吳勇昊, 劉玉秀, 王一釗, 張正茂

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

1 引言

中國是全球最大的小麥生產(chǎn)國和消費(fèi)國。 2019-2020年度全球小麥產(chǎn)量超過7.65億t[1]，其中我國小麥產(chǎn)量約1.32億t[2]，約占全球總產(chǎn)17%。我國小麥產(chǎn)需平衡有余，但隨著我國居民的消費(fèi)膳食結(jié)構(gòu)升級，人們對優(yōu)質(zhì)小麥的需求量不斷增大，致使專用優(yōu)質(zhì)小麥供給不足，需進(jìn)口小麥緩解供需結(jié)構(gòu)失衡[3]。國外進(jìn)口的小麥逐漸成為中國糧食消費(fèi)的重要補(bǔ)充。哈薩克斯坦是中亞最大的經(jīng)濟(jì)體和中國向西開放的必經(jīng)之地，是絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶倡議的第一站，其耕地面積遼闊、土壤肥沃[4]。前蘇聯(lián)時期，糧食最高年產(chǎn)量達(dá)到3 453萬t。 獨立初期，由于哈新的經(jīng)濟(jì)體系未建立、生產(chǎn)力下降等原因，對小麥及其制品的投入和消費(fèi)量大幅下降，出口也受到影響，小麥產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了困難期。經(jīng)過哈國多年的調(diào)整和努力，其小麥的種植、消費(fèi)和出口逐漸恢復(fù)。目前，哈薩克斯坦是中亞最大糧食生產(chǎn)國，盛產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥，農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮骩5]。同時哈薩克斯坦也是世界上最大的谷物出口國之一，其農(nóng)產(chǎn)品出口主要包括小麥、面粉和植物油。哈薩克斯坦作為中國建設(shè)“一帶一路”的重要合作伙伴，在農(nóng)業(yè)方面與我國有著很強(qiáng)的互利性和互補(bǔ)性，農(nóng)業(yè)是中哈兩國最具前景的合作領(lǐng)域之一[6]。本文從哈薩克斯坦的農(nóng)業(yè)環(huán)境和小麥生產(chǎn)發(fā)展、消費(fèi)與貿(mào)易、小麥育種栽培技術(shù)和品質(zhì)方面，綜述其研究進(jìn)展，為中國與哈薩克斯坦小麥合作和保障區(qū)域糧食安全提供參考。

2 哈薩克斯坦農(nóng)業(yè)環(huán)境

哈薩克斯坦地處中亞大陸，屬于典型的溫帶大陸性干旱半干旱氣候，夏季炎熱干燥，冬季寒冷少雨，全國年均氣溫為 7 ℃左右。哈國各地溫差較大，其中南部的曼吉斯套州、突厥斯坦州年均氣溫在10 ℃以上；北部的阿克莫拉州、北哈薩克斯坦洲年均氣溫為3 ℃[7]。哈薩克斯坦北部各州無霜期105～135 d，有效積溫1 900 ℃左右；南部地區(qū)無霜期 245～275 d，有效積溫 2 500～3 000 ℃[8]。哈國農(nóng)業(yè)水資源脆弱性最弱[9]，年均降水量低于300 mm，但其蒸發(fā)量超過2 000 mm，水資源供應(yīng)相對緊張[10]。旱災(zāi)、風(fēng)沙災(zāi)害交替頻繁，常年干旱出現(xiàn)的頻率達(dá)30%以上，尤其夏旱對春小麥的影響最大。作為小麥主產(chǎn)區(qū)的北哈薩克斯坦州、科斯塔奈州、阿克莫拉州的年均降水量在250～300 mm之間，水資源利用效率低，農(nóng)業(yè)用水消耗較大[11]。同時，哈薩克斯坦北部地區(qū)有效的水土資源協(xié)調(diào)管理較為匱乏，再加上綠洲農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，導(dǎo)致該地區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步退化，特別是土壤鹽漬化、土地荒漠化等問題突出[12]。

哈薩克斯坦國土面積共計2.72億hm2，其中土地面積2.70億hm2，內(nèi)陸水域面積為252萬hm2，具有豐富的自然資源和優(yōu)越的地理位置[13,14]。哈薩克斯坦土地資源豐富，多為平原和低地，地勢由東南向西北逐漸降低[15]，其農(nóng)業(yè)用地約為2.22億hm2，其中約3 100萬hm2為純種植用地，1.8億hm2為天然牧場，其他為部分草場以及墾荒熟地[16]。哈薩克斯坦地廣人稀，人均農(nóng)業(yè)用地達(dá)到13 hm2[17,18]。哈薩克斯坦土壤類型北部區(qū)域為黑鈣土，中部、東南部區(qū)域為棕鈣土、南部區(qū)域為灰漠，這為哈薩克斯坦的糧食增產(chǎn)提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)[19]。

3 哈薩克斯坦小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述

3.1 生產(chǎn)發(fā)展

哈薩克斯坦小麥產(chǎn)業(yè)在蘇聯(lián)時期基本實現(xiàn)了規(guī)模化、機(jī)械化的生產(chǎn)，但獨立后，由于未建立新的經(jīng)濟(jì)體系，小麥產(chǎn)業(yè)進(jìn)入困難期。經(jīng)過哈國多年的努力，小麥產(chǎn)業(yè)有了飛速的發(fā)展[20]，已躋身全球十大小麥進(jìn)口國之列。

因受地理環(huán)境和自然氣候的影響，哈薩克斯坦的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)相對單一，糧食作物主要以小麥為主，占糧食總產(chǎn)量約80%。由于哈薩克斯坦北方冬季嚴(yán)寒且漫長，哈薩克斯坦小麥主要是春播，約占90%～97%[21]，北部種植的春小麥占全國種植面積的95%，其中Spring bread wheat是主要小麥品種[22,23]。阿克莫拉州和北哈薩克斯坦州是春小麥主產(chǎn)區(qū)[21,24]；而南部是冬小麥的主要種植區(qū)域，主要分布在阿拉木圖和江布爾[25]。

綠色有機(jī)是哈薩克斯坦農(nóng)產(chǎn)品的顯著特點，但哈薩克斯坦小麥種植業(yè)主要依靠傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的方式發(fā)展，“靠天吃飯”程度較高。從表1可知，哈薩克斯坦在近20 a內(nèi)的小麥種植面積變化幅度相對小麥產(chǎn)量波動小，小麥產(chǎn)量年際波間動較大。其中，2010年由于受嚴(yán)重旱災(zāi)的影響，小麥產(chǎn)量自2001年以來最低，為964萬t；在2011年由于降雨量等氣候條件良好，小麥產(chǎn)量為2 273萬t，創(chuàng)歷史新高。

表1 2001-2019年哈薩克斯坦小麥種植面積及產(chǎn)量年度變化

3.2 消費(fèi)與貿(mào)易

哈薩克斯坦位于亞歐大陸中心地帶，是連接?xùn)|歐與東亞的樞紐，對整個中亞糧食安全極為重要。自2010年以來，哈薩克斯坦農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入相對穩(wěn)定發(fā)展的時期，農(nóng)產(chǎn)品除供應(yīng)本國居民消費(fèi)以外，也實現(xiàn)了向周邊國家出口。糧食貿(mào)易以小麥為主的，約占糧食出口額的90%[26]。中亞國家70%以上的小麥需要從哈薩克斯坦進(jìn)口[27]。哈薩克斯坦農(nóng)業(yè)部稱，在2019-2020銷售年度中，年哈薩克斯坦出口小麥486萬t，預(yù)計2020-2021銷售年度哈麥出口量將達(dá)到600萬～650萬t[27]。中國一直是哈薩克斯坦所希望開拓的糧食貿(mào)易市場之一。在“一帶一路”建設(shè)的背景下，中國成為哈薩克斯坦最大出口目的國，兩國農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易在進(jìn)出口貿(mào)易中的比重也在不斷增加，預(yù)計2020年哈對華農(nóng)產(chǎn)品出口將達(dá)到2.7～2.8億美元的歷史高點。中國從哈薩克斯坦進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品從2004年的0.5億美元增加到2018年的2.8億美元；出口農(nóng)產(chǎn)品從0.3億美元增加到3.16億美元[28]。

4 小麥育種技術(shù)的現(xiàn)狀

為滿足國內(nèi)小麥生產(chǎn)需要和提高其在國際市場上的競爭力，哈薩克斯坦非常重視對其育種及其基礎(chǔ)研究工作，希望通過育種來實現(xiàn)小麥增產(chǎn)、抗病以及抵抗自然災(zāi)害和環(huán)境變化，提高小麥品質(zhì)以滿足不同需求。位于阿拉木圖的哈薩克斯斯坦農(nóng)業(yè)研究所是哈薩克斯坦小麥的主要育種中心，主要從事小麥種質(zhì)資源收集應(yīng)用、新品種選育、良種繁育、新品種評價、種植技術(shù)研究及相關(guān)科技成果推廣。選育的品種重點性狀包括增產(chǎn)、抗旱、抗鹽堿抗疫病，深受哈薩克斯坦冬麥區(qū)農(nóng)民的喜愛。

哈薩克斯坦小麥種質(zhì)資源類型和遺傳多樣性較豐富，在不育小穗數(shù)和穗粒重上差異較大，在株高和生育期上差異較小[29]。哈薩克斯坦的大陸性干旱氣候影響降水分布是限制小麥增產(chǎn)的主要因素。Banedjschafie等[30]利用水凝膠技術(shù)減少了水資源灌溉浪費(fèi)，提高其利用率。Zotova[31]等研究Spring bread wheat抗旱性，發(fā)現(xiàn)縮短開花時間，提前完成生命周期可有效提高小麥耐旱性。哈薩克斯坦小麥在生產(chǎn)中受到多種生物脅迫，其中，葉銹病和穎枯病是哈薩克斯坦小麥最常見的疾病,造成糧食產(chǎn)量的損失可能達(dá)到30%～40%[32,33]。Chemayek[34]等發(fā)現(xiàn)小麥葉銹抗性基因極大減少了病害發(fā)生，為促進(jìn)小麥育種進(jìn)程做出貢獻(xiàn)。

5 哈薩克斯坦小麥品質(zhì)

除哈薩克斯坦外，亞洲國家的小麥品質(zhì)普遍較差，約82%～83%屬于低等級，大多適用于動物飼料[35]。哈薩克斯坦小麥籽粒蛋白質(zhì)含量較高，其中35%～40%的小麥籽粒蛋白質(zhì)含量在12%～14%之間，50%的小麥籽粒蛋白質(zhì)含量在14%以上[36]，面粉蛋白質(zhì)含量高達(dá)10.3%[37]。哈薩克斯坦小麥品質(zhì)是以面筋含量定級，面筋含量在三級以上適合制粉，進(jìn)口的哈薩克斯坦小麥多為三級以上小麥。哈薩克斯坦小麥高分子谷蛋白含量在20%～40%、濕面筋含量在26%～32%、降落數(shù)值在 245～348 s[38]。Utbayev[39]等研究發(fā)現(xiàn)Spring bread wheat高分子量谷蛋白亞基可用于選擇具有烘烤品質(zhì)和谷蛋白等位基因組合的小麥基因型。Durum小麥?zhǔn)枪_克斯坦的頂級作物之一，在哈薩克斯坦的生態(tài)小區(qū)內(nèi)種植，主要分布在北部草原地區(qū)的高緯度地區(qū)[40]。Durum小麥也是整個地中海農(nóng)業(yè)中最重要的谷物，它能夠適應(yīng)旱地和半干旱環(huán)境，并具有強(qiáng)大的歷史栽培傳統(tǒng)[41]，其蛋白質(zhì)質(zhì)量和數(shù)量都優(yōu)于其南部和中亞其他國家的小麥，且其生產(chǎn)仍保持著原始小麥的種植方式，化肥使用量不高，單產(chǎn)相對較低。在與優(yōu)質(zhì)的澳大利亞小麥品質(zhì)參數(shù)的對比中，哈薩克斯坦小麥的谷蛋白含量及面筋含量等都優(yōu)于澳大利亞小麥[42]。哈薩克斯坦小麥品質(zhì)優(yōu)良，面粉精細(xì)研磨、筋度高、韌性大、面味足，彌補(bǔ)了我國短缺的優(yōu)質(zhì)高筋小麥，有效改善了國內(nèi)小麥產(chǎn)品供求結(jié)構(gòu)性矛盾。

6 挑戰(zhàn)與前景

自2010年提出向綠色經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型后，哈國政府結(jié)合“2050年戰(zhàn)略”，努力調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu),發(fā)展創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)，出臺相關(guān)的農(nóng)業(yè)政策[20]。近年來，雖然哈國小麥生產(chǎn)持續(xù)增長，但面前的任務(wù)依然是艱巨的。首先，環(huán)境與氣候是制約哈國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素，哈薩克斯坦的土壤沙化、鹽堿化導(dǎo)致肥力減弱。哈薩克斯坦全國遭風(fēng)力侵蝕的土地約占農(nóng)業(yè)用地總面積的11%，遭水力侵蝕的土地占農(nóng)業(yè)用地總面積的2%[43]。哈薩克斯坦身居亞歐大陸腹地，位于亞洲中部的干旱區(qū)，是中亞的生態(tài)屏障。水資源分布不均勻西部及西南部地區(qū)水資源極度缺乏，冬季降雪和雪山融雪是農(nóng)業(yè)灌溉用水的主要來源，且哈薩克斯坦水資源利用率低，農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，生產(chǎn)一噸小麥，哈薩克斯坦需要消耗水1 300 m3，而美國需要790 m3，英國需要660 m3[44]。再加上化肥使用不合理、利用率低以及排水系統(tǒng)不足等導(dǎo)致農(nóng)田水土流失及鹽漬化問題加重，進(jìn)而導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)水資源供應(yīng)問題突出。由于人類活動和氣候變化的影響，哈薩克斯坦水資源問題日益嚴(yán)重，是影響該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定的因素之一。同時，在面對哈薩克斯坦氣候有向“暖干型”方向發(fā)展的趨勢[45]，對哈薩克斯坦小麥的生產(chǎn)有著很大的影響，哈薩克斯坦政府應(yīng)改善灌溉設(shè)施; 合理調(diào)配水資源。第二，隨著哈薩克斯坦政府不斷地加大對農(nóng)業(yè)的支持力度，哈薩克斯坦小麥產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施仍落后于世界水平。北部糧食主產(chǎn)區(qū)的糧倉大部分修建于蘇聯(lián)時期，設(shè)施陳舊、收儲能力有限；其次，哈薩克斯坦農(nóng)業(yè)投入資金不足，肥料和農(nóng)藥的使用量低于世界水平，粗放的農(nóng)耕方式與生產(chǎn)技術(shù)相對落后給小麥增產(chǎn)豐收帶來了巨大的挑戰(zhàn)[46]。哈薩克斯坦政府應(yīng)考慮實施差異化農(nóng)業(yè)政策，可通過設(shè)立農(nóng)業(yè)科技示范園，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)特區(qū)等方式，吸引外來投資促進(jìn)優(yōu)勢區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展[47]。

哈薩克斯坦是世界重要的新興糧食出口國，可耕地面積充裕, 擁有2 000多萬hm2的可耕地面積，北部是哈薩克斯坦的糧食主產(chǎn)區(qū)，南方部分地區(qū)多種植經(jīng)濟(jì)作物，種植作物豐富，農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。近幾年哈薩克斯坦農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)產(chǎn)品出口不斷增加，但缺乏先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)及設(shè)備導(dǎo)致單位糧食產(chǎn)量不高，如果能夠提升農(nóng)業(yè)技術(shù)以及改善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，那么農(nóng)作物產(chǎn)量必定會大幅度提高。政府應(yīng)加大農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施投入。由于受到經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，哈薩克斯坦自身走出農(nóng)業(yè)困境的能力有限，可以加強(qiáng)對外合作。在農(nóng)業(yè)貿(mào)易方面，中哈兩國有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。我國可以增加投資及技術(shù)輸入為切入點，帶動哈薩克斯坦農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。隨著“一帶一路”政策的推進(jìn)，中哈兩國農(nóng)業(yè)合作不斷深入，哈薩克斯坦在節(jié)水灌溉、小麥抗旱育種等領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，而中國在作物栽培、病蟲害防治、設(shè)施農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)等方面優(yōu)于哈薩克斯坦[48]。哈薩克斯坦可利用中國的市場、資金以及技術(shù)優(yōu)勢，引進(jìn)中國的先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)和管理模式，培育抗旱耐鹽的優(yōu)良品種，提高農(nóng)業(yè)競爭力，保障糧食安全，為中國進(jìn)口優(yōu)質(zhì)的哈薩克斯坦小麥打下了堅實的基礎(chǔ)[49]，中國從哈薩克斯坦進(jìn)口部分優(yōu)質(zhì)小麥和面粉，一方面可以提高小麥和面粉進(jìn)口來源多元化，降低對美洲和澳洲市場的依賴，另一方面緩解國內(nèi)糧食安全壓力與耕地壓力。這將進(jìn)一步推動中哈兩國在農(nóng)業(yè)方面的合作，惠及中哈兩國人民 ，實現(xiàn)兩國農(nóng)業(yè)合作互利共贏[50,51]。