馬星玉郭子 石慧東 余婷 高亮解云虎

1.內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭師范學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院 2.內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 3.內(nèi)蒙古達拉特旗水利事業(yè)發(fā)展中心 4.寧夏水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市分公司

油莎豆，是油莎草的別稱，又稱地下板栗、地下核桃等，屬一年生莎草科莎草屬植物，是一種抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟效益和生態(tài)效益兼?zhèn)涞淖魑铩?0 世紀(jì)50 年代，我國從蘇聯(lián)、保加利亞和朝鮮先后引入油莎豆，開始在北京等地試種。其中，從保加利亞引進的圓粒豆主要集中于河北、河南、新疆和內(nèi)蒙古種植，每畝產(chǎn)量高達400 ～500 千克，含油量約為25%。2010 年之前，全國油莎豆種植面積不足1 萬畝，2018 年形成規(guī)模種植，增加至10 萬畝，目前，我國油莎豆種植面積已超10.3 萬畝。油莎豆油脂豐富，出油率高，已被作為新油源作物開展種植；作為沙漠原生作物，油莎豆的根系發(fā)達，抗旱性強，具有天然的防風(fēng)固沙作用，可改善荒漠化、沙化和有明顯沙化趨勢土地的生態(tài)環(huán)境；油莎豆有利于增強人體腸胃蠕動，促進血液循環(huán)，有很高的藥用價值。鑒于油莎豆綜合利用價值高的特點，目前學(xué)術(shù)界在油莎豆種質(zhì)資源的選取及種植加工技術(shù)創(chuàng)新等方面開展了廣泛研究。

一、油莎豆種植及生長影響因素研究

1.播種方式

油莎豆種植早期，主要以人工播種為主，隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，通過改進花生播種機，開啟了機械播種時代。目前，油莎豆的播種方式一般有三種。單行精播方式：采用手推式滾輪精播機，主要靠人工推動播種，其特點是操作簡單，性價比高；膜下播種方式：主要采用二行、四行、五行膜下播種機，其特點是能夠一次性完成一系列工程，可降低人工播種造成的損壞；膜上播種方式：主要采用膜上打孔播種機，其特點是不需要人工放苗。

油莎豆播種機結(jié)構(gòu)一般有機械式和氣吸式兩種，近年來，油莎豆播種機的研究重點往往更關(guān)注氣吸式播種機的研究。相比機械式播種機，氣吸式播種機優(yōu)勢明顯，對種子的傷害小，更能精準(zhǔn)播種。吉林省農(nóng)業(yè)機械研究院研制了一種氣吸式油莎豆精量免耕播種機，經(jīng)過播種試驗，該播種機播種漏播率低于2%，很大程度上提升了種子的存活率。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院研制的氣吸式油莎豆精量鋪膜播種機，經(jīng)過田間試驗后發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋可有效改善土壤環(huán)境，該播種機實現(xiàn)了精量播種的效果。目前，政府及相關(guān)企業(yè)逐漸加大對油莎豆機械設(shè)備研制的投入力度，以此促進油莎豆生產(chǎn)規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化。

2.種植模式

根據(jù)種植環(huán)境的不同，油莎豆的種植模式呈現(xiàn)出多樣性的特點。地勢平坦、坡度較小的大片區(qū)域適合寬窄行種植，可使植物形態(tài)得到優(yōu)化，進而實現(xiàn)高產(chǎn)。通過合理密植，可以改善植物的光合作用，提高光能利用率，使葉片生長發(fā)育良好，達到增產(chǎn)的目的。油莎豆根系發(fā)達，分蘗力強，播種時按行距40 ～45 厘米、穴距20 ～30 厘米刨穴點播，每畝點播5000 ～8000 穴，每穴2 株，播種深度3 厘米。在極端干旱區(qū)，油莎豆的最優(yōu)種植行距為30 厘米，生長表現(xiàn)及土壤鹽分環(huán)境均優(yōu)于60 厘米、90 厘米、120 厘米種植行距，隨著行距增加，油莎豆地上和地下生物量累積及塊莖產(chǎn)量顯著下降，表明30 厘米行距不僅可以提高油莎豆的生物量累積，對個體生長和群體擴大也有明顯優(yōu)勢。

常年連作會導(dǎo)致油莎豆產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降、病蟲害頻發(fā)；輪作能夠提高土壤養(yǎng)分循環(huán)，增加土壤有機質(zhì)含量，提高生物多樣性，適當(dāng)輪作倒茬還有助于維持良好的土壤生態(tài)環(huán)境，提高油莎豆植株分蘗數(shù)。北方地區(qū)油莎豆的種植采用膜下滴灌種植模式，共設(shè)置4 種種植模式：油莎豆單作以及油莎豆和大豆、油莎豆和玉米、油莎豆和棉花間作。通過對比葉綠素含量、葉片面積、土壤環(huán)境等，可以發(fā)現(xiàn)油莎豆和大豆間作模式最佳。油莎豆與大豆間作模式可以利用大豆的固氮作用，促進油莎豆對氮素的吸收與利用，提高氮素的利用率，進而使油莎豆達到高產(chǎn)的目的。

3.生長影響因素

由于油莎豆生長環(huán)境不同，在多種因素的綜合影響下，呈現(xiàn)出不同的生長特征。溫度對油莎豆種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢影響顯著。在35℃時浸種油莎豆塊莖，發(fā)芽率和發(fā)芽勢達到最高，分別為56%和28%；隨著溫度升高，發(fā)芽勢和發(fā)芽率逐漸降低，在65℃時達到最低值。土壤中鹽、堿的濃度對油莎豆生長有很大影響，鹽堿脅迫對油莎豆幼苗生長、根系發(fā)育、種子萌發(fā)影響顯著，同時影響油莎豆的光合作用。鹽脅迫環(huán)境下，通過滲透傷害和離子毒害影響植物的生長；堿脅迫環(huán)境下，因pH 值較高，對植物影響更大，鹽害率可達59.1%，種子萌發(fā)受到嚴(yán)重抑制。種子萌發(fā)過程中，鹽堿脅迫會降低細胞中淀粉酶、蛋白酶活性，導(dǎo)致種子缺乏萌發(fā)時所需要的營養(yǎng)和能量。鹽脅迫對地上部分的影響大于地下部分，堿脅迫恰好相反。在不同濃度的鹽、堿脅迫下，油莎豆幼苗各生長指標(biāo)整體呈顯著下降趨勢。隨著濃度的增高，對油莎豆的抑制作用加強，且堿性鹽對油莎豆的生長影響更大。高、中、低濃度的鹽、堿脅迫均可降低油莎豆的根系活力。

干旱可以使植物細胞中可利用水降低，影響植株的正常生長。油莎豆綜合抗旱性度量值為0.468，在植物中屬于中等抗旱作物，干旱脅迫對油莎豆的影響與鹽堿脅迫相比更為嚴(yán)重。隨著干旱程度加劇，油莎豆的株高也隨之下降、結(jié)實量減少。干旱脅迫對油莎豆株高，油莎豆葉片過氧化物酶（POD）活性、脯氨酸（Pro）、超氧化物歧化酶（SOD）活性、葉片丙二醛（MDA）含量有著不同程度的影響，膜脂傷害物質(zhì)可將POD、Pro、SOD、MDA 的平衡打破，造成質(zhì)膜透性增加、代謝紊亂，對油莎豆株高、葉片產(chǎn)生造成影響，在嚴(yán)重的情況下，可導(dǎo)致植株死亡。

二、油莎豆開發(fā)利用價值研究

1.生態(tài)價值

油莎豆適應(yīng)性強，耐干旱、耐鹽堿，地下根系發(fā)達，可以在沙化土地中種植；油莎豆生長較快，60 天左右可以基本覆蓋周圍土地，具有良好的防風(fēng)固沙功能，生態(tài)效益顯著。我國是世界上荒漠化面積最大、受影響人口最多、風(fēng)沙危害最重的國家之一，國家對此開展了“北方風(fēng)沙區(qū)油莎豆防風(fēng)固沙技術(shù)研究與示范”項目，油莎豆能夠有效遏制風(fēng)沙區(qū)表層沙土的流動，提高沙化土地的生產(chǎn)力，提升土地利用效率，維護和修復(fù)風(fēng)沙區(qū)生態(tài)系統(tǒng)。

2.經(jīng)濟價值

油莎豆是一種新型的經(jīng)濟作物，包含糧、油、牧、飼等多個方面，用途廣泛。油莎豆粉的來源有兩個方面，一是油莎豆淀粉含量高，曬干后磨碎成粉，每100 克熱量為1.816×106焦耳，超過大麥粉（1.423×106焦耳）和玉米粉（1.485×106焦耳），是制作面粉的優(yōu)質(zhì)原料，并且不含有麩質(zhì)蛋白，可為麩質(zhì)蛋白過敏人群提供優(yōu)質(zhì)糧食；二是研磨榨油后的豆餅含有糖分和支鏈淀粉，有益于糕點的制作，還可以節(jié)省白糖。油莎豆淀粉具有較高的消化率，可降低餐后血糖升高的速度，有助于預(yù)防糖尿病等疾病。油莎豆富含豐富的油脂，含油率通常在20%～30%，出油率20%～40%，是榨取高端食用植物油的重要原料；油莎豆油味道香醇，具有預(yù)防心血管疾病、降血脂等功效，可以作為保健食用油的原料。油莎豆分蘗力強，無莖稈，葉細長，地上莖葉高達1 ～1.5 米，可直接或打漿后飼養(yǎng)牛、羊、兔等食草動物，干草還可打成粉狀調(diào)配混合飼料，飼養(yǎng)家禽。油莎豆具有很高的藥用價值，由于其地下根系繁多，有清香氣味，可以用來萃取精油，具有養(yǎng)神明目功效。目前，已有企業(yè)生產(chǎn)出油莎豆飲料、奶粉等系列保健食品，深受大眾喜愛。

3.社會價值

生物柴油作為一種新型能源具有潤滑性能好，貯存、運輸、使用安全，抗爆性好，燃燒充分等優(yōu)良性能。研究發(fā)現(xiàn)，油莎豆油和柴油以一定體積比例混合，能產(chǎn)生比單一使用柴油更好的發(fā)動機油性能。目前，我國荒漠化土地面積已達到257.37 萬平方千米，沙生產(chǎn)品只占市場份額的3%左右，美國的沙生產(chǎn)品卻占到世界市場的37.3%，因此，在沙化地區(qū)種植油莎豆不僅可以改善土壤，提高沙化土地的利用效率，而且可以為生產(chǎn)新型能源提供原材料。同時，油莎豆是一種適合在沙化地區(qū)種植的多用途綠色經(jīng)濟作物，產(chǎn)量高、用途廣、市場前景廣闊。發(fā)展油莎豆產(chǎn)業(yè)，能有效促進沙區(qū)農(nóng)牧民種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，增加農(nóng)牧民的經(jīng)濟收入，通過實施產(chǎn)業(yè)化項目幫助當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民脫貧致富。擴大油莎豆的種植面積可以獲得更多的健康食用油原料，減少食用油料油脂的對外依賴度，提高我國食用油的自給自足能力，從而保障我國食用油安全。

三、展望

作為一種新型油料作物，油莎豆除可以榨油之外，還可以制成油莎豆酒、面粉、豆?jié){等，豆渣及地上部分可作為優(yōu)質(zhì)的飼料。但目前油莎豆本身及其產(chǎn)品都未被公眾廣泛接受，應(yīng)加大對油莎豆的開發(fā)利用力度，普及油莎豆及其開發(fā)產(chǎn)品利用價值，提高經(jīng)濟效益。

油莎豆的加工和收獲機器研究還有較大的進步空間，現(xiàn)在油莎豆的播種機大多由花生播種機改造而來，油莎豆播種以及收獲時的損失較高。提升油莎豆的收獲率至關(guān)重要。國內(nèi)生產(chǎn)油莎豆收獲機的廠家較少，有很大的市場空間，應(yīng)提升加工過程的精細化水平，并加大對油莎豆收獲機的研究投入力度，對促進油莎豆的生產(chǎn)規(guī)?；?、油莎豆種植高產(chǎn)化有重大意義。

積極推進油莎豆加工技術(shù)及以油莎豆為原料的生物柴油生產(chǎn)工藝的研究及應(yīng)用意義重大。用油莎豆生產(chǎn)的生物柴油具備環(huán)保性、潤滑性、安全性高等優(yōu)良性能，用油莎豆生物柴油可有效減排各種污染物95%以上，作為普通柴油的替代品，可大大減少對大氣的污染，對治理霧霾和保護生態(tài)環(huán)境有重要作用。