此文发表在年3月中国科技成果半月刊创新论坛栏目
在我国大规模种植油莎豆的意义重大
梁鸣早1，贺勇2
（1中国农业科学院农业资源与农业区划研究所
2中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所）
（同时感谢中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所的潘婕、马欣、张馨月、李迎春、李阔、韩雪参与编写工作）
摘要
新型油料作物油莎豆已被列入国家粮油战略发展品类，近年来在我国冷凉地区的试种成功，意味着利用沙荒地种植油莎豆，降低我国对进口大豆的依存度将成为可能。根据气候变化趋势确定适宜区域，采用微冻等技术处理种子，加上适当的田间管理是种植成功的关键。’
关键词
油莎豆生态脆弱碳交易微冻技术适应气候变化
我国居民主要使用的食用油有，菜籽油、大豆油、玉米油、花生油、橄榄油、亚麻籽油，其中大豆油占比38.79%（前瞻网），而我国大豆生产早已不能满足国内市场的需要，如年我国大豆播种面积1.07亿亩，总产万吨，进口量万吨，年我国大豆播种面积1.26亿亩，总产万吨，进口量万吨（《中国的粮食安全》白皮书），农业农村部部长韩长赋指出，年我国对大豆的需求量1.1亿吨，其中9成需要进口，这一组数据足以说明，大豆生产与国内需求之间存在巨大逆差，严重依靠进口，不符合我国“以我为主、立足国内、确保产能、适度进口、科技支撑”的粮食安全战略，因此适当调整食用油结构已迫在眉睫。油莎豆作为兼具油、粮、糖、饲等多种优势功能的新型油料作物，可以作为大豆油之外的有益补充进行大力推广，这种新业态、新模式、新产业将有助于推动传统产业实现转型升级。
1油莎豆的优势
由于油莎豆具有显著优势，已被列入《全国种植业结构调整规划（-年）》推荐作物品种，是我国大力推广的新型油料作物。
（1）油莎豆含油脂量高达20%～30%，富含不饱和脂肪酸，是目前已知唯一在块茎器官中积累大量油脂的特种经济作物。每公斤油莎豆可榨油18～20公斤,而每公斤大豆可榨油12～18公斤。同时油莎豆油色泽清亮、风味清香，具有坚果油的香味，零摄氏度不结冻，久放不易变质。油莎豆油中不饱和脂肪酸含量超过70%，其中亚油酸和亚麻酸这两类人体必需的脂肪酸在油莎豆油中的含量比在橄榄油中还高（侯朝雷等,），且这两类脂肪酸的比率更接近世界卫生组织确定的最佳比例4:1（见表1）。由于亚油酸是合成前列腺素的主要物质，能促进生长发育，调节人体生理机能，促进胆固醇正常代谢，因此油莎豆被认为对心血管、高血脂以及机体代谢紊乱等疾病具有一定防治功效，属于一种比较优质的保健食用油（*明华等,）。
表1.国内主要食用油中的脂肪酸比例对照表（%）
种类
油酸
亚油酸
亚麻酸
油莎豆油
75.9
10.0
2.0
橄榄油
77.8
6.8
0.4
山茶油
82.3
7.4
0.2
花生油
46.8
35.3
0.1
大豆油
23.1
56.5
6.5
菜籽油
32.0
23.6
8.1
（2）油莎豆营养丰富，含有蛋白质（占干物重10%）和17种氨基酸。其可直接加工成营养丰富的风味食品，如饮料、豆奶粉、休闲食品、豆乳汁等。油莎豆榨油后，饼粕还可提取优质淀粉和糖,作为食品加工原料使用；油莎豆提取后的原料深加工后还可制成酱油和醋,并可用来酿酒,出酒率达32%。同时，油莎豆内含具有抗炎作用的次生代谢产物β-谷甾醇等活性成分（陈星等,；陈志坚等,）。
（3）油莎豆耐瘠薄，不与农业争地，具有防风固沙，改善生态环境的作用。油莎豆种植可利用荒山、荒坡、荒滩、荒漠地、水库消落带，喜光、耐高温、耐旱涝、病虫害少，播种前耐低温，根系发达防风固沙、涵养水源。油莎豆系由野生驯化而变为家种，原产地在非洲沙漠地区，抗旱耐涝，生长迅速，播种后2～3个月其茎叶即可覆盖地面，在沙荒地大面积种植可起到防风固沙、防止水土流失、改善生态的作用。油莎豆是一种脆弱生态系统生物修复先导植物。
（4）油莎豆生育期短产量高。油莎豆的生育期～天，每年3月初到7月均可播种，适宜播种时期较长，可错开农忙季节，可种植的区域大。油莎豆是地上长草地下结果，油莎豆秧草是优质饲料，其营养与紫花苜蓿牧草相当，果实是由地下茎顶端膨大而成的椭圆块茎，每蔸结果实～粒，一般亩产～0公斤，瘠薄地～公斤(王瑞元等,)。中国农业科学院油料作物研究所副所长张学昆年1月11日在《中国首届油莎豆产业高峰论坛》上说，从上个世纪七十年代开始研究油莎豆，到目前已经研究出高产良种油莎豆亩产（干豆）达0公斤以上。
（5）油莎豆可成为新型生物质能源。油莎豆是典型的不干性油脂，可生产生物柴油(脂肪酸甲酯)、也能生产生物煤油和生物机油。我国生产生物柴油的能源树有许多种，如麻疯树、元枫果、*连木、乌桕、文冠果等，从栽培到进入盛果期一般需要6年，油莎豆是一年生作物见效快，具有显著优势。油莎豆生物柴油可有效减少碳排放，减排各种污染物95%以上，减少使用普通柴油对大气的污染，对治理雾霾和保护生态环境可发挥重要作用(瞿萍梅等,)。同时，油莎豆生物柴油具备优良环保性、生物降解性、安全性等优良性能，是优质的生物质能源。
2油莎豆在我国的发展趋势
我国经60多年的引种栽培，发展跌宕起伏，但始终没有放弃对油莎豆的研究和探索。近年来，随着科技进步，引种地遍及大江南北方各种气候区域，在北京、河北、河南、山东、湖北、四川、甘肃、*、内蒙等地获得了推广发展，与此同时涌现出了一批规模化种植区和加工企业，对油莎豆的发展带来先机。
（1）油莎豆在生态脆弱区试种成功意义重大。油莎豆原产在非洲和地中海沿岸国家，属莎草科一年生或多年生植物。采用适当的技术措施进行适应性驯化，油莎豆也可在我国生态脆弱的西北地区生长。目前已有生态农业先行者在内蒙古巴彦淖尔磴口县、河北张家口市沽源地区、*伊犁河谷霍城地区分别进行比对性试点，在沙荒地上种植成功（见图1～2）。内蒙古巴彦淖尔磴口县在沙荒地上种植成功意义重大，预示着油莎豆将在我国的广大荒漠化地域全面开花，最终成为替代大豆的新型油料作物。
图1内蒙古巴彦诺尔磴口地区在沙荒地上种植成功油莎豆（郭子学）
图2油莎豆的果实是由地下茎在沙荒地上茁壮生长（郭子学）
我国的荒漠化进程比较快，荒漠化是由于气候变异等自然因素，如干旱少雨、大风吹蚀、流水侵蚀等因素造成的地表植被破坏，和人类过度经济活动引起的，使耕地、草地和林地的土壤盐渍化和荒漠化，形成生态脆弱区。根据国家统计局第五次全国荒漠化和沙化土地监测结果，截至年，全国荒漠化土地面积.2万平方公里，占国土面积的27.2%（经济日报-7-18）。如果把内蒙古地区生态脆弱的沙荒地利用起来，有2亿亩荒地可以用来种植油莎豆，按照保守估计每亩公斤产量计算（杨敏等，），年产油莎豆可达一亿吨。因此，种植油莎豆是遏制荒漠化进程的有效良方，不但可以给当地百姓带来可观的收益，而且还能种植出高品质的油料作物，满足人们对高质量食用油的需要。我国每年进口大豆约万吨（周婷，），进口大豆中80%为转基因大豆。油莎豆替代进口大豆，可解除人们对转基因食物带来的不确定因素的忧虑。
从我国近30年的降水情况趋势图中可以看到，我国的日极端降水的增加有助于改善沙荒地的作物生长适宜条件，随着气候变暖和极端降水的变化，内蒙古干旱少雨的沙荒地适宜种植区域会更大（见图3）。图3的阴影显示了近30年日极端降水变化的空间分布，即-年日降水量的逐年最大值的平均值相较-年的变化，其中绿色（红色）阴影代表日极端降水均值增加（减少），在年平均降水量mm线明显南移的内蒙中东部，日极端降水量以减少为主，且多数减少10mm/d以上。而原本干旱少雨且沙荒地较多的内蒙中西部年降水量mm线位移较小，该区域日极端降水量大部分呈增加趋势，适应气候变化扩大油莎豆种植将成为可能。
图3近30年日极端降水变化（阴影）年降水量mm线30年间变迁（红蓝实线）（潘婕）
（2）油莎豆种植生态价值显著。油莎豆种植可以有效改良土壤。油莎豆光合作用强、根系发达、分蘖再生力和抗逆性极强，在红土、*土、沙土都可以种植，尤其适宜在荒地、滩涂地及盐碱地种植；研究表明，油莎豆每蔸须根可达-根，入土深达40-60厘米，由于其根系多、须根发达，通过根系与土壤进行物质和能量交换，推动土壤有机质积累，使土地疏松肥沃，可有效减少化肥投入，有利于改善地力（赵小庆等，）；同时油莎豆具有很好的抗逆性，基本上不发生病虫害，不需要喷施农药，可以有效保护环境；实践证明在沙荒地上连续种植3年以上的油莎豆，土壤的保水保肥能力逐渐提高，可以基本实现改造荒漠为良田的目标，其生态效益巨大（路战远等，），可以参与全球碳交易。有研究应用生物燃料生产与应用小规模方法学（AMS-I.H）对油莎豆种植碳排放进行核算，结果表明，利用油莎豆年产量00吨的生物柴油可以减排CO2大约是吨（瞿萍梅等,），按当前碳市场平均价格30元计算，收益达到元。因此，油莎豆在荒漠地区推广不但可以有效遏制荒漠化，而且还能逐年扩大我国的有效耕地面积。通过油莎豆推广种植，可以有效促进沙化土地的利用，提高边际化土地的利用效益，具有土壤保持作用，促进边际地生态系统的优化构建。
（3）油莎豆栽培技术。油莎豆的从种子处理、播种、施肥、田间管理、收获、贮存以及后续产品的加工，是一套完整的产业链，只要方法正确就可以少走弯路，生产出优质高产的油莎豆。
选地与整地：以收获果实为目的最好选择沙质土或沙壤土，而以收草为目的则可因地制宜种植；平整土地以利于机械化收获（陈惠宗，）。
播前处理：如选择种子直播，需要对种子进行前处理，做好种子精选，选择大而饱满、无机槭损伤、无病虫害和成熟度一致的油莎豆做种。播种前对油莎豆进行冷诱导处理，是让油莎豆在我国北方生根落户的微冻技术。具体做法，把1公斤真空包装油莎豆种子，放入微冻液（零下28℃）中浸30分钟取出，存放在种子库中，供播种使用。原理：种子遇到温度骤降，体细胞的多糖类抗冻物质增加，使其在微冻技术下保全生命，当温度上升时复苏、复活，完成一个由常态～预冷～冬眠～苏醒～常态的全过程，这一胁迫激活了种子的抗逆蛋白，使油莎豆能够适应日趋常态化的异常天气，在冷凉地区的沙荒地上健康生长。为保证早出苗、出齐苗，播前用40-50oC的温水浸种3-4天，待种子浸透后表面无皱纹时即可捞出，然后每天用40-45oC的温水淋1-2次进行催芽处理，当有一半种子出芽后即可播种。如选择块茎繁殖，播前选择粒大饱满、无病虫害和机械损伤、老熟一致、长椭圆形的块茎做种（陈惠宗，）。
适时播种：适时播种是保证油莎豆增产的一项重要措施，也是合理利用当地气候资源的前提条件。油莎豆既可以春播，也可以夏播。以北方内蒙古磴口地区为例，春播一般在4月下旬播种。夏播一般在5月中旬。
合理密植：由于油莎豆根系发达，分蘖力强，播种时要稀播，一般按行距40-45cm，株距20-30cm刨穴点播，每亩点播0-穴，每穴2株，播种深度3cm（陈惠宗，）。如考虑机械化作业的株行距，每亩保持1.1万穴左右为宜，播种量一般每亩8～10公斤，每穴2～3粒。
合理施肥：油莎豆是产油量较高的作物，同时也是需肥量较多的作物，要求施用足够的有机物料，尤其在瘠薄的风沙土上施有机底肥效果特别明显。
田间管理：中耕除草是对作物的胁迫，诱导作物产生次生代谢，提高防病虫害的能力，通过适量灌溉补充油莎豆对水分的基本需求。
收获与贮藏：油莎豆必须适时收获。过晚不利于晾晒和容易遭受霜冻。目前收获的方法已经采用大面积机械收割。对那些与植株断离、仍然留在土壤中的块茎，可二次机械采收。收获后的块茎要彻底除去夹杂物，然后进行充分晾晒。一般要晾晒15～20天，必须达到安全水分，否则不仅容易受冻，而且贮存期间还易回潮发霉（陈惠宗，）。
3、油莎豆产业发展局限性
品种严重退化，栽培技术缺乏规范。生产上，目前主要还是20世纪60年代从保加利亚等引进的老品种，经过近60代的繁殖，品种混杂退化现象严重，影响产量和品质，亩产仅千克，油脂含量低于25%（王瑞元等，）。遗传种质资源更是极度匮乏，缺乏完善的良种繁育技术，专业认定的品种全国仅有1个。与新品种相比，传统品种每亩产油量仅80千克左右，不到新品种“中油莎1号”的一半（张学昆，）。
机械化收获装备瓶颈。油莎豆块茎生长在地下，颗粒较小，叶、根、豆、土分离困难，油莎豆高淀粉高糖高水分，极易腐败霉烂，收获后还需要及时清洗、分选、干燥、仓储，现有花生和马铃薯等地下块茎收获机无法收获。每亩人工收获和清洗须投入15个工，收获成本高达0元以上，导致收获效率和效益极低，收获成本占总成本70%以上，机械化收获成为制约油莎豆产业发展的一大瓶颈（张学昆，）。年9月，由中国农业科学院油料所研发的油莎豆全程机械化生产技术取得突破，油莎豆高产大粒型品种“中油莎2号”机收，每亩鲜果产量kg，填补了国内大面积油莎豆机械化收获的空白（油料所，）。
加工技术装备不足。油莎豆形态不规则、种皮坚厚粗糙，清洗去皮效率低、损失高。高油脂、高淀粉、高糖分原料特性下的高得率油脂提炼工程化技术与装备无直接经验可借鉴，产业化压榨及浸出制油关键技术装备需重点研发。油莎豆制糖与制粉、饲料利用等产业链延伸的附产品深加工技术与装备亟须研发配套。
主要结论
油莎豆集油、粮、糖、饲于一体的新型油料作物，发展油莎豆产业，有利于我国国家粮油安全自给的国家保障;有利于农业产业精准扶贫，形成一个新兴的农业千亿级产业;有利于我国生态经济发展，沙漠化治理;有利于推进农牧业现代化、农业产业化、环保科学化，走高质量绿色生态可循环发展之路。
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