油莎豆种植及开发利用价值研究初探

马星玉郭子 石慧东 余婷 高亮解云虎

1.内蒙古科技大学包头师范学院资源与环境学院 2.内蒙古师范大学地理科学学院 3.内蒙古达拉特旗水利事业发展中心 4.宁夏水利水电勘测设计研究院有限公司内蒙古自治区鄂尔多斯市分公司

油莎豆，是油莎草的别称，又称地下板栗、地下核桃等，属一年生莎草科莎草属植物，是一种抗逆、高产、优质，经济效益和生态效益兼备的作物。20 世纪50 年代，我国从苏联、保加利亚和朝鲜先后引入油莎豆，开始在北京等地试种。其中，从保加利亚引进的圆粒豆主要集中于河北、河南、新疆和内蒙古种植，每亩产量高达400 ～500 千克，含油量约为25%。2010 年之前，全国油莎豆种植面积不足1 万亩，2018 年形成规模种植，增加至10 万亩，目前，我国油莎豆种植面积已超10.3 万亩。油莎豆油脂丰富，出油率高，已被作为新油源作物开展种植；作为沙漠原生作物，油莎豆的根系发达，抗旱性强，具有天然的防风固沙作用，可改善荒漠化、沙化和有明显沙化趋势土地的生态环境；油莎豆有利于增强人体肠胃蠕动，促进血液循环，有很高的药用价值。鉴于油莎豆综合利用价值高的特点，目前学术界在油莎豆种质资源的选取及种植加工技术创新等方面开展了广泛研究。

一、油莎豆种植及生长影响因素研究

1.播种方式

油莎豆种植早期，主要以人工播种为主，随着产业的发展，通过改进花生播种机，开启了机械播种时代。目前，油莎豆的播种方式一般有三种。单行精播方式：采用手推式滚轮精播机，主要靠人工推动播种，其特点是操作简单，性价比高；膜下播种方式：主要采用二行、四行、五行膜下播种机，其特点是能够一次性完成一系列工程，可降低人工播种造成的损坏；膜上播种方式：主要采用膜上打孔播种机，其特点是不需要人工放苗。

油莎豆播种机结构一般有机械式和气吸式两种，近年来，油莎豆播种机的研究重点往往更关注气吸式播种机的研究。相比机械式播种机，气吸式播种机优势明显，对种子的伤害小，更能精准播种。吉林省农业机械研究院研制了一种气吸式油莎豆精量免耕播种机，经过播种试验，该播种机播种漏播率低于2%，很大程度上提升了种子的存活率。河北农业大学机电工程学院研制的气吸式油莎豆精量铺膜播种机，经过田间试验后发现，地膜覆盖可有效改善土壤环境，该播种机实现了精量播种的效果。目前，政府及相关企业逐渐加大对油莎豆机械设备研制的投入力度，以此促进油莎豆生产规模化和产业化。

2.种植模式

根据种植环境的不同，油莎豆的种植模式呈现出多样性的特点。地势平坦、坡度较小的大片区域适合宽窄行种植，可使植物形态得到优化，进而实现高产。通过合理密植，可以改善植物的光合作用，提高光能利用率，使叶片生长发育良好，达到增产的目的。油莎豆根系发达，分蘖力强，播种时按行距40 ～45 厘米、穴距20 ～30 厘米刨穴点播，每亩点播5000 ～8000 穴，每穴2 株，播种深度3 厘米。在极端干旱区，油莎豆的最优种植行距为30 厘米，生长表现及土壤盐分环境均优于60 厘米、90 厘米、120 厘米种植行距，随着行距增加，油莎豆地上和地下生物量累积及块茎产量显著下降，表明30 厘米行距不仅可以提高油莎豆的生物量累积，对个体生长和群体扩大也有明显优势。

常年连作会导致油莎豆产量降低、品质下降、病虫害频发；轮作能够提高土壤养分循环，增加土壤有机质含量，提高生物多样性，适当轮作倒茬还有助于维持良好的土壤生态环境，提高油莎豆植株分蘖数。北方地区油莎豆的种植采用膜下滴灌种植模式，共设置4 种种植模式：油莎豆单作以及油莎豆和大豆、油莎豆和玉米、油莎豆和棉花间作。通过对比叶绿素含量、叶片面积、土壤环境等，可以发现油莎豆和大豆间作模式最佳。油莎豆与大豆间作模式可以利用大豆的固氮作用，促进油莎豆对氮素的吸收与利用，提高氮素的利用率，进而使油莎豆达到高产的目的。

3.生长影响因素

由于油莎豆生长环境不同，在多种因素的综合影响下，呈现出不同的生长特征。温度对油莎豆种子的发芽率和发芽势影响显著。在35℃时浸种油莎豆块茎，发芽率和发芽势达到最高，分别为56%和28%；随着温度升高，发芽势和发芽率逐渐降低，在65℃时达到最低值。土壤中盐、碱的浓度对油莎豆生长有很大影响，盐碱胁迫对油莎豆幼苗生长、根系发育、种子萌发影响显著，同时影响油莎豆的光合作用。盐胁迫环境下，通过渗透伤害和离子毒害影响植物的生长；碱胁迫环境下，因pH 值较高，对植物影响更大，盐害率可达59.1%，种子萌发受到严重抑制。种子萌发过程中，盐碱胁迫会降低细胞中淀粉酶、蛋白酶活性，导致种子缺乏萌发时所需要的营养和能量。盐胁迫对地上部分的影响大于地下部分，碱胁迫恰好相反。在不同浓度的盐、碱胁迫下，油莎豆幼苗各生长指标整体呈显著下降趋势。随着浓度的增高，对油莎豆的抑制作用加强，且碱性盐对油莎豆的生长影响更大。高、中、低浓度的盐、碱胁迫均可降低油莎豆的根系活力。

干旱可以使植物细胞中可利用水降低，影响植株的正常生长。油莎豆综合抗旱性度量值为0.468，在植物中属于中等抗旱作物，干旱胁迫对油莎豆的影响与盐碱胁迫相比更为严重。随着干旱程度加剧，油莎豆的株高也随之下降、结实量减少。干旱胁迫对油莎豆株高，油莎豆叶片过氧化物酶（POD）活性、脯氨酸（Pro）、超氧化物歧化酶（SOD）活性、叶片丙二醛（MDA）含量有着不同程度的影响，膜脂伤害物质可将POD、Pro、SOD、MDA 的平衡打破，造成质膜透性增加、代谢紊乱，对油莎豆株高、叶片产生造成影响，在严重的情况下，可导致植株死亡。

二、油莎豆开发利用价值研究

1.生态价值

油莎豆适应性强，耐干旱、耐盐碱，地下根系发达，可以在沙化土地中种植；油莎豆生长较快，60 天左右可以基本覆盖周围土地，具有良好的防风固沙功能，生态效益显著。我国是世界上荒漠化面积最大、受影响人口最多、风沙危害最重的国家之一，国家对此开展了“北方风沙区油莎豆防风固沙技术研究与示范”项目，油莎豆能够有效遏制风沙区表层沙土的流动，提高沙化土地的生产力，提升土地利用效率，维护和修复风沙区生态系统。

2.经济价值

油莎豆是一种新型的经济作物，包含粮、油、牧、饲等多个方面，用途广泛。油莎豆粉的来源有两个方面，一是油莎豆淀粉含量高，晒干后磨碎成粉，每100 克热量为1.816×106焦耳，超过大麦粉（1.423×106焦耳）和玉米粉（1.485×106焦耳），是制作面粉的优质原料，并且不含有麸质蛋白，可为麸质蛋白过敏人群提供优质粮食；二是研磨榨油后的豆饼含有糖分和支链淀粉，有益于糕点的制作，还可以节省白糖。油莎豆淀粉具有较高的消化率，可降低餐后血糖升高的速度，有助于预防糖尿病等疾病。油莎豆富含丰富的油脂，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，具有预防心血管疾病、降血脂等功效，可以作为保健食用油的原料。油莎豆分蘖力强，无茎秆，叶细长，地上茎叶高达1 ～1.5 米，可直接或打浆后饲养牛、羊、兔等食草动物，干草还可打成粉状调配混合饲料，饲养家禽。油莎豆具有很高的药用价值，由于其地下根系繁多，有清香气味，可以用来萃取精油，具有养神明目功效。目前，已有企业生产出油莎豆饮料、奶粉等系列保健食品，深受大众喜爱。

3.社会价值

生物柴油作为一种新型能源具有润滑性能好，贮存、运输、使用安全，抗爆性好，燃烧充分等优良性能。研究发现，油莎豆油和柴油以一定体积比例混合，能产生比单一使用柴油更好的发动机油性能。目前，我国荒漠化土地面积已达到257.37 万平方千米，沙生产品只占市场份额的3%左右，美国的沙生产品却占到世界市场的37.3%，因此，在沙化地区种植油莎豆不仅可以改善土壤，提高沙化土地的利用效率，而且可以为生产新型能源提供原材料。同时，油莎豆是一种适合在沙化地区种植的多用途绿色经济作物，产量高、用途广、市场前景广阔。发展油莎豆产业，能有效促进沙区农牧民种植结构的调整，增加农牧民的经济收入，通过实施产业化项目帮助当地农牧民脱贫致富。扩大油莎豆的种植面积可以获得更多的健康食用油原料，减少食用油料油脂的对外依赖度，提高我国食用油的自给自足能力，从而保障我国食用油安全。

三、展望

作为一种新型油料作物，油莎豆除可以榨油之外，还可以制成油莎豆酒、面粉、豆浆等，豆渣及地上部分可作为优质的饲料。但目前油莎豆本身及其产品都未被公众广泛接受，应加大对油莎豆的开发利用力度，普及油莎豆及其开发产品利用价值，提高经济效益。

油莎豆的加工和收获机器研究还有较大的进步空间，现在油莎豆的播种机大多由花生播种机改造而来，油莎豆播种以及收获时的损失较高。提升油莎豆的收获率至关重要。国内生产油莎豆收获机的厂家较少，有很大的市场空间，应提升加工过程的精细化水平，并加大对油莎豆收获机的研究投入力度，对促进油莎豆的生产规模化、油莎豆种植高产化有重大意义。

积极推进油莎豆加工技术及以油莎豆为原料的生物柴油生产工艺的研究及应用意义重大。用油莎豆生产的生物柴油具备环保性、润滑性、安全性高等优良性能，用油莎豆生物柴油可有效减排各种污染物95%以上，作为普通柴油的替代品，可大大减少对大气的污染，对治理雾霾和保护生态环境有重要作用。