甜高梁的特点利用及存在的问题

甜高梁的特点利用及存在的问题甜高粱(Sorghum bicolor(L. )Meonch)是普通粒用高梁的一个变 种。它具有抗旱、耐涝、耐盐碱、耐瘠薄等特点。更重要的是甜高粱 的用途广泛，可谓浑身是宝，其籽粒可以食用、作酿酒原料或作饲料； 叶片富含蛋白，可用作饲料，也可直接还田，改良土壤；茎秆生产酒 和酒精，榨汁后的残渣可作为制造纸张及纤维板的原料；酒糟可作为 饲料喂牛，也可用于生产改良盐碱地的有机肥料。围绕甜高粱的生物 酒精工业，开展甜高粱系列产品的深加工，可以形成一个良性循环的 经济链，这种循环经济模式有利于促进我国农业、畜牧业的可持续发 展，有利于社会主义新农村的建设。1甜高梁的特性1.1抗逆性强甜高梁与玉米、小麦等作物比，具有很强的抗旱和耐涝性，同时 还具有较强的抗盐碱、耐瘠薄能力。1.2光合效率高甜高粱是C4作物，具有较高的光合速率和干物质积累能力，是 太阳能最有效的转化器。甜高粱生长迅速，与高粱的其它种属相比， 具有较高的生物学产量，一般茎秆产量为45000 - 75000kg/hm2,还 可产3000 - 6000kg/hm2的籽粒，是世界上生物学产量最高的作物。甜高粱的精华不在于它的籽粒，而在于高大茎秆中含有大量的糖 分。因此，甜高粱茎秆糖分的高低是衡量其茎秆利用价值的重要指标。甜高粱品种一般含糖量6 - 24%，含糖量在15左右的适宜做青贮， 18%以上作为能源作物。1.4适应性广甜高粱对土壤的适应能力较强，一般在pH值5.0-8.5的土壤上均 能正常生长，具有广泛的地理分布范围。甜高粱生育期短2，只要 10C以上的积温达到1500C- 2500 r，选择合适的品种，在一般耕 地、草原或轻盐碱地均可种植。因甜高梁对环境适应能力较强，是我 国开发西北、东北和华北等干旱地区实现节水农业的首选作物。2甜高粱的用途2.1作为能源作为能源作物而言，甜高梁的茎秆富汁多糖、籽粒富含淀粉、秆 渣富含纤维素和半纤维素，均为发酵制取燃料酒精的合适原料。因此， 结合其生物学特性，将其作为一种能源作物用于生产燃料酒精，应具 有良好的推广和应用前景。酒精做成汽油醇作为汽车的燃料，不仅解 决了能源问题，还可降低汽油对大气的污染。2.2制糖2.2.1制糖浆制糖浆要选用糖浆型甜高梁品种，要求茎汁含糖量高，出汁率达 60%以上，同时要求茎汁中葡萄糖、果糖等还原糖的含量高，蔗糖的 含量低。2.2.2制砂糖选用糖品型品种，要求茎汁组分中蔗糖含量高，还原糖含量低， 汁液的含量要达60%以上。2.3酿制白酒用甜高梁茎秆制白酒，简便、易行的方法是采用固体发酵法，用 粮食酿酒的设备同样可用于甜高粱秸秆酿酒，因为该工艺技术与设备 较为简单，既能在大工厂中大规模生产，也能以家庭为单位进行小规 模生产。甜高粱酿酒，酒质很纯，甲醇含量比任何用粮食制成的酒都要低 3。每公顷甜高粱的茎秆可产45000 6000千克酒精度为60% (V/V) 的白酒，出酒率一般为8% 11%o出酒率的高低取决于茎秆的含糖 量和酿造工艺，所制成的白酒可进一步勾兑成不同度数食用酒或经进 一步蒸馏成为酒精。2.4造纸和制纤维板甜高梁茎秆中纤维素含量在12% - 20%。甜高粱的纤维结构好， 密度高，造出的纸亮度好。将甜高梁酿酒、制糖与造纸、制纤维板相 结合，统筹规划，利用酿酒、制糖后产生的大量秆渣造纸或纤维板， 可形成一个新的经济产业链条4。2.5作饲料2.5.1甜高粱叶片喂鱼。甜高梁叶片不仅含3%o 5%的糖，而且 蛋白质的含量也很高，是一种优良的饲料。用叶片喂草鱼，即使整片 叶投入鱼塘，也能被鱼撕碎、吃光。试验结果表明，投原草料31.5kg 产lkg鱼，而投甜高粱叶者，24.3kg即可产lkg鱼。每公顷产19300kg 叶片可转化为794kg草鱼肉3】。2.5.2甜高梁可作青贮饲料，一年四季均可喂用。吃甜高梁青贮 饲料的奶牛，每头每天可多产11.5kg牛奶。2.5.3酿完酒的新鲜酒糟也可作为牛羊的饲料。2.5.4将新鲜的秸秆作为青饲料喂牛羊，因茎秆是甜的，牛羊很 喜欢吃（鲜食需晒蔫后再喂牲畜）。2.5.5甜高梁籽粒也是牲畜的优良饲料。据报道，用高梁米替代 含有33%的糖蜜和干草饲料，牛每天的取食量增加，每天体重增加 由原来的5929增至9009，增加了 52%3。以甜高粱生产为基础，建立农业、畜牧业和加工业一起发展的产 业化体系，充分发挥甜高梁在粮食、饲料、能源、糖料和造纸等多方 面的综合开发利用价值。3甜高梁育种生产加工问题3.1育种问题发展甜高梁必须在育种上解决品种问题。3.1.1甜高梁育种工作相对落后于粒用高梁，更落后于其它作物 育种一方面是研究力量薄弱，开展基础研究和系统研究少；另一方面， 干实事的人少，缺乏真正脚踏实地的研究人员5。国家应加强研究经 费投入，把资金重点投入到科研院校。3.1.2甜高粱茎秆倒伏问题目前参加国家区域试验的品种在不同地点都有不同程度的倒伏。 倒伏带来的问题是多方面的，干物质积累少、产糖量降低、不利于收 割等等。倒伏的内因主要是植株高度和茎粗，植株太高容易倒伏，因 此高度适当降低，究竟多高适宜，笔者未作深入研究，估计应在3米 左右；育种主要是增加茎秆的粗度，这样不仅可以防倒伏，还可以提 高出汁率。3.1.3含糖量低从现有的资源来看6甜高粱地方品种含糖变幅为5.65-19.8 (Bx)；目前已经通过鉴定和正在参加区域试验的杂交种含糖量多在 18%以下，如果测定时期晚，含糖量可达到20%，但此时的出汁率 不足60%；含糖量低、出汁率低都是育种应解决的问题。单位面积 的产糖量决定茎秆量、出汁率和汁的含糖量；茎秆含汁量一般 80%7，榨汁率一般为60%65%，所以育种中提高含糖量是非常重 要的，它涉及到成本和经济效益。据报道，中科院近代物理研究所用 重离子辐照技术对甜高粱进行了品种改良，使一些品种的含糖量达 24% 以上8。3.1.4提高生物产量和茎秆产量生物产量、含汁量、茎叶比率、籽粒产量都要达到较高的水平， 才能产生一定的效益。当前用榨汁方式生产乙醇只用茎秆中的汁液浪 费较大。茎秆量只是生物量的1/3,因此提高茎秆产量非常重要。3.1.5加强抗性和适宜机械化生产研究甜高粱生产多种植在盐碱瘠薄地，利用转基因技术培育耐旱、耐盐碱、耐瘠薄的甜高粱品种及杂交种，同时解决耐除草剂、抗螟虫等 抗性问题，便于适应机械化生产。3.1.6甜高粱资源研究利用问题(1) 甜高粱种质的搜集与保存：对不同区域的甜高粱地方品种收 集，同时重点搜集国外甜高粱资源，为我国甜高粱资源储备和筛选优 良品种提供丰富的种质基础。(2) 甜高粱种质资源评价与新种质创制结合：对甜高粱重要生物学 性状和主要目标性状分析，同时考虑规模化种植的要求，提出甜高梁 评价标准。(3) 结合分子育种对甜高粱抗性机理研究，为育种提供理论基础。3.2栽培问题众所周知，我国是人口大国，还有相当多的人处于温饱线以下， 如果大力发展能源作物势必会抢占粮食作物的播种面积，造成粮食总 产下滑，形成更严重的粮食安全问题。因此，发展生物质能源作物生 产应本着“不与人争粮，不与粮争地”的原则。必须在保证有效的粮食 播种面积的情况下，发展适于在盐碱地、荒滩等不适于粮食作物种植 的地方种植能源作物。通过对甜高粱将来种植区域情况分析，绝大多数区域属于旱作农 业区，属雨养农业，降水少，长期处于半干旱或干旱状态，因地制宜 地从当地实际出发，积极依靠科技进步，采取工程措施和生物措施相 结合的办法，使水、肥等对作物生产具有关键作用的资源，得到充分 合理地利用，挖掘潜力，提高甜高粱产量水平。3.2.1采用旱作农业技术包括农业工程技术、农艺技术、覆盖技术和农业化学技术四大类， 以改土、蓄水、保墒、提高天然降水的利用率为核心内容，蓄住天上 水，保住土壤水，合理调配好农田内部用水平衡，为甜高粱生产创造 条件。3.2.2强化水肥条件甜高粱的种植发展必须把强化水肥措施，作为促进甜高粱增产的 中心环节。另外，甜高粱的经济用途重点是茎秆，因此，集中水肥条 件促进茎叶快速生长以获得更高的生物生长量，则是甜高梁生产发展 应该追求的主要目的。3.2.3重视农艺措施，加强田间管理确定适宜的播种期，地温稳定通过IOC时，抢墒播种或坐水播种； 要合理密植，保证茎秆粗壮，利于存放，延长加工期，种植密度667m2 保苗.5000-6000株；适时收获，一方面要根据子粒成熟和茎秆糖度 情况，同时还要注意当年的气候特点。瘠薄地种植甜高梁规模化生产关键技术研究，规模化种植的生态 效应研究，规模化种植对生态环境的影响评价是非常必要的。建立丰 产栽培试验示范基地，获得其高产栽培配套技术与最佳发展模式，并 形成完整的丰产栽培技术和资料，为以后的生产发展提供技术支撑。3.3加工问题产业的发展需要市场拉动，甜高梁作为能源、饲料等作物，市场需求是肯定的。原料保藏、高效菌株选育和生产成本问题，仍是甜高 粱走向产业化的制约因素。3.3.1贮藏问题甜高梁茎秆中的糖类极易转化，茎秆变质快，不易贮藏，其汁液 也极易酸败。因此，最理想的是收获后迅速加工，否则加工困难，产 量下降8。因此，原料贮藏困难是导致甜高粱制取酒精难以形成规模 化工业生产的主要原因之一，是发展甜高梁酒精生产工业的瓶颈。冷 冻保藏特别是超低温冷冻保藏效果最佳，但是大批量保藏难度大，东 北可利用冬季寒冷气候冷冻保存，并对甜高梁茎秆及其汁液的不同保 藏方法进行研究。3.3.2加工问题发酵工艺不合理，设备不完善，功效低，综合利用体系不健全， 都需要进一步研究。在纤维素的开发利用方面，筛选优良的高效廉价 的纤维素酶并摸索其发酵条件，以降低生产成本，提高其利用率，是 纤维素利用的关键9】。3.3.3成本问题生产成本较高是限制甜高梁制取燃料酒精发展的主要障碍，而降 低生产成本的主要瓶颈是甜高梁原料可供给的时间短、酒精生产企业 年实际的生产时间短，机械利用时间短，设备闲置时间长。甜高梁生 物量大，运输量也大，超过合理运输半径，将大大增加原料成本，降 低工业化生产的可操作性。3.3.4残渣利用问题甜高粱茎秆榨汁后的残渣如果不被有效再利用，不仅浪费了资源 还污染了环境。