全過程均由電腦控制的自動化流程來完成，種子的質(zhì)量得到了充分的保證。與國外大型種子公司相比，中國高粱種子生產(chǎn)的相關(guān)公司存在規(guī)模小，生產(chǎn)計劃性不強，質(zhì)量不穩(wěn)定，銷售網(wǎng)絡(luò)不健全，品種適宜種植區(qū)域不明確等問題，而且種子公司間存在低水平重復(fù)問題，同一品種可能由不同公司生產(chǎn)，造成種子過剩。國外一些公司在中國設(shè)有辦事處，進(jìn)行種子試驗和推廣工作，國內(nèi)公司與國外公司也有合作，如湖南隆平高科耕地修復(fù)技術(shù)有限公司從NexSteppe公司引進(jìn)并進(jìn)行品種登記及品種推廣（中國種業(yè)大數(shù)據(jù)平臺）。近年來，每年都有高粱種子進(jìn)口，但數(shù)量不多，有些用于試驗，有些用于銷售。隨著市場的開發(fā)和國際化的加強，中國高粱種子產(chǎn)業(yè)的國際化步伐將加快。

2.2 未來生產(chǎn)與種業(yè)發(fā)展趨勢研判

“國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個五年計劃”是中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期，高粱生產(chǎn)與種業(yè)發(fā)展在中國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需求和帶動下，特色產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢將會更加明顯，是中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展不可或缺的組成部分。一是新品種選育和種業(yè)由釀造為主向多用途轉(zhuǎn)變。為滿足鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、健康中國戰(zhàn)略以及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展對高粱不同品種需求，高粱育種目標(biāo)在繼續(xù)滿足高端白酒、高端食醋釀造需求的同時，開始向籽粒飼料用途、青貯飼料用途、能源用途、食用、帚用以及造紙業(yè)、板材業(yè)和色素業(yè)[33]轉(zhuǎn)變。二是針對企業(yè)釀造工藝需求，對不同適宜地理環(huán)境開展定向育種將成為趨勢。隨著人們消費水平的提高，高端白酒和高端食醋將向品種、產(chǎn)地、年份、品牌方向發(fā)展，對知名釀造企業(yè)的傳統(tǒng)品種進(jìn)行改造以及定向培育適合當(dāng)?shù)丨h(huán)境的高粱品種將成為發(fā)展趨勢，釀造企業(yè)專門成立種業(yè)公司或是借助當(dāng)?shù)卦蟹N業(yè)公司進(jìn)行專業(yè)化良種繁育以及社會化服務(wù)將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要模式。三是鹽堿地、休耕區(qū)、鐮刀彎區(qū)高粱種植呈現(xiàn)恢復(fù)性增長。在國家季節(jié)性休耕、農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革以及特色產(chǎn)業(yè)扶持等政策下，在節(jié)水農(nóng)業(yè)、營養(yǎng)導(dǎo)向型農(nóng)業(yè)[34]和多功能農(nóng)業(yè)發(fā)展需求下，將促進(jìn)高粱種植面積在中國鹽堿地、休耕區(qū)、鐮刀彎區(qū)等區(qū)域恢復(fù)性增長。

3 中國高粱種業(yè)發(fā)展策略與未來的重點任務(wù)

3.1 中國高粱產(chǎn)業(yè)與種業(yè)發(fā)展的方向和目標(biāo)

針對未來國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展對高粱品種需求，充分挖掘和利用高粱抗旱、耐澇、耐鹽堿、糧飼兼用、功能成分突出、光合效率高等突出特點，構(gòu)建基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、集成推廣三級研究體系，搭建科研、種業(yè)、新型經(jīng)營主體產(chǎn)業(yè)化平臺，按照“培育一流科研團(tuán)隊，構(gòu)建一流創(chuàng)新平臺，創(chuàng)新一流科研成果，打造一流種子企業(yè)”目標(biāo)，實現(xiàn)特色產(chǎn)業(yè)和特色種業(yè)融合發(fā)展。在科技創(chuàng)新方面，力爭在分子生物技術(shù)、優(yōu)質(zhì)專用新品種選育、標(biāo)準(zhǔn)化種子繁育技術(shù)、綠色高效生產(chǎn)技術(shù)、全程機械化技術(shù)、智能化信息化技術(shù)等方面取得突破，為產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。在產(chǎn)業(yè)組織模式方面，種業(yè)與主產(chǎn)區(qū)和龍頭企業(yè)結(jié)合，形成以種業(yè)為核心的科技創(chuàng)新、良種繁育、生產(chǎn)示范、產(chǎn)后加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，在注重釀造品種的同時，加大青貯飼用、籽粒飼用、帚用、食用、化工用等品種的開發(fā)力度，形成以釀造為主，產(chǎn)品多元化的格局，力爭打造以高粱特色種業(yè)為主的銷售額達(dá)億元級別的種業(yè)公司1—2家，銷售額達(dá)到5 000萬元的種子企業(yè)3—5家。

3.2 中國高粱種業(yè)發(fā)展路線

中國種子企業(yè)研發(fā)力量相對薄弱、資金投入不足、技術(shù)創(chuàng)新動力不足，特別是雜糧種子企業(yè)相比大作物種業(yè)更加不足[35]，目前中國高粱育種力量主要集中在農(nóng)業(yè)科研院所。因此，中國高粱種業(yè)必須堅持差異化發(fā)展原則，立足高粱產(chǎn)業(yè)特色和種業(yè)基礎(chǔ)，建立適合中國高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化種業(yè)創(chuàng)新體系、推廣體系和產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建科研院所、種業(yè)、推廣和產(chǎn)業(yè)一體化發(fā)展的種業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈運行機制，以種業(yè)為核心上聯(lián)科研單位，下聯(lián)推廣部門和產(chǎn)后加工企業(yè)，實現(xiàn)高粱種業(yè)發(fā)展支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo)?？蒲袉挝会槍Ξa(chǎn)業(yè)發(fā)展需求開展多元化育種，或是受企業(yè)委托開展定向育種；品種經(jīng)營權(quán)轉(zhuǎn)讓種子企業(yè)，由種子企業(yè)開展良種繁育和示范推廣；主產(chǎn)區(qū)新型經(jīng)營主體或加工企業(yè)組織建設(shè)專用品種生產(chǎn)基地；最后優(yōu)質(zhì)原料提供加工企業(yè)開展產(chǎn)品開發(fā)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展（圖3）。

3.3 將來高粱產(chǎn)業(yè)和種業(yè)發(fā)展需攻克的重點任務(wù)

3.3.1 種質(zhì)資源鑒定與種質(zhì)創(chuàng)新 作物種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)科技原始創(chuàng)新、現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。針對高粱產(chǎn)業(yè)需求，廣泛收集、引進(jìn)、整理國內(nèi)外優(yōu)異種質(zhì)資源，構(gòu)建高粱種質(zhì)資源基因型鑒定和表型精準(zhǔn)鑒定平臺和質(zhì)量控制體系，發(fā)掘攜帶優(yōu)異基因資源種質(zhì)材料，篩選、創(chuàng)制具有抗除草劑、高淀粉、低單寧、抗蚜等目標(biāo)性狀的關(guān)鍵育種材料提供育種利用。特別是抗除草劑材料的創(chuàng)制，是高粱育種和生產(chǎn)需要急迫攻克的。也可以預(yù)測，隨著EMS誘變、遺傳轉(zhuǎn)化和基因編輯等技術(shù)的快速常規(guī)化，創(chuàng)制出抗一種或多種除草劑的育種材料并實現(xiàn)抗除草劑品種的生產(chǎn)，只是個時間問題。

3.3.2 創(chuàng)新育種技術(shù)，構(gòu)建現(xiàn)代高效育種平臺 借鑒大作物的育種經(jīng)驗，研究高粱重要性狀形成的分子基礎(chǔ)，發(fā)掘功能基因和優(yōu)異單倍型，開展基因編輯、標(biāo)記輔助選擇、全基因組選擇、高效遺傳轉(zhuǎn)化等共性關(guān)鍵技術(shù)研究，以基因組學(xué)、分子生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、合成生物學(xué)及計算生物學(xué)為基礎(chǔ)[36]，將多學(xué)科的發(fā)展與高粱育種相結(jié)合，構(gòu)建高粱分子模塊育種平臺，大幅度提高育種效率，為培育突破性品種奠定基礎(chǔ)。

3.3.3 優(yōu)質(zhì)專用釀造及多元化高粱新品種選育 針對中國白酒、醋釀造產(chǎn)業(yè)需求，創(chuàng)新不同熟期、淀粉含量高、單寧含量適中、抗除草劑、適合機械化收獲的粳質(zhì)親本系，培育淀粉含量高、綜合抗性好、適宜機械化作業(yè)、熟期多樣的釀造用粳高粱新品種；以適宜機械化為核心，常規(guī)技術(shù)與分子標(biāo)記結(jié)合，進(jìn)行糯質(zhì)高粱親本系選育，培育總淀粉含量和支鏈淀粉含量雙高、單寧含量適中的糯高粱雜交種，為釀酒企業(yè)提供優(yōu)質(zhì)原料。創(chuàng)新高賴氨酸、高蛋白質(zhì)、單寧含量低、適口性好、適合機械化作業(yè)等特異種質(zhì)資源，選育不育系和恢復(fù)系，以粳質(zhì)品種為主、糯質(zhì)品種為輔，培育適合機械化作業(yè)的食用及飼料高粱新品種。選育含糖量高、抗倒性好、配合力強的甜高粱親本系，開展甜高粱、草高粱不同細(xì)胞質(zhì)不育化選育技術(shù)創(chuàng)新，培育能源及青飼、青貯甜高粱和草高粱雜交種。針對帚用高粱產(chǎn)業(yè)化需求，創(chuàng)新抗病性、抗倒性兼優(yōu)的育種材料，培育高產(chǎn)、抗逆性強的帚用高粱新品種，滿足帚用高粱產(chǎn)業(yè)需求。

3.3.4 登記品種DNA指紋鑒別和關(guān)鍵表型性狀數(shù)據(jù)庫構(gòu)建 針對高粱品種權(quán)益保護(hù)急需加強需求，構(gòu)建和完善高粱品種鑒別的SSR標(biāo)記和SNP標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)，形成行業(yè)或國家標(biāo)準(zhǔn)；以DUS測試標(biāo)準(zhǔn)和品種資源描述規(guī)范為基礎(chǔ)，構(gòu)建高粱品種關(guān)鍵性狀登記規(guī)范；并以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建涵蓋所有登記品種的DNA指紋數(shù)據(jù)庫和關(guān)鍵性狀描述數(shù)據(jù)庫，為品種鑒別、品種權(quán)保護(hù)提供大數(shù)據(jù)支撐。

3.3.5 布局優(yōu)化產(chǎn)業(yè)基地和制種基地 以企業(yè)為主體，以服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為原則，針對高粱產(chǎn)業(yè)特點、區(qū)域資源稟賦，在全國布局優(yōu)化高粱產(chǎn)業(yè)基地和制種基地。以晝夜溫差大、秋季干燥少雨適合優(yōu)良品種繁育的內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市、吉林省白城市、黑龍江省齊齊哈爾市、山西省晉中市、甘肅省平?jīng)鍪?、云南省曲靖市、貴州省仁懷市為主布局高粱良種繁育基地。以內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市、山西省長治市、河南省洛陽市、河北省衡水市為主重點建設(shè)華北地區(qū)高粱特色產(chǎn)業(yè)帶；以貴州省遵義市、四川省宜賓市為重點建設(shè)西南地區(qū)高粱特色產(chǎn)業(yè)帶；以黑龍江省齊齊哈爾市、吉林省白城市、遼寧省朝陽市為主重點建設(shè)東北地區(qū)高粱特色產(chǎn)業(yè)帶?？蒲小⒎N業(yè)、龍頭企業(yè)、合作社、農(nóng)戶緊密結(jié)合，在內(nèi)蒙古自治區(qū)敖漢旗、吉林省通榆縣、內(nèi)蒙巴林左旗、山西省沁縣、山西省汾陽市、四川省瀘州江陽區(qū)、貴州省仁懷市打造一批產(chǎn)業(yè)鏈完善、一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展、產(chǎn)業(yè)競爭力優(yōu)勢突出的高粱特色產(chǎn)業(yè)專業(yè)縣，提高高粱特色產(chǎn)業(yè)在鄉(xiāng)村振興、農(nóng)民增收、生態(tài)環(huán)保方面的貢獻(xiàn)度。

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Current Status and Future Prospective of Sorghum Production and Seed Industry in China

Li ShunGuo1, Liu Meng1, Liu Fei1, Zou JianQiu2, Lu XiaoChun2, Diao XianMin3

1Institute of Millet Crops, Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences/Key Laboratory of Minor Cereal Crops of Hebei Province, Shijiazhuang 050035;2Sorghum Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161;3Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Science, Beijing 100081

Sorghum is the fifth largest grain crop in the world and an important cereal crop in China. In the past 10 years since the launch of the industrial technology system, 277 breeding materials of dwarf, disease resistance, high amylopectin and low tannin have been identified and developed. The control genes of important traits of sorghum were cloned by using the whole genome association analysis of mutants and natural population. A total of 71 new varieties of sorghum for brewing were developed, which are suitable for mechanized operation and are resistant to dense dwarf stalks. The innovation and integration are suitable for light and simple cultivation techniques of sorghum in different regions. The planting area of sorghum increased by 26.8%, the total yield increased by 93.5%, and the yield per unit area increased by 52.7%. Driven by the transformation and upgrading of high-end liquor, with Moutai, Wuliangye Liquor, Fen Liquor and other well-known liquor enterprises as the core, the sorghum characteristic industry development mode of “brand + variety + origin + farmer” has been formed and remarkable income increasing effect has been achieved. Industrial development has boosted the protection and transfer of sorghum variety rights, and the joint breeding and industrial development oriented to the needs of industry and enterprises have promoted the steady development of sorghum seed enterprises. In the context of the new era of rural revitalization strategy and healthy China strategy, the characteristics of sorghum, such as drought resistance, flood resistance, salt and alkali resistance, combined use of grain and forage, and high light efficiency, have brought new opportunities to the development of sorghum industry and seed industry in China. At the same time, China's sorghum industry and seed industry are also facing many challenges, such as insufficient multi-use development, insufficient protection of seed right, insufficient ability of original innovation and insufficient support of industrial policies. In the future, the breeding of new sorghum varieties and the seed industry in China will be transformed from brewing to multi-use. Targeted breeding will be carried out in different suitable geographical environments according to the brewing process requirements of enterprises, and the sorghum planting in saline-alkali land, fallow areas and sickle-shaped areas will show a restorative growth. It is the future development goal of China's sorghum seed industry to establish a modern seed industry innovation system, promotion system and industrial system suitable for the development of China's sorghum industry and seed industry, and to build a seed industry chain operation mechanism that integrates the development of research institutes, seed enterprises, promotion departments and postpartum processing enterprises. In the future, the key task of sorghum seed industry and industry in China is to create key breeding materials with herbicide resistance, high starch, low tannin resistance, aphid resistance and other target traits. Carry out research on key technologies such as gene editing, marker assisted selection, whole genome selection, and efficient genetic transformation to build a modern and efficient breeding platform; select new varieties of sorghum for high-quality and special brewing, feed, forage, energy, broom use, etc.; establish databases for DNA fingerprint identification and key phenotypic traits of registered varieties; and lay out according to the ecological characteristics, resource endowment and layout of sorghum production areas optimize the industrial base and seed production base.

sorghum; production; seed industry; development status; future prospective

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.03.002

2020-04-01；

2020-05-28

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項（CARS-06-13.5-A33）

李順國，E-mail：lishunguo76@163.com。通信作者刁現(xiàn)民，E-mail：diaoxianmin@caas.cn

（責(zé)任編輯 李莉）